资源描述
目录131.13331.24452. 52.152.252.353. 63.163.263.2.163.2.273.2.384. 174.1184.2184.3184.4194.5195.1961919.1.1 干燥技术现状及进展人们通常把采用热物理方式将热量传给含水的物料并将此热量作为潜热而是水分蒸发、分离操作的过程称为干燥。其特征是采用加热、降温、减压或其他能量传递的方式使物料中的水分挥发， 冷凝、升华等相变过程与物料分离以达到去湿的目的。干燥技术的应用， 在我国具有十分悠久的历史，文明于世界的造纸技术，就显示了干燥技术的应用， 现代干燥技术在国民生产中应用的程度与一个国家的综合国力和国民生活质量的水平密切相关， 从某种意义上来说， 它标志着这个国家国民经济和社会文明的发达程度。干燥技术的概况干燥技术的目的是除去某些原料、 半成品中的水分或溶剂， 就化学工业而言目的哦在于，使物料便于包装、运输、加工和使用，具体为（1）悬浮液和滤饼状的化工原料和产品，可经干燥成为固体，便于包装和运输。（2）不少的化工原料和产品，由于水分的存在，有利于微生物的繁殖，易霉烂、虫蛀或变质，这类物料经过干燥便于贮藏，例如生物化学制品、抗生素及食品等，若含水量超过规定标准， 易于变质影响使用期限， 需要经干燥后才有利于贮藏。（3）为了使用方便。例如食盐、尿素和硫胺等，当其干燥至含水率为 0.2-0.5% 左右时，物料不易结块，使用比较方便。（4）便于加工。一些化工原料，由于加工工艺要求，需要粉碎到一定的粒度围和含水率，以利于在加工和使用。（5）为了提高产品的质量。某些化工原料和产品，其质量的高低和含水量有关，物料经过干燥处理，水分除去后，有效成分相应增加，提高了产品质量。干燥技术现状干燥技术有很宽的服务领域，面对众多的产业，理化性质各不相同的物料，产品质量及其他方面千差万别的要求，干燥技术是一门跨学科、跨行业、 具有实验性科学性的技术。干燥时比较古老。 通用和必不可少的化工单元操作。据报道，到目前为止已有 400 多种形式的干燥器， 其中，有 100 多种形式应用较多。 由于高的汽化潜热和以热空气为干燥介质（最通用） 导致了固有的热效率低， 使干燥成为可与蒸馏相比的高能耗单元操作。一般工业发达的国家（美国、英国等）干燥能耗占全国总能耗的 10%-15%。同时它又是一个缺乏能够精确指导实践的科学理论和设计方法。在实际中，依靠经验和小规模实验的数据来指导设计、制造、生产还是主要的方法。因此，往往导致其结局是装置效果不佳、甚至于报废。因此，在建设工业装置时，尤其是在设备安装之前，一定要进行充分的、有说服力的实验，以试验作为工业装置建设的依据。这就是干燥技术应用的显著特点。干燥技术的进展传统的干燥器主要有厢式干燥器、隧道干燥器、转筒干燥器、转鼓干燥器、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、微波和高频干燥器、红外热辐射干燥器等。此外，在各个行业，例如谷物、水果和蔬菜、石油化工、燃料和颜料、食品、 乳制品、中药材等行业也由适合自身特点的专用干燥技术和和干燥器。这些传统干燥技术发展历史较长、 成熟可靠，在世界各国已经得到广泛下载可编辑的应用。1.2 气流干燥器气流干燥器的简介气流干燥机热空气进入干燥器后快速冲击物料并在瞬间与物料充分混合使物料流态化与空气的接触面积最大化从而迅速蒸发水份， 气固两相经过除尘分离后得到产品。脉冲气流干燥是在直管气流干燥器的基础上增加了较粗的缓冲管目的是增加气固两相的相对运动过程从而提高干燥速率。适用于粘性不大或无粘性的滤饼装物料的干燥，一般干燥之前需经过机械脱水。 气流干燥机的干燥时间较短一般为 1-4 秒，产品在温度还未升高之前已经离开了干燥器， 所以适合热敏性物料干燥。干燥的水份形式以表面水为主，对含部水较多的物料比较难达到工艺要求。该机可根据工艺要求设计成鼓风系统、引风系统、鼓引风系统，鼓风机可兼作分散器。鼓引风机系统中风机可采用变频器无级变速，实现系统“ 0 压力”精确的控制在进料 处或旋风分离器的易漏风处。 对于易燃易爆物料普通焊接管道容易积料导致温度过高， 本厂拥有独特的加工工艺使干燥管道壁、 法兰连接处等物料经过处绝对光滑保证物料不在器停留。干燥强度大、 设备投资省：气流干燥设备的处理量是最大的，蒸发水份能力从 50kg/h 1500kg/h ，而设备容积小，投资省，是其他干燥设备比不上的。自动化程度高、产品质量好：气流干燥物料全在管道中进行，干燥时间极短（只有 O.52 秒）因此可实现自动化，产品不与外界接触，污染小，质量好。气流干燥机干燥强度大气流干燥由于气流速度高， 粒子在气相中分散良好，可以把粒子全部表面积作为干燥的有效面积，因此，干燥有效面积大大增加。 同时，由于干燥时的分散和搅动作用，使气化表面不断更新，因此，干燥的传热、传质过程强度较大。干燥时间短 气固两相的接触时间极短，干燥时间一般在0.52 秒，最长为 5 秒。物料的热变性一般是温度和时间的函数，因此，对于热敏性或低熔点物料不会造成过热或分解而影响其质量。气流干燥机热效率高气流干燥采用气固相并流操作，而且，在表面气化阶段，物料始终处于与其接解的气体的湿球温度，一般不超过6065，在干燥末期物料温度上升的阶段，气体温度已大降低，产品温度不会超过 7090。因此，可以使用高温气体。一根直径为 0.7m 长为 1015m的气流干燥管，每小时可处理 25 吨煤或 15 吨硫铵。气流干燥器设备简单，占地小，投资省。与回转干燥器相比，占地面积减小 60，投资约省 80。同时，可以把干燥、粉碎、筛分、输送等单元过程联合操作，不但流程简化，而且操作易于自动控制。应用围广 气流干燥可使用于各种粉粒状物料。在加热方式选择上， 气流干燥设备有较大的适应性， 用户可以根据所在地区的条件选用蒸汽、电、热风炉加热、同时又可根据物料耐热温度（或热风温度）选择： 150时，可选用蒸汽加热； 200时，电加热（或蒸汽加热，电补偿或导热油加热）； 300时，燃煤热风炉； 600时，燃油热风炉。脉冲式气流干燥器的简介.专业 .整理 .脉冲式气流干燥器的特征是气流干燥管的管径交替缩小和扩大， 采用脉冲式干燥管可以充分发挥甲酸段具有高的传热传质的作用， 以强化干燥过程。 加入的物料粒子首先进入管径小的干燥管，粒子的得到加速，当其加速运动终了时，干燥管管径突然扩大，粒子依惯性进入管径大的干燥管。粒子在运动过程中， 由于受到阻力而不断减速， 直至减速终了时， 干燥管又突然缩小， 这样粒子又被加速，如此重复交替地使管径缩小和扩大， 则粒子的运动速度也交替地加速和减速， 空气和例子间的相对速度和传热面积均较大，从而强化了传热传质的速率，同时，在管径气流速下降也相应增加了干燥时间。二设计任务及要求2.1设计题目脉冲式气流干燥器的设计2.2设计任务及操作条件生产能力（按进料量计）： 2000Kg/h物料形态：散粒状；圆球状物料颗粒直径：平均粒径d p 200m ，最大粒径 d p max500 m物料含水量（干基） : 125%; x20.5% ;临界含水量0xx2%物料进口温度： tm20物料参数：干料的比热容 Cs 1.26KJ / Kg ? ；密度 s 2000 Kg / m3 干燥介质：空气稀释重油燃烧气（其性质与空气相同）空气性质：进口温度t1400 ；初始湿度 H 10.025Kg / Kg 绝干料操作压强：常压2.3设计容设计方案的确定及流程说明工艺计算干燥器主体工艺尺寸计算辅助设备选型及核算设计结果汇总工艺流程图及脉冲式气流干燥器装置图设计评述工艺流程图：首先是气体经过鼓风机经过加热器， 通过加热后温度达到很高，然后就进入到了干燥器主体，也就是干燥管， 与此同时， 在加热空气的进口的上方，通过螺旋进料机将物料送入到干燥管中， 高速的气体将物料吹上去， 并在此同时将其干燥， 干燥过后的气体和物料经过物料分离器和除尘器分开。 现将大概流程图表示如下。下载可编辑风机加热器干燥器分离器主体进料器除尘器三 . 干燥器主体工艺尺寸计算 3.1 已知的基本参数 物料的基本参数生产能力 G0 =2000kg/h ，物料的粒子平均直径d=200 m，物料的粒子最大直径d max500 m ；物料的密度m2000kg / m3 ；物料要求从 x125% （干基）；干燥至 x20.5% （干基）；物料进口温度tm120 ；干物料比热 C s1.26KJ /( Kg ? K ) ；物料的临界含水量xc2% （干基）。 空气的基本参数进气流干燥管的空气温度t1400 ，进气流干燥管的湿度H 10.025Kg / Kg 绝干物料。3.2物料衡算和热量衡算（ 1）物料衡算和热量衡算物料衡算气流干燥管的物料横算式为Gc ( x1x2 )L(H 1H 2 )绝干物料量G12000Gcx11600kJ / h11 0.25干燥出去水分W Gc (x1x2 ) 1600(0.250.005)392kJ / h代入上式392 L(H 20.025)热量衡算 气流干燥管热量衡算式为LI 1GC (cm cw x1 )tm1LI 2Gc (cmcw x2 )t m2选定空气的出口温度 t 295 ，假设物料的进口出口温度 t m2 80 。对于水 - 空气系统，运用下式I 1.01t (1.88t2490) H其中， 1.01KJ/(KJ K) 为干空气的比热容， 1.88kJ/(kg K) 为水蒸汽比热容，.专业 .整理 .2490kJ/kg 为水的汽化潜热。进口空气的焓值为I11.01400(1.884002490) 0.025 485kJ / kg出口空气的焓值为I 21.0195(1.88952490) H 2 = 96 2669H 2将 I1、I 2 值代入热量衡算式L4851600 （1.264.186 0.025） 20L(962669H 2)1600(1.26 4.1860.005) 80将热量和物料衡算式联立求解得L 3650kJ / h; H 20.1324kg / kgI 2449kJ / kg 校核假设的物料进口温度tm2 按下式进行校核(t2tm 2 )(t2t w )xc ww x2cm (t 2tw )( x2 ) cm (t 2 t w )xcxc wcm (t 2t w )查的 t w 61 ， w2355kJ / kg ， xc2% ，代入上式得t m281 与假设的基本一致，可以不必再试算。（ 2）气流干燥管直径的计算加速段气流干燥管直径的计算取进口空气速度 g130m / s ，空气进气流干燥 管 温 度 t1 400，空气进气流干燥管的含水率x20.025,查得空气比容g 1 1.98m3 / kg ，代入下式4Vg 14Lg 14 36501.98D1360036003.14 300.292mg 1g 13600等速段气流干燥管的直径的计算空气在气流干燥管出口处的参数为t 295， H 2 0.1324kg / kg ,查得g 21.28m3 / kg， g 20.963kg / m3 ,g 22.10 10 5 kg ? s / m 2此时，最大粒径500 m的沉降速度选用Allen 公式计算，得下载可编辑4m21 / 34200029.8121 / 3500g 25 1043.48m/ st225d2250.963 2.10 10 5g2g 2空气出口速度，取作比最大粒子的沉降速度大3m/s，则g 250033.48 3mst6.48 /D 24Vg 24Lg 2436501.28360036003.146.480.505mg 2g 23600（3）气流干燥管长度的计算化工学院计算法 本例气流干燥管采用变直径，在例子加速运动段气流干燥管直径采用 0.292ma. 粒子加速段中（预热带）气流干燥管长度的计算 . 物料热量衡算已知物料的进口温度tm120，用试差法求得t w61 ，故预热物料所需热量 Q1G c cm x1cw t wtm1151306kJ / h . 预热带空气出口温度的计算根据空气在预热带放出热量Q1，计算预热带终了时的空气温度 ta15130636501.056400 ta解得ta360预热带空气的平均温度400360380。在此温度下，tav2H av H 1 0.025时，查出空气的ga 1.96m3 / kg， ga 3.24105 Pa ? s， ga1 0.025 0.522kg / m3。ga 3.3710 2 W / m ? K定性温度为 38061220.5 。1.962 . 预热带粒子运动速度的运算传热量计算可用下式Q1 A 1Re00.06Rea0.06Ar110.6144 Re1a.44Re10.44dgamag2 104gama0.522式中 Re a3.2410 53.22gamaga4002036061338t maln 4002036061.专业 .整理 . 46Gat mg46 16003383.371029.371052/ m2A3360033600 3.24 10 5mga4gd343Armga49.821020000.522 1043g233.2410 52在预热带空气的平均速度为Lgams3600D 229.69/4当m0Re0 为Re03.2229.69 95.6时，代入热量计算式510.060.0610411用试算法求的361639.37100.695.6Rea144Re1a.4495.61.44Re a74与 Re a76.9相应的粒子速度为743.28 29.69ma ， ma7.13m / s . 预热带气流干燥管长度的计算由于预热带 Re a 在 1-500之间，所以计算其气流干燥管长度应用下式L14md 2ga11ga0.50.5 Ar ga 11350.50.5Re0Rea22gaReaRe05d ga200Rea0ReArga110.0113100dReaRe0gab. 加速段中表面蒸发带气流干燥管长度的计算以物料含水率的变化作分段计算，直到加速段结束为止。 . 物料含水率由 0.25-0.2 区间当物料干燥至含水率为 0.2 时，空气的温度 tbLc g tat b Gc x2x1w2cw tbtw 236501.05 360 tb16000.250.2023521.88 tb 61解得tb308本段的各项物理参数t atb360308334 平均温度 tbv22当 tb308 时，空气含水率下载可编辑H bH 1G c (0.25 0.20)0.0251600 0.250.200.047kg / kgL3650平均含水率xbvH 1H b0.0250.0470.036kg / kg22tbv334、 H bv0.036kg / kg时，查得其物理参数：空气在 gb1.81m3 / kg， gb3.0810 5 Pa ? s， gb 10.0360.572kg / m 31.81gb0.0337W / m ? K定性温度为 33461197.5 。2加速段中，粒子由125%干燥至b20%时，粒子速度的计算Q2Lc g t at b36500.25236030847830kcal / hgbLgb36501.8127.4m / sD 23.1423600436000.2924本段粒子速度，由Reb 得表示式计算Rebdgbgbmb210 40.57227.4mb3.7127.4mbgb3.0810 5t m3606130861ln360 61 / 30861272.7A 46 1600272.70.03371.06106 m2/ m3336003.0810 5Ar4210 4320000.5729.8113133.081052.专业 .整理 .Re03.7127.47.1375.2将上述各数据代入到热量Q计算公式得478301.537 1061 75.20 .06Reb 0.06131110.6144 Reb1. 4475.21.44得 Reb56与 Reb56相应的粒子速度为：563.7127.4mb ， mb12.3m/ s物料含水率由0.25区间气流干燥管长度的 计算与计算L1相同0.20L24210 42200027.4113.0810 50.533.08105560.575.20.55210 40.572(75.25560.5)13127.4111313.0810 61120056275.22100210 40.5725675.20.145m . 物料含水率由 0.20-0.15 区间热平衡求物料干燥至湿含量0.15 时之温度 t3650 0.262 308 t 1600 0.20 0.15 562 0.45 t 61 解之得 t 254该段内各项物理常数：平均温度 tave308 254/ 2281热空气之湿度 H 0.047416000.200.1536500.0693 . 平均湿度 H ave0.04740.0693 / 2 0.0584kg水汽 / kg干空气气体在 t ave281、 H ave0.0584下各项物理性质为H1.74 m3湿气 / kg干空气 g(10.0584) /1.740.608kg湿气 / m3 湿气g2.8210 5/ 9.81,g0.0276(定性温度（ 28161）/ 2 171） . 该段给热量及 Re的计算 :干燥所需热量 Q33650 0.26230825451640 kcal / hgL g36501.7426.35m / sD 23.140.292 23600360044下载可编辑Recdggm210 40.60826.35m4.31 26.35 m2.8210 5gt m3086125461ln308 61 / 25461218.9A 461600218.90.02767.37105 m2/ m3336002.8210 5Ar4210 4320000.6089.8116032.8210 52Re04.3126.3512.360.6将上述各数据代入到热量 Q计算公式得51640 7.37 105 1 60.60.06Reb0.06160110.6144Reb1.4460.61.44得 Reb 35与 Reb35相应的粒子速度为：354.31 26.35m ， m18.2m / s物料含水率由0.20区间气流干燥管长度的 计算与计算相同0.15L1L34210 422000 26.351152.82 10 532.8210 55350.560.60. 5210 40.60860.60.535 0.516026.35111602.8210 51120035260.62100210 40.6083560.60.506m . 物料含水率在 0.15-0.10 区间热平衡求物料干燥至湿含量0.10 时之温度 t3650 0.272 254 t 1600 0.15 0.10 562 0.45 t 61 解之得 t 203.5该段内各项物理常数：平均温度 tave254 203.5 / 2228.75热空气之湿度16000.150.10H 0.069836500.092 . 平均湿度 H ave0.0698 0.092 / 20.0809kg水汽 / kg干空气气体在 t ave 228.75、 H ave0.0809下各项物理性质为H1.587m3 湿气 / kg干空气g (1 0.0809) / 1.5870.681kg湿气 / m3湿气g2.6 105/ 9.81, g 0.0264(定性温度（228.75）61 /2144.875 . 该段给热量及 Re的计算 :干燥所需热量 Q33650 0.272254203.5 50136kcal / h.专业 .整理 .gLg36501.58724.04m / s3.1436004D 236000.292 24Recdggm210 40.68124.04m5.24 24.04 m2.6 10 5gt m25461203.561ln25461 / 203.561166.5A461600166.50.02646.01105 m2/ m3336002.610 5Ar4210 4320000.6819.81210.832.610 52Re05.2424.0418.230.6将上述各数据代入到热量Q计算公式得501366.01105130.60.06Reb0.06210.8110.6144Reb1.4430.61.44得 Reb14与 Reb14相应的粒子速度为：14 5.24 24.04m ， m21.4m / s物料含水率由0.150.10区间气流干燥管长度的计算与计算 L1相同4210422000 24.04112.6105L450.68132.610 55140.530.60. 5210 430.60. 514 0.5210.824.04111602.610 51120014230.62100210 40.6811430.61.783m粒子和空气相对速度的计算当 t203.5、 H0.092时 , g1.587m3/ kg, g 2.62 10 5 Pa ? s, d 2 10 4 m，m2000 kg / m3，g 0.92kg/ m3， c p1.18。本处的空气速度为g22.6因此在物料含水率为0.10处，空气和粒子间的相对速度为rgm22.321.40.9m / s42 g 21/ 3420002 9.8121/ 3粒子沉降速度为 tmd2 104225gg2252.62 10 5 0.921.42m/ st 与r 相差不大，粒子加速基本结束， 故可以认为物料含水率为0.1 以后粒子进入等速段 因此，加速段的气流干燥管长度为 LL1L 2L3L4下载可编辑0.01130.1450.5061.7832.445mc. 等速段中表面蒸发带气流干燥管长度的计算 在例子等速运动段，气流干燥管直径采用扩大 0.505m，物料含水率为 0.1-0.02 （物料临界含水率） 是表面蒸发带。下面分段计算。 . 物料含水率由 0.1-0.05 区间物料干燥至 0.05含水率时空气温度te的计算Lc p tdt eGc H 3H 4w2c t et w236501.18(203.5te )16000.100.05 2352 1.88 te 61解得 t e181.4本段内的各项物理参数平均温度 tewtdte203.5181.422192.45当 te181.4时，空气湿度 H eH dGc0.100.051600 0.10 0.05L0.09236500.1139kg / kg平均湿度H evH eH d0.11390.0920.1030kg / kg22空气在 t ev192.45、 H ev 0.1030时，查的其物理参数ge1.343m3 / kg， ge2.5710 5 Pa ? s,ge1 0.10300.82kg / m3 ,1.343ge0.0304W / m ? K ,空气和物料间给热系数的计算42 g 21/ 3temd225ge ge42000 29.8121 / 32 1041.41m / s2252.571050.79所以 Re2 1041.410.287 / 2.488.95气速geL ge36501.3436.80m / s236003.14 / 40.50523600D4粒子运动速度me6.801.415.39m / s.专业 .整理 .1m3气流干燥管体积中粒子所具有的传热面积A6G c 13600D 2 medm46160010.10.052210 420003.140.50526.64m 2 / m336005.394故在等速段，给热系数 关联式可用 Nu20.54Re0.5 ,故a0.0254 20.540.510428.95 / 2459kcal / m? h ?aa45.96.643? h3048kcal / m?干燥所需热量 Q536500.282 203.5181.4 22748kcal / h传热平均温差t203.561181.461ln 203.561131.1181.461将上述各数据代入下式 得：Q5aa 1D 2LtL50.2844 . 表面蒸发带，物料湿含量自 0.05-0.02 区间（ 0.02 是物料临界湿含量）求干燥至湿含量 0.02 时气体的温度 t2.230.2935 181.4t0.05 0.025340.45t解得 t 119.0该段内各项物理常数t ave119 181.4 / 2150.2t 119时，气体的 H0.1139 16000.03 / 36500.1271H ave0.1271 0.1139/ 2 0.1205在上述条件下气体各项物理性质为g1.352， g0.825,g2.27 10 5 , g0.0243颗粒沉降速度t42000 29.8121 / 32 1041.37 m / s2252.2710 50.825Re2 1041.370.825 / 2.271059.95气速gL g36501.3526.85m / sD 236003.14/ 40.505236004颗粒运动速度m6.851.375.48m / s下载可编辑A6Gc 13600D 2medm46160010.020.05210 4220003.140.50526.3236005.484a0.0243 20.549.950.5/ 210 4450kacl / m2 ? ? haa4506.322844kcal / m3 ? ? h干燥所需热量 Q636500.2935 181.411966848kcal / h传热平均温差t(181.461)1196185.4ln 181.46111961所以 6684828440.2L685.4L61.38md. 粒子等速段中，降速干燥带物料含水率由0.02-0.003区间气流干燥管长度计算方法同上。干燥所需热量 Q736500.3 1199526280kacl / h各项物理性质 t ave11995 /2107H ave(0.1360.1281) / 20.132上述条件下查得数据g1.3m3 / kg,g2.16105 , g0.869, g0.023842000 29.8121 / 3t210 41.41m / s2252.161050.869Re2 1041.420.869 / 2.1610 511.43gLg36501.36.58m / s236003.14 / 40.50523600D4m6.581.425.16m / sA6G c136004D 2medm6160010.020.0032210420006.53m2/ m336003.140.50525.164a 0.0238 20.5411.430.5/ 210 4455aa4556.532971.专业 .整理 .
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