1、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
2、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 C
3、AD 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：2014.6.212014.7.11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/m堆积密度 400 kg/m干物料比
4、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 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
5、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
6、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
7、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
8、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
9、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
10、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
11、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 6m。m（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
12、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cX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 .1Abstract .21 干燥过程的设计方案及流程说明 .31.1 干燥过程的设计
13、方案（流程图） .31.1.1 主体设备的设计 .31.1.2 辅助设备的选择 .31.2 干燥过程的流程说明 .42 优化设计 .52.1.优化分析 .52.1.1.干燥器年总费用 .5J2.1.2 干燥设备投资折旧费用 .6DG2.1.3 空气年预热费用 .6h2.1.4 风机年运转费用 .72.2 干燥器优化设计工艺分析 .72.2.1 风机风量 .72.2.2 干燥器体积的计算 .82.2.3 干燥器的物料和热量衡算 .82.2.4 预热器热负荷及加热蒸汽消耗量 .102.2.5 体积传热系数的确定 .102.2.6 总对数平均推动力的计算 .113 干燥过程的计算 .133.1 主体
14、设备的工艺设计计算 .133.1.1 物料衡算 .133.1.2 空气和物料出口温度的确定 .133.1.3 干燥器的热量衡算 .143.1.4 预热器的热负荷和加热蒸汽消耗量 .153.2 干燥器的设计 .153.2.1 流化速度的确定 .153.2.2 流化床层底面积的计算 .163.2.3 干燥器的宽度和长度 .173.2.4 干燥器高度 .183.2.5 干燥器结构设计 .183.3 附属设备的选型 .203.3.1 送风机和排风机 .203.3.2 供料装置 .223.3.3 除尘设备 .233.3.4 换热器选型 .243.3.5 空气过滤器 .263.3.6 管路计算及管道选择
15、.273.3.7 气固分离器 .283.3.8 干燥器主体材质的选择 .304 计算结果汇总表 .315 说明与体会 .33符号说明 .35参考文献 .38附录 .391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
16、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
