目录设计任务书 (2)设计计算 (3)一、干燥流程的确定 (3)二、干燥过程的物料衡算和热量衡算 (4)1．物料衡算 (4)2．热量衡算 (4)3．干燥器的热效率 (5)三、流化床干燥器的设计计算 (6)1．流化速度的确定 (6)2．流化床层截面积的计算 (7)3．卧式多室流化床的宽度和长度 (8)4．停留时间 (8)5．设备高度 (9)四、干燥器的结构设计 (10)1．布气装置 (10)2．隔板 (10)3．溢流堰 (11)设计计算结果总表 (11)五、附属设备的设计与选型 (13)1．风机的选择 (13)2．空气加热器 (14)3．供料器 (14)4．气固分离器的选择 (14)5．确定控制点 (14)对本设计的评述 (15)参考文献 (16)附图（工艺流程简图、主体设备工艺条件） (17)一、带控制点的工艺流程图 (17)二、主体设备工艺条件图 (18)（一）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0.000 4（以上均为干基）。
生产能力（以干燥产品计）3 300 kg/h。
（二）操作条件1．干燥介质湿空气。
其初始湿度H0、温度根据建厂地区的气候条件来选定。
离开预热器的温度t1为80℃2．物料进口温度θ130℃3．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）基础数据1．被干燥物料颗粒密度ρs 1 730 kg/m3堆积密度ρb800 kg/ m3干物料比热容c s 1.47 kJ／(kg·℃) 颗粒平均直径d m0.14 mm临界含水量X00.013（干基）平衡含水量X* 02．物料静床层高度Z00.15 m3．干燥装置热损失为有效传热量的15%。
一．干燥流程的确定为了保证物料能均匀地被干燥，而流动阻力又较小，选用操作稳定可靠且流动阻力较低的卧式多室流化床干燥器，其简化流程如图1所示。
颗粒状物料用星型加料器加到干燥器的第一室，依次经过各室后，于49.7℃下离开干燥器。
湿空气由送风机送到翅片形空气加热器，升温到80℃后进入干燥器，经过与悬浮物料接触进行传热传质后温度降到52.5℃。
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198.64 kPa 的饱和水蒸气作为热源。
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。
图1 卧式多室流化床干燥器系统流程草图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—旋风机7—抽风机8—排料器二．干燥过程的物料衡算和热量衡算1.物料衡算ω2=X21+X2=0.00041+0.0004≈0.0004 kg/kg绝干物料G=G2(1−ω2)=3300(1−0.0004)=3298.68 kg绝干物料/h W=G(X1−X2)=3298.68(0.04−0.0004)=130.63 kg水分/hL=WH2−H1=130.63H2−0.012(a)2.热量衡算(1)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20~50℃（这里取21℃）由t1=80℃及H1=0.012查湿度图[1]得t w1=31.5℃，近似取t w2=t w1=31.5℃，于是：t2=21+31.5=52.5 ℃由式6-2求物料离开干燥器的温度θ2，即：t2−θ2 t2−t w2=r tw2(X2−X∗)−c s(t2−t w2)(X2−X∗X c−X∗)r t w2(X2−X∗)c s(t2−t w2)r tw2(X2−X∗)−c s(t2−t w2)由手册得r tw2=2420 kJ/kg，代入上式中得52.5−θ2 52.5−31.5=2420×0.0004−1.47(52.5−31.5)(0.00040.013)2420×0.0131.47(52.5−31.5)2420×0.013−1.47(52.5−31.5)解得θ2=49.7 ℃(2)干燥器的热量衡算干燥器中不补充热量，Q D=0，因而可得Q=Q p=Q1+Q2+Q3+Q L(b)式中Q1=W(2 490+1.88t2)=130.63(2 490+1.88×52.5)=338 162 kJ/h=93.93 kWQ2=Gc m(θ2−θ1)=G(c s+4.187X2)(θ2−θ1)=3298.68(1.47+4.187×0.0004)(49.7−30)=95 635 kJ/h=26.57 kWQ3=L(1.01+1.88H0)(t2−t0)=L(1.01+1.88×0.012)(52.5−19)=34.59L kJ/h=0.009 609L kWQ p=L(1.01+1.88H0)(t1−t0)=L(1.01+1.88×0.012)(80−19)=62.99L kJ/h=0.017 50L kW取干燥器的热损失为有效传热量(Q1+Q2)的15%，即Q L=(Q1+Q2)=0.15(93.93+26.57)=18.08 kW将上面各值代入(b)，便可得空气消耗量L=17 561.1 kg绝干气/h由(a)求得空气离开干燥器的湿度H2=0.019 44 kg水/kg绝干气3．干燥器的热效率预热器的热负荷和加热蒸汽消耗量Q p=L(1.01+1.88H0)(t1−t0)=17 561.1 (1.01+1.88×0.012)(80−19)=1 106 106 kJ/h=307.3 kW选取198.64 kPa 的饱和水蒸气作为热源，查水蒸气表[2]得水蒸气的温度T s= 120.0℃，冷凝潜热 r=2 205 kJ/kg.取预热器的热损失为有效传热量的15%，则蒸汽消耗量为W h =307.32 205×0.85=0.164 0 kg/s =590.3 kg/h 干燥系统的热效率为η=W (2 490+1.88t 2)Q×100% =Q 1Q p ×100%=93.93307.3×100%=30.57% 三． 流化床干燥器的设计计算1. 流化速度的确定(1) 临界流化速度的计算 在80℃下空气的有关参数[3]为：密度ρ=1.000 kg/m 3,黏度μ=2.11×10−5 Pa ·s ，导热系数λ=3.047×10−2 W/(m ·℃),所以Ar =d 3(ρs −ρ)ρg μ2 =(0.14×10−3)3(1 730−1.000)×1.000×9.81(2.11×10−5)2=104.5 取球形颗粒床层在临界流化点εmf =0.4。
由εmf =0.4和Ar 数值查图6-6可得L y mf =3×10−6临界流化速度为u mf =√L y mf μρs g ρ23=√3×10−6×2.11×10−5×1 730×9.811.00033 =0.010 24 m/s由ε=1和Ar 数值查图6-6可得L y =0.6带出速度为u t =√L y μρs g ρ23=√0.6×2.11×10−5×1730×9.811.00033 =0.598 9 m/s(2) 操作流化速度 取操作流化速度为0.8u t ，即u =0.8×0.598 9=0.479 1 m/s2．流化床层底面积的计算(1) 干燥第一阶段所需底面积 表面气化阶段所需底面积A 1可以按 (6-28)式计算：αa Z 0=(1.01+1.88H 0)L ̅[(1.01+1.88H 0)L ̅A 1(t 1−t w )G (X 1−X 2)γt w−1] 式中 已知静止时床层厚度Z 0=0.15 m 。
干空气的质量流速取为ρu ，即L̅=ρu =1.000×0.479 1=0.479 1 kg/m 3 a =6(1−ε0)d m =6(1−0.4)0.14×10−3=25 714 m 2/m 3 Re =d m uρμ=0.14×10−3×0.479 1×1.0002.11×10−5=3.179 α=4×10−3λd m (Re)1.5=4×10−3×0.030470.14×10−3(3.179)1.5 =4.934 kW/(m ·℃)αa =4.934×25 714=126 873 kW/(m ·℃)由于d m =0.14 mm <0.9 mm 时，所得a a 需校正，由d m 从图6-7查得C =0.11。
αa ′=0.11×126 873=13 956 kW/(m ·℃)13 956×0.15=(1.01+1.88×0.012)×0.479 1[(1.01+1.88×0.012)×0.479 1A 1(80−31.5)3298.683600(0.04−0.000 4)×2420−1] =0.494 70.273 2A 1−1解得 A 1=3.661 m 2(2) 物料升温阶段所需底面积 物料升温阶段的所需底面积A 2可以按(6-29)式计算：αa Z 0=(1.01+1.88H 0)L ̅[(1.01+1.88H 0)L ̅A 1Gc m2/ln t 1−θ1t 1−θ2−1] 式中c m2=c s +4.187X 2=1.47+4.187×0.000 4=1.472 kJ/(kg ·℃)ln t 1−θ1t 1−θ2=ln 80−3080−49.7=0.500 9 13 956×0.15=0.494 7[0.494 7A 2×36003298.68×1.472×0.500 9−1]=0.494 70.732 2A 2−1 解得 A 2=1.366 m 2(3) 床层总底面积流化床层总的底面积 A =A 1+A 2=3.661+1.366=5.027 m 23. 卧式多室流化床的宽度和长度取宽度为2 m ，长度为2.52 m ，则流化床的实际底面积为5.04 m 2。
沿长度方向在床层内设置五个横向分隔板，板间距0.42 m 。
4．停留时间物料在床层中的停留时间为：τ=Z0AρbG2=0.15×5.04×8003300=0.183 h=11.00 min5.设备高度流化床的总高度分为密相段（浓相区）和稀相段（分离区）。