1、第一章 氣流干燥的設(shè)計原則21.1干燥的目的及各種不同干燥方式21.2 氣流干燥過程及適用范圍21.2.1 氣流干燥過程21.2.2氣流干燥器適用對象31.3對流干燥流程、設(shè)備和某些操作條件的確定31.3.1 干燥流程的主體設(shè)備41.4干燥對象氯酸鈉的特性4第二章 氣流干燥器的設(shè)計基礎(chǔ)52.1顆粒在氣流干燥管中的運動52.1.1加速運動與等速運動及其特征52.1.2 球形顆粒在氣流中的運動速度52.2 顆粒在氣流干燥器中的對流傳熱系數(shù)62.3 顆粒在氣流干燥器中的對流傳熱速率62.3.1加速運動階段62.3.2等速運動階段7第三章 氣流干燥器的設(shè)計計算83.1物料、熱量衡算83.1.1設(shè)計條件

2、83.1.2干燥器的物料衡算93.1.3干燥器的熱量衡算93.2氣流干燥管直徑和高度的計算113.2.1干燥管管徑的計算113.2.2干燥管高度計算123.3氣流干燥管的壓降143.3.1氣固相與干燥管壁的摩擦損失143.3.2克服位能提高所需壓降143.3.3顆粒加速所引起的壓降損失143.3.4局部阻力損失143.4輔助設(shè)備的選型153.4.1風(fēng)機153.4.2預(yù)熱器153.4.3及壁厚的核算15第四章 后記174.1設(shè)計心得體會174.2符號說明17附錄19參考文獻19第一章 氣流干燥的設(shè)計原則氣流裝置的設(shè)計內(nèi)容包括干燥介質(zhì)的選擇，流程的確定，搜集和整理有關(guān)數(shù)據(jù)，干燥過程的物料和能量的衡

3、算，干燥管結(jié)構(gòu)類型和主要工藝尺寸的確定，干燥條件的確定以及主要輔助設(shè)備類型選型及設(shè)計，繪制表明物料流向流量組成主要控制點和各設(shè)備之間相互個關(guān)系的工藝流程圖和干燥裝置主要設(shè)備總裝置圖等。1.1干燥的目的及各種不同干燥方式 干燥的目的主要是便于物料的儲藏運輸和加工，通過干燥使產(chǎn)品或半成品達到要求的含濕標準。將濕物料中的濕分(常見的為水分)除去的方法很多，如壓榨過濾離心冷凍及利用干燥劑等等。但綜合除濕程度操作的可靠性經(jīng)濟性和處理能力，干燥是工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最普遍的除濕方法。就干燥而言，根據(jù)傳遞方式的不同可分為傳導(dǎo)干燥對流干燥輻射干燥和介電加熱干燥。1.2 氣流干燥過程及適用范圍 1.2.1 氣流干燥過

4、程 氣流干燥裝置是連續(xù)常壓干燥器的一種。顆粒狀或粉末狀濕物料通過帶式供料器從干燥器底部進入，同時高溫干燥介質(zhì)也從干燥器底部進入，并達到一定的流速將濕物料分散和懸浮于氣流中，在物料和熱介質(zhì)氣流一并沿干燥管向上流動的同時,發(fā)生高效的傳質(zhì)傳熱，達到快速干燥的目的。適當(dāng)?shù)陌惭b風(fēng)機在系統(tǒng)中的位置，氣流干燥器可以在正壓下操作，對于有毒或粉塵污染可能較大的情況，采用真空操作，產(chǎn)品不宜泄露,有利于保持生產(chǎn)環(huán)境；同時也有利于降低水分汽化溫度，保護熱敏性物料。但此時風(fēng)機處于抽氣工作狀態(tài),所抽的氣體溫度較高，并可能含有 一些顆粒和粉塵，因此對風(fēng)機要求較高，同時耗能增加。 1.2.2氣流干燥器適用對象1.2.2.1物

5、料形態(tài)氣流干燥技術(shù)主要適用顆粒狀、粉末狀、濕物料。顆粒的粒徑一般在20mm以下。對于塊狀或膏狀濕物料，一般在干燥器底部串聯(lián)一粉碎機，濕物料和高溫介質(zhì)可以直接通過粉碎機內(nèi)部，使膏狀物料邊干燥邊粉碎，然后再進入氣流干燥管進行干燥，以解決膏糊狀物料難以連續(xù)干燥的問題。1.2.2.2物料中濕分存在狀態(tài)氣流干燥器內(nèi)高溫?zé)釟饬饕愿咚僭诟稍锕軆?nèi)流動，停留時間非常有限，因此，一般只適用于物料非結(jié)合水進行表面蒸發(fā)的恒速干燥過程。實踐表明，這些狀態(tài)水分存在下，顆粒狀物料均可在氣流干燥管中進行干燥，最終獲得含水率為0.3%0.5%的產(chǎn)品。對于濕分在物料內(nèi)作擴散遷移的濕物料，則完全不適用于氣流干燥過程。 1.2.2.

6、3 對干燥產(chǎn)品有無其它附加要求 氣流干燥器中的高速氣流使顆粒之間、顆粒與器壁之間的激烈碰撞和摩擦，物料很容易粉碎和磨損，更難以保存完好的結(jié)晶形狀和結(jié)晶光澤，因此，對干燥產(chǎn)品有上述要求的情況下，不適于氣流干燥方法。 1.2.2.4 其它不適用情況 有些物料極易粘附在管壁上，如鈦白粉、粗制葡萄糖等不宜采用氣流干燥方法；另外，物料粒度太細或物料本身有毒，由于氣固相分離較難，一般也不宜采用氣流干燥方法。1.3對流干燥流程、設(shè)備和某些操作條件的確定 典型對流干燥流程，由風(fēng)機送來的空氣經(jīng)預(yù)熱器加熱至適當(dāng)溫度后進入干燥器；在干燥器內(nèi)，氣流與濕物料直接接觸；沿空氣行程，氣流的溫度降低，濕含量增加，廢棄自干燥器

7、的另一端排出。若為間歇操作，濕物料分批投入干燥器內(nèi)，待干燥至指定的含濕要求后一次取出；若為連續(xù)過程，濕物料被連續(xù)的加入，干燥產(chǎn)品也連續(xù)放出。干燥器內(nèi)，物料與氣流的方向可為并流逆流或其它形式。 1.3.1 干燥流程的主體設(shè)備干燥過程的主體設(shè)備為干燥器。根據(jù)被干燥物料的性質(zhì)干燥程度的要求生產(chǎn)能力的大小不同，所采用的干燥器的型式也是多種多樣的。由于固體物料干燥的機理復(fù)雜，至今仍未找到闡明干燥過程機理的合適理論。在能達到預(yù)期干燥目的前提下，選用干燥器主要還是根據(jù)操作費用、投資多少、安全因素及操作是否方便等因素決定，而無法進行嚴密的實際計算。1.4干燥對象氯酸鈉的特性危險性類別： 強氧化劑健康危害： 本

8、品粉塵對呼吸道、眼及皮膚有刺激性?？诜毙灾卸?，表現(xiàn)為高鐵血紅蛋白血癥，胃腸炎，肝腎損傷，甚至發(fā)生窒。燃爆危險： 本品助燃，具刺激性。 吸入： 迅速脫離現(xiàn)場至空氣新鮮處。保持呼吸道通暢。如呼吸困難，給輸氧。如呼吸停止，立即進行人工呼吸。就醫(yī)。 食入： 飲足量溫水，催吐。就醫(yī)。工程控制：生產(chǎn)過程密閉，加強通風(fēng)。提供安全淋浴和洗眼設(shè)備。系統(tǒng)防護：可能接觸其粉塵時，建議佩戴自吸過濾式防塵口罩。眼睛防護：戴化學(xué)安全防護眼鏡。身體防護：穿聚乙烯防毒服。 其他防護：工作現(xiàn)場禁止吸煙、進食和飲水。工作完畢，淋浴更衣。保持良好的衛(wèi)生習(xí)慣。干燥器設(shè)計應(yīng)基于氯酸鈉的上述性質(zhì)，考慮干燥器的密封性和耐腐蝕性。第二章

9、氣流干燥器的設(shè)計基礎(chǔ) 氣流干燥器的設(shè)計計算實質(zhì)就是懸浮態(tài)氣、固相間的相互運動分析及其傳熱傳質(zhì)的計算與運用過程。對于單個顆粒的運動已有數(shù)值求解和各種分析法可供參考。2.1顆粒在氣流干燥管中的運動2.1.1加速運動與等速運動及其特征顆粒從干燥管底部進入時，其上升的速度為零，而氣流的運動速度為，此時氣固相間的相對運動速度為最大。此后，顆粒在上升氣流對其產(chǎn)生的曳力的作用下，上升速度不斷增大，而氣、固相間的相對速度不斷減小。當(dāng)?shù)扔陬w粒的沉降速度時，顆粒的加速度為零，此后將以恒定的速度繼續(xù)上升?？梢婎w粒在干燥管中分為加速階段和恒速階段。單位體積干燥管中顆粒密集度低，單位體積干燥管的傳熱傳質(zhì)面積小，這些多重

10、因素使得等速段的傳熱傳質(zhì)速率小，干燥效率低。2.1.2 球形顆粒在氣流中的運動速度 單個球形顆粒在氣流中運動受到三個力的作用：顆粒的重力Fg，；氣流對顆粒的浮力，；氣流對顆粒的曳力或阻力。當(dāng)這三個力達到平衡時，氣固相間相對速度等于顆粒的沉降速度，顆粒呈等速運動。由此得到 式中， 顆粒直徑，m g 重力加速度，m/s ，氣體、顆粒的密度，kg/m2.2 顆粒在氣流干燥器中的對流傳熱系數(shù) 在氣流干燥過程中，由于干燥介質(zhì)為空氣，所以，單個球形顆粒與氣流間的對流傳熱系數(shù)的關(guān)聯(lián)式可以直接寫成 單位體積中顆粒的有效傳質(zhì)面積為 式中，顆粒直徑，m； D 干燥管直徑，m； G 顆粒的絕干質(zhì)量流量，kg/h；

11、u顆粒的運動速度，m/s; 顆粒的密度，kg/m2.3 顆粒在氣流干燥器中的對流傳熱速率 2.3.1加速運動階段在加速運動階段，由于顆粒的運動速度不斷變化，所以對流傳熱系數(shù)h和單位有效傳熱面積a也是不斷變化的。因此顆粒與氣流之間的傳熱量須采用微積分方法進行計算 5-15 若雷諾數(shù)在，則 5-16 經(jīng)處理得 5-17式中， 為阿基米德數(shù)，綱量為1。當(dāng)Re=988.5之間，處于過渡區(qū)，根據(jù)曳力系數(shù)與雷諾數(shù)間的關(guān)系得 5-18其中 5-19當(dāng)Re在4001之間，把上式整理得 5-20其中 5-21式5-20是Re在 4001之間，氣流干燥器加速段內(nèi)顆粒與氣體之間傳熱速率估算公式。2.3.2等速運動階

12、段 等速段內(nèi)顆粒與氣流之間的傳熱速率，不需要進行積分計算，可直接用公式 5-20第三章 氣流干燥器的設(shè)計計算氣流干燥器預(yù)熱器濕物料新鮮空氣 流程簡圖3.1物料、熱量衡算 3.1.1設(shè)計條件干燥產(chǎn)品量：660kg/h 45000 kg/h物料進口濕含量：2%（濕基） 45%物料出口濕含量：0.03%（濕基） 1%臨界濕含量：1%（濕基）空氣進預(yù)熱器溫度：15空氣進預(yù)熱器相對濕度：35%空氣進干燥器溫度：145 450顆粒平均粒徑：0.6mm物料進口溫度：15 35自己查得的數(shù)據(jù)當(dāng)?shù)卮髿鈮?9.59kPa氯酸鈉的比熱容：0.937kJ/(kg)3.1.2干燥器的物料衡算3.1.3干燥器的熱量衡算查

13、空氣濕焓圖的入口氣體（145, =0.0042）的絕熱飽和溫度為34因為 ，取出口氣體溫度比絕熱飽和溫度高42即，代入公式3.2氣流干燥管直徑和高度的計算3.2.1干燥管管徑的計算3.2.2干燥管高度計算 降速干燥段（顆粒等速運動段）=54971kJ/h=40.27所以 Z=0.11+10.9=11.01m3.3氣流干燥管的壓降3.3.1氣固相與干燥管壁的摩擦損失 3.3.2克服位能提高所需壓降 3.3.3顆粒加速所引起的壓降損失 3.3.4局部阻力損失3.4輔助設(shè)備的選型3.4.1風(fēng)機 入口氣體狀態(tài)為15,89.59kP,故3.4.2預(yù)熱器選擇電加熱器1186kg/h的空氣由15加熱到145

14、需要熱功率3.4.3及壁厚的核算氣流干燥管常用的材料有碳鋼、普通低合金鋼、耐酸不銹鋼和鋁等。碳鋼是其最常用的材料。直縫卷制電焊鋼管，公稱直徑200外徑195mm 壁厚9mm 氣流干燥管壁厚的核算 設(shè)s=9mm 而： 第四章 后記4.1設(shè)計心得體會為期倆周的課程設(shè)計結(jié)束了。在這14天里，我仿佛是一名企業(yè)的設(shè)計師，親身體驗了一個儀器是怎樣根據(jù)生產(chǎn)需要，一步步經(jīng)歷設(shè)計、計算、再設(shè)計、再計算等繁瑣步驟，最后才能進入生產(chǎn)。設(shè)計是枯燥的，但它在生產(chǎn)中可以減少許多人力物力的浪費，最大程度地直接滿足生產(chǎn)需求，設(shè)計過程中，我切實體會到了以前所學(xué)課程的重要用處，也十分后悔以前沒有把知識學(xué)扎實，“書到用時方恨少”，太精辟了。計算和繪圖，電腦沒少幫了我忙，大大提高了我的工作效率。感謝在設(shè)計時老師的精心輔導(dǎo)，讓我們在計算中少走了許多彎路。4.2符號說明換熱器換熱面積， 水的飽和蒸汽壓， 絕干物料的比熱容， 濕球溫度下的水的汽化熱，固體物料的質(zhì)量流量， 氣體的速度，空氣的濕度， 顆粒的沉降速度，物料的濕基含水的質(zhì)量分數(shù) 固體物料的溫度，干燥管的直徑， 熱導(dǎo)率，顆粒的平均粒徑