化工原理课程设计

化工原理课程设计说明书直管气流干燥器四川大学轻纺与食品学院目录一诸论二题目及数据三流程图四流程与方案选择说明与论证五干燥器主要部件和尺寸的计算1基本物料衡算2干燥管主要参数的计算3加速段管长的计算4恒速段管长的计算六主要附属设备的选型和计算1加料器的选型和计算2空气加热器的选型和计算3旋风分离器的选型和计算4风机的选型和计算七设计评价；八设计结果概览九参考文献诸论一化工原理课程设计的目的和要求课程设计是化工原理课程的一个总结性教学环节，是培养学生综合运用本门课程及有关选修课程的基本知识去解决某一设计任务的一次训练。在整个教学计划中，它也起着培养学生独立工作能力的重要作用。课程设计不同于平时的作业，在设计中需要学生自己做出决策，即自己确定方案，选择流程，查取资料，进行过程和设备计算，并要对自己的选择做出论证和核算，经过反复的分析比较，择优选定最理想的方案和合理的设计。所以，课程设计是培养学生独立工作能力的有益实践。通过课程设计,学生应该注重以下几个能力的训练和培养1查阅资料，选用公式和搜集数据包括从已发表的文献中和从生产现场中搜集的能力；2树立既考虑技术上的先进性与可行性，又考虑经济上的合理性，并注意到操作时的劳动条件和环境保护的正确设计思想，在这种设计思想的指导下去分析和解决实际问题的能力；3迅速准确的进行工程计算的能力；4用简洁的文字，清晰的图表来表达自己设计思想的能力二聚氯乙烯简介分子式为CH2CHCLN，简称PVC,PVC为无定形结构的白色粉末，支化度较小。工业生产的PVC分子量一般在5万12万范围内，具有较大的多分散性，分子量随聚合温度的降低而增加；无固定熔点，8085开始软化，130变为粘弹态，160180开始转变为粘流态；有较好的机械性能，抗张强度60MPA左右，冲击强度510KJ/M2；有优异的介电性能。但对光和热的稳定性差，在100以上或经长时间阳光曝晒，就会分解而产生氯化氢，并进一步自动催化分解，引起变色，物理机械性能也迅速下降，在实际应用中必须加入稳定剂以提高对热和光的稳定性。PVC很坚硬，溶解性也很差，只能溶于环己酮、二氯乙烷和四氢呋喃等少数溶剂中，对有机和无机酸、碱、盐均稳定，化学稳定性随使用温度的升高而降低。PVC溶解在丙酮二硫化碳或丙酮苯混合溶剂中，用于干法纺丝或湿法纺丝而成纤维，称氯纶，具有难燃、耐酸碱、抗微生物、耐磨的特性并具有较好的保暖性和弹性。（三）干燥器介绍实现物料干燥的设备称为干燥器，工业上被干燥的物料千差万别。在物料性状上，有板状、块状、纤维状、粒状、粉状、液状等等。由于物料的多样性，为满足各种物料的干燥要求，干燥器的形式也是多种多样的，每种干燥器都有一定的适应性和局限性。1）气流干燥器在此干燥器中，粉粒状湿物料受高速热气流的冲击呈分散和悬浮状态，在热气流的输送过程进行干燥。特点1干燥速度快，体积小2气、固并流操作，不会烧坏物料。3干燥时间短，特别适合热敏性物料4干燥产品的湿含量均匀5结构简单，设备投资少，占地面积小、操作方便，性能稳定，维修量小。缺点1只适合干燥非结合水分2颗粒破碎现象严重，粉料排空会造出环境污染3能量消耗较高2）流化床干燥器流化床干燥过程是散装物料被置于孔板上，并由其下部输送气体，引起物料颗粒在气体分布板上运动，在气流中呈悬浮状态，产生物料颗粒与气体的混合底层，犹如液体沸腾一样。在流化床干燥器中物料颗粒在此混合底层中与气体充分接触，进行物料与气体之间的热传递与水分传递。特点1适合干燥结合水分2热质传递速率高3结构紧凑、便于操作4干燥时间短，处理量大，适应性广。缺点1连续操作时颗粒物料的停留时间分布不均匀。2仅适用于散粒状物料的干燥3喷雾干燥器喷雾干燥器是用喷雾的方法，使物料成为雾滴分散在热气流中，物料与热空气相互接触，使水分迅速蒸发，达到干燥的目的。特点1干燥速度快2干燥时间短3适合热敏性物料的干燥缺点1体积传热系数低2体积庞大3热效率低4动力消耗大因此，在选用干燥器时，应认真考虑以下几个因素1保证物料的干燥质量要求，干燥均匀，不发生变质。2能量消耗低，热效率高。3干燥速度快，干燥时间短，能做到小设备大生产。4尽量降低生产成本5干燥工艺简单，投资小，操作稳定，控制灵活，劳动条件好，污染环境小。题目及数据题目设计直管气流干燥器,以干燥聚氯乙烯树脂湿物料已知数据1湿物料颗粒直径；MDP150绝干物料密度；3/4KG绝干物料比热；KJCS26含湿量以湿基计201W操作温度01652操作压力KPA101325加热蒸汽压力4ATM表压原料量KG/H11201G2干燥介质湿空气,8020T41T3干物料产品含水量52W临界湿含量3CX平衡湿含量0流程图流程与方案选择说明与论证1）干燥器的选型在选择干燥器时，首先应根据湿物料的形态、特性、处理量以及工艺要求进行选择。然后再结合能源、载热体种类的限制以及安装设备的场地等问题选出可用的干燥器，并通过对所选干燥器的基建费和操作费进行经济核算，必须要保证产品的质量产量，速率快，操作控制方便，劳动条件好，并且能耗低，成本少。气流干燥器是工业中常用的一种，它能够干燥粉粒状、泥状、块状湿物料，具有结构简单，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的特点。气流干燥比较适合于干燥粒径100且以上的合成纤维结晶，矿石，合成橡胶等，M适合干燥热敏性物料，而聚氯乙烯具有热稳定性差，软化点为80，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。2）工艺流程在设计中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。（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，此次设计所采用的是相对湿度为80的湿空气。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，但同时也应该考虑工厂热源情况和物料特性。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140（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，可以节省燃料费，但干燥管长需要增加，制造成本将增加。通常，出口温度应该比进口气体的绝热饱和温度高2050。4）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，根据任务书，取20干燥器主要部件和尺寸的计算一基本物料恒算1气化水分量W2501X622GCG111896KG/H02489KG/SWGCX1X200491KG/S2H0、TW的确定及T2、2的说明T020，其饱和蒸汽压KPATPS34852391568EXP10H1H0062200118KG水汽/KG绝干物料00试差公式W1W0TR24973285TWW91EXP16534T02HP由试差公式，可得TW4135因为X2XC,所以可认为2TW413565，且满足产品要求。T2应该比进口气体的绝热饱和温度高20503绝干空气消耗量GG计算GC（X1X2）GG（H2H1）由热量衡算式GGCH0T1T2WR0CVT2CW1GCCM221CH010051884001181027KJ/KGCM2CSCWX2125641870052614762KJ/KG取T280算得GG21658KG/ST2的校核H2H10011800345WGG0049121658H20622P101325PTD233843386213991111658INPTT2TD4614201真RIU四、终速段的计算由加速段结束时知9558900281IT1IH1由本大段的平均状态下的物性求该段的GMU802TCTIM8794/12SPATMG5120073043003452H31/21HI绝干气体KGMTVMM/445832250070HGU1求IQ3570071IIITGGC346005121LNTTIIML4219025TGMU5求和A31408MMPCDDG2463/9601KGVHGCTTIIS5723644I121/09088KMWTSG45GMPEUDR3086750E42N196PGDU6计算及L30742LMITDAQ01786MUL干燥管总长度M694L恒速加速总干燥时间0325S恒速加速附属设备选型计算（1）加料器的选型和计算1加料器的选型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，应该选用螺旋加料器。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。2加料器的计算根据题意查表选取037，取值为50DK1K查表求螺旋加料器的倾斜修正系数，选取输送倾斜角度为07K,15T为螺距，对于粘度小的物体取TD由于G1120KG/H，1400KG/3M根据式可计算出D00704MTNDKGD247MI/618RN2空气加热器的选型及计算首先求出所需通风净截面积PVGSG为空气质量流率。单位KG/SVP为空气通过通风净截面的质量流速，单位为，先取2KG/MSSMKGVP2/8得到S02707M2由76SRL型空气加热器技术性能表，确定为SRL125/2其性能参数如下型号散热面积2M通风截面积2热介质通过截面积2管束数连接管直径MMSRL125/2280027000462332重新计算VP得VP802152KG/S由传热系数及阻力计算公式MWKP240/9573215采用的热介质为水蒸气，假定其工作压力为P4ATM，其冷凝温度为14362CTM616KTGCQP3420185TKAM串联台数241N取整数，得5台安全系数5280/118845118证明所选加热器合适。空气阻力PAVPP357163旋风分离器HMLCVHIG/4803设进口风速为17M/S，查表选择CLP/A82X型旋风分离器SMU/61V2G表设实PAP502342表表实其规格及性能如下型号风量/3HM/SU实实数量台CLP/A82X81001661134150214风机的选型选择风机时，应根据被输送气体的性质和风压范围选定风机的类型，然后再按照实际输送的风量和已换算成规定状况下的风压，从风机样本里查阅该类型风机的特性曲线或性能表选用合适的型号。风量VM3/H64974选择479型离心通风机电动机机号转速（R/MIN）全风压风量出风口方向型号功率（KW）452900269766400225Y160M1211设计评价1干燥器的热效率0512TH1干燥效率1294MWDQ2干燥总效率067DH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（032S）便可以得到粉末状的干产品（2）粒子显著分散于气流中，全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（5）气流干燥器，占地面积小，操作方便。设计结果概览管长M67管径M036物料2041351C2干燥管干燥时间S032温度气体140801T2T直径70MM螺距70