卧式多室流化床干燥器设计霍永杰.doc

课 程 设 计

设计题目 卧式多室流化床干燥器的设计
学生姓名 霍永杰
学 号 20113143
专业班级 化工工艺11-02班
指导教师 吕建平 姚运金

2014年6月23日-2014年7月18日化工原理课程设计成绩评定表
设计题目
卧式多室流化床干燥器的设计
成绩

课
程
设
计
主
要
内
容
本次课程设计我们采用卧式多室流化床干燥器将颗粒状物质的含水量从4%燥至0.2%（湿基），生产能力为1.45万t/a。经过对总费用包括设备折旧费、空气预热和风机运转费优化设计后，该流程可概括为：来自气流干燥器的颗粒状物料用星型加料器加入干燥器的第一室，再经过其余的四个室，在55.36℃下离开干燥器。湿度为0.02的空气经翅片换热器（热载体为392.44kPa饱和水蒸气）加热至105℃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0.029744，温度降至68.80℃。尾气经过旋风分离器和布袋式除尘器，提高了产品的收率之后排放。流程中采用前送后抽式供气系统，维持干燥器在负压下工作。
我们主要设计的是干燥装置中的干燥器的长度、宽度以及结构，流化床面积，以及其它附属设备的选型、尺寸、规格以及风压等等（包括：换热器、供料器、风机、气-固分离器、脉冲袋滤器、空气过滤器等）。并在国家标准中选取适当的设备型号，从而得到一份简明的干燥装置的说明书，然后用计算机辅助设计软件CAD将卧式干燥流化床干燥流程的具体工艺流程画出，然后再用CAD将已选型的设备及附属设备依次画出，经修改后，最后确认成图打印。

指
导
教
师
评
语

签名： 20 年 月 日

化工原理课程设计任务书
专业 化学工程与工艺 班级 2班 姓名 霍永杰
设计题目：卧式多室流化床干燥器的设计
设计时间：2014.6.21—2014.7.11
指导老师：吕建平 姚运金
设计任务：年处理 1.45 万吨某颗粒状物料。
操作条件：从气流干燥器来的细颗粒状物料，初始含水量为4%，要求在卧式多室流化床干燥器中干燥至 0.2%（以上均为湿基）。已知参数如下：
被干燥物料
颗粒密度 1200 kg/m³
堆积密度 400 kg/m³
干物料比热容 1.20kJ/kg·K
平衡湿含量 近似取为 0
临界湿含量 0.013（干基）
颗粒平均粒径 0.15 mm
进口温度 30℃
在干燥系统要求收率99.5%（回收5µm以上颗粒）
干燥介质——湿空气
进预热器温度t0 45℃
初始湿度 0.02 kg水/kg干空气
进干燥器温度t1 105℃
干燥热损失——为有效传热量的15%
加热介质——饱和水蒸气，压力自选。
年工作日——300天，连续生产。
试设计干燥器主体，,选择并核算气固分离设备、空气加热器、供风装置、供料器。
图纸：带控制点工艺流程图一张（3#图纸）；
主体设备工艺条件图一张（1#图纸）。

前 言

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贮存、运输，常常需要从湿的固体物料中出去湿分（水分或其他液体），这种过程简称为“去湿”，去湿方法主要有：机械法，利用重力或离心力，如沉降、过滤、压榨、和离心分离等方法去湿，这种方法能耗少，但往往达不到去湿的最终要求；热能法，即借助热能使物料中的湿分汽化，同时将产生的蒸汽排除，这种方法通常称为干燥。干燥过程能量的消耗较多，为了节能，工业上一般尽量先用机械方法除去湿物料中的大部分湿分，然后再通过干燥方法继续除去机械法未能除去的湿分，以获得符合要求的产品。
干燥过程按加热方式不同，可分为：
（1）对流干燥 使干燥介质（常采用已加热的空气）直接与湿物料接触，热能与对流方式传给物料，使湿分汽化后生成的蒸汽为干燥介质所带走。
（2）传导干燥 热能通过传热壁面以传导方式加热物料，产生的蒸汽为干燥介质带走。
（3）辐射干燥 热能以辐射能方式从热源到达物料表面，为后者所吸收以使湿分汽化。
（4）介电加热干燥 将需要干燥的物料置于高频电场内，依靠电能加热物料以使湿分汽化。
化学工业中通常采用对流干燥，所用的干燥介质主要是热空气。在对流干燥过程中，热空气将热量传给湿物料使其表面水分汽化，并通过气膜向气流主体扩散，汽化的水汽由空气带走；同时，由于汽化后物料表面的水分浓度较内部小，水分由物料内部向表面扩散。因此，干燥是传热和传质相结合的过程，而干燥介质既是干燥过程中的载热体，又是载湿体。[4]
干燥操作的目的：在物料或制成品的工艺加工过程中，干燥操作的目的可分为下列五种：
1、对原材料行干燥。为防止某些高分子材料成型加工时产生气泡及物料降解，事先必须经过干燥；为改进工艺生产过程，提高产品收率而使用干燥操作；为防止在生产过程中存在引起腐蚀的湿分而应用干燥。例如煤气的干燥或苯在氯化之前的干燥等。
2、为提高或强化大型设备的生产能力而应用干燥操作，如炼焦煤采用预热干燥，可使焦炉的生产能力提高50%，且还能提高焦碳的质量。
3、干燥产品。减轻重量 ，降低运输费用，或使物料变干，以便于运输。如食盐干燥以保持其自然流动的特征。
4、提高燃料的热值，以使劣质燃料能有效地应用于高温工业用炉，或增加产品的有效成分以使其便于处理及销售。如肥皂粉，染料以及各种化学肥料等的干燥。
5、使产品便于保藏，而不至于中途变质腐烂而应用干燥操作。如各种抗生素药品，各种生化制品。各种食品，蔬菜等水分的存在，有利于微生物的繁殖，因而使产品分解或变质。干燥对这类物品的储存是十分必要的。
传统的干燥器主要有箱式干燥器、隧道干燥器、转筒干燥器、带式干燥器、盘式干燥器、桨叶式干燥器、流化床干燥器、喷动床干燥器、喷雾干燥器、气流干燥器、真空冷冻干燥器、太阳能干燥器、微波和高频干燥器、红外热能干燥器等。干燥设备制作是密集型产业，我国的国产干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干燥器；（2）物料搅拌型干燥器；（3）物料热风输送型干燥器；（4）物料移动状态干燥器；（5）辐射能干燥器。
为了改善产品质量，生产上常采用卧式多室流化床干燥器，干燥室的横截面做成长方形，用垂直挡板分隔成多室（一般4-8室），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，依次由第一室流到最后一室，再卸出。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。
流化床干燥器还可以做成多层式。以卧式多室流化床干燥器相比，其优点是热效率较高。但由于压降大，而且物料由上一层流到下一层的装置较复杂，生产上不如卧式用得广泛。
流化床干燥器的特性：
（1) 物料干燥速度大,在干燥器中停留时间短,所以使用于某些热敏性物料的干燥。
（2）由于流化床内温度均匀，并能自由调节，故可得到均匀的干燥产品。
（3）因热传递迅速，所以处理能力大。
（4) 在同一设备中,既可进行连续操作,又可进行间歇操作.
（5）由于滞留时间可在几分钟～几小时范围内任意选定，故可生产含水分极低的干燥制品。
（6）因流化床有相似于液体的状态和作用，所以处理容易。此外，物料输送简单。
（7）装置无运动部件，结构简单，运转稳定。但被处理物料的形状和粒径有一定限制。
（8）不适用于易黏结或结块的物料。
（9)床层内纵向返混严重,对单级式连续干燥器,物料在设备内停留时间不均匀,有可能使部分未干燥的物料随着产品一起排出床层外。
（10) 对被干燥物料的粒度有一定的限制,一般要求不大于30、不小于6。
（11）对产品外观要求严格的物料不易采用。干燥贵重和有毒的物料时，对回收装置要求苛刻。
干燥操作是一种比较复杂的过程，是传热和传质相结合的过程。选择干燥器时，首先根据被干燥物料的性质和工艺要求选用几种可用的干燥器，然后通过对所选的干燥器的基建费和操作费进行经济核算、比较，最后确定一种较合适的干燥器。在选型时，应主要考虑以下方面：
（1）被干燥物料的性质，如热敏性、粘附性、颗粒的大小形状、磨损性以及腐蚀性、毒性、可燃性等物理化学性质。
（2）对干燥产品的要求：干燥产品的含水量、形状、粒度分布、粉碎程度等。如干燥食品时，产品的几何形状、粉碎程度均对产品的质量及价格有直接的影响。
（3）物料的干燥速率曲线与临界含水量：确定干燥时间时，应先由实验做出干燥速率曲线，确定临界含水量。物料与介质接触状态、物料尺寸与几何形状对干燥速率曲线的影响很大。
（4）回收问题：固体粉粒的回收及溶剂的回收。
（5）干燥热源：可利用的热源的选择及能量的综合利用。
（6）干燥器的占地面积、排放物及噪声是否满足环保要求。

目 录
摘要 1
Abstract 2
1干燥过程的设计方案及流程说明 3
1.1干燥过程的设计方案（流程图） 3
1.1.1 主体设备的设计 3
1.1.2 辅助设备的选择 3
1.2干燥过程的流程说明 4
2 优化设计 5
2.1.优化分析 5
2.1.1.干燥器年总费用 5
2.1.2干燥设备投资折旧费用 6
2.1.3 空气年预热费用 6
2.1.4风机年运转费用 7
2.2 干燥器优化设计工艺分析 7
2.2.1 风机风量 7
2.2.2 干燥器体积的计算 8
2.2.3 干燥器的物料和热量衡算 8
2.2.4 预热器热负荷及加热蒸汽消耗量 10
2.2.5体积传热系数的确定 10
2.2.6 总对数平均推动力的计算 11
3 干燥过程的计算 13
3.1主体设备的工艺设计计算 13
3.1.1 物料衡算 13
3.1.2 空气和物料出口温度的确定 13
3.1.3 干燥器的热量衡算 14
3.1.4预热器的热负荷和加热蒸汽消耗量 15
3.2 干燥器的设计 15
3.2.1 流化速度的确定 15
3.2.2 流化床层底面积的计算 16
3.2.3 干燥器的宽度和长度 17
3.2.4 干燥器高度 18
3.2.5 干燥器结构设计 18
3.3 附属设备的选型 20
3.3.1 送风机和排风机 20
3.3.2 供料装置 22
3.3.3 除尘设备 23
3.3.4 换热器选型 24
3.3.5 空气过滤器 26
3.3.6 管路计算及管道选择 27
3.3.7 气固分离器 28
3.3.8干燥器主体材质的选择 30
4 计算结果汇总表 31
5 说明与体会 33
符号说明 35
参考文献 38
附录 39

摘要:在化工生产中，为了满足生产工艺对物料含水率的要求或便于储存、运输，常常需要对物料进行干燥。流化床干燥器是干燥过程常用的干燥设备，具有结构简单、生产能力大、热效率高等优点[10]。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，要求将颗粒状物料的含水率从4%降至0.2%，生产能力为1.45万t/a。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55.36℃下离开干燥器。湿度为0.02的空气经翅片换热器（热载体为392.44kPa饱和水蒸气）加热至105℃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0.02974，温度降至68.80℃。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，并经过优化，得到最优化的设计条件：床层底面积3.75m2，长度与宽度分别取2.5m和1.5m，高度3m，隔板间距0.5m，物料出口堰高0.64m。分布板开孔率6.06%，总筛孔数127948个，孔心距5.8mm。根据要求，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。
关键词：干燥；卧式多室流化床；颗粒状物料

Abstract: In Chemical production, the process of drying is usually required in order to satisfy the demand of the rate of water content of material as well as the storage and transportation. Fluidized bed dryer is drying equipment commonly used in the drying process, with the advantages of simple structure, high production capacity, higher thermal efficiency. The task in the course of Design for the Course of Principles of Chemical Engineering was to fulfill designing a drying equipment of multi-compartment fluidized dryer, which could handle 145,00-ton granular materials a year with water content 4% to an extent of water content of 0.2%. Solids coming from gas-dryer were injected to the first compartment with a star-like feeder, which then past other three compartments one by one and left at 55.3℃. Air, which heated to 105℃ by a fin type heat exchanger (heat carrier, 392.44kPa moist steam), exchanged heat and mass with granular materials in fluidized bed and discharged from dust collector as clean gas, with humidity increased from 0.02 to 0.02974 and temperature decreased from 105℃ to 68.8℃. Blowing fan and exhaust fan were used together in the process flow to keep dryer working under little subatmospheric pressure. After resourcing and calculating, the optimum parameters of multi-compartment fluidized dryer determined in our design work were as follows: fluidized bed area 3.75m2 with 2.5m in length and 1.5m in width, compartment height 3.0m, distance between division plate 0.5m, weir height for dry product discharge 0.64m, opening ratio 6.06% in distributor plate with total number of holes 127948 and hole distance 5.8 mm. According to the requirements ， model number of other accessory equipment such as blowing fan, exhaust fan, cyclone, bag filter, heat exchange and air filter were also chosen to meet drying requirements.
Keywords：drying ; multi-compartment fluidized bed; solid material

1干燥过程的设计方案及流程说明

1.1干燥过程的设计方案（流程图）

图1.1 干燥过程设计流程图

1.1.1 主体设备的设计
本次设计任务是：年处理量为1.45万吨某颗粒状物料的干燥。从气流干燥器来的细颗粒物料，初始含水量为4%，要求在卧式多室流化床干燥器中干燥至0.2%。根据设计任务及操作条件，首先要物料及热量衡算，并确定出空气和物料出口温度。在干燥器的设计过程中，根据条件与已知量求出流化速度和流化床层底面积，以及干燥器的宽度、长度和高度，最后是干燥器结构设计，包括布气装置，分隔板，及物料出口堰高的计算。卧式多室流化床干燥器主体设备的结构及尺寸基本确定。
1.1.2 辅助设备的选择
流化干燥的附属设备主要包括风机、空气加热器、气固分离器及供料器，这些设备的合理选择对干燥具有重要的作用。
对于风机的选择首先根据所输送气体的性质（如清洁器，含尘器）与风压范围，确定风机的材质和类型，然后根据计算的风量和系统所需要的风压，参照风机样本选用合适的型号。
对于空气加热器的选择，螺旋式翅片管加热器即可，该种加热器在光滑管外加上了翅片，增大了空气侧的传热面积，从而提高了传热效果。至于供料器，选择的是星型供料器，该供料器是应用最广泛的供料器之一。其操作原理是：电动机通过减速器带动星型叶轮转动，物料进入叶片之间的空隙中，借助叶轮旋转由下方排到受料系统，其结构简单，操作方便，物料颗粒几乎不受破碎，对高达300℃高温物料也能使用，体积小，安装简便，可用耐磨、耐腐蚀材料制造，适用范围很广，但其结构不能保持完全的气密性，对含湿量高以及有粘附性物料不宜采用。
气固分离器选择的是旋风分离器，选型时，根据含尘器的处理量和允许压降，定出合适的入口气速，由此确定入口管截面积，然后按结构比例关系确定其他尺寸。本次设计所选的旋风分离器的型号是：XLT/B-9.4。

1.2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45oC的空气进入换热器，与压力为392.44kPa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105oC。

2 优化设计

干燥广泛应用于化工，医药，冶金，建材，食品等领域，是一种能耗高的单元操作系统。常规干燥设计是按经验确定干燥介质（通常为空气）的出口温度，即出口温度应比绝热饱和温度高20~50oC，然后进行干燥器其他工艺参数及结构尺寸的设计。干燥介质出口温度选择不当，会增加干燥过程设备投资费用与操作费用，因为干燥介质出口温度是干燥器设计的重要参数之一，出口温度高则干燥介质出口湿度降低，干燥介质耗用量增加。出口温度升高使平均传热推动力增大；出口湿度降低，使传质推动力增大，平均传热和传质推动力增大使干燥设备体积减少，而干燥器出口温度降低，使干燥介质耗用量减少，干燥器体积增大。因而有必要对干燥器进行优化设计。
本次优化设计以年总费用最小为目标，编写程序来其确定干燥介质的最佳出口温度。

2.1.优化分析
2.1.1.干燥器年总费用
以球形颗粒——和空气为例建立干燥器优化设计的数学模型。卧式多室流化床干燥器（干燥介质和被干燥物料呈错流）的流程示意图如下：

图2.1卧式多室流化床干燥器流程示意图
在考虑了干燥器，空气预热器，风机，除尘器等设备的投资折旧费用和空气预 热费用，风机运转费用等操作费用的情况下，建立了干燥介质出口温度优化设计数学模型，它以年总费用为目标函数，总费用为：

式中：
——总费用，万元/年；
Gd——干燥设备投资折旧费，万元/年；
——空气预热费，万元/年；
——风机运转费，万元/年。

2.1.2干燥设备投资折旧费用
干燥设备投资折旧费用包括干燥器，预热器，风机和除尘器设备的投资折旧费。设年投资折旧费为：

式中：
——干燥器体积，；
——设备年折旧率，；
——美元和人民币的兑换系数。
为综合指数，它随企业规模，加工能力，产品质量，信誉，服务水平等不同而不同，一般可取0.2~0.4，为通货膨胀系数，设2014年为1500.1， 若以后各年不知，可按5%递增速度计算，为经验系数，一般可取45~55，为指数，一般可取1~1.5，为设备折旧率，一般取0.08~0.125,即干燥器使用年限一般为8~12年。由式得干燥系统的设备折旧费是干燥器体积的函数。

2.1.3 空气年预热费用
若干燥介质温度低于1600C时，较适合采用蒸汽预热干燥介质。空气预热费用实际上是所消耗蒸汽的费用，它与干燥物料时的流量，预热空气的流量等有关，由物料衡算和热量衡算得到饱和水蒸气的用量，水蒸气用量越大，则空气年预热费用越多，因此空气预热费用为：

式中：
——饱和水蒸气的流量，；
——年工作时间，；
——饱和水蒸气的价格，一般可取100~200元/吨。

2.1.4风机年运转费用
风机年运转费用为风机运转所消耗的电能的费用，它与风机的风量成正比，若干燥系统阻力较小，可采用一台送风机，其年运转费用为:

若干燥系统的阻力较大或防止干燥器中干燥介质向外泄露，使干燥器内产生一定的负压，则必须在干燥系统出口增加一台排风机，其年运转费用可用下式计算：

式中
，——送风机，排风机的风量，;
0.0004——经验比例系数。

2.2 干燥器优化设计工艺分析

由以上分析得要求干燥系统的总费用，必须求得风机用量，；饱和水蒸气的用量；干燥器体积。而这三个变量是空气出口温度的函数，在空气出口温度t2确定的情况下，，，，是可以通过工艺衡算得到。

2.2.1 风机风量
对卧式多室干燥系统在干燥器出口要采用除尘装置分离空气中的固体颗粒，故干燥系统的阻力较大，除在干燥系统进口安装送风机外还要在干燥系统出口处安装排风机，送风机安装于预热器之前，此时湿空气的状态为（，），而排风机安装于干燥器之后，其湿空气状态为（，），，所以送风量和排风量分别为：

2.2.2 干燥器体积的计算
由于多室流化床的干燥速度快，物料在干燥器中停留的时间短，其整个过程可认为由恒速干燥和降速干燥两个阶段组成。按体积给热系数法计算其体积，为。要求得干燥器的体积，必须求的干燥过程的传热量，体积给热系数以及对数平均推动力。
下面分别叙述：

2.2.3 干燥器的物料和热量衡算

图2.2

如图,进入干燥器的新鲜的空气的绝干空气的消耗量为，空气进出干燥器时的湿度为，湿物料进出干燥器时的干基含水量为湿物料进出干燥器时的流量。为单位时间内水分的蒸发量。则单位时间内绝干物料的流量为：

式中：
—绝干空气的消耗量，绝干空气；
—空气进出干燥器时的湿度，绝干气；
—湿物料进出干燥器时的干基含水量，水分干料；
—湿物料进出干燥器时的流量，kg物料；
—单位时间内水分的蒸发量，；
单位时间内绝干物料的流量，绝干料。

图2.3

对如图所示干燥装置作热量衡算，则得

在本设计中的干燥器没有补充热量，故，所以，干燥器中的热量衡算可表达为：
（b）
由上式得加入干燥系统的的热量用于以下四个方面：以汽化水分，以加热物料，以补偿设备的热损失，以Ql’加热空气。
其中:

又

=
=
因为干燥器的热损失为有效耗热量的15%，即：

将上面各式代入(b)式，即为解得L，将代入；解得 。

2.2.4 预热器热负荷及加热蒸汽消耗量
由分析的预热器的热消耗量为：

用饱和水蒸气加热，自定饱和水蒸气的饱和蒸汽压，确定饱和蒸汽的温度为 ，冷凝热 。取热损失为有效传热量的15%，则有；即蒸汽消耗量为：

2.2.5体积传热系数的确定
流化床由于干燥介质和物料充分接触，传热效率高，其体积传热系数一般在之间，其值和雷诺数，干燥介质的物理化学性质及干燥器的结构有关。
推荐公式如下：
[1]
式中：
—静止时床层的比表面积，；
—静止床层的空隙率；
—颗粒平均直径，m。
临界雷诺数为

为操作流化速度，具体计算方法参考教材[1]。
为空气的密度，
流化床的对流传数，
流化床层的体积传热系数或热容量系数，
由于，，，，，，，，，，，，，，，
对 校正（）得:。

2.2.6 总对数平均推动力的计算
干燥过程中恒速段和降速段的对数平均推动力和有较大的差别，所以应分别计算恒速段和降速段的对数平均推动力。
而的计算与干燥过程中恒速段与降速段交界处的空气和湿物料的状态有关。故作如下假设：
假设物料的传热和传质只发生在高度为H,空隙率为0.4的静止床层内，且其过程分为两个部分，一，恒速蒸发阶段，二，降速段。
具体过程如下：
第一阶段：在恒速蒸发阶段湿物料温度由升到，水分含量由（初始湿含量）降为（临界湿含量），干燥介质温度由降到，物料和热量衡算为：
（干燥介质在恒速阶段释放的热量）；
第二阶段：湿物料温度由升到，含水量由降到（最终含水量），干燥介质温度由到，物料和热量衡算关系为： （降速阶段水蒸发和湿物料升温需要的热量）。
上式中空气流量，物料流量等由总的物料和热量衡算得到，其他临界条件由已知得到。由上两式子分别得到不同阶段的温度（，，），将物料和介质的流向假认为逆流，计算得到逆流传热平均温差，：

带入，得到，，考虑干燥器实际体积比传热体积大和热损失等因素，由经验取实际体积和传热体积的比值为6。即干燥器体积。
由附录的程序可以算出不同空气出口温度时的设备折旧费、空气预热费、风机运转费及总费用，通过比较可知在出口温度为68.8℃时为最优状态。结果如下：
设备折旧费Gd=39.95 万元 ,空气预热费Gh=31.48 万元 ,风机运转费Gp=4.31万元。总费用最少值J=75.74万元 最佳出口温度t2=69.80℃。
相关数据汇总如下：

3 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
=1933.44kg/h

3.1.2 空气和物料出口温度的确定
空气的出口温度应比出口处湿球温度高出 (经优化可取29℃)，即

由及查湿度图得tw1=39.8℃,近似取tw2=tw1=39.8℃,于是

物料离开干燥器的温度 的计算，即
[1]
由水蒸气查表得
将有关数据代入上式，即

解得
由优化程序可知t2=,=

3.1.3 干燥器的热量衡算
干燥器中不补充热量，，因而可用下式进行衡算，即

式中:

取干燥器的热损失为有效耗热量的，即：

将上面各值代入式中，便可解得空气耗用量，
解得：L=7870.34 kg绝干气/h
由式 可求得空气离开干燥器的湿度H2，即 ㎏水/㎏绝干气。

3.1.4预热器的热负荷和加热蒸汽消耗量

由水蒸汽表查得，392.44水蒸气的温度，冷凝热，
取预热器的热损失为有效传热量的，则蒸汽消耗量为：

干燥器的热效率为:

3.2 干燥器的设计

3.2.1 流化速度的确定
1.临界流化速度的计算
在105下空气的有关参数为密度，黏度 ，导热系数。
[1]
取球形颗粒床层在临界流化点。由和数值查图6-10[1]得。
临界流化速度由式（6-16）[1]计算，即

2.颗粒带出速度
由1 及值查图（6-10）[1]得
带出速度由式（6-17）[1]计算，即

3.操作流化速度
取操作流化速度为，即
取0.33m/s

3.2.2 流化床层底面积的计算
1.干燥第一阶段所需底面积由式（6-25）[1]计算，即

式中有关参数计算如下：
取静止床层厚度，干空气的质量流速取为，即

由于，所得值应予以校正，由值从图6-11[1]查得 。

解得取为2.42m2
2.物料升温阶段所需底面积，由式（6-26）[1] 计算，即

式中

解得，取为0.82m2
床层总的底面积为：

3.2.3 干燥器的宽度和长度
今取宽度b=1.5m ，长度l= 2.5m，则流化床的实际底面积为3.75m2。沿长度方向在床层内设置4个横向分隔板，板间距0.5m。
物料在床层中的停留时间为：

3.2.4 干燥器高度
1.浓度相高度由式（6-28）[1]计算，即

而由式（6-29）[1]计算，前已算出，，
于是
取为0.70m。
2.分离段高度

由及,从图6-12[1]查得：

为了减少气流对固体颗粒的带出量，取分布板以上的总高度为3m。

3.2.5 干燥器结构设计
1.布气装置
采用单层多孔布气板，且取分布板压强降为床层压强降的，则 再取阻力系数，则筛孔气速为：
[1]
干燥介质的体积流量为：
取为2.40m3/s
选取筛孔直径,则筛孔总数为：
个[1]
分布板的实际开孔率为：
[1]，即
在分布板上筛孔按等边三角形布置，孔心距为：
[1]
2．分隔板
沿长度方向设置4个横向分隔板，隔板与分布板之间的距离为30~50mm（可调节），提供室内物料通路。分隔板宽 1.5m ，高 2.6m ，由 2mm 厚钢板制造。
3.物料出口堰高
[1]
[1]
将及代入上式，
解得

用式 [1]求溢流堰高度, 将有关数据代入上式，

经试差解得：。
3.3 附属设备的选型

3.3.1 送风机和排风机
为克服整个干燥系统的阻力以输送干燥介质，必须选用合适类型的风机并确定其安装方式。风机的安装方式基本有三种，即送风式、后抽式、前送后抽式，此处选用前送后抽式，选择两台风机分别安装在换热器的前面和除尘器的后面，调节前后压强，可使干燥室处于略微负压，整个系统与外界压强差可很小。
1.送风机
已知体积流量
[4]
压头

式中 可忽略,
则
整个干燥过程的压降主要有空气过滤器、换热器、干燥器、旋风分离器和袋滤器的压降，由相关信息估算干燥器压降为，则估计总和压降为

取总压降为，为前半段提供动力的风机取
已知标准条件下空气密度为查表知进口空气密度为；
标准条件下体积流量为
标准条件下风压为：[4]
根据所需风量和风压参考《旋转闪蒸干燥与气流干燥技术手册》[5]209页，查9-19No.6.3A型离心通风机满足要求，电动机型号为Y200L1-2。
该风机性能如下：风量 5690~6978
全风压 8857~8148
轴功率 30kW
2.排风机
已知体积流量[4]
为后半段提供动力的风机取，已知干燥器出口空气温度为t2=68.8℃，查表知此时空气密度为
则标准条件下体积流量和风压分为：
[4]
[4]
根据所需风量 和风压参考《旋转闪蒸干燥与气流干燥技术手册》[5]209页，查9-19No.6.3A型离心通风机满足要求，电动机型号为Y200L1-2。
该风机性能如下：风量 5690~6978
全风压 8857~8148
轴功率 30kW

3.3.2 供料装置
根据物料性质（散粒状）和生产能力（2014kg/h）选用星形供料装置（加料和排料）。
供料器是保证按照要求定量、连续（或间歇）、均匀地向干燥器供料与排料。供料器有各种不同的形式和容量，必须根据物料的物理性质和化学性质（如含湿量、堆积密度、粒度、黏附性、吸湿性、磨损性和腐蚀性等）以及要求的加料速度选择适宜的供料器。常用的固体物料供料器有圆盘供料器、旋转叶轮供料器、螺旋供料器、喷射式供料器等。
将这些供料器相比较：对于圆盘供料器，虽然结构简单、设备费用低，但是物料进干燥器的量误差较大，只能用于定量要求不严格而且流动性好的粒状物料；对于旋转叶轮供料器，操作方便，安装简便，对高达300oC的高温物料也能使用，体积小，使用范围广，但在结构上不能保持完全气密性，对含湿量高以及有黏附性的物料不宜采用；对于螺旋供料器，密封性能好，安全方便，进料定量行高，还可使它使用于输送腐蚀性物料。但动力消耗大，难以输送颗粒大、易粉碎的物料；对于喷射式供料器空气消耗量大，效率不高，输送能力和输送距离受到限制，磨损严重。
我们本次设计的任务是干燥细颗粒物料，它在进入干燥器之前的温度下为固态颗粒状，颗粒平均直径，硬度和刚性应较高。
因为圆盘供料器只能用于定量要求不严格的物料，所以通常情况下不选用。又因为螺旋供料器容易沉积物料，不宜用于一年300天，每天24小时的连续工作。另外喷射式供料器效率不高，且磨损严重，输送能力和输送距离受到限制，也不宜采用。
综上，我们选用星型供料装置，如下图所示：

图3.1 星型加料器

物料供料量
计算星型加料器每转加料量为

参考《旋转闪蒸干燥与气流干燥技术手册》[5]54页，选择型星型加料器 ，该加料器主要参数如下：
每转体积
电机
转速
工作温度
质量
主要尺寸：A-280,B-240,C-180,H-280,F-140,E-530,n-d-

3.3.3 除尘设备