旋转闪蒸干燥装置设计说明书样本

目录第一章绪论 41.1、概述 41.2、旋转闪蒸干燥机研究状况 51.2.1、干燥室内实测气体旋流压力分布及旋流压力分布理论计算 51.2.2、气体在干燥室内流动速度分布实测成果 61.2.3、旋转干燥器设计 71.2.4、自动化控制技术在闪蒸干燥生产过程中应用现状 91.3、本课题提出意义 10第二章方案论证 112.1、旋转闪蒸干燥机设计任务书 112.1.1、设计任务 112.1.2、已知条件 112.1.3、使用寿命 112.2、旋转闪蒸干燥机传动系统方案设计 112.3、工作过程简述 12第三章旋转闪蒸干燥器简介 133.1、闪蒸干燥装置系统构成 133.2、工作原理 163.2.1、粉碎闪蒸迅速干燥原理 163.2.2、旋转气流流化输送干燥原理 173.3旋转闪蒸干燥器构造特点 19第四章旋转闪蒸干燥器设计 214.1、设计任务与已知条件： 214.1.1、设计任务 214.1.2、已知条件 214.2、旋转闪蒸干燥器参数拟定 224.2.1、流向及载热体选取 224.2.2、干燥过程物料衡算和热量衡算 224.2.3、设备重要参数拟定： 274.3、旋转闪蒸干燥机构造设计 344.3.1、电机选取： 344.3.2、传动装置参数拟定 354.3.3、V带传动设计： 354.4、轴设计： 404.4.1、初步估算轴径 404.4.2、轴构造设计 404.4.3、轴上受力分析 414.4.4、弯矩图 434.4.5、转矩图 434.4.6、计算弯矩图 434.4.7、校核轴强度 444.4.8、校核轴疲劳强度 444.4.9、轴弯曲刚度校核 464.5、轴承设计 464.5.1、轴承选取 464.5.2、轴承校核 464.6、支撑装置设计： 484.6.1、支架设计 484.6.2、底板设计 484.7密封及润滑装置设计 484.7.1、密封装置设计 484.7.2、润滑装置设计 484.8送料装置设计 484.8.1、功率计算： 494.8.2、电机选取 494.8.3、带轮设计 494.8.4、减速机选取 544.8.5、联轴器选取 544.8.6、输送段设计 544.8.7、密封及润滑装置设计 59第五章经济效益评估及环保分析 605.1、经济评估目 605.2、经济分析计算 605.3、环保分析 615.3.1、环保对干燥机设计规定 615.3.2、环保内容与对策 61第六章结论及道谢 626.1、结论 626.2、道谢 62参照文献 63

第一章绪论1.1、概述旋转闪蒸干燥装置是八十年代在国外新推出一种干燥技术和流态化技术综合为一体新型干燥设备，它克服了干燥设备高、能源消耗大和流化床干燥不均匀缺陷，集两者之所长，成为具备高效、节能迅速等特点抱负干燥设备。它特别适合于膏状物、滤饼等物料直接干燥，弥补了粑式干燥效率低、产量小局限性，变化了喷雾干燥效率低而先稀释再进行喷雾解决复杂过程。几年来，旋转闪蒸干燥广泛应用于轻工、石油、化纤、食品、矿山、涂料、染料及中间体等化工行业高黏度、高稠度、热敏性膏状物料干燥[1]。与其他设备相比，旋转闪蒸干燥装置技术先进，设备紧凑、操作简朴、维修以便，强化了气固传热效果，使干燥时间大为缩短，产品质量及产量大大提高，节能效果十分明显，因而，这种装置浮现后及时引起了世界各大化学工业公司注重，纷纷引进用于各种物料干燥，当前世界上大概有十七个国家引入了这种装置。在1987~1991年间，吉化染料厂、丹东染料厂、上海染料厂、北京染料厂先后引进了该装置，用于染料及中间体干燥。通过几年生产实践证明，该设备运营可靠，生产稳定，容易控制，各项工艺指标均达到了设计规定，是当代工业生产先进设备。但由于工艺条件规定不同和物料性能差别，旋转闪蒸干燥机运用条件必须由生产实践和实验拟定。当前，国内大连理工大学干燥技术开发公司、吉化化工设备厂、铁岭精工机器厂等已开发φ200、φ300、φ500、φ800等型号旋转闪蒸干燥装置并投入生产，沈阳化工研究院与阿诚干燥器厂合伙开发出次类型装置，均已投入使用。下面将闪蒸干燥装置在国内使用状况列入表1—1。表1-1旋转闪蒸干燥机在国内使用状况[1]由表1-1可见，闪蒸干燥装置在国内发展较快，此后还会有更大发展。将来干燥技术发展趋势规定它具备如下特点：（1）设备紧凑，体积小，生产能力大；（2）单位产品能耗低，需要节能型设备；（3）产品收率高，质量好，满足顾客规定；（4）自动化限度高，操作简朴；（5）综合投资费用和检修费用少；（6）消除对环境污染。闪蒸干燥装置可满足以上规定，故是较抱负干燥设备。但是，咱们同步也注意到它不是万能，要依照实际生产状况选用。本文对闪蒸干燥装置做较详细简介，供人们参照。1.2、旋转闪蒸干燥机研究状况自从国内引进旋转闪蒸干燥机后来，国内许多学者、单位对其作了大量实验研究和理论分析，为该产品设计提出了参照根据。概括起来，当前获得研究成果有如下几种方面：1.2.1、干燥室内实测气体旋流压力分布及旋流压力分布理论计算[2]图1-3给出了干燥室内下断面压力分布状况（搅拌器静止）。由图可见，在干燥中心压力最低，在干燥室外圆处，压力相对较大。气体旋流压力理论分布如图1-4所示，气体旋流压力在圆形室半径为R时最大，最大为P，而后随旋转半径R减小，压力逐渐减小。各点压力值为：图1－1理论压力分布图1－1理论压力分布P+P0－ρvt2/2=0，其中为圆形室最外圆处压力，为气体在各点切向分速度。图1－2图1－2实际压力分布1.2.2、气体在干燥室内流动速度分布实测成果[2]图1－4实测压力分布图1-3~图1-6四图中分别表达拆除与安装下搅拌器工况下，气体在干燥室内流动时切向及轴向速度分布状况。将图1-3图1-4进行比较发现，下搅拌器装上后来对切向速度分布及其数值影响很大。图1-3中最大切向速度为15m/s，1-4中最大切向速度仅为9m图1－4实测压力分布图1－3下搅拌器拆除时图1－3下搅拌器拆除时切向速度分布图1－4安装下搅拌器时切向速度分布图1－6下搅拌器静止时图1－6下搅拌器静止时轴向速度分布图1－5下搅拌器拆除时轴向速度分布切向速度分布这是由于搅拌器自身较低缘故。从图1-5，图1-6可见，轴向速度分布尚属均布，流型接近湍流。1.2.3、旋转干燥器设计通过对被干燥物料热量衡算知干燥所需空气质量流量后，即可依照实验拟定临界流速拟定干燥室直径。依照气固相颗粒聚式流态化原理拟定干燥室有效高度。(1)、干燥室空气质量流量通过物料和热量衡算得：(1-1)其中，—水分蒸发量（）—蒸发潜热（）—干品质量（）—热损失（）—热空气入口温度（）—热空气出口温度（）—湿料温度（）—蒸气比热（·）—蒸汽比热（·）—空气进口温度（）(2)、干燥室直径（）(1-2)式中，—出口条件下空气密度（）—操作流化质量流量（）—操作流化速度（）(3)、干燥有效高度(1-3)式中，—静止高度（）—临界流化速度（）—重力加速度（）—干燥室直径（）(4)、干燥室分级器半径东北大学研究生林丽女士曾对分级器半径进行研究，最后得出分级器研究成果如下：分级器半径与产品粒度满足如下关系式：(1-4)事实证明，该关系式在很大限度上满足了生产规定，对实际设计及生产均有极大指引意义。式中，—分级器半径（）—产品粒度（）1.2.4、自动化控制技术在闪蒸干燥生产过程中应用现状国内生产及研究领域中所使用旋转闪蒸干燥设备，有几台是丹麦引进产品。其自动化技术水平重要体当前如下几种方面：(1)、干燥室热源热量自动调节，重要体当前进口温度自动检测、调节和报警；(2)、干燥室出口温度自动检测，调节和报警；(3)、关于设备、关于部位温度压力等工艺参数自动检测、显示和报警；当前国内生产旋转闪蒸干燥设备，其自动化水平与国外产品相比存在一定差距，大某些厂家仍采用老式生活控制方式：(1)、干燥室入口温度自动检测、显示；(2)、干燥室出口温度自动检测、显示；(3)、关于设备、关于部位温度或其他参数自动检测、显示。从以上对国外、国内旋转闪蒸干燥机上自动控制系统对比分析，可看出咱们这个领域内最大弱点就是不能实现对进口、出口温度自动控制。而这一点又恰恰是影响生产率和干燥质量核心。当前国内在干燥生产中对干燥室入口温度和出口温度控制，多采用人控方式，这种办法使控制误差大且不及时，若无人在场，则经常影响机器正常运营，即影响生产率，又影响作业质量。1.3、本课题提出意义尽管旋转闪蒸干燥技术应用很广泛，但其理论研究还很落后，系统全面地简介旋转闪蒸干燥装置流体力学、传热和传质文献很少见。当前放大设计和操作参数拟定重要依赖于实验和经验。因而，本课题针对当前研究和设计现状，大胆地运用新型理论来进行干燥器构造和参数设计，通过进一步改进和完善干燥室构造，强化干燥过程，为研究中理论提供实践机会。

第二章方案论证2.1、旋转闪蒸干燥机设计任务书2.1.1、设计任务本课题重要是设计一台旋转闪蒸干燥机用于燃料及中间体，特别是酸等物料干燥，每小时蒸发水分为，干燥直径为。2.1.2、已知条件被干燥物料名称：H酸干燥筒体直径为。2.1.3、使用寿命旋转闪蒸干燥机使用年限为25年，一年工作360天，每天工作10小时：则2.2、旋转闪蒸干燥机传动系统方案设计动力源选取电机，为满足传动比规定，传动系统可以选取齿轮箱减速器和皮带传动，但是考虑到经济性，选取皮带传动，从东带轮固定在搅拌轴下方。其构造图如下：图2-1旋转闪蒸干燥机构造简图图2-1旋转闪蒸干燥机构造简图2.3、工作过程简述空气经鼓风机送入加热器，被加热后从干燥机底侧面切向进入干燥机，形成高速低压旋转喷动气流，物料经螺旋加料器进入干燥筒下降与该气流相遇，在流化室里破碎流化，进行传热传质过程，水分逐渐除去，物料得到干燥。废气经旋风分离器、袋式分离器两次气固分离后，由引风机将废气排到大气，而产品分别经旋风分离器、袋式分离器底部，经星型卸料器排到产品贮槽。第三章旋转闪蒸干燥器简介3.1、闪蒸干燥装置系统构成图3-1旋转迅速干燥机1、3、4—电机2—空气加热器5—加料器7—分级器8—旋风分离器9—布袋过滤器10—排风机11—星型卸料器旋转闪蒸干燥流程如图3-1所示，重要由电机，空气加热器，加料器，分级器，旋风分离器，布袋过滤器，排风机，星型卸料器等重要设备构成。来自压滤机膏状物料在加料器中经搅拌初步破碎后，由旋转螺旋加料器定期定量送入干燥器流化段，在流化段被搅拌器进一步离心，破碎；干燥过程中所需新鲜空气由过滤器引入，经煤气加热炉加热到所规定温度后送入热风分布器，经干燥器底部狭缝以较大风速进入流化段与被搅拌物料充分接触，促使物料形成流化状态开始沸腾。由于物料处在离心、搅拌、粉碎状态下，块状（或球型）物料表层迅速干燥，并分离形成体积较小球型或不规则球型颗粒，在旋转热风作用下送入分级器，较大较湿未干燥颗粒又落回干燥室中。送入分级器后细小物料由排风管排出再经布袋过滤器分离，空气经尾气风机排入大气，物料由布袋过滤器底部星型卸料器（11）排出，成品包装出厂。该装置特点：(1)、设备紧凑，占用空间少，生产能力大，满足了小设备大生产客户规定，从滤饼到成品一次干燥，减少操作程序。(2)、单位产品能耗低，该干燥器可在较高温度下干燥含固量高物料，较其他许多干燥设备能耗低。以吉化染料厂生产H酸为例，每吨产品耗煤1747m3产品收率高，质量好。以干燥H酸为例，运用闪蒸干燥装置可提高收率5%，并且粒度均匀，含水量小。从干燥原理上讲，不同物质所消耗能量是不同，干燥物品每单位重量所消耗能量与干燥方式、热效和物料中含水量关于。在干燥过程中，节约能源核心是物料总含固量，如果在干燥前，把物料中水分较多地排除，那么干燥成本就会下降。表3-1含固量与能耗关系表表3-2旋转瞬时干燥与喷雾干燥比较由表3-1可以看到，总含固量提高30%~40%，能耗就减少35.6%，而当含固量被提高50%~70%，能耗可减少58%，随之带来设备尺寸和建设成本也减少。表3-2列出了选取迅速干燥与喷雾干燥比较。犹如其他气动干燥系统，使用热力回答系统能进一步地节约能源，这一系统是由空气对空气热互换器，双液热互换器或某些干燥空气循环系统构成，这种系统选取重要依赖于所需干燥物料以及对设备设计，即如果物料能在过滤器中被旋风分离器分离，那么这套热力回答系统使用就能使热能节约10%~20%。(1)、自动化限度高，操作简朴，从煤气点燃到入口温度、出口温度、加料量控制均在操作室内控制，减少了人工劳动限度。在煤气点燃处安有自动安全装置，增大安全运营可靠性。(2)、投资费用和检修费较小，该装置设备少，维修以便，减少检修工作量，并且其综合投资费用也少于喷雾干燥装置。(3)、该系统密闭性好，保护工人健康和减少对环境污染。除去干燥空气中氧气，是排除失火与尘埃爆炸最重要因素，通过使用惰性气体能达到防爆效果。例如，把氮气或二氧化碳作为干燥媒介，或使空气惰性化，虽然用化学当量燃烧后废气，通过上述办法，可使在干燥媒介中氧气含量减少到尘埃不也许爆炸水平，含氧量普通要保持在8%如下，在操作过程中，最安全含氧量是保持在2%~4%。其他防止设备爆炸办法，尚有采用灭火设备或通过使用安全盘或减压板办法等。用在旋转瞬时干燥机干燥室中常规保护办法是防爆盘。在干燥室顶部它被固定在法兰之间，防爆盘在压力0.05~1bar之间非常有效，由于整个设备非常结实，因此防爆孔面积是很小。3.2、工作原理到当前为止，关于旋转闪蒸干燥器工作原理还没有成熟理论。国内外从事干燥技术研究专家也只是在小型实验和生产基本上形成闪蒸干燥装置结论。本文依照生产实践状况对干燥理论加以简介。旋转闪蒸干燥过程实质上是传质传热同步进行过程由于物料与气流在设备内不同部位接触状态与流动状态不同,传质传热过程进行也不相似,因而干燥原理分两某些论述。3.2.1、粉碎闪蒸迅速干燥原理物料经螺旋加料器进入干燥器后，物料中小颗粒随上旋气流呈螺旋状态上浮，大颗粒因具备较大沉降速度而下沉，在下沉过程中，由于湿分蒸发而使粒子间结合力削弱，经搅拌打碎后与从底隙以相称高喷动气速旋转热气流相遇，形成两相间较大相对速度，由于气流对固体颗粒产生强烈剪切、吹浮、旋转湍动作用，促使传热传质边界层减薄，减少了传热传质阻力，增大了气固相间传热传质系数，与此同步，由于颗粒互相碰撞与摩擦及搅拌破碎使物料微粒化，从而使物料中非结合水分闪蒸。气流经底隙进入倒锥形流动空间，流通截面积由小变大，使气流速度自下而上逐渐减少，不同粒径颗粒分别在倒锥内不同高度悬浮，增长了颗粒停留时间，从而有助于水分汽化。由于在热风入口处存在着较大传热差和传质温度差，在其推动下，物料重绝大某些非结合水分汽化到气相中，从而在粉碎闪蒸干燥室内形成非常高干燥速度，使物料迅速干燥。3.2.2、旋转气流流化输送干燥原理图图3-2旋转闪蒸干燥器工作原理图小颗粒沿干燥筒壁呈螺旋状上升，与筒壁产生摩擦而使粒子继续微粒化，从而缩短了内部水分向蒸发面扩散距离，减少了临界含水量，保持了较高干燥速度。由于气流作用使粒子流化并呈螺旋状上升，边输送边干燥，增长了粒子运动途径，延长了气固相接触时间，从而提高了干燥效率。这一点对减少气流干燥器高度具备实在乎义。与此同步，由于颗粒处在悬浮和旋转状态，在离心加速作用下，使气固相间相对速度增大，提高了传热传质系数，从而强化了干燥过程。图3-2是旋转闪蒸干燥器工作原理图。依照干燥过程中发挥作用可以把主体设备分为三某些：底部是流化段，中间某些是干燥段，上面某些是分级段。各段构造不同，所起作用不同样，咱们初步加以分析：(1)、流化段如图所示，流化段是物料入口如下某些，内设有搅拌器。它能协助破碎高粘性物料，使湿料与干燥热空气充分接触，产生最大传热系数。干燥热风从切线方向以一定风速进入干燥器底部环形通道，从壳底缝隙进入流化段。由于通道截面突然减小，使动能增长，风速增大，这样在器内形成具备较大风速旋转风场。物料自螺旋输送器进入干燥器后，一方面承受搅拌器机械粉碎。在离心、剪切、碰撞作用下物料被微料化，与旋转热风充分接触形成流化床而被流态化。处在流化状态颗粒表面完全暴露在热风中，彼此间互相碰撞和摩擦，同步分份蒸发，使粒子间粘性力削弱，颗粒之间成分散、不规则运动，使气固两相充分接触，加速了传热、传质过程。在流化段内冷热介质温差大，大某些水分在此区蒸发，只有充分干燥后微粒才干被热风带出流化段。流化段属于高温区，物料湿含量较大，当物料分水散失后，它已完全脱离了高温区进入了干燥段。由于流化段物料颗粒内部保持一定水分，物料不会过热。干燥微粒瞬间脱离高温区，因此旋转闪蒸干燥设备对热敏性物料非常合用。通过流化床干燥后，物料被破碎干燥成各种干燥粒度不同球形和不规则颗粒，在旋转空气浮力和径向离心力作用下，未干燥颗粒在较大离心力作用下向器壁运动，因具备较大沉降速度而落回流化段重复流化干燥；较小颗粒向上进入下一步干燥—干燥段。(2)、干燥段干燥段是加热螺旋以上到分级器之间空间，此时物料在旋风场中继续干燥。较小颗粒继续向上进入分级段；较大颗粒在器壁周边向上运动与分级器碰撞下落重新干燥，直到达到干燥质量规定。干燥段热风通过流化段质热互换后，风速减小，湿度增长，这保证了干燥段在稳定条件下顺利进行，控制了物料在干燥段停留时间，依照空气在干燥器内停留时间来调节空气流速，就使成品粒度、产量及最后含水量得到控制，从而在干燥器内形成一种进料速率和符合规定干品产量之间平衡。由于流化床具备自调停留时间特性，旋转闪蒸干燥器最后产品含水量很少受到进料湿含量波动影响，这也是该干燥器长处之一。(3)、分级段分级段是涉及分级器在内分级器以上某些，分级器是一种开孔圆挡板，通过变化孔直径和分级段高度，变化空气流速就可以控制离开干燥器粒子尺寸和数量。在此段干燥完毕，达到粒度规定物料随热风带出进入旋风分离器和布袋除尘器，经星形卸料器卸料后包装出厂。3.3旋转闪蒸干燥器构造特点闪蒸干燥器构造如图所示。图3-3旋转闪蒸干燥器构造干燥器普通均采用4~6mm厚度SA316L图3-3旋转闪蒸干燥器构造流化段内设有搅拌器用来破碎、混合物料，使热风和物料充分接触并保证粒子在干燥室高温区停留时间为短，为防止物料在搅拌器作用下抛向器壁，黏结在器壁上浮现“结巴”现象，会导致不能正常操作，搅拌齿上安装刮板，并与室底及器壁均有微小间隙，可以保证物料在与器壁黏结牢固之前便将其剥落。此外，搅拌转速也应合理选取，其转速常规范畴为50~500转/分。搅拌轴与干燥底部有良好密封装置。干燥室顶某些级器是一种带孔圆形板，类似于孔板流量计，但有一定角度。分级器作用重要是将颗粒较大、还没有干燥物料分离挡下，以继续进行干燥，从而保证满足产品粒度分布窄、湿含量均匀一致规定。分级器孔径大小和高度决定干品粒度，当高度一定期，孔径越小其产品粒度越小。为了防止物料变质，在锥底热风入口处设立冷风保护。热风开始与物料接触处，温度很高，普通接近热空气温度，远远高于床层中温度，操作中难免浮现少某些物料在缝隙附近黏结，如停留时间过长，会导致物料变质，甚至产生熔化。为了避免这一现象，增设局部冷风保护，可以减少该处器壁温度，使操作得以顺利进行。干燥室底部设立搅拌齿及热风分布器切线入口构造保证了流态化过程正常进行，强化了传热传质干燥过程。针对一种入风口而导致物料堆积现象，本装置设立了两个入风口，这样物料无论在什么位置都没有堆积也许，增长了热互换率，同步也可以加速气流湍动，强化流态化过程。此外，干燥室温度分布比较均匀，如图3-4所示：图图3-4旋转迅速干燥机内温度分布第四章旋转闪蒸干燥器设计4.1、设计任务与已知条件：4.1.1、设计任务本课题重要是设计一旋转闪蒸干燥器用于染料及中间体，特别是H酸等物料干燥，每小时蒸发水分为，干燥器直径为。4.1.2、已知条件被干燥物料名称：酸物料进口含水量：（湿基）物料出口含水量：（湿基）蒸发水分量：物料入口温度：物料出口温度：绝干物料比热：物料堆积重度：平均粒径：主机入口热空气温度：主机出口热空气温度：湿空气初温：湿空气相对湿度：干燥器筒体直径：4.2、旋转闪蒸干燥器参数拟定4.2.1、流向及载热体选取(1)、流向选取依照物料性质：=1\*GB3①、物料在温度较大时，容许迅速干燥而不会发生裂纹或焦化现象；=2\*GB3②、干燥后物料吸湿性小，不会从载热体中吸回水分，减少产品质量。因此，采用并流方式，即物料移动方向与载热体流动方向相似。(2)、载热体选取由于被解决物料温度不能太高，否则容易变质，达不到生产目。因此普通采用空气经加热炉预热到250℃4.2.2、干燥过程物料衡算和热量衡算拟定物料在干燥时每小时蒸发水分量，需要供应空气量及所需热量此外还可以拟定产量，热效率等参数。(1)、湿空气状态参数拟定：=1\*GB3①、湿空气湿含量和热焓拟定、均可以通过图解法和公式计算两种办法拟定，如下重要是通过图解法求得：查湿空气焓—湿图（即—图）即可求出：[3]=2\*GB3②、主机进口处热空气状态参数拟定湿空气经热风炉或换热器加热后其湿含量保持不变，因此经加热后湿含量H1等于加热前湿含量。即（4-1）（4-2）—主机进口处热空气湿含量（（水）（绝干空气））—主机进口处热空气热焓值（（绝干空气））=3\*GB3③、主机出口处空气状态参数拟定因物料在干燥过程中可以以为是等焓干燥，因此主机出口处空气热焓应等于进口处空气热焓，即（绝干空气）（4-3）—主机出口气体湿含量（（水）/（绝干空气））—主机出口气体热焓值（（绝干空气））(2)、干燥过程物料衡算重要拟定参数有：—成品产量（）—绝干空气消耗量（干空气）—湿空气体积流量（）—湿气体消耗量（）=1\*GB3①、将湿基含水量转换成干基含水量（水绝对干料）（4-4）（水绝对干料）（4-5）=2\*GB3②、绝对干料：因每小时水分蒸发量为已知，因此：（4-6）=3\*GB3③、成品产量：（4-7）=4\*GB3④、每小时解决量：（4-8），—分别表达湿物料和干品湿基含水量（），—分别表达干燥先后物料干基含水量（），—分别表达每小时解决湿物料量和每小时得到干品产量（）=5\*GB3⑤、绝干空气消耗量：气体进入干燥器先后，绝干气体质量是不变，以、分别表达气体进出干燥机时湿含量，因此：即（4-9）式中：—绝干空气消耗量=6\*GB3⑥、湿空气消耗量及进出干燥机空气体积流量A、—湿气体比容（湿气体）（4-10）B、湿气体消耗量（4-11）C、湿气体消耗量（4-12）同理，可以按以上公式计算出进出干燥器时空气体积流量，：（4-13）（4-14）(3)、干燥过程热量衡算[4]：目是为了拟定物料干燥时每小时所消耗热量，从而设计或选取加热设备。图4图4-1干燥过程空气状态参数变化图图中：—热风炉或换热器传热量—干空气流量—干燥过程中热量损失，—湿物料、干品温度，—每小时干燥物料及干品产量若不计热损失，则热风炉放热量等于湿空气通过热风炉吸热量：（4-15）干燥过程中，热风炉放热用来完毕空气加热到、湿物料水分蒸发量（）、物料加热到和平衡过程中热损失，其热平衡方程为：（4-16）咱们假设整个过程为等焓过程（抱负干燥过程），因等焓干燥过程条件为[5]：=1\*GB3①干燥室内不补充热量；=2\*GB3②干燥机因保温解决故热损失不计；=3\*GB3③湿物料进出干燥机时焓相等；因此，由热平衡方程式（3—13）可得：（4-17）4.2.3、设备重要参数拟定：(1)、干燥器筒体直径拟定：为已知(2)、干燥器内气体轴向速度计算：（4-18）物料沉降速度：（4-19）式中，—重力加速度（）—物料密度（）—空气密度（）—物料平均粒径（）闪蒸干燥器底部是一种倒锥体构造，其截面大小发生变化同步，器内空气流速也不同，而空气流速大小决定着物料在干燥室内停留时间，也是一种极其重要参数。如果空气速度过大，物料在没有干燥前就会被风带走，而速度大小又使物料在室内达不到流化状态或者吹不起来。因而，普通通过实际物料实验来拟定流速。普通选用3~5m/s，容易分散物料宜采用较短时间（＜5s）。难分散物料宜采用较长时间（但最长不超过10分钟）。此外，依照关于文献及研究成果，干燥室内气体轴向速度应选用2.5~5之间，且必要满足气体这个速度应不不大于物料沉降速度，由以上计算可以看出：=4.15，介于2.5~5之间，且=4.15＞=0.42，因此气体速度满足条件[6]。(3)、干燥器分级器半径拟定依照东北大学研究生林丽女士研究成果，分级器半径与产品粒度满足如下关系式：（4-20）事实证明，该关系式在很大限度上满足了生产实际规定，对实际生产以及设备设计均有极大指引和协助，因此，（取最小粒度）。即取因而分级器直径为式中—产品粒度（），—分级器直径，半径（）(4)、干燥器筒体有效高度计算=1\*GB3①、干燥段以及破碎流化段高度拟定。A、依照关于文献以及前人研究，干燥室内气体旋转圈数可按下式计算[7]：（4-21）取圈B、故气体在干燥段内停留时间为：（4-22）C、因此干燥段以及破碎流化段总长：（4-23）—干燥室内气体轴向速度即=2\*GB3②、收集室高度拟定依照实际生产经验，国内外同类产品设计与制导致果，以及出口管径大小，可试拟定φ1000型SFD收集室高度应取为：[经验值]=3\*GB3③、干燥器筒体有效高度（即筒体总高）（4-24）式中，—干燥器筒体半径（）—分级器半径（）—倒锥体半径（）—流体黏度（）—固体密度（）—进口切向速度（）取=4\*GB3④、进气管直径拟定（若为圆管）[8]（4-25）若为方管，则：（4-26）在此另作别论，式中：—干燥器进风口空气体积流量（）—进风口切向速度（）=5\*GB3⑤、集风室通风截面面积估算：（4-27）取值得依照作图与相近值。(5)、环隙风速以及缝隙高度拟定=1\*GB3①、环隙风速空气经加热器（加热风炉）加热后沿切向以一定速度进入集气室，再沿环行底部缝隙进入粉碎闪蒸干燥室，由于截面变小风速增大而动能也增大，在底部倒锥形空间自下而上旋转上升，同步压力呈微负压，使湿物料迅速闪蒸，其速度选取既要保证形成较强旋转气流，又要保证物料干燥所需时间。因此，普通环隙速度取在~左右，普通重要取左右，本设计取（4-28）=2\*GB3②、因此，缝隙高度可按下式计算：（4-29）式中：—进入干燥器空气体积流量（）—环隙面积（）—干燥器筒体直径（）—环隙高度（）(6)、出气管直径依照旋风分离器对干燥机出口风速限制，普通出=10~20之间，而对于扩散式分离器，普通取出=16~18，本设计取。则：（4-30）取原则直径：查表若为方板，则边长为：（4-31）本设计取圆管，方管不另作计算。(7)、搅拌器功率计算=1\*GB3①、搅拌器类型选取搅拌器类型是依照搅拌器操作目和搅拌导致流动状态而定，因此必要依照详细搅拌规定来进行选型。本干燥机搅拌器作用重要有如下几点：A起破碎物料作用；B形成旋流（径向流和轴向流）；总之，该搅拌器作用是通过进一步破碎物料并形成一定旋转流来使物料与热空气充分接触，强化传热与传质过程，使干燥过程得以充分迅速地进行。依照以上搅拌规定，并通过比较各类型搅拌器构造特点，此外也参照实际设计中经验，自行设计一种组合式搅拌器浆型，其构造特点有如下几点：A上面有双层八叶平直叶，顶部带有小刮板，重要起破碎和清除壁上结疤以及形成径向轴向流作用；B底部是带有一定倾斜度框式四叶片浆叶，重要起清除壁上结疤以及形成轴向流作用。因此，该组合形式搅拌器浆型基本上满足了闪蒸干燥器搅拌操作规定，此外，从搅拌转速（已知）来看，该组合形式也能达到这个转速，并且考虑到浆式搅拌器构造简朴，容易制造和修配，因而选用该组合形式搅拌器。=2\*GB3②、搅拌器功率计算因本搅拌器与老式搅拌器工况略有不同：老式搅拌器普通用于气液、液固、纯液、纯固物料搅拌，而本搅拌器重要用于气固非均相系混合搅拌。到当前为止，关于气固式搅拌器功率计算重要是通过参照国内外关于老式搅拌器计算公式或经验公式，并结合实际生产状况拟定某些系数而折算出来。A、为简化计算，该气固非均相系可近似看作黏度较低均布液体系统，则物料系统平均比重为：平均黏度：（4-32）由于当固体颗粒粒度不不大于目时，搅拌器事实上还要额外受到固体颗粒冲击力，如果按平均比重和平均黏度计算，则得出计算功率不大于实际功率，按以上假设，该气固系统可近似看作均匀低黏度液体，则：取式中：—系统平均比重（）—物料堆积密度（）—气体密度（）—固体颗粒容积比—系统平均密度()—热空气黏度（）B、计算雷诺数，决定流动状态：（4-33）因此系统处在湍流状态。式中：—搅拌轴转速（）—浆径（）C、按照日本人永田进冶专门研究双叶平浆而得出公式作近似计算，将框式当作由其外廓尺寸构成平浆，则对平浆：（4-34）（4-35）得出实际取（4-36）对框式：得出式中：—叶片厚度（）D、按永田进冶公式计算功率准数由于，因此永田进冶公式前第一次可忽视不计，又依照永田进冶理论及实验，当一定期，并且浆叶数增多近似等于浆宽增大，功率也随之增大，但当时，由 于搅拌器处在湍流状态，浆叶面上并非所有面上均受力，只是一定面积处浆叶受力，受力一定，因此功率保持不变；对于多层（普通少于三层）浆叶，可近似以为其功率与具备多层浆叶宽度之和单层浆叶功率相等，或变化多层浆叶间互相角度时，这个关系也不变化。依照以上理论，考虑分两步计算搅拌器功率，第一步先计算多层浆叶合为一层时功率，然后乘以二倍数，即可得出该搅拌器功率值。（4-37）（4-38）（4-39）因此功率准数：（4-40）E、计算搅拌器功率：（4-41）因实际生产与理论计算有相称大差距，为保证万一，设计时按浆宽设计，而事实上应用来制造浆叶。4.3、旋转闪蒸干燥机构造设计4.3.1、电机选取[9]：查手册可知：单列圆锥滚子轴承传动效率：皮带传动效率：因此总传动效率：（4-42）电机功率：（4-43）查《机械设计手册》，选Y180L—8型电机，安装形式为型4.3.2、传动装置参数拟定(1)、皮带传动传动比（4-44）式中：—电机额定转速（）—搅拌轴转速（）(2)、各轴运动及动力参数计算1轴：即电机轴（4-45）2轴：即搅拌轴（4-46）（4-47）4.3.3、V带传动设计[10]：已知条件：电动机型号Y180L—8，，搅拌轴转速：工作制：持续工作制(1)、拟定设计功率，查手册得工作状况系数，故：（4-48）(2)、选用带型号：依照，，由图3—12拟定，工作点处在型区，故选型带。(3)、拟定带轮基准直径，=1\*GB3①、选取小带轮直径：由表3—5，表3—6拟定，由于占用空间限制不严，取，对传动有利，按表3—6取原则值，取=2\*GB3②、验算带速（4-49）在～之间，故合乎规定。=3\*GB3③、拟定从动轮基准直径（4-50）查3—6取原则值=4\*GB3④、实际从动轮转速和实际传动比：不计影响，若算得与预定传动比相差±5%为容许。（4-51）传动比误差：（4-52）(4)、拟定中心距和带基准长度=1\*GB3①、初定中心距按式（4-53）初定中心距=2\*GB3②、拟定带计算基准长度（4-54）=3\*GB3③、取原则带长按式3—3取=4\*GB3④、拟定中心距（按式3—27）（4-55）调节范畴：（4-56）（4-57）=5\*GB3⑤、验算包角按式3—28使（4-58）符合规定，取=6\*GB3⑥、拟定带根数查表22.1—13，单根带基本额定功率[11]：查表22.1—11，带长修正系数：查表22.1—10，得小带轮包角修正系数：由公式：（4-59）取=7\*GB3⑦、拟定初拉力按式3—30（4-60）=8\*GB3⑧、计算轴压力按式3—3１（4-61）=9\*GB3⑨、带轮基本尺寸拟定大带轮：查表22.1—17，大带轮为孔板式，辐板厚，，彀孔直径，彀长，轮缘及轮尺寸为：（4-62）（4-63）（4-64）（4-65）（4-66）（4-68）小带轮：查表22.1—17，小带轮为实心构造，轴孔直径为42mm，查表22.1—16得（4-69）4.4、轴设计[12]：4.4.1、初步估算轴径选取轴材料为45号钢,经调质后，，，最小轴径为，考虑到轴工作端伸出支点较长，且加键和工作在左右高温环境中，将其最小轴径增大到，由公式（4-70）4.4.2、轴构造设计图4-2轴构造简图图4-2轴构造简图依照轴受力状况，选用一种6000型滚动轴承和一对3000型单列圆锥滚子轴承，为便于轴承装配，取轴承处直径为，装皮带轮和装转子处轴径为，轴总长是由电机安装高度来决定，由于电机安装高度影响支架高度，而支架高度又影响和决定轴总长。依照电机长，选取支架高度，此外通过详细作图，再充分考虑装配关系状况下，最后得出轴总长。4.4.3、轴上受力分析(1)、搅拌叶片因制造和安装误差以及轴受热变形后所产生附加圆周力（方向不定，故图中以假想线表达）图4-3轴受力及转矩弯矩图图4-3轴受力及转矩弯矩图＝搅拌叶片直径一半（4-71）(2)、皮带轮压轴力，点支反力：由有：（4-72）点支反力：（4-73）4.4.4、弯矩图(1)、由于皮带轮压轴力而产生弯矩图如图示：（4-74）(2)、由于作用而作出弯矩图如图示：（4-75）4.4.5、转矩图，转矩图如图示：4.4.6、计算弯矩图（4-76）（4-78）（4-79）4.4.7、校核轴强度由以上分析可见，、处轴径相似，，而处计算弯矩值最大，因此处属危险面，现校核剖面：该轴危险断面是点和点所在剖面。由45钢调质解决，查表8-1得剖面计算应力：（4-80）而剖面材料是45号钢，它许用弯曲应力是因此，故安全。4.4.8、校核轴疲劳强度(1)、判断危险剖面Ⅰ处是由于开键槽而引起应力集中，而Ⅱ处却是由于过渡圆角而引起应力集中，轴上类似于Ⅰ、Ⅱ剖面地方诸多，但是因Ⅰ、Ⅱ剖面面积较小，弯矩较大，因此只校核Ⅰ、Ⅱ处剖面即可。(2)、校核Ⅰ、Ⅱ处疲劳强度Ⅰ剖面因键槽引起应力集中系数查手册得，，Ⅱ剖面因配合引起应力集中系数，查手册得，Ⅱ剖面因过渡圆角引起应力集中系数，查手册得因此，。故应按Ⅱ剖面配合引起应力集中系数来验算，Ⅱ剖面，Ⅱ剖面承受弯矩及转矩为：（4-81）Ⅱ剖面处正应力及应力幅、平均应力为：（4-82）剖面处扭应力及应力幅、平均应力为：（4-83）（4-84）绝对尺寸系数由表20—22查得，，，表面质量系数由表20—19查得，，Ⅱ剖面安全系数为：（4-85）（4-86）因此，（4-87）取（轴材料不够均匀计算精度较低）因，因此Ⅱ剖面安全。4.4.9、轴弯曲刚度校核由于轴上截面Ⅲ向右一段伸出较长，并且受热容易变形，因此只校核该轴段弯曲变形即可，为简化计算，将该段内直径不同几段轴抱负化，简化为轴径均为均匀轴来校核。已知，因此简化后轴为一悬臂梁，由《材料力学》知，处轴最大挠度为：（4-88）而容许挠度由表20—28查得：（对高刚度轴）（4-89）4.5、轴承设计[13]4.5.1、轴承选取因轴竖直安装，为支撑其自身以及运转中也许产生轴向力，故底轴承采用一对单列圆锥滚子轴承，而顶轴承则重要承受径向力，因此选取型深沟球轴承。4.5.2、轴承校核由于底轴承是重要承载轴承，因此重要校核它寿命即可，对单列圆锥滚子轴承：(1)、基本额定动载荷：查表知：(2)、—温度系数，因轴承工作温度(3)、—轴转速(4)、当量动载荷由于轴向力重要是轴自身重量极其上面零件重量之和，为计算轴向力，需简化轴为均匀轴，轴长。=1\*GB3①、轴重：（4-90）=2\*GB3②、8根方棒重：（4-91）=3\*GB3③、转子及4片叶片总重约为：（4-92）因此总重为：（4-93）（4-94）可查表获得。因此，依照详细工况得出：（4-95）(5)、轴承寿命为：（4-96），故合格。4.6、支撑装置设计：支撑装置重要是支架和底板，如下重要简介支架与底板设计：4.6.1、支架设计支架重要用角钢组焊而成，选用三种不同宽度系列角钢：支立四个角钢宽为，与底板支撑角钢宽度系列为，而顶上则选宽度为，支架材料角钢易找，加工也以便，本设计充分考虑了经济加工等方面问题，支架详细构造极其技术规定见部件图—支架。4.6.2、底板设计底板是重要承载体，因此它材料不应选普通惯用号钢，应选用钢或强度更高合金钢，此外承载电机处底板不能伸出支点过长，否则会发生振动，产生不利后果，本设计重要考虑安全可靠，详细图形极其技术规定见底板图。4.7密封及润滑装置设计4.7.1、密封装置设计本干燥器重要特点就是密封性能好，因而设备对密封性能规定较高，在筒体联接处采用石棉盘根，它必要经常更换。此外在筒体夹层中必要塞满毛毡，毛毡是作为保温材料用。在倒锥体底部必要加上石棉套环，密封性较好，否则一旦漏入冷空气，搅拌轴极其叶片会因突然受热不均而导致弯曲变形，影响系统工作，后果不堪设想，因此必要定期检查和更换密封材料。4.7.2、润滑装置设计轴承润滑采用油润滑，用喷枪定期润滑。4.8送料装置设计[14]已知条件：输送量：物料堆积密度：4.8.1、功率计算：螺旋轴所需功率：（4-97）式中：—螺旋轴长度（）—物料阻力系数—功率备用系数，查手册：，，由实际需要及构造拟定故电机功率：（4-98）4.8.2、电机选取电功，查《机械设计手册》，选Y801—4型电机，满载转速4.8.3、带轮设计Y801—4型电机，，满载转速，接减速器轴转速为，每天工作10小时。(1)、设计功率，由表22.1—9查得工况系数，（4-99）(2)、选定带型：依照和，由图22.1—1拟定为Z型带，(3)、皮带传动传动比由式（4-44），（4-100）式中：—电机额定转速（）—搅拌轴转速（）(4)、拟定小带轮基准直径参照表22.1—14和图22.1—1，取,（4-101）由表22.1—14取(5)、连接减速机轴实际转速：（4-102）(6)、验算带速（4-103）在之间，故合乎规定。(7)、实际传动比i：不计影响，若算得与预定传动比相差±5%为容许。（4-103）传动比误差：（4-106）故可以。(8)、拟定中心距和带基准长度=1\*GB3①、初定中心距按式（4-107）初定中心距=2\*GB3②、拟定带计算基准长度（按式3—26）（4-108）=3\*GB3③、取原则按式3—3取=4\*GB3④、拟定中心距（按式3—27）（4-109）调节范畴：（4-110）（4-111）=5\*GB3⑤、验算包角按式3—28使（4-112）符合规定，取=6\*GB3⑥、拟定带根数查表22.1—13b，单根带基本额定功率：查表22.1—11，带长修正系数：查表22.1—10，得小带轮包角修正系数：由公式：（4-113）取=7\*GB3⑦、拟定初拉力按式3—30（4-114）=8\*GB3⑧、计算轴压力按式3—31（4-115）=9\*GB3⑨、带轮基本尺寸拟定大带轮：查表22.1—17，大带轮为四孔板轮，辐板厚，，彀孔直径，彀长，轮缘及轮尺寸为：（4-116）（4-117）（4-118）（4-119）（4-120）（4-121）小带轮：查表22.1—17，小带轮为实心构造，轴孔直径为，查表22.1—16得（4-121）（4-122）（4-123）（4-124）（4-125）4.8.4、减速机选取，输入轴转速为，输出轴转速为，选取湖北东兴减速机公司RDZ50型减速机。4.8.5、联轴器选取选型梅花形弹性联轴器（），4.8.6、输送段设计[15]输送装置采用螺旋输送机，螺旋输送机是一种不带挠性件输送设备。它通过螺旋叶片向一定方向输送散状物料。综观国内外旋转闪蒸设备，其原料给料装置始终存在着缺陷，最重要就是给料机密封问题。设备内为正压系统，为了不让干燥机内气流泄露，就必要切断给料机与外界连通。普通做法是用给料关风器进行密封，但是效果较差。这里应用螺旋给料器料封装置，较好地解决了进料密封问题。螺旋给料机就是在中心轴上安装了螺旋片，轴和螺旋片在一固定外壳内旋转，具备输送原料功能机械装置，其简图如图3-4所示。当变化螺旋螺径或者螺距时，给料机输送能力就会发生变化，通过给料机输送能力变化使原料在给料机内堆积，从而起到原料密封作用，这就是料封。螺旋料封给料机（又称料封绞龙）具备下述特点。图4图4-4螺旋给料机螺旋某些(1)、螺旋给料机输送距离较短，普通不超过3m；(2)、螺旋给料机合用于流动性好、无粘性或者粘性很小、无揣摩性或者揣摩性很小粉粒状原料，原料颗粒度普通不大于50mm，不合用于含水率大、质地较硬、揣摩性大以及粘性高原料；(3)、螺旋给料机是一种相对密闭式装置，输送能力相对小，功率消耗相对大。螺旋给料机料封基本形式(1)、渐缩型螺旋给料机渐缩型螺旋给料机就是在某一段中轴上螺径或者螺距逐渐缩小给料机，如图3-5、图3-6所示。图3-5所示给料机在中轴L段上螺径逐渐缩小，图3-6所示给料机在中轴L段上螺距逐渐缩小。当L取某一值时，这两种形式给料机在L段上输送能力就会减小，但是进入给料机原料输送量是一定，这样当原料被输送到L段时，来不及输送原料就会被积压，随着时间推移，积压原料就会越来越多，慢慢就会在给料机壳体内部布满原料。当原料被积压到一定限度时，原料颗粒间空隙就会逐渐缩小，当空隙缩小到一定限度时，就会切断给料机与外界通气，这样就达到了密封目。图4-5螺径渐缩型螺旋给料机（a）图4-5螺径渐缩型螺旋给料机（a）图4-6螺矩渐缩型螺旋给料机（b）图4-6螺矩渐缩型螺旋给料机（b）(2)、断开型螺旋给料机断开型螺旋给料机就是在某一段中轴上去掉螺旋片而使其输送量急剧减少给料机，如图3-7、图3-8所示。图4-7尾部断开型螺旋图4-7尾部断开型螺旋给料机（c）图4-8中间断开型螺旋图4-8中间断开型螺旋给料机（d）这种形式给料机密封原理与渐缩型给料机同样，所不同是在(段上原料输送能力。在断开型给料机中，中轴L段上螺径和螺距都为零，由螺旋给料机输送量计算公式可知，这两种形式给料机在L段上失去了输送原料能力，这样在L段上原料就完全靠前面进入原料推动迈进，阻力相对渐缩型给料机来说较大。(1)、密封螺旋给料器设计难点在于既要保证密封性，又要保证原料输送畅通)这是互相矛盾问题。同步，不同原料密封所需密封段长度变化也很大，虽然同一种原料也因其颗粒度、湿度等因素变化而变化。要设计出一套合理密封螺旋给料机，应在理论分析基本上，结合大量实验来拟定合理设计方案。(2)、对于旋转闪蒸干燥机，本设计选取中间断开型螺旋给料机，一是由于其密封效果好，对于细粉原料尤为适合；二是由于给料机密封段在管道中间，这样减少了原料温度对设备内部温度影响。螺旋给料器使用环境温度为，物料温度，如下是其核心部件设计。=1\*GB3①、螺旋螺旋是螺旋给料器基本构件，它是由轴和螺旋叶片构成，螺旋叶片多由钢板冲压而成，然后将它们互相焊接起来，其厚度，本设计取。螺旋形状按照输送物料性质不同有如下各种形式：实体螺旋、带式螺旋、叶片式螺旋和齿形螺旋。本设计采用实体螺旋，实体螺旋直径由下式计算：（4-126）式中，—物料综合特性系数，查表5—11—3得—填充系数，查表5—11