化工原理課程設計題目:脈沖氣流枯燥器設計系別:化學材料與工程系專業:_學號:姓名:指導教師:二零一四年一月二十七日目錄設計任務書 31.概述 31.1氣流枯燥的特點 31.2設計方案簡介 32.工藝計算及主體設備設計 42.1的根本條件 42.2物料衡算和熱量衡算 4物料衡算 4熱量衡算 5校核假設的物料出口溫度 52.3氣流枯燥管直徑的計算 6加速段氣流枯燥管直徑的計算 6加速運動段管高的計算 6減速段管高的計算 112.4總的枯燥管的高度 193.輔助設備的選擇與計算 193.1管路的選擇與計算 193.2加料裝置 193.3風機 203.4熱風加熱裝置 203.5別離裝置 204.主要符號和單位 215.枯燥裝置的工藝流程 226.設計評價 22附錄 23參考文獻 24

設計任務書本次以重油燃燒氣為枯燥介質，對物料進行枯燥，別離，保證品質，在設計過程中涉及工藝計算及主體設備設計，風機的選擇，熱風加熱裝置，加料裝置的選擇等，通過循環讓物料及過程中產生的中間物及廢料到達最高利用率。1.概述1.1氣流枯燥的特點氣流枯燥在我國是一種應用最廣發最久遠的枯燥器，隨著不同新型氣流枯燥器的開發成功，氣流枯燥我枯燥領域方興未艾。由于枯燥時間短適合容易受高溫變質物料的枯燥；不適合粘性大的物料枯燥，管道較廠一般超過20米，安裝的限制制約了其開展。氣流枯燥器的主要缺點在于枯燥管太高，為降低其高度，近年來出現了幾種新型的氣流枯燥器：①多級氣流枯燥器。將幾個較短的枯燥管串聯使用，每個枯燥管都單獨設置旋風別離器和風機，從而增加了入口段的總長度。②脈沖式氣流枯燥器。采用直徑交替縮小和擴大的枯燥管〔脈沖管〕，由于管內氣速交替變化，從而增大了氣流與顆粒的相對速度。③旋風式氣流枯燥器。使攜帶物料顆粒的氣流，從切線方向進入旋風枯燥室，以增大氣體與顆粒之間的相對速度，也降低了氣流枯燥器的高度。在氣流枯燥器中，主要除去外表水分，物料的停留時間短,溫升不高,所以適宜于處理熱敏性、易氧化、易燃燒的細粒物料。但不能用于處理不允許損傷晶粒的物料。目前，氣流枯燥在制藥、塑料、食品、化肥和染料等工業中應用較廣。1.2設計方案簡介物料呈顆粒狀，圓球形，處理量為3000kg/h，顆粒平均直徑在200。本設計采用脈沖式氣流枯燥器來枯燥物料，可以減少枯燥管的高度和節省設備的本錢。脈沖式枯燥器由于其不斷變化的管徑，可以使顆粒在管內保持與枯燥氣流的相對快速運動，增強了枯燥的效果并減少了枯燥的時間。2.工藝計算及主體設備設計2.1的根本條件物料的根本參數枯燥介質：空氣稀釋重油燃燒氣生產能力〔濕基〕物料顆粒的平均直徑物料顆粒的最大直徑物料密度要求物料從〔干基〕，枯燥至〔干基〕物料進口溫度干物料比熱物料的臨界含水量〔干基〕平衡濕含量極小，忽略不計。2.1.2進氣流枯燥管的空氣溫度其空氣濕含量2.2物料衡算和熱量衡算物料衡算氣流枯燥管內的物料衡算式：〔*〕絕干物料枯燥去除水分結合〔*〕式有：①熱量衡算氣流枯燥管內熱量衡算式：選定空氣的出口溫度，假設物料出口溫度為76對于空氣——水系統，運用下式：得到進口空氣的焓值：出口焓值：將、值代入熱量衡算式：解得：②聯立①、②式，得：校核假設的物料出口溫度按下式進行校核：查得：代入上式得：與假設的根本一致，不必試算。2.3氣流枯燥管直徑的計算加速段氣流枯燥管直徑的計算由經驗假設口空氣速度，空氣進氣流枯燥管溫度，空氣進氣流枯燥管濕度，查得空氣比容，代入下式：加速運動段管高的計算〔1〕預熱段枯燥管的計算〔a〕進料溫度，在進氣、氣狀態下的濕球溫度，故預熱段所需熱量為：〔b〕熱氣的熱量衡算：解得：故在此段內，平均溫度，平均濕度，查得氣體各項性質為：[的定性溫度為]、〔c〕加速運動段預熱帶顆粒與氣流間的傳熱量及的計算……〔**〕該段內的平均氣速將上述各數據代入式〔**〕中，得代入得：設，那么上述等式右邊項為：故預熱帶終了的，與其相對應的顆粒運動速度為：〔d〕預熱帶枯燥管的高度計算預熱帶自、開始，至、結束。由于數值均處于過渡區，故枯燥管高度的計算公式為〔2〕外表蒸發帶枯燥高度計算本段之所以要分開求枯燥管高度，主要是消除由于氣溫變化過大而使平均氣溫下的個項氣體特性數據和枯燥管內氣體流速與實際數值相差太大所帶來的誤差。物料濕含量自0.25枯燥至0.20區間〔a〕作熱平衡，求物料枯燥至濕含量0.20時氣體的溫度：其中562是的汽化潛熱解得〔b〕該段內各物理數據：物料枯燥至0.20時相應的氣體濕含量為枯燥用混合氣在、時的各項物理性質為：，[定性溫度為]〔c〕該段內氣流與顆粒的給熱量及的計算枯燥所需要的熱量：該段內平均氣速：故該段開始的傳熱平均溫度：將上述各數值代入給熱量的計算公式得：設，那么上述等式右邊項為；故物料濕含量由0.25到0.20，該段終了的與49相對應的顆粒速度為；〔d〕物料含濕量由0.25到0.20段枯燥管的高度計算該段自，開始，到，結束由于雷諾數數值均處于過渡區，故枯燥管的高度的計算公式為：物料含濕量有0.20到0.15區間:〔a〕作熱平衡方程,求物料枯燥至濕含量為0.15是氣體的溫度:〔b〕該段內各項物性數據為:物料枯燥至0.15時相應的氣體濕含量為為枯燥用混合氣在時的各項物理性質為:[定性溫度]〔c〕該段內氣流與顆粒的給熱量及雷諾數的計算:枯燥所需要的熱量:該段內平均氣速:故該段開始時的傳熱平均溫度將上述數值代入給熱量的計算公式得:設,那么上述等式右邊項為:故物料濕含量由0.200.15,該段終了的。與相應的顆粒速度為：〔d〕物料含濕量由0.20到0.15段枯燥管的高度計算:該段自,開始,至,結束故枯燥管的高度的計算式為:〔e〕當的顆粒沉降速度計算:該處的風速為：而根據阿蘭定律：顆粒的沉降速度為：而物料含濕量為0.15截面處，氣流與顆粒的沉降速度為：和已相差不大，自此處開始，進行第一次脈沖擴大，加速段總管高為：2.3.3減速段管高的計算：資料說明：脈沖管的擴大截面與縮小管截面之比一般取4。濕物料濕含量由0.150.10區間：〔a〕作熱平衡方程，求物料枯燥至濕含量為0.10時氣體的溫度t：〔b〕該段內各項物性數據：物料枯燥至0.10時的相應的氣體濕含量為枯燥用混合氣在、時的各相物理性質為：〔c〕該段內氣流與顆粒的給熱量及的計算：枯燥所需要的熱量：該段內的平均氣速：故該段由,開始的傳熱平均溫度為將上述各數值代入給熱量q的計算公式得：設，那么上式右邊為故物料的濕含量由0.150.10，該段終了Re=34.35與Re=34.35相應的顆粒速度為：〔d〕濕含量由0.150.10段枯燥管的高度計算：該段自，開始，至，故該段枯燥管高度計算式為：濕物料濕含量由0.100.05區間：〔a〕作熱平衡方程，求物料枯燥至濕含量為0.05時的氣體溫度t解得：〔b〕該段內各項物性數據：物料枯燥至0.05時的相應的氣體的濕含量枯燥用混合氣在，時的各項物理性質為：〔c〕該段內氣流與顆粒的給熱量及的計算：枯燥所需的熱量：該段的平均氣速：故該段由開始的傳熱平均溫度將上述各數值代入給熱量q的計算公式得：設Re=14.75，那么上述表達式右邊為：故物料含濕量由0.100.05，該段終了Re=14.75。與Re=14.75相應的顆粒速度為：〔d〕濕含量由0.100.05段枯燥管的高度計算：該段自，至，故枯燥管高度L的計算式為：〔e〕，時顆粒沉降速度計算：該處的風速為而根據阿蘭定律顆粒的沉降速度為：而物料在濕含量為0.05的截面處，氣流與顆粒沉降速度為：和相差不大，且已經向下，自此處開始，進行第二次脈沖收縮，以與第一次加速相同的管徑來設計，濕物料由0.050.02區間：〔a〕作熱平衡方程，求物料枯燥至濕含量為0.02時的氣體溫度t解得：〔b〕該段內各項物性數據：物料枯燥至0.05時相應的氣體濕含量枯燥用混合氣，時的各項物理性質為：〔c〕該段內氣流與顆粒的給熱量及的計算：枯燥所需的熱量：該段內平均氣速：故該段由開始的傳熱平均溫度將上述各數據代入給熱量q的計算公式：故物料濕含量有0.050.02，該段終了Re=30.815。與Re=30.815相應的顆粒速度為：〔d〕濕含量由0.050.02段的枯燥管高度的計算：該段自,至，故枯燥管的高度計算：〔e〕，時顆粒沉降速度計算：該處的風速為而根據阿蘭定律顆粒的沉降速度為：而物料在濕含量為0.02的截面處，氣流與顆粒的沉降速度為：和相差不大，自此處開始進行第三次脈沖擴大，以第一次擴大相同的管徑來計算。濕物料由0.020.005區間〔a〕此時由于物料濕含量已經到達臨界濕含量，進入恒速枯燥段。在以傳熱方法計算中，降速枯燥段僅表達為物料溫度不再維持濕球溫度不變，而是隨枯燥過程的進行不斷升高，故氣固兩相間的傳熱溫差將大為降低，此段的傳熱速度也較低，因此需較長的管高?？菰镉没旌蠚?，時各項物理性質如下：該段的平均氣速為〔b〕該段內熱量計算：Q=物料自身升溫q+蒸發水汽q+本身含水升溫q其中：0.3——物料比熱容1.000——70時水的比熱，約為76時水的比熱554.0——75時飽和水蒸汽的汽化熱，約為76時水蒸汽的汽化熱kcal/kg將上述各項數值代入氣固相間給熱量計算公式：設，那么上述式的右邊為：固物料含濕量由0.020.005，該段終了。與相對應的顆粒速度為：〔c〕濕含量由0.020.005段的枯燥管高度計算：該段自，至，因此枯燥管長度計算：2.4總的枯燥管的高度：3.輔助設備的選擇與計算3.1管路的選擇與計算由風機送出的風量和氣速，我們可以計算出管路的直徑。風量為，風速為，那么：=解得：表1無縫鋼管規格表公稱直徑Dg〔mm〕實際直徑〔mm〕管壁厚度〔mm〕25027311注：Pg為公稱壓力，指管內可承受的流體表壓力，。3.2加料裝置由生產任務可知，所枯燥的物料為散粒狀，圓球形。因此可選常用的星形加料器，星形加料器結構簡單，能定量加料，顆粒幾乎不破碎，具有一定程度的氣密性，能承受300℃左右的高溫，因而應用較廣，除用與加料外也可用于旋風別離器的排料等?！布恿虾团帕稀乘璧纳a能力〔按進料量計〕：其規格和操作參數為：規格：鏈輪傳動生產能力：葉輪轉速：齒輪減速電機：型號JTC561，功率，輸出轉速3.3風機作為提供枯燥氣流的設備，風機所提供的氣流量應大于實驗計算所得量。因風機是從外界自然環境抽取空氣，所出氣體流速略大于30m/s，固其全風壓在2000Pa左右，屬于中低壓。擬用T4.72/4型風機，其根本數據如下：[2]轉速：流量：出風口方向0~225間隔45電動機型號Y132s-2功率傳動方式無軸承電機直聯傳動外形尺寸設計任務實際所需風量：3.4熱風加熱裝置生產任務中并未說明此種物料是否允許被污染或屬于熱敏性物質，故擬用間接熱風加熱裝置，以保證產品的質量指標〔清潔度〕?？諝獾倪M口溫度可達400，枯燥介質采用空氣稀釋重油燃燒氣〔性質與空氣同〕，所以采用燃油熱風爐換熱器?？諝庠诩訜釥t中所需的熱量：查表：選用Q-Q-60型間接加熱器，其性能參數如下：輸出熱量：油耗量：外型尺寸：熱風溫度:輸出風量：35600~23003.5別離裝置：為了獲得較高的固體回收率，同時減少不必要的設備投資，擬用標準型別離器。一般選用旋風別離器,其別離效率很高，能別離的最小粒徑在5左右，根本滿足環保排放的標準，故不需要再用更精細的別離設備。擬用XLP/A-7.0型，其圓筒直徑為700mm，以下為根本數據：[2]處理風量：重量：進口風速：外形尺寸：設備阻力：除塵效率：4.主要符號和單位a——單位體積物料提供的傳熱〔枯燥〕面積，m2/m3c——比熱容，KJ/〔kg.℃〕dp——顆粒直徑，D——枯燥器直徑，mH——空氣的濕度，kg/kg絕干氣L——絕干空氣流量，kg/h或kg/sP——水汽分壓，kPaP——空氣總壓，kPaQ——傳熱速率，wr——汽化熱，KJ/kgt——溫度，℃Ug——氣體的速度，m/sV——濕空氣的比容，m3/kg絕干氣——物料的濕基含量——熱量，KJ/s或J/s或kwW——水分蒸發量，kg/s或kg/hX——物料的干基含水量，kg水/kg絕干氣希臘字母：——對流傳熱系數，W/〔m2.℃〕——固體物料溫度，℃——導熱系數，W/〔m2.℃〕——密度，kg/m3——枯燥時間或物料在枯燥器內停留時間，S——相對濕度百分數下標：0——進預熱器的、新鮮的或沉降的；1——進枯燥器的或離預熱器的；2——離開枯燥器的；c——臨界的；d——露點的；g——氣體的，或絕干氣的；m——濕物料的或平均的；5.枯燥裝置的工藝流程熱空氣熱空氣空氣加熱器枯燥器濕物料旋風別離器產品布袋過濾器風機廢氣6.設計評價此次設計的重點是在其主體設備的計算和輔助設備的選擇，通過查看有關資料、手冊進行相關的計算，排除人為誤差，將誤差控制在很小的范圍內。粒子為圓球形，顆粒在枯燥過程中，由于除去水分而引起顆粒大小的改變及重度忽略不記，在氣流枯燥枯燥管中，顆粒均勻懸浮分布于氣流中，無互相黏結現象，顆粒在進入氣流枯燥管后，顆粒濃度對其運動軌跡的影響忽略不記。在流程的最后，本設計省去了布袋收塵器，因為從旋風別離器出的空氣中的顆粒直徑小于5um，根本上滿足環保要求，假設要求超環保排放，那么其裝備的本錢將大大提高。通過本次設計我更加的了解了設計的真正內涵，唯有通過實踐才能知道自己的缺乏之處以及擅長，雖然CAD畫圖遇到了困難，但是肯鉆就能成功，讓自己的畫圖水平有了較大的提高，總之，本次的設計是合理的。附錄氣流枯燥器的設計參數小段管徑〔m〕預熱帶干燥管的高度〔m〕表面蒸發帶干燥高度〔m〕減速段管高度〔m〕第二次加速段管高度〔m〕第二次減速段管高度〔m〕物料濕含量0.3560.23920.25—0.200.20—0.150.15—0.100.10—0.050.05—0.020.02—0.005大段管徑〔m〕雷諾數78.2——4949.6—24.670.6—34.3542.87—14.7586.92—30.81586.