卧式多室流化床干燥器.docx

中原工学院化工原理课程设计卧式多室流化床干燥器2013/01/15姓名：学院： 纺织学院 班级： 轻化101 学号： 指导老师：课程设计设计任务书（一）．设计题目设计一台卧式多室流化床干燥器，用于干燥颗粒状肥料将其湿含量从0.04+0.001 X 1=0.041 干燥至 0.0003+0.0001=0.0004 （以上均为干基），生产 能力（以干燥产品计）3000+100=3100kg/h二）．操作条件1．干燥介质：湿空气其初始湿度和温度根据成都地区的气候条件来选定离 开预热器的温度t1为80°C2.物料进口温度：G1=30C3．热源：饱和蒸汽，压力 400kPa4．操作压力：常压5．设备工作日 每年 330 天，每天 24 小时连续运行6．厂址：新郑市龙湖地区三）、设计内容（1） 干燥流程的确定和说明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、空气加热器、供风装置、供料器）（三）．基础数据1．被干燥物料颗粒密度 P s=1730kg/m3； 堆积密度 P b=800kg/m3；绝干物料比热Cs=1.47kJ/（kg •C）； 颗粒平均直径dm=0.14 mm；临界湿含量Xc=0.013 （kg/kg绝干料）； 平衡湿含量X*=0。

2•物料静床层高度Z0为0.15m3 干燥装置热损失为有效传热量的 15%目录（一）、设计方案简介： 3（二）、干燥过程的流程说明 4（三）、干燥过程的计算 43.1主体设备的工艺设计计算 43.1.1 物料衡算 43.1.2 空气和物料出口温度的确定 53.1.3 干燥器的热量衡算 53.1.4预热器的热负荷和加热蒸汽消耗量 63.2 干燥器的设计 73.2.1 流化速度的确定 73.2.2 流化床层底面积的计算 83.2.3 干燥器的宽度和长度 93.2.4 干燥器高度 93.2.5 干燥器结构设计 10（四）辅助设备的选择及计算 11一、风机 11二、供料装置 13三、除尘设备 14四、换热器选型 14五、 空气过滤器 16六、管路计算及管道选择 17（五）、优化分析 185.1.1.干燥器年总费用 G 185.1.2干燥设备投资折旧费用GD 18G5 . 1 .3空气年预热费用 h 195.1.4风机年运转费用 195.2 .1干燥器优化设计工艺分析 195.2.2 风机风量 205.2.3 干燥器体积的计算 20（六） 、设计一览表 22（七） 、评述 24（八）、参考文献 25一）、设计方案简介：在化学工业中，为了满足生产工艺中对物料含水率的要求或便于储存、 运输，常常需要用到干燥过程。

本次化工原理课程设计的任务是设计一种卧式 多室流化床干燥器，将颗粒状物料的含水量从0.041降至0.0004，生产能力为 3100 kg/h来自气流干燥器的颗粒状物料用星形加料器加入干燥器的第一室， 再经过其余的四个室，在42 °C下离开干燥器湿度为0.00988的空气经翅片 换热器（热载体为400kPa饱和水蒸气）加热至80C后进入干燥器， 经过与悬浮物料接触进行传质传热后，湿度增加到0.02，温度降至43C最后将尾气 通过旋风分离器和袋滤器，以提高产品的收率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工作通过查阅资料和选用公式设计，干燥器较 好的设计结果为：床层底面积3m2，长度与宽度分别取4m和1.5m，高度3.5m, 隔板间距0・8m，物料出口堰高1.54m分布板开孔率4.3%，总筛孔数120509 个，孔心距6.8mm挡板与多孔板之间留有一定间隙（一般为几十毫米），使 物料能顺利通过湿物料自料斗加入后，一次有第一室流到最后一室，在卸出 由于挡板的作用，可以使物料在干燥器内的停留时间趋于均匀，避免短路并 可以根据干燥的要求，调整各室的热、冷风量以实现最适宜的风量与风速。

也 可在最后一、二室内只同冷风，以冷却干物料干燥室截面在上部扩大，以减 少粉尘的带出此外，还确定了合适的送风机、排风机、旋风分离器、袋滤器、 换热器和空气过滤器等附属设备及型号二）、干燥过程的流程说明湿物料由星型供料器加入、通过空气过滤器，后利用送风机的旋转产生的 负压的推动使物料进入管路然后，净化后温度为25°C的空气进入换热器，与 压力为400kPa的饱和水蒸气进行热量交换，空气被加热，饱和水蒸气冷却被液 化出口处的空气温度，即进干燥器温度为80C工艺流程图如下：InLn（三）、干燥过程的计算3.1主体设备的工艺设计计算3.1.1物料衡算W=G(X1-X2)=L(H2-H1) 3 2」乙=0.0004 =0.00039981+X2 1 + 0.0004Gc=G2(1-32)=3100X(1-0.0003998) =3098.76 kg绝干料/hW=G(Xl—X2)=3098.76X (0.041—0.0004)=125.8kg/hH1=HO=°622x"xPs= 0622x0.5x3.1 阴4 =o.oo988kg/kg 绝干气p—巾 xPs 101.325-0.5X3.16843.1.2 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出13°C，即T=43°C2物料离开干燥器的温度9 2的计算，即* r c(乂厂 _x*) r (X-X*)-c(t-t ) ()C：([w2)S 2 w2 t —9 tw2 2 s 2 w2 X -X*2 1-二 C—[1]t 一 t r (X — X*) 一c (t 一t )2 w2 tw2 C s 2 w2由水蒸气查表得rtw =24232将有关数据代入上式，即43- 0 2 2423X0.0004-1.47X(43-30)X (0.0004) 2423x0・013/ (1'47X(43-30)43 2= 0.01343-302423X0.013-1.47X(43-30)解得：0 2=42C3.1.3 干燥器的热量衡算干燥器中不补充热量，Qd二0，因而可用下式进行衡算，即Q 二 Q 二 Q + Q + Q + QP 1 2 3 L式中：Q3=W(2490+1.88t2)=125.8X (2490+1.88X43)=323436.5KJ/hQ2=Gcm2(02—01)二G(cs+4.187XX2)( 0 2- 0 1)=3098.76X(1.47+4.187X0.0004) XC42-30)=54941.4KJ/hQ1=L(1.01+1.88H0)(t2-t0)=LX(1.10+1.88X0.0099) X(43-25)=18.51LQp=L(1.01+1.88H0)(t1-t0)=LX(1.01+1.88X0.0099) X(80-25)=56.57L取干燥器的热损失为有效耗热量Q2 + Q3的I5%，QL=0.15(Q2+Q3)=56756.7KJ/h将上面各值代入式Q二QP= Q1 + Q2 + Q3 + QL中，便可解得空气耗用量，即56.57L=18.51L+54941.4+323436.5+56756.7解得：L=11433.7kg绝干气/h由式L = W 求的空气离开干燥器的湿度H2，即H - H21H2=0.021 kg水/kg绝干气3.1.4预热器的热负荷和加热蒸汽消耗量QP=L(1.01+1.88H0)(t1-t0)=11433.7X(1.01+1.88X0.0099)X(80-25)=646821.8KJ/h由水蒸汽表查得，400 kPa水蒸气的温度Ts二143.4°C，冷凝热r二2138.5小/kg,取预热器的热损失为有效传热量的15% ，则蒸汽消耗量为：Wh=-Q^ =646821.8/(2138.5X0.85) =355.84rx0.85干燥器的热效率为nh= Q1 x 100%=0.33Qp3.2 干燥器的设计3.2.1 流化速度的确定1•临界流化速度umf的计算在80oC下空气的有关参数为密度P=1kg/m3，黏度口=2.11X10-5Pa.s，导热 系数入=3.047X10-2W/m. °C。

d3( p s— p ) p gAr二 ——=(0.00014X (1730-1) X1X9.81)/(0.0211)2=104.54H取球形颗粒床层在临界流化点£ MF=0.4由£MF和Ar数值查图6-10[1 ]得 Lymf=5X10-6临界流化速度计算：3Umf二、Lymf HP sg =O-OOOOO5XO-O211X173OX9-81=0.0121m/s122.颗粒带出速度ut 由£=1及Ar值查图得Lyt=0.55带出速度计算：3Ut=、Lyt HP sg= 3O-55XO-O211X173OX9-81=0.582m/s123•操作流化速度u取操作流化速度为°.7ut，即u=0.7X0.582=0.4073m/s3.2.2 流化床层底面积的计算1•干燥第一阶段所需底面积Ai计算，得口 (1.01+ 1.88H) La Z 0 二 匚a 0 (1.01+ 1.88H°)从(亿1)_ 1Gc( X1 _ X 2)rtw式中有关参数计算如下： 取静止床层厚度Z0=0.15m，干空气的质量流速取为Pu，即L，二pu=1.0X0.4073=0.40736 (1— £ )a = 匚=6X (1—0・4)/0.00014=25714.3m2/m3amRe=_mUp=o.ooo14xo.4O73x1/o.O211=2.7O2H流化床的对流传热系数a=4X10-3 X丄Re15dm=0.004X(0.03047/0.00014) X2.7021.5=3.867 W/m3 ・°C流化床层的体积传热系数a' =aXa= 99443.04W/m3 •Ca由于dm=0.14 mmV0.9 mm，所得a a‘值应予以校正，由“血值从图中查得。

C=0.1 a a=0.1X99443.04=9944.304 W/m3 ・C9944.304X0.15=(1.01 + 1.88X0.0099)X0.4073(1.01+1.88X0.00988)XO.4O73XA1X(8O — 3O)306806 X(0.041-0.0004)X2423解得 A1=4.044m2 物料升温阶段所需底面积A2计算，得a Z 0 =a0(1.01+ 1.88H °) L(1.01+1.88 H 0)LA 2in t1-e 1_ ]G c t. —0 2c m 1 2式中 Cm2二cs+4.187X2二 1.47kJ /kg・°Cln3= lnS=o.276t1— 9 2 80—42(1.01+1.88X0.00988)x0.40739944.304X0.15=—(1.01 + 1.88X0.0004)X0.4073XA23098.76 „ 3600 X1.470.276( 3098.76 )——1解得；A2=0.834 m?床层总的底面积为：A=A1+A2=4.88 in23.2.3 干燥器的宽度和长度。