1875kg／h流化床干燥设计

设计书系别：班级：姓名：学号：指导教师：职称：第一部分概述1.1流化床干燥器简介将大量固体颗粒悬浮于运动着的流体之中，从而使颗粒具有类似于流体的某些表观特性，这种流固接触状态称为固体流态化。流化床枯燥器就是将流态化技术应用于固体颗粒枯燥的一种工业设备，目前在化工、轻工、医学、食品以及建材工业中都得到了广泛应用。1.1.1流化床干燥器的特征优点：〔1〕床层温度均匀，体积传热系数大〔2300~7000W/m3·℃〕。生产能力大，可在小装置中处理大量的物料。〔2〕由于气固相间剧烈的混合和分散以及两者间快速的给热，使物料床层温度均一且易于调节，为得到枯燥均一的产品提供了良好的外部条件。〔3〕物料枯燥速度大，在枯燥器中停留时间短，所以适用于某些热敏性物料的枯燥。〔4〕物料在床的停留时间可根据工艺要求任意调节，故对难枯燥或要求枯燥产品含湿量低的过程非常适用。〔5〕设备构造简单，造价低，可动部件少，便于制造、操作和维修。〔6〕在同一设备，既可进展连续操作，又可进展间歇操作。缺点：〔1〕床层物料返混严重，对单级式连续枯燥器，物料在设备停留时间不均匀，有可能使局部未枯燥的物料随着产品一起排出床层外。〔2〕一般不适用于易粘结或结块、含湿量过高物料的枯燥，因为容易发生物料粘结到设备壁面上或堵床现象。〔3〕对被枯燥物料的粒度有一定限制，一般要求不小于30μm、不大于6mm。〔4〕对产品外观要求严格的物料不宜采用。枯燥贵重和有毒的物料时，对回收装量要求苛刻。〔5〕不适用于易粘结获结块的物料。1.2设计方案简介来自干燥器的颗粒状物料星形加料器加热到干燥器的第一室，依次经各室后，于44°C然后离开干燥器。空气由送风机送到翅片型空气加热器，升温到200°C进入干燥器，经过与悬浮物料接触进行传热传质后温度下降到63°C。废气经旋风分离器净化后由抽风机排至大气。空气加热器以392.4pa的水蒸气作载热体。

第二部分设计计算气流干燥器出口细颗粒物料的含水量ω1为12%,要求在卧式多室流化床中干燥至ω2:0.5%(0.3%以上为湿基)。已知参数如下：被干燥参数：湿物料流量G1：1875(kg╱h);颗粒密度ρs：1600(kg╱m³);堆积密度ρb：1360(kg╱m³);干物料比热容Cs：1.26(kJ╱(kg·°C));临界含水量Xc：0.02(kg水╱kg干基物料);平衡含水量X*:：0.001;颗粒平均直径dm：0.15(mm);进口温度θ1：15(°C);干燥介质为湿空气热源为392.4kPa的水蒸气。进预热器温度t0：25(°C));进干燥器温度t1：200(°C));初始湿度H0：0.01(kg水╱kg干气);

第三部分物料和热量衡算3.1物料衡算绝干物料的质量流量GcG进料微粉碳含量X出料微粉碳含量X干燥流量W3.2空气和物料出口温度的确定空气的出口温度t2应比出口处湿球温度高20～50°C，这里取35°C即：t由t1=200°C及H0=0.01查湿度图，得tw1=28°C,近似值取tw2=tw1=28°C,于是：t2=63°C物料离开干燥器的温度θ2由下式计算：it63由水蒸气表查得rtw2=2310.5kJ/kg，将有关数据带入上式进行衡算，即：θ

第四部分干燥流程的确定来自干燥器的颗粒状物料星形加料器加热到干燥器的第一室，依次经各室后，于44°C下离开干燥器。空气由送风机送到翅片型空气加热器，升温到200°C进入干燥器，经过与悬浮物料接触进行传热传质后温度下降到63°C。废气经旋风分离器净化后由抽风机排至大气。空气加热器以392.4pa的水蒸气作载热体。流程中采用前送后抽式供气系统，维持干燥器在略微负压下操作。4.1干燥器的热量衡算干燥器中不补充热量QD=0，因此总热量Q可由下式进行衡算，各分部热量Q式中：QQQQ取干燥器的热损失为有效耗热量（Q1+Q2）的15%，即：Q0.05001L代入上式可得空气消耗量L=4794.6kg╱h由下式算的微粉碳离开干燥器的湿度H2，即：LH4.2预热器的热负荷和加热蒸汽消耗量Q由水蒸气表查得，392.4kPa水蒸气的温度Ts=142.9°C，冷凝潜热r=2135kJ╱kg。取预热器的热损失为有效传热量的15%,则蒸汽消耗量为：Q干燥器的热效率为：η

第五部分干燥器的设计5.1流化速度的确定5.1.1临界流化速度在200°C下空气的有关参数为：密度ρ=0.746kg╱m³,黏度μ=2.6E-5Pa·s，热导率λ=0.0393W╱(m·°C)，则：A由ε=0.4及Ar值查《化工原理课程设计》图(6-2)得Lymf=2.0E-6。u5.1.2颗粒带出速度由ε=1及Ar值查《化工原理课程设计》图(6-2)得Lyt=0.55。临界流化速度由式(6-5)计算，即：u5.1.3作流化速度为u取操作流化速度为0.7ut，即：u5.2化床层底面积的计算5.2.1干燥第一阶段所需底面积表面气化阶段所需底面积A1由下式计算，即：α´式中有关参数计算如下：取静止床层厚度Z0=0.1m，干微粉碳的质量流速取为ρu，L´aRαα由于dm=0.15mm<0.9mm时，所得αa需校正，由dm从图(6-7)查得C=0.11。α´9188解得：A1=2.038㎡5.2.2物料升温阶段所需底面积物料升温阶段的底面积A2可以按下时进行计算，即：α´式中：Cln9188解得：A2=0.252㎡5.2.3床层总底面积A5.3干燥器的宽度和长度现取宽度为1.3m，长度为2m，则流化床的实际底面积为2.6㎡，沿长度方向在床层内设置三个横向分隔板，板间距为0.5m。5.4停留时间物料在床层中的停留时间为：Gτ5.5干燥器的高度流化床的总高度分为密相段（浓相区）和稀相段（分离区）。流化床界面以下的区域称为农相区，界面以上的区域称为西相区。5.5.1浓相段高度浓相区高度Z与起始流化高度Z0之间有如下关系：Z而ε由下式计算，之前已算出Re=2.226,Ar=58.432，于是：εZ5.5.2分离段高度D由u=0.5172m╱s及De=0.7222m，从图6-8查得：Z5.5.3干燥器高度为了减少气流对固体颗粒的带出量，取分布板以上的总高度为3m。5.6干燥器结构设计5.6.1布气装置采用单层多孔布气板，且取分布板压强为床层压强降的15%，则：ΔPΔP取阻力系数ζ=2，则筛孔气速为：u干燥介质的体积流量为：V选取筛孔直径d0=1.5mm，则总筛孔数为：n分布板的实际开孔率为：Aφ取实际开孔率为：5.04%。在分布板上筛孔按等边三角形布置，孔心距为：t5.6.2分隔板沿长度方向设置3个横向分隔板，隔板与分布板之间的距离为30～60mm(可调节)，提供室内物料通道。分隔板宽度1.3m，厚2.5m，由5mm厚的钢板制造。5.6.3物料出口堰高hReE将u及umf代入上式，即：EEv=8.603用下式求溢流堰高度h，即：2.14将有关数据代入上式，即：2.140.17584整理上式解得：h=0.711m表5-1设计计算结果总表项目符号单位计算数据处理湿物料量G1kg/h1875物料温度入口θ1℃25出口θ2℃44气体温度入口t1℃200出口t2℃63气体用量Lkg绝干气/h4794.6热效率η%60.97流化速度μm/s0.5172床层底面积第一阶段A1m²2.038加热段A2m²0.252设备尺寸长Jm2宽bm1.3高Zm3布气板型号单层多孔板孔径d0mm1.5孔速u0m/s13.8孔数n0个74221开孔率φ%5.04分隔板宽bm19.2300321226距离hcmm30～60物料出口堰高度hm0.7115.7附属设备选型为了保持干燥室基本维持常压操作，采用前送后抽式系统。5.7.1送风机和排风机①送风机V根据经验，由风机的综合特性曲线图可选9-27-101N08型风机②排风机V根据经验，由风机的综合特性曲线图可选9-27-101N08型风机5.7.2气固分离设备为获得比较高的固相回收率，拟选用XLP/B-8.2型旋风分离器。其圆筒直径820mm,人口气速20m╱s，压力降1150Pa，单台生产能力8650m³╱h。5.7.3供料装置根据物料性质（散粒状）和生产能力（2t╱h）选用星形供料装置（加料和排料）。其规格和操作参数为：规格：φ200×200生产能力：4m³╱h链轮传动叶轮转速：20r╱min齿轮减速电动机：型号JTC561，功率KW，输出转速200r╱min

第六部分符号说明A—干燥面积，m²;ω—物料湿基含水量;Cm—干燥物料，kJ/Kg·℃;W—水分蒸发量，kg/hCw—水的比热，kJ/Kg·℃;X—物料干基含水量;G—物料流量,kg/h;d0—筛孔直径,mm;Gc—绝干物料流量,kg/h;θ—物料温度,℃;H—空气湿含量,kg/kg;A0—开孔率;I—空气热焓,kJ/kg;h—高度,m;L—绝干空气流量,kg/h;V_s—体积流量,m³╱S;P—压力,Pa;φ—开孔率;Q—热量，kJ;τ—时间,min;Re—雷诺数;α—传热膜系数，W/㎡·℃;t—温度，℃;Z0—厚度，m;tw—空气湿球温度,℃;ρ—密度;u—速度,m/s;λ—热导率vH—湿空气比容,m³/kg;μ—粘度，Pa·s;

第七部分设计评述本次设计任务是生产能力卧式多室流化床干燥装置，通过这次设计我接触到了很多原本对我来说很陌生的东西，对干燥器、流化床等有了一些认识，了解了设计一个设备的大概流程。课程设计对我们来说完全是个新生事物，起初真的可谓是无从下手。我们只能从课本开始做起，并配合我们由图书馆借来的有关资料，先对整个课程设计过程做个大致的了解。功夫不负有心人，经过艰苦奋斗，设计任务终于完成了初步的草稿，心中不禁感到由衷的高兴，不免有一种发自内心的成就感。除了专业方面的知识，这次课程设计，我也学到了很多其他方面东西。但是就word而言，这些office软件是我们平时工作学习经常用到的东西，通过这次课程设计让我对word的使用更加灵活，对于公式的输入、排版等也有所掌握,在此，我们要更加进一步的掌握和熟悉这个软件的实用方法以及使用。另外，我发现我的耐心也好了很多，此次计算量较大，要求我们务必处处要小心谨慎，否则一步错了的话，可能会连带很多数据都算错，这对我们的耐心是一个考验。经过我们的不懈努力，最后获得成功的时候，我们收获的不仅仅是一份说明书和图纸，更是对自己的信心以及在未来的人生路上迈出的更坚定的脚步。

参考文献[1]柴诚敬,刘国维,李阿娜.化工原理课程设计.天津:天津科学技术出版社,1994[2]柴诚敬,张国亮等.化工流体流动与传热.