气流干燥器的设计.docx

附图1: 干燥装置流程示意图16旋风分离器干燥器空气加热器 废气 产品 风机 布袋过滤器 1 刘泽勇.气流干燥技术的应用J.甘肃科技, 2000, (5)2 李功样等主编.常用化工单元设备设计. 广州市.华南理工大学出版社.2003年3 上海化工学院:干燥技术进展1976（544 上海化工学院编:干燥技术进展、第三分册、气流干燥、(1979)（34）5 毕克侣:气流干燥器的设计、化工技术资料(设计分册)1964（96 潘永康主编.现代干燥技术.北京市.化学工业出版社.1998年（36）7 天津大学化工原理教研室编，化工原理上、下册(第二版) M. 天津: 天津科技出版社,1996（35）8 黄少烈、邹华生主编.化工原理（第二版）.北京市.高等教育出版社 .2002年 月第一版（19）9 柳金江, 刘超锋, 何清凤. 烟丝气流干燥系统气流干燥器的设计J. 广州化 工, 2009,37(6): 173-174.10 张言文.气流干燥器数学模型及分段设计计算方法J.计算机与应用化学, 2006,(04).11 高嘉安主编.淀粉与淀粉制品工艺学.北京市.中国农业出版社.2001（27）12 匡国柱 史启才主编.化工单元过程及设备课程设计.北京市. 化学工业出版社2002年1月第一版（29）6 柴诚敬.化工原理课程设计M. 天津: 天津科学技术出版社, 2000（45）7 合肥工业大学化工系化工原理教研组:对流式干燥设备的设计(1963).（22)刘泽勇.气流干燥技术的应用J.甘肃科技, 2000, (5): 71 气流干燥器的设计一、设计任务化工原理课程设计任务书二十六二、设备的简介气流干燥器一般由空气滤清器、热交换器、干燥管、加料管、旋风分离器、出料器及除尘器等组成。直管气流干燥器为最普遍的一种。它的工作原理是：物料通过给料器从干燥管的下端进入后，被下方送来的热空气向上吹起，热空气和物料在向上运动中进行充分接触并作剧烈的相对运动，进行传热和传质，从而达到干燥的目的。干燥后的产品从干燥管顶部送出，经旋风分离器回收夹带的粉末产品，而废气便经排气管排入大气中。为了使制品的含水量均匀以及供料连续均匀,在干燥管的出口处常装有测定温度的装置。直管气流干燥器分单管式和双管式两种型号。 旋风分离器是最常用的气固分离设备。对于颗粒直径大于5微米的含尘气体，其分离效率较高，压降一般为10002000 Pa。旋风分离器的种类很多，各种类型的旋风分离器的结构尺寸都有一定的比例关系，通常以圆柱直径的若干倍数表示。三、工艺条件1.原料：玉米淀粉2.物料含水量w1=25%（质量分数）3.产品含水量w2= 14%（质量分数）4.产品平均粒径： 0.1545.新鲜空气温度 : 156.空气干燥温度:907.新鲜空气湿度：0.00737.物料进口温度:258.干燥生产能力G1: 15000t/y(产品)9.淀粉临界湿含量：0.0210.淀粉比热容：1.55kJ/(kg·)四、工艺数据计算1. 物料衡算：=0.333 kg水/kg绝干料=0.163 kg水/kg绝干料气流干燥管内的物料衡算式：G（-）=L（-）绝干物料量: G= = =0.40t/h=400/h (按一年300天，每天24小时生产计算)a. 干燥蒸发水分：W= G（-）=400×（0.333-0.163）=68kg/hb. 干空气流量：L=2. 热量衡算:干燥管内热量衡算式:L+ G (+)=L+G (+)选定空气出口温度=50,假设物料的出口温度=35对于空气-水系统,运用下式:I=(1.01+1.88X)t+2490X所以进口空气的焓值:=(1.01+1.88×0.0073)×90+2490×0.0073=110kJ/kg出口空气的焓值: =(1.01+1.88)×50+2490=50.5+2584将 代入热量衡算式中:110L+400×(1.55+4.186×0.333)×25=L(50.5+2584)+400×(1.55+4.186×0.163)×35整理得L=联立物料衡算中的式可求得: =0.023 L=4331kg/h =110kJ/kg 3. 检验假设的物料出口温度,按下式进行校核 -=(-)其中: -物料临界湿含量 % -物料比热容 kJ/kg t-出口空气处湿度温度 r-湿球温度t下水的气化潜热 kJ/kg由工艺条件得: =50 =1.55KJ/(kg·) =0.333 =0.163 =0.02 查表得:t=30 r=2423.7 kJ/kg代入上式求得=34,与假设温度35基本相同,假设正确.4. 气流干燥器直径的计算a.最大颗粒沉降速度:取3=3×0.1540.45mm 干燥管内空气的平均物性温度为=70 ,查干空气性质表得:该空气下的粘度=0.0206×Pa·s ,=1.029 kg/，另外淀粉=1500 kg/所以=3248因为属于 1.833.5范围内,由经验式 +0.14=把=3248代入,用试差法求得=55所以=7.15 m/sb.气流干燥管内的平均操作气速:如果取气流干燥管内的平均操作气速为最大颗粒沉降速度的2倍,即=2=2×7.15=14.3 m/s,圆整后取气流干燥管内的平均操作气速=15 m/sc.干燥管内直径D: 干燥管内空气的平均温度为70，平均湿度=0.0151 kg水/kg干空气，则平均湿比容=(0.772+1.244×0.0151)×=0.994 湿空气/kg干空气所以干燥管内体积流量 V=L=4331×0.994=4305/h故气流干燥管直径D为：D=0.32 m 取整，即D=0.35m5. 气流干燥管长度Y： 物料和气体在气流干燥管内的温度及湿含量变化如下图所示， 气体：=0.0073 =0.023 =90 =50 =30 物料：=0.333 =0.163 =25 =35因为所以物料一直处于恒速干燥阶段。在恒速干燥阶段（包括预热段），水的气化温度为=30（查I-H图得），水的气化潜热=2423.7 kJ/kg.a. 物料干燥所需的总热量Q:Q=G(-)+(+)(-)=(0.333-0.163)×2423.7+(1.55+4.186×0.333)×(35-25)=49.0 kwb. 平均传热温度差： =34.1c. 传热膜系数：对平均直径0.154 mm的颗粒来说， =130查阿基米德数与雷诺数关系图知5，故=0.7 m/s则=（2+0.54）=×（2+0.54×）=619 w··°f.气流干燥管长度Y: a=,其中 为非球形颗粒的面积系数及体积系数,一般情况下, /=6,故a可简化为由于a=0.20 所以干燥管长度Y=11.6 m圆整后取Y=12 m 主要符号说明-阿基米得数a -单位干燥管体积内的干燥表面积,-颗粒与流体间的对流传热系数, w/(·)五、主要附属设备的计算与选型1空气加热器的选择翅片加热器将湿空气由15加热到90所需的热量为Q=L（1+）CP1（90-15）=4331（1+0.0073）1.009（90-15）=3.30（kJ/h）取加热蒸汽压力为0.2Mpa蒸汽的饱和温度为120，汽化潜热为2205.1kJ/kg，冷凝水的排出温度为120，则水蒸气的耗量为=149.8（kg/h）传热温差为=60若选SRZ5×5Z翅片式散热器，（附表2）每片传热面积为8.78，通风净截面积为0.155m2，则质量流速为kg/(m2·s)，查得传热系数K1=100KJ/( m2·h·)，故所需传热面积为A1= m2所需片数为，取7片，实际传热面积为61.5 m2。由此，可选SRZ5×5Z翅片式散热器共7片。2. 进料器的选择根据进料量，选取Zd-2000传动送料器。该吸收欧美上料机先进技术，自行设计生产的高效上料机，适用各种粉、粒、破碎回料及化工原料，每小时上料量0.4吨的系列产品，直接上料高度25m，具有性能稳定、节省人力、安全可靠等特点。电源为 ? 3380V 50Hz；A电机功率为1.1 Kw；B电机功率为0.75 Kw ；送料管直径为141 ?；送料容量为 200 Kg；料箱尺寸L×W×H为（140×85×90 ）cm；机器重量为 460 Kg。3. 风机的选择因为操作压强为常压，系统需要2台风机，即干燥管前安装1台鼓风机，干燥管后安装1台引风机。阻力也以干燥管为基准分前段（从空气加热器至干燥管之间的设备和管道）阻力和后段（干燥管后的设备和管道）阻力。在操作条件下，空气流经系统各设备和管道的阻力如下表所示。系统阻力估算:设 备压 降/Pa设 备压 降/Pa翅片加热器200旋风分离器1200管道、阀门、湾头等300脉冲布袋除尘器2000合 计500干燥管1500消音器300管道、阀门、湾头等400合 计5400a.鼓风机的选型 鼓风机入口处的空气温度为15，湿含量为0.0073，则=（0.773+1.2440.0073）=0.83（m/kg 干空气）V=L=43310.83=3595 (m/h)取安全系数，故所需的空气流量为3595×1.1=3954 (m/h)系统前段平均风温按65计，密度为1.044kg/ m,则所需风压（规定状态下）为500（1.18/1.004）=587.6（Pa）。取安全系数故所需的风机风压为587.6×1.1=646.4 Pa综上所计算，选用6-46-11型离心通风机，其风量为50348770m/h,风压为5003230Pa。（附表3）b.引风机的选型 系统后段平均温度按50 计，密度为1.093Kg/m,则引风机所需风压为5400取安全系数故所需的风机风压为6133×1.1=6746 Pa取引风机入口处的风温为50，湿含量=0.023，则=（0.773+1.2440.023）×=0.948（m/kg 干空气）V5=L=43310.948=4106(m/h)取安全系数，故所需的空气流量为4106×1.1=4516 (m/h)故选用9-27-11型离心通风机，风量为1310-11020/h,风压为3700-9150Pa。（附表3）4. 旋风分离器的选择进入旋风分离器的含尘气体近似按空气处理，则取温度为70，=0.0151 kg水/kg干空气，则平均湿比容=(0.772+1.244×0.0151)×=0.994 湿空气/kg干空气V=L=43310.994=4305(m/h)选蜗壳式入口的旋风分离器，取入口风速为15m/s,则0.225D0.3D15=即 D=0.99m,圆整后取D=1 m。其尺寸如下所示：D=1000mm (圆柱体体直径)a=0.3D=300mm (进口高度)L=0.8D=800mm (圆柱体高度)b=0.225D=225mm (进口宽度)L=2D=2000mm (圆锥体高度)d=0.35D=350mm (排气管直径)l=0.7D=700mm (排气管深度)d=0.2D=200mm (排尘管直径)可选用规格为XC-5型蜗壳式入口的旋风分离器（附表1）5. 袋式的选择取进入布袋过滤器的气体温度为50，则=（0.772+1.2440.023）=0.95 （m/kg 干空气）V=L=43310.95 =4114 (m/h)取过滤气速为4m/min.则所需过滤面积为，由脉冲布袋过滤器选型表查得，可选取 MC24型脉冲布袋过滤器，（附表3）其过滤面积为18，过滤风量为2160-4300/h。六、工艺设计计算结果汇总表通过上述工艺设计计算得到的设计计算结果汇总表如下所示。工艺设计的计算结果汇总表物料处理量/(kg· h-1) 533蒸发水量/(kg· h-1)68产品产量/(kg· h-1)400空气用量/(kg干空气· h-1)4331干燥管直径/m0.35干燥管高度/m12翅片加热器的型号SRZ5×5Z翅片加热器传热面积/m255旋风分离器的型号XC-12旋风分离器直径/m1.4引风机型号9-27-11型离心通风机鼓风机型号6-46-11型离心通风机供料器型号Zd-2000七 干燥装置的工艺流程 湿物料新鲜空气旋风分离器干燥器空气加热器废气 产品风机 布袋过滤器 参考文献?黄少烈、邹华生主编.化工原理（第二版）.北京市.高等教育出版社 .2002年8月第一版?高嘉安主编.淀粉与淀粉制品工艺学.北京市.中国农业出版社.2001?中国石化集团上海工程有限公司编.化工工艺设计手册.北京市.化学工业出版社.2006?匡国柱 史启才主编.化工单元过程及设备课程设计.北京市. 化学工业出版社 2002年1月第一版?梁世中主编.生物工程设备.北京市.中国轻工业出版社.2006?曹崇文、朱文学着.生产品工艺过程的计算机模拟.北京市.中国农业出版社.2001?李功样等主编.常用化工单元设备设计. 广州市.华南理工大学出版社.2003年?马连湘主编.化工设备算图手册.北京市.化学工业出版社 .2002年?潘永康主编.现代干燥技术.北京市.化学工业出版社.1998年?大连理工大学化工原理教研室编.化工原理课程设计.大连市.大连理工大学出版社.1997年附表1旋风分离器规格型号公称直径(mm)处理风量（M3/h)风阻（Pa)除尘效率（%）XC-360028001200-200099XC-5100050001200-200099XC-7115070001200-200099XC-121800120001200-200099附表2翅片换热器规格型号通风净截面积(m2)散热面积(m2)SRZ5×5D0.15410.10SRZ5×5Z0.1558.78SRZ5×5X0.1586.23SRZ10×5D0.30219.92SRZ10×5Z0.30617.26SRZ10×5X0.31212.22SRZ12×5D0.37824.86附表3DMC脉冲袋式除尘器技术性能型号MC24MC36MC48MC60MC72MC84过滤面积(m2)182736455463滤袋数量243648607284过滤风速(m/min)2-42-42-42-42-42-4处理风量(m3/h)2160-43003250-64804320-86305400-108006450-129007550-15100脉冲阀数量468101214压缩空气压力(MPa)0.5-0.7不得低于0.4设 备压 降/Pa设 备压 降/Pa翅片加热器200旋风分离器1200管道、阀门、湾头等300脉冲布袋除尘器2000合 计500干燥管1500消音器300管道、阀门、湾头等400合 计5400旋风分离器脉冲布袋除尘器设备压降/Pa翅片加热器管道、阀门、湾头等旋风分离器脉冲布袋除尘器干燥管消音器管道、阀门、湾头等合计2003001200200015003004005900