气流干燥器设计项目说明指导书.doc

第一章 气流干燥设计原则 2
1.1干燥目及各种不同干燥方式 2
1.2 气流干燥过程及合用范畴 2
1.2.1 气流干燥过程 2
1.2.2气流干燥器合用对象 3
1.3对流干燥流程、设备和某些操作条件拟定 3
1.3.1 干燥流程主体设备 4
1.4干燥对象氯酸钠特性 4
第二章 气流干燥器设计基本 5
2.1颗粒在气流干燥管中运动 5
2.1.1加速运动与等速运动及其特性 5
2.1.2 球形颗粒在气流中运动速度 5
2.2 颗粒在气流干燥器中对流传热系数 6
2.3 颗粒在气流干燥器中对流传热速率 6
2.3.1加速运动阶段 6
2.3.2等速运动阶段 7
第三章 气流干燥器设计计算 8
3.1物料、热量衡算 8
3.1.1设计条件 8
3.1.2干燥器物料衡算 9
3.1.3干燥器热量衡算 9
3.2气流干燥管直径和高度计算 11
3.2.1干燥管管径计算 11
3.2.2干燥管高度计算 12
3.3气流干燥管压降 14
3.3.1气固相与干燥管壁摩擦损失 14
3.3.2克服位能提高所需压降 14
3.3.3颗粒加速所引起压降损失 14
3.3.4局部阻力损失 14
3.4辅助设备选型 15
3.4.1风机 15
3.4.2预热器 15
3.4.3及壁厚核算 15
第四章 后记 17
4.1设计心得体会 17
4.2符号阐明 17
附录 19
参照文献 19

第一章 气流干燥设计原则
气流装置设计内容涉及干燥介质选取，流程拟定，收集和整顿关于数据，干燥过程物料和能量衡算，干燥管构造类型和重要工艺尺寸拟定，干燥条件拟定以及重要辅助设备类型选型及设计，绘制表白物料流向﹑流量﹑构成﹑重要控制点和各设备之间互相个关系工艺流程图和干燥装置重要设备总装置图等。
1.1干燥目及各种不同干燥方式
干燥目重要是便于物料储藏﹑运送和加工，通过干燥使产品或半成品达到规定含湿原则。
将湿物料中湿分(常用为水分)除去办法诸多，如压榨﹑过滤﹑离心﹑冷冻及运用干燥剂等等。但综合除湿限度﹑操作可靠性﹑经济性和解决能力，干燥是工业生产中应用最普遍除湿办法。就干燥而言，依照传递方式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 气流干燥过程及合用范畴
1.2.1 气流干燥过程
气流干燥装置是持续常压干燥器一种。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，同步高温干燥介质也从干燥器底部进入，并达到一定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燥管向上流动同步,发生高效传质传热，达到迅速干燥目。
恰当安装风机在系统中位置，气流干燥器可以在正压下操作，对于有毒或粉尘污染也许较大状况，采用真空操作，产品不适当泄露,有助于保持生产环境；同步也有助于减少水分汽化温度，保护热敏性物料。但此时风机处在抽气工作状态,所抽气体温度较高，并也许具有 某些颗粒和粉尘，因而对风机规定较高，同步耗能增长。
1.2.2气流干燥器合用对象
1.2.2.1物料形态
气流干燥技术重要合用颗粒状、粉末状、湿物料。颗粒粒径普通在20mm如下。对于块状﹑或膏状湿物料，普通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持续干燥问题。
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，因而，普通只合用于物料非结合水进行表面蒸发恒速干燥过程。实践表白，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，最后获得含水率为0.3%~0.5%产品。对于湿分在物料内作扩散迁移湿物料，则完全不合用于气流干燥过程。
1.2.2.3 对干燥产品有无其他附加规定
气流干燥器中高速气流使颗粒之间、颗粒与器壁之间激烈碰撞和摩擦，物料很容易粉碎和磨损，更难以保存完好结晶形状和结晶光泽，因而，对干燥产品有上述规定状况下，不适于气流干燥办法。
1.2.2.4 其他不合用状况
有些物料极易粘附在管壁上，如钛白粉、粗制葡萄糖等不适当采用气流干燥办法；此外，物料粒度太细或物料自身有毒，由于气固相分离较难，普通也不适当采用气流干燥办法。
1.3对流干燥流程、设备和某些操作条件拟定
典型对流干燥流程，由风机送来空气经预热器加热至恰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，气流温度减少，湿含量增长，废弃自干燥器另一端排出。若为间歇操作，湿物料分批投入干燥器内，待干燥至指定含湿规定后一次取出；若为持续过程，湿物料被持续加入，干燥产品也持续放出。干燥器内，物料与气流方向可为并流﹑逆流或其他形式。
1.3.1 干燥流程主体设备
干燥过程主体设备为干燥器。依照被干燥物料性质﹑干燥限度规定﹑生产能力大小不同，所采用干燥器型式也是各种各样。由于固体物料干燥机理复杂，至今仍未找到阐明干燥过程机理适当理论。在能达到预期干燥当前提下，选用干燥器重要还是依照操作费用、投资多少、安全因素及操作与否以便等因素决定，而无法进行严密实际计算。
1.4干燥对象氯酸钠特性
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，体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。保持呼吸道畅通。如呼吸困难，给输氧。如呼吸停止，及时进行人工呼吸。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：也许接触其粉尘时，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。
其她防护：工作现场禁止吸烟、进食和饮水。工作完毕，淋浴更衣。保持良好卫生习惯。
干燥器设计应基于氯酸钠上述性质，考虑干燥器密封性和耐腐蚀性。

第二章 气流干燥器设计基本
气流干燥器设计计算实质就是悬浮态气、固相间互相运动分析及其传热传质计算与运用过程。对于单个颗粒运动已有数值求解和各种分析法可供参照。
2.1颗粒在气流干燥管中运动
2.1.1加速运动与等速运动及其特性
颗粒从干燥管底部进入时，其上升速度为零，而气流运动速度为，此时气固相间相对运动速度为最大。此后，颗粒在上升气流对其产生曳力作用下，上升速度不断增大，而气、固相间相对速度不断减小。当等于颗粒沉降速度时，颗粒加速度为零，此后将以恒定速度继续上升。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，单位体积干燥管传热传质面积小，这些多重因素使得等速段传热传质速率小，干燥效率低。
2.1.2 球形颗粒在气流中运动速度
单个球形颗粒在气流中运动受到三个力作用：①颗粒重力Fg，；②气流对颗粒浮力，；③气流对颗粒曳力或阻力。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、颗粒密度，kg/m
2.2 颗粒在气流干燥器中对流传热系数
在气流干燥过程中，由于干燥介质为空气，因此，单个球形颗粒与气流间对流传热系数关联式可以直接写成

单位体积中颗粒有效传质面积为

式中，—颗粒直径，m；
D —干燥管直径，m；
G —颗粒绝干质量流量，kg/h；
u—颗粒运动速度，m/s;
—颗粒密度，kg/m
2.3 颗粒在气流干燥器中对流传热速率
2.3.1加速运动阶段
在加速运动阶段，由于颗粒运动速度不断变化，因此对流传热系数h和单位有效传热面积a也是不断变化。
因而颗粒与气流之间传热量须采用微积分办法进行计算 5-15
若雷诺数在，则
5-16
经解决得
5-17
式中， 为阿基米德数，纲量为1。
当Re=9~88.5之间，处在过渡区，依照曳力系数与雷诺数间关系得
5-18
其中 5-19
当Re在400~1之间，把上式整顿得
5-20
其中 5-21
式5-20是Re在 400~1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
物料进口温度：15
自己查得数据
本地大气压89.59kPa
氯酸钠比热容：0.937kJ/(kg)

3.1.2干燥器物料衡算

3.1.3干燥器热量衡算

查空气湿焓图入口气体（145，=0.0042）绝热饱和温度为34
由于 ，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计算
3.2.1干燥管管径计算

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

因此 Z=0.11+10.9=11.01m
3.3气流干燥管压降
3.3.1气固相与干燥管壁摩擦损失

3.3.2克服位能提高所需压降

3.3.3颗粒加速所引起压降损失

3.3.4局部阻力损失

3.4辅助设备选型
3.4.1风机
入口气体状态为15,89.59kP,故

3.4.2预热器
选取电加热器
1186kg/h空气由15加热到145需要热功率

3.4.3及壁厚核算
气流干燥管惯用材料有碳钢、普通低合金钢、耐酸不锈钢和铝等。碳钢是其最惯用材料。
直缝卷制电焊钢管，公称直径200外径195mm 壁厚9mm
气流干燥管壁厚核算
设s=9mm

而：

第四章 后记
4.1设计心得体会
为期俩周课程设计结束了。在这14天里，我好像是一名公司设计师，亲身体验了一种仪器是如何依照生产需要，一步步经历设计、计算、再设计、再计算等繁琐环节，最后才干进入生产。设计是枯燥，但它在生产中可以减少量多人力物力挥霍，最大限度地直接满足生产需求，
设计过程中，我切实体会到了此前所学课程重要用处，也十分后悔此前没有把知识学夯实，“书到用时方恨少”，太精辟了。计算和绘图，电脑没少帮了我忙，大大提高了我工作效率。
感谢在设计时教师精心辅导，让咱们在计算中少走了许多弯路。

4.2符号阐明
换热器换热面积， 水饱和蒸汽压，
绝干物料比热容， 湿球温度下水汽化热，
固体物料质量流量， 气体速度，
空气湿度， 颗粒沉降速度，
物料湿基含水质量分数 固体物料温度，
干燥管直径， 热导率，
颗粒平均粒径， 黏度，
水分蒸发量， 相对湿度
物料干基含水量， 温度，
物料干基平衡含水量，
干燥管高度， 密度，
传热速率， 绝干空气流量，
系数，量纲数 空气焓，
颗粒提供干燥面积， 干燥时间或物料在干燥器内停留时间，
附录
参照文献
《惯用工业干燥设备及应用》 刘相东 于才渊 周德仁 编《当代干燥技术》 潘永康 主编 王喜忠 副主编
《化工工艺设计手册》 中华人民共和国石化集团上海工程有限公司 编