ZL15215;75振动流化床干燥机结构设计毕业论文.doc

ZL1575振动流化床干燥机结构设计毕业论文第1章 绪论毕业论文1.1 概述干燥通常是指热量加热于湿物料并排除挥发性湿分（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形式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。这种液体的蒸汽压低于纯液体的蒸汽压，成为结合水，而另一部分游离在表面的湿分就是自由水。大多数情况下，热量先传到热物料的表面然后传入物料内部，首先液体以蒸汽形式从物料表面排除，此过程的速率取决与温度、空气温度、湿度和空气流速、暴露的表面积和压力等外部条件，此过程成为外部条件控制过程，也称为恒速干燥过程；然后物料内部的湿分的迁移是物料性质、温度和湿含量的函数，此过程称为内部条件控制过程，也称为降速干燥过程。将物料除去水分或其他挥发成分的操作，通常各种产品的含湿量都有一定的要求，以便于贮存、运输、加工和使用。干燥是工农业生产中广泛使用的一种加工工艺，据统计资料表明，我国干燥能耗约占整个加工过程总能耗的，但干燥过程的热效率很低特别是对流干燥一般只有20%60%，这主要是由于干燥过程废气的直接排空，不仅因为废气带走余热浪费能源，而且一些有毒的产品进入大气污染空气，进入70年代以来能源问题在世界各国引起普遍的重视，干燥加工是一项耗能巨大的作业过程，据英国对11种行业的统计，干燥作业的能源消耗占总能源消耗的11.6%；意大利科学家的调查则显示，水稻干燥加工的能源消耗占水稻生产加工总能耗的64%。自20世纪70年代初发生石油危机以来，世界各国均对干燥加工的节能技术展开了广泛而深入的研究，我国也将“开发与节能并重，近期把节能放在首位”作为能源方针，因此，干燥过程中的能源问题也日益被人们重视。目前，化工产品干燥的设备种类繁多，特点各异，对干燥的效果要求也越来越高。干燥设备研制向专业化方向发展，干燥设备应用极广，遍及国民经济各部门，而且需要量也很大，因此为干燥设备向专业化方向发展的基础。干燥设备的大型化、系列化和自动化从干燥技术经济的观点来看，大型化的装置，具有原材料消耗低、能量消耗少、自动化水平高、生产成本低的特点。设备系列化，可对不同生产规模的工厂及时提供成套设备和部件，具有投产快和维修容易的特点。振动流化床作为一种成功的改型流化床，在近30年时间里获得了突飞猛进的发展。国外，如丹麦、瑞士、日本、法国等，均每年向工业界提供大批这种干燥设备，应用在乳品、糖精、盐、化肥、聚酯、饲料、化工产品等各个领。装置逐渐向专业化及大型化发展。针对具体物料的振动流化床技术日趋成熟，如丹麦的NIRO公司用在乳品干燥上，瑞士SULZER公司用在化肥和精盐上，这都是很成功的例子。为追求更大的单机生产率和综合经济技术指标。法国高梅萨公司开发了分布板面积26的振动流化床，大型化的发展势必会进一步推动研究，我国自70年代起，也开始了振动流化床工业应用的研究，如上海第六制药厂于1976年试制于用于糖精钠的振动流化床干燥器，节约厂房3000，劳动力23人，生产能力提高78倍，同时期，广州广利糖厂和黑龙江乳品研究所也试制了不同结构的振动流化床。到了80年代，我国振动流化床的生产与应用进入了高速发展阶段，相继出现了一些专业化大规模生产振动流化床的工厂。从1982年开始至今，平均每年向社会推出约200台这种干燥机。应用的行业也开始由制药，乳品等行业发展到轻工、化工、饮料、食品、矿冶、饲料、化肥、种籽等行业。振动流化床干燥机工作是由振动电机或其他方式提供激振力，使物料在空气分布板上跳跃前进，同时于分布板下方送入的热风接触，进行热、质传递。下箱体为床层提供了一个稳定的具有一定压力的风室。交接引风机，使上箱体中床层物料上部保持微负压，维持良好的干燥环境并防止粉尘外泄。空气分布板支撑物料并使热风分布均匀。物料经给料器均匀连续的加到振动流化床中，同时，空气经过滤后，被加热到一定温度，由给风口进入干燥机风室中。物料落到分布板上后，在振动力和经空气分布板均风的热气流双重作用下，呈悬浮状态与热气流均匀接触。调整好给料量、振动参数及风压、风速后，物料床层形成均匀的流化状态。物料粒子与热介质之间进行着激烈的湍动，使传热和传质过程得以强化，干燥后的产品由排料口排除，蒸发掉的水分和废弃经旋风分离器回收粉尘后，排入大气。工业应用中已经出现了许多不同结构形势的振动流化床，有对流型、传导型、辐射型。在各大工厂、企业创造利益的同时，都十分重视在工作过程中的环保措施、降低噪音的措施和防止粉尘污染的措施。这些方法也正在逐步完善，向成熟化，专业化迈进。1.2 干燥过程基本原理1.2.1 恒速干燥过程此阶段即干燥的初始阶段，在排除非结合表面湿分时特别重要，因为物料表面的水分以蒸汽形式通过物料表面的气膜向周围扩散，这种传质的过程伴随这传热的进行，强化传热便可加速干燥。此过程的干燥速率主要取决于干燥介质的温度、湿度、空气流速和方向、物料的物理形态等外部条件。此过程称外部条件控制过程，也称恒速干燥过程。1.2.2 降速干燥过程此阶段级在物料表面没有充足的自由水分时，热量传至湿物料后，物料就开始升温并在其内部形成温度梯度，使热量从外部传入内部，而湿分从物料内部向表面迁移，这个过程因物料结构特征不同而不同。在临界湿含量出现至物料干燥到很低的最终湿含量时，内部湿分迁移成为控制因素。在允许情况下，减小物料的尺寸，以降低湿分的扩散阻力是很有效的，实施振动、脉冲、超声波有利于内部水分的扩散。而一些外部可变量，如空气用量通常会提高表面蒸发速率。此过程称内部条件控制过程，也称降速干燥过程。图1.1 干燥速率曲线图中，AB段为初始过渡段，BC段为恒速干燥段，CD段为降速干燥段。在干燥的初始过渡阶段，干燥速率可能高于或低于段恒速段的干燥速。这是因为如果物料的初始温度低于干燥条件下的湿球温度（恒速段的物料温度），则不可能开始恒速干燥，而物料要先吸收热空气的热量进行预加热，由于加热耗费了一定量的能量，所以干燥速率低于恒速段的干燥速率；反之，如果物料的初始温度高于干燥条件下的湿球温度，则多余的能量用来加速物料的蒸发过程，导致其干燥速率高于恒速段的干燥速率。而在实践当中，最初的原料可能具有很高的湿含量，而产品可能也要求较高的残留湿含量，则整个干燥过程可能都一直处于恒速阶段。但是在大多数情况下，以上两种阶段都存在。并对难于干燥的物料，降速阶段就很重要，干燥时间也很长。并且，空气速度、温度、湿度、物料厚度及床层深度对传热速率的影响也很大。当扩散速率是控制因素时，即在降速阶段，干燥速率则会随物料厚度的平方变化。而且在干燥原理中，对物料的干燥特性的研究是十分重要的。1.3 湿气体和湿物料的性质1.3.1 湿气体的性质大多数工业干燥过程均采用预热后的空气作为干燥介质。空气是含有少量水蒸气的一种气体混合物。预热后的空气在与湿物料接触时把热量传递给湿物料，同时带走从湿物料中逸出的水蒸气，从而达到湿物料干燥的目的。1.3.2 湿物料的性质待干物料通常是由各种类型的干骨架（绝干料）和液状湿分组成的湿物料。不同的湿物料具有不同的物理、化学、结构力学、生物化学等性质。虽然所有参数都会对干燥过程产生影响，但最重要的因素是湿分的类型及其与骨架的结合方式。干燥过程中常见的物料有成千上万种，按照物料的吸水特性分为以下几种：(1) 非吸湿毛细孔物料。其特征为：具有明显可辨的孔隙，当完全被液体饱时，空隙被液体充满，而当完全干燥时，空隙中充满空气；可以忽略物理结合湿分，即物料是非吸水的；物料在干燥期间不收缩。此类的有砂子、碎矿石、非吸湿结晶、聚合物颗粒和某些瓷料。(2) 吸湿多孔物料。其特征为：具有明显可辨的孔隙；具有大量物理结合水；在初始干燥阶段经常出现收缩。此类的有粘土、分子筛、木材和织物等。(3) 胶体（无孔）物料。其特征为：无空隙，湿分只能在表面汽化；所有液体均为物理结合。如肥皂、胶、某些聚合物（如尼龙）和各种食品等。1.4 干燥过程中的热质传递湿物料的干燥过程是一个物料内部以及物料表面与干燥介质间的边界层内热量和质量耦合传递的过程。恒定的对流干燥条件下（干燥介质的流量、温度、湿度不变）热空气环绕湿物料流过，从而将本身的热量传递给湿物料，同时又将湿物料中蒸发出的水蒸气带走，从而达到干燥的目的。在热量传递过程中，边界层的对流换热强度只取决于物料外部的干燥介质条件，如风温、风速、风的湿度、物料表面形状等外部条件，与物料本身的性质无关，所以称边界层的对流换热为“外部条件控制的换热过程”。其换热速率和热通量由对流换热方程计算。而物料内部的热传导速率只与物料的物理特性（如热导率、物料成分、结构等因素）有关，而与外部条件无关，称为“内部条件控制的导热过程”。其导热速率和热通量由导热方程计算。同理，物料内部的水分传递过程也与上述热量传递过程类似，不过传递方向相反，是有里向外进行。水分传递过程中，边界层的对流传质过程亦只与物料外部的干燥介质条件，如风温、风速、风的湿度、物料表面形状等外部条件有关，与物料本身的性质无关，称边界层的对流传质为“外部条件控制的传质过程”。而物料内部的质量扩散速率只与物料的特性（如质量扩散系数、物料成分、结构等因素）有关，而与外部条件无关，称为“内部条件控制的扩散过程”。其扩散速率和质量通量由质量传递方程计。干燥过程中处理的物料种类极其繁多，物料特性千差万别，为了适应不同物料的干燥特性，干燥设备的类型就必然是多样性的。由于干燥装置组成单元的差别、供热方法的差别、干燥器内空气与物料的运动状态的差别等，又决定了干燥设备结构的复杂性。1.5 干燥过程的能源干燥操作所用的能源主要是热源。一般干燥热源的燃料可分为气体、液体和固体燃料。目前，还有红外线干燥和远红外干燥的热源等，太阳能被认为是免费的能源，但在干燥过程中的应用，但受到地理条件的限制。通常把干燥过程中蒸发1水分所消耗的能量称为单位能耗。1.5.1 干燥装置的能量利用率干燥装置的能量利用率或干燥器的热效率是衡量一个干燥过程或干燥器在能量利用上优劣的一项重要指标，通过对过程或设备的能量利用率或热效率的计算，可以发现操作过程能量消耗的分配情况，从而为采取相应措施来降低能耗提供了方向。所谓干燥装置的能量利用率是指装置脱去水分所需要的能量与供给装置能量之比，即： (1-1)式中 干燥装置的能量利用率，%；脱水所需要的能量，J；供给装置能量，J。一般认为，干燥装置的能量利用率取决与干燥介质的初始和最终温度、环境温度及湿含量、供给和损失的能量，以及废气的循环情况等因素。除了低温对流干燥等要考虑风机消耗的能量（因为这时这部分能量在总能耗中占的比例较大）外，蒸发水分和废气排空损失的热量为干燥装置消耗的主要部分，所以用干燥器热效率来描述干燥过程或设备的能耗情况更好些。1.5.2 干燥器的热效率干燥器的热效率是指干燥过程中用于水分蒸发所需要的热量与热源提供的热量之比，即： (1-2)式中 干燥器的热效率，%； 水分蒸发所需要的热量，J； 热源提供的热量，J。 热源提供给干燥器的热量主要包括：水分蒸发所需要的热量，物料升温所需要的热量以及热损失三部分。对流干燥器的热平衡统计数字表面，供给干燥器热量的20%60%用于水分蒸发，5%25%用于加热物料，15%40%为废气排空损失掉，3%10%作为热损失散失到大气中，5%20%为其他损失。1.5.3 干燥操作的节能途径干燥是能量消耗较大的单元操作之一，这是由于不论是干燥液体物料、浆状物料，还是含湿的固体物料，都要将液态水分变成气态，因此需要供给较大的汽化潜热。统计资料表面，干燥过程中的能量消耗约占整个加工过程能耗的12%左右。中国的干燥操作的能耗约占总能耗的10%，因此，必须设法提高干燥设备的能量利用率，节约能源。由于干燥操作的能耗是如此之大，而能量利用率又很低，特别是近年来随着能源危机的出现，能源价格的不断上涨，因此，有必要采取措施改变干燥设备的操作条件，选择热效率高的干燥装置，回收排出废气中的部分热量来降低生产成本。以下提出几种节能的途径：(1) 减少干燥过程的各种热损失；(2) 降低蒸发器的蒸发负荷；(3) 提高干燥器入口空气温度、降低干燥器出口废气温度；(4) 部分废气循环；(5) 从干燥器出口废气中回收热量；(6) 从固体产品中回收其显热；(7) 采用两级干燥法；(8) 利用内换热器；(9) 太阳能干燥； (10) 生物能源的利用。1.6 干燥过程的安全问题1.6.1 干燥过程的安全问题干燥操作过程和其他一些工业操作过程一样，潜伏这很大的危险性，过去也曾发生过不少事故。干燥过程中发生的事故，发生其主要原因是：(1) 大多数干燥过程都必须利用外加热源；(2) 大部分被干燥的物料都具有可燃性；(3) 所有的着火源在干燥系统内都存在的。因此要从设计、生产等各个环节对干燥系统采取必要的安全技术措施，还要加强安全生产的管理。1.6.2 干燥操作的安全技术干燥过程的安全技术措施主要包括两个方面，即预防性措施和保护性措施。对于干燥操作过程来说，预防性 安全措施有：(1) 维持系统可燃性物料浓度在可燃浓度范围以下；(2) 保证系统氧浓度在安全浓度极限范围内；(3) 消除所有可能的着火源。干燥过程中保护性安全措施有防止泄露和抑制爆炸程度等。1.7 干燥技术的未来发展趋势一般认为，干燥技术的发展趋势将沿着有效利用能源，提高产品质量和产量，减少环境影响，安全操作，易于控制，一机多用等方向发。具体地讲，干燥技术的未来发展将着重于：(1) 在直接干燥器中使用过热蒸汽作为干燥介质；(2) 大量使用间接加热（传导）方式；(3) 使用组合式传热方式（对流、传导与介电或热辐射等组合）；(4) 在特殊情况下，使用容器式加热（微波或高频场）；(5) 组合使用不同类型干燥器或常规技术；(6) 采用间断传热方式；(7) 设计灵活多用途的干燥器；(8) 产品质量及湿含量的在线测量等；(9) 运用新型气固接触技术（如二维喷动床、旋转喷动床等）；(10) 运用新型或更为有效的供热方法（如脉冲燃烧、感应加热等）。毕业论文第2章 ZL1575振动流化床干燥机简介毕业论文2.1 振动流化床干燥机的工作原理普通流化床干燥机在干燥颗粒物料时，可能会存在以下问题：当颗粒粒度较小时形成沟流或死区；颗粒分布范围大时夹带会相当严重；由于颗粒的返混，物料在机内直流时间不同，干燥后的颗粒含湿量不均；物料湿度稍大是会产生团聚和结块现象，而使流化恶化等。为了克服上述问题，其中振动流化床就是一种较为成功的改型流化床。操作时，物料经给料器均匀连续的加到振动流化床中，同时，空气经过滤后，被加热到一定温度，由给风口进入干燥机风室中。物料落到分布板上后，在振动力和经空气分布板均风的热气流双重作用下，呈悬浮状态与热气流均匀接触。调整好给料量、振动参数及风压、风速后，物料床层形成均匀的流化状态。物料粒子与热介质之间进行着激烈的湍动，使传热和传质过程得以强化，干燥后的产品由排料口排除，蒸发掉的水分和废弃经旋风分离器回收粉尘后，排入大气。调整个有关参数，可在一定范围内方便的改变系统的处理能力。因为有两台高频振动电机的作用，与普通流化床相比，它们的不同之处有：(1)使得产生物料流化所需气流速度大大降低，从而减小了空气流量和动力消耗，特别是流化状态更稳定，不会产生普通床存在的沟流和腾涌现象；(2)物料颗粒在热气流中处于悬浮状态，得到充分混合和高度分散，颗粒的所有表面都参与热质交换，故气固两相间的传热传质系数高；(3)气固两相传热速率高，使物料床层温度均匀性很容易调节，保证了物料干燥的均匀性；(4)物料在床层内停留时间一般在数分钟至数小时之间可任意调节，对难于干燥或干燥产品含水率要求低的物料特别适合；(5)结构简单，操作方便。2.2 振动流化床干燥机的基本构成2.2.1 生产系统组成基本上由热源设备、给料设备、干燥设备、排料设备和除尘设备等构成。如图2.1所示。图2.1 振动流化床干燥机生产系统1.空气过滤器2.鼓风机3.加热器4.振动流化床干燥器 5.除尘器6.袋滤器7.引风机2.2.2 工艺流程工艺流程由物料流程、空气流程等组成。(1) 物料流程物料由给料机均匀的给入干燥机，在干燥机中，物料在振动电机的作用下沿着分布板跳跃前进，在此过程中，物料和热空气接触得到热量，将水分汽化逐渐转化成为合格产品，经排料机送到产品库，部分物料失去水分，重量变轻，随废气进入除尘器；在除尘器中，收集较粗粒物料，进入物料产品库，极细粒物料排至大气。图2.2为传统干燥系统物料流程图。图2.2 传统干燥系统物料流程图(2) 空气流程它由送气和排气装置组成。在系统中，空气经过空气过滤器的过滤后进入送风机中，然后进入加热器中加热到一定温度后从给料口通入干燥机中；加热物料，并逐渐将其转化为合格产品；热风到达了出气筒，然后顺着管道经过除尘器，最后排出。2.2.3 结构组成ZL1575振动流化床干燥机基本上由上箱体、下箱体、运料槽、进料口、出料口、进气口、出气口及振动电机等部分组成，如图2.3所示。图2.3 振动流化床干燥机1.振动给料机 2.空气过滤器 3.送风机 4.加热器 5.集尘器 6.引风机振动流化床干燥机由振动电机提供激振力，使物料在空气分布板上跳跃前进，同时于分布板下方送入的热风接触，进行热、质传递。下箱体为床层提供了一个稳定的具有一定压力的风室。交接引风机，使上箱体中床层物料上部保持微负压，维持良好的干燥环境并防止粉尘外泄。空气分布板支撑物料并使热风分布均匀。物料经给料器均匀连续的加到振动流化床中，同时，空气经过滤后，被加热到一定温度，由给风口进入干燥机风室中。物料落到分布板上后，在振动力和经空气分布板均风的热气流双重作用下，呈悬浮状态与热气流均匀接触。调整好给料量、振动参数及风压、风速后，物料床层形成均匀的流化状态。物料粒子与热介质之间进行着激烈的湍动，使传热和传质过程得以强化，干燥后的产品由排料口排出，蒸发掉的水分和废气经旋风分离器回收粉尘后，排入大气。2.3 振动流化床干燥机的工作特点ZL1575振动流化床干燥机设备构造简单，而且使用方便。在此干燥机中振动电机的安装角度设计成可调，通过调整各有关参数，可在一定范围内方便的改变系统的处理能力。振动流化床干燥机的特点如下：(1)由于施加振动，可使最小流化气速降低，因而可显著降低空气需要量，进而降低粉尘夹带，配套热源、风机、旋风分离器等也可相应缩小规格，成套设备造价会较大幅度下降，节能效果显著。(2)可方便的依靠调整振动参数来改变物料在机内滞留时间。其活塞流式的运行降低了对物料粒度均匀性及规则性的要求，易于获得均匀的干燥产品。(3)振动有助于物料分散，如选择合适振动参数，对普通流化床易于团聚或产生沟流的物料有可能顺利流化干燥。(4)由于无激烈的返混，气流速度较之普通流化床也较低，对物料粒子损伤较小。易于损伤物料，在干燥过程中要求不破坏晶形或对粒子表面光亮度有要求的物料最为合适。(5)由于施加了振动，会产生噪声，同时，机器个别零件寿命短于其他类型干燥机。2.4 ZL1575振动流化床干燥机的应用范围这种类型的设备，主要适用粉粒、颗粒状物料的干燥。应用的行业也开始由制药，乳品等行业发展到轻工、化工、饮料、食品、矿冶、饲料、化肥、种籽等行业。 化工：硼酸、硼砂、对本二酚、催化剂、聚氯乙烯、轻质碳酸钙、无水硫酸钠等。 医药：葡萄糖、古龙酸、知母、桔梗、白术、颗粒药丸、胶囊等。食品：味精、砂糖、精盐、酒糟、骨胶、豆瓣等。轻工：洗衣粉、玉米胚芽、淀粉等。振动干燥机在很多部门得到广泛的应用，在中国已有数百套装置在运行中，这种干燥机通常也与喷雾干燥、气流干燥等组合，成为第二级干燥（或冷却）器。2.5 ZL1575振动流化床干燥机的相关介绍2.5.1 振动的作用振动流化床干燥机在振动电机或其他方式提供激振力情况下，使物料在空气分布板上跳跃前进，而且物料落到分布板上后，在振动力和经空气分布板均风的热气流双重作用下，呈悬浮状态与热气流均匀接。同时，振动还可以使湿物料的湿分传递阻力减少，从而提高湿物料的干燥效率。2.5.2 隔振弹簧弹簧是一种常用的弹性零件，在承受载荷时能随载荷的大小产生相应大小的弹性形变，将机械功或动能转化为变形能；载荷卸除后能迅速恢复原状，将变形能转化为机械功或动能。弹簧的主要功能有：(1) 缓和冲击、减少振动；(2) 控制机构的运动；(3) 储存及输出能量。弹簧主要承受动载荷，其破坏形式主要是疲劳破坏。因此，弹簧材料必须具有较高的抗拉强度和耐疲劳能力、较好弹性、足够的冲击韧性及良好的塑性。2.6 工艺参数的分析振动流化床干燥机中，由于物料的干燥过程是连续进行的,所以物料的运行时间和干燥路径相应较长,进而提高了该机的干燥能力和去湿能力。该机更适合于干燥具有热敏性的物料及需要干燥时间长的物料,与普通机型相比,其适用范围增大了许多。本设计根据指导老师以及其他相似机形的类比研究，对所设计的振动干燥机进行分析。2.6.1 影响因素的分析(1) 热风温度对干燥性能的影响由此类型干燥机参考资料可知：随着风温的提高，单位热耗和干燥速度不断增大，当热风温度达到某一值时，单位热耗和干燥速度达到最大值，之后随着风温的升高，单位热耗和干燥速度都有下降趋势。也就是说，在风温低于某值时，通过增加单位热耗，升高风温，可以提高干燥速度；在风温高于此值时，随着风温的升高，干燥速度和单位热耗反而都有下降的趋势。提高风温是加快干燥速度的有效途径之一，但必须在物料允许的范围内选取相对高温。高的风温有时在现场应用是受到许多因素限制的，如热源、蒸汽压力、换热设备。可见，只有适当地升高风温才有利于物料的干燥。(2) 热风速度对干燥性能的影响风速对干燥速度和单位热耗具有相反的影响。对于热耗存在一个最低值, 此时的风速是某一值,但是此时的干燥速度却不是最大的,当风速达到一定值时,干燥速度达到最大值,单位热耗也有所增加,随着风速的继续增加,单位热耗也继续增加,这时干燥速度却有下降的趋势。所以,干燥风速不能过高,否则,不但不能提高干燥速度,反而会增加单位热耗,浪费能源。(3) 振动强度对干燥性能的影响振动强度对干燥热耗的影响有一个最低值,这个最低值是在振动强度值的某一范围内；当大于这个最低值时,提高振动强度反而使得干燥热耗增加。对于干燥速度,随着振动强度的增加,干燥速度逐渐增大,当增大到一定程度时干燥速度呈现逐渐下降的趋势。可见,振动强度不是越大越好,而要根据干燥速度和干燥热耗两方面来考虑它的适当取值。(4) 料层厚度对干燥速度的影响干燥速度（单位时间内物料水分的变化率）是评价干燥效果的一项重要指标。在相同的热风条件和振动参数下，床层物料越薄，干燥速度也越大，实现同样降水幅度所需干燥时间就会相应减少。但是，从热能利用的角度考虑，床层厚度并非越薄越好，而应在一定范围内尽量增加料层厚度。这时机器的热能利用率高，产能增加，并可获得最佳的经济性。(5) 干燥时间对干燥性能的影响干燥时间对干燥速度的影响有一个最低值，这个最低值可通过实验来确定。当干燥时间少于这个时间的时候，干燥速度随着干燥时间的增加而减少，但当干燥时间大于这个时间的时候，干燥速度就会随着干燥时间的延长而增加，所以，在干燥的时候，如果要增加干燥速度就要通过调整振动电机的安装角度来避开这个时间段。还可以看到，热耗是随着干燥时间的增加而降低的，所以适当的增加干燥时间是有利于干燥的。2.6.2 结论分析在振动流化床干燥机的干燥过程中，热风温度及速度,振动强度及干燥时间对干燥速度和单位热耗都有显著影响，且具有一定的规律性。这些规律对此类物料的干燥操作具有一定的指导意义。另外，振动电机的安装角不同，它工作时垂直方向的的激振力也不一样，且加工速度和干燥效果也不一样，它的大小应该根据所加工的物料来进行选择。2.7 干燥机的安全操作干燥操作过程和其它一些工业操作过程一样，潜伏着很大的危险性，因此进行该设备的操作时应严格按照操作规则来运行机器。2.7.1 干燥系统的起动首先起动引风机，然后起动鼓风机，再起动主机、振动电机，运行平稳后再加料。这样系统运行比较平稳，干燥机内是负压，工作环境不受破坏；否则，如先起动鼓风机，后起动引风机，就会造成机体内正压，机体内残留的粉料就会从机器加料口和出料口喷出机体外，影响工作环境。如不起动风机而先起动主机，由于没有风托住物料就会漏料的现象。2.7.2 干燥系统的停车停机程序则正好相反。首先停止上料、停主机，然后依次停止鼓风机和引风机，这是暂时关闭系统。如长时间停机，则应在停止上料情况下运行一段时间，待机体内物料排出后，则依次关闭主机、鼓风机和引风机。第3章 系统力学分析3.1 振动流化床干燥机的振动特性振动流化床干燥机主要由机体、振动电机和隔振弹簧组成。振动流化床干燥机作简谐运动的直线运动，如图3.1所示。由于激振力通常按照正弦规律施加在分布板上，故其分布板或床板上某点A位移符合下式 () (3-1)式中 分布板沿振动方向振幅，mm； 振动圆频率，rad； 振动相角，rad。图3.1 直线振动床简谐运动如将振动位移分解为垂直位移和水平位移，振动方向角为，则 = (3-2)将上式对t取二次导数，得到垂直方向的加速度 = (3-3)在薄料层情况下，假定物料颗粒间无相对位移，且颗粒间的相互作用忽略不计，则颗粒在分布板上受有本身重力和根源施加给它的抛掷力(其中在垂直方向分力为)，按力学原理，该力服从下式 =(+) (3-4)式中 颗粒相对工作面的加速度。当颗粒将出现抛掷运动刚离开分布板时，=0，颗粒对分布板工作面的正压力等于零，即 = 0也就是， = 0所以 (3-5)令,且将定义为振动方向的振动强度，它表达了在振动方向上的振动强弱。同时，令，定义为垂直于工作面的振动强度，亦称抛掷指数，则上式变为 ()= (3-6)由上式可以看出，当1时方程才有解，即当1时物料才会出现抛掷运。此时，料层由于被周期地抛起并回落，料层孔隙率加大，提高了传热传质速率。由于直线振动流化床总是力图尽量加大其振动的垂直分量，故振动方向角一般均大于60，因为1，所以1.15；当=90时，1。然而，振动强度又不能无限大，经理论推导，当3.3，即3.3(=90)或1时，在正常操作气速内振动均使床层压降降低。当极薄料层时，振动的导入可使流化压降降低50%85%，对厚2550mm的浅床层，振动可使压降降低20%50%，但对大于50mm的深床层，振动的影响趋于衰减，当床层深度达到100250mm时，振动可确保振动流化床中物料呈活塞式移动，并使纵向返混远小于普通流化，使流态化更均匀稳定。 无振动时，初始流化时压力降()公式 =(1) (3-7)振动条件下，床层开始流化时压力降()公式 = (3-8)取决于颗粒性质，并可由下面的经验式决定=0.41+0.196 (3-9) 式中 物料的密度，/；床层孔隙率；静止床层高度，mm。工业生产中的振动流化床几乎无法改变粒子尺寸，考虑到技术和经济上的原因，调整粒子的湿含量的可能性也非常有限，为此，综合考虑各方面的影响，尽量消除产生破坏性压力波动因素，尤其要设法提高床层透气性。在某些情况下，适量返回部分干料可提高透气性。3.2.2 最小流化速度和操作气速当向振动流化床床层内通入气体时，随气流速度提高，床层压降上升，压降上升至某一数值后，气流速度再提高，压降也不再上升，该数值所对应的气速就是临界流化气速，或称最小流化速度，它标志着床层已进入流化状态。振动流化床的最小流化气速常与粒子、流体特性及振动参数有关，振动可使下降。最小流化速度的关联式为=0.12(1-0.095) (3-10)为了确保振动流化床的稳定运行，并保持较高的传热传质速率，现代工业振动流化床的操作气速一般要大于，最大受粉尘夹带及经济指标限制。按经验，无论是内含水还是表面水物料，通常湿含量加大均会提高，但是提高的幅度则因粒子与水结合状态而异。工业振动流化床的前段物料含水接近原始湿状态，而后段接近干燥后的状态，一般操作气速差在0.10.8m/s之间。3.2.3 物料的输送速度振动流化床干燥机中物料输送速度的确定方法，对于卧式流化床来说，在工业振动流化床中均毫无例外的追求单机效率，一般床层设计得较高。例如振动流化床干燥机在干燥精盐时，料层厚度达100250mm时，此时干燥机的要大于，不但干燥机的中后部能实现良好的流态化，即使在给料口附近，由于利用斜孔分布板，料层又较厚，使物料在深度方向激烈的混合，湿料刚接触床层就马上被分散开来，因而流化状态也非常好。有时，这类干燥机还在排料口处设置了排料堰，控制料层厚度，这样的流化床，其床层完全具备流体的一些性质，气固均匀混合后的床层高度基本保持不变，给料口加进多少料，排料口则随之排出多少料，无滞后现象，振动对排料基本无影响。它的振动流化特性与普通流化床无大差别，因而可用普通流化床的计算公式来计算 = (3-11)式中 单位时间床层体积排料量，； 床层厚度，m； 床层宽度，m。3.2.4 振动流化床的宏观床层特性在振动流化床中，前段床层处于恒速干燥，提供给床层的热量几乎是全部用于蒸发水分，提高该段进风温度，可显著提高传热推动力。干燥后段，物料表面变干，温度开始上升，此时再提高风温，干燥速率提高有限，但排料，排风温度却会大幅度提高，热效率降低。对于长槽型的振动流化床，通常，进料端的0.52.0m范围内，或由时间上的最初的23min内，料层含湿量仍较高，透气性较差，增大床层压降、提高风速均不能有效地使床层处于完全流化状态。也在此过程总，正由于“泵效应”得不到衰减，会在床层下产生较大压力波动。当这种压力波动传过床层的速度大于最小流化气速时，会产生床层局部膨胀、龟裂或穿孔，气流在龟裂或穿孔区形成小范围流化带或气流输送带，此即为沟流现象，它使传热传质恶化。振动流化床的这种现象与普通流化床不同，它不会因增大气速而“开锁”，气流速度的加大只能使龟裂缝隙加宽或穿孔直径加大，气流局部短路现象更加严重，大量气体由穿孔部位逸出，床层更难正常流化。消除这种沟流，除合理设计分布板以外，应尽量降低进入机内物料的湿含量，尤其是颗粒较细的时候。如这点无法在工艺上实现，可设法在进料段强制形成流化区，在进口段为薄料层，后部为深床层。3.3 振动方式的选择振动流化床干燥机的振动方式一般有强制振动型和固有振动型两种方式。强制振动型利用安装在机体两侧的振动电机产生直线振动，振动电机安装角度决定了振动方向角，改变固定偏心块和可动偏心之间夹角即可调节激振力大小，由于振频通常高于固有频率，启动和停车过共振区时，机体会产生较大振幅，尤其停车时，剧烈的摇晃会产生很大的冲击力。固有振动型（及共振型）的振型由主弹簧的固有振动决定，振幅一般不可调，运转中只需提供较少能量，用以补偿主振簧振动中内摩擦机器他阻力消耗。显然，节能是其突出特点。这类机器一般调谐在共振频率附近，机体部件要承受较大动应力，寿命较低。综上所述，对与通气型振动流化床，它能适应千差万别的多种物料，选择强制型会很方便，如果针对一种具体的物料进行设计的话，应该需按则固有振动型往往会获得较好的经济效果。本此设计中选用了强制型。3.4 振动电机的选择激振力与参振质量、振动参数有关，受到风参数影响很小，可以参振振动输送机计算方法确定。强制型振动流化床干燥机，用两台性能相似的振动电机安装在机体两侧，计算公式为 =5348+0.21.57.50.1850=5539.25式中 振动机体计算质量，； 参振机体质量，；物料结合系数，一般取0.2； 床上物料量，。考虑到性能和经济的因素，以及安装电机时安装角度影响的问题，选用VB-50326-W型P=3.20 KW的振动电机。该型号电机可提供的最大激振力=50000N，其转速n=970r/min，质量=235 。此干燥机工作时总参振质量： M=+2=6009.25。振动电机的选配:振动流化床的正常运行是两台振动电机合成振动实现的，因而要求两台振动电机必须严格同步。为确保这一点，除了在设计选型时要求考虑必要条件外，现场调试更是必不可少的。现场装机前，应该选择同一个厂家生产的同一型号的电机，测得的性能曲线接近相同，异步转速相近。轴与轴承，密封之间的摩擦阻矩相等或相，选配好的振动电机装机试验时，当偏心夹角相等时，主机不得有较大的横向振幅。3.5 振动电机安装角的选择 调整振动电机安装角和振动电机的偏心块重合度，可以直接影响物料的下移速度和干燥速率。偏心块重合度越大，上下的振动强度就越大，干燥机振动的就越厉害。综合考虑干燥物料要求以及经济性和干燥效果，将安装角度调整范围为,如图3.2所示。当通过调整振幅不能满足生产要求时，这时可通过调整振动方向角来解决。松开振动电机的地角螺栓(注意只是松开而不是卸下)，向需要调节的方向搬动电机使螺栓在条形孔内划动，达到要求值后，固定好螺栓。注意两台振动电机的方向角应保持一致，方向角大，物料运行速度快，在一定技术条件下，产量增加；反之则减小。 图3.2 振动方向角调整3.6 振幅的调整两台振动电机的四对偏心块相对位置决定主机振幅一般振动电机在轴头或其他部位标有刻度，指示出可动偏心快和固定偏心块只夹角，有的则直接标出激振力数值。调整时，松开可动偏心块加紧螺栓，使四对偏心块夹角处在同一角度上，再拧紧夹紧螺栓。开车检验其振幅值，如不符要求，重新调整各个夹角直至符合要求。3.7 噪音测定及调整正常的振动流化床应该运行平稳，无异常振动噪音，用声级计在机器周围1.5m范围内测得噪音应该在7585dB(A)。现场可以用以下方法降低噪音。（1）选用性能优异、噪音低的振动电机；（2）可能情况下，适当降低振幅；（3）检查整机有无连接松动、损坏部位，如有则应予以更正修复；（4）如有产生较大弹性弯曲振动现象，可适当改变振幅或焊装加强筋；（5）隔振簧如破损，变性，或参数不符，应该调整调换；（6）振动流化床的每个侧面，尤其安装电机的一面，距离墙壁最好大于22.5m，安装现场的空间不可太小，在墙壁上装设吸音材料对降低噪音有效。3.8 物料运行状态的调整在一切调整完成后，可在不通风的情况下用玉米粒或石英砂等进行物料运行状态调整。取1kg以上的物料，在机器稳定运转后由进料口均匀撒布到分布板上，观察运行状态，可以针对不同情况进行调整：(1)物料前后运行速度差别较大，这是由于前后振幅不同或分布板不水平所致，调整干燥机尾部配重，或分布板水平，可减轻或消除此现象，如还不能，则可能是机器制造误差较大，应予修复，不过，进料端振幅稍大是允许的，有利于物料尽快分散。(2)物料偏行是由于横向振幅或分布板横向不水平形成的。可重新调整水平和两侧振动电机的偏心块。(3)物料在不同部位速度不一致，有时剧烈跳动，速度很快，又是则只有滑行，速度很慢，有时甚至反向运动。这是掉线的附加弹性弯曲振动现象。调整分布板刚度(加厚或加)，可解决这一问题，加筋位置须试验确定，有时需要反复多次试验才可消除次现象，此外，弹性弯曲振动属于受迫振动，降低振幅也可以有效的减小或者消除弹性弯曲振动的幅值。毕业论文第4章 ZL1575振动流化床干燥机的设计毕业论文4.1 ZL1575振动流化床干燥机的干燥部分具体设计振动流化床干燥机基本上由上箱体、下箱体、运料槽、进料口、出料口、进气口、出气口及振动电机等部分组成，如图4.1所示。图4.1 振动流化床示意图4.1.1 上箱体的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，通常与床层同宽，几何形状选择顶部为曲面型，刚度较好，内部易于打磨抛光处理，光洁度好，不粘附粉尘，适合卫生条件要求严格的物料，但加工难度也相对大些。基于必须尽量降低参振质量的目的，上箱体通常被设计为薄壁结果，壁厚24mm，为防止侧壁产生过大弹性弯曲振动，焊装加强筋是必须的。总长L=8202mm，总宽B=1706mm，壁厚=3mm；在左右两侧分别装有探视门，以便观察物料的干燥进行情况，如图4.2所示。图4.2 上箱体示意图1.进料板 2.前端盖板 3.前端隔风板 4.筋板 5.引风筒 6.上箱板7.角钢 8.后端挡风板 9.后端盖板4.1.2 下箱体的设计其基本功能是机体和完全分配室，它和分布板共同将热风均匀送入床层。它也是薄壁结构，并设计为箱式框架结构，以承受全部参振质体动负荷。为了便于停车后的机床清理工作，需在下箱体的靠下侧设置清洗孔，并配有相应配件。如图4.3所示。 图4.3 下箱体示意图1.立筋 2.斜筋 3.立筋 4.角钢 5.侧板 6.斜筋7.清洗孔 8.箱底 9.下角钢 10.电机安装板 11.进气口4.1.3 分布板的设计 其作用是用来支撑物料，并将气体均匀分布于料层中，由于下箱体及进风口面积通常是有限的，气体入口动压不能随意调整，正对进风口区域动压会较高，而且压降波动也会影响分布板布气均匀性，为克服以上不利因素，降低开孔率，使分布板是有足够压降。经验表明，开孔率越大，流化质量越不易保证，漏料也会越严重，但开孔率过小会使阻力加大，动力消耗提高，现代振动流化床开孔率一般取1%5，其下限一般用于颗粒较细，密度较小的物料。本项目采用直孔，可冲制也可钻制，加工简单，但由于平板刚度较小，板厚不能大小常取26 mm。4.1.4 振动流化床的热工计算振动流化床的设计方法还不能做到严格的按照待定物料的传热传质模式去设计，工程经验也在设计中占有很重要的位置。在振动流化床设计与热工计算中，一般以确定一些基本参数为前提，如物料密度，热风入口温度及排气温度、操作气速、干燥时间、物料温度、料层初始高度以及一些振动参数。(1) 物料中应去除的湿分总量 通常，工业中习惯按照原始湿物料的投入量来表示小时产量，即为处理量G1 (kg/h)；以产品表示产量，即G2 (kg/h)；在计算中，取在干燥过程中始终不变的绝干物料产量为Gd (kg/h)；则有Gd = G1 () = G2 () (4-1) (4-2)式中 初始物料湿含量，%； 终了物料湿含量，%； X干基含水量，%； 干燥过程蒸发的水分，kg/h。(2) 干燥需要的热量Q设物料自预热至热空气湿球温度时需要热量Q1，在时蒸发水分需要热量Q2，(假设全部水