复式传热回转圆筒干燥器结构毕业设计（含外文翻译）

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1、沈阳建筑大学毕业设计说明书毕 业 设 计 题 目 复式传热回转圆筒干燥器结构设计 学院专业班级 学 生 姓 名 性别 指 导 教 师 职称 2012年 6 月 15 日沈阳建筑大学毕业设计摘 要 回转圆筒干燥器因为其结构简单、运行可靠、连续操作、适应能力强、处理能力大及维修方便等优势，目前广泛适用于冶金、建材、化工、煤炭等行业，成为颗粒状物料的首选干燥设备。本次设计根据实际要求，通过采用复式传热的结构设计达到提高效能的目的。该设备主要结构包括：内筒、外筒、滚圈、支撑装置、传动装置、附属装置等。本次设计主要进行复式传热回转圆筒干燥器的结构设计。先对干燥器的发展概况及设计的指导思想、特点、任务进行

2、概述进行完方案论证，然后确定方案。在技术设计部分具体叙述了复式传热回转圆筒干燥器的主要技术性能和参数，根据干燥物料量进行了热量计算，进一步的确定干燥器的各个基本参数。然后对干燥器的各个部件进行总体布置，使其能以最优化的方式排列。最后对设计的干燥器进行稳定性校核，使干燥器符合稳定性的要求。最后在符合整体任务设计的要求后进行技术经济性分析尽可能的使自己设计的干燥器的成本降低。总之，整个设计是在紧张有序地过程中完成的。本次设计主要是通过对复式传热回转圆筒干燥器结构设计后，经过分析、设计、校核，使得本设计达到了任务书的设计要求。关键词：复式传热；圆筒干燥器；回转圆筒；复式干燥Duplex heat t

3、ransfer the rotary dryerand structure designAbstract Rotary dryerand because of its simple structure , reliable operation , continuous operation , adaptable, large capacity and easy maintenance advantages, now widely used in metallurgy, building materials , chemicals , coal and other industries , to

4、 become the preferred drying of granular materials devices. The design based on the actual requirements through the design of the structure of the duplex heat transfer to improve the performance purpose . The main structure of the device include: the inner cylinder, outer cylinder, rolling ring , su

5、pport equipment , gear and accessories .This design complex structure design of heat transfer of rotary drum dryer. On the guiding ideology of the development and design of dryer, features, an overview of tasks you plan and scheme. Technical design described in part of specific complex heat transfer

6、 main technical performance and parameter of rotary drum dryer, heat calculation according to the amount of dry material, further determination of the basic parameters of dryer. And then on the General layout of each part of the dryer so that it can be arranged in the most optimal manner. Stability

7、check the last design of dryer, dryers meet the stability requirement. Last in line with the overall task of design requirements for technical and economic analysis as possible cost reductions for the drying of your own design. In short, the entire design was completed by the intense and orderly man

8、ner in the process.This design is mainly through the penthouse heat transfer rotary cylinder dryer structure design, after analysis, design, checking, makes this design to the design requirements of commitments. Key Words：Double entry heat transfer;Cylinder dryer; Rotary cylinder;Double entry dry2目

9、录摘 要AbstractII第一章 绪论1第二章 设计方案的论证2第三章 煤的干燥特性4第四章 主要参数的确定6第五章 热量计算及基本尺寸的确定95.1 筒径及厚度的确定95.2 传热计算105.3 转筒长度Z计算145.4 转速n与倾斜率s175.5 停留时间的确定185.6 填充率18第六章 干燥器结构设计206.1 内筒体的结构设计206.1.1 结构创新206.1.2 内筒厚度的选取216.1.3 筒重量的计算226.1.4 弯矩与应力计算236.1.5 筒体变形计算256.1.6 内筒支撑件的设计266.2 外筒体的结构设计286.2.1 外筒体厚度的确定286.2.2 保温层的确定

10、286.2.3 外筒体的载荷计算306.2.4 外筒体弯矩与应力计算326.2.5 弯曲应力计算346.2.6 弯曲应力计算356.2.7 筒体安装尺寸计算386.3 滚圈的设计396.3.1 滚圈材料的选择396.3.2 滚圈的结构形式396.3.3 滚圈、托轮接触应力计算416.3.4 支撑装置的设计456.3.5 传动装置的计算526.3.6 附属装置的设计55第七章 经济分析59结 论61参 考 文 献62致 谢63附录一 中文译文附录二 外文资料原文沈阳建筑大学毕业设计第一章 绪 论时代在发展，人类在前进。煤是近现代的主要燃料，取暖、照明、工业无处不用。随着人类对煤的研究，发现了一种

11、叫生物煤的煤混合物，其燃烧效率比较高。生物煤也就是在普通煤均匀地掺入锯末等物料，然后做成煤球，用于燃烧。但是煤的含水量必须较小，才能碎成粉粒，与锯末均匀混合，这样才能被压成结实的煤球。在这个过程中，要使煤的含水量较小，就必须对煤进行干燥。山东某厂家生产生物煤，要求把含水量15%的精煤、尾煤的混合物干燥成含水量小于或等于3%；处理量是3t/h。重点要求处理后的煤含水量一定不能大于3%。对于煤的干燥，选择圆筒干燥器非常合适，因为其结构简单、运行可靠、连续操作、适应能力强、处理能力大及维修方便等。热利用率的高低主要由传热性能的好坏决定，为了改善传热方式，选择了复式转筒干燥器。它既有与气流直接接触的直

12、接传热，也有通过筒壁的间接传热。显然提高了热利用率。转动体与固定体的密封一直困扰着人们的一大问题。密封效果不好，不仅影响热利用率，而且还污染环境。保温层欠佳，不少热量流入了空中，一去不复返。而且还有可能影响到工人和机器的工作环境。对于这几个方面，本设计综合各途径进行最优选择和设计。第二章 设计方案的论证对于处理量为3t/h，必须用较大型的设备才能达到。而煤不怕被污染，用热烟气就可以直接干燥。回转圆筒干燥器是一种处理大量物料干燥的干燥器。其生产流程图可从图1-1简单的表示。图1-1 回转圆筒干燥器流程图1-燃烧炉 2-定量给料器 3-湿料输送机 4-料斗 5-搅拌干燥器 6-斗式提升机 7-旋风

13、除尘器 8-泵式除尘器 9-引风机 10-尾气排空装置 11-禁锢环对于回转圆筒根据对被干燥物料的加热方式可分为：直接传热、间接传热、复式传热和蒸汽煅烧等干燥器。而复式转筒干燥器具有直接和间接传热的双向特点，在此就采用复式传热干燥器，其工作简图大致为图1-2：图1-2 复式传热干燥器1-燃烧炉 2-排风机 3-外壳 4-十字形管 干燥器主要由外壳及十字断面中央内管所组成。被干燥物料沿着外壳壁和中央内管间的环状空间移动，烟道气自燃烧炉进入中央内管，自左向右流动，并将一部分热量经管壁传给被干燥物料，然后进入并通过环状空间与被干燥物料之间接触，而后又排风机或烟囱排出。 使用复式转筒干燥器减少对周围介

14、质的热损失，当湿物料还不可能分散开并剧烈地接受气体中的热量时，能先在热表面上将湿物料强烈地加热，同时利用内圆筒来沉降带来的粉尘和使气体均匀。这样必然提高了热的传导效率。 在密封方面，选择了径向迷宫式密封圈。它通过让热气流经弯曲的通道产生流体阻力，使漏风量减少。而且结构简单，没有接触面，不存在磨损，也不受转筒窜动的影响。 保温层使用了石棉，石棉质轻，且保温效果极佳。不仅减轻了筒体的质量，而且提高了热利用率。本设计主要是从干燥的产量入手，通过水分的干燥速度，运用热学知识确定筒体几何尺寸。而后，在进行机械的设计。第三章 煤的干燥特性本装置在生产一种叫生物煤的产品过程中起干燥之用。生物煤是在普通的煤中

15、混进一些锯末等。但是锯末不能直接加到煤块里，需要用水或者是通过压力压紧。采用这两种方法都需要干燥，因为只有干燥到一定程度后才能把煤块压得结实。而本装置就是要把煤干燥到含水量小于3%。在此就有必要对煤的一些干燥特性做一个描述，以及对煤炭干燥状况作一简单介绍。煤炭中的水分大致分为内在水分和外在水分，内在水分是由原生植物形成煤炭时就存在于煤炭之中的水分；外在水分式附着在煤炭表面的水分或存在于煤炭之间的水分以及在煤炭裂缝中残留的水分，统称外在水分。脱除这种外在水分通常采用自然干燥、过滤、压滤、离心分离以及热力干燥等方法，在有的场合也采用热力干燥，与其他方法相结合的脱水技术。热力干燥是利用热能将水分蒸发

16、，所以它是降低煤中水分最有效的方法。煤的干燥设备有：5060年代所用的转筒式、管式、洒落（竖井）式干燥机。7080年代我国引进了沸腾床层式，螺旋式以及我们自己研制的NXG（内部新结构）型转筒式干燥器，取代了一些老设备，效果良好。煤的干燥主要目的是除去产品中的外在水分，使其便于储存、装卸、运输、加工利用以及防冻等。湿法选煤的选后产品都含有大量的水分，经一般脱水设备后，产品所含的水分还是相当高的，如末煤经离心机脱水后，一般只能把水分降低到89%，而煤泥或浮选精美用真空过滤机脱水，滤饼水分也在20%以上，即使采用一般的蒸汽加热过滤设备，也只能把浮选精煤滤饼的水分降低到17%左右。国外选煤厂对选煤产品

17、进行火力干燥，火力干燥法就是使热空气（烟气）与湿煤接触，在热交换过程中将煤中水分蒸发掉。以降低煤的水分的方法。德国使用管式干燥器较多，而日本等国使用转筒式干燥器较多。对于煤的上述特性，综合各种用于干燥煤的干燥器，回转圆筒干燥器是一种处理大量物料干燥的干燥器。由于运转可靠，操作弹性大，适应性强、处理能力大。而此产品需要达到3t/h的产量。我觉得选用转筒式干燥器比较有效率，而且经济。第四章 主要参数的确定被干燥无料名称：精煤，尾煤的混合物物料进口含水量：15%物料出口含水量： D1。如=2.4m，=0.95m等等，故该干燥器的外筒直径D2=1.6m。 （2）筒体最小壁厚计算，则 参考通体最小壁厚计

18、算，再根据表8-8确定筒体厚度为=8mm5.2 传热计算复式转筒干燥器包括两部分的传热，一部分是烟气通过内筒壁间接给热；另外一部分是往回流的烟道气与每块直接接触，从而通过对流而得到热量。1、 内筒壁间接给热 传热系数Km由公式（7-6）决定，其中，1为筒内烟气的给热系数； 为煤层的热阻； 2为筒外空气与煤之间的给热系数； 为筒壁热阻。（根据热工学有=,d1,d2分别为筒壁的内外径）也即 J/m2sK其中：s1,、s2为筒壁两侧的传热系数。筒内供热介质的给热系数，对于高沸点有机蒸汽，膜状冷凝给热时，1=5001000 Kcal/m2hC，对热水或热油在强制流动给热时，1=200500 Kcal/

19、m2hC。烟气在管内流动，温度是连续变化的，故取热水时的最小值，即1=200 Kcal/m2hC。1=1.163(6+3v)=13 W/mK (v为风速)煤与筒外空气的给热系数近视可取500 Kcal/m2hC；在热工学中可查到钢的传热系数 1=45 W/mK；也即 1=。而且，=8mm，则，也即是筒壁的传递热量远大于空气的传递热量。煤块的导热系数的确定选煤手册中有煤的导热系数与温度的关系：（其中导热系数一般都与温度有较大的关系，但也与其他一些参数有关，例如含水量）如图（4-1）图（4-1）散块煤的导热系数与温度t之间的关系在此干燥系统中，煤接触的空气温度在75650C，而煤所在的温度场是连续

20、变化的，计算时，取一个平均温度 （75+650）/2=362.5C。根据上图中与t的关系，t=362.5C对应的=0.15 KJ/mhC，然而与含水量有关，水的导热系数水=2.115 KJ/mhC。不考虑一切影响，综合水与煤的比热系数，煤的含水量从3%到15%，取一平均含水量（0.15+0.03）/2=0.09。则：煤=0.092.115+0.910.15=0.327 KJ/mhC煤的粒径确定 煤的粒度为050mm，在混合煤中，煤粉与煤块的数量比例大概为3：2。而煤粉的平均粒度为1mm，煤块的平均粒度取25mm，则该煤的平均粒径约为 0.61+250.4=10.6mm，取10mm。由于在外筒里

21、，煤是靠外筒里的抄板翻动望前走的，同时被翻动的煤在下落的过程中，落到了内筒的外壁上，这样，煤平均地分布在内筒的圆周上，但由于重力的作用，只有上面一定的圆弧上才能有煤。但是有煤的内筒圆周上，厚度随圆周与水平的倾斜度而不同，有的可能大于一个粒径，但有的也小于一个粒径。但如果两个粒径的煤叠在一起，会非常不稳。故假设内筒上煤层的厚度就等于一个煤的粒径，即=10mm。则内筒壁的传热系数：内筒随外筒旋转，参考一些已用的复合式回转圆筒干燥器的技术数据，抄板的数量普遍为6/12，也即内筒的抄板数为6块。平均分布于一圆周上，正好节点连线为正六边形。定性来分析：煤也就能铺在上两格。如图（4-2）：图（4-2）煤在

22、内筒外壁上的分布图 那么，单位长度的筒的传热系数是：。t为内筒里外间的温差，按初始数据，进口烟气温度为650C，出口烟气温度为75C。也就是说，煤入口处t最大为（650-75）C。而在煤的出口处，内筒里外的烟气温差最小为0。由于温度沿筒长方向连续下降，计算式，定性地采用温度差的平均值，t=（tmax+tmin）/2=(650-75)/2=282.5C。则：2、 筒内直接传热（烟气往回走时的传热） 根据公式 回转圆筒的容积系数式中： 空气速度，=Q/F. Q为离开转筒时的气体流量，F是转筒的横截面积。此公式虽然是用于单筒转筒干燥器的直接传热计算。但是对于复式转筒，也类似于直接传热，故在此也可借用

23、。那么D可以用等效直径来代。此圆环筒的横截面积为： 在内筒内的风速4m/s，那设在环形筒的风速为图（4-3）圆筒横截面则=对于容积传热系数公式，是用于单筒。在此处，为环形夹层，D为它的水力直径D=D2-D1=1.6-0.7=0.9m故Kcal/m3C5.3 转筒长度Z计算物料在转筒内的每一部分有水分蒸发，为了计算方便，可将物料在转筒中的移动分成三段，即预热段、蒸发段、加热段。 1、预热段长度Z1 此段煤接受烟道气中传给的热量q1,即将煤由加至烟道气的湿球温度tw，在此段水分不蒸发，即dw=0。煤从5C升温到烟道气的湿球温度67.8C。 设预热段内加热损失20%，则预热段内空气传给煤的热量是：q

24、1=1.2 q1=1.218.872=22.65 Kcal/s则 q1=q间1+ q直11）q间1=K1Z1 令间接传热的效率是90%，那么q间1=90%0.347Z1=0337 Z1Kcal/s 2）q直1= 其中t1为烟气在预热段下降后的温度，由下式得： t1=650C x0=6.510E-3 L=0.816,则t1=535.8-1.7 Z1 C Cq1=q间1+ q直122.65=0.337 Z1+aF Z1tm1则Z1=0.33m。 2、蒸发段长Z2 在蒸发段内，干燥速率为一常数。热量全用于蒸发水分。水分的气化量与传给物料的热量成正比。热风状态沿等焓线变化，水分蒸发量为W=0.118

25、kg/s，蒸发温度在tw=67.8C，此时水的潜热=2340 KJ/kg（热能手册），此段内传递的热量按下式计算 加热损失20%，则空气传给物料之热量qc=1.2qc=1.265.74=78.9 kcal/sq间2=KlZ2=0.337 Z2求tc空气在蒸发段下降后的温度：qc - q间2=L(0.24+0.46x0)(t1-tc)78.9-0.337 Z2=0.816(0.24+0.466.510E-3)(535.7-1.70.335 tc)tc=137.5-1.7 Z2 C由于Z2是一需要求的数，且在Z2上式中影响不大，在计算时取Z2=5m。则qc= q 2建+ q 2直78.9=0.33

26、7 Z2+aF Z2tm178.9=0.337 Z2+0.07871.626199.8 Z2Z2=3.05m把Z2=3.05m反代入tm2中，求得tm2=203.4 C这样得到的Z2更小，故取 Z2=3.05m，满足热量衡算。（3）、加热段长度Z3，在加热段内物料自tw升至2，此段内热量qf为：式中：C2物料出口时的干基含水量。则 假设加热损失为20%，那么qf= qf=1.22.02=2.43kcal.=直接传热 q至3=aF Z2tm3=0.07871.62618Z3间接传热 q间3=Kl Z3=0.337 Z3故总传热 qf= q至3+ q间3 2.43=0.337 Z3+0.07871

27、.62618Z3 Z3 =0.92m. （4）、转筒总长Z：Z= Z1 +Z2 +Z3=0.33+3.05+0.92=4.3m.取 Z=5m。5.4 转速n与倾斜率s 1、回转圆筒的转速n为18rpm,转筒直径大的，转速应取得小一些。筒体转速计算式：当D=D2=1.6m时，2、筒体的倾斜度一般为08,由于Z=5m,参考上表，取倾斜角=21732”，斜率s=0.04。5.5 停留时间的确定 物料在转筒内停留时间必须大于物料干燥所需的时间，才能保证产品的干燥要求。物料在转筒内停留的时间与转筒的尺寸、运行条件、物料与气体的相对流向等有关，由于本装置采用逆流可按下面的经验公式估算。式中：Z转筒长度 5

28、m；D转筒直径 为外筒直径 1.6m；s转筒倾斜率 0.04；n转筒转速 4r/min；烟气流量速度 0.94kg/s；Gc绝对干料量 0.81 kg/s；dp颗粒平均直径 10103m则 =（5.16+0.58）60=344.4 s5.6 填充率填充率等于煤层的截面积与整个截面积之比，某一段长度内的平均填充率等于该段长度内装填煤占有体积于该段长的有效容积之比；也等于平均停留时间和单位时间内加料体积和转筒干燥器的体积之比。即：式中：物料平均停留时间 344.4 s Vs单位时间加料体积 Vs=G1/s=0.953/810=0.0012m3/sV转筒体积 主要是指圆环形筒的体积 则 故合适。第六

29、章 干燥器结构设计干燥器的结构主要包括：内筒、外筒、滚圈、支撑装置、动力装置及一些附属结构如密封装置，进料装置等。6.1 内筒体的结构设计6.1.1 结构创新对于复式干燥器，干燥器主要由外壳及十字断面中央内管所组成。被干燥物料沿着外壳壁和中央内管间的环状空间移动，烟道气自燃烧炉进入中央内管，自左向右流动，并将一部分热量经管壁传给被干燥物料，然后进入并通过环状空间与被干燥物料直接接触，而后由排风机或烟囱排出。内筒只是起过渡烟气以及间接传热的作用，它不需要承受多大的力。但是它的位置固定只有两种情况，一种是内筒与外筒相对静止，即内筒跟着外筒一起转；另外一种就是内筒静止，这两种情况都得把内筒定位。考虑

30、到间接传热，所以设想为第一种情况，即把内筒固定在外筒壁上。由于筒长5m，故只需两端支撑就行了。内筒两侧分别被6个支撑板支撑，支撑板焊接在内筒上，内筒外壁焊接抄板，使尽量多的煤能参与间接干燥，如图5-1：图5-1 结构图从途中可以看出，内筒完全由支撑板支撑，但支撑板的形式由各有千秋，如下图5-2两种格式：图5-2 支板第2种六个支撑板焊接在一个圆周上，然后通过螺钉固定在外筒壁上。这种方法的特点是：安装简单，比较典型，但是在外筒圆周上能挡住煤的流动。第1种方案，六个支撑板线焊接在内筒周围，然后在通过螺钉固定在外筒壁上。这种方法的特点是：对煤的流动不起什么影响，但是按转的时候稍比第二种方案复杂。这是

31、把第二种方案根据实际情况改进的。所以选择第一种方案。另外，根据干燥设备手册选择Q235A作为内筒材料（由于它焊接性能比较号）。6.1.2 内筒厚度的选取根据下表，由于内筒不受太大的力的作用，故可以直接选择表中的经验数据。对于内筒直径D1=0.7m，内筒体厚度=8mm，验算：筒体的最小壁厚式中：R筒体半径，0.7/2=0.35ms操作温度下的屈服应力（kgf/cm2）C腐蚀裕度，取C=0.3（cm）;K抄板与筒壁的重量的比例系数，取1.6 表5-1 干燥器筒体厚度与直径的关系（统计值）对于Q235A，常温下s=200 Mpa ，在（650+75）/2=360C下的温度系数是0.7，则在360C下

32、的应力极限s为：s=0.7200=140 Mpa=1400kgf/cm2。故内筒体的壁厚取8mm。6.1.3 筒重量的计算每米长的自重为： qs=7.85（d+） =7.85（0.7+0.008）0.008 =0.14 t/m筒外装有抄板，抄板可以加入筒体内按均布载荷计算，为方便起见，可将此这合成qs= 1.2qs=1.20.14=0.168t/m。内筒表面的物料重量，由间接传热部分的假定，煤只覆盖了筒圆周的1/3，厚度大概为10mm,则内筒单位长度上的煤的重量是： =8100.70.01/3 =6 kg/m=0.006 t/m考虑到煤的分布不均匀性，为方便起见，那么内筒的质量为：q1=qs1

33、+qw1=0.168+0.0075=0.176 t/m.6.1.4 弯矩与应力计算筒体计算的假设：（1）、将筒体视作圆环截面水平连续。（2）、不记物料中心对筒体轴线的偏移，不记筒体所受扭矩的作用。（3）、按静载荷计算。那么内筒的受力情况与弯矩图图（5-3）为：（假定支点往里靠0.25m，受力对称）55N 4400N55Nm 4400NM 4400Nm图（5-3）求F1，F2：故 F1=440 kgf=4400N F2=440 kgf=4400N.从弯矩图M中可看出由三点的弯矩是极值，分别是两支点和中点，故只需较核这三点的弯矩。由于受力是对称的，故：M中=Mmax=弯曲应力计算：对于Q235A，

34、需用弯曲应力=100150kgf/cm2=1015MpaM取最大弯曲应力 4400Nm；Ks为焊缝强度系数，查表取0.9（人工焊）；Kt为温度系数，对于筒体温度为360C时，取0.7；W为筒体断面模数，=3.1510E-3 m3则 故内筒的受力满足强度要求，安全。6.1.5 筒体变形计算（1）筒体按均布载荷连续梁计算挠度图5-4图5-4式中：Zm为梁的两支点之间的长度 5-0.252=4.5;=Zh/Zm=0.25/4.5=1/18;q=0.176 kg/m;在75C下，查表知钢的E=2.0510E6 kgf/cm2I为筒体的惯性矩 则 中间段满足要求。（2）悬伸端挠度计算Zh=0.25m，则

35、悬伸端也满足要求。故变形在安全范围内。6.1.6 内筒支撑件的设计由于内筒要随着外筒旋转，而外筒倾斜地放在两托轮上，这样内筒的轴线方向就必须固定，防止它下滑。根据前面1中的结构设计，可用6块支撑板支住，然后用螺钉把他们固定在外筒壁上。但是由于温度的升高，可能在轴向上由一个窜动，故只能把一段在水平位置固定，另一端应当由一个余量。由于外壁厚大概在1216mm，故螺钉选择内六角锥端紧定M1250（补偿拆卸）。根据机械零件手册，螺钉连接时，必须保证螺钉的轴线与板的边缘距离e=d+36mm。故取之承办的厚度为202=40mm。上下端都为圆弧，分别是R=0.35m,R=0.8m。由于内筒较薄，而且筒体倾斜

36、角为2.3，故螺钉也不能受太大的力。故每一块支撑板只用一个紧定螺钉定位。总共需要12个螺钉。支撑板的长度的确定：参考标准件滚动轴承的宽度，对于滚动轴承当内径d=70mm，外径D=150mm时，宽度B是35mm,那么按比例放大，则支撑板长度可取L=350mm。较核螺栓的应力支撑板主要受的是剪力，故只需较核螺栓的剪应力，每个螺栓受的剪应力： =. =0.26Mpa在机械设计大典中：许用剪应力S在静载荷下取1.5，脉动载荷下取2.0，在此计算时取2.0。对于螺钉，材料使用的是碳钢，其=195Mpa=195/2=97.5 Mpa显然：故此设计安全。6.2 外筒体的结构设计外筒体是回转圆筒干燥器的基体。

37、外筒体内即进行热和质的传递由输送物料，其设计关系到整台干燥器的质量。根据干燥设备设计材料一般用Q235A，普通合金钢。故在此也选用Q235A，焊接时采用对接焊。6.2.1 外筒体厚度的确定筒体的最小厚度由第（一）中的公式确定，参考表8-8，对于直径为1.6m，筒体厚度取12mm. 由于长径比为：5/1.6=3.11020mm，故可以按平壁面计算：80C下，T0=80C 环境温度为Ta=10C查表9-8 ，室内直径小于2的圆筒体的s=1.169=10.44(W/m2C)则 取保温层的厚度为50mm。根据保温层外表面温度较核：查表9-9，知烟道的表面温度Ts=45C,则保温层的最小厚度为：故保温层

38、的厚度取50mm，材料为泡沫石棉。（3）保温层重量线密度 qt=A = = =13.2 kg/m6.2.3 外筒体的载荷计算（1）筒体的自重估算 考虑滚圈下垫板加厚等，单位长度重量取：（2）保温层的重量 qt=13.2kg/m=0.0132t/m（3）物料重量 式中：煤的重度 s=0.81t/m，煤的填充系数 =0.05；筒径 D2=1.6m则 （4）内筒体及其支撑板的重量内筒 q1=0.176 t/m.支撑物 每一块支撑板的体积：则每一块的重量总共有62=12个支撑板，则内筒与支撑板的总重量是：它们作用于外筒内壁的力，全部分布在2L长的支撑板上，则q内=（5）齿圈重量P1由于外筒外需报一层石

39、棉，故齿圈应尽量与某一个托轮近一些，故将齿圈安装在离左托轮0.5m处。根据干燥设备手册，齿宽的估算，据统计，齿宽BG2/m一般为9.51.3，取8（m为模数）。根据经验公式估算电机功率：式中：K抄板系数 升举式且填充率0.1，取0.03；煤的重度 0.81t/m;n转速 4rpm；则。查表8-26，N=2kw时，模数取15。那么齿宽BG2=158=120mm，轮幅宽度b=0.135 BG2=0.135120=16.2mm，轮壳宽度b1=0.35 BG2=0.35120=42mm。利用体积的填补求法估算齿圈体积，在几何中能把齿圈等效成一个宽的圆环。查表8-25，D2=1.6 故按弯曲应力较核，安

40、全。6.2.6 弯曲应力计算（1）挠度计算，可把筒受的载荷分成3部分，即头部、跨间、尾部。均布载荷q1引起的最大挠度式中：Zm=3 m=300 cm查表8-13，在80C下，E=2.05106kgf/cm2I惯性矩 =则 悬臂端 均布载荷q内引起的挠度a) 悬臂端 b) 跨间 集中力P1=1200 kgf引起的挠度，如图（5-9）图（5-9）跨间最大值： =8.2210-5cm假设各个最大值都在同一截面且同一方面，那么跨间 悬臂端 故筒体变形满足要求。（2）截面变形的简单计算工作状态下滚圈与筒体若无间隙，则该段筒体的变形等于滚圈的变形，滚圈变形的椭圆度（最大直径与最小直径之差）式中：Q支撑载荷

41、，Q=Fmax=F1+F1+P2P2为滚圈的质量 估算Gr=0.1Q=0.13610=361 kgf.取450kgf。即 P2=450 kgf则 Q=2610+1000+450=4060 kgf=40.6 kN.平均半径 Rc= 取Rc=190/2=95 cm.（Dr为滚圈半径，Dr=1.17D2=1.171.6=1.872m，取Dr =190cm）。弹性模量E=2.05106 kg/cm2截面惯性矩 ，h滚圈断面高度 h=0.07D=0.07160=11.2cm；Br滚圈高度，按式8-46 Br i为滚圈与托轮直径之比 查托轮标准因为1400DW=0.18cm故截面变形较核也合格。6.2.7

42、 筒体安装尺寸计算由于干燥器的筒体较长，安装时是在常温条件下，而工作时温度较高，则产生热膨胀热膨胀系数，对于钢=1.210-5 m/(m.C)，Zm跨矩为3m，t0=10C， t1=80C则 故筒体安装是应当能使筒体能窜动2.5mm。6.3 滚圈的设计滚圈固定在外筒体上，在由两个托轮支撑，转筒转动带动托轮转动，而且转筒的重量全部由2个滚圈支撑。6.3.1 滚圈材料的选择根据干燥设备设计中列举的常用滚圈与托轮材料，如下表：对于上表中采用的是旧标准，ZG45对应现在的标准是ZG310-570，ZG55对应的是ZG340-640。滚圈材料选用 ZG 310-570，正火处理；对应托轮材料用 ZG 3

43、40-640，正火处理。需用接触应力是 P0=4000 kgf/cm2=400Mpa。6.3.2 滚圈的结构形式滚圈有多种断面：实心矩形、正方形、空心箱形等，小型的回转圆筒也有用钢轨或型钢弯接而成。它有以下几种截面型式：（1） 矩形滚圈；（2） 箱形滚圈；（3） 剖分式滚圈。由于本回转圆筒尺寸不大，选择矩形滚圈，此类滚圈形状简单，制作简单。 为了减少筒体与滚圈之间的磨损，在滚圈与筒体之间安装垫板垫板的安装形式有如图5-10几种：图5-10 松套式滚圈的垫板与挡板型式在图中选择（b）型垫板，垫板与滚圈之间留有间隙，但间隙不能过大。否则易产生相对滑动，接触面磨损更大。其之间的关系如图5-11表示：

44、图5-11 矩形滚圈对于筒体直径在1.6m以下，选取垫板的厚度为30mm，圆周上分布12块。垫板与筒体之间的固定由两种方法：采用焊接方法。焊后可加工垫板外圆，安装方便，对间隙的控制较准确。但由于垫板传递筒体与滚圈间的巨大压力和筒体轴向窜动力，试点板与筒体弧面不可能完全贴和，若垫板周边全部与筒体焊接，全部与筒体焊接，会在焊缝中产生很大应力而造成垫板与筒体开裂。开裂后又要重复补焊，容易产生焊接应力。因此有些设计仅在垫板一端连接焊缝，其余部位点焊或间断焊。采用铆接。其主要优点是更换方便，避免切割焊缝对筒体的损伤，也不存在焊接应力。但不便于对垫板外圆作整体加工，安装找正比较麻烦。综合两种方法，第中较好

45、些，易于找正，传动比较方便。故选用焊接方法。焊接时尽量保证焊接质量，减少没有必要的焊接应力。筒体和垫板固定时，采用松套式。因为挡筒体少有弯取时，允许滚圈与筒体之间发生少许的相对运动，可以大大减少托轮对滚圈和筒体产生的附加作用力。6.3.3 滚圈、托轮接触应力计算（1）确定滚圈、托轮直径根据下表：此干燥器Dr取1.17D2=1.171.6=1.872m，取整Dr=1.9m。滚圈与托轮直径之比为i(3I4)，那么托轮直径范围：0.4750.63m，取整Dt=0.5m。 （2）计算接触压力，确定滚圈宽度滚圈与托轮受力为两圆柱体线接触，其受力图5-12：图5-12 滚圈力平衡图根据弹性力学计算，最后可

46、以推导出滚圈的最小设计宽度公式：式中：K系数 取Br=7 cm。 （3）滚圈的截面设计1）矩形滚圈（如图8-27）截面高度H0为。式中：查表8-15，对于矩形截面D=D2=1.6m时，H=0.07D2=0.071600=112mm； Dr=1.9m，D2=1.6m; 1为筒体壁厚 1=12mm； S=S+C S是垫板的实际厚度 30mm；C常温时滚圈与垫板的半径间隙，滚圈内径Dri=热膨胀系数，钢材为1.210-5 mm/mmC滚圈处筒体平均温度t1=80C，滚圈平均温度t2=t0=10C则 取直径间隙为2C=4 mm。那么S=S+C=30+4/2=32mm。则Dr应调整为托轮直径Dt=500

47、mm，则2）滚圈重量验算 式中：铸钢比重，=7.910-3kg/cm3;F滚圈截面积，Rc滚圈平均半径 则 （估算值）。 （4）较核弯曲应力本装置采用的是滚圈松套垫板上，由间隙存在，此时滚圈仅在下部快垫板上有力的作用，如图5-13图5-13 滚圈松套受力分析经分析 对于矩形滚圈，弯曲应力 式中：Q支点反力，取最大值Qmax=4060 kgf=40.6 kN;Rc滚圈平均半径 Rc =90cm；Wr滚圈断面模数 则 故安全。6.3.4 支撑装置的设计复式回转圆筒干燥器的支撑装置为挡轮、托轮系统。化工部已制定了托轮、挡轮标准（HG-5-13061370-80）,可供选用。但是标准的参数都是比较大的，故可自行设计支撑装置。这样既能满足要求又节省材料。（1）托轮系统转筒干燥器的全部重量都放在两对托轮上，而且它必须保证转筒能转动