气流式干燥器设计计算.docx

气流式干燥器设计计算设计计算方法及步骤：（1）基本数据包括设计条件、设计者自行确定、自行查询的数据。（2）进行干燥管的物料衡算和热量衡算，确定干燥除水量及干燥用热空气量l（kg/h）。（3）干燥管直径d的计算湿空气在干燥管中的流速 从气流输送角度来看，只要气流速度大于最大颗粒的沉降速度，则全部物料便可被夹带出，但为操作安全起见，通常取出口气速为最大颗粒沉降速度的2倍，或取出口气速比最大颗粒沉降速度大3m/s。至于干燥管的入口气速，一般取2030m/s。干燥管直径d 干燥管直径用下式计算： （4）气流干燥管的高度计算 根据空气至固体颗粒的传热速率方程式，整理得： 空气传给物料的热量q由两部分组成，即： 恒速干燥阶段传热量（包括物料预热），其值可用下式计算：kw 降速干燥阶段的传热量，其值可用下式计算：kw 干燥管内的传热系数的计算：颗粒在气流干燥器中的传热系数的研究工作尚不充分。对于空气-水系统，颗粒在等速运动段，可用下式估算。 单位干燥管体积内的干燥表面积a，可用下式简化计算： （5）气流干燥系统的压力损失 气流干燥各部分的压力损失可按下述数值估算：加热器 190290 pa 旋风分离器 7901200 pa 干燥管 12002500 pa 总压力降 25004500 pa 粉碎机 290490 设计示例：例现有含水w1=2%的某晶体物料，物料平均颗粒直径dp=0.6mm，颗粒最大直径dpmax=1mm，密度s=2490kg/，经实验测定其临界含水量wc=1%，干物料的定压比热cm=1.005kj/kgo，要求产品量为730kg/h，干燥后产品含水w2=0.03%（均为湿基）。已知物料进入干燥器的温度为15，离开干燥器的温度为60（实测值），使用空气作干燥介质，空气进入预热器的温度为15，相对湿度=80%，进入干燥器的温度为146，离开干燥器的温度为64。试设计一气流干燥器完成此干燥任务。 解 （1） 水分蒸发量w则加料量g1=g2+w=730+14.7=744.7745kg/h。（2） 空气消耗量首先确定空气离开干燥器的出口状态。由于过程存在热损失，根据式（10.44）有：依题意：t0=15，t1=146，t2=64，h1=h0，0=80%，查饱和水蒸气表可得t0=15时，ps=1.71kpa，根据式（10.6），有过程中干燥器没有补充加热，所以qd=0物料升温所需热量q1：热损失粗略估计可取绝热干燥过程总热量消耗的10%。按绝热过程计算，单位空气消耗量为：式中，h2为按绝热过程计算所得的空气出口湿度，即，即 解得： 则： 而i1=（1.01+1.88h1）t1+2490h1=（1.01+1.880.0085）146+24900.0085=170.79kj/kg水i0=（1.01+1.88h0）t0+2490h0=（1.01+1.880.0085）15+24900.0085=36.55 kj/kg水故比热量消耗：所以，热损失为ql=4130.4210%=413 kj/kg水湿空气比热近似取为进口湿度下的湿比热，即：ch=1.01+1.880.0085=1.026kj/kg水的汽化潜热 r0=2490kj/kg水的定压比热cw=4.18 kj/kg湿物料进口温度1=15将上述数据代入式（10.44），解得：h2=0.0246kg水/kg干空气故该过程干空气的消耗量，根据式（10.31）得：湿空气的体积：湿空气的比容v可按平均温度t=（146+64）/2=105及平均湿含量h=（0.0246+0.0085）/2=0.0165 kg水/kg干空气计算，即：湿空气/kg干空气则湿空气体积为：v=9131.1=1004 湿空气/h故取湿空气的体积为1010 湿空气/h。（3）总热量消耗q 该过程总热量消耗q为：（4）干燥管直径采用变径干燥管。 加速段管径计算取加速段管内的气体速度w=30m/s，此时，加速段管径d为：等速段干燥管直径计算取等速段管内速度：u=ut+3 m/s式中，ut为颗粒自由沉降速度，已知，dp=1mm，s=2490kg/。空气的物性按平均温度t=105计算，查得空气粘度=0.022pas，密度 。假定ret=1500 范围内，则： 而将 和 代入上式得：检验雷诺数ret属于过渡区，假设成立。所以，u=ut+3=8+3=11 m/s等速段干燥管直径为： 故，干燥管加速段直径为0.110m，等速段直径为0.180m。（5）干燥管长度干燥管长度z，根据式（10.84）：式中，空气传给湿物料的总热量q=q1+q2恒速干燥阶段传热量（包括物料预热）q1可用式（10.88）计算：首先将物料湿含量换算为干基，即：物料湿含量由x1降到xc时为干燥第一阶段，由xc降到x2时为干燥第二阶段。湿物料和空气的湿含量及温度变化如图10.44所示。物料温度由15加热到41，再由41加热到60。在降速段内，物料的水分汽化温度取： 图10.44 空气和湿物料变化示意图在=41时，r=2402.8kj/kg；在=50.5 时，rav=2380.6kj/kg所以，在恒速干燥阶段降速干燥阶段的传热量 q2，其值可用式（10.89）计算：全管对数平均温度差： 为计算，首先计算平均颗粒尺寸的沉降速度，以便计算ret。此时空气的温度仍取平均温度105，其=2.210-5pa.s，=0.935kg/，导热系数=0.03256w/