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振动流化床毕业设计说明书用于干燥氯化铵的振动流化床设计毕业设计第一章 绪论 干燥是指从湿物料中去除水分或其他湿分的各种操作过程，如在日常生活中将湿物料置于阳光之下曝晒以去除水分，工业上用硅胶、石灰、浓硫酸等去除空气、工业气体中的水分。工业干燥包括三种含义，它们分别是：1，涂层从液态向固态变化的过程。2，利用热力蒸发作用降低物料水分的作业。3，药材中水分气化蒸发的过程。按照被干燥的物料种类不同干燥可以分为三种：（1）粒状物料的干燥，（2）膏状物料的干燥，（3）流动物料的干燥。按照操作条件不同干燥可以分为两种：（1）连续式，（2）间歇式。按照结构状态可以分为五种：（1）一般流化型，（2）振动流化型，（3）搅拌流化型，（4）脉冲流化型，（5）碰撞流化型。本文所设计的振动流化床干燥机主要是针对第二种情况，即利用热力蒸发作用降低物料水分的作业。振动流化床的作用原理为物料自进料口进入，在振动力与重力的作用下，物料沿着水平放置的流化床的床层前进（抛掷向前的连续运动），热风通过流化床向上同物料充分换热后由排风口排出，干燥物料则由排料口排出。下图表示出振动流化床的基本结构和工作原理。图1.1 振动流化床结构和工作原理 这种卧式流化床具有非常突出的优点： （1）在很低的气速下可获得均匀的流化，从而大大降低了能耗、颗粒间的磨损和粉尘夹带。 （2）物料停留时间分布均匀，几乎可以认为是“活塞式流动”，并且停留时间易于调节控制，因此可获得非常理想的产品含水率。目前，我国振动流化床干燥机在国内市场占有率已达80以上。预计“十五”期间，国产振动流化床干燥机在国内市场占有率将达90以上，竞争的焦点主要集中在产品质量、技术水平、售后服务和价格方面。本设计中我们将以热量平衡与物料平衡为主线，通过热量平衡的计算来确定床层面积，再通过物料平衡校核这个面积，并且得到静床高度与干燥时间，再以此为基础来设计振动流化床的各个零部件。第二章 振动流化床的振动特性第一节 振动流化床的振幅与频率 作简谐振动的振动流化床（见图2-1），由于激振力通常按正弦规律施加在分布板上，故其分布板上某点A位移符合下式 （2-1）式中，A为分布板延振动方向的振幅，m；为振动圆频率，且，f为振动频率，s-1；t为时间，s；为振动角，rad。对于振动流化床，一般情况下A取0.0010.008m为宜，f一般取2080为宜，在本设计中可取A=0.003m，f=20s-1。第二节 振动强度的与最小流化速度2.2.1、振动强度与最小流化速度 为了衡量振动的激烈程度，将K定义为振动方向的振动强度。振动强度K对流化床干燥器的气体动力学特征、传热传质特性和干燥速率都有显著的影响。并且根据经验公式振动强度与最流化速度有很大关系，其关联式见式（2-9），根据现代干燥技术2 （2-2） 式中K为振动强度，g为当地的重力加速度，9.8m/s2，对于输料板上有孔，并在其下部吹气的场合，转入振动流态化的条件为 （2-3） 由于误差很小，K我们可以用（2-2）来计算。 由聚氯乙烯颗粒做实验时，得到最小流化速度umfv的关联式为 （2-4） 式中，为物料密度，kg/m3； 为空气密度，kg/m3；为空气的动力学粘度，m2/s； 为物料粒度，m； 即为振动强度K。由于，A=3mm，f=20/s，振动角速度。 根据所给数据，=1500kg/m3，=1.08kg/m3，= 19.110-6m2/s，=0.0005m。 代入式（2-4） 一般操作气速在0.1m/s到0.8m/s之间，取。2.2.2、物料输送速度 对于导振角，我们可以有经验公式 (2-5) 本设计中为25。，m主要视物料性质而定，根据现代干燥技术2提供的数据，对于氯化铵m取0.10.5之间的数值，在这里我们取0.1，K=1.61，A=0.003m，。第三节 床层空隙率与堆积密度的确定2.3.1、静床空隙率的确定 对于床底不通气的场合，床层空隙率的变化主要取决于振动加速度，对于静床空隙率有公式 （2-6） 式中，为静床空隙率，为物料堆积密度，kg/m3，为物料密度，kg/m3。 堆积密度的确定有赖于床层空隙率的确定，对于床层空隙率一般通过实验得出，根据一些学者做过的实验，振动强度、振频和振幅与空隙率关系见图2-2、2-3。 图2-2以振幅A为参数 图2-3以振频为参数 在本设计中，K=1.61，A=0.003m，根据图2-2，我们可以确定，对于振动通气流化床，空隙率同振动条件下初始流化速度及气速的关系可用下式来表述 （2-7）2.3.2、堆积密度的确定 静床空隙率为0.37，查化工设备设计全书3可知，带入（2-6） 得到，带入（2-7），有。第三章 振动流化床的空气动力学特性与干燥阶段第一节 振动流化床的床层压降 在振动流化床中，气体通过颗粒床层产生压降，主要是由于克服颗粒重量及颗粒间的摩擦引起的。 在没有振动条件下，开始流化时床层压力降为 （3-1） 式中，为物料密度，kg/m3，大小为1500kg/m3；为静床高度，m，第四章算得的h0为0.0055m；为静床空隙率，为0.37。 振动流化床开始时压力降 （3-2） 式中，n取决于颗粒性质，并且由下面的经验公式确定 （3-3） 不存在振动条件下，初始流化时压力降由（3-1） 再按式（3-3） 将n重新代回（3-2）第二节 干燥过程图3.1 实验测得的典型干燥曲线 在振动流化床中，前段床层处于恒速干燥阶段，提供给床层的热量几乎全部用来蒸发水分，提高该段的进风温度，可显著提高传热推动力。干燥后段，物料表面边干，温度开始上升，此时再提高风温，干燥速率提高很有限，但排料、排风温度会大幅提高，热效率降低。其中Wc为临界含水量点，2为恒速阶段，3为降速阶段。第四章 热量平衡与物料平衡第一节 基本参数的确定 根据生产厂家所给出的初始数据和查阅资料所得的数据，可以获得如下的基本参数，本设计将以这些参数为基础进行进一步的设计计算。表4.1 基本参数表（1）干燥物料种类与要求单位数值 干燥物料种类 氯化铵 生产能力 G1 kg/h 204干燥前含水量 1 %2.3干燥后含水量 2 %0.5 进料温度 tm1 C20物料密度 m kg/m3 1500物料粒度dp m0.0005（2）热风性质进风温度tg1 C60出风温度 tg2C35 第二节 物料平衡 振动流化床设计方法还不完善，不能做到严格的按特定物料的传热传质模式去设计干燥机，工程经验在设计中仍然具有重要地位。通常，利用常规热平衡计算结合必要的实验，确定床层面积；利用振动的理论进行振动系统的设计；再利用机械学原理结合干燥工艺要求设计结构。 4.2.1、物料中应除去的湿分总量 通常，工业界习惯于按照原始湿物料的投入量来表示小时产量，称为处理量G1（kg/h）；以G2(kg/h)表示产品产量；为方便计算，取在干燥过程中始终不变的绝干物料产量为Gd(kg/h)；那么，它们之间有下面的关系 Gd=G1=G2 （4-1） （4-2） 根据某公司提供的初始数据，干燥物料为氯化铵，初含水分为 2.3，即 终含水分为 0.5，即， 产量G2=200kg/h，进风温度为60C，热源为蒸汽。依据式（4-1） G1=203.6847kg/h ，取204 ，Gd=199kg/h。 干燥过程中蒸发的水分为根据公式（4-2），我们可以求出。干基含水量X与湿基含水量有以下的换算关系， (4-3) X为干基含水量，为湿基含水量。 分别把，带入（4-3）得到湿基含水量X1，X2为 X1=2.306%， X2=0.502%，由此我们可以算出干燥过程中蒸发的水分 。第三节 热量平衡计算 干燥需要热源提供热量，这包括了三个部分的热量，它们分别是 Q1：物料自tm1加热到空气的湿球温度tw所需要的热量； Q2：在tw时蒸发水分所需要的热量（假设全部水分均在tw时蒸发）； Q3：物料由tw升温至排出温度tm2需要的热量。 下面我们将分别求出这三部分热量。 （4-4） 式中，Cs为干物料的比热容，J/(kgC)；Cw为水的比热容，J/(kgC)；tw可以根据图4.2查得；根据化工设备设计全书3查得 Cs=1553.3J/(kgC)， Cw=4200J/(kgC)。图4.2 空气焓湿图 根据上图，当进风温度为60C时，选定空气含湿量为0.0012，那么可以查出此时空气的湿球温度tw约为26C。 带入（4-4）得出 Q1=199(1553.3+42002.306%）(26-20)=11161193J 水分蒸发需要的热量Q2为 (4-5) 其中为干燥过程中蒸发的水分（kg/h），为水在tw时的汽化潜热，查传热学（第二版）1，可得=2440000J/kg。因此Q2=24400003.59=8759600J 物料由tw升温至排出温度tm2需要的热量Q3为 （4-6） 式中，tm2为物料的排出温度，根据用振动流化床干燥谷物计算5有 （4-7） 式中，tg1=60 C ，tw=26 C ，WF为物料的自由含水量，WFC为物料的临界自由含水量，WB为平衡水分，在本设计中WB=0.9%。查阅食品干燥原理技术基础12有其中X为相对干燥系数 则在tg1=60C，tw=26C。 算得tm2=52C ,将tm2带入（4-6）得 那么，所需总热量Q可得出为Q=Q1+Q2+Q3=11161193+8759600+8143876=28064669J第四节 干燥所需空气量和体积计算 由现代干燥技术2所提供的公式 （4-8） （4-9） 式中，tg1、tg2分别为进气与排气温度，tg1=60C，tg2=35Ccg为空气比热容，J/(kgC)，为1005J/(kgC)；g为空气密度，kg/m3，g=1.08kg/m3，Gg为所需空气量，Vg为所需空气体积。将上述数值带入到（4-8），(4-9)有第五节 床层面积的确定4.5.1、由热量平衡计算布风板面积 （4-10） 根据第二章所计算的数据u0=0.4m/s，那么，床层面积S第六节 床层高度和干燥时间的确定 用（4-10）确定床层面积时，没有考虑物料在传热传质方面的差异，因而最好能通过实验找到必须的干燥时间d，s；再以规定的产量要求来确定床层面积。设单位时间干燥处理量为G1、床层初始高度为h0、物料堆积密度为b、物料输送速度为us、床宽为B、长为L，LB=0.76m2,则有 （4-11） （4-12）结合（4-11）、（4-12）有 （4-13）取静床高度h0=0.0055m，干燥时间d=70s 与所给数据相符，这证明我们的假设是合理的。 第七节 床层面积校核 根据物料衡方程我们有 其中将得A=0.74m2 与S相差不大证明，我们的计算是合理的那么，我们取A=0.75m2。第八节 热容量系数ha的计算4.7.1 传热系数经验公式 根据麦芽、砂糖等物料在振动流化床上的换热实验，有经验公式： （4-14）为传热系数，A为振动幅度，取0.003m；f为振动频率，取为20次s-1；此经验公式可作为氯化铵干燥设计时的参考。4.7.2 、热容量系数的ha计算由（4-14）有 由下式计算单位容积的传热面积4.7.3、上箱体高度的确定 根据压力容器与化工设备设计使用手册13提供的方法，上箱体高度H由下列公式确定 （4-15）图4.3 逆流箱体内物料与空气的温度分布图 根据第四章所做的计算，我们得出物料的出料温度tw2=52C，进料温度tw1=20C；进风温度tg1=60C，出风温度tg2=35C。 根据压力容器与化工设备设计使用手册13由于物料在箱体内部不断翻滚返混，可以认为空气与物料是逆流换热，那么有： 式中为对数平均温差，决定于物料与空气的温度变化。 因此 将以上算得的结果带入（4-15）得第五章 振动流化床机械结构设计第一节 多孔板有效尺寸的确定 多孔板有效长度为L，有效宽度为B，一般情况下B=（1/41/6）L。 根据式（4-12） 取L=1.8m，B=0.42m，得S=0.756在0.76（热量衡算得的面积）与0.74（物料衡算得的面积）之间，并且与0.75十分接近，可见L与B的取值是合理的。 再由G1=60L/dBbh0校核床层高度h0 得h0=0.0055m。 第二节 振动流化床进出风量计算5.2.1、进风量计算 进风温度：tg1=60C 表观流速：u=0.4m/s 则振动流化床下箱体总进风量V60V60=u0LB=0.42.50.3=0.3m3/s 空气进入加热装置前，常温常压下风机的风量V20 V20=V60（273+20）/（273+tg1）=0.264m3/s 为了使风量有一个调节裕度，将标准风量增加10%因此此风机的风量V风为V风=1.1V20=0.2904m3/s，取0.3m3/s。 换算为V风=36000.3=1080m3/h。5.2.2、振动流化床的排气量 （1）物料干燥排除蒸汽体积 湿物料生产能力G1=204kg/h 干燥后铵盐产量G2=200kg/h 被干燥水分重量W=G1G2=4kg/h 由1传热学 戴锅生 第二版得60C湿空气的比容v=7.6804m3/kg。 则60C湿空气的的体积 V60汽=Wv=30.7216m3/h。 取V60汽=31m3/h。 （2）排风量计算 校核出风口温度 在第三章中为了通过热量衡计算床层面积我们把出风口温度设定为35C，现在我们将把通过物料衡算得床层面积带入公式（4-8）、（4-9）得 式中，cg为50C时空气的比热容，cg=1005J/(kgC)，tg2=37.43C与35C的给定条件相差不大，可见我们前面的假定是合理的。 排风温度为35C，则振动流化床的排风量为 V35=V风(273+35)/(273+20)+V60汽（273+35）/(273+60)=1164m3/h 引风机的工作温度为35C，因此引风量V引=V35=1164m3/h=0.3233m3/s，取0.32m3/s。第三节 振动流化床进风管和出风管管径计算5.3.1、进风管管径计算 振动流化床进风量：V风=0.3m3/s。 采用四个进风管进风，则每个进风管进风量为V1=1/4V风=0.075m3/s。 由化工设备设计全书3，可知对于一般装置中的管路中流速范围为10-20m/s，我们设进风管空气流速为，1=15m/s。由 1=15m/s得D1=79.8mm所以选进风管为DN80标准管，直径为80mm。5.3.2、出风管管径计算 振动流化床排气量V35=0.32m3/s。 采用两个排气管，则每个排气管的风量为V2=1/2V35=0.16m3/s。 由化工设备设计全书3，可知对于一般装置中的管路中流速范围为10-20m/s，我们设进风管空气流速为，2=14m/s。2=14m/s 得D2=120mm。所以选进风管为DN125标准管，直径为125mm。进、出风管在箱体上的位置将在第六章中作相关介绍。第四节 上箱体结构设计 上箱体将干燥区同大气分隔开防止粉尘外逸污染环境。通常上箱体与床层同宽，高度设计与普通流化床相似，主要取决于稀相的分离高度。上箱体的几何设计可有多种，见图5.1。图5.1 各种形状不同的上箱体（a） 为基本型，（b）、（c）、（d）为上半部尺寸大于下半部，因而其上部风速小于下部，有利于粒子沉降，降低粉尘夹带量。（d）、（e）顶部为曲面形，刚度较好，内部易于打磨抛光处理，光洁度好，不粘附粉尘，卫生条件要求严格物料，但加工难度也大些，因此本设计的上箱体并不采用曲面型。基于降低参振质量的目的，上箱体通常被设计成薄壁结构，壁厚3mm。为了防止侧壁产生过大的弹性振动，焊装加强筋是必要的。 图5.2 上箱体的结构图 上箱体是热空气与物料热量交换的主要场所，物料与上箱体直接接触，考虑到物料的腐蚀性以及振动过程中上箱体所承受的载荷，选用不锈钢作为材料，材料选0Cr18Ni9，厚度选为3mm。上箱体横截面如5.2所示：之所以采用这种结构形式，是为了使气流流动更加均匀，壁面形成死区，换热更加充分，热空气通过物料层后，由于流通面积的扩大而降低流速，同时减少了物料夹带现象的产生。上箱体采用这种结构避免了法兰与物料的直接接触，法兰材料选用碳钢以节约不锈钢的用量。上箱体上布置四个用以观察和清洗箱体内部的矩形孔，兼顾到上箱体的强度我们把孔的尺寸定为200150，在上箱体的位置如图5.3。 图5.3 孔在上箱体的位置分布图 上箱体设置两个排风管，其位置在图5.4中表示出来，用于排风，进料口位于床身一侧，材料也用0Cr18Ni9不锈钢。图5.4 出风管在箱体上的布置第五节 下箱体结构设计下箱体依其功能是机体和空气分配室，它和分布板共同完成将热风均匀送入床层的任务。正如前面分析过的那样，下箱体容积的大小与床层压降均匀性及压降波动有关。一般认为，下箱体进风口面积为分布板开孔面积的6-8倍时，可实现床层布气均匀。为此必须有足够大的下箱体容积才行，下箱体悬吊式如图5.5（b），其结构同上箱体一样为薄壁结构。但图5.5（a）所示的座式下箱体，则由于要承受全部参振质体动负荷，应设计为箱式框架结构。图5.5 下箱体结构图下箱体是热空气进入的气室，同时激振电机也安装在下箱体上，所以下箱体的厚度要比上箱体大，取为4mm，材料为0Cr18Ni9不锈钢。为了方便清洗箱体，下箱体应设有排污口，下箱体结构设计图详见图5.6。 图5.6 下箱体设计简图第六节 法兰的结构设计5.6.1、上、下箱体法兰设计上下箱体的连接方式主要有两种，一种是软连接，即用织物将上下箱体连接起来，这种情况一般是针对体积较大的流化床而设计的，由于床身重量较大，上下箱体一起振动会造成不必要的能量损失，如果把上箱体固定起来就会大大节约耗能。另一种是将上下箱体固定在一起，同步振动，这种情况一般用于体积较小，重量较轻的振动流化床，由于本设计的处理量较小，体积较小因此用第二种连接方式，上下箱体将由法兰连接，见图5.7（a）。图5.7(a) 法兰结构图根据14提供的关于法兰的国家标准，我们选择标准号为HG20594的板式法兰，螺纹孔径为10mm，横向共布置20个螺孔，为了使螺栓易于更换在本设计中所有螺纹都选用GB/T 5780螺纹孔大小为10mm，螺栓选用GB/T 5782 M8，结构图见图 5.7（b）。图5.7（b） 上、下箱体飞边结构图5.6.2、出风口法兰设计 根据14提供的法兰国家标准，对于出风口，我们选择DN125的标准板式平焊法兰，型号为PL-HG-20593，螺纹孔径为18mm，对称布置8个孔，结构图见图5.7（c）。图5.7(c) 出风口法兰结构设计5.6.3、入风口法兰设计根据14提供的法兰国家标准，对于出风口，我们选择DN80的标准板式平焊法兰，型号为PL-HG-20593，螺纹孔径为10mm，对称布置8个螺孔，结构图见图5.7（d）。 图5.7（d) 进风口法兰设计第七节 多孔板、编织网、托网的结构设计5.7.1、分布板孔数高速的热空气流通过多孔板使物料在振动流化床内变成流化状态，经验表明，开孔率越大，流化质量越不易保证，漏料也会越发的严重，但开孔率过小会使阻力增加，动力消耗提高。现代振动流化床开孔率一般取在1%-5%，当多孔板下加设均风板和防漏网时开孔率可取7%-8%。本设计中开孔率取5%，即 分布板孔径一般为1.5-2.0mm，这里取为2.0mm，则孔数为 （5-1） 在分布板上筛孔按等边三角形布置，空心距为 （5-2） 取t=0.008m分布板的结构简图见图5.8图5.8分布板结构图5.7.2、分布板的材料与结构 分布板采用0.36mm厚的钢板钻孔或冲制孔而成。图4.8给出了几种常用的分布板结构图。图5.9 常用分布板结构示意图 在本设计中分布板结构采用直流式分布，考虑到板的刚度及生产成本我们选择（a）型板，厚度取1mm。板材料采用HT200，孔用冲制而成，加工简单。图5.10 分布板剖视图为了不使物料从分布板中掉落，在多孔板下设置编织网。为了不使物料从孔中掉落，在多孔板下面敷设编织网，编织网选择GB/T5330.1-2000工业用金属筛网，金属丝粗细为25，目数选为3200，编织形式采用平纹组织。同时在物料较多时不使多孔板发生凹陷变化，在编织网下设有托网。第八节 均风板结构设计 由于热空气流是由较高的速度进入下箱体，而下箱体气室的宽度不大，进风口为双侧布置的，为了是风量分布更加均匀，所以必须在下箱体设置均风板。图5.11 均风板开孔分布图 如上图所示，即为均风板的开孔分布图，纵向开17排孔，孔间距为100mm，横向开5排孔，孔间距为70mm。孔的尺寸为60mm，均风板的开孔率为第九节 振动流化床支座设计5.9.1、支座设计支座是放置缓冲材料或者弹簧并以此来支撑振动流化床的构件，为了保证床身的平衡我们选择四个支撑点，因此我们会选择两个支座，然而，为了保证床身在振动过程中有一定的斜度（1:100），靠物料进口较近的支座应该比出口处的支座高度稍微高些。考虑到支座材料需要承受振动，因此我们选择具有良好吸振能力的铸铁为材料（HT100），靠近进料口的支座结构简图请见图5.12（a），后部支座尺寸见5.12（b），它们的区别在于底座的高度尺寸。 图5.12（a） 前部支架结构简图 图5.12（b）后部支座结构简图 图5.13则表示出两个支架之间的间距图5.13支架布置简图5.9.2、隔振设计 振动的导入对流化床干燥有利，但对周围环境却十分有害，应设法降低或消除它。工程上常常采用弹簧隔振或平衡的方式吸收部分振动能量，下面将介绍设计方法。 （1）、隔振设计 所谓隔振，就是用刚度较小的弹簧将振动流化床支撑起来。如果将隔振系数定义为传给地基动载荷与参振机体惯性力之比，则可通过隔振系数的大小来判断隔振效果。按经验，一般在0.010.25之间隔振系统能满足工作需要，因此可用下式计算隔振簧刚度 （5-3） 式中，mj为振动质体计算质量，kgs2/cm，为y方向橡胶弹簧的刚度。 为避免在机器工作和启动停车过程中，隔振簧产生冲击或脱离机体，它的最大动变形量应小于静变形量。下面是满足此条件的经验公式 （5-4） Ay为垂直振幅，M为参振总质量 （2）、隔振簧（缓冲材料）选择及刚度、强度计算 常用的隔振簧有金属螺旋簧及圆柱形橡胶弹簧，金属簧具有制造简单、内摩擦小、能耗低等优点，但有体积大、易产生噪音，横向刚度小、容易使及其产生横向摇晃等缺点。橡胶簧则可制成不同形状和尺寸，三个方向刚度均可按需要设计，噪音低，过共振区时振幅较小，但是适应温度能力较差，近年来橡胶簧已被大量采用。圆柱形橡胶簧的刚度用下式计算 （5-5） 式中，D为弹簧外径，d为弹簧内径，h为弹簧高度，E为拉压弹性模数。E、G与橡胶邵氏硬度之关系见表5.14，并且E与隔振簧高度h有以下经验公式决定 （5-6）表5.14 橡胶材料的拉压弹性模数与剪切弹性模数邵氏硬度/HS4045505560拉压弹性模数E/kgcm-213.515.418.021.224.8剪切弹性模数G/kgcm-24.55.16.07.18.3动刚度系数Kd1.11.151.21.281.40 我们选择橡胶的邵氏硬度为50，带入得h=12.5cm 按图5.15给出的设计线图，可方便获得较优解。 根据经验，设Ky=121，E=18，求D、d并且校核h。图5.15 橡胶弹簧设计线图 首先按经验，暂定D=8，d=3得D+d=11，Dd=5，在E尺上找到121，连接该两点和（D+d）尺上的11点连接成一条直线于S尺上的另一点，再过此点作水平线交于Dd=5曲线上，过其交点再作铅垂线，与h尺交点即为所求之h，可以看出h=8，小于12.5，为了留取25%的裕度，我们将h定为10，图5.16是橡胶簧的结构示意图。 图5.16 橡胶簧结构示意图第十节 料层厚度控制及排料方式 部分振动流化床中，料层厚度是由给料量、振动参数及风参数确定的，一旦这些参数调整好后，料层厚度及确定，操作过程中无法另行控制，这类干燥机的操作弹性较小 在干燥机的排料端加装控制堰（图5.17），这便是料层可控的振动流化床。调整手柄，可方便地调整控制堰板的上沿高度和下沿与分布板的间隙。当物料粒度均匀、干湿状态密度有较大的差异时，使堰板下沿贴近分布板，上沿高度则控制料层厚度，干燥完好的物料浮在床层上部，以一流方式排出机外。当物料粒度差异较大或干湿状态密度变化不大时，不能溢流排料，此时，堰板下沿与分布板间隙以及堰板上沿高度应协同调整，利用堰板的节流作用调整料层厚度及排料速度实践表明，料层可控的振动流化床，较易控制物料在床层中的停留时间。图5.17 排料控制堰 1-手柄；2-上箱体；3-紧固螺母；4-滑道；5-轴；6-排料口；7-下箱体；8-分布板；9-控制堰第十一节 肋板结构设计 由于上、下箱体厚度较小，为了保证振动流化床在工作过程中减轻变形，延长振动流化床的寿命，增加床体刚度，需在上、下箱体上均匀焊接肋板，焊接方式采用双面交错焊接，这种焊接方法对上、下箱体有很大的意义，应为上箱体是不锈钢材料，这种方法可以减小上箱体的烧损，而对于下箱体来说，可以有效减少焊缝面积。图5.18 肋板尺寸与位置 第六章 干燥机主要辅助设备选型第一节 气体换热器设计各种干燥系统常用的供热装置有蒸汽加热器，烟道气，电加热器等，根据公司提出的要求，本设计中我们将选用蒸汽加热器，蒸汽压力不超过0.78MPa，给定热源蒸汽温度为160C左右。6.1.1、蒸汽加热器的设计步骤 （1）、从蒸汽性能表中查得，当蒸汽表压力p=0.5MPa，饱和蒸汽温度为 tH=158.08C。 （2）、空气平均温度，查1，得40C时空气的密度为 1.128kg/m3，即。 （3）、根据3所提供的蒸汽加热器性能规格表 空气从20C上升到60C所需要的热量 （4）、入口处风速uin的计算 在第五章中我们设计了分布板，分布板小孔风速uh与流化速度u0由下式决定 （6-1） 分布板压降是气体通过分布板小孔的阻力，与孔径和孔速有关。为使布气均匀，必须使分布板压降等于入风口动压的100倍，即 （6-2） 式中，cd为分布板阻力系数，1.5-2.5,uin为进风口速度。由于开孔率为5%，u0=0.4m/s,有uh=8m/s，取cd=2,可算出uin=1.2m/s （5）、由实际风速算通风面积，由 得 （6）、空气的质量流速ur （7）、计算管排传热系数 根据3所提供的SRZ蒸汽加热器传热系数和空气通过阻力的计算公式表，我们选择SRZ 55X型蒸汽加热器有 K为传热系数，ur为空气质量流速。 传热温差 所需传热面积 所需单元排管数，查化工设备设计全书3可知，Aa为每排管子的换热面积，对于SRZ 55X型蒸汽加热器有Aa=6.23m2。 实际选取2组，总传热面积第二节 旋风分离器设计 选用XLT/A型旋风分离器。查资料可知它的净化能力17042780m3/h6.2.1、气体处理量 旋风分离器的气体处理量Qx就是从振动流化床中排出的气体量V35，即Qx=V35=1080m3/h，在XLT/A旋风分离器的处理范围之内。6.2.2、旋风分离器直径 气体以vm/s的速度进入旋风分离器，所产生的离心力可以分离出小到5m的固体颗粒，因此进口速度为取f=14m/s得F进=0.214m/s 校核出口截面积F进F进= 故假设成立又进气口高度A=0.66Dx 进气口B=0.26DxF进=AB=0.172Dx2 则Dx=0.353m 取旋风分离器直径D为0.3m，则F=0.172D2=0.01548m2 可见能够满足分离要求由此我们根据化工设备设计全书3选择的旋风分离器型号为XLT/A 300单筒式水平出风旋风分离器。6.2.4、压力损失计算由1查得，出风温度为T出=35C时空气密度又样本查出阻力系数=5.5则压力损失为：第三节 风机的选择 本次设计的振动流化床需要两台风机，其中一台作为供热源，将振动流化床所需要的空气量送入热风炉，另一台作为引风用，将从旋风分离器出来的气体排掉。6.3.1、鼓风机的选择 鼓风机提供的风量为1080m3/h，进气温度为20C。 选择深圳市三力基业电机有限公司生产的型号为型号SF7530SL/BC的离心鼓风机 ，具体参数如下： 功率：1.4（kw） 材质：塑料 类型：离心式鼓风机 风机压力：低压风机 升压：0.25mH2O或2500pa 气流方向：离心风机 适用范围：机械 风量：2100（可调） 性能：低噪音风机 用途：生产 重量：7.5kg6.3.2、引风机的选择 鼓风机提供的风量为1080m3/h。选择深圳市三力基业电机有限公司生产的型号为型号DCSF12032S的离心风机 ，具体参数如下： 功率：1.4（kw） 材质：塑料 类型：离心式鼓风机 风机压力：低压风机 升压：0.25mH2O 气流方向：离心风机 适用范围：机械 风量：2100（可调） 性能：低噪音风机 用途：生产 重量：7.5kg6.3.3、鼓风机与引风机选用件表根据三力基业生产的电机样本，所选用的鼓风机引风机的选用件如下：表6.1 鼓风机与引风机选用件表电机型号功率地脚螺栓4GB799-86螺母4GB6170-86垫圈4GB96-85Y112M-24M10220M10106.3.4、压头校核 旋风分离器的压头损失P=115mmH2O在振动流化床的压头损失为P=100mmH2O，另外在管路，阀门等处，在气体通过时也存在压头损失，对于整个系统，总压头损失225mmH2O。大于总的压力损失225mmH2O。故此风机是合适的。第四节 空气过滤器的选择6.4.1、空气流量的确定 空气流量V风=1500m3/h，由于本身振动流化床所需要的风量就不大，因此一级高效空气过滤器就可以了，高效空气预热器采用超细纤维玻璃纸，胶版纸，铝膜等材料作为隔板与铝合金，铁框胶合而成。具有过滤率高，阻力低，容量大等特点，滤尘率达到了99.99%，高效空气过滤器的基本参数如下。表6.2 高效空气过滤器基本参数型号风量(m3/h)初阻力(pa)容尘量（g）个数GK-15A150020090016第五节 加料装置的设计 在干燥装置中，供给或排出粉状，颗粒状及块状物料的机械，一般统称为供料器，有加料器和排料器之分。对后续装置而言，排料器也就成为了加料器。在干燥过程中，加料器所处理掉往往好似湿物料，而排料器处理的往往是较干的物料。加料器的用途主要是定量连续或间断地供给物料。排料器的用途主要是不定量连续或间断地排出物料。 供料器应具有下列特点：（a）能定量供料（b）不泄露物料和空气（c）不产生粒子破损（d）能适应多种物料，供料量可调节（e）消耗功率小（f）运转可靠，操作简单，维修方便（g）占地面积小，高度低。6.5.1、供料器的分类及选用原则 供料器从机理上分可以分四种，即：重力作用式、机械力作用式、往复式及振动式、气压式及流态化式。在设计供料器时必须要考虑到物料性质，使用状态，密封等因子。6.5.2、供料器的设计 考虑到生产成本及操作方便等诸多因素，本设计中给料器选为重力作用式，通过闸板的开合来控制物料的加料速度。闸板式分为延水平、垂直或倾斜方向作直线运动的挡板（图6.3（a）；旋转的铰链式闸门（图6.3（b、c、d、e）；使弧形板作旋转运动的切断式闸门（图6.3（f）；以及旋转弯成特殊形状的弯管（图6.3（g）。开闭的方式分直接传动或由杠杆、齿轮链传动等，作用方式分手动、电动和气动。图6.3 闸板给料器在本设计中，我们将选取(a)型给料装置其结构图如图6.4图6.4 给料器结构示意图第六节 出料装置的设计 干燥后的物料依靠重力从箱体中排出，排料过程中要保证物料均匀地排出并且落料过程与空气接触时间少，那么出料装置的长度应该略长，图6.8为出料装置结构示意图。图6.5 出料装置结构示意图第七章 振动流化床全重计算与振动电机选择第一节 振动流化床重量计算7.1.1、上箱体部分的重量两个排风接管的重量1个灯孔的质量两个起吊环重量进料口重量与出料口重量上箱体壳体重量上箱体法兰、螺栓、螺母总重估计值 上箱体加强肋板质量估计值 多孔板质量7.1.2、下箱体部分质量 下箱体壳体重量 下箱体支撑板与肋片重量 下箱体法兰质量 下箱体电机护板质量 进风接管质量均风板质量均风板采用塑料材质，其质量 激振电机重量弹簧支撑板重量焊板、加强肋，排污口的总重量7.1.3、高度调节装置的质量估算高度调节装置总质量综上所述 支架所支撑起来的总重量第二节 激振电机的选择7.2.1、激振电机所要驱动重量激振电机所驱动的部分是由缓冲层所支撑起来的箱体及其附件的全部重量，上节已算出这部分重量为同时，在生产时，床内物料也是激振电机驱动的，这部分重量为那么，激振电机所需要驱动的总重量为取7.2.2、激振电机的选择由中国博山特型电机有限公司生产的YJZ系列激振三相异步电机是各类振动机械通用的振动源，如振动给料机，振动输送机，振动干燥机等，它的激振力通过电机两边的偏心块产生。可见这种激振电机对于本设计是合适的。振动流化床所需要的激振力为F激=8209.81=8044.2N在振动流化床两侧对称布置电机，故每台电机所需要提供的激振力为F=0.58.0442=4.0221KN由此选择型号为YJZ2.5-2C的电机，其基本参数如下表7.1 激振电机参数表型号最大激振力（KN）额定功率(KW)额定电流(A)安装螺栓质量(kg)YJZ2.5-2C50.280.634-M1219.5 电源：三相、二级、电压380V、频率50HZ、同步转速3000r/min7.2.3、激振电机激振力校核 两台对称布置的激振电机产生的激振力为F总=25=10KNF总/2为5KN，考虑到经济性，能够满足生产要求第三节 设备缓冲材料的选择7.3.1、材料选择 由于本设计的重量和体积较小，并且考虑到材料的经济性以及替换时的简洁性，在本设计中只需用弹性胶大的橡胶块作缓冲材料，下面则是所选橡胶的型号。表7.2 激振电机参数表型号邵氏硬度扯断强度Mpa扯断强度伸长率%扯断永久变形%脆性温度C抗撕直角KN/m阿克隆磨耗cm38207聚氨酯502550015-30300.05第四节 物料输送速度校核和流化床生产能力7.4.1、物料输送速度校核 其中： us：物料输送速度 g：重力加速度，981cm/s2 ：振动角，25。 f：驱动频率，20s-1np：跳跃系数 ：物料系数机械指数 抛掷指数T=Ksin=3.26sin25=1.0 查振动流化床动力学与干燥性能研究11，对于氯化铵在振动角在10。30。下，频率在10s-176s-1时，可以取n