1875kg／h流化床干燥設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)書系別：班級：姓名：學(xué)號：指導(dǎo)教師：職稱：第一部分概述1.1流化床干燥器簡介將大量固體顆粒懸浮于運(yùn)動(dòng)著的流體之中，從而使顆粒具有類似于流體的某些表觀特性，這種流固接觸狀態(tài)稱為固體流態(tài)化。流化床枯燥器就是將流態(tài)化技術(shù)應(yīng)用于固體顆?？菰锏囊环N工業(yè)設(shè)備，目前在化工、輕工、醫(yī)學(xué)、食品以及建材工業(yè)中都得到了廣泛應(yīng)用。1.1.1流化床干燥器的特征優(yōu)點(diǎn)：〔1〕床層溫度均勻，體積傳熱系數(shù)大〔2300~7000W/m3·℃〕。生產(chǎn)能力大，可在小裝置中處理大量的物料。〔2〕由于氣固相間劇烈的混合和分散以及兩者間快速的給熱，使物料床層溫度均一且易于調(diào)節(jié)，為得到枯燥均一的產(chǎn)品提供了良好的外部條件?！?〕物料枯燥速度大，在枯燥器中停留時(shí)間短，所以適用于某些熱敏性物料的枯燥?！?〕物料在床的停留時(shí)間可根據(jù)工藝要求任意調(diào)節(jié)，故對難枯燥或要求枯燥產(chǎn)品含濕量低的過程非常適用?！?〕設(shè)備構(gòu)造簡單，造價(jià)低，可動(dòng)部件少，便于制造、操作和維修?！?〕在同一設(shè)備，既可進(jìn)展連續(xù)操作，又可進(jìn)展間歇操作。缺點(diǎn)：〔1〕床層物料返混嚴(yán)重，對單級式連續(xù)枯燥器，物料在設(shè)備停留時(shí)間不均勻，有可能使局部未枯燥的物料隨著產(chǎn)品一起排出床層外?！?〕一般不適用于易粘結(jié)或結(jié)塊、含濕量過高物料的枯燥，因?yàn)槿菀装l(fā)生物料粘結(jié)到設(shè)備壁面上或堵床現(xiàn)象?！?〕對被枯燥物料的粒度有一定限制，一般要求不小于30μm、不大于6mm。〔4〕對產(chǎn)品外觀要求嚴(yán)格的物料不宜采用。枯燥貴重和有毒的物料時(shí)，對回收裝量要求苛刻。〔5〕不適用于易粘結(jié)獲結(jié)塊的物料。1.2設(shè)計(jì)方案簡介來自干燥器的顆粒狀物料星形加料器加熱到干燥器的第一室，依次經(jīng)各室后，于44°C然后離開干燥器?？諝庥伤惋L(fēng)機(jī)送到翅片型空氣加熱器，升溫到200°C進(jìn)入干燥器，經(jīng)過與懸浮物料接觸進(jìn)行傳熱傳質(zhì)后溫度下降到63°C。廢氣經(jīng)旋風(fēng)分離器凈化后由抽風(fēng)機(jī)排至大氣?？諝饧訜崞饕?92.4pa的水蒸氣作載熱體。

第二部分設(shè)計(jì)計(jì)算氣流干燥器出口細(xì)顆粒物料的含水量ω1為12%,要求在臥式多室流化床中干燥至ω2:0.5%(0.3%以上為濕基)。已知參數(shù)如下：被干燥參數(shù)：濕物料流量G1：1875(kg╱h);顆粒密度ρs：1600(kg╱m3);堆積密度ρb：1360(kg╱m3);干物料比熱容Cs：1.26(kJ╱(kg·°C));臨界含水量Xc：0.02(kg水╱kg干基物料);平衡含水量X*:：0.001;顆粒平均直徑dm：0.15(mm);進(jìn)口溫度θ1：15(°C);干燥介質(zhì)為濕空氣熱源為392.4kPa的水蒸氣。進(jìn)預(yù)熱器溫度t0：25(°C));進(jìn)干燥器溫度t1：200(°C));初始濕度H0：0.01(kg水╱kg干氣);

第三部分物料和熱量衡算3.1物料衡算絕干物料的質(zhì)量流量GcG進(jìn)料微粉碳含量X出料微粉碳含量X干燥流量W3.2空氣和物料出口溫度的確定空氣的出口溫度t2應(yīng)比出口處濕球溫度高20～50°C，這里取35°C即：t由t1=200°C及H0=0.01查濕度圖，得tw1=28°C,近似值取tw2=tw1=28°C,于是：t2=63°C物料離開干燥器的溫度θ2由下式計(jì)算：it63由水蒸氣表查得rtw2=2310.5kJ/kg，將有關(guān)數(shù)據(jù)帶入上式進(jìn)行衡算，即：θ

第四部分干燥流程的確定來自干燥器的顆粒狀物料星形加料器加熱到干燥器的第一室，依次經(jīng)各室后，于44°C下離開干燥器?？諝庥伤惋L(fēng)機(jī)送到翅片型空氣加熱器，升溫到200°C進(jìn)入干燥器，經(jīng)過與懸浮物料接觸進(jìn)行傳熱傳質(zhì)后溫度下降到63°C。廢氣經(jīng)旋風(fēng)分離器凈化后由抽風(fēng)機(jī)排至大氣。空氣加熱器以392.4pa的水蒸氣作載熱體。流程中采用前送后抽式供氣系統(tǒng)，維持干燥器在略微負(fù)壓下操作。4.1干燥器的熱量衡算干燥器中不補(bǔ)充熱量QD=0，因此總熱量Q可由下式進(jìn)行衡算，各分部熱量Q式中：QQQQ取干燥器的熱損失為有效耗熱量（Q1+Q2）的15%，即：Q0.05001L代入上式可得空氣消耗量L=4794.6kg╱h由下式算的微粉碳離開干燥器的濕度H2，即：LH4.2預(yù)熱器的熱負(fù)荷和加熱蒸汽消耗量Q由水蒸氣表查得，392.4kPa水蒸氣的溫度Ts=142.9°C，冷凝潛熱r=2135kJ╱kg。取預(yù)熱器的熱損失為有效傳熱量的15%,則蒸汽消耗量為：Q干燥器的熱效率為：η

第五部分干燥器的設(shè)計(jì)5.1流化速度的確定5.1.1臨界流化速度在200°C下空氣的有關(guān)參數(shù)為：密度ρ=0.746kg╱m3,黏度μ=2.6E-5Pa·s，熱導(dǎo)率λ=0.0393W╱(m·°C)，則：A由ε=0.4及Ar值查《化工原理課程設(shè)計(jì)》圖(6-2)得Lymf=2.0E-6。u5.1.2顆粒帶出速度由ε=1及Ar值查《化工原理課程設(shè)計(jì)》圖(6-2)得Lyt=0.55。臨界流化速度由式(6-5)計(jì)算，即：u5.1.3作流化速度為u取操作流化速度為0.7ut，即：u5.2化床層底面積的計(jì)算5.2.1干燥第一階段所需底面積表面氣化階段所需底面積A1由下式計(jì)算，即：α′式中有關(guān)參數(shù)計(jì)算如下：取靜止床層厚度Z0=0.1m，干微粉碳的質(zhì)量流速取為ρu，L′aRαα由于dm=0.15mm<0.9mm時(shí)，所得αa需校正，由dm從圖(6-7)查得C=0.11。α′9188解得：A1=2.038㎡5.2.2物料升溫階段所需底面積物料升溫階段的底面積A2可以按下時(shí)進(jìn)行計(jì)算，即：α′式中：Cln9188解得：A2=0.252㎡5.2.3床層總底面積A5.3干燥器的寬度和長度現(xiàn)取寬度為1.3m，長度為2m，則流化床的實(shí)際底面積為2.6㎡，沿長度方向在床層內(nèi)設(shè)置三個(gè)橫向分隔板，板間距為0.5m。5.4停留時(shí)間物料在床層中的停留時(shí)間為：Gτ5.5干燥器的高度流化床的總高度分為密相段（濃相區(qū)）和稀相段（分離區(qū)）。流化床界面以下的區(qū)域稱為農(nóng)相區(qū)，界面以上的區(qū)域稱為西相區(qū)。5.5.1濃相段高度濃相區(qū)高度Z與起始流化高度Z0之間有如下關(guān)系：Z而ε由下式計(jì)算，之前已算出Re=2.226,Ar=58.432，于是：εZ5.5.2分離段高度D由u=0.5172m╱s及De=0.7222m，從圖6-8查得：Z5.5.3干燥器高度為了減少氣流對固體顆粒的帶出量，取分布板以上的總高度為3m。5.6干燥器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.6.1布?xì)庋b置采用單層多孔布?xì)獍?，且取分布板壓?qiáng)為床層壓強(qiáng)降的15%，則：ΔPΔP取阻力系數(shù)ζ=2，則篩孔氣速為：u干燥介質(zhì)的體積流量為：V選取篩孔直徑d0=1.5mm，則總篩孔數(shù)為：n分布板的實(shí)際開孔率為：Aφ取實(shí)際開孔率為：5.04%。在分布板上篩孔按等邊三角形布置，孔心距為：t5.6.2分隔板沿長度方向設(shè)置3個(gè)橫向分隔板，隔板與分布板之間的距離為30～60mm(可調(diào)節(jié))，提供室內(nèi)物料通道。分隔板寬度1.3m，厚2.5m，由5mm厚的鋼板制造。5.6.3物料出口堰高h(yuǎn)ReE將u及umf代入上式，即：EEv=8.603用下式求溢流堰高度h，即：2.14將有關(guān)數(shù)據(jù)代入上式，即：2.140.17584整理上式解得：h=0.711m表5-1設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果總表項(xiàng)目符號單位計(jì)算數(shù)據(jù)處理濕物料量G1kg/h1875物料溫度入口θ1℃25出口θ2℃44氣體溫度入口t1℃200出口t2℃63氣體用量Lkg絕干氣/h4794.6熱效率η%60.97流化速度μm/s0.5172床層底面積第一階段A1m22.038加熱段A2m20.252設(shè)備尺寸長Jm2寬bm1.3高Zm3布?xì)獍逍吞枂螌佣嗫装蹇讖絛0mm1.5孔速u0m/s13.8孔數(shù)n0個(gè)74221開孔率φ%5.04分隔板寬bm19.2300321226距離hcmm30～60物料出口堰高度hm0.7115.7附屬設(shè)備選型為了保持干燥室基本維持常壓操作，采用前送后抽式系統(tǒng)。5.7.1送風(fēng)機(jī)和排風(fēng)機(jī)①送風(fēng)機(jī)V根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，由風(fēng)機(jī)的綜合特性曲線圖可選9-27-101N08型風(fēng)機(jī)②排風(fēng)機(jī)V根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，由風(fēng)機(jī)的綜合特性曲線圖可選9-27-101N08型風(fēng)機(jī)5.7.2氣固分離設(shè)備為獲得比較高的固相回收率，擬選用XLP/B-8.2型旋風(fēng)分離器。其圓筒直徑820mm,人口氣速20m╱s，壓力降1150Pa，單臺生產(chǎn)能力8650m3╱h。5.7.3供料裝置根據(jù)物料性質(zhì)（散粒狀）和生產(chǎn)能力（2t╱h）選用星形供料裝置（加料和排料）。其規(guī)格和操作參數(shù)為：規(guī)格：φ200×200生產(chǎn)能力：4m3╱h鏈輪傳動(dòng)葉輪轉(zhuǎn)速：20r╱min齒輪減速電動(dòng)機(jī)：型號JTC561，功率KW，輸出轉(zhuǎn)速200r╱min

第六部分符號說明A—干燥面積，m2;ω—物料濕基含水量;Cm—干燥物料，kJ/Kg·℃;W—水分蒸發(fā)量，kg/hCw—水的比熱，kJ/Kg·℃;X—物料干基含水量;G—物料流量,kg/h;d0—篩孔直徑,mm;Gc—絕干物料流量,kg/h;θ—物料溫度,℃;H—空氣濕含量,kg/kg;A0—開孔率;I—空氣熱焓,kJ/kg;h—高度,m;L—絕干空氣流量,kg/h;V_s—體積流量,m3╱S;P—壓力,Pa;φ—開孔率;Q—熱量，kJ;τ—時(shí)間,min;Re—雷諾數(shù);α—傳熱膜系數(shù)，W/㎡·℃;t—溫度，℃;Z0—厚度，m;tw—空氣濕球溫度,℃;ρ—密度;u—速度,m/s;λ—熱導(dǎo)率vH—濕空氣比容,m3/kg;μ—粘度，Pa·s;

第七部分設(shè)計(jì)評述本次設(shè)計(jì)任務(wù)是生產(chǎn)能力臥式多室流化床干燥裝置，通過這次設(shè)計(jì)我接觸到了很多原本對我來說很陌生的東西，對干燥器、流化床等有了一些認(rèn)識，了解了設(shè)計(jì)一個(gè)設(shè)備的大概流程。課程設(shè)計(jì)對我們來說完全是個(gè)新生事物，起初真的可謂是無從下手。我們只能從課本開始做起，并配合我們由圖書館借來的有關(guān)資料，先對整個(gè)課程設(shè)計(jì)過程做個(gè)大致的了解。功夫不負(fù)有心人，經(jīng)過艱苦奮斗，設(shè)計(jì)任務(wù)終于完成了初步的草稿，心中不禁感到由衷的高興，不免有一種發(fā)自內(nèi)心的成就感。除了專業(yè)方面的知識，這次課程設(shè)計(jì)，我也學(xué)到了很多其他方面東西。但是就word而言，這些office軟件是我們平時(shí)工作學(xué)習(xí)經(jīng)常用到的東西，通過這次課程設(shè)計(jì)讓我對word的使用更加靈活，對于公式的輸入、排版等也有所掌握,在此，我們要更加進(jìn)一步的掌握和熟悉這個(gè)軟件的實(shí)用方法以及使用。另外，我發(fā)現(xiàn)我的耐心也好了很多，此次計(jì)算量較大，要求我們務(wù)必處處要小心謹(jǐn)慎，否則一步錯(cuò)了的話，可能會(huì)連帶很多數(shù)據(jù)都算錯(cuò)，這對我們的耐心是一個(gè)考驗(yàn)。經(jīng)過我們的不懈努力，最后獲得成功的時(shí)候，我們收獲的不僅僅是一份說明書和圖紙，更是對自己的信心以及在未來的人生路上邁出的更堅(jiān)定的腳步。

參考文獻(xiàn)[1]柴誠敬,劉國維,李阿娜.化工原理課程設(shè)計(jì).天津:天津科學(xué)技術(shù)出版社,1994[2]柴誠敬,張國亮等.化工流體流動(dòng)與傳熱.