卧式多室流化床干燥器的设计(共64页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上课 程 设 计设计题目 卧式多室流化床干燥器的设计 学生姓名 杨姝静 学 号 专业班级 化工工艺08-2班 指导教师 吕建平 姚涛 2011年4月18日化工原理课程设计成绩评定表设计题目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3%燥至0.02%,生产能力为1.3万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67.17下离开干燥器。湿度为0.02的空气经翅片换热器(热载体为400kPa饱和水蒸气)加热至105后
2、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0.03,温度降至70.5。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,维持干燥器在略微负压下工作。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
3、图打印。指导教师评语签名: 200 年 月 日化工原理课程设计任务书专业 班级 姓名 设计题目:卧式多室流化床干燥器的设计设计时间:2011.4.182011.5.6指导老师:吕建平 姚涛设计任务:年处理 1.3 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3%,要求在卧式多室流化床干燥器中干燥至 0.02%(以上均为湿基)。已知参数如下:被干燥物料颗粒密度 1200 kg/m堆积密度 400 kg/m干物料比热容 1.20kJ/kgK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5m
4、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)。目 录专心-专注-专业前 言 干燥过程广泛用于生产和生活中。最初利用自然界的太阳能及风力,对物料及农副产品进行缓慢的干燥加工。而后,随着农业 发展,这种天然的、劳动强度极大而又不能受人们意志控制的干燥方法,逐步让位给各种人工去湿方法和人工干燥过程。 去湿方法和干燥过程:在工农业生产
5、中,经常会遇到从各种物料中除去湿。分的过程,各种物料可以是固体,液体或气体,而湿分则常常是水或水蒸气,但在某些情况下,也可以是有机液体或有机蒸汽等其他湿分。 从物料中除去湿分的操作称为去湿。去湿方法按作用原理来分,可分为:机械法,热物理法,物理化学法。干燥过程的特点:固体物料的干燥包括两个基本过程,首先是对固体加热以使湿分气化的传热过程,然后是气化后的湿分蒸汽由于其蒸汽分压较大而扩散进入气相的传质过程,而湿分从固体物料内部借扩散等的作用而源源被输送到达固体表面,则是一个物料内部的传质过程。因此,干燥过程的特点是传热和传质过程同时并存,两者相互影响而又相互制约,有时热传可以加速传质过程的进行,有
6、时传热又能减缓传质的速率。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。各种生产工艺的要求:如:提高粉末加工效率,在粉末前必须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.干燥原材料或产品:以减轻中路 ,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
7、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。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
8、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;(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(一般为48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,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
9、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
10、,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,一般要求不小于30、不大于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。干燥器选型时应考虑以下因素: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
11、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。摘要: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3%降至0.02%,生产能力为1.3万t/a。来自气流干燥器的颗粒状物料用
12、星形加料器加入干燥器的第一室,再经过其余的四个室,在68.5下离开干燥器。湿度为0.02%的空气经翅片换热器(热载体为400kPa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0.02,温度降至70.8。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2.5m和1.2m,高度2.3m,隔板间距0.5m,物料出口堰高0.3m。分布板开孔率7%,总筛孔数个,孔心距5.5mm。此外,还确定了合适的送风机、排风机、旋风分
13、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;热载体Abstract: In Chemical industry, the process of drying is usually required in order to meet the demand of the rate of water content of material as well as the storage and transportation. The task in the course of Design for the Course of Principles of
14、Chemical Engineering was to fulfill designing a drying equipment of multi-compartment fluidized dryer, which could handle 13,000-ton granular materials a year with water content 3% to an extent of water content of 0.02%. Solids coming from gas-dryer were injected to the first compartment with a star
15、-like feeder, which then past other three compartments one by one and left at 68.5. Air, which heated to 105 by a fin type heat exchanger (heat carrier, 400kPa moist steam), exchanged heat and mass with granular materials in fluidized bed and discharged from dust collector as clean gas, with humidit
16、y increased from 0.02 to 0.05 and temperature decreased from 105 to 70.8. 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 deter
17、mined in our design work were as follows: fluidized bed area 3m2 with 2.5m in length and 1.2m in width, compartment height 2.3m, distance between division plate 0.5m, weir height for dry product discharge 0.3m, opening ratio 7% in distributor plate with total number of holes and hole distance 5.5 mm
18、. Furthermore, model number of other accessory equipments 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; heat carrier1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.
19、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1.3万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3%,要求在卧式多室流化床干燥器中干燥至0.02%。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,依次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。进而确定卧式多室流化床干燥器主体设备的结构及尺寸,卧式的选择,从高度方面大大节省了设备的成本,从经济上带来了一定的效益! 1.1.2 辅助设备的选择流化干燥的附
20、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。因为其选择要同时满足全风压和所需风量两者的条件,但由于参照样本中没有合理的风机可供选择,故可选择风压稍大的机型以满足条件。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
21、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。最后,是气固分离器的选择,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强降,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
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- 卧式 流化床 干燥器 设计 64
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