1、1、設計參數物料名稱：維生素 C,無色晶體，80300目細粉；物料濕分：乙醇，需回收；濕料含濕率：w1=15%產品含濕率：w2=0.1%產 量：10T/d G2=10000/24=416.67kg/h;進料溫度：tm1=20C；出料溫度：tm2=50 C；排氣溫度：t2= 58 C （蒸汽在排出干燥機前有多次被加熱盤背面加熱升溫過程）物料比熱：Cm=1.5kj/kg. C；乙醇比熱：Cw=2.85 kj/kg. C；乙醇汽化潛熱：r=950kj/kg ；乙醇沸點：78.3 C ；加熱介質：熱水；熱水進水溫度：T1=75 C；熱水出水溫度：T2=72 C；盤式干燥機工作真空度：-0.06MPa

2、（表壓）2、物料衡算產 品 干 基 含 水 率：wd2=w2/(1-w2)=0.1/(100-0.1)=0.001kg/kg絕 干 物 料 產 量：G= G2 x(1-w2)=416.67x(1-0.001)=416,254kg/h濕物料產量：G1=G2x(1-w2)/(1-w1)=416.67x(1-0.001)/(1-0.15)=489.71kg/h3、計算乙醇總蒸發量 AwAw = G1-G2 = 489.71- 416.67=73.04kg/h4、干燥熱量計算Qd = A wx (r+Cwx (tm2-tm1 ) )+G x (Cm+CwxWd2)(tm2-tm1)73.04x950+

3、2.85x(50-20)73.04x+416.254x(1.5+2.85x0,001)x(50-20)=98589.36kj/h因該干燥是在低真空狀態下進行， 且要求回收溶劑，系統沒有另 行引入干氣體，具計算干燥熱量時稍有不同， 一般按水分出料溫度下蒸發，計算偏于安全5、傳熱對數溫差計算AT = (T1-tm1)-(T2-tm2) + ln(T1 -tm1)/(T2-tm2)=(75-20)-(72-50)+ ln(75-20)/(72-50) =36.02 C6、干燥面積的計算A = Qd / ( k. AT) = 98589.36/(23x3600/1000 x36,02)= 33.06m

4、2其中k = 23w/m2, C按經驗選取。擬選擇2200/12型盤式干燥器，總加熱面積36.9m27、管殼式冷凝器計算(1)計算干燥機泄漏量 Mg冷凝器的工作負荷為干燥機蒸發出 的乙醇蒸汽和泄露進來的空氣， 其中乙醇蒸汽經降溫而冷凝為液 體，空氣則僅有降溫過程，但空氣的泄入量影響冷凝器的傳熱系 數。空氣泄漏量 Mg可查相應圖表數據而確定，由盤式干燥器容 積24m3查得箱體泄漏量7kg/h ,兩端軸承處泄露估計為 4kg/h , 則總的泄漏量為Mg=11kg/ho(2)乙醇蒸汽飽和溫度計算。乙醇在 -0.06MPa (工作壓強P=41.3kPa)單一組分下的飽和蒸汽溫度約為59C,但由于混合氣

5、體中含有大量泄漏進來的空氣，進入冷凝器的乙醇濕氣并不飽和，其 濕度為 X= A w/Mg=6.64kg/kg ,根據濕 度定義X=Pw.Gw/(P-Pw)Gg得乙醇剛進入冷凝器的蒸汽分壓PwPw=PGgX/(Gw+GgX)=33.34kPa其中Gg-空氣分子量，Gg=29 ; GwZ醇分子量，Gw=46 Pw-乙醇蒸汽分壓，kPa； P-干燥器工作總壓強，kPa；查乙醇的蒸汽壓表，在 Pw=33.34kPa時的飽和溫度為tw=51C。隨著冷凝的進行，乙醇在冷凝器中的濃度逐步降低， 蒸汽壓和飽 和溫度也下降，假設乙醇冷凝回收率為 95%則排出冷凝器前的乙醇蒸汽為X2=(1-0.95 ) Aw/M

6、g=0.332kg/kgPw2=PGgX2/(Gw+GgX2)=7.148 kPa查乙醇蒸汽壓表，在 Pw2=7.148kPa時的飽和溫度約為tw2=21 C o為此，如僅選用一臺冷凝器，則冷卻后的蒸汽溫度應選為tc=20 C,否則，在冷凝器的后半部分將無法實現冷凝。如采用兩臺串聯，后一臺冷凝器仍應為 tc=20 C,前一臺冷凝溫度可稍高于該值，可參考 Pw=33.34kPa選取。(3)按質量比加權計算乙醇蒸汽和空氣混合物的比熱容Ch空氣比熱 Cg=1.013kj/kg. 乙醇蒸汽比熱Cw=1.51kj/ kj/kg. C空氣質量分率Rg=Mg/(Mg+ Aw)=11/(11+73.04)=0

7、.13乙醇蒸汽質量分率 Rw= A w /( Mg+ Aw)=73.04/(11+73.04)=0.87混合氣體比熱容 Ch=Cg.Rg+Cw.Rw =1.45kj/kg. C(4)冷凝器冷負荷QcQc= A w r+( A w+Mg),Ch(t2-tc)=73.04X950+(73.04+11) X 1.45 X(58 -20)=74108.6kj/h(隨著冷凝進行，蒸汽溫度逐步降低，在此則按t2計算, 偏于安全)(5) 冷凝器換熱面積Ac因最終乙醇蒸汽的飽和溫度為21 C ,可選取常溫水作為冷卻介質，現選取給水溫度Tc1=7 C,排水溫度Tc2=15C,則傳熱溫差 為：A Tcc=(tw-

8、Tc1)-(tc-Tc2) + ln(t w-Tc1)/( tc-Tc2)=(39.5-7)-(20-15)-ln(39.5-7)/(20-15)=14.69 CAc=Qc/(Kc. ATc)=74108.6 +250+14.69=20.18m2其中Kc=250kj/ m2. C .h ,按經驗選取；飽和蒸汽溫度取冷凝器前后平均值tw= (58+21) /2=39.5 C以上計算，沒有考慮冷凝過程中乙醇含量逐漸降低對傳熱系數 和傳熱溫差的影響，實際過程將是變溫冷凝過程， 乙醇蒸汽含量 隨冷凝而逐漸降低，氣體流量下降，流速降低，不凝氣體濃度加 大，總傳熱系數降低。另外，乙醇蒸汽的飽和溫度逐漸降低，導 致傳熱溫差降低，比熱容也是逐漸下降，接近不凝氣體的比熱容， 因此，應逐段計算其傳熱系數和傳熱溫差，更為合理。本例因設 備較小，采用了簡化計算方法。本冷凝器是按管殼式間接冷卻方式計算，也可選用翅片式換熱器 作冷凝器，或采用直冷冷凝器，各種冷凝方式的差別詳見附屬裝 置有關章節。(6)冷卻介質流量LL= Qc/C,A T=74108.6/4.18/(15-7)=2216kg/h8、真空泵選型計算盤式干燥機工作壓強為P=41.3kPa，假設系統至冷凝器出口處時壓降為AP=5kPa,則冷凝器出口處抽氣量則：V= 1000RTw2Mg/Gg/(P- A P-Pw2)= 100