气流和单层流化床联合干燥装置设计「化工原理课程设计」


    广西科技大学 化工原理课程设计说明书 课题名称:气流和单层流化床联合干燥装置设计 指导教师: 班 级: 姓 名: 学 号: 成绩评定: 指导教师: (签字) 年 月 日 1气流和单层流化床联合干燥装置设计任务书 1.1设计题目:气流和单层流化床联合干燥装置设计 1.2设计任务及操作条件: 1、用于散颗粒状药品干燥 2、生产能力:处理量(13000+200X70=27000kg/h)(按进料量计),物料含水率(湿基)22%,气流干燥器中干燥至10%,再在单层硫化床干燥器中干燥至0.5%(湿基)。 3、进料温度20℃,离开硫化床干燥器的温度120℃。 4、颗粒直径: 平均直径dm=0.3mm 最大粒径dmax=0.5mm 最小粒径dmin=0.1mm 5、干燥介质:烟道气(性质与空气同)。 初始湿度:HO=0.01 kg水/kg绝干气 入口温度:t1=800℃ 废气温度:t2=125℃(两种干燥器出口温度相同) 6、操作压力:常压 7、年生产日330天,连续操作24小时/天。 8、厂址:柳州地区 1.2.1设计内容: 干燥流程的确定及说明. 干燥器主体工艺尺寸计算及结构设计。 辅助设备的选型及核算(气固分离器、供风装置、供料器)。 A3图纸2 张: (1)带控制点的工艺流程图 (2)主体设备图 1.2.2设计基础数据: 1、被干燥物料 颗粒密度:ρs=2000 kg/m3 干物料比热容:Cs=0.712kJ/kg.℃ 假设物料中除去的全部为非结合水。 2、分布板孔径5mm 3、流化床干燥器卸料口直接接近分布板 4、干燥介质的物性常数可按125℃的空气查取 5、干燥装置热损失 目录 一.设计方案简介 1 1.1干燥原理 1 1.2物料特性 1 1.3干燥器的选择因素 1 1.4气流干燥器的使用范围 3 1.5各种干燥器的特点 3 1.5.1单层圆筒形流化床干燥器 3 1.5.2多层圆筒形流化床干燥器 4 1.5.3卧式多室流化床干燥器 4 1.5.4流化床干燥器 4 1.5.5气流和单层流化床联合的确定 4 二.工艺流程草图及说明 5 2.1流程图示意: 5 2.2流程图说明 6 三.工艺计算及主要设备设计 6 3.1物料衡算 6 3.1.1水分蒸发量W 7 3.1.2气流干燥器的产品量G2 7 3.1.3绝干物料量Gc 7 3.1.4物料的干基湿含量 7 3.1.5空气的用量L 7 3.2热量衡算 8 3.2.1物料在气流干燥室的出口温度tm2,空气的出口湿含量H2 8 设绝干物料的比容为Cs ,空气的比容为Cw 8 3.2.2热损失q1 9 3.2.3物料升温所需要的热量qm 9 3.2.4总热量消耗Q 9 3.3气流干燥管直径D的计算 10 3.3.1最大颗粒的沉降速度ufmax 10 3.3.2干燥管内的平均操作气速ua 10 3.3.3干燥管的直径D 10 3.4气流干燥管的长度Y 11 3.4.1物料干燥所需的总热量Q 11 3.4.2平均传热温差Δtm 11 3.4.3表面给热系数α 12 3.4.4气流干燥管的长度Y 12 3.5气流干燥管压降的计算 13 3.5.1气、固相与管壁的摩擦损失 △P1 13 3.5.2克服位能提高所需的压降ΔP2 13 3.5.3局部阻力损失ΔP3 13 3.5.4总压降ΔP 13 3.6物料衡算 14 3.6.1流化床干燥器中水分蒸发量W 14 3.6.2流化床干燥器的产品产量G3 14 3.6.3绝干物料量Gc 14 3.6.4物料的最终干基湿含量X3 14 3.7热量衡算 14 3.7.1水分蒸发所需热量Q1 15 3.7.2干物料升温所需热量Q2 15 3.7.3干燥器中所需热量Q′ 15 3.7.4热损失Q3 15 3.7.5干燥过程所需总热量Q 16 3.7.6干空气用量L 16 3.7.7最终废气湿含量H3 16 3.7.8最小颗粒的逸出速度ut 16 3.8扩大段直径D2′的确定 17 3.9床层直径D′的确定 17 3.10分离段直径D1′的确定 17 3.11流化床干燥器总高度Z的确定 18 3.11.1流化床床层高度Zf 18 3.11.2分离段高度Z1 18 3.11.3扩大段高度Z2 19 3.11.4总高Z 19 3.12颗粒在流化床中的平均停留时间 19 3.13流化床的分布板 19 3.13.1分布板的孔数n0 19 3.13.2开孔率η 19 四.辅助设备的计算和选型 20 4.1风机 20 4.2旋风分离器 22 4.3供料器 22 4.4预热器 23 4.4.1空气平均温度 23 4.4.2初步选型 23 4.4.3空气从t0升到t1所需热量 23 4.4.4实际风速和空气的质量流速 23 4.4.4.1实际风速: 23 4.4.4.2质量流速: 23 4.4.5排管的传热系数 24 4.4.6传热温差 24 4.4.7所需传热面积 24 4.4.8所需的单元排管数 24 4.4.9性能校核 24 五.设计结果概要 25 5.1气流干燥器设计计算结果汇总 25 5.2单层流化床干燥器设计计算 25 六.设计评述 25 七.参考文献 27 主要符号说明 28 九.附图(见附页) 30 一.设计方案简介 1.1干燥原理 干燥通常是指将热量加于湿物料并排除挥发湿分(大多数情况下是水),而获得一定湿含量固体产品的过程。湿分以松散的化学结合或以液态溶液存在于固体中,或积集在固体的毛细微结构中。 当湿物料作热力干燥时,以下两种过程相继发生: 过程1.能量(大多数是热量)从周围环境传递至物料表面使湿分蒸发。 过程2.内部湿分传递到物料表面,随之由于上述过程而蒸发。 干燥速率由上述两个过程中较慢的一个速率控制,从周围环境将热能传递到湿物料的方式有对流、传导或辐射。在某些情况下可能是这些传热方式联合作用,工业干燥器在型式和设计上的差别与采用的主要传热方法有关。在大多数情况下,热量先传到湿物料的表面热按后传入物料内部,但是,介电、射频或微波干燥时供应的能量在物料内部产生热量后传至外表面。 1.2物料特性 物料中的湿分可能是非结合水或结合水。有两种排除非结合水的方法:蒸发和汽化。当物料表面水分的蒸汽压等于大气压时,发生蒸发。这种现象是在湿分的温度升高到沸点时发生的,物料中出现的即为此种现象。 如果被干燥的物料是热敏性的,那么出现蒸发的温度,即沸点,可由降低压力来降低(真空干燥)。如果压力降至三相点以下,则无液相存在,物料中的湿分被冻结。 在汽化时,干燥是由对流进行的,即热空气掠过物料。降热量传给物料而空气被物料冷却,湿分由物料传入空气,并被带走。在这种情况下,物料表面上的湿分蒸汽压低于大气压,且低于物料中的湿分对应温度的饱和蒸汽压。但大于空气中的蒸汽分压。 1.3干燥器的选择因素 在选择干燥器时,首先应该根据被干燥物的形状、特性、处理量、处理方式及可选用热源等条件。 1. 被干燥物料的性质,如热敏性、黏附性、颗粒形状大小、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,干燥产品的含水量、形状、粒度分布、粉碎程度等,如干燥产品的几何形状、粉碎程度均对产品的质量及价格有直接的影响。干脆 物性时应特别注意成品的粉碎与粉比。 物料的干燥速率曲线与临界含水量 确定干燥时间与此同时也要确定临界含水量XC。应尽量避免供给干燥器湿物料的含湿量有较大的波动,因为湿含量的波动不仅使操作难以控制面影响产品质量,而且还会影响热效率,对含湿量高的物料,应尽可能在干燥前用机械方法进行脱水,以减小干燥器除湿的热负荷。机械脱水的操作费用要比干燥去水低廉的多,经济上力求成少投资及操作费用。 3. 回收问题,固体粉粒的回收及溶剂的回收 干燥热源 可利用热源的选择及能量的综合利用 4. 干燥器的占地面积、排放物及噪声等方面满足环保要求,因地制宜来选择。 5.操作方便.劳动条件好 主要干燥器的选择 湿物料的状态 物料的实例 处理量 适用的干燥器 液体或泥浆状 洗涤剂、树脂溶液、盐溶液、牛奶 大批量 喷雾干燥器 小批量 滚筒干燥器 泥糊状 染料、颜料、硅胶、淀粉、黏土、碳酸钙的滤饼或沉淀 大批量 气流干燥器 带式干燥器 小批量 真空转筒干燥器 粒状(0.01—20um) j聚氯乙烯等合成树脂、合成肥料、磷肥、活性炭 大批量 气流干燥器 转筒干燥器 沸腾床干燥器 小批量 转筒干燥器 厢式干燥器 片状 烟叶、薯片 大批量 带式干燥器 转筒干燥器 小批量 穿流式干燥器 块状 (20---100mm) 煤、焦炭、矿石等 大批量 转筒干燥器 小批量 厢式干燥器 1.4气流干燥器的使用范围 物料状态 气流干燥以粉状或颗粒状物料为主,其颗粒直径一般为0.5~0.7mm以下, 至多不超过1mm。对于块状、膏状或泥状物料,应选用带粉碎机、分散器或搅拌器等类型的气流干燥器,使物料的干燥和破碎或分散同时进行,也使干燥过程得到强化。气流干燥中的高速气流易使物料被破碎、磨损,而因气流干燥不适用于需要完整的结晶形状和光泽的物料。极易吸附在干燥管上的物料不适宜采用气流干燥。对于有毒或粒度过细物料亦不宜采用气流干燥。 湿分状态 由于气流干燥的操作气速高,气-固两相的接触时间短,因此气流干燥一般仅适用于进行物料表面蒸发的恒速干燥过程,物料中的水分应以湿润水、孔隙小或较粗管径的毛细管水为主,此时,可获得湿分低达0.3%~0.5%的干燥产品。对于吸附性或细胞质物料,若采用气流干燥,很难将其干燥到湿分2%~3%以下。对于湿分在物料内部的迁移以扩散控制为主的湿物料,气流干燥一般不适用。 1.5各种干燥器的特点 1.5.1单层圆筒形流化床干燥器 连续操作的单层流化床干燥器可用于初步干燥大量的物料,特别适用于表面水分的 干燥。然而,为了获得均匀的干燥产品,则需延长物料在床层内的停留时间,与此相应的是提高床层高度从而造成较大的压强降。在内部迁移控制干燥阶段,从流化床排出的气体温度较高,干燥产品带出的显热也较大,故干燥器的热效率很低。 气流干燥器的特点 l 由于气流的速度可高20~40m/s,物料又处于悬浮状态,因此气、固间的接触也不会面积大,强化了传热和传质过程。因物料在干燥器内只停留0.5~2s,最多也不会超过5s,故当干燥介质温度较高时,物料温度也不会升的太高,适用于热敏性、易氧化物料的干燥。 l 物料在运动过程中相互摩擦并与壁面碰撞,对物料有破碎作用,因此气流干燥器不适用于干燥易粉碎的物料。 l 对除尘设备要求严,系统的流动阻力大。 1.5.2多层圆筒形流化床干燥器 热空气与物料逆向流动,因而物料在器内停留时间及干燥产品的含湿量比较均匀,最终产品的质量易于控制。由于物料与热空气多次接触,废气中水蒸气的饱和度较高,热利用率得到提高。此种干燥器适用于内部水分迁移控制的物料或产品要求含湿量很低的场合。 多层圆筒型流化床干燥器结构较复杂,操作不易控制,难以保证各层板上均形成稳定的流比状态以及使物料定量地依次送入下一定。另外,气体通过整个设备的压强降较大,需用较高风压的风机。 1.5.3卧式多室流化床干燥器 与多层流化床干燥器相比,卧式多室流化床干燥器高度较低,结构筒单操作方便,易于控制,流体阻力较小,对各种物料的适应性强,不仅适用于各种难于干燥的粒状物料和热敏性物料,而且已逐步推广到粉状、片状等物料的干燥,干燥产品含湿量均匀。因而应用非常广泛。 1.5.4流化床干燥器 l 处理量大。在流化态干燥器内,由于热气流与固体颗粒的充分混合,表面更新机会多,因此强化了传热传质过程,其体积给热系数一般为2330~6590W/()。 l 物料在流态化干燥器内的停留时间可以自由调节,通常在几分钟至几个小时之间。因此对于需要进行比较长时间干燥的物料或干燥产品湿含量要求很低的情况下适用。 l 3.床层内温度分布均匀,并可以随意调节。因此,流态化干燥可以得到湿分均匀的干燥产品。 l 流态化干燥可以进行连续操作,亦可以进行间歇操作。 l 设备结构简单,造价低,维修方便。 l 对于易粘壁或结团成块的物料不宜采用流态化干燥。 1.5.5气流和单层流化床联合的确定 综合上被干燥物料是散颗粒状药品,处理量为27000kg/h,属于大批量生产述气流干燥器的特点,气流干燥器不适于用与连续操作的大批量的干燥,而流化床干燥器的刚好可以弥补气流干燥器的缺点,故选择气流--单层流化床干燥器来作为干燥器。 二.工艺流程草图及说明 2.1流程图示意: 1.鼓风机;2.预热器;3.夹套;4.加料器;5.气流干燥管;6.旋风分离器;7.抽气机 2.2流程图说明 干空气通过预热器加热进入第一级气流干燥器,湿物料从气流干燥器加入并进行第一 次干燥,并且送到旋风分离器进行第一次分离,并且半干物料进入流化床,热空气从流化床底部进入与物料形成逆流干燥,干燥后的物料在一部分在排料口排出,另一部分小颗粒随废气进入旋风分离器进行分离,而废气经过滤后有排风机排空。 三.工艺计算及主要设备设计 3.1物料衡算 3.1.1水分蒸发量W 式中,ω1——物料最初的含水率 ω2——气流干燥器出口物料的含水率 G1——物料处理量,kg/h 3.1.2气流干燥器的产品量G2 3.1.3绝干物料量Gc 3.1.4物料的干基湿含量 式中,X1——物料最初的湿含量 X2——气流干燥器出口物料的含水率 3.1.5空气的用量L 式中:H1、H2—空气进出气流干燥管得湿含量,kg/kg干空气 又有空气进入预热器的相对湿度为φ0=75%,温度为t0=20℃,在此条件下,水的饱和蒸汽压为Ps=2468.5Pa, 总压为P=101.3 kPa 则:H1=H0= 故 ① 3.2热量衡算 3.2.1物料在气流干燥室的出口温度tm2,空气的出口湿含量H2 L( I1 -I2 ) = G2 ( I1′-I2′) ② 式中: I1 、I2——进出气流干燥室的空气的焓,kJ/kg I1′、I2′——进出气流干燥室的物料的焓, kJ/kg 其中: 设绝干物料的比容为Cs ,空气的比容为Cw Cs=0.712 kJ/(kg·℃), 查得在t2=125℃ Cw=1.0288kJ/(kg·K)=0.0038 kJ/(kg·℃) 则:I1′=(Cs + CwX1)tm2 =(0.712+0.0038×0.2821)×20.7 =14.76 kJ/kg I2′=(Cs + CwX2)tm2 =(0.712+0.0038×0.1111) tm2 =0.712 tm2 将以上I1 、I2、I1′、I2′代入②式,得 因为 tm2 = tmax-(5~10)=120-10=110℃ 故可得 H2=0.31kg/kg 则根据①式得 L=12000 kg/kg 根据③式得 I2=971kJ/kg 3.2.2热损失q1 据柳州地区年平均温度t0=20.7℃,H0=0.01kg/kg, 得 I0 =(1.01+1.88 H0)t0+2490 H0 = (1.01+1.88 × 0.01) ×20.7+2490× 0.01 =46.1962 kJ/kg 在湿焓图上, 空气最初的状态点为(H0 , I0)=(0.01, 45.1962) 空气在预热器进口的状态点为(H1 , I1)=(0.01, 847.94) 空气在预热器出口的状态点为(H2 , I2)=(0.31,971) 则绝热干燥过程单位热量消耗q′为 实际干燥过程的热损失为: q1=15% q′=400.87kJ/kg水 3.2.3物料升温所需要的热量qm 3.2.4总热量消耗Q Q= q′ W= (2672.5×3600) / 3600 = 2672.5 kW 3.3气流干燥管直径D的计算 3.3.1最大颗粒的沉降速度ufmax 干燥管内空气的平均物性温度为 在该温度下,空气的密度为 ρ = 0.483 kg/m3, 黏度为 μ = 3.496*10-5 Pa·s 对于最大颗粒: 根据式 得 Remax = 23.6 故 3.3.2干燥管内的平均操作气速ua 如果取ua为最大颗粒沉降速度的4倍, 即 , 圆整后取平均操作气速 ua=14 m/s 3.3.3干燥管的直径D 干燥管内空气的平均温度为462.5 ℃,平均湿度为 则平均湿比容 气流干燥管内的湿空气的平均体积流量Vg为: 故 气流干燥管的直径D为: 圆整后取 D = 900mm 3.4气流干燥管的长度Y 3.4.1物料干燥所需的总热量Q 就真个干燥器而言,输入的热量之和等于输出的热量之和,即: 式中:Cs——干物料的比热容,kJ/(kg·℃) C1——水在tm1温度下的比热容,kJ/(kg·℃) qp——预热器内加入的热量,kJ/(kg水) qd——干燥器内补充的热量,kJ/(kg水) q1——损失于周围的热量, kJ/(kg水) 整理得: ⑤ 其中:qm=379.6 kJ/(kg水),q1=400.87kJ/(kg水) 查得 C1=4.187 kJ/(kg℃) 则⑤式得: 故总热量Q=qW=7195.95×3600=12125628 kJ/h =3368.23 kW 3.4.2平均传热温差Δtm 式中:t1——空气进口温度,℃ t2——空气出口温度,℃ tm1——物料进口温度,℃ tm2——物料出口温度,℃ 3.4.3表面给热系数α 对于平均直径为dm=0.3mm的颗粒: 根据 求得 Re=7.4 故 则 查得 在空气的平均温度462.5℃下,空气的导热系数为λ=0.056 W/(m·℃) 则 3.4.4气流干燥管的长度Y 由于 故 圆整后取气流干燥管的有效长度为 Y = 6 m 3.5气流干燥管压降的计算 3.5.1气、固相与管壁的摩擦损失 △P1 式中:f——干燥管的摩擦系数 ρas——干燥管内气、固相的混合密度,kg/m3, 其中: D=0.9m,ua=14 m/s, Y=6m 在125℃下,空气的密度为 ρa=0.887 kg/m3; 干燥管气流中的颗粒的密度为 则 雷诺数 故摩擦系数 故 3.5.2克服位能提高所需的压降ΔP2 式中:Y——气流干燥管的有效长度,m 3.5.3局部阻力损失ΔP3 据相关资料叙述,此压降一般在1000~1500 Pa 之间,取ΔP3 = 1200Pa 3.5.4总压降ΔP 根据以上计算,气流干燥管的总压降为:ΔP=ΔP1+ΔP2+ΔP3= 35.51+35.998+1200=1271.508 Pa 3.6物料衡算 3.6.1流化床干燥器中水分蒸发量W 式中:G2 ——气流干燥器的产量、流化床干燥器的进料量,kg/h ω2 ——流化床干燥器进口的物料湿含量 ω3 ——流化床干燥器出口的物料湿含量 3.6.2流化床干燥器的产品产量G3 3.6.3绝干物料量Gc 3.6.4物料的最终干基湿含量X3 3.7热量衡算 3.7.1水分蒸发所需热量Q1 式中:C1=4.187 kJ/(kg水) 则: 3.7.2干物料升温所需热量Q2 3.7.3干燥器中所需热量Q′ 3.7.4热损失Q3 3.7.5干燥过程所需总热量Q 3.7.6干空气用量L 空气经过干燥器,温度从t1=800℃变成t2=125℃, 则: 3.7.7最终废气湿含量H3 由 得 =0.7097 3.7.8最小颗粒的逸出速度ut 对于最小颗粒dmin=0.1mm,由上文可知,在平均温度462.5℃下,空气的ρa = 0.483kg/m3, μa= 3.496*10-5 Pa·s 所以 根据式 得 Remin= 0.32 故 3.8扩大段直径D2′的确定 则实际扩大段的直径为Ф4420mm 3.9床层直径D′的确定 根据相关资料的实验结果,适宜的空床气速为1.2~1.4 m/s,现取u=1.2 m/s 进行计算。 在125℃下,湿空气的比容和体积流量V分别为: 流化床床层的横截面积A为: 因此,床层的直径为: 圆整后取实际床层直径为Ф1900mm 3.10分离段直径D1′的确定 在125℃下,空气的密度ρa = 0.887kg/m3, 黏度μa= 2.31*10-5 Pa·s 对于平均直径dm=0.3mm的产品颗粒: 根据式 得 Rem= 48.6 故 分离段直径为 3.11流化床干燥器总高度Z的确定 3.11.1流化床床层高度Zf 一般静止床层高度为150mm,颗粒在任意充填时,固定床孔隙率在0.36~0.4间,固定床孔隙率 (1) (2) 对于平均直径dm=0.3mm的物料颗粒: 上文计算得Ar=879.3 则流化床的空隙率为: (3)取静止床的高度H0′=150mm,则流化床床层高度为: 3.11.2分离段高度Z1 由分离段颗粒的沉降速度uf=4.22m/s, D1′= 1.01m, 查得:Z1/D1′=1.8, 则 Z1=1.1818m 3.11.3扩大段高度Z2 根据经验,取Z2=1m 3.11.4总高Z Z = Zf + Z1 + Z2 = 0.466 + 1.1818 + 1 = 3. 284m 3.12颗粒在流化床中的平均停留时间 3.13流化床的分布板 3.13.1分布板的孔数n0 式中: 所以 3.13.2开孔率η 式中:A0 ——孔的总面积,m2 A′——分离段截面积,m2 则: 四.辅助设备的计算和选型 4.1风机 对于本干燥系统来说,选择离心式双台鼓—引风机,即采用前送后抽式风机系统。 气流干燥阶段的风量为: 流化床阶段的风量为: 机号 (№) 转速 (r/min) 功率 (kW-P) 流量 (m3/h) 全压  (Pa) 2.5A 2900 0.75-2 805-1677 792-483 2.8A 2900 1.5-2 1131-2356 994-606 3.2A 2900 2.2-2 1688-3517 1300-792 1450 1.1-4 844-1758 324-198 3.6A 2900 3-2 2664-5268 1578-989 1450 1.1-4 1332-2634 393-247 4A 2900 5.5-2 4012-7419 2014-1320 1450 1.1-4 2006-3709 501-329 4.5A 2900 7.5-2 5712-10562 2554-1673 1450 1.1-4 2856-5281 634-416 5A 2900 15-2 7728-15455 3187-2019 1450 2.2-4 3864-7728 790-502 5.6A 1450 3-4 5428-10857 990-630 6A 1450 4-4 6677-13353 1139-724 960 1.5-6 4420-8841 498-317 7.1A 1450 11-4 12676-20153 1572-1168 960 3-6 8392-13581 689-512 6D 1450 4-4 6677-13353 1139-724 960 1.5-6 4420-8841 498-317 8D 1450 18.5-4 15826-29344 2032-1490 960 5.5-6 10478-19428 887-651 730 3.0-8 7968-14773 512-376 10D 1450 55-4 40441-56605 3202-2532 960 18.5-6 26775-37476 1395-1104 730 2.5-8 20360-28497 805-637 12D 960 45-6 46267-64759 2013-1593 730 18.5-8 35182-49244 1160-919 根据查阅的数据如图所示,而且操作的压力是在常压下进行的,故可取风机的气风压力为900Pa 根据离心风机的选型条件,气流干燥阶段选择4-72No.3.2A的风机,转速2900r/min, 电机功率2kW; 流化床干燥阶段可选用4-72No.3.6A的风机,转速2900r/min, 电机功率2.5kW. 4.2旋风分离器 综合考虑,为获得比较高的固相回收率,拟选用XLP/B-8.2型旋风分离器。其圆筒直径820,入口气速20。压强降为1150,单台生产能力8650。 根据处理的风量确定各阶段的旋风分离器除尘装置规格为: 气流干燥阶段:型号 XLP/B.8.2, 外型尺寸 1167*1040*4110,重量 374kg 流化床干燥阶段:型号 XLP/B.5.4, 外型尺寸 772*685*2764, 重量 170kg 两台旋风分离器的阻力为:65-95 kg/m2,效率为: 92-96% 4.3供料器 根据需要,我选定用旋转叶轮供料器 V===13.5m3/h 相关的供料器的规格和性能参数 规格 mm 生产能力 m3/h 叶轮转速 r//min 传动方式 齿轮减速电动机 设备质量 kg 型号 功率 kw 出轴转速 r/min GY220x300 4 7 20 31 链轮 直联 JTCH561 1 31 198 GY220X300 6 10 20 31 链轮 直联 JTCH561 1 31 206 GY300X300 15 23 20 31 链轮 直联 JTCH561 1 31 285 GY300X400 20 31 20 31 链轮 直联 JTCH561 1.6 31 313 GY400X400 35 53 20 31 链轮 直联 JTCH562 2.6 31 424 GY400X500 43 67 20 31 链轮 直联 JTCH751 2.6 31 460 GY500X500 68 106 20 31 链轮 直联 JTCH752 4.2 31 750 根据上述表格数据,可选用的供料器的规格参数如下: 规格:GY300X300 生产能力:15 m3/h 叶轮转速:20nr/min 传动方式:链轮直联 型号:JTCH561 功率:1 kw 输出转速:31 nr/min 设备质量:285kg 4.4预热器 已知:初始温度t0=20℃,干燥器进口风温度t1=800℃ 空气用量:气流干燥阶段L1=12000kg/kg 流化床阶段L2=5030.62kg/kg操作压力为一个大气压 从蒸汽性能表中可以査出,在操作压力下,饱和蒸汽温度tH=100℃ 4.4.1空气平均温度 T=℃ 则空气的密度p=0.517kg/m3 4.4.2初步选型 根据蒸汽加热器性能规格表,初步选型为 SRZ10*7D,单元组件的散热面积 Aa=28.59m2, 通风净截面积 Af=0.45m2, 受风面积As=AB=717.5*1001*10-6=0.72 m2 4.4.3空气从t0升到t1所需热量 气流干燥阶: 流化床干燥阶段: 4.4.4实际风速和空气的质量流速 4.4.4.1实际风速: u1 =L1/3600Af = 7325.2/3600*0.45 = 4.52 m/s u2 =L2/3600Af = 3021.7/3600*0.45 = 1.87 m/s 4.4.4.2质量流速: ur1= u1ρ=7.41*0.517=3.83 kg/(m2·s) ur2= u2ρ=3.11*0.517=1.61 kg/(m2·s) 4.4.5排管的传热系数 K1=51.5(ur1)0.51 = 51.5*3.830.510 = 102.15 kJ/(m2·h·℃) K2=51.5(ur2)0.51 = 51.5*1.610.51 = 65.66 kJ/(m2·h·℃) 4.4.6传热温差 4.4.7所需传热面积 气流干燥阶段: 流化床干燥阶段: 4.4.8所需的单元排管数 气流干燥阶段: 实际选5组,总传热面积A1=5*28.59=142.95m2 流化床干燥阶段: 实际选3组,总传热面积为A2=3*28.59=86.85m2 4.4.9性能校核 迎面风速: 气流干燥阶段:us1 = L1/AS = 12000/0.72*3600 = 4.63 m/s 流化床干燥阶段:us2 = L2/AS = 5030.62/0.72*3600 = 1.94 m/s (1)气流干燥阶段:2.5m/s< us1=4.63m/s>3.8m/s, 不适合 (2)流化床干燥阶段:us2=1.94<2.5m/s, 不合适 则应选用型号为SRZ5*7D较为合适, AS′=497*507*10-6=0.25m2 us2 = L2/ AS′ = 3021.7/0.25*3600 = 3.36 m/s 五.设计结果概要 5.1气流干燥器设计计算结果汇总 计算参数 计算结果 计算参数 计算结果 水分蒸发量W 3600kg/h 物料升温所需热量qm 379.6 kJ/kg水 干燥器的产出量G2 23400kg/h 总热消耗量Q 2672.5kW 绝干物料量Gc 12324kg/h 干燥管直径D 900mm 空气用量L 7022.23 kg/h 干燥管高度Y 6m 空气的出口湿含量H2 0.31 kg/kg 操作气速ua 14m/s 物料的出口温度tm2 110℃ 干燥管总压降ΔP 1271.508Pa 热损失q1 400.87kJ/kg水 5.2单层流化床干燥器设计计算 计算参数 计算结果 计算参数 计算结果 水分蒸发量W 2010.75kg/h 床层直径D′ 1900mm 干燥器的产出量G2 21060kg/h 床层高度Zf 466mm 绝干物料量Gc 12323.997kg/h 分离段直径D1′ 1011mm 空气用量L 5030.62kg/h 分离段高度Z1 2003mm 水分蒸发的热量Q1 4553202.623kJ/kg水 扩大段直径D2′ 4420mm 物料升温的热量Q2 149947.2 kJ/kg水 扩大段高度Z2 1000mm 热损失Q3 705472.47kJ/kg水 平均停留时间 1.61min 计算参数 计算结果 计算参数 计算结果 总热量消耗Q 5408622.296 kJ/kg水 分布板孔数n0 44600 废气湿含量H3 0.7097kg/kg 分布板开孔率η 10.9% 逸出速度ut 0.22m/s 六.设计评述 经过这十几天的査找、计算,本次的作业已经接近了尾声了,这一路的艰辛,迷茫,烦躁,汗水唯有自己亲身体会过才会最有感触。通过这次化工原理课程设计,我收获颇多,感受也颇多,设计的过程我领会了许多与工厂息息相关的知识,比如,选择设备时就要多方面考虑问题了,需要怎样去计算,怎样确定型号的设备,选择该设备的理由,以及仍需考虑经济效益的因素,这也是学会独立思考能力,此外还让我把学到的知识运用实际中。困难并不可怕,可怕的是我们恐惧困难。世上无难事只怕有心人,课程设计虽难,但是我一样也过来了。在这次的设计中个,我学到的不只是知识,更是生活的道理。 化工原理课程在本学期里已基本学完,虽然学到的只有皮毛,而且还不能很好地运用,但是通过本次设计我懂得了只有完全理解了课本中的基础才能够很好的将本次设计进行。想着刚刚开始拿到课题那会我都发懵了,我根本就不懂我要干什么,做什么都是一头雾水,经过一段时间的煎熬最后终于整理好了设计思路。 其实说白了就是让我设计一个干燥设备,怎么干燥法,所以,就要确定用什么样的方案,确定后就开始计算出设备的高度,管道的直径等等算完之后就开始选择设备了,所以这就要査阅相关的手册,书籍等。最终选定后就开始考虑安装,考虑各种存在的原因。在这过程中就真正的就靠化工原理的知识来作支撑了,因为这是就运用整本化工原理来做的了对于我这种学不懂得人来讲,真的很难,因为这次的设计涉及的东西不仅仅是与本次课题的章节相关,而是全部都贯穿的,所以在做设计的时候我还得自己去复习化工原理的基础知识。所以这个课程设计与我来讲是真的很辛苦,但是,在辛苦的同时我也收获了一些东西,比如说,我至少懂的独立去思考问题了,自己的自学能力也得到了很好的锻炼。虽然,还是懵懂但是至少还是比之前好多了。 其次,在做设计的过程中,我也有很多的体会,俗话说“一个好汉,三个帮”,“众人拾柴火焰高“这次我真的体会到了团队精神很重要,团队成员成员之间应该互相帮助、互相提携,在现在这个充满竞争的时代,很多事很难靠一个人的力量去解决的。在这个团队中,作为其中的一份子,我愿意为整个团队做出我最大的贡献,只有服务于他人,有朝一日自己有困难了才能获得别人的帮助。课程设计是一个很好的学习任务,对于学习,我意识到自己还有很远的路要走,不但要学会,而且还要会用。通过这次课程设计,我对设计有了初步的了解,我重新拾回了我忘记的许多知识。这为以后做毕业设计做一基石,至少对设计有个了解。我更清楚的意识到我目前存在的问题:对基础知识不扎实,对以往的内容已经忘记,通过这次设计我能发现问题所在也是一种收获,带着问题去学习效果可能会更好呢,大学学习生涯已经到了最后的阶段,未来走什么的路我现在还不能决定但是我还是会认真的学习,认真生活并且我会好好珍惜这最美最珍贵的时光。 通过这次有意义的课程设计,我收获了成长,这是一个质的变化,我学会了独立思考问题,独立解决问题,同时也学会了坚持。在困难中我学会了只有解决问题后才能够让自己能够走下去。虽然,长时间的面对电脑屏幕的困扰并没有打消我继续思考问题的决心,也没有浇灭我坚持下去的热情。本次的课程设计也许依然存在许多不足之处,由于时间有限,大家都有点急于求成,考虑问题的角度不能够很周全,知识没有能够很好的系统化,很多知识都忘记了,比如说,画图基本的要点都忘记的差不多,大家都只能复习才能够都一点点。在接下来日子里我要静下心来全身心投入到学习中,争取能够做一个厚积薄发的人。我会努力去完善自己,有针对的去提高自己,不断的总结,一点一点的进步,一步一个脚印踏实的走向明天,我相信我可以做得更好。 七.参考文献 [1].匡国柱,史启才主编.《化工单元过程及设备课程设计》,化学工业出版社,2008 [2].涂伟萍,陈佩珍,程达芬主编.《化工过程及设备设计》,北京:化学工业出版社,2000 [3].大连理工大学化工原理教研室编《化工原理课程设计》,大连理工大学出版社, 1994 [4].金国淼主编.《干燥设备》,北京:化学工业出版社,2002 [5].刘相东,于才渊,周德仁主编.《常用工业干燥设备及应用》,北京:化学工业出版社,2004 [6].时钧等主编.化学工程手册(上、下卷).北京:化学工业出版社,1996 [7].于才渊,王宝和,王喜忠主编.《干燥装置设计手册》,北京:化学工业出版社, 2005 [8].顾芳珍等.化工设备设计基础.天津大学出版社,1994 [9].余国琮主编.化工机械工程手册.中卷.北京:化学工业出版社,2003 [10].机械工程手册电机工程手册编辑委员会.机械工程手册(第1、12卷).北京:机械工业出版社,1997 [11].贾绍义,柴诚敬.《化工原理课程设计》天津:天津大学出版社,2002 [12].徐帮学主编.最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册.安徽:安徽文化音像出版社.2003 [13].潘永康主编.《现代干燥技术》 [14].薛焱,王新平 编著 .中文版AutoCAD2007基础教程 北京:清华大学出版社 2007 [15]夏清,贾绍义主编 化工原理 天津大学出版社 [16].谭世语,薛荣书 主编 化学工程与工艺 第三版 重庆大学出版社.2009 [17].赵惠清,蔡纪宁,主编 化工制图 第二版 化学出版社 2008 [18].杨祖荣,主编 化工原理实验 第二版 北京:化学工业出版社 2014 [19].郭锴,唐小恒,周绪美编 ,化学反应工程第二版 北京:北京工业出版社.2007 主要符号说明 符号 意义及单位 G1 湿物料处理量,kg/h G2 气流干燥器的产出量,kg/h Gc 绝干物料量,kg/h ω1 湿物料的湿含量,kg/kg ω2 气流干燥器出口物料湿含量kg/kg ω3 流化床干燥器出口物料湿含,kg/kg tm1 物料初始温度,℃ tm2 气流干燥器出口物料温度,℃ tm3 流化床干燥器出口物料温度,℃ t0 烟道气初始温度,℃ t1 气流干燥器出口空气温度,℃ t2 流化床干燥器出口空气温度,℃ dm 物料平均粒径,mm dmin 物料最小粒径,mm dmax 物料最大粒径,mm H0 空气的最初湿度,kg/kg H1 预热器出口空气湿度,kg/kg H2 气流干燥器出口空气湿度,kg/kg H3 流化床干燥器出口空气湿度,kg/kg W 蒸发的水汽量,kg/h L 空气的用量,kg/h C 比容,kJ/kg·℃ Ar 努赛尔总数 Re 雷诺数 ua 气流干燥器管内的气速,m/s U 流化床的空床气速,m/s uf 气流干燥器中颗粒的沉降速度,m/s D 气流干燥管直径,mm Y 气流干燥管高度,mm D′ 流化床床层直径,mm D1′ 流化床分离段直径,mm D2′ 流化床扩大段直径,mm Z 流化床总高,mm Zf 流化床床层高度,mm Z1 流化床分离段高度,mm Z2 流化床扩大段高度,mm α 给热系数,W/(m2·℃) f 摩擦系数 ε0 固定床的空隙率 εf 流化床的空隙率 ρb 物料的堆积密度,kg/m3 H0′ 静止流化床床层的高度,mm 颗粒的平均停留时间,s K 传热系数,kJ/(m2·h·s) d0 流化床分布板孔径,mm n0 流化床分布板孔数 九.附图(见附页) — END — 本文档由香当网(https://www.xiangdang.net)用户上传

    下载文档到电脑,查找使用更方便

    文档的实际排版效果,会与网站的显示效果略有不同!!

    需要 10 香币 [ 分享文档获得香币 ]

    下载文档

    相关文档

    气流和单层流化床联合干燥装置设计(化工原理课程设计)

    化工原理课程设计任务书(干燥装置设计)(一) 设计题目:气流和单层流化床联合干燥装置设计 (二) 设计任务及操作条件 1.用于散颗粒状药品干燥 2.生产能力:处理量13...

    11小时前   
    15    0

    流化床干燥器(化工原理课程设计)

    目录设计任务书 II第一章 概述 11.1流化床干燥器简介 11.2 设计方案简介 5第二章 设计计算 72.1 物料衡算 72.2空气和物料出口温度的确定 82.3干燥器的热量衡算 102....

    2天前   
    23    0

    课程设计卧式多室流化床干燥器装置的设计

     化工原理课程设计说明书 设计名称: 卧式多室流化床干燥器装置的设计目 录一.设计任务书----------------------...

    1年前   
    188    0

    《化工原理课程设计》报告换热器的设计

     《化工原理课程设计》报告 换热器的设计 目录 概述 1...

    3年前   
    1181    0

    干燥窑设计任务书课程设计

    木材干燥课程设计计算说明书设计题目: 木 材 干 燥 窑 的 设 计 学 院: 林 学 院 专...

    1年前   
    269    0

    四川大学化工原理干燥实习报告

    本 科 实 习 报 告学  院  化学工程 学生姓名  专  业 化学工程与工艺 学  号 ...

    1年前   
    320    0

    单层工业厂房课程设计

    单层工业厂房课程设计目 录混凝土结构课程设计单层厂房设计任务书 1单层厂房混凝土结构课程设计计算书 3一、结构方案及主要承重结构 3二、计算简图 4三、荷载计算(标准值) 41、恒荷载...

    1年前   
    442    0

    化工原理课程设计乙醇——水精馏塔设计(浮阀塔)

    化工原理课程设计乙醇——水精馏塔设计(浮阀塔)目 录1 目录 ....................................................................

    2年前   
    643    0

    化工原理课程设计(苯-氯苯分离精馏塔——浮阀塔设计)

    课程设计说明书课程设计名称 化工原理课程设计 课程设计题目 苯-氯苯混合液浮阀式精馏塔设计 姓 名 学 号 ...

    2年前   
    488    0

    煤油冷却器设计化工原理课程设计

    XX大学化工原理课程设计任务书专业: 高分子材料与工程 班级: 高分子 姓名: 设计日期:日设计题目: 煤油冷却器设计 设...

    2年前   
    351    0

    化工原理课程设计-苯-甲苯精馏塔设计

    资料前 言 化工原理课程设计是培养学生化工设计能力的重要教学环节,通过课程设计使我们初步掌握化工设计的基础知识、设计原则及方法;学会各种手册的使用方法及物理性质、化学性质的查找方法和技巧;掌握...

    2个月前   
    103    0

    化工原理课程设计方案煤油冷却器设计方案

    化工原理课程设计煤油冷却器的设计设计者: ____________班 级: __________学 号: _______...

    2年前   
    329    0

    自动控制原理课程设计报告

    课 题: 课题十六 专 业: 电气工程及其自动化班 级: 姓名学号: ...

    1年前   
    581    0

    数据库原理及应用课程设计

    数据库原理及应用课程设计设计报告题 目:学校人力资源管理系统 学 号: 学生姓名: 指导教师...

    1年前   
    360    0

    单片机原理及应用课程设计

    单片机课程设计数字音频频率测试仪班级:电气姓名:学号:日期:2010年X月X日 目录一、课程设计要求···········································1软硬...

    1年前   
    437    0

    单片机与微机原理课程设计

    一、课程设计(论文)的内容(1)设计并绘制硬件电路图;  (2)购买电子元器件并按电路图焊接到电路板上;   (3)编写程序并将调试好的程序固化到单片机中。

    1年前   
    370    0

    计算机组成原理课程设计报告

    课 程 设 计 报 告课程名称 计算机组成原理 课题名称 复杂模型计算机的设计 专 业 网络工程 ...

    1年前   
    397    0

    步进输送机机械原理课程设计

    步进输送机设计计算说明书姓 名:学 号:班 级:车辆班指导老师: 2012年X月第1章 问题的提出 21.1引言 21.2设计简介 31.2.1国内外步进机发展史 3...

    1年前   
    439    0

    某单层工业厂房施工组织设计书(课程设计)

    某单层工业厂房施工组织设计书目录一、 工程概况………………………………………………………...……3 1.1工程简介…………………………………………………….........…3 1.2施...

    2个月前   
    85    0

    单层厂房排架结构设计混凝土结构课程设计

    课 程 设 计课程名称: 混凝土结构课程设计 设计题目: 单层厂房排架结构设计 班 级: ****...

    2年前   
    397    0

    文档贡献者

    徐***计

    贡献于2022-06-23

    下载需要 10 香币 [香币充值 ]
    亲,您也可以通过 分享原创文档 来获得香币奖励!
    下载文档

    该用户的其他文档