气流干燥器设计说明书(1)

1、.第一章 气流干燥的设计原则21.1干燥的目的及各种不同干燥方式21.2 气流干燥过程及适用范围21.2.1 气流干燥过程21.2.2气流干燥器适用对象31.3对流干燥流程、设备和某些操作条件的确定31.3.1 干燥流程的主体设备41.4干燥对象氯酸钠的特性4第二章 气流干燥器的设计基础52.1颗粒在气流干燥管中的运动52.1.1加速运动与等速运动及其特征52.1.2 球形颗粒在气流中的运动速度52.2 颗粒在气流干燥器中的对流传热系数62.3 颗粒在气流干燥器中的对流传热速率62.3.1加速运动阶段62.3.2等速运动阶段7第三章 气流干燥器的设计计算83.1物料、热量衡算83.1.1设计条件83.1.2干燥器的物料衡算93.1.3干燥器的热量衡算93.2气流干燥管直径和高度的计算113.2.1干燥管管径的计算113.2.2干燥管高度计算123.3气流干燥管的压降143.3.1气固相与干燥管壁的摩擦损失143.3.2克服位能提高所需压降143.3.3颗粒加速所引起的压降损失143.3.4局部阻力损失143.4辅助设备的选型153.4.1风机153.4.2预热器153.4.3及壁厚的核

2、算15第四章 后记174.1设计心得体会174.2符号说明17附录19参考文献19第一章 气流干燥的设计原则气流装置的设计内容包括干燥介质的选择，流程的确定，搜集和整理有关数据，干燥过程的物料和能量的衡算，干燥管结构类型和主要工艺尺寸的确定，干燥条件的确定以及主要辅助设备类型选型及设计，绘制表明物料流向流量组成主要控制点和各设备之间相互个关系的工艺流程图和干燥装置主要设备总装置图等。1.1干燥的目的及各种不同干燥方式 干燥的目的主要是便于物料的储藏运输和加工，通过干燥使产品或半成品达到要求的含湿标准。将湿物料中的湿分(常见的为水分)除去的方法很多，如压榨过滤离心冷冻及利用干燥剂等等。但综合除湿程度操作的可靠性经济性和处理能力，干燥是工业生产中应用最普遍的除湿方法。就干燥而言，根据传递方式的不同可分为传导干燥对流干燥辐射干燥和介电加热干燥。1.2 气流干燥过程及适用范围 1.2.1 气流干燥过程 气流干燥装置是连续常压干燥器的一种。颗粒状或粉末状湿物料通过带式供料器从干燥器底部进入，同时高温干燥介质也从干燥器底部进入，并达到一定的流速将湿物料分散和悬浮于气流中，在物料和热介质气流一并沿干

3、燥管向上流动的同时,发生高效的传质传热，达到快速干燥的目的。适当的安装风机在系统中的位置，气流干燥器可以在正压下操作，对于有毒或粉尘污染可能较大的情况，采用真空操作，产品不宜泄露,有利于保持生产环境；同时也有利于降低水分汽化温度，保护热敏性物料。但此时风机处于抽气工作状态,所抽的气体温度较高，并可能含有 一些颗粒和粉尘，因此对风机要求较高，同时耗能增加。 1.2.2气流干燥器适用对象1.2.2.1物料形态气流干燥技术主要适用颗粒状、粉末状、湿物料。颗粒的粒径一般在20mm以下。对于块状或膏状湿物料，一般在干燥器底部串联一粉碎机，湿物料和高温介质可以直接通过粉碎机内部，使膏状物料边干燥边粉碎，然后再进入气流干燥管进行干燥，以解决膏糊状物料难以连续干燥的问题。1.2.2.2物料中湿分存在状态气流干燥器内高温热气流以高速在干燥管内流动，停留时间非常有限，因此，一般只适用于物料非结合水进行表面蒸发的恒速干燥过程。实践表明，这些状态水分存在下，颗粒状物料均可在气流干燥管中进行干燥，最终获得含水率为0.3%0.5%的产品。对于湿分在物料内作扩散迁移的湿物料，则完全不适用于气流干燥过程。 1.2.2

4、.3 对干燥产品有无其它附加要求 气流干燥器中的高速气流使颗粒之间、颗粒与器壁之间的激烈碰撞和摩擦，物料很容易粉碎和磨损，更难以保存完好的结晶形状和结晶光泽，因此，对干燥产品有上述要求的情况下，不适于气流干燥方法。 1.2.2.4 其它不适用情况 有些物料极易粘附在管壁上，如钛白粉、粗制葡萄糖等不宜采用气流干燥方法；另外，物料粒度太细或物料本身有毒，由于气固相分离较难，一般也不宜采用气流干燥方法。1.3对流干燥流程、设备和某些操作条件的确定 典型对流干燥流程，由风机送来的空气经预热器加热至适当温度后进入干燥器；在干燥器内，气流与湿物料直接接触；沿空气行程，气流的温度降低，湿含量增加，废弃自干燥器的另一端排出。若为间歇操作，湿物料分批投入干燥器内，待干燥至指定的含湿要求后一次取出；若为连续过程，湿物料被连续的加入，干燥产品也连续放出。干燥器内，物料与气流的方向可为并流逆流或其它形式。 1.3.1 干燥流程的主体设备干燥过程的主体设备为干燥器。根据被干燥物料的性质干燥程度的要求生产能力的大小不同，所采用的干燥器的型式也是多种多样的。由于固体物料干燥的机理复杂，至今仍未找到阐明干燥过程机理的

5、合适理论。在能达到预期干燥目的前提下，选用干燥器主要还是根据操作费用、投资多少、安全因素及操作是否方便等因素决定，而无法进行严密的实际计算。1.4干燥对象氯酸钠的特性危险性类别： 强氧化剂健康危害： 本品粉尘对呼吸道、眼及皮肤有刺激性。口服急性中毒，表现为高铁血红蛋白血症，胃肠炎，肝肾损伤，甚至发生窒。燃爆危险： 本品助燃，具刺激性。 吸入： 迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。如呼吸困难，给输氧。如呼吸停止，立即进行人工呼吸。就医。 食入： 饮足量温水，催吐。就医。工程控制：生产过程密闭，加强通风。提供安全淋浴和洗眼设备。系统防护：可能接触其粉尘时，建议佩戴自吸过滤式防尘口罩。眼睛防护：戴化学安全防护眼镜。身体防护：穿聚乙烯防毒服。 其他防护：工作现场禁止吸烟、进食和饮水。工作完毕，淋浴更衣。保持良好的卫生习惯。干燥器设计应基于氯酸钠的上述性质，考虑干燥器的密封性和耐腐蚀性。第二章 气流干燥器的设计基础 气流干燥器的设计计算实质就是悬浮态气、固相间的相互运动分析及其传热传质的计算与运用过程。对于单个颗粒的运动已有数值求解和各种分析法可供参考。2.1颗粒在气流干燥管中的运动2.1

6、.1加速运动与等速运动及其特征颗粒从干燥管底部进入时，其上升的速度为零，而气流的运动速度为，此时气固相间的相对运动速度为最大。此后，颗粒在上升气流对其产生的曳力的作用下，上升速度不断增大，而气、固相间的相对速度不断减小。当等于颗粒的沉降速度时，颗粒的加速度为零，此后将以恒定的速度继续上升。可见颗粒在干燥管中分为加速阶段和恒速阶段。单位体积干燥管中颗粒密集度低，单位体积干燥管的传热传质面积小，这些多重因素使得等速段的传热传质速率小，干燥效率低。2.1.2 球形颗粒在气流中的运动速度 单个球形颗粒在气流中运动受到三个力的作用：颗粒的重力Fg，；气流对颗粒的浮力，；气流对颗粒的曳力或阻力。当这三个力达到平衡时，气固相间相对速度等于颗粒的沉降速度，颗粒呈等速运动。由此得到 式中， 颗粒直径，m g 重力加速度，m/s ，气体、颗粒的密度，kg/m2.2 颗粒在气流干燥器中的对流传热系数 在气流干燥过程中，由于干燥介质为空气，所以，单个球形颗粒与气流间的对流传热系数的关联式可以直接写成 单位体积中颗粒的有效传质面积为 式中，颗粒直径，m； D 干燥管直径，m； G 颗粒的绝干质量流量，kg/h；

7、 u颗粒的运动速度，m/s; 颗粒的密度，kg/m2.3 颗粒在气流干燥器中的对流传热速率 2.3.1加速运动阶段在加速运动阶段，由于颗粒的运动速度不断变化，所以对流传热系数h和单位有效传热面积a也是不断变化的。因此颗粒与气流之间的传热量须采用微积分方法进行计算 5-15 若雷诺数在，则 5-16 经处理得 5-17式中， 为阿基米德数，纲量为1。当Re=988.5之间，处于过渡区，根据曳力系数与雷诺数间的关系得 5-18其中 5-19当Re在4001之间，把上式整理得 5-20其中 5-21式5-20是Re在 4001之间，气流干燥器加速段内颗粒与气体之间传热速率估算公式。2.3.2等速运动阶段 等速段内颗粒与气流之间的传热速率，不需要进行积分计算，可直接用公式 5-20第三章 气流干燥器的设计计算气流干燥器预热器湿物料新鲜空气 流程简图3.1物料、热量衡算 3.1.1设计条件干燥产品量：660kg/h物料进口湿含量：2%（湿基）物料出口湿含量：0.03%（湿基）临界湿含量：1%（湿基）空气进预热器温度：15空气进预热器相对湿度：35%空气进干燥器温度：145颗粒平均粒径：0.6mm

8、物料进口温度：15自己查得的数据当地大气压89.59kPa氯酸钠的比热容：0.937kJ/(kg)3.1.2干燥器的物料衡算3.1.3干燥器的热量衡算查空气湿焓图的入口气体（145, =0.0042）的绝热饱和温度为34因为 ，取出口气体温度比绝热饱和温度高42即，代入公式3.2气流干燥管直径和高度的计算3.2.1干燥管管径的计算3.2.2干燥管高度计算 降速干燥段（颗粒等速运动段）=54971kJ/h=40.27所以 Z=0.11+10.9=11.01m3.3气流干燥管的压降3.3.1气固相与干燥管壁的摩擦损失 3.3.2克服位能提高所需压降 3.3.3颗粒加速所引起的压降损失 3.3.4局部阻力损失3.4辅助设备的选型3.4.1风机 入口气体状态为15,89.59kP,故3.4.2预热器选择电加热器1186kg/h的空气由15加热到145需要热功率3.4.3及壁厚的核算气流干燥管常用的材料有碳钢、普通低合金钢、耐酸不锈钢和铝等。碳钢是其最常用的材料。直缝卷制电焊钢管，公称直径200外径195mm 壁厚9mm 气流干燥管壁厚的核算 设s=9mm 而： 第四章 后记4.1设计心得体会为期俩周的课程设计结束了。在这14天里，我仿佛是一名企业的设计师，亲身体验了一个仪器是怎样根据生产需要，一步步经历设计、计算、再设计、再计算等繁琐步骤，

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