聚氯乙烯气流干燥器设计方案

化工原理课程设计 陶瑞霄 0843091092 月 气流干燥器设计说明书 第 页 共 19 页 1 聚氯乙烯气流干燥器设计方案 设计方案及参数的确定 （一）设计方案的确定 根据方案的内容为：干燥方法及干燥器结构形式的选择；干燥装置流程及主要辅助设备的确定，干燥器操作条件的确定等。 设计方案的总原则是：满足工艺要求，经济合适，生产安全。 有以下几点要求： (1)所确定的流量和选用的设备，必须保证产品达到预期的干燥目的，而且质量要确定。 (2)热能消耗干燥过程的主要消耗，设计是考虑如何省能。 (3)干燥器的选定尽量降低价格。 (4)选用合适的干燥介质，如热空气，烟道气等，一般使用热空气，除去物料与空气中的 氧气 接 触会发生反应时，则用过热蒸汽或 氮气 等惰性气体，当不担心烟道气对干物料的污染时，可尽量采用烟道气。 1）设计依据 干燥器设计中，主要利用以下基本关系， (1)物料衡算； (2)热量； (3)传热速率方程式； (4)传质速率方程式，但由于对流传热系数及传质系数随不同的条件而变化，且无同样的 和 R 关系式，因此干燥的设计要用经验方法进行计算。 2）干燥器的选型 被干燥物料的行状以及干燥后产品的要求决定了干燥器的类型，干燥器必须能保证产品的质量，速率快，操作控制方便，劳动条 件好，而且要能适宜被干物料的形态和物性生产能力要高，而且能耗低。 工业中气流干燥器是常用的一种，对于能在其他中自由流动的颗粒物料，常采用气流干燥器进行干燥，因为结构简单，造价低，易于制造和维修，操作稳定且便于控制，一般热效率也比较高，干燥非结合水时，热效率可达 60%左右，但干燥结合水时，热效率仅为 20%左右，其主要缺点：由于气速高以及物料在输送过程中与壁面的碰撞及物料见的相互摩擦，整个系统的流体阻力大，动力消耗大，对粉尘回收装置的要求高，且不宜干燥有毒物质。 气流干燥比较适合于干燥粒径 100 m 且 以上 的合成纤维结晶，矿石，合成橡胶等，对聚氯乙烯，因具有热熔性，当温度太高（一般不超过 7080 ），容易软化，而其含湿量可以达到较高而不潮解，故干燥聚氯乙烯选用气流干燥器是合理的。 3）工艺流程 在设计中工艺流程采用湿物料直接加入干燥管中，由于蒸汽流的冲击作用而将物料分散，从而使物料得以干燥，干燥后的物料大部分由一级旋风分离器收集，剩余部分由袋滤器捕集。由于气流干燥器的干燥时间较短，若湿物料水分未干燥完全的话，可串联流动干燥机，使湿物料干燥充分。 化工原理课程设计 陶瑞霄 0843091092 月 气流干燥器设计说明书 第 页 共 19 页 2 （二）参数确定 1）选择干燥介质 在物料的干燥过程中，采用何种介质是根据物料的性质和生产厂家的具体情况来确定的。通常使用的干燥介质是不饱和热空气，若气体的相对湿度越低，则表明湿气体距饱和状态越远，吸湿能力也越大。（相对湿度的定义为：在一定温度、压力下，湿气体所含湿分蒸汽压 p 与该温度、压力下湿分的饱和蒸汽压之比，即 s= ( / ) 1 0 0 %），由于干燥过程一般在常压或负压下进行，总压对考虑到成都地区湿度较大，故取其值为 80 . 2）气体进口温度的选定 提高气体进口温度可增大传热温差，有利于提高热效率和干燥强度，但温度过高的话，干燥管的干燥速率将下降很快，并且操作费用增大，在本次设计计算中取 130（由任务书确定）。 3）气体出口温度的确定 干燥器的出口气体温度与干燥管的长度及燃料费用有关，若取得较低，则对热能利用是有利的，但管长需要增加，制造成本将增加，考虑各种因素的影响，确定气体出口温度为 70 . 4）气体进口速度的确定 气体进口速度越大，颗粒与气流之间的相对速度就越大，给热系数也将越大，但气速过高，其操作费用也会提高，对生产的经 济性不利，一般气速定为 2040m/s，本次计算先取 30m/s，得到的管径值圆整后，在最终确定进口气速。 5）湿物料的进口温度的确定 湿物料的进口温度都是根据生产实际情况而定，根据本次设计任务，取 20 . 干燥器主要尺寸的计算 一、 错误 !未找到引用源。 基本物料衡算 1、 汽化水分量 W 0 52 22 X （由 干燥段），判断干燥过程无降速大于2 6 8 8 6)(1 W= 0 5 3 8 1)( 21 空气温度取 20，其饱和蒸汽压为 k p s 3 4 8 9 1 . 1 15 9 1 p (15 2 00 化工原理课程设计 陶瑞霄 0843091092 月 气流干燥器设计说明书 第 页 共 19 页 3 空气湿度为（ 取 80） 绝干物料水汽 )/(1 2 、湿度空气出口温度 22 及物料出口温度 2 试差公式：w 1 w w 0()t t r H H 9 1 . 2 7 2 . 3 0 2 8 5 9 9 1 . 1 1e x p 1 8 . 5 9 1 61 5 2 3 3 . 8 4p t 6 2 2 p 联立方程，求出 干燥过程的热量衡算： ()(022122212120满足产品质量要求。注 校核 2t 的计算干燥管直径比较合理所设绝干物料水汽p 绝干水汽 /73)(3111 化工原理课程设计 陶瑞霄 0843091092 月 气流干燥器设计说明书 第 页 共 19 页 4 设 28，则( 211 校核g /6 9 3 二、 干燥管参数的计算 (1)加速段起点 73( H 则 4004 2 则 )加速段终点 终点的确定：若整个干燥管内交换的总热量为 Q，则加速段应占其 80， 则 tt tt 92t 1 9 9 122 0 4 4 0 0 . 0 0 2 8 3 5 0 . 0 0 4 5 5 7 ) ( 2 7 3 ) T 绝干气体0 8 3/ 0201449)273( 化工原理课程设计 陶瑞霄 0843091092 月 气流干燥器设计说明书 第 页 共 19 页 5 0 8 4 0 7 5 )拟合公式 已知有关系式 带入起点、终点结果，得 0 r 0 nN u 1) t rt 2) 由 (1)、 (2)得， )00 5 18 0 3 0 2 4 1 0 )( 12111 4 1 9 411 化工原理课程设计 陶瑞霄 0843091092 月 气流干燥器设计说明书 第 页 共 19 页 6 73(73)(0 0 4 5 5 2 8 3 )(绝干气体无汽化4 8 9 8 4 30 /8481.0 50 3 0 0 2 2 2 三、 加速段管长的计算 化工原理课程设计 陶瑞霄 0843091092 月 气流干燥器设计说明书 第 页 共 19 页 7 第一段：预热段 (p(11/段较为合理设第二段 设 4 4 4 1:, 4 2 化工原理课程设计 陶瑞霄 0843091092 月 气流干燥器设计说明书 第 页 共 19 页 8 0 9 2 911 20 s 6 1)(2/1 1 0 1 2 2/1 1 绝干气体m i /1 7 1 7 3)(0 0 4 5 5 2 8 3 3 3/8 6 4 H m m i gm iH m iH m i /1 7 1 3 3 )(221221 1 )/( m i 73( 1 6 3 4 0 0 2 4 5 53 0 8 化工原理课程设计 陶瑞霄 0843091092 月 气流干燥器设计说明书 第 页 共 19 页 9 设 4 1 3 3 7 8 2/1 将上值代入得 2/1 2, 段较为合理 2 0 6 uu 8 4 9 6 bL 12 末粒子速度： 化工原理课程设计 陶瑞霄 0843091092 月 气流干燥器设计说明书 第 页 共 19 页 10 4 3 2 u 7 6 的数据，现列表如下： 第一段 第二段 第三段 第四段 第五段 第六段 q t m H g q 陶瑞霄 0843091092 月 气流干燥器设计说明书 第 页 共 19 页 11 454 22 42 0 9 2614 J u m b m(m/s) r 速段总管长的计算： 加 速 段 总 干 燥 时 间 的 计 算 ：0 4 4 四、 恒速断管长的计算 加速段结束后： 绝干物料水汽 i /0 2 0 绝干气体1 2 7 7 3)(0 0 4 5 5 2 8 3 3 化工原理课程设计 陶瑞霄 0843091092 月 气流干燥器设计说明书 第 页 共 19 页 12 9 2 2 2/1 2 73( )2 绝干气体0 9 2 7 3)(0 0 4 5 5 2 8 3 3 g m iH m iH m 4 4 7 )/(0 4 4 2 2 2 3/9 4 0 5 99 8 4 8 4 5 4 5 7 8 9 22 )/( 06 化工原理课程设计 陶瑞霄 0843091092 月 气流干燥器设计说明书 第 页 共 19 页 13 74 6 7 1 )(222222 3 干燥器总长度： 恒速加速恒速加速 附属设备选型计算 （ 1） 加料器的选型和计算 气流干燥器装置所采用的加料器必须保证向干燥器连续均匀的加料。对于聚氯乙烯的干燥，综合其物性及加料量考虑，选用螺旋加料器。螺旋加料器宜于输送粒状、粉状、及小块状物料，密封性能好，操作安全方便，结构简单制造费用低，但输送过程中物料易破碎，零件磨损大，且不宜输送粘性哒、易结团的物料。 根据题意查表：1k 取值为 50 查表求螺旋加料器的倾斜修正系数k，选取输送倾斜角度为k,15=0.7 t 为螺距，对于粘度小的物体 t= D，取 t=D 由于 G=1210kg/h， =14003m 根据式 d 247可计算出 D=m 81 （ 2） 旋风分离器 旋风分离器是利用离心力分离沉粒的设备。其结构简单，造价低廉，没有活动部件，操作条件广泛，分离效率高。在本设计任务中，依据题意选取旋风分离器。 6 4 9 9 73 6 0 0 3 设进口风速为 15m/s，查表选择 旋风分离器 化工原理课程设计 陶瑞霄 0843091092 月 气流干燥器设计说明书 第 页 共 19 页 14 3 3 3 表设实 1 8 5 表表实其 规格及性能如下： 型号 )/( 3 )/( )( 数量 (台 ) （ 3）空气加热器 位为 2kg/m s ，先取 2/8则所需通风截面积 2312 0.0 由计算结果查化工原理设计导论表 7定选择2/710性能参数如下： 型号 散热面积 2m 通风截面积 2m 热介质通 过截面积 2m 管束数 连接管 直径 31 50 重新计算p 2/公式， 定其工作压力为 p=4冷凝温度为 p 12 串联台数 N，取整数，得 N 6 台 检查安全系数： (1)/即安全系数为 选加热器合适。 由表 7公式得其阻力 综上所述所选的附属设备如下： 1. 螺旋 加料器： 200 200 工原理课程设计 陶瑞霄 0843091092 月 气流干燥器设计说明书 第 页 共 19 页 15 2. 旋风分离器： 型 3. 空气加热器：12 7型 4. 风机： 9离心通风机器 机号 计评价 一、对气流干燥器的评价 1. 干燥器的热效率： % tt . 干燥效率 %Q Q3. 干燥总效率 % 由以上计算知，干燥器具有以下特色： （ 1）干燥时间极为短暂，几乎在瞬间内（ 可以得到粉末状的干 产品 （ 2） 管的体积传热系数很大，可以最大的干燥速率将物料的湿分量降到最低 （ 3）物料与热风并流操作，且干燥时间短，故可以采用高温干燥介质，以提高气固的传热温差，同时物料在表面汽化段，操作安全 （ 4）干燥效率高，散热面积小，设备结构简单，造价低，只需一根直径为 为的干燥管就可以了，工程上取三节长为 3（ 5）气流干燥器，占地面积小，操作方便。 化工原理课程设计 陶瑞霄 0843091092 月 气流干燥器设计说明书 第 页 共 19 页 16 二、对附属设备的评价 在风机的选型过程中，采用两台风机同时进行工作，在加热器前面装一台送风机，在除尘系统后 面装一台抽风机，即前送后抽式流程（负压操作），不但可以减少设备费用，还可以避免粉尘飞扬，有利于改善劳动环境。 心得体会 经过几周的奋战我的课程设计终于完成了。在没有做课程设计以前，觉得课程设计只是对课本所学知识的单纯总结，但是通过这次做课程设计发现自己的看法有点太片面。课程设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次课程设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。通过这次课程设计，我才明白学习是一个长期 积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。 在这次课程设计中也使我们的同学关系更进一步了，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法对我们更好的理解知识，所以在这里非常感谢帮助我的同学。 总之，不管学会的还是学不会的的确觉得困难比较多，真是万事开头难，不知道如何入手。最后终于做完了有种如释重负的感觉。此外，还得出一个结论：知识必须通过应用才能实现其价值！有些东西以为学会了，但真正到用的时候才发现是两回事，所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会 了。 在此要感谢我们的指导老师易老师对我们悉心的指导，感谢老师给我们的帮助。在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工化工原理课程设计 陶瑞霄 0843091092 月 气流干燥器设计说明书 第 页 共 19 页 17 作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的也不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次课程设计的最大收获和财富 ，使我终身受益。 通过这次课程设计使我充分理解到化工原理课程的重要性和实用性，更特别是对精馏原理及其操作各方面的了解和设计，对实际单元操作设计中所涉及的个方面要注意问题都有所了解。通过这次对精馏塔的设计，不仅让我将所学的知识应用到实际中，而且对知识也是一种巩固和提升充实。在老师和同学的帮助下，及时的按要求完成了设计任务，通过这次课程设计，使我获得了很多重要的知识，同时也提高了自己的实际动手和知识的灵活运用能力 这一次课程设计使我更了解了化工设计和生产过程中资料与经验的重要性。有人说化工原理是理论和经验结合 的学科。在现实应用中，由于有许多理论尚不能解决的问题，所以实践生产经验和经验所总结的一般规律相当重