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干燥器
总体
整体
结构设计
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转筒干燥器的总体与结构设计,干燥器,总体,整体,结构设计
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毕业设计（论文） 开题报告 题目： 转筒干燥器的总体与结构设计 专业名称 机械设计制造及其自动化 班级学号 078105336 学生姓名 杨岳峰 指导教师 张晓荣 填表日期 2011 年 3 月 12 日 说 明 开题报告应结合自己课题而作，一般包括：课题依据及课题的意义、国内外研 究概况及发展趋势（含文献综述）、研究内容及实验方案、目标、主要特色及工作进度、参考文献等内容。 以下填写内容各专业 可根据具体情况适当 修改 。 但每个专业填写内容应保持一致。 一 选题的依据及意义 干燥的操作几乎涉及到国民经济的所有部门，广泛用于生产和生活之中。所谓干燥，一般是指从固体材料中使液体（主要是水份）挥发和分离的操作，也包括从液体或泥浆状的物料中蒸发除去水分，以达到固体中失去水分的操作。其目的是除去某些原料、半成品以及成品中的水分或溶剂，以便于加工、使用、运输、储藏等。 干燥是消耗大量热量的操作，在严格要求节省能源的今天，干燥所使用的热源，若能把利用废气及剩余蒸汽等廉价的热源作为方向，对于干燥机本身来说，即使热效率降低，但对整体而言，还是经济的。另外，在进入干燥工序之前的前处理工序，能采用降低水分的方法是经济的。 对于干燥操作来说，干燥器的选择是非常困难而复杂的问题。因被干燥物料的特性、供热的方法和物料 及 干燥介质系统的流体动力学等必须全部考虑。由于被干燥物料的种类繁多，要求各异，决定了不可能有一个万能的干燥器，只能选用最佳的干燥方法和干燥器形式。 在选择干燥器型式时，要考虑 下列因素： （ 1） 被干燥物料的性质 ： （ a）湿物料的物理特性；（ b）干物料的物理特性；（ c）腐蚀性 （ d）毒性；（ e）可燃性；（ f）粒子大小；（ g）磨损性 。 （ 2） 物料的干燥特性 ： （ a）湿分的类型 ； （ b）初始和最终湿含量； （ c）允许的最高干燥温度； （ d）产品的粒度分布； （ e）产品的色、光泽、味等。 （ 3）回收问题 ： （ a）粉尘回收； （ b）溶剂回收。 （ 4）用户安装地点的可行性问题 ： （ a）空间是否能布置此干燥系统； （ b）可用的加热空气的能源类型及电能； （ c）排放的粉尘条件； （ d）噪音； （ e）干燥前后的衔接工序。 转筒干燥器的主体是略带倾斜并能回转的圆筒体。湿物料从左端上部加入，经过圆筒内部时，与通过筒内的热风或加热壁面进行有效的接触而被干燥，干燥后的产品从右端下部收集。在干燥过程中，物料借助于圆筒的缓慢转动，在重力的作用下从较高的一端向较低的一端移动。筒体内壁上装有顺向抄板（或类似的装置），它不断地把物料抛起又洒下，使物料的热接触面表面增加，以提高干燥速率并促使物料向前移动。干燥过程中所用的热载体一般为空气、烟道气或水蒸气等。如果热载体（如热空气、烟道气）直接与物料接触，则经过 干燥后，通常用旋风除尘器将气体中所夹带的细粒物料捕集下来，非空气则经旋风除尘器后放空。转筒干燥器是最古老的干燥设备之一，但由于经济实用工作量大、效率较高，目前仍被广泛使用于冶金、建材、化工等领域。 二 国内外研究概况及发展趋势 转筒干燥器的主体是略带倾斜并能回转的圆筒体，湿物料由其一端加入，并经过圆筒内部时，与通过桶内的热风或加热壁面有效地接触面而被干燥。转筒干燥器是一种既受高温加热又兼备输送的任务，在食品 、冶金、建材、化工等行业都有广泛应用。 实用干燥器的最小直径为 左右，最大为 3 米以上。长度短的为 2 米左右，长的可达 50 米。随着中国加入 及经济的高速增长，使得这些行业的产品激增，对转筒干燥器也就不可避免的产生更大的需求。 长期以来，对转筒干燥器的研究仅限于对干燥过程的试验研究和提出数学模型，这些研究并不能完全揭示转筒干燥器内部物料的运动轨迹和热力学参数的分部信息，常规的测试手段有很难测得，因而，对这种干燥器的运用和发展受到了一定的限制。在很长的时期内，转筒干燥器已经没有真正意义上的技术创新。在1996 年，日本东京的 造公司申请了一个新型转筒干燥器的专利，其新颖之处在于干 燥器从中心管穿过多条分支管而喷射到旋转的桶壁上，它不仅热质传递速率几乎是其原来的两倍，而且，据有尺寸小、结构简单、成本低等优点，这是这些年来，在转筒干燥器领域的主要创新。 转筒干燥器与其他干燥器设备相比，生出能力大，可持续操作；结构简单，操作方便；故障少，维修费用低；适应范围广，流体阻力小。可以用他干燥颗粒状物料，对于那些附着性大的物料也很有利操作弹性大，生出上允许产品的流量有较大的波动范围，不会影响产品的质量；清扫容易。缺点是：设备庞大，一次性投资多，安装、拆卸困难；热损失较大，热效率低；物料在干燥器内 部停留时间较长，物料颗粒之间的停留时间差异较大。 1 转筒干燥器的国内外现状 目前，国内使用的转筒干燥器与国外的型式基本相同。为了提高干燥性能，国内外新型设备研制动向亦大体相似，即通过组合设置不同形状的抄板，发展据有联合装置的转筒干燥器。 按照干燥器物料的加热方式，可将目前的转筒干燥器分为五种类型，即接触加热式干燥器、间接加热式干燥器、复合加热式干燥器、蒸汽煅烧干燥器、喷浆造粒干燥器。 （ 1） 直接加热式转筒干燥器 此种干燥器内部载热体直接与被干燥物料接触，主要靠对流传热，使用最广泛。分为常规直接加热转筒干燥 器、叶片式穿流转筒干燥器和通气管式转筒干燥器三种。 常规直接加热转筒干燥器中被干燥的物料与热风直接接触，以对流传热的方式进行干燥。按热风与物料之间的流动方向又分为并流式和逆流式。在并流式中热风与物料移动方向相同，入口处温度较高的热风与湿含量较高的物料接触。因物料温度处于表面汽化阶段，故产品温度仍然大致保持湿球温度。出口侧的物料虽然温度在升高，但此时的热风温度已经降低，故产品的温度升高不会太大，因此选用较高的热风入口温度，不会影响产品的质量。这对于那些热敏性物料的干燥包括那些含有易挥发物料的干燥是很适宜的 ；对于耐高温的物料，采用逆流干燥，热利用率高。干燥器的空气出口温度在并流式中一般应高于物料出口温度的 10 20。在逆流式中，如没有明确规定，一般采用 100作为出口的温度较为合理。 常规直接加热转筒干燥器的筒体直径一般为 3m，筒体长度与筒体直径之比一般为 4 10。干燥器的圆周速度为 s，空气速度在 s 范围内。 按照热风的吹入方式将叶片式穿流转筒干燥器分为端面吹入型和侧面吹入型两种。上图是端面吹入型的简图，其筒体水平安装，沿筒体内壁圆周方向等距离装有许多从端 面入口侧向出口侧倾斜叶片（百叶窗），热风从端部进入转筒底部，仅从下部有料层的部分叶片间隙吹入筒内，因此能有效地保证干燥在热风与物料的充分接触下进行，不会出现短路现象。物料在倾斜的叶片和筒体的回转作用下，由入口侧向出口侧移动，其滞留时间可用出口调节隔板调节。侧面吹入型与端面吹入型不同的是筒体略带倾斜安装，大部分热风从开有许多小孔的筒体外吹入筒内，其方向与筒内物料的移动方向成直角，再穿过三角形叶片的百叶窗孔进入料层。在回转筒体内壁四周装有箱形壳体，并沿回转筒体长度方向分成 3 4 个独立的室。每个室都有独立的鼓风 机、空气加热器以及进气口和排气口。热风温度以及循环风量、排气量均能自行调节。这种类型的干燥器体积传热系数大，约为 349 1745w/（ m）；干燥时间短，约为 10 30料的填充率较大，约为 20% 30%；装置容积相对较小，料层阻力为 98 588道风速一般为 s；筒体的转速为常规直接加热转筒干燥器的 1/2 左右；使用的热风温度为 100 300。在工业上常采用这种干燥器干燥粒状、块状或片状物料，例如焦炭、压扁干豆、砂糖等忌破坏的物料，此外，像塑料粒一类必须干燥到很低水分的物料以及像十片、低浆渣等密度小的物料，都可以用它来干燥。 通气管式转筒干燥器转筒设计和安装与常规式相同，不同的是筒内设有安装抄板，物料自进口端向出口端移动的过程中，始终处于转筒的底部的空间中，形成一个稳定的料层，因而减少了尘土的飞扬。热空气从端部进入不随筒体转动的中心管后，高 速地从埋在料层中的粉质管小孔中喷出，与物料强烈接触。通气管式干燥器的体积传热系数约是常规式的两倍。转筒的圆周速度约为常规式的 1/2，在相同的生产能力下，干燥筒体的长度仅是常规式的 1/2，因此大大降低了设备的费用。 （ 2）间接加热式转筒干燥器 其载热体不直接与被干燥的物料接触，而干燥所需要的全部热量都是经过传热壁传给被干燥的物料得。间接加热转筒干燥器根据热载体的不同，分为常规和蒸汽式管式两种。 常规间接加热转筒干燥器的筒体砌在炉内，用烟道气加热外壳。筒内设置一个同心圆筒。烟道气进入外壳和炉壁之间的环状空间后， 穿过连接管进入干燥筒内的中心管。常规直接加热转筒干燥器特别适用于干燥那些降速干燥阶段较长的物料。因为它可以在相当稳定的干燥温度下，使物料有足够的停留时间，同时可以借助转筒的回转作用，有效的防止物料的结块。该干燥器适用于干燥热敏性物料，但不适用于粘性大，特别易结块的物料。 蒸汽管间接加热转筒干燥器在干燥筒内以同心圆方式排列 1 3 圈加热管，其一端安装在干燥器出口处集管箱的排水分离室上；另一端用可以热膨胀的结构安装在通气头的管板上。物料在干燥器内受到加热管的开举和搅拌作用而被干燥，并借助干燥器的倾斜度从较高一 段向较低一端移动，从设在端部的排料斗排出。该干燥器具有常规间接加热转筒干燥器的所有优点，它的单位容积干燥能力是常规直接加热式的 3 倍左右，热效率高达 80% 90%， （ 3）复合加热式转筒干燥器 该干燥器主要由转筒和中央内管组成。热风进入内筒，由物料出口端折入外筒后，由原料供给端排出。物料则沿着外壳壁和中央内壁的环状空间移动。所需的热量，一部分由热空气经过内筒传热壁面，以热传导的方式传给物料；另一部分通过热风与物料在外壳壁与中央内筒的环状空间中逆流接触，以对流传热的方式传给物料 。该结构的优点是：热风先通过内筒，可以把夹带的粉尘沉降下来，同时减少了对与周围环境的热损失，提高了热量的有效利用率。 （ 4）蒸汽煅烧式干燥器 在蒸汽煅烧干燥器内，一方面进行煅烧，一方面进行干燥，并设有自身返料装置。热量是通过设在回转筒内的翅片管蒸汽加热而获得。传热系数高，热效率可达到 75%，蒸发强度为 150。 （ 5）喷浆造粒干燥器 它将产品干燥和造粒在同一回转圆筒中完成。料浆由喷嘴喷射到筒内，筒体内部设有返料螺旋抄板，使成品自身返料而减少返料倍数，简化流程，降低设备负荷，提高设备 生产强度。 2 发展趋势 随着人们对转筒干燥器的研究的不断深入以及生产经验的不断累积，一些问题将会得到进一步的解决，转筒内抄板的结构形式对干燥器效果的影响，将得到进一步的研究。也将会为转筒转速、倾斜度、干燥介质温度、速度对干燥速率的影响，提供较为准确的最佳参数范围。为进一步提高效率、降低能耗、优化干燥器性能，提高控制水平和产品质量，不断增强在线检测能力，计算机技术、专家系统将在转筒干燥器的应用领域得到进一步的应用和发展。 三 原始资料及设计技术要求 ： （ 1）原始资料 1） 转筒干燥器的设计规格 1000 8000 2） 转筒干燥机的其它主要技术参数：倾斜度 3转速 3气温 700；功率 产能力 h；重量 4t。 （ 2）转筒干燥器的设计技术要求 1）根据主要技术参数设计转筒干燥机的结构（托轮、进出料装置、传动装置与齿轮罩等）。 2）要求英文资料翻译忠实原文。 3）要求完成的设计 能满足实际要求，图面及文字说明表达简洁、清晰、易读懂，图纸设计规范，符合制图标准。 能用于指导实际的生产、装配。 4） 要求毕业论文叙述条理清楚，设计计算正确，论文格式规范。 四 目标、主要特色及工作进度： 1 目标 通过这次对转筒干燥器的总体与结构的设计，学会利用查参考书和某些图表，正确计算零件的尺寸和一些参数。培养自己掌握一般机械设计的思路、设计方法和设计步骤。提高自己利用计算机绘图二维草图和三维实体模型的设计能力。 最终目标是：设计一个转筒干燥器系统以及绘制转筒干燥机总装配图，托架装置、密封装置、出料箱和筒体焊接的二维草图。 2 主要特色 转筒干燥器与其他干燥设备相比，具有如下优点： 连续工作； 作方便； 修费用低； 以用它干燥颗粒状物料，对于那些附着性大的物料也很有利； 产上允许产品的产量有较大的波动范围，不致影响产品的质量； 该干燥器的缺点是： 次性投资多； 卸困难； 效率低（但蒸汽管式转筒干燥器热效率高）； 物料颗粒之间的停留时间差异较大，因此不适合于对温度有严格要求的物料。 3 工作进度 1收集有关资料，写出开题报告； 第 1 周 第 2 周 2外文翻译 (6000 字符以上 ) ； 第 3 周 3分析与研究： 了解现有类似设备的工作原理，制订设备工作原理图。 第 4 周 周 4 转筒干
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