回转圆筒干燥器设计的计算VIP

1、第一章 概 述1.1回转圆筒干燥器的特点回转圆筒干燥器是古老而又有生命力的干燥器。由于运转可靠，操作弹性大，适应性强，处理能力大，广泛用于化工建材、冶金、轻工等部门。在化工行业中，如硫酸铵、硝酸铵、草酸、重铬酸钾、磷酸铵、硝酸、磷肥、复合肥等的干燥，也大多采用回转圆筒干燥器2。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几何形状的抄板，发展具有联合装置的回转圆筒干燥器。回转圆筒干燥器装置如图1-1所示。图1-1：回转圆筒干燥器流程图3 Fig1-1: Flow chart of rotary cylinder dryer

2、31回转干燥器；2膨胀环；3袋式除尘器（或湿式除尘器）；4引风机；5旋风除尘器；6斗式提升机；7进风口；8湿料输送机；需要干燥的湿物料有皮带运输机或斗式提升机送到料斗，然后经过加料机构通过加料管进入进料端。加料管的倾斜度要大于物料的休止角，以便物料顺利流入干燥器内。干燥器圆筒是一个与水平线略成倾斜的旋转圆筒。物料自较高的一端加入，载热体也由此端加入与物料呈并流接触，也有载热体与物料呈逆流接触的，随着圆筒的转动，物料受重力作用向较低一端移动，湿物料在筒内前移的过程中，直接或间接地得到热载体的给热使湿物料得以干燥。干物料卸出后，经皮带运输机或螺旋输送机送出，在筒内装有抄板，抄板将物料抄起来又撒落，

3、使物料与气流的接触表面增大，以提高干燥速率并使物料前移。载热体一般为烟道气、热空气或水蒸气等，湿物料被蒸出的水蒸混入烟道气内。烟道气排出干燥器后，一般需经旋风分离器将气体内所夹带的细粉捕集下来。如需进一步减少尾气含尘量，还应经过袋式除尘器或湿式除尘器后再放空。回转圆筒干燥器一般适用于颗粒状、片状、块状物料的干燥，也可通过部分掺入干物料的方法，用来干燥黏性膏状物料或含水量较高的物料，并已成功地用于溶液物料（料浆）的造粒干燥中4。回转干燥器有以下特点：（1）连续操作、处理量大、水分蒸发量高达10 t/h；（2）干燥器的主体是略带倾斜的回转圆筒，坚固、故障少、操作容易；（3）能适应被干燥物料性质的变

4、化，与通风干燥、气流干燥、流化床干燥等干燥器相比，即使加入物料的水分、黏度等有很大变化，亦能适用；（4）回转圆筒干燥器的结构具有耐高温的特点，能使用高温等热风（如数百度的烟道气），此时比用其他干燥方法节省功率，特别是若使排风大量循环，则热效率可达80以上；（5）设备复杂庞大，一次性投资大，占地面积大，填充系数小，热损失较大。1.2回转圆筒干燥器的国内外现状及发展趋势1.2.1 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7。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几何形状的抄板，发展具有联合装置的转筒干燥器。按照被干燥物料的加热方式，可将目

5、前的转筒干燥器分为五种类型，即直接加热式干燥器、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5。1.2.2 发展趋势随着人们对转筒干燥器研究的不断深入以及生产经验的不断积累，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效果的影响，将得到进一步的研究。也将会为转筒转数、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，不断增强在线检测的能力，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6。第二章 回转圆筒干燥器的工艺设计2.1工艺核算工艺核算主要包括物

6、料衡算和能量衡算。其工艺已知条件如表2-1所示。表2-1 回转圆筒干燥器的已知工艺条件Table 2-1 The known technological conditions of rotary cylinder dryer进口含水量出口含水量产量（t/a）相对密度（kg/m3）进口温度（）出口温度（）复合肥比热容（kJ/kg）堆积密度（kg/m3）20310000012006070-80412002.1.1 水分蒸发量 G1=10万吨/年=3.51/s （2-1）1=20，2=3c1=0.25 (水)/(绝干物料)c2=0.031 (水)/(绝干物料)绝干物料量GcGc=G1(1-1)=3.

7、51(1-0.25)=2.81 /s则水分蒸发量WW=Gc(c1 -c2)=2.81(0.25-0.031)=0.615 /s2.1.2 空气消耗量t0=27 ,tw=17 由I-H图可查得 H0=0.008 水/绝干空气,H1=0.008 水/绝干空气9；由I-H图可查得 tw=67 ,Cs=4 kJ/()；1=60 ,=75 ；t2=0.05t1+64.5=70.5 由于此时无法求出离开干燥器时的H2，所以要由热量衡算求出空气消耗量L，kg/s；Cw=4.187 kJ/(kg) （1）蒸发水分所需的热量= W(2491+1.926t2-4.1871) =0.615(2491+1.92670

8、.5-4.18760）=1460.97 kJ （2-2）（2）q2物料温升（由1到2）所需的热量 q2=GcCm(2-1)=Gc(Cs+c2cw) (2-1) =2.81(4+0.0314.187)(70-60)=116.05 kJ （2-3）（3）热损失 =0.2（+） =0.2(1460.97+116.05) =315.4 kJ （2-4）需要总热量：q=q1+q2+=1460.97+116.05+315.4 =1892.42 kJ（4）空气消耗量L= = =37.47kg/s （2-5）=+0.008 =0.024 kg（水）/kg （绝干空气） （2-6）第三章 回转圆筒干燥器的设备设

9、计3.1设备参数计算和确定3.1.1 转筒的直径D转筒的直径可根据空气的最大流量计算，空气离开转筒时的流量v为：v=L(1+x2)=37.47(1+0.024) =38.38 kg 湿空气/s D= 3 （3-1）式中，L=38.38 kg湿空气/s，为离开干燥器时的尾气湿度，H2=0.024 kg(水)/kg (绝干空气)， v为速度，v=8.5 kg/(sm2)。D= =2.39 m取筒体直径为 2.4 m。容积传热系数a a= （3-2）式中 v空气速度，v=8.5 kg/（sm2）； 离开转筒时的流量，kg（湿空气）/s；F圆筒横截面积，。上式使用于回转圆筒干燥器直径在13 m、填充率

10、在0.050.15范围内a=0.8143.1.2 转筒长度 z物料在转筒内的每一部分都有水分蒸发，为了计算方便，可将物料在转筒中的移动分为三段2。（1）预热段长 q1=GcCm(tw-)=Gc(Cs+c1cw)(tw-)=2.81(4+0.254.187)(67-60) =99.27 kJ （3-3）设预热段内加热损失为20，则预热段内空气传递给物料的热量为：=119.123 kJ= （3-4） 为热空气在预热段下降后的温度，可由下式求得：其中，=120 =0.008 kg水/kg绝干空气； =116.9 = =54.95 = = 0.59 m （3-5）（2）蒸发段长 在蒸发段内，水分的蒸发

11、量为 0.615 ，蒸发温度在 ，此时水的蒸发潜热为= 2417 kJ/，此段内所需的能量按3-6式计算： ； （3-6）即 =0.6152417 =1486.455 ； =1.21486.455= 1783.75 （3-7）而 = =25.73 （3-8） =18.83 m （3-9）（3）加热段长 加热段内物料自=67 上升到2=70 ，此段内所需的能量为：=2.81（4+0.0314.187）（70-67）=34.82 ； （3-10） =1.2=1.234.82=41.78 （3-11）而 = =3.42 ； （3-12） =3.34 m总长z z=0.59+18.83+3.34 =2

12、2.76 m取23 m3.1.3 转筒转速n和倾斜度s的选择筒体转速一般为：当 D=2.4 m时， =3.5 筒体的倾斜度一般为 ；取筒体的倾斜角 ，斜度s =0.02618.3.1.4 停留时间 (3-13)式中，；=2.81 ，=2 ，=3.5 ，S= 0.02618.则 = = 2579 s 填充率检验 式中，每秒钟的加料体积，； =； V转筒体积，； = =104 = (3-14)即 的填充率。3.2筒体设计筒体跨距一般取（0.560.6），取0.58筒体材料取，取支点跨距 =14 m=14000 9；3.2.1 筒体最小壁厚计算 (3-15)式中， R筒体半径，R=1200；筒体材料

13、在操作温度下的屈服应力，=235 MPa， （系温度为200 时的屈服应力）k抄板与筒体壁重量比的系数，对于升举式抄板，k =1.6；C材料腐蚀裕度，C =3 mm =9.93 mm参考筒体最小壁厚计算，确定筒体壁厚 = 14 mm。3.2.2 筒体载荷计算（1）筒体自重筒体自重 的估算： = (3-16)式中，D= 2.4 m；=0.014 m；所以， = = = 8.168 kN/m考虑到滚圈下垫板加厚等因素，单位长度的重量取， =10.21 kN/m（2）物料重量 （3-17）式中，物料密度 ，=1 200 ；填充率, = 0.087 ； D直径,D = 2.4 m所以 =4626 =4

14、.626 kN/m（3）齿圈质量 设齿轮位置在靠近拖轮1.8 m处，= 12 3.2.3 筒体弯距与应力计算支点跨距 = 14 =14 000 .均布荷重：= 10.21 +4.626 =14.836 =14.836 （1） 由均布荷重引起的最大弯距筒体受力示意图如图3-1所示 Zt Zm Zh P2 P1 P3 Z图3-1：筒体受力示意图Table 3-1：The sketch map of body accept force = 0.321；= 0.103 = = （3-18）（2）由于集中载荷引起的最大弯距式中，= 1 800 ； =12 200 ；L = =14 000 ； = = （

15、3-19）假设均布载荷和集中载荷引起的弯距作用在同一面上，则 + =2.328（3）计算弯距应力 （3-20）式中，M M=2.328；筒体焊缝系数，取0.9；温度系数，取1；筒体断面模数，； = = （3-21）许用弯曲应力，=1015 ，（无衬里筒体）；= =8.16 10 （3-22）3.2.4 筒体变形计算筒体变形计算按式3-23计算 （3-23）式中，材料弹性模数，=； 筒体惯性距，=所以 = =0.234 ，筒体安全。（1）悬伸端挠度计算 （3-24）其中，= 4 500 ； = =0.0476 ；（2）截面变形的筒体计算 （3-25）式中，Q托轮处支点应力， 平均半径，； 平均直

16、径，=2.808 ； 取=2 900 ，则= 1 450 ； Ir截面惯性距，Ir = ； h滚圈断面高度，h = 0.08D=0.082 400= 192 mm； Br滚圈宽度，； 滚圈托轮许用接触应力，=400 N/mm2. =0.286； =4； D1托轮直径，D1=725 mm.P1= 12 kN；P2滚圈质量（估计），P2=8 kN； = =1.19105 N （3-26） 则 = = 94.2 mm （3-27）取Br= 120 mm Ir= = 7.078 107 mm4 （3-28）所以 0.0814=0.0814= 3.2 mm （3-29）而 = 0.02D =0.0224

17、00 = 4.8 mm；所以 W=3.2 mm= 4.8 mm。在允许范围之内。3.2.5 筒体热膨胀伸长计算 （3-30）式中，= 1.210-5；=150 ；= 23 m； = = 41.4 mm第四章 辅助设备设计4.1 滚圈设计4.1.1 滚圈与托轮材料的确定滚圈材料用 ZG 310-570 正火；托轮材料用 ZG 340-640 正火；许用接触应力 = 400 N/mm2.4.1.2 滚圈托轮接触应力计算 10式中， =；=；所以 = = 1.368 MPa （4-1）查滚圈、托轮许用接触应力= 400 N/mm2 所以 滚圈截面设计 即 =+2（H+） （4-2）式中，滚圈截面高度

18、，= 128 mm ； 筒体厚度，= 14 mm ； ； 垫板实际厚度，= 28 mm ； 常温时滚圈与垫板的半径间隙，mm 2= （4-3）垫板外径，= 2480 mm ； = = 4.464 mm ； =28 + 8 = 36 mm =+2（H+） =2400+2（128+36+12） =2752 mm 托轮直径 = = 688 mm 取托轮直径=700 mm 滚圈质量验算 （4-4）式中，铸钢密度，=；滚圈截面积，=120128 =15360 mm3；滚圈平均半径，=1312 mm； = =9803 N 4.1.3 校核弯曲应力 （4-5）式中，支点反力，=1.91105 N；滚圈半径，

19、=1 376 mm； =0.0931.911051376 =2.44107 Nmm =0.58=0.5823=13.34 m = （4-6）式中，滚圈断面模数，=； =74.4 ；所以 4.2 托轮及轴承设计4.2.1 托轮托轮直径 = 700 mm；托轮宽度 +2u=120+40=160 mm； （4-7）式中，2u筒体轴向串动量，2u=40 mm； 取=120+60=180 mm11.托轮结构尺寸（1）轮缘厚度 =63 mm （4-8）（2）轮壳直径 =160 mm （4-9）（3）轴板厚度 =0.4（63+30） =38mm （4-10）（4）轮壳宽度 =128 mm （4-11） =3

20、6 mm （4-12）（5）筋板数n =8 块（6）筋厚度 =0.738 =26 mm； （4-13）（7）轴向窜动量两侧总和 234.2.2 托轮轴拖轮轴采用心轴式结构 （4-14）式中，=0.6251.91105=1.24105 N； 轴承跨距，=360 mm； 轴承结构宽度，=110 mm； 许用应力，=80 N/mm2；所以 = =98.94 mm 取 d=100 mm 4.2.3 滚动轴承计算 （4-15）式中，寿命系数， ，=7500h，=4.5； 速度系数，； 轴承转速，即托轮转速，=16 r/min,=1.246； 载荷系数，=1.2； 温度系数，=0.95； 当量载荷，=；

21、径向载荷，=0.5=6.2104 N； 轴向载荷，=0.5； =0.624Q=0.624=0.6241.91105 =1.19105 N （4-16）由轴承样本确定： Z径向系数，等于1； Y轴向系数，等于2； E介质系数，等于0.32；=1；=0.5 =0.51.19105+ =60 938 N ； （4-17）P=+=62000+60938=122938 N； 12 =560839 N =560.8 kN ； （4-18）选用单列圆锥滚子轴承13，型号 32300；=568 kN，符合要求。4.2.4 轴的弯矩核算 = =7.75106 Nmm （4-19） = （4-20） 轴的断面系数

22、，=98 125 mm3；所以 = =78.98 N/mm2； 许用应力，=80 N/ mm2 ；4.3 挡轮及轴的计算4.3.1 挡轮 挡轮材料选用 ZG340-640，挡轮许用接触应力值为=1.5为挡轮接触许用应力，=400 N/mm2；=1.5400=600 N/mm2.4.3.2 挡轮受力按普通挡轮推力 3 （4-21）式中，回转部分重量，=12000+28000+14.83623000=369228 N=3.69105 N. 滚圈与托轮的摩擦系数，=0.050.1,取=0.1；=30=0.866； =130，=0.02618； = =；= =9660 N； （4-22）取=。4.3.

23、3 挡轮参数的确定由接触强度确定直径： （4-23）式中，=600 N/； 弹性模数，= N/； =； 挡轮厚度，=85 mm；= =78.6 mm； （4-24）取=80 mm。挡轮大端直径：= =82.4 mm （4-25）又=（r=1018）则=2900=511 mm；选取=520 mm.4.3.4 挡轮轴及轴承的计算（1）挡轮轴向力 挡轮推力 =；（2）轴的计算 挡轮轴的初步确定（按滑动轴承计算）按式4-26计算 （4-26）挡轮转速 =22.31 r/min （4-27）轴衬单位许用应力，=40 N/； =81.1 mm；取 d= 90 mm.轴瓦长度 =0.91.1；取为1.1；

24、L=99 mm，取 L= 100 mm。（3）轴颈剪切的验算采用空心轴，材料选用45钢，按下式验算14： =51.7 N/； （4-28） 符合要求。（4）弯曲应力计算=1.97 N/mm=286277.6 ； =68.9 N/； （4-29）=80 N/ 符合要求。第五章 传动装置的确定设计依据5.1 传动功率的确定设计依据：D=2400 mm；Z=2300 mm；N=3.5 r/min；(物料休止角)；用佐野公式计算 kW； kW； kW； kW； （5-15-3）12式中，D筒体直径 Z筒体长度； 物料容量 =1200 ；n筒体转速； 充满度系数 =0.00457； 按填充系数查阅的计算

25、角度 ；=0.0015； 粉粒体的休止角 ，=； 转动部分质量 =369.2 kN=37.7 t； 圆筒内物料质量 =4.62623=106.4 kN=10.8 t； 滚圈与托轮的接触角 =； 圆筒的倾斜角 =； 摩擦系数 =0.010.015； d托轮轴轴承处直径 m； =10.1 kW；=3.65 kW；=0.12 4 kW；=10.1+3.65+0.124=13.87 kW；电动机功率：=1.25 N=17.34 kW；由于减速机与传动装置的动力损失为10，电动机功率为 =19.08 kW；选用电动机功率=25 kW15.5.2 传动装置的确定总速比 一般齿轮比为79,取=8.5则减速比

26、 按功率为25 kW，进轴转速为2000 r/min，减速比为50选用减速机。5.3 齿轮的计算 （5-4）取m=20 取=198 （5-5）取，按接触强度计算齿轮宽度； =195.83 mm （5-6）取 260 mm 第六章 回转圆筒的进出料、润滑及密封6.1 回转圆筒的进出料6.1.1 进出料 （1）加料方法 加入转筒的固体颗粒物料，由加料器经下料管流入转筒中。下料管的倾角要大于物料的自然倾角，通常要大于45以上，为6070，以使物料能顺利地流入转筒中。如载热体通过进料溜管进入转筒时，为避免溜管被烧变形而影响物料的加入，溜管应加水夹套进行冷却。加料器的形式很多，转筒加料用得最多的是星行加

27、料器、螺旋加料器、盘式加料器。若希望在加料处不漏入空气，则以采用星行加料器为宜，因其密封性较好。（2）卸料方法 根据物料离开转筒时的方向及位置的不同，卸料方法可分为轴向卸料、径向卸料及中心卸料三种。选用轴向卸料的方式。6.1.2 进出料箱 被干燥的物料经加料器进入转筒，干燥后的物料经出料端进入出料器，因此加料端和出料端都是固定不动的，与转筒连接处则需有密封装置，以便物料和气体外漏或冷空气漏入16。6.2 润滑系统6.2.1 托轮、传动装置的润滑 采用滑动轴承时用润滑油,油在轴承和油池间连续循环。为使油得到冷却，可在油池中的球面瓦内通过冷却水。采用滚动轴承时，则用润滑脂，并定期更换。6.2.2

28、减速器的润滑 传筒的减速器的润滑往往采用浴油飞溅润滑。但由于速比大，特别是三级减速器，各级间的浴油情况不易兼顾。在减速器受到筒体辐射热的情况下，若因浴油飞溅润滑不能满足散热要求时，应考虑附设润滑冷却设施。较简单的方法是在油池内敷设蛇形管。有些转筒设置了稀油冷却润滑站，由电动机齿轮泵、冷却器、过滤器等组成。它保证各轴承、齿轮润滑点的正常供油，而且又能使润滑油得到冷却。6.2.3 密封装置的润滑 在金属-金属接触式的密封面上，如果添加润滑剂，对延长使用寿命和增强密封效果都有好处。带有压轮装置的密封结构，由于压轮的转速可达80-90 r/min，更需要有效的润滑。沈阳润滑设备厂和太原矿山机器厂生产的

29、电动多点干油泵DDB-36和DDB-10，供油点分别为36点和10点。6.3 密封装置 筒体衬里的作用是保护筒体，使之免受高温，起隔热作用，减少散热损失。如使用耐火砖，耐火砖需要经常更换，它的更换期一般为筒体的运转周期。维护好筒体衬砖，对于长期稳定优质高产起着重要作用。有时为了产品干净或防腐也有衬铝和不锈钢板的。查干燥设备知，干燥复混肥时，选用黏土衬砖作衬里。6.3.1 密封装置位置与要求 回转筒一般是在负压下进行操作，回转的筒体及部件和固定装置的连接处不可避免存在缝隙，为防止外界空气被吸入筒内或防止筒内气体携带物料外泄污染环境，必须在某些部位设立密封装置。对密封装置的要求是（1）密封性能好；

30、（2）能适应筒体的形状误差（椭圆度偏心等）和运转中沿轴向的往复窜动；（3）磨损轻，维护和检修方便；（4）结构尽量简单14。6.3.2 密封结构 进料箱密封装置应优先按下列标准选用：a.HG21546.4-93回转圆筒进出料箱密封装置类型与技术条件；b.HG21546.5-93回转圆筒进出料箱密封装置MG型与技术条件；c.HG21546.6-93回转圆筒进出料箱密封装置JC型与技术条件。参照上述标准，此回转圆筒干燥器的密封装置选用：MGJ2400，尺寸为：D=2840+2，H=160， a=30,b=10,n-=36-1817。附图：AutoCAD图一张A2图纸； 手工绘图一张A1图纸。结 论毕业设计是本科学习阶段一次非常难得的理论与实际相结合的机会，通过这次比较完整的回转圆筒干燥器的设计，我摆脱了单纯的理论知识学习状态，和实际设计的结合锻炼了我的综合运用所学的专业基础知识，解决实际工程问题的能力，同时也提高我查阅文献资料、设计手册、设计规范以及电脑制图等其他专业能力水平，而且通过对整体的掌控，对局部的取舍，以及对细节的斟酌处理，都使我的能力得到了锻炼，经验得到了丰富，并且