化工原理课程设计流化床干燥器.doc

word目录设计任务书II第一章 概述11.1流化床枯燥器简介11.2 设计方案简介5第二章 设计计算72.1 物料衡算72.2空气和物料出口温度确实定82.3枯燥器的热量衡算102.4枯燥器的热效率11第三章 枯燥器工艺尺寸设计123.1流化速度确实定123.2流化床层底面积的计算123.3枯燥器长度和宽度143.4停留时间143.5枯燥器高度143.6 枯燥器结构设计15第四章 附属设备的设计与选型184.1风机的选择184.2气固别离器184.3加料器20第五章 设计结果列表21附录23主要参数说明23I设计任务书一、设计题目2.2万吨/年流化床枯燥器设计二、设计任务与操作条件1.设计任务生产能力〔进料量〕 2.2万 吨/年〔以枯燥产品计〕操作周期 260 天/年进料湿含量 13%〔湿基〕 出口湿含量 1%〔湿基〕 2.操作条件枯燥介质 湿空气〔110℃含湿量取0.01kg/kg干空气〕湿空气离开预热器温度〔即枯燥器进口温度〕 110℃气体出口温度 自 选 热源 饱和蒸汽，压力自选物料进口温度 15 ℃物料出口温度 自 选 操作压力 常压 颗粒平均粒径 0.4 mm 3.设备型式 流化床枯燥器 4.厂址 合 肥 三、设计容：1、设计方案的选择与流程说明2、工艺计算3、主要设备工艺尺寸设计〔1〕硫化床层底面积确实定；〔2〕枯燥器的宽度、长度和高度确实定与结构设计4、辅助设备选型与计算5、设计结果汇总6、工艺流程图、枯燥器设备图、平面布置图7、设计评述II第一章概述1.1流化床枯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、食品以与建材工业中都得到了广泛应用1） 流态化现象 图1 流态化现象图空气流速和床压降的关系为：VelocityPressure dropFixedFluidizedADBCEUmf 图2 空气流速和床压降关系图 空气流速和床层高度的关系为：VelocityHeight 0f bedFixedFluidizedADBCEUmf流化床的操作围：umf ~ut图3 空气流速和床层高度关系图2） 流化床枯燥器的特征优点：〔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〕由于气固相间激烈的混合和分散以与两者间快速的给热，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，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30mm、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3〕流化床枯燥器的形式1、单层圆筒形流化床枯燥器连续操作的单层流化床枯燥器可用于初步枯燥大量的物料，特别适用于外表水分的枯燥然而，为了获得均匀的枯燥产品，如此需延长物料在床层的停留时间，与此相应的是提高床层高度从而造成较大的压强降在部迁移控制枯燥阶段，从流化床排出的气体温度较高，枯燥产品带出的显热也较大，故枯燥器的热效率很低2、多层圆筒形流化床枯燥器热空气与物料逆向流动，因而物料在器停留时间与枯燥产品的含湿量比拟均匀，最终产品的质量易于控制。

由于物料与热空气屡次接触，废气中水蒸气的饱和度较高，热利用率得到提高此种枯燥器适用于部水分迁移控制的物料或产品要求含湿量很低的场合多层圆筒型流化床枯燥器结构较复杂，操作不易控制，难以保证各层板上均形成稳定的流比状态以与使物料定量地依次送入下一定另外，气体通过整个设备的压强降较大，需用较高风压的风机3、卧式多室流化床枯燥器与多层流化床枯燥器相比，卧式多室流化床枯燥器高度较低，结构筒单操作方便，易于控制，流体阻力较小，对各种物料的适应性强，不仅适用于各种难于枯燥的粒状物料和热敏性物料，而且已逐步推广到粉状、片状等物料的枯燥，枯燥产品含湿量均匀因而应用非常广泛4〕枯燥器选形时应考虑的因素〔1〕物料性能与枯燥持性 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〕、枯燥特性〔热敏性、变形、开裂等)、物料与水分的结合方式等因素〔2〕对枯燥产品质量的要求与生产能力 其中包括对枯燥产品特殊的要求(如保持产品特有的香味与卫生要求)；生产能力不同，枯燥设备也不尽一样 〔3〕湿物料含湿量的波动情况与枯燥前的脱水 应尽量防止供给枯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，应尽可能在枯燥前用机械方法进展脱水，以减小枯燥器除湿的热负荷。

机械脱水的操作费用要比枯燥去水低廉的多，经济上力求成少投资与操作费用 〔4〕操作方便．劳动条件好〔5〕适应建厂地区的外部条件(如气象、热源、场地)，做到因地制宜 5〕枯燥原理枯燥通常是指将热量加于湿物料并排除挥发湿分〔大多数情况下是水〕，而获得一定湿含量固体产品的过程湿分以松散的化学结合或以液态溶液存在于固体中，或积集在固体的毛细微结构中当湿物料作热力枯燥时，以下两种过程相继发生：过程1．能量〔大多数是热量〕从周围环境传递至物料外表使湿分蒸发过程2．部湿分传递到物料外表，随之由于上述过程而蒸发枯燥速率由上述两个过程中较慢的一个速率控制，从周围环境将热能传递到湿物料的方式有对流、传导或辐射在某些情况下可能是这些传热方式联合作用，工业枯燥器在型式和设计上的差异与采用的主要传热方法有关在大多数情况下，热量先传到湿物料的外表热按后传入物料部，但是，介电、射频或微波枯燥时供给的能量在物料部产生热量后传至外外表整个枯燥过程中两个过程相继发生，并先后控制枯燥速率6） 物料的枯燥特性物料中的湿分可能是非结合水或结合水有两种排除非结合水的方法：蒸发和汽化当物料外表水分的蒸汽压等于大气压时，发生蒸发。

这种现象是在湿分的温度升高到沸点时发生的，物料中出现的即为此种现象如果被枯燥的物料是热敏性的，那么出现蒸发的温度，即沸点，可由降低压力来降低〔真空枯燥〕如果压力降至三相点以下，如此无液相存在，物料中的湿分被冻结 在汽化时，枯燥是由对流进展的，即热空气掠过物料降热量传给物料而空气被物料冷却，湿分由物料传入空气，并被带走在这种情况下，物料外表上的湿分蒸汽压低于大气压，且低于物料中的湿分对应温度的饱和蒸汽压但大于空气中的蒸汽分压枯燥技术是一门跨学科、跨行业、具有实验科学性的技术传统的枯燥器主要有箱式枯燥器、隧道枯燥器、转同枯燥器、带式枯燥器、盘式枯燥器、桨叶式枯燥器、流化床枯燥器、喷动床枯燥器、喷雾枯燥器、气流枯燥器、真空冷冻枯燥器、太阳能枯燥器、微波和高频枯燥器、红外热能枯燥器等枯燥设备制作是密集型产业，我国的国产枯燥设备价格相对低廉，因此具有较强的竞争力主要包括：〔1〕物料静止型或物料输送型枯燥器；〔2〕物料搅拌型枯燥器；〔3〕物料热风输送型枯燥器；〔4〕物料移动状态；〔5〕辐射能枯燥器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器德 一种工业设备，目前在化工、轻工医学、食品以与建材工业中得到广泛的应用1.2 设计方案简介 一、设计任务所要求的容 〔见附设计任务书〕二、主体设备的选择 计算管的高度与管径时所需的公式与参数，可由参考文献查得具体计算见设计书来自气流枯燥器的颗粒状物料用星形加料器加到枯燥室的第一室，依次经过各室后，于67.5℃离开枯燥器湿空气由送风机送到翅片型空气加热器，升温到120℃后进入枯燥器，经过与悬浮物料接触进展传热传质后温度温度降到了73℃废气经旋风别离器净化后由抽风机排除至大气空气加热器以400kPa的饱和水蒸气作热载体 图4 枯燥器主体设备图三、辅助设备的选择 辅助设备在枯燥中起着关键的作用加料装置的选择必须考虑到所加物料的湿度、颗粒的大小和物料的处理量，因此，综合考虑选择装置，可以用旋转式加料装置风机和热风加热装置的选择稍微有点难，因为没有具体的数据可以选择使用，为了节省整个装置的本钱，我们可以选择有同样功能的标准设备，此具体的风机没有，我们就可以选择稍大的现有的标准风机来代替至于别离装置的，因为是要求达到环保的排放标准，必须选择能处理极小粒径的，例如，旋风别离器，其他离粒径在5 微米左右，排放出的颗粒根本达到要求，不需要再安装更好的布袋别离器，同时也可以节省本钱。

四、整个装置的流程图见附录风机提供出所需要的风量，经热风加热器到需要的温度后，送入主体设备并带着参加的物料往上走进展枯燥过程因为颗粒有自身的重量要往下运动，就与向上的热风形成逆流运动，加大了枯燥的效果运动流化床枯燥装置，减少了枯燥的时间和主体设备的高度最后由别离设备别离器出需要的干物料，并排出难别离的颗粒五、具体的计算与装置的选择见下面的设计书第二章 设计计算设计参数被枯燥物料：颗粒密度=1400kg/m；堆积密度=700kg/m3；绝干物料比热=1.256kJ/kg℃；颗粒平均直径dm=；临界湿含量=0.05；平衡湿含量≈0要求物料从 ω1=15%(湿基)，枯燥至ω2= 1% 〔湿基〕 w=w=物料进口温度θ1 =15℃物料静床层高度为0.15m枯燥装置热损失为有效传热量的15%枯燥条件确定：1.枯燥介质——湿空气，根据的年平均气象条件，将空气进预热器温度定为16℃,相对湿度定为84%。