气流和单层硫化床联合干燥装置设计.doc

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广西科技大学

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

指导教师：

罗建平

班级：

卓越化工121

姓名：

学号：

成绩评定：

指导教师（签字）：

年月日

化工原理课程设计任务书

（干燥装置设计）

（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：

处理量15200Kg/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

1设计方案简介 1

1.1气流干燥器（pneumaticdryer）的简介：

1

1.1.1气流干燥器工作原理 1

1.1.2气流干燥器使用特点 1

1.1.3气流干燥器应用范围 1

1.2单层圆筒流化床干燥器 2

1.3气流-流化床组合式干燥器 3

2工艺计算及主要设备设计计算 4

2.1物料衡算 5

2.1.1水分蒸发量W 5

2.1.2气流干燥器的产品量G2 5

2.1.3绝干物料量Gc 5

2.1.4物料的干基湿含量 6

2.1.5空气的用量L 6

2.2热量衡算 6

2.2.1物料在气流干燥室的出口温度tm2,空气的出口湿含量H2 6

2.2.2热损失q1 7

2.2.3物料升温所需要的热量qm 8

2.2.4总热量消耗Q 8

2.3气流干燥管直径D的计算 8

2.3.1最大颗粒的沉降速度ufmax 8

2.3.2干燥管内的平均操作气速ua 9

2.3.3干燥管的直径D 9

2.4气流干燥管的长度Y 10

2.4.1物料干燥所需的总热量Q 10

2.4.2平均传热温差Δtm 10

2.4.3表面给热系数α 11

2.4.4气流干燥管的长度Y 11

2.5气流干燥管压降的计算 12

2.5.1气、固相与管壁的摩擦损失△P1 12

2.5.2克服位能提高所需的压降ΔP2 12

2.5.3局部阻力损失ΔP3 13

2.5.4总压降ΔP 13

3单层圆筒流化床的设计计算 13

3.1物料衡算 13

3.1.1流化床干燥器中水分蒸发量W 13

3.1.2流化床干燥器的产品产量G3 14

3.1.3绝干物料量Gc 14

3.1.4物料的最终干基湿含量X3 14

3.2热量衡算 14

3.2.1水分蒸发所需热量Q1 14

3.2.2干物料升温所需热量Q2 14

3.2.3干燥器中所需热量Q′ 14

3.2.4热损失Q3 15

3.2.5干燥过程所需总热量Q 15

3.2.6干空气用量L 15

3.2.7最终废气湿含量H3 15

3.3最小颗粒的逸出速度ut 15

3.4床层直径D′的确定 16

3.5扩大段直径D2′的确定 16

3.6分离段直径D1′的确定 17

3.7流化床干燥器总高度Z的确定 17

3.7.1流化床床层高度Zf 17

3.7.2分离段高度Z1 18

3.7.3扩大段高度Z2 18

3.7.4总高Z 18

3.8颗粒在流化床中的平均停留时间 18

3.9流化床的分布板 19

3.9.1选用侧流式分布板（侧流式锥帽分布板） 19

3.9.2分布板的孔数n0 19

3.9.3开孔率η 19

4主要附属设备的选型与计算 19

4.1空气预热器 19

4.1.1饱和蒸汽温度 20

4.1.2空气的平均温度 20

4.1.3初步选型 20

4.1.4空气从t0升到t1所需热量 20

4.1.5实际风速和空气的质量流速 20

4.1.6排管的传热系数 21

4.1.7传热温差 21

4.1.8所需传热面积 21

4.1.9所需的单元排管数 21

4.1.10性能校核 22

4.2风机 22

4.3旋风分离器 22

4.4供料器 23

5主要设计结果列表 23

6设计评论 23

7参考文献 23

8主要符号说明 24

1

6

1

气流和单层流化床联合干燥说明书

2设计方案简介

1.1气流干燥器（pneumaticdryer）的简介：

通常与物料的粉碎操作结合进行。

湿物料从加料槽通过可以调节数量的投入器送入加料滚筒，借加料滚筒的转动送入直立管的下部。

空气由送风机送入预热器加热到80-90℃而后吹入直立管，管内流速决定于湿颗粒的大小和密度，一般是10-20米/秒。

已干燥的颗粒被强烈的气流一直带到缓冲器内（上端封闭），再沿降落管落入旋风分离器内。

干物料沉降后经卸料滚筒排出，废气通过袋滤器而由排气管的上端排走。

1.1.1气流干燥器工作原理

湿物料自螺旋加料器进入干燥管，空气由鼓风机鼓入，经过加热器加热后与物料汇合，在干燥管内达到干燥的目的。

干燥后的物料在旋风除尘器和布袋除尘器得到回收。

1.1.2气流干燥器使用特点

优点：

干燥强度大，干燥时间极短，热效率高、设备简单、且处理量极大，产品质量均匀可靠。

1.1.3气流干燥器应用范围

 1、物料状态：

气流干燥要求以粉末或颗粒状物料为主，其颗粒粒径一般在0．5-0.7mm以下，至多不超过1mm。

对于块状、膏糊状及泥状物料，应选用粉碎机和分散器与气流干燥串联的流程，使湿物料同时进行干燥和粉碎，表面不断更新，以利于干燥过程的连续进行，或者采用将一部分干燥合格的产品返回加料器与湿物料相混合，使湿膏状物料、泥状物料分散成粉状物料后进行气流干燥。

气流干燥中的高速气流易使物料破碎，故高速气流干燥不适用于需要保持完整的结晶形状和结晶光泽的物料。

极易粘附在干燥管的物料如钛白粉、粗制葡萄糖等类似物料不宜采用气流干燥。

如果物料粒度过小，或物料本身材毒，很难进行气-固分离．也不宜采用气流干燥。

2、湿分和物料的结合状态：

气流干燥采用高温高速的气体作为干燥介质，而且气-固两相之间的接触时间很短。

因此气流干燥仅适用于物料湿分进行表面蒸发的恒速干燥过程；待干物料中所含湿分应以润湿水、孔隙水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%的下物料。

对于吸附性或细胞质物料，若采用气流干燥，一般只能被干燥到含湿分2％一3％。

1.1.4气流干燥器主要优点是：

（1）热空气与被干燥物料直接接触，干燥速度快，强度高；

（2）干燥时间短，仅需5-7秒；（3）结构简单，占地面积小；（4）适用于大量生产。

缺点是消耗能量较多。

1.2单层圆筒流化床干燥器

流化干燥是固体流态化技术在干燥上的应用。

对于单层圆筒流化床干燥器，被干燥的散颗粒物料从左侧加入，与通过多孔分布板向上的热气流相接触。

只要气流速度保持在颗粒的起始柳化速度和带出速度之间，颗粒就能在热气流中上下翻滚，相互混合、碰撞，与热气流进行传热与传质而达到干燥的目的。

经干燥后的颗粒由床右侧卸出，气流经旋风分离器回收其中夹带的粉尘后，自顶部排出。

流化床干燥器的特点：

①由于颗粒分散并做不规则运动，造成了气、固相的良好接触，加速了传热、传质的速度，因此床内的温度均匀，便于准确控制，能够避免局部过热；

②颗粒在流化床内的平均停留时间便于调节，特别适合于驱除需时较长的结合水分。

③处理量大，设备结构简单、造价低、维修方便。

1.3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。

本设计的任务是气流和单层流化床联合干燥装置的设计。

气流和流化床干燥器都是热效率很高的干燥设备，根据两者的优缺点将两种干燥器联合使用可以进一步地提高干燥效率。

因为流化床干燥器不适合于干燥湿含量较高的物料，故使物料在气流干燥器中降低湿含量后再经过流化床。

这样联合大大提高了生产能力，增加了处理量，同时使床层温度均一而且易于调节，为干燥均一的产品提供了良好的外部条件。

联合得到的设备结构并不复杂，造价不高，可动部件少，便于制造，操作和维修，在这个设备内既可以进行连续操作，也可以进行间歇操作。

下面是气流和单层流化床联合干燥装置的示意图：

3工艺计算及主要设备设计计算

确定设计方案

选择干燥类型：

气流干燥是一种连续式高效固体流态化干燥方法，其气固间的传热系数和传热表面积都很大，干燥时间短，结构简单，占地面积小，适应性广；流化床干燥器具有良好的气固两相接触，气流与颗粒间的接触面积大，具有很高的固体传热系数，适合于处理低含量的物料。

将气流干燥器与流化床干燥器串联，可以充分发挥它们各自的优势，节约烟道气的用量，从而节约能源，减少干燥时间，让干燥过程实现经济最大化。

干燥介质的选择：

作对流干燥的干燥介质，可采用空气、烟道气和过热水蒸气等。

在化学工业中通常使用的干燥介质为空气。

当干燥过程可在很高的温度下进行时，可用烟道气来代替空气，以提高干燥的效率，提高经济性，但要求被干燥的物料不怕污染。

计算烟