卧式多室流化床干燥器的设计

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1、.课 程 设 计设计题目 卧式多室流化床干燥器的设计 学生姓名 杨姝静 学 号 20083164 专业班级 化工工艺08-2班 指导教师 吕建平 姚涛 2011年4月18日精品.化工原理课程设计成绩评定表设计题目成绩课程设计主要内容本次课程设计我们采用卧式多室流化床干燥器将颗粒状物质的含水量从3%燥至0.02%，生产能力为1.3万t/a。经过对总费用包括设备折旧费、空气预热和风机运转费优化设计后，该流程可概括为：来自气流干燥器的颗粒状物料用星型加料器加入干燥器的第一室，再经过其余的四个室，在67.17下离开干燥器。湿度为0.02的空气经翅片换热器（热载体为400kPa饱和水蒸气）加热至105后

2、进入干燥器，经过与悬浮物料接触进行传质传热后，湿度增加到0.03，温度降至70.5。尾气经过旋风分离器和布袋式除尘器，提高了产品的收率之后排放。流程中采用前送后抽式供气系统，维持干燥器在略微负压下工作。我们主要设计的是干燥装置中的干燥器的长度、宽度以及结构，流化床面积，以及其它附属设备的选型、尺寸、规格以及风压等等（包括：换热器、供料器、风机、气-固分离器、脉冲袋滤器、空气过滤器等）。并在国家标准中选取适当的设备型号，从而得到一份简明的干燥装置的说明书，然后用计算机辅助设计软件CAD将卧式干燥流化床干燥流程的具体工艺流程画出，然后再用CAD将已选型的设备及附属设备依次画出，经修改后，最后确认成

3、图打印。指导教师评语签名： 200 年 月 日精品.化工原理课程设计任务书专业 班级 姓名 设计题目：卧式多室流化床干燥器的设计设计时间：2011.4.182011.5.6指导老师：吕建平 姚涛设计任务：年处理 1.3 万吨某颗粒状物料。操作条件：从气流干燥器来的细颗粒状物料，初始含水量为3%，要求在卧式多室流化床干燥器中干燥至 0.02%（以上均为湿基）。已知参数如下：被干燥物料颗粒密度 1200 kg/m堆积密度 400 kg/m干物料比热容 1.20kJ/kgK平衡湿含量 近似取为 0临界湿含量 0.013（干基）颗粒平均粒径 0.15 mm进口温度 30在干燥系统要求收率99.5%（回

4、收5m以上颗粒）干燥介质湿空气进预热器温度t0 45初始湿度 0.02 kg水/kg干空气进干燥器温度t1 105加热介质饱和水蒸气，压力自选。年工作日300天，连续生产。试设计干燥器主体，,选择并核算气固分离设备、空气加热器、供风装置、供料器。图纸：带控制点工艺流程图一张（3#图纸）；主体设备工艺条件图一张（1#图纸）。精品.目 录摘要4Abstract51干燥过程的设计方案及流程说明61.1干燥过程的设计方案（流程图）61.1.1 主体设备的设计61.1.2 辅助设备的选择71.2干燥过程的流程说明72 优化设计82.1.优化分析82.1.1.干燥器年总费用82.1.2干燥设备投资折旧费用

5、92.1.3 空气年预热费用92.1.4风机年运转费用102.2 干燥器优化设计工艺分析102.2.1 风机风量102.2.2 干燥器体积的计算112.2.3 干燥器的物料和热量衡算112.2.4 预热器热负荷及加热蒸汽消耗量132.2.5体积传热系数的确定132.2.6 总对数平均推动力的计算143 干燥过程的计算163.1主体设备的工艺设计计算163.1.1 物料衡算163.1.2 空气和物料出口温度的确定163.1.3 干燥器的热量衡算173.1.4预热器的热负荷和加热蒸汽消耗量183.2 干燥器的设计18精品.3.2.1 流化速度的确定183.2.2 流化床层底面积的计算193.2.3

6、 干燥器的宽度和长度203.2.4 干燥器高度203.2.5 干燥器结构设计213.3 附属设备的选型233.3.1 送风机和排风机233.3.2 供料装置243.3.3 除尘设备263.3.4 换热器选型273.3.5 空气过滤器293.3.6 管路计算及管道选择303.3.7 气固分离器313.3.8干燥器主体材质的选择334 计算结果汇总表345 说明与体会36符号说明38参考文献41附录42精品.前 言 干燥过程广泛用于生产和生活中。最初利用自然界的太阳能及风力，对物料及农副产品进行缓慢的干燥加工。而后，随着农业 发展，这种天然的、劳动强度极大而又不能受人们意志控制的干燥方法，逐步让位

7、给各种人工去湿方法和人工干燥过程。 去湿方法和干燥过程：在工农业生产中，经常会遇到从各种物料中除去湿。分的过程，各种物料可以是固体，液体或气体，而湿分则常常是水或水蒸气，但在某些情况下，也可以是有机液体或有机蒸汽等其他湿分。 从物料中除去湿分的操作称为去湿。去湿方法按作用原理来分，可分为：机械法，热物理法，物理化学法。干燥过程的特点：固体物料的干燥包括两个基本过程，首先是对固体加热以使湿分气化的传热过程，然后是气化后的湿分蒸汽由于其蒸汽分压较大而扩散进入气相的传质过程，而湿分从固体物料内部借扩散等的作用而源源被输送到达固体表面，则是一个物料内部的传质过程。因此，干燥过程的特点是传热和传质过程同

8、时并存，两者相互影响而又相互制约，有时热传可以加速传质过程的进行，有时传热又能减缓传质的速率。干燥操作的目的：在物料或制成品的工艺加工过程中，干燥操作的目的可分为下列五种：1.对原材料行干燥。为防止某些高分子材料成型加工时产生气泡及物料降解，事先必须经过干燥。为改进工艺生产过程，提高产品收率而使用干燥操作。为防止在生产过程中存在引起腐蚀的湿分而应用干燥，例如煤气的干燥或苯在氯化之前的干燥等。各种生产工艺的要求：如:提高粉末加工效率，在粉末前必须2.为提高或强化大型设备的生产能力而应用干燥操作，如炼焦煤采用预热干燥，可使焦炉的生产能力提高50%，且还能提高焦碳的质量。3.干燥原材料或产品：以减轻

9、中路 ，降低运输费用，或使物料变干，以便于运输。如食盐干燥以保持其自然流动的特征。 4.提高燃料的热值，以使劣质燃料能有效地应用于高温工业用炉，或增加产品的有效成分以使其便于处理及销售。如肥皂粉，染料精品.以及各种化学肥料等。5.使产品便于保藏，而不至于中途变质腐烂而应用干燥操作。如各种抗生素药品，各种生化制品，各种食品，蔬菜等水分的存在，有利于微生物的繁殖，因而使产品分解或变质。干燥对这类物品的储存是十分必要的。传统的干燥器主要有箱式干燥器、隧道干燥器、转筒干燥器、带式干燥器、盘式干燥器、桨叶式干燥器、流化床干燥器、喷动床干燥器、喷雾干燥器、气流干燥器、真空冷冻干燥器、太阳能干燥器、微波和高

10、频干燥器、红外热能干燥器等。干燥设备制作是密集型产业，我国的国产干燥设备价格相对低廉，因此具有较强的竞争力。主要包括：（1）物料静止型或物料输送型干燥器；（2）物料搅拌型干燥器；（3）物料热风输送型干燥器；（4）物料移动状态；（5）辐射能干燥器。为了改善产品质量，生产上常采用卧式多室流化干燥器，干燥室的横截面做成长方形，用垂直挡板分隔成多室（一般为48室），挡板与多孔板之间留有一定间隙（一般为几十毫米），使物料能顺利通过。湿物料自料斗加入后，一次有第一室流到最后一室，在卸出。由于挡板的作用，可以使物料在干燥器内的停留时间趋于均匀，避免短路。并可以根据干燥的要求，调整各室的热、冷风量以实现最适宜

11、的风量与风速。也可在最后一、二室内只同冷风，以冷却干物料。干燥室截面在上部扩大，以减少粉尘的带出。流化床干燥器还 可以做成多层式。以卧式多室流化床干燥器相比，其优点是热效率较高。但由于压降大，而且物料由上一层流到下一层的装置较复杂，生产上不如卧式用得广泛。流化床干燥器的特性：1) 物料干燥速度大,在干燥器中停留时间短,所以使用于某些热敏性物料的干燥.2）由于流化床内温度均匀，并能自由调节，故可得到均匀的干燥产品。3）因热传递迅速，所以处理能力大。4) 在同一设备中,既可进行连续操作,又可进行间歇操作.5）由于滞留时间可在几分钟几小时范围内任意选定，故可生产含水分极低的干燥制品。6）因流化床有相

12、似于液体的状态和作用，所以处理容易。此外，物料输送简单。7）装置无运动部件，结构简单，运转稳定。但被处理物料的形状和粒径有一定限制。精品.8）不适用于易黏结或结块的物料。9)床层内纵向返混严重,对单级式连续干燥器,物料在设备内停留时间不均匀,有可能使部分未干燥的物料随着产品一起排出床层外.10) 对被干燥物料的粒度有一定的限制,一般要求不小于30、不大于6。11）对产品外观要求严格的物料不易采用。干燥贵重和有毒的物料时，对回收装置要求苛刻。干燥器选型时应考虑以下因素：1） 被干燥物料的性质，如热敏性、粘附性、颗粒的大小形状、磨损性以及腐蚀性、毒性、可燃性等物理化学性质。2） 对干燥产品的要求：

13、干燥产品的含水量、形状、粒度分布、粉碎程度等。如干燥食品时，产品的几何形状、粉碎程度均对产品的质量及价格有直接的影响。3） 物料的干燥速率曲线与临界含水量：确定干燥时间时，应先由实验做出干燥速率曲线，确定临界含水量。物料与介质接触状态、物料尺寸与几何形状对干燥速率曲线的影响很大。4） 回收问题：固体粉粒的回收及溶剂的回收。5） 干燥热源：可利用的热源的选择及能量的综合利用。6） 干燥器的占地面积、排放物及噪声是否满足环保要求。精品.摘要:在化学工业中，为了满足生产工艺中对物料含水率的要求或便于储存、运输，常常需要用到干燥过程。本次化工原理课程设计的任务是设计一种卧式多室流化床干燥器，将颗粒状物

14、料的含水量从3%降至0.02%，生产能力为1.3万t/a。来自气流干燥器的颗粒状物料用星形加料器加入干燥器的第一室，再经过其余的四个室，在68.5下离开干燥器。湿度为0.02%的空气经翅片换热器（热载体为400kPa饱和水蒸气）加热至105后进入干燥器，经过与悬浮物料接触进行传质传热后，湿度增加到0.02，温度降至70.8。最后将尾气通过旋风分离器和袋滤器，以提高产品的收率。流程中采用前送后抽式供气系统，维持干燥器在略微负压下工作。通过查阅资料和选用公式设计，干燥器较好的设计结果为：床层底面积3m2，长度与宽度分别取2.5m和1.2m，高度2.3m，隔板间距0.5m，物料出口堰高0.3m。分布

15、板开孔率7%，总筛孔数116257个，孔心距5.5mm。此外，还确定了合适的送风机、排风机、旋风分离器、袋滤器、换热器和空气过滤器等附属设备及型号。关键词：干燥；卧式多室流化床；颗粒状物料；热载体精品.Abstract: In Chemical industry, the process of drying is usually required in order to meet the demand of the rate of water content of material as well as the storage and transportation. The task in t

16、he course of Design for the Course of Principles of Chemical Engineering was to fulfill designing a drying equipment of multi-compartment fluidized dryer, which could handle 13,000-ton granular materials a year with water content 3% to an extent of water content of 0.02%. Solids coming from gas-drye

17、r were injected to the first compartment with a star-like feeder, which then past other three compartments one by one and left at 68.5. Air, which heated to 105 by a fin type heat exchanger (heat carrier, 400kPa moist steam), exchanged heat and mass with granular materials in fluidized bed and disch

18、arged from dust collector as clean gas, with humidity increased from 0.02 to 0.05 and temperature decreased from 105 to 70.8. Blowing fan and exhaust fan were used together in the process flow to keep dryer working under little subatmospheric pressure. After resourcing and calculating, the optimum p

19、arameters of multi-compartment fluidized dryer determined in our design work were as follows: fluidized bed area 3m2 with 2.5m in length and 1.2m in width, compartment height 2.3m, distance between division plate 0.5m, weir height for dry product discharge 0.3m, opening ratio 7% in distributor plate

20、 with total number of holes 116257 and hole distance 5.5 mm. Furthermore, model number of other accessory equipments such as blowing fan, exhaust fan, cyclone, bag filter, heat exchange and air filter were also chosen to meet drying requirements.Keywords：drying; multi-compartment fluidized bed; soli

21、d material; heat carrier精品.1干燥过程的设计方案及流程说明1.1干燥过程的设计方案（流程图）图1.1 干燥过程设计流程图精品. 1.1.1 主体设备的设计本次设计任务是：年处理量为1.3万吨某颗粒状物料的干燥。从气流干燥器来的细颗粒物料，初始含水量为3%，要求在卧式多室流化床干燥器中干燥至0.02%。根据设计任务及操作条件，首先要物料及热量衡算，并确定出空气和物料出口温度。在干燥器的设计过程中，依次根据条件与已知量求出流化速度和流化床层底面积，以及干燥器的宽度、长度和高度，最后是干燥器结构设计，包括布气装置，分隔板，及物料出口堰高的计算。进而确定卧式多室流化床干燥器主

22、体设备的结构及尺寸，卧式的选择，从高度方面大大节省了设备的成本，从经济上带来了一定的效益！ 1.1.2 辅助设备的选择流化干燥的附属设备主要包括风机、空气加热器、气固分离器及供料器，这些设备的合理选择对干燥具有重要的作用。对于风机的选择首先根据所输送气体的性质（如清洁器，含尘器）与风压范围，确定风机的材质和类型，然后根据计算的风量和系统所需要的风压，参照风机样本选用合适的型号。因为其选择要同时满足全风压和所需风量两者的条件，但由于参照样本中没有合理的风机可供选择，故可选择风压稍大的机型以满足条件。对于空气加热器的选择，螺旋式翅片管加热器即可，该种加热器在光滑管外加上了翅片，增大了空气侧的传热面

23、积，从而提高了传热效果。至于供料器，选择的是星型供料器，该供料器是应用最广泛的供料器之一。其操作原理是：电动机通过减速器带动星型叶轮转动，物料进入叶片之间的空隙中，借助叶轮旋转由下方排到受料系统，其结构简单，操作方便，物料颗粒几乎不受破碎，对高达300高温物料也能使用，体积小，安装简便，可用耐磨、耐腐蚀材料制造，适用范围很广，但其结构不能保持完全的气密性，对含湿量高以及有粘附性物料不宜采用。最后，是气固分离器的选择，选择的是旋风分离器，选型时，根据含尘器的处理量和允许压强降，定出合适的入口气速，由此确定入口管截面积，然后按结构比例关系确定其他尺寸。本次设计所选的旋风分离器的型号是：XLT/B-

24、9.4。精品.1.2干燥过程的流程说明湿物料由星型供料器加入、通过空气过滤器，后利用送风机的旋转产生的负压的推动使物料进入管路。然后，净化后温度为45oC的空气进入换热器，与压力为400kPa的饱和水蒸气进行热量交换，空气被加热，饱和水蒸气冷却被液化。出口处的空气温度，即进干燥器温度为105oC。2 优化设计 干燥广泛应用于化工，医药，冶金，建材，食品等领域，是一种能耗高的单元操作系统。常规干燥设计是按经验确定干燥介质（通常为空气）的出口温度，即出口温度应比绝热饱和温度高2050oC，然后进行干燥器其他工艺参数及结构尺寸的设计。干燥介质出口温度选择不当，会增加干燥过程设备投资费用与操作费用，因

25、为干燥介质出口温度是干燥器设计的重要参数之一，出口温度高则干燥介质出口湿度降低，干燥介质耗用量增加。出口温度升高使平均传热推动力增大；出口湿度降低，使传质推动力增大，平均传热和传质推动力增大使干燥设备体积减少，而干燥器出口温度降低，使干燥介质耗用量减少，干燥器体积增大。因而有必要对干燥器进行优化设计。本次优化设计以年总费用最小为目标，编写程序来其确定干燥介质的最佳出口温度。精品.2.1.优化分析2.1.1.干燥器年总费用以球形颗粒和空气为例建立干燥器优化设计的数学模型。卧式多室流化床干燥器（干燥介质和被干燥物料呈错流）的流程示意图如下： 图2.1卧式多室流化床干燥器流程示意图在考虑了干燥器，空

26、气预热器，风机，除尘器等设备的投资折旧费用和空气预 热费用，风机运转费用等操作费用的情况下，建立了干燥介质出口温度优化设计数学模型，它以年总费用为目标函数，总费用为：;式中：总费用，万元/年；Gd干燥设备投资折旧费，万元/年；空气预热费，万元/年；风机运转费，万元/年。2.1.2干燥设备投资折旧费用干燥设备投资折旧费用包括干燥器，预热器，风机和除尘器设备的投资折旧费。设年投资折旧费为：式中： 干燥器体积，；精品.设备年折旧率，；美元和人民币的兑换系数。为综合指数，它随企业规模，加工能力，产品质量，信誉，服务水平等不同而不同，一般可取0.20.4，为通货膨胀系数，设2005年为1500.1， 若

27、以后各年不知，可按5%递增速度计算，为经验系数，一般可取4555，为指数，一般可取11.5，为设备折旧率，一般取0.080.125,即干燥器使用年限一般为812年。由式得干燥系统的设备折旧费是干燥器体积的函数。2.1.3 空气年预热费用 若干燥介质温度低于1600C时，较适合采用蒸汽预热干燥介质。空气预热费用实际上是所消耗蒸汽的费用，它与干燥物料时的流量，预热空气的流量等有关，由物料衡算和热量衡算得到饱和水蒸气的用量，水蒸气用量越大，则空气年预热费用越多，因此空气预热费用为：式中：饱和水蒸气的流量，； 年工作时间，； 饱和水蒸气的价格，一般可取160200/吨。2.1.4风机年运转费用 风机年

28、运转费用为风机运转所消耗的电能的费用，它与风机的风量成正比，若干燥系统阻力较小，可采用一台送风机，其年运转费用为:若干燥系统的阻力较大或防止干燥器中干燥介质中干燥介质向外泄露，使干燥器内产生一定的负压，则必须在干燥系统出口增加一台排风机，其年运转费用可用下式计算：式中，送风机，排风机的风量，;0.0004经验比例系数。精品.2.2 干燥器优化设计工艺分析由以上分析得要求干燥系统的总费用，必须求得风机用量，；饱和水蒸气的用量；干燥器体积。而这三个变量是空气出口温度的函数，在空气出口温度t2确定的情况下，是可以通过工艺衡算得到。2.2.1 风机风量对卧式多室干燥系统在干燥器出口要采用除尘装置分离空

29、气中的固体颗粒，故干燥系统的阻力较大，除在干燥系统进口安装送风机外还要在干燥系统出口处安装排风机，送风机安装于预热器之前，此时湿空气的状态为（，），而排风机安装于干燥器之后，其湿空气状态为（，），所以送风量和排风量分别为：2.2.2 干燥器体积的计算由于多室流化床的干燥速度快，物料在干燥器中停留的时间短，其整个过程可认为由恒速干燥和降速干燥两个阶段组成。按体积给热系数法计算其体积，为。要求得干燥器的体积，必须求的干燥过程的传热量，体积给热系数以及对数平均推动力。下面分别叙述：2.2.3 干燥器的物料和热量衡算精品. 图2.2如图,进入干燥器的新鲜的空气的绝干空气的消耗量为，空气进出干燥器时的湿

30、度为，湿物料进出干燥器时的干基含水量为湿物料进出干燥器时的流量。为单位时间内水分的蒸发量。则单位时间内绝干物料的流量为：式中：绝干空气的消耗量，绝干空气；空气进出干燥器时的湿度，绝干气；湿物料进出干燥器时的干基含水量，水分干料；湿物料进出干燥器时的流量，kg物料；单位时间内水分的蒸发量，；单位时间内绝干物料的流量，绝干料。精品.图2.3对如图所示干燥装置作热量衡算，则得在本设计中的干燥器没有补充热量，故，所以，干燥器中的热量衡算可表达为： （b）由上式得加入干燥系统的的热量用于以下四个方面：以汽化水分，以加热物料，以补偿设备的热损失，以Ql加热空气。其中:又 =因为干燥器的热损失为有效耗热量的

31、15%，即：将上面各式代入(b)式，即为解得L，将代入;解得 。2.2.4 预热器热负荷及加热蒸汽消耗量由分析的预热器的热消耗量为：用饱和水蒸气加热，自定饱和水蒸气的饱和蒸汽压，确定饱和蒸汽的温度为 ，冷凝热 。取热损失为有效传热量的15%，则有；即蒸汽消耗量为：2.2.5体积传热系数的确定流化床由于干燥介质和物料充分接触，传热效率高，其体积传热系数一般在之间，其值和雷诺数，干燥介质的物理化学性质及干燥器的结构有关。精品.推荐公式如下： 1式中：静止时床层的比表面积，；静止床层的空隙率；颗粒平均直径，m。临界雷诺数为为操作流化速度，具体计算方法参考教材1。为空气的密度，流化床的对流传数， 流化

32、床层的体积传热系数或热容量系数，由于， 对 校正（）得:。2.2.6 总对数平均推动力的计算干燥过程中恒速段和降速段的对数平均推动力和有较大的差别，所以应分别计算恒速段和降速段的对数平均推动力。而的计算与干燥过程中恒速段与降速段交界处的空气和湿物料的状态有关。故作如下假设：假设物料的传热和传质只发生在高度为H,空隙率为0.4的静止床层内，且其过程分为两个部分，一，恒速蒸发阶段，二，降速段。具体过程如下：第一阶段：在恒速蒸发阶段湿物料温度由升到，水分含量由（初始湿含量）降为（临界湿含量），干燥介质温度由降到，物料和热量衡算为： （干燥介质在恒速阶段释放的热量）；第二阶段：湿物料温度由升到，含水量

33、由降到（最终含水量），干燥介质温度由精品.到，物料和热量衡算关系为： （降速阶段水蒸发和湿物料升温需要的热量）。上式中空气流量，物料流量等由总的物料和热量衡算得到，其他临界条件由已知得到。由上两式子分别得到不同阶段的温度（，），将物料和介质的流向假认为逆流，计算得到逆流传热平均温差，：带入，得到，考虑干燥器实际体积比传热体积大和热损失等因素，由经验取实际体积和传热体积的比值为6。即干燥器体积。 由附录的程序可以算出从空气出口温度59.8度到88.8度时的设备折旧费、空气预热费、风机运转费及总费用，通过比较可知在出口温度为70.8度时为最优状态。结果如下：设备折旧费Gd=32.13 万元 ,空气

34、预热费Gh=28.78 万元 ,风机运转费Gp=3.52 万元总费用最少值J=64.42 万元 最佳出口温度t2=70.80相应的费用-温度图如下：精品.图2.4 费用-温度图3 干燥过程的计算3.1主体设备的工艺设计计算3.1.1 物料衡算 精品. 3.1.2 空气和物料出口温度的确定空气的出口温度应比出口处湿球温度高出 (经优化可取)，即 由及查湿度图得,近似取,于是物料离开干燥器的温度 的计算，即 1由水蒸气查表得将有关数据代入上式，即 解得 3.1.3 干燥器的热量衡算干燥器中不补充热量，因而可用下式进行衡算，即式中 ： 精品. 取干燥器的热损失为有效耗热量的，将上面各值代入式中，便可

35、解得空气耗用量，即 解得：绝干气/h 由式 可求得空气离开干燥器的湿度H2，即 水/绝干气3.1.4预热器的热负荷和加热蒸汽消耗量 由水蒸汽表查得，400水蒸气的温度，冷凝热，取预热器的热损失为有效传热量的，则蒸汽消耗量为： 干燥器的热效率为精品.3.2 干燥器的设计3.2.1 流化速度的确定 1.临界流化速度的计算在105下空气的有关参数为密度，黏度 ，导热系数。1取球形颗粒床层在临界流化点。由和数值查图6-101得。临界流化速度由式（6-16）1计算，即2.颗粒带出速度由1 及值查图（6-10）1得带出速度由式（6-17）1计算，即3.操作流化速度取操作流化速度为，即3.2.2 流化床层底

36、面积的计算1.干燥第一阶段所需底面积由式（6-25）1计算，即精品.式中有关参数计算如下：取静止床层厚度，干空气的质量流速取为，即由于，所得值应予以校正，由值从图6-111查得 。解得1. 物料升温阶段所需底面积，由式（6-26）1 计算，即式中精品.解得；床层总的底面积为： 。3.2.3 干燥器的宽度和长度今取宽度b=1.2 ，长度l= 2.5，则流化床的实际底面积为。沿长度方向在床层内设置4个横向分隔板，板间距。物料在床层中的停留时间为： 3.2.4 干燥器高度1.浓度相高度由式（6-28）1计算，即而由式（6-29）1计算，前已算出，于是2. 分离段高度由及,从图6-121查得：精品.为

37、了减少气流对固体颗粒的带出量，取分布板以上的总高度为2.69m。3.2.5 干燥器结构设计1.布气装置采用单层多孔布气板，且取分布板压强降为床层压强降的，则 再取阻力系数，则筛孔气速为： 1干燥介质的体积流量为：选取筛孔直径,则筛孔总数为：个1分布板的实际开孔率为： 1，即在分布板上筛孔按等边三角形布置，孔心距为： 12分隔板沿长度方向设置4个横向分隔板，隔板与分布板之间的距离为3050mm（可调节），提供室内物料通路。分隔板宽 1.2m ，高 2.3m ，由 5mm 厚钢板制造。3.物料出口堰高 1精品. 1将及代入上式，解得 用式 1求溢流堰高度，即 将有关数据代入上式，经试差解得：。3.

38、3 附属设备的选型3.3.1 送风机和排风机为克服整个干燥系统的阻力以输送干燥介质，必须选用合适类型的风机并确定其安装方式。风机的安装方式基本有三种，即送风式、后抽式、前送后抽式，此处选用前送后抽式，选择两台风机分别安装在换热器的前面和除尘器的后面，调节前后压强，可使干燥室处于略微负压，整个系统与外界压强差可很小。1.送风机已知体积流量精品.4 压头4式中 可忽略, 则整个干燥过程的压降主要有空气过滤器、换热器、干燥器、旋风分离器和袋滤器的压降，由相关信息估算干燥器压降为，则总和压降为取总压降为，为前半段提供动力的风机取已知标准条件下空气密度为查表知进口空气密度为；标准条件下体积流量为：4标准

39、条件下风压为：4根据所需风量和风压参考旋转闪蒸干燥与气流干燥技术手册5209页，查9-19No.6.3A型离心通风机满足要求，电动机型号为Y200L1-2。该风机性能如下：风量 56906978全风压 88578148轴功率 30kW 2.排风机已知体积流量4为后半段提供动力的风机取，已知干燥器出口空气温度为t2=70.8精品.，查表知此时空气密度为则标准条件下体积流量和风压分为：44根据所需风量和风压参考旋转闪蒸干燥与气流干燥技术手册5209页，查9-19No.6.3A型离心通风机满足要求，电动机型号为Y200L1-2。该风机性能如下：风量 56906978全风压 88578148轴功率 3

40、0kW 3.3.2 供料装置根据物料性质（散粒状）和生产能力（1805.56kg/h）选用星形供料装置（加料和排料）。供料器是保证按照要求定量、连续（或间歇）、均匀地向干燥器供料与排料。供料器有各种不同的形式和容量，必须根据物料的物理性质和化学性质（如含湿量、堆积密度、粒度、黏附性、吸湿性、磨损性和腐蚀性等）以及要求的加料速度选择适宜的供料器。常用的固体物料供料器有圆盘供料器、旋转叶轮供料器、螺旋供料器、喷射式供料器等。将这些供料器相比较：对于圆盘供料器，虽然结构简单、设备费用低，但是物料进干燥器的量误差较大，只能用于定量要求不严格而且流动性好的粒状物料；对于旋转叶轮供料器，操作方便，安装简便

41、，对高达300oC的高温物料也能使用，体积小，使用范围广，但在结构上不能保持完全气密性，对含湿量高以及有黏附性的物料不宜采用；对于螺旋供料器，密封性能好，安全方便，进料定量行高，还可使它使用于输送腐蚀性物料。但动力消耗大，难以输送颗粒大、易粉碎的物料；对于喷射式供料器空气消耗量大，效率不高，输送能力和输送距离受到限制，磨损严重。精品.我们本次设计的任务是干燥细颗粒物料，它在进入干燥器之前的温度下为固态颗粒状，颗粒平均直径，硬度和刚性应较高。因为圆盘供料器只能用于定量要求不严格的物料，所以通常情况下不选用。又因为螺旋供料器容易沉积物料，不宜用于一年300天，每天24小时的连续工作。另外喷射式供料

42、器效率不高，且磨损严重，输送能力和输送距离受到限制，也不宜采用。综上，我们选用星型供料装置，如下图所示： 图3.1 星型加料器物料供料量 计算星型加料器每转加料量为参考旋转闪蒸干燥与气流干燥技术手册554页，选择型星型加料器 ，该加料器主要参数如下：精品.每转体积 电机 转速 工作温度 质量 主要尺寸：A-280,B-240,C-180,H-280,F-140,E-530,n-d-3.3.3 除尘设备由于对于粒径小于的细粉在旋风分离器内的除尘效果较差，为了回收有价值的尘粒和保护卫生，工业上常采用除尘效率更高的设备进行二次除尘。二次除尘设备中常用的有袋滤器和湿式除尘器，其中袋滤器应用最多，具有以

43、下特点：对于微米或亚微米数量级尘粒的除尘效率一般可达99%，甚至可达99.9%以上；处理气体量范围大，根据需要， 可设计制造出处理每小时几立方米到几百万立方米气流量的袋式除尘器。适应性强，可以捕集多种干性粉尘； 不受粉尘比电阻的限制， 特别对于高比电阻粉尘，除尘效率比电除尘器高得多； 进口含尘气体在相当大的范围内变化，对除尘效率和阻力影响不大。结构简单， 使用灵活，运行稳定可靠，不存在水污染和污泥处理等问题。因此本次设计采用袋滤器。目前应用最多的袋滤器有两种形式，一种为电磁脉冲反吹式袋滤器，另一种为机械回转反吹式袋滤器。两种袋滤器各有优缺点，脉冲式可以自动控制反吹周期及反吹时间，但反吹量较少，

44、如果滤袋较长时，末端的反吹效果不佳。机械回转反吹量较大，反吹效果较好，但对系统有一定影响，使系统压力波动。综合以上优缺点，我们选用具有自动控制的脉冲袋滤器。参考常用化工单元设备设计6212-213页知，对于脉冲袋滤器 6式中 ：所需过滤面积，； 含尘气体处理量，； 过滤风速，。对于脉冲振打 已知含尘气体处理量 精品.故 2查表后选用DMC-48型脉冲袋滤器 3.3.4 换热器选型用来加热干燥介质（空气）的换热器称为空气加热器。一般可采用烟道气或饱和水蒸气作为加热介质，且已饱和水蒸气应用更广泛。在干燥系统中，常用的蒸汽加热器有两种主要形式，一种是型；另一种是型。这两种结构形式的热媒都在管子内流动

45、，通过管子的外表面加热空气，由于空气侧的换热系数要比管内侧热媒的换热系数低很多，所以管外侧都加工成翅片，用以提高管外空气的湍流程度以及增加单位管长的换热面积，提高传热性能。两种加热器操作压力范围一般为，被加热的空气温度在以下，迎面气速为，最高不超过。对于此次设计任务来说，操作压力为，被加热空气最高温度为，符合加热器操作范围要求。从蒸汽性能表中查得，当蒸汽压力时，饱和蒸汽温度。空气平均温度,此时空气密度。参考干燥装置设计手册2303-307页，根据其中蒸汽加热器性能规格表12-1，初选型号为，单元组件的散热面积，通风净截面积，受风面积确定空气从45升至105所需热量 2实际风速：空气的质量流速：

46、根据所查公式求排管的传热系数K：传热温差：精品.所需传热面积A：所需单元排管数n：实际选取3组，总传热面积性能校核迎面风速 ，故合适。传热面积安全系数 ，加热空气侧总阻力 SRZ型换热器结构如下图所示：图3.2 SRZ型换热器精品.SRZ型换热器：这种形式的传热单元组件是顺空气流向的三排交叉排列螺旋翅片管束组成，其翅片管均用无缝钢管绕制上的皱褶钢带而成，呈螺旋状，片距有5mm、6mm、8mm三种共38种规格，为了消除翅片与管子接触处的间隙，绕片之后进行热镀锌。采用这种加工工艺的散热排管，翅片与管子紧密接触，热阻小，传热性能良好，稳定并且耐腐蚀。3.3.5 空气过滤器空气动力设备吸入含有灰尘的空

47、气之后，由于所用加热介质空气中有可能会含有各种煤尘、颗粒，如随空气进入到干燥系统中将造成设备的磨损，缩短设备的使用寿命，吸入的灰尘会在风机叶片表面上结垢，造成设备中转子的动平衡精度下降，使其工作寿命大大减短，灰尘中的有害化学成分会使设备生锈、腐蚀，因而，空气动力设备必须要配高精度空气过滤器。已知空气流量为查相关资料9知，无锡市宏嘉净化设备有限公司生产的型自洁式空气过滤器较为完善，过滤面积大、流速低、阻损小，可实现空气过滤元件的自动清洁，自动化程度高，过滤原价使用寿命长，因此选用此种型号作为我们干燥系统的空气过滤设备。其性能参数如下：表3.1 ZKL180空气过滤器的主要性能参数 最大空气过滤量

48、m3/min吸入状态过滤精度um/效率%消耗功率W电源AC1801/99.96100220V反吹气量m3/min结构形式初阻损Pa反吹气压MPa0.1单层1500.4-0.6精品.3.3.6 管路计算及管道选择空气流动适宜流速为取流速；计算空气入口管路管径：故选用管路管径，材质为不锈钢，壁厚。计算空气出口管路管径：选用管路管径，材质为不锈钢，壁厚， 饱和蒸汽在管路中适宜流速为取流速。计算饱和蒸汽管路管径：已知饱和蒸汽为，温度为，查表3知，流量 查表8知选取无缝钢管为输送管道外径为，壁厚，材质为不锈钢。计算蒸汽冷凝水管路管径：饱和蒸汽经换热器冷凝后变为冷却水，温度为，查表3知其密度，冷凝水在管道

49、中适宜流速为取 查表知选取有缝钢管为输送管道，外径为，壁厚为，材质为碳钢。精品.3.3.7 气固分离器为了获得较高的回收率，同时避免环境污染，需将从干燥器中出来的空气进行气固分离，在干燥系统中使用的分离器主要有旋风分离器、袋滤器、湿式洗涤器等。在一级分离中选用应用较广泛的旋风分离器作为气固分离设备。旋风分离器是利用惯性离心力的作用从气流中分离出颗粒的设备。其上部为圆筒形，下部为圆锥形。它内部的静压力在器壁附近最高，仅稍低于气体进口处的压强，越往中心静压力越低，中心处的压力可降到气体出口压力以下。旋风分离器的分离效率通常用临界粒径的大小来判断，临界粒径越小，分离效率越高。表3.2 旋风分离器的结

50、构与性能列表 型号性能型型型（扩散型）适宜气速/(m/s)12-1812-2012-20除尘粒度/ 1055含尘浓度/（g/m3）4.0-5.00.51.7-200阻力系数5.0-5.54.8-5.87-8由表（化工原理课程设计1176页）中可知，型旋风分离器除尘粒度不满足设计任务的要求，因此不能选择；型旋风分离器虽满足粒度要求但其阻力系数偏大，综合考虑后选择型旋风分离器作为干燥系统中的气固分离设备。精品.空气的体积流量 1查旋风分离器性能参数表（常用化工单元设备设计6第二版206页）后选择型旋风分离器，采用最常用的标准切线进口。综上：本次设计所选气固分离器为型旋风分离器，进口气速为时气体处理

51、量为,进口气速为时气体处理量为, 进口气速为时气体处理量为, 标准切线进口，旋风分离器各部分尺寸如下(干燥装置设计手册2313页）：圆柱体直径D 940mm圆柱体高度L1 D圆锥体高度L2 1.8D进口宽度b 0.2D进口高度a 0.4D排气管直径d 0.3D排气管深度l 0.8D精品.图3.3 旋风分离器简图由估算压力损失为=584.2-1694.2Pa3.3.8干燥器主体材质的选择由于干燥器需要与湿物料接触，长期使用易导致壳体生锈，壳层变薄，影响干燥器的使用性能，缩短干燥器的使用寿命，因此，干燥器中与物料接触的主壳体应使用不锈钢材料，防止生锈。查得奥式体型0Cr18Ni9不锈钢（化工设备用

52、钢8360页）广泛使用，适用于一般化工设备，因此本次设计选用此种型号不锈钢。干燥器采用微负压操作，接近常压，选取5mm壁厚即可。干燥器中不与物料接触的部分如壳体外部的螺栓、螺母采用造价较低的碳钢，支脚采用槽钢，而不使用造价较高的不锈钢。4 计算结果汇总表计算结果汇总表项目符号计算数据单位处理湿物料量18056精品.物料温度入口30出口68.5空气温度入口105出口70.8气体用量4885.8kg绝干气/h热效率43%流化速度0.33165床层底面积第一阶段1695加热段1.2939设备尺寸长2.5宽1.2高3.0布气板型号单层多孔布气板孔径1.5孔速10.64孔数116257个开孔率6.84%

53、分隔板宽1.2与布气板距离30-50物料出口堰高0.29精品.5 说明与体会 弹指一挥间，为期三周的课程设计结束了，回首这三周来历经的种种坎坷，不禁有太多的感受与体会。这三周，对我们而言不仅仅是一次普通的课程设计，更是一次意志力与人生的磨砺。在进行课程设计之前，课程设计对我们来说完全是个新生事物，起初真的可谓是无从下手。但我们深知：“合抱之木，生于毫末，九层之台，始于累土，千里之行，始于足下。”的道理。万事开头难。我们只能从课本开始做起，并配合我们上由图书馆借来的有关资料，先对整个课程设计过程做个大致的了解。精品.首先，老师为我们请来了化工设计院的老师莅临指导，在化工制图方面对我们进行了一定的

54、规范，对此我们深表感激。因为在此之前，我们画图都比较随意，对于一些管件和阀门等的画法都没有统一的规定。我们知道，化工生产是关乎国计民生的大计，容不得一点马虎，即便是一着之失，也会导致满盘皆输，甚至会酿成大祸，因此，即便是对于一个小小的螺栓，我们都要反复考量。虽然工作量很大，但我们从未气馁，仍然尽自己最大努力做到最好。设计流程图及其设备装置图，需要我们必须用Auto CAD完成，这就要求我们在短期内熟练掌握此软件的使用，这真是个不小的挑战。为了学好Auto CAD，我们从网上下载了视频教程，一点一点地学起，经过不懈努力，我们终于画出了一张流程简图，此后，在老师与同学的帮助下，我们的PID图跃然纸

55、上！这真是一不小的进步啊，课程设计，让我们又掌握了一门软件的使用。还有装配图，这可是一项非常艰巨的任务，因为它必须在非常精准的计算下才能完成。起初，我们以为只要按照书上的计算示例按部就班地进行计算即可。但后来老师要求我们对干燥器进行优化设计，也就是对空气的出口温度进行优化从而得到最优的总费用，然后再进行计算。而优化设计就必须用C语言进行编程，第二道难题摆在我们面前。“路漫漫其修远兮，吾将上下而求索”，学习又何尝不是一个求索的过程？我们拿出了大一时学过的C语言的教材，重新学习，再次探索，在全班同学的共同努力下，程序应运而生。当程序完成的那一刹那，我们的心情怎一个激动了得！这次课程设计不但是化工原

56、理知识技能的大比拼，更是对心理承受能力和耐力的一次考验，只有那些耐得住寂寞、善于利用时间的人才能取得最终的成功。当我们熬过那一个个不眠之夜，挺过常常向我们袭来的放弃的念头，最后获得成功的时候，我们收获的不仅仅是一份说明书和图纸，更是对自己的信心以及在未来的人生路上迈出的更坚定的脚步。最后，我们要向指导老师，化工设计院的老师，以及一起合作的同学们表示最诚挚的谢意。因为所有人的齐心协力，本次课程设计才得以顺利完成。也因为这次难得的锻炼机会，我们才更明白了自己的职责所在，并深刻领会到了学问的博大精深！精品.符号说明英文字母：单位体积物料所提供的干燥面积，m2 /m3；A 流化床干燥器层截面积，；Ar 阿基米德数，量纲为一；b 卧式多室流化床床层宽度，m；c 比热容，kJ/（kg）；C 修正系数，量纲为一；d 颗粒直径，筛孔直径，m；D 设备直径，m；当量直径，m；床层膨胀率，量纲为一；精品.g 重力加速度，；G固体物料的质量流量，kg/s或kg/h；h 干燥器中物料出口堰高，m；H空气的湿度，kg水/kg干空气；