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1、目录流化床干燥装置设计任务书 1设计计算部分 2一、设 计方 案简介 2（一）干燥装置的选择2（二）干燥流程的确定2二、主 要设 备的工 艺设计 计算 3（一）干燥条件的确定3（二）物料衡算与热量衡算41. 物料衡算42. 热量衡算43. 干燥器的热效率4（三）干燥器的工艺设计51流化速度的确定52流化床层底面积的计算53干燥器的宽度和长度74停留时间75干燥器高度7（四）干燥器的结构设计81. 布气装置82. 分隔板83. 物料出口堰高9三、典 型辅 助设备 的选型 与计 算 9（一）风机91. 送风机92. 排风机10（二）空气加热器11（三）供料器12（四）气固分离器13四、设 计一 览
2、表 14对本设计的评述 15参考文献 16附图 17流化床干燥装置设计任务书一）设计题目试设计一台卧式多室流化床干燥器，用于干燥颗粒状肥料。将其含水量从 0.04干燥至0.0004 （以上均为干基）。生产能力（以干燥产品计）2050kg/h。二）操作条件1干燥介质：湿空气。其初始湿度H。、温度t0根据建厂地区的气候条件来选定。离开预热器的温度 t 为 80C。 12物料进口温度0 : 30Co31热源:饱和蒸汽，压力自选。4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：自选。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
3、算（气固分离器、空气加热器、供风装置、供料器）。四）基础数据1被干燥物料：颗粒密度ps干物料比热容c s1730kg/m31.47kJ/(kg C)堆积密度p b颗粒平均直径d800kg/m30.14mm平衡含水量 X*0.013（干基）临界含水量 X002物料静床层高度Z : 0.15m03干燥装置热损失为有效传热量的 15。设计计算部分一、设计方案简介（一）干燥装置的选择根据设计任务，采用卧式多室流化床干燥装置系统。该装置可满足工艺要求， 且具有一定的适应性：1.该待干燥物料为颗粒状肥料，且本身含水量较低，仅为 0.04（干基），适 宜选用流化床干燥器进行操作，以提供较高的传热和传质速率，
4、增加生产能力， 提高经济效益。2.本设计任务要求物料的含水量降至 0.0004（干基）以下，故宜采用流化床 干燥器。在该种干燥器中物料的停留时间可自由调节，风速亦可自由调节，可以 得到含水量很低的产品。3. 流化床干燥器结构简单，造价低，活动部件少，操作维修方便。而单层圆 筒流化床干燥器内部存在返混和短路，多层流化床干燥器流体流动阻力较大，需 要高压风机，对操作要求也较高。相较而言，卧式多室流化床干燥器具有最高的 性价比，最为符合设计任务的要求。4. 卧式多室流化床干燥器本身具有流动阻力较低、操作稳定可靠等特点，对 物料的摩损较轻，气固分离较易，且更为有利于物料的均匀干燥。（二）干燥流程的确定
5、卧式多室流化床干燥装置系统，其工艺流程简图如下所示：图 1 卧式多室流化床干燥系统流程草图1-空气过滤器； 2-送风机； 3-空气加热器； 4-卧式多室流化床干燥器5-加料斗 6-旋风分离器； 7-抽风机； 8-排料器来自气流干燥器的颗粒状物料用星形加料器加到干燥器的第一室，依次经过 各室后离开干燥器，同时有一定程度的升温。湿空气由送风机送到翅片型空气加 热器升温到80C后进入干燥器，经过与悬浮物料接触进行传热传质后温度有所 下降。废气经旋风分离器净化后由抽风机排出至大气。空气加热器以400kPa的 饱和水蒸气作热载体。流程中采用前送后抽式供气系统，维持干燥器在略微负压 下操作。二、主要设备的
6、工艺设计计算(一)干燥条件的确定1 干燥介质：湿空气。初始湿度H =0.008、初始温度t =10C。离开预热器 00的温度t为80Co12.物料进口温度0 : 30Co13热源：饱和蒸汽，压力为 400kPa。4操作压力：常压。5流动方式：逆流操作。6空气和物料离开干燥器时的温度t、0，由以下方法求取：22(1) 空气出口温度的确定：空气的出口温度应比出口处湿球温度高出20 50C，这里取25 C。由 t =80C及H =0.008,查湿焓图得 t =25.0C。近似取 t 二t =25.0 C,11w1w2 w1于是有：t=t + 25=50C，即空气离开干燥器时的温度为50C。2 w2(
7、2) 物料出口温度的确定：可用下式进行求取。查相关资料得， =2441.5kJ/kg,代入上式中得:解得，（二）物料衡算与热量衡算1.物料衡算kg绝干物料/hkg水分/h将上面各值代入式= 9623kg绝干气/h由式 绝干气。3.干燥器的热效率2.热量衡算干燥器中不补充热量，Q =0,因而可得:D式中：取干燥装置热损失为有效传热量（Q +Q ）的15%，即12，经计算可得空气消耗量 L求得，空气离开干燥器的湿度H =0.0164kg水/kg2（三）干燥器的工艺设计1流化速度的确定（1）临界流化速度及颗粒带出速度的计算查相关资料得，80C下空气的物性参数为：密度p =1.000kg/m3,黏度卩
8、= 2.11X10-5Pa s,导热系数入=3.047X 10-2 W/mC又因物料的颗粒密度p =1730kg/m3，堆积密度p =800kg/m3，颗粒平均直径 sbd =0.14mm，故有：m对均匀球形颗粒的流化床，开始流化的孔隙率为 0.4。取该值为临界流化点，即 =0.4，由 和Ar数值查化工原理课程设计中图66可得，Ly = mfmfmf2X10-6。故临界流化速度为：由于颗粒被带出时，空床的空隙率 1,故可根据Ar和 =1，查化工原 t 理课程设计中图 66 得， Ly =0.5。t故带出速度为：（2）操作流化速度的确定：取操作流化速度为 0.7u ，即t2流化床层底面积的计算（
9、1）干燥第一阶段所需底面积：表面汽化阶段所需底面积 A 可以按下式计算式中，静止时床层厚度Z =0.15m。0 干空气的质量流速静床层的比表面积一-雷诺数 流化床层的对流传热系数流化床层的体积传热系数d =0.14mm0.9mm时，所得a需校正。故从化工原理课程设计中图6一7 ma中可查得，C = 0.1。故有：求解得，表面汽化阶段所需底面积A=2.475m2。1（2）物料升温阶段所需底面积：物料升温阶段所需的底面积A可以按下式计算:2式中故有求解得，物料升温阶段所需的底面积A=0.079m2。2（3）床层总底面积：流化床层总底面积 A=A A =2.475+0.079=2.554m23干燥器
10、的宽度和长度取宽度为1.3m，长度为2m,则流化床的实际低面积为2.6m2。沿长度方向在 床层内设置三个横向分隔板，板间距 0.5m。4停留时间 物料在床层中的停留时间为：T 5干燥器高度 流化床的总高度分为密相段（浓相区）和稀相段（分离区）。流化床界面以 下的区域称为浓相区，界面以上的区域称为稀相区。（1）浓相段高度：浓相区高度 Z 与起始流化高度 Z 之间有如下关系：0其中，故有：（2）分离段高度：对于非圆柱形设备，用当量直径D代替D,故有: e由u=0.3945m/s及D =0.7222m，查化工原理课程设计中图68可得,eZ /D =2.8，故 Z =2.8D =2.8X0.7222
11、= 2.0222m。2 e 2 e（3）干燥器高度：干燥器高度 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。（四）干燥器的结构设计1. 布气装置在流化床中，分布板除了可支撑固体颗粒、防止漏料外，还有分散气流、使 气体得到均匀分布的作用，创造了良好的起始流化条件，同时抑制了聚式流化床 的不稳定性。本设计采用单层多孔分布板，且取分布板的压力降为床层压降的 15。于是 有：取分布板的阻力系数Z=2，则气体通过筛孔的速度:常压操作下，干燥介质热空气的体积流量为：选取筛孔直径d0=1.5mm，则总筛孔数为： 个分布板的实际开孔率为： ，即若分布板上筛孔按等边三角形布置，则孔心距为：，取
12、2. 分隔板沿长度方向设置三个横向分隔板。隔板与分布板之间的距离为2040mm （可 调），提供室内物料通路。分隔板宽1.3m，高2.5m，由5mm厚钢板制造。3. 物料出口堰高物料出口通常采用溢流方式，溢流堰的高度计算如下将u、u代入上式，解得E =6.234。mf v 由下式求取溢流堰高度，即：整理上式得：经试差解得， h=0.746m。三、典型辅助设备的选型与计算（一）风机为了克服整个干燥系统的阻力以输送干燥介质，必须选择合适类型的风机并 确定其安装方式。本次设计为了保证保持干燥室基本维持常压操作，采用前送后 抽式系统，即将两台风机分别安装在空气加热器前和气固分离器之后，前一台为 送风机
13、，后一台为排风机，分别调节前后压力。1. 送风机体积流量计算如下：压头H为:T式中，Z Z , P=P , u u，故上式可简化为:1 2 1 2 1 2整个干燥过程的压降主要有空气过滤器、换热器、干燥器和气固分离器的压 降。由相关数据进行估计，其总和大约为llOOOPa。故为前半段提供动力的风机 取 6000Pa。离心通风机的选择需根据所输送气体的性质及所需的风压范围，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，选择适宜的风机型号。 又因通风机铭牌或手册中所列的风压是在空气的密度为1.2kg/m3 (20C、101.3kPa )的条件下用空气作介质测定的。故做出如下矫正：
14、式中，p为t =10C时的空气密度。查资料得，p =1.248kg/m3。故有：0查通风机选型手册知，可选 9-19No.10D 型离心通风机，其规格和操作全压： 5941Pa 效率： 80.0% 所需功率： 19.2kW参数分别为：风量： 7942m3/h转速： 1450r/min内功率： 16.4kW所配电机型号：Y200L-4，功率30kW。2. 排风机体积流量计算如下：为后半段提供动力的风机取5000Pa，则有:查通风机选型手册知，可选9-26NO.5.6A型离心通风机，其规格和操作全压： 6750Pa效率： 72.7% 所需功率： 26.5kW参数分别为：风量： 8920m3/h 转速： 2900r/min 内功率： 23.0kW 所配电机型号：Y200L1-2，功率30kW。（二）空气加热器用于加热干燥介质（空气）的换热器称为空气加热器。一般采用烟道气或饱 和水蒸气作为加热介质，且以饱和蒸汽应用更为广泛。在干燥系统中，常用的蒸汽加热器有两种主要形式，一种是SRZ型；另一种 是SRL型。这两种结构形式的热媒都在管子内流动，通过管
