气流和单层硫化床联合干燥装置设计毕业论文.docx

气流和单层硫化床联合干燥装置设计毕业论文.docx

《气流和单层硫化床联合干燥装置设计毕业论文.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《气流和单层硫化床联合干燥装置设计毕业论文.docx（54页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

化工原理课程设计说明书

课题名称：

气流和单层硫化床联合干燥装置设计

（干燥装置设计）

化工原理课程设计任务书

（一）设计题目：

气流和单层流化床联合干燥装置设计

（二）设计任务及操作条件

1．用于散颗粒状药品干燥

2．生产能力：

处理（13000+200*38）=20600Kg/h 物料含水率（湿基）

22%，气流干燥器中干燥至10%，再在单层流化床干燥器中干燥至

0.5%（湿基）。

3.进料温度20℃，离开流化床干燥器的温度120℃。

4.颗粒直径：

平均直径dm=0.3mm最大粒径dmax=0.5mm最小粒径dmin=0.1mm

5.干燥介质：

烟道气（性质与空气同）。

初始湿度：

H0＝0.01kg水/kg绝干气入口温度：

t1=800℃

废气温度：

t2=125℃（两种干燥器出口温度相同）

6.操作压力：

常压（101.3kPa）

7.年生产日330天，连续操作24小时/天。

8.厂址：

柳州地区

（三）设计内容

1.干燥流程的确定及说明.

2.干燥器主体工艺尺寸计算及结构设计。

3.辅助设备的选型及核算（气固分离器、供风装置、供料器）。

4.A3 图纸2张：

带控制点的工艺流程图

主体设备图

（四）设计基础数据

1.被干燥物料：

颗粒密度：

ρs=2000kg/m3

干物料比热容：

Cs=0.712kJ/kg.℃

假设物料中除去的全部为非结合水。

2.分布板孔径：

d0=5mm

3.流化床干燥器卸料口直接接近分布板

4.干燥介质的物性常数可按125℃的空气查取

5.干燥装置热损失为有效传热量的15%

目录

一．设计方案简介 1

1.1气流干燥 1

1.2气流干燥器的特点 1

1.3气流干燥器的适用范围 2

1.4流化床干燥器 2

1.5流化床干燥器的特点 3

1.6气流-流化床组合式干燥器 4

1.7干燥器选形时应考虑的因素 4

1.8气流、流化床干燥器联合干燥器的选定 5

二．工艺流程草图及说明 5

2.1工艺流程草图 5

2.2工艺流程草图说明 6

三.气流干燥器的设计计算 7

3.1物料衡算 7

3.1.1水分蒸发量W 7

3.1.2气流干燥器的产品量G2 7

3.1.3绝干物料量Gc 8

3.1.4物料的干基湿含量 8

3.1.5空气的用量L 8

3.2热量衡算 8

3.2.1物料在气流干燥室的出口温度tm2,空气的出口湿含量H2 8

3.2.2热损失q1 10

3.2.3物料升温所需要的热量qm 10

3.2.4总热量消耗Q 10

3.3气流干燥管直径D的计算 10

3.3.1最大颗粒的沉降速度ufmax 10

3.3.2干燥管内的平均操作气速ua 11

3.3.3干燥管的直径D 11

3.4气流干燥管的长度Y 12

3.4.1物料干燥所需的总热量Q 12

3.4.2平均传热温差Δtm 12

3.4.3表面给热系数α 13

3.4.4气流干燥管的长度Y 13

3.5气流干燥管压降的计算 13

3.5.1气、固相与管壁的摩擦损失△P1 13

3.5.2克服位能提高所需的压降ΔP2 14

3.5.3局部阻力损失ΔP3 14

3.5.4总压降ΔP 14

四．单层圆筒流化床的设计计算 14

4.1物料衡算 15

4.1.1流化床干燥器中水分蒸发量W 15

4.1.2流化床干燥器的产品产量G3 15

4.1.3绝干物料量Gc 15

4.1.4物料的最终干基湿含量X3 15

4.2热量衡算 16

4.2.1水分蒸发所需热量Q1 16

4.2.2干物料升温所需热量Q2 16

4.2.3干燥器中所需热量Q′ 16

4.2.4热损失Q3 16

4.2.5干燥过程所需总热量Q 16

4.2.6干空气用量L 16

4.2.7最终废气湿含量H3 16

4.3最小颗粒的逸出速度ut 17

4.4床层直径D′的确定 17

4.5扩大段直径D2′的确定 18

4.6分离段直径D1′的确定 18

4.7流化床干燥器总高度Z的确定 18

4.7.1流化床床层高度Zf 18

4.7.2分离段高度Z1 19

4.7.3扩大段高度Z2 19

t

4.7.4总高Z 19

4.8颗粒在流化床中的平均停留时间 19

4.9流化床的分布板 19

4.9.1选用侧流式分布板（侧流式锥帽分布板） 19

五．主要附属设备的选型与计算 20

5.1空气预热器 20

5.1.1饱和蒸汽温度 20

5.1.2空气的平均温度 20

5.1.3初步选型 20

5.1.4空气从t0升到t1所需热量 21

5.1.5实际风速和空气的质量流速 21

5.1.6排管的传热系数 21

5.1.7传热温差 21

5.1.8所需传热面积 21

5.1.9所需的单元排管数 21

5.1.10性能校核 21

5.2风机 22

5.3旋风分离器 23

5.4供料器 24

六．设计计算结果汇总表 24

6.1气流干燥器设计计算结果汇总表 24

6.2单层流化床干燥器设计计算结果汇总 25

七．设计评述 26

八．参考文献 27

九．主要符号说明 28

十．附图（见后） 30

一．设计方案简介

1.1气流干燥

气流干燥器一般由空气滤清器、热交换器、干燥管、加料管、旋风分离器、出料器及除尘器等组成。

直管气流干燥器为最普遍的一种。

它的工作原理是：

物料通过给料器从干燥管的下端进入后，被下方送来的热空气向上吹起，热空气和物料在向上运动中进行充分接触并作剧烈的相对运动，进行传热和传质，从而达到干燥的目的。

干燥后的产品从干燥管顶部送出，经旋风分离器回收夹带的粉末产品，而废气便经排气管排入大气中。

为了使制品的含水量均匀以及供料连续均匀,在干燥管的出口处常装有测定温度的装置。

直管气流干燥器分单管式和双管式两种型号。

旋风分离器是最常用的气固分离设备。

对于颗粒直径大于5微米的含尘气体，其分离效率较高，压降一般为1000～2000 Pa。

旋风分离器的种类很多，各种类型的旋风分离器的结构尺寸都有一定的比例关系，通常以圆柱直径的若干倍数表示。

1.鼓风机；2.预热器；3.夹套；4.加料器；5.气流干燥管；6.旋风分离器；7.

抽气机

1.2气流干燥器的特点

1干燥强度大。

由于气流的速度高，湿物料又处于分散和悬浮于热气流中，气、固相接触面积大，强化了传热、传质过程，使物料在干燥管内仅需要极短

的时间即可到达干燥的要求。

故可用于干燥热敏性物料。

2干燥处理量大，热效率高。

3结构简单，装卸方便，占地面积小。

4在干燥的同时，对物料有破碎作用，因而对粉尘的回收要求较高，否则物料损失大，还会污染环境。

5干燥产品磨损较大。

物料一般难以保持干燥前的结晶形式和光泽。

1.3气流干燥器的适用范围

1）物料状态 气流干燥以粉状或颗粒状物料为主，其颗粒直径一般为

0.5~0.7mm以下，至多不超过1mm。

对于块状、膏状或泥状物料，应选用带粉碎机、分散器或搅拌器等类型的气流干燥器，使物料的干燥和破碎或分散同时进行，也使干燥过程得到强化。

气流干燥中的高速气流易使物料被破碎、磨损，而因气流干燥不适用于需要完整的结晶形状和光泽的物料。

极易吸附在干燥管上的物料不适宜采用气流干燥。

对于有毒或粒度过细物料亦不宜采用气流干燥。

2）湿分状态 由于气流干燥的操作气速高，气-固两相的接触时间短，因此气流干燥一般仅适用于进行物料表面蒸发的恒速干燥过程，物料中的水分应以湿润水、孔隙小或较粗管径的毛细管水为主，此时，可获得湿分低达

0.3%~0.5%的干燥产品。

对于吸附性或细胞质物料，若采用气流干燥，很难将其干燥到湿分2%~3%以下。

对于湿分在物料内部的迁移以扩散控制为主的湿物料，气流干燥一般不适用。

1.4流化床干燥器

流化床干燥过程是散状物料被置于孔板上，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.典型的流化床干燥器有一个锥形反应室，热空气从底部进入，通过物料层，再从顶部排出。

如图所示为典型单层圆筒流化床干燥装置示意图。

1.5流化床干燥器的特点优点：

（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）由于气固相间激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，为得到干燥均一的产品提供了良好的外部条件。

（3）物料干燥速度大，在干燥器中停留时间短，所以适用于某些热敏性物料的干燥。

（4）物料在床内的停留时间可根据工艺要求任意调节，故对难干燥或要求干燥产品含湿量低的过程非常适用。

（5）设备结构简单，造价低，可动部件少，便于制造、操作和维修。

（6）在同一设备内，既可进行连续操作，又可进行间歇操作。

缺点：

（1）床层内物料返混严重，对单级式连续干燥器，物料在设备内停留时间不均匀，有可能使部分未干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、含湿量过高物料的干燥，因为容易发生物料粘结到设备壁面上或堵床现象。

（3）对被干燥物料的粒度有一定限制，一般要求不小于30mm、不大于6mm。

（4）对产品外观要求严格的物料不宜采用。

干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

1.6气流-流化床组合式干燥器

这种组合式干燥器是以快速的气流干燥器作为预干燥器，流化床干燥器为终了干燥器。

由于流化床干燥器停留时间的随意性，故可得到含水量较低的产品。

利用该类组合式干燥器，可干燥聚氯乙稀、香料、医药制品以及建筑材料（如石墨）等。

通常气流流化床组合式干燥器可分为气流锥形流化床组合式干燥器和气流卧式多室流化床组合式干燥器。

下图是标准的干燥聚氯乙烯的气流—卧式多室组合式干燥装置。

湿物料由螺旋加料器送入气流干燥器，脱水干燥后经中间漏斗连续地投入流化床内。

干燥了的产品通过流化床

出口的旋转活门，连续地送到下一工序。

随流化床排气夹带出去的PVC粉尘，由旋风分离器和袋式过滤器捕集后，返回流化床内，与未干燥的物料混合重新进行干燥。

这种组合式的干燥器尽管跟我们的课题有点偏差，可是我们一样能够用心的去研究它们的优点，我们可以在原有的技术上加以改进，转换为我们所需要的组合式干燥装置。

1.7干燥器选形时应考虑的因素

（1）物料性能及干燥持性 其中包括物料形态（片状、纤维状、粒状、液态、膏状等）、物理性质（密度、粒度分布、粘附性）、干燥特性（热敏性、变形、开裂等）、物料与水分的结合方式等因素。

（2）对干燥产品质量的要求及生产能力 其中包括对干燥产品特殊的要求

（如保持产品特有的香味及卫生要求）；生产能力不同，干燥设备也不尽相同。

（3）湿物料含湿量的波动情况及干燥前的脱水 应尽量避免供给干燥器湿物料的含湿量有较大的波动，因为湿含量的波动不仅使操作难以控制面影响产品质量，而且还会影响热效率，对含湿量高的物料，应尽可能在干燥前用机械方法进行脱水，以减