化工原理课程设计--脉冲气流干燥器设计化工原理课程设计题目: 脉冲气流干燥器设计系别: 化学材料与工程系专业:_学号:姓名:指导教师:二零一四年一月二十七日目录设计任务书 (5)1.概述 (5)1.1气流干燥的特点 (5)1.2设计方案简介 (5)2.工艺计算及主体设备设计 (6)2.1已知的基本条件 (6)2.2物料衡算和热量衡算 (6)2.2.1物料衡算 (6)2.2.2热量衡算 (7)t (7)2.2.3校核假设的物料出口温度2m2.3气流干燥管直径的计算 (8)2.3.1加速段气流干燥管直径的计算 (8)2.3.2加速运动段管高的计算 (8)2.3.3减速段管高的计算 (13)2.4总的干燥管的高度 (21)3.辅助设备的选择与计算 (21)3.1管路的选择与计算 (21)3.2加料装置 (22)3.3风机 (22)3.4热风加热装置 (22)3.5分离装置 (23)4.主要符号和单位 (23)5. 干燥装置的工艺流程 (25)6.设计评价 (25)附录 (25)参考文献 (28)设计任务书本次以重油燃烧气为干燥介质，对物料进行干燥，分离，保证品质，在设计过程中涉及工艺计算及主体设备设计，风机的选择，热风加热装置，加料装置的选择等，通过循环让物料及过程中产生的中间物及废料达到最高利用率。

1.概述1.1气流干燥的特点气流干燥在我国是一种应用最广发最久远的干燥器，随着不同新型气流干燥器的开发成功，气流干燥我干燥领域方兴未艾。

由于干燥时间短适合容易受高温变质物料的干燥；不适合粘性大的物料干燥，管道较厂一般超过20米，安装的限制制约了其发展。

气流干燥器的主要缺点在于干燥管太高，为降低其高度，近年来出现了几种新型的气流干燥器：①多级气流干燥器。

将几个较短的干燥管串联使用，每个干燥管都单独设置旋风分离器和风机，从而增加了入口段的总长度。

②脉冲式气流干燥器。

采用直径交替缩小和扩大的干燥管（脉冲管），由于管内气速交替变化，从而增大了气流与颗粒的相对速度。

③旋风式气流干燥器。

使携带物料颗粒的气流，从切线方向进入旋风干燥室，以增大气体与颗粒之间的相对速度，也降低了气流干燥器的高度。

在气流干燥器中，主要除去表面水分，物料的停留时间短,温升不高,所以适宜于处理热敏性、易氧化、易燃烧的细粒物料。

但不能用于处理不允许损伤晶粒的物料。

目前，气流干燥在制药、塑料、食品、化肥和染料等工业中应用较广。

1.2设计方案简介。

物料呈颗粒状，圆球形，处理量为3000kg/h，颗粒平均直径在200m 本设计采用脉冲式气流干燥器来干燥物料，可以减少干燥管的高度和节省设备的成本。

脉冲式干燥器由于其不断变化的管径，可以使颗粒在管内保持与干燥气流的相对快速运动，增强了干燥的效果并减少了干燥的时间。

2.工艺计算及主体设备设计 2.1已知的基本条件2.1.1物料的基本参数干燥介质：空气稀释重油燃烧气 生产能力h kg G /30001= （湿基） 物料颗粒的平均直径m m d 4102200-⨯==μ 物料颗粒的最大直径m d μ500max = 物料密度3/2000m kg s =ρ要求物料从%251=X （干基），干燥至%5.02=X （干基） 物料进口温度C t m ︒=201干物料比热C kg kcal C kg kJ c m ︒⋅=︒⋅=/3.0/26.1 物料的临界含水量%2=c X （干基） 平衡湿含量极小，忽略不计。

2.1.2空气的基本参数进气流干燥管的空气温度C t ︒=4001 其空气湿含量干空气水kg kg X /025.01=2.2物料衡算和热量衡算 2.2.1物料衡算气流干燥管内的物料衡算式：)()(2121w w L X X G -=-（*） 绝干物料h kg X G G /240025.013000111=+=+=干燥去除水分h kg X X G W /588)005.025.0(2400)(21=-⨯=-= 结合（*）式有：)25.0(5882-=w L ①2.2.2热量衡算气流干燥管内热量衡算式：2)()(2211m w m c w m t X c c G LI X c c G LI ++=++选定空气的出口温度C t ︒=952，假设物料出口温度为76C ︒ 对于空气——水系统，运用下式：w t w I 595)46.024.0(++= 得到进口空气的焓值：kg kcal I /115025.0595400)025.046.024.0(1=⨯+⨯⨯+= 出口焓值：22227.6388.2259595)46.024.0(w w w I +=+⨯+= 将1I 、2I 值代入热量衡算式：76)025.013.0(2400)7.6388.22(20)25.013.0(24001152⨯⨯+⨯++⨯=⨯⨯++⨯x L L解得： 292327.6382.922+=L w L ② 联立 ①、② 式，得：h kg L /5310= kg kg Lw /136.0588025.02=+= kg kcal I /109136.07.6388.222=⨯+= 2.2.3校核假设的物料出口温度2m t按下式进行校核：])())(()[(2)(2222222w m S t t c X cw m s w m t t c X X X t t c X t t t t w m S -----=--ρρρ查得：C t w ︒=61 kg kcal s /563=ρ%2=c X 代入上式得： C t m ︒=6.762与假设的基本一致，不必试算。

2.3气流干燥管直径的计算 2.3.1加速段气流干燥管直径的计算由经验假设口空气速度s m u g /5.291=，空气进气流干燥管温度C t ︒=4001，空气 进气流干燥管湿度025.01=w ，查得空气比容kg m g /98.131=γ，代入下式：)(356.036005.2914.398.1531045.2914.336004360041111m L u V D g g g =⨯⨯⨯⨯=⨯⨯==γπ2.3.2加速运动段管高的计算（1）预热段干燥管的计算（a ）已知进料温度C t w ︒=201，在进气C t ︒=4001、干空水kg kg w /025.01=气状态下的湿球温度C t ︒=61，故预热段所需热量为：hkcal q I /54100)2061()125.03.0(2400=-⨯⨯+⨯=（b ）热气的热量衡算：2515.0025.046.024.0=⨯+=p c )400(2515.0531054100t -⨯⨯= 解得：C t ︒=360故在此段内，平均温度C t ave ︒=+=3802/)360400(，平均湿度025.01==H H ave ，查得气体各项性质为 ：21096.2-⨯=g λ[g λ的定性温度为C ︒=+2212/)61380(]61024.3-⨯=g μ、92.1273273)244.1772.0(=+⨯+=aveave H t H v 干混合气混合湿气3/533.092.1/)025.01(m kg g =+=ρ（c ）加速运动段预热带颗粒与气流间的传热量及Re 的计算⎥⎦⎤⎢⎣⎡---=)Re 1Re 1()Re (Re 7.2123.1023.127.027.00r r Ar A q ……（**）gt w A g g⋅⋅⨯∆⋅⋅⨯=μλ360042.0)(634ln该段内的平均气速s m g /6.28]3600)335.0(4/[92.153102=⨯⨯=πμ)(35.381.91024.3533.0)(102Re 64m g m g r u u u u -=⨯⨯⨯-⨯⨯=--C t ︒=------=∆6.318)]61360()61400ln[(/)]61360()61400[()(ln5621065.681.91024.336001096.242.06.3182400634⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=--A 81.95)06.28(35.3Re =-⨯=将上述各数据代入式（**）中，得 )]81.951Re 1(123)Re 81.95(7.21[1065.65410023.123.127.027.05---⨯=rr Ar 4.110)1024.3(3)81.9533.0()81.92000()102(81.9434263423=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⋅⋅⋅⋅⋅=--ggm p d g Ar μρρ代入得： 设5.74Re =，则上述等式右边项为：hkcal /5410054560)]106548.310980.4(8976.0)2024.34275.3(7.21[1065.6335≈=⨯-⨯--⨯-- 故预热带终了的5.74Re =，与其相对应的颗粒运动速度为：s m u m /36.635.35.746.2835.3Re 6.28=-=-=（d ）预热带干燥管的高度计算预热带自81.95Re 0=、s m u m /0=开始，至5.74Re 1=、s m u m /36.6=结束。

由于Re 数值均处于过渡区，故干燥管高度的计算公式为)}Re 1Re 1(100)]Re 1Re 1(200)Re (Re 5[)Re 1Re 1(5{3402025.05.005.005.021-----⋅⋅--⋅⋅=ττττρμρμμρg p g g gp g gg pm d Ar Aru d u d LmL 2392.0)8.9515.741(533.010210081.91024.34.110)]8.9515.741(2006.284.110)5.748.95(533.010251024.3[)8.9515.741(55.28{81.91024.33)102(2000446225.05.0465.05.06241=-⨯⨯⨯⨯⨯⨯--⨯--⨯⨯⨯⨯--⨯⨯⨯⨯⨯⨯=------ （2）表面蒸发带干燥高度计算本段之所以要分开求干燥管高度，主要是消除由于气温变化过大而使平均气温下的个项气体特性数据和干燥管内气体流速与实际数值相差太大所带来的误差。

物料湿含量自0.25干燥至0.20区间（a ）作热平衡，求物料干燥至湿含量0.20时气体的温度：)]61(45.0562)[2.025.0(2400)360(252.05310-+-=-⨯⨯t t其中 562是C t ︒=61的汽化潜热解得 C t ︒≈300（b ）该段内各物理数据： C t ave ︒=+=3302/)300360(物料干燥至0.20时相应的气体湿含量为H '干混合气水kg kg H /0476.05310/)20.025.0(2400025.0=-⨯+='干燥用混合气在C t ave ︒=330、0363.02/)025.00476.0(=+=ave H 时的各项物 理性质为：干空气湿气kg m v H /81.1273330273)0363.0244.1773.0(3=+⨯+=湿混合气湿混合气3/573.081.1/)0363.01(m kg g =+=ρ 61008.3-⨯=g μ，029.0=g λ [定性温度为C ︒=+5.1952/)61330(]（c ）该段内气流与颗粒的给热量及e R '的计算干燥所需要的热量：h kcal q /80287)300360(252.05310=-⨯⨯=∏ 该段内平均气速：s m u g /97.263600)355.0(4[)81.15310(2=⨯⨯⨯=π)97.26(79.3)81.91008.3/()97.26(573.0102Re 64m m u u -=⨯⨯-⨯⨯=--故该段开始的2.78)36.697.26(79.3Re 0=-=传热平均温度：C t ︒=-----=∆269)]61300/()61360/[ln()]61300()61360[()(ln 561079.581.91008.33600029.042.02692400634⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=-A 4.131)1008.3(3)81.9/573.0()81.9/2000()102(81.942634=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=--Ar 将上述各数值代入给热量q 的计算公式得： )]2.781Re 1(1234.131)Re 2.78(7.21[1079.58028723.123.127.027.05---⨯⨯==∏r r q 设49Re =r ，则上述等式右边项为； h kcal /80287)]2.781491(1234.131)492.78(7.21[1079.523.123.127.027.05≈---⨯⨯ 故物料湿含量由0.25到0.20，该段终了的.49Re =与49相对应的颗粒速度为； s m u m /04.1479.34997.2679.3Re 97.26=-=-= （d ）物料含湿量由0.25到0.20段干燥管的高度计算该段自2.78Re 0=，s m u m /36.6=开始，到49Re 2=，s m u m /04.14=结束 由于雷诺数数值均处于过渡区，故干燥管的高度的计算公式为：m L 539.0)}2.781491(573.010210081.91008.34.131)]2.781491(20097.264.131)492.78(573.010251008.3[)2.7815.491(597.26{81.91008.33)102(2000446225.05.0465.05.06242=-⨯⨯⨯⨯⨯⨯--⨯--⨯⨯⨯⨯--⨯⨯⨯⨯⨯⨯=------物料含湿量有0.20到0.15区间:（a ）作热平衡方程,求物料干燥至湿含量为0.15是气体的温度:262.00476.046.024.0=⨯+=p c)]61(45.0562[)15.020.0(2400)300(262.05310-⨯+⨯-⨯=-⨯⨯t tC t ︒=⇒4.244（b ）该段内各项物性数据为:C t ave ︒=+=2.2722/)4.244300(物料干燥至0.15时相应的气体湿含量为H '为干混合气水kg kg H /0702.05310/)15.020.0(24000476.0=-⨯+=' 干混合气水kg kg H ave /0589.02/)0476.00702.0(=+=干燥用混合气在0589.0,2.272=︒=bve bve H C t 时的各项物理性质为:干空气湿气kg m v H /69.12732.272273)0589.0244.1772.0(3=+⨯+= 干空气湿气kg m g /627.069.1/)0589.01(3=+=ρ81.9/1082.210875.256--⨯=⨯=g μ027.0=g λ [定性温度C ︒=+75.1662/)615.272(]（c ）该段内气流与颗粒的给热量及雷诺数的计算:干燥所需要的热量:h kcal q III /77352)4.244300(262.05310=-⨯⨯=该段内平均气速:s m u g /18.25])355.0(43600/[69.153102=⨯⨯⨯=π)18.25(45.41082.2/)18.25(627.0102Re 54g m u u -=⨯-⨯⨯⨯=--故该段开始时的6.49)04.1418.25(45.4Re 0=-⨯=传热平均温度C t m ︒=-----=∆210)]614.244/()61300ln[(/)]614.244()61300[()(ln 3 55106.41082.236000276.042.021********⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=-A 165)81.9/1082.2(3)81.9/627.0()81.9/2000()102(81.942534=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=--Ar 将上述数值代入给热量的计算公式得 : )]6.491Re 1(123165)Re 6.49(7.21[106.47735223.123.127.027.05---⨯⨯==r III q 设6.24Re =,则上述等式右边项为: hkcal /77344)]6.4916.241(123165)6.246.49(7.21[106.423.123.127.027.05≈---⨯故物料湿含量由0.20→ 0.15,该段终了的6.24Re =。