聚氯乙烯干燥设计指导书
张浩勤
2008.8
概述
去湿干燥工业上常常用机械去湿方法除去大量湿分之后，用热能去湿（称为干燥）除去少量湿分。干燥一般包括两个基本过程，一是对固体加热达到湿分汽化的过程；另一个是汽化后湿分扩散进入气相的传质过程，同时湿分从固体内部扩散源源不断达到固体表面，这是湿分在物体内部的传质过程。所以，干燥过程的特点是传热和传质同时伴生且相互影响、相互制约的过程。化学工业用的较多的是对流干燥，尤其是分散悬浮干燥应用得最广泛，最突出的是气流干燥和流化床干燥，这里着重讨论气流干燥。
第一节干燥设计基础知识
干燥涉及气、固两相之间的动量、热量、质量传递，计算较为复杂。本节讨论几个基本问题。
1.1干燥设计基本关系
干燥器设计的基础知识为：
（1）物料衡算、热量衡算（见化工原理教材）
（2）相平衡关系（见设计任务书）；
（3）传热速率方程和传质速率方程：由于对流传热系数与传质系数随干燥器的型式、物料性质和操作条件而异，因此需查找适用于气流干燥器的关联式[1，2]。热、质传递之间存在相互关系，目前多以传热的方法进行干燥器设计计算。详细内容将在第三节讨论。
1.2干燥操作条件的确定
1.干燥介质的选择
干燥介质的选择，决定于干燥过程的工艺及可利用的热源。基本的热源有饱和水蒸气，液态或气态的燃料和电能。故在对流干燥中，干燥介质可采用空气、惰性气体、烟道气和过热蒸汽。当干燥温度不太高，且氧气的存在不影响被干燥物料的性能时，可采用热空气作为干燥介质。对某些易氧化的物料，或以物料中蒸出易爆气体时，宜采用惰性气体作为干燥介质。烟道气适用于不怕污染，且不与烟气中SO2和CO2等气体发生作用的物料。
2.流动方式的选择
气体和物料在干燥器中的流动方式，一般可分为并流、逆流、错流。
并流：其特点为可采用较高气温干燥，而物料温度在恒速段接近于空气的湿球温度而不致过热；物料出口温度较低，带走热量较少。在干燥强度和经济性方面优于逆流。但并流干燥的推动力沿程逐渐下降，干燥后阶段的推动力很小，使干燥速率降低，因而难以获得含水量很低的产品。并流操作适用于：
（1）物料含水量高，允许快速干燥而不产生龟裂或焦化的物料；
（2）干燥后期不耐高温的物料；
（3）只有恒速段，干燥要求不很高的物料。
逆流：整个干燥过程的推动力比较均匀，适用于：
（1）要求获得含水量很低的物料；
（2）干燥后期可耐高温，而前期不允许快速干燥的物料；
错流：错流的热、质传递情况介于并流和逆流之间，适用于：
（1）在高、低含水量时，都可进行快速干燥且耐高温的物料；
（2）干燥器构造不适宜采用并流或逆流的场合（如流化床）。
3.干燥介质温度
（1）干燥介质为空气时，进口条件应按夏季条件计算；
（2）进干燥器的温度愈高，则干燥器热效率愈高，所以应保持在物料允许的最高温度范围内。此值受到干燥器型式和热源温度的影响，例如，静止物料，介质进口温度稍低，悬浮物料进口温度可高些；若选用饱和水蒸气加热，介质温度不超过150℃。
（3）干燥介质出口的温度和湿度只能指定一个，另一个由物料、热量衡算确定。干燥介质出口温度愈低，热效率愈高；但干燥过程的平均推动力下降，干燥器尺寸增大。最适宜的出口温度应通过经济衡算来决定。实际选择时，首先要考虑物性的限制，如物料的熔点或软化点温度的限制，其次还应考虑相对湿度不能太大，在后继设备（如旋风分离器等）和管路中不能有水析出而破坏正常操作。对气流干燥器，一般要求较物料出口温度高10～30℃，较入口气体的绝热饱和温度高20～50℃。
4.物料的出口温度
恒速干燥阶段，物料温度等于空气的湿球温度；降速干燥阶段，物料温度有所升高。
影响物料的出口温度的因素较多，主要取决于物料的临界含水量及降速干燥阶段的传质系数。临界含水量愈低，传质系数愈大，出口温度愈低。
简化计算公式见天大化原教材（6-55）（或华东教材（13-32））。
其近似条件为：（1）物体内部温度均一，即悬浮颗粒或薄层物料；（2）降速阶段的速率与物料的自由含水量成正比。
第二节干燥设备选型
2.1 气流干燥器
1.气流干燥器的基本知识：请参阅化原教材或有关参考书[5，6]，学习时注意以下几个问题：（1）气流干燥器的流程，由哪些设备构成？
（2）气流干燥器的特点是什么？（优点、缺点）
（3）气流干燥器适用于什么物料？
（4）加料口上部一段（加速段）干燥速度特别快的原因是什么？
2．气流干燥装置分类：
以干燥管形式分类有：
（1）直管式气流干燥器：气流干燥器基本型式；
（2）变径式气流干燥器：在加料口上部一段（颗粒加速段）采用较小管径，颗粒速度进入恒速段以后则采用扩大管径，以降低干燥管高度；
（3）倒锥式气流干燥器：从上到下气流干燥管直径逐渐增加，气速由下到上逐渐减少，增加了颗粒在管内的停留时间，降低了干燥管的高度；
（4）脉冲式气流干燥器：特征是气流干燥管的管径是交替缩小和扩大，气流在上升过程中加速与减速交替进行，发挥加速段有较高的传热、传质作用，以强化传热过程。
（5）旋风式气流干燥器：旋风式气流干燥器是气流夹带物料从切线方向进入，沿着内壁形成螺旋线运动，物料在气流中的均匀分布与旋转运动，使颗粒周围气体边界层处于高度湍
流状态，以强化传热、传质过程。适用于不怕粉碎的热敏性物料。 作为训练，本设计以最简单的直管干燥器为主。 2.2 聚氯乙烯的性质和生产方法[1，2，3，4]
同学们应独立查找与干燥有关的物理化学性质，主要有形状、软化点、分解温度、密度、比热、导热系数、主要用途等。了解生产基本原理和干燥流程。 思考题：聚氯乙烯物料为什么可适用气流干燥器？ 聚氯乙烯干燥的流程？ 2.3 干燥介质的性质
聚氯乙烯干燥以空气为干燥介质，干空气的性质可查化工原理教材附录。对黏度和导热系数，以干空气数值代替湿空气的数值；比热和比容按化原教材给定的公式计算。
湿空气的密度 = H H
ν+1 kg 湿气/m 3湿气
特别注意：λ的定性温度应为膜温；其它物性的定性温度为气体的平均温度。
相平衡数据：物料与湿分的相平衡知识见化原教材，相平衡数据参见任务书。
第三节 气流干燥原理和设计方法简介
气流干燥器设备简单，连续高效，应用广泛。其特点为悬浮颗粒与气相之间的热质传递。
3.1颗粒在重力场中的运动规律[5，6]
由化工原理知识知，颗粒的沉降速度为颗粒与气体的相对速度，其绝对速度还与气体的运动速度有关。
绝对速度u m = 气流速度u g - 沉降速度u t
以上各值均为向量。对于单一颗粒，沉降速度可进行计算（化原沉降一章）。在垂直管中，气流速度向上，沉降速度向下，
（1） 当u g > u t 时，u m > 0，颗粒向上运动；（气力输送）； （2） 当u g < u t 时，u m < 0，颗粒向下运动；（沉降）； （3） 当u g = u t 时，u m = 0，颗粒静止不动；（流态化）。
对于实际工业生产的群体颗粒，计算更为复杂，可参见化工原理教材固体流态化的内容。 显然，对气流干燥器，必须有气体速度大于颗粒的沉降速度，形成气力输送操作。下面对颗粒在直管中运动规律做进一步的分析。
当湿颗粒在某一位置被加入干燥管时，其绝对速度u m 可按零计算。此时气流与颗粒之间的相对速度u r = u g - u m 最大，流体与颗粒之间的作用力也最大，颗粒被上升气流加速，u m 增大；而后随着颗粒被上升气流不断加速，u g 愈来愈小，直至热气流与颗粒间的相对速度等于颗粒在气流中的沉降速度，颗粒的绝对运动速度u m = u g - u t ，即颗粒进入等速运动阶段，且维持此速度直至干燥管出口。如图所示，颗粒在干燥管中的运动被分为加速区和恒速区两段。加速区与恒速区颗粒与气流之间的相对速度u r 不同，其热质传递规律也不同。
在等速运动区域，气固相间相对运动
速度u r 不变，其对流给热系数α（或对流传质系数k H ）也不同；但该值较小（为什么）。对空气--水系统，可按下式计算：
5
.0Re 54.00.2t t Nu += 对于加速区，由于u r = u g - u m 在不断减小，使α和k H 都在不断减小，直至减小至恒速区的情况。显然，在物料进口处，即加速区起点，u r 最大，α和k H 均最大，其计算式为： 15.24Re 1095.0o Nuo -⨯= 400 < Reo < 1300 65.0Re 76.0o Nuo = 30 < Reo < 400
其中 g g
r u u d ρ)(Re =
d ：颗粒直径，m ； u r ：相对速度；ρg ：气体密度，kg/m 3；u g ：气体粘度，Pa.s 。
• 在已知加速区起点和终点对流给热系数的条件下，中间其他点的对流给热系数可以采
用内插法进行计算。（详见第7页内容）
由化原知识知，在干燥过程中，湿物料含湿量可分为恒速干燥段和降速干燥段，物料从进口温度升（降）温至空气的湿球温度，并不湿分传递，称为预热段。
空气沿干燥管的温度分布如图所示，综观整个干燥过程， （1） 空气的性质（温度，湿度）沿干燥管在不断变化； （2） 物料温度变化分为三个阶段； （3） 颗粒的速度是先加速后恒速。
故导致在干燥管中传热、传质系数及推动力都有所变化，理论上应取微元，通过积分进行计算，并考虑各段的特点。
实际计算中，常常进行必要的简化，视简化方法各异，有不同的计算方法。常用的有三种算法。 思考题：加料口上部一段（粒子加速段）干燥速度特别快的原因是什么？提示：从传热系数、传热面积、传热推动力三方面来考虑。 3.1 简单计算法[8] <专科学生用>
要点：把整个干燥管按照颗粒在恒速区的传热系数进行计算，空气物性取其进出口平均温度下的数据。
算法：略（详细读懂，然后再做） 讨论：计算简单，结果偏于保守。
3.2 分段计算法[5，6，7]
1． 按照粒子在干燥管中运动规律，及传热、传质的变化规律，桐荣良三提出了速点试差和分段图解积分法。夏诚意在桐荣良三法的基础上将粒子加速度方程用无穷级数展开并取前2项进行积分得到计算结果。为了确定加速区的传热系数，计算法需先假定加速区结束时的干燥介质条件，假设不当会引起较大误差而导致需多次试差。
2． 张浩勤利用上述概念，引入了部分控制参数，使气流干燥器设计计算程序化，可避免了反复试差。和其它文献相比，其要点为：
（1） 以加速区传热量占整个干燥管传热量的60～80%，近似确定加速区结束时的干燥介质条件，并依此计算沉降速度u t 。
（2） 利用加速区开始与结束时的传热系数关联，导出了加速区普遍化的传热系数计算式n r An Nu Re =，以便于上机计算。
（3） 分段计算实际试差时在计算机中以u r = 1.1～1.5 u t 控制加速段结束。
反复计算表明，上述近似法在工程上引起误差很小，是可行的。 从图1知，分段的情况如下，手算时至少应分为四段。
2．气流干燥器的主要计算步骤和所适用的有关公式，是同学们在查资料时的重要任务之一。 提示：（1）总体上按《河南化工》一文的计算步骤计算； （2）对（4）、（5）两步的详细计算方法参见文献[5，6]。
第四节 气流干燥器的设计计算
4.1 聚氯乙烯物性
统一按下面数值计算： 软化点温度 70～80 ℃ 热分解温度 120～150 ℃
密度 1380 kg/m 3 比热 1.842 kJ/kg. ℃ 导热系数 0.14×4.187/3.6 W/m 2. ℃
4.2 设计步骤和主要公式
1． 物料、热量衡算求解风量L 、出口湿度H 2和物料出口温度t m2。
)X X (G )H H (L W 21C 12-=-= 若忽略热损失，则
222111)()(m l S C m l S C t X C C G LI t X C C G LI ++=++
)()())(()(22*2))
()
((*
*
222*
22222222*2w S C tw t t C X X C w S tw w m t t C X X X
X X X t t C X X t t t t w S C tw --------=
----γγγ 其中：t w2：出口气体状态下的湿球温度，℃；
γtw2：在t w2下水的汽化潜热，kJ/kg 。 C l :水的比热，4.18 kJ/kg·℃；C s :绝干物料比热，kJ/kg·℃ 该过程为试差t m2的过程。然后，可计算出 预热器的加热量 )(01I I L Q p -=
蒸汽的用量GG r Q GG p /=
其中：r ：为蒸汽的冷凝潜热，kJ/kg 。
干燥管的热效率： p
m m m m w Q t t c G W t c W t c r )
()(12221220-+-+=η
进口风量 0H g L V ν⋅= (用于选择风机)
2． 干燥管径计算
g
g u V 4D π=
其中：V g ：进口温度下的气体流量，m 3/s ；1H g L V ν⋅=
u g ：选择的气速初值，m/s 。
管径计算后按国家标准圆整，可选值为300，350，400，450，500，600，700，800…等等。圆整后计算实际气速
2g
g D 4
V u π=
3.干燥管长计算方法一：简单估算法[8]
要点：把整个干燥管按照颗粒在恒速区的传热系数进行计算，空气物性取进出口平均温度下的物性。计算结果偏于保守。 （1） 颗粒的沉降速度计算
在平均温度2
T T T 2
1+= （℃）下，查干空气的粘度μg ，Pa.s 和密度ρg ，kg/m 3。
在膜温2
5
.0)(5.0)('2121⨯++⨯+=m m t t T T T 下，查干空气的导热系数λg ，W/m. ℃。
H 88.101.1c H += )(5.021H H H +⨯=
273T
273)H 244.1773.0(H +⨯
+=ν *湿空气的密度 H H
1ν+=ρ，kg 湿气/m 3湿气
工业干燥系统沉降多处于阿仑区，沉降速度可用下式计算
dp g u g g s t 3
/122
)2254(μρρ⋅=，m/s
校核 g
g t t dp u Re μρ=
，1 < Re t < 103
（2） 干燥管长计算
将空气速度校核至平均温度下的气速，
1
273273T T
u u g g ++⨯=
传热系数 ()
dp
Re 54.02g
5.0t λ+=α，W/m. ℃（恒速段）
平均温差 2
m 21m 12m 21m 1m t T t T ln
)
t T ()t T (t -----=∆
干燥器中颗粒的总表面积 τ⋅=s S S
其中：对球形颗粒，每秒钟内提供的表面积s
s dp Gc
6S ρ=
τ为颗粒在干燥器中的停留时间。
忽略干燥器热损失，干燥器的总传热量为汽化水分所需热量和物料升温所需热量之和。
))(()(1221220m m l s c m w t t X c c G t c T c r W Q -++-+≈
C w 为水蒸气比热
由热量衡算 Q S t m =⋅⋅α∆，得
τα=
⋅⋅Q
S t s m
∆ 干燥管长 L u Q
S t u u m s m g
t =⋅=⋅⋅-τα∆()
4·干燥管长计算方法二，分段计算法[5，6，7] 基本公式：
（1） 颗粒加速区气流与颗粒之间的给热系数关联式的确定
确定加速段开始时物性参数：T 1，H 1，ρg ，μg ，并计算相应气速u g ；（点值）
g g
g 0dpu Re μρ=，选择公式计算Nu 0。
一般加速区传热量占全干燥管传热量的60～80 %，按60 %计算； %60)T T ('Lc )T T (Lc 21H 1H ⨯-=- 设'c c H H ≈，则
21T 6.0T 4.0T +≈
其中：T ：为加速区结束时的温度，℃；
设干燥器中所进行过程接近等焓干燥过程，
由 H
T H H T H I 2492)88.101.1(2492)88.101.1(111++=++= 可计算出加速区结束时的湿度H 。确定物性后可计算沉降速度以及g
g t t dpu Re μρ=
、以及Nu t 。
由文献[7]知，t
0t 0
Re Re ln Nu Nu ln
n =，n 0
n Re Nu A = 则加速区传热系数计算公式为 n
r n Re A Nu =
其中 g
g
m g r )u u (dp Re μρ-=
分段计算应注意各段的u g 、u m 在变化，ρg 、μg 也有较小的变化。
（2） 加速区某段长度的计算[5，6，7]
根据圆球形粒子在气流干燥器一维变动的基本方程，可求得颗粒在某段的停留时间，及干燥管长度
()()
5
.0i ,r 5.01i ,r g
g 5.01i ,r 5.0i ,r g g 2s i Re Re dp 5Re Re 5u [3dp 4L -ρμ--μρ=----
()()]
Re Re
dp 100A Re Re
200
u A 1
1
i ,r 1i
,r g
g r 2
1
i ,r 2i
,r g r -------ρ
μ
--+
将传热速率方程 τ⋅⋅∆⋅α=⋅∆⋅α=d S t ds t dQ s m m
积分后可得， ()()
)
5.0n (i
,r )5.0n (1i ,r m i Re Re 5.0n 101[A Q -----⨯= ()
()
]Re Re 2100)
2(,)2(1,-----+n i r n i r n Ar （n ≠0.5）
其中 2
g
g
g s 3r 3)(gdp 4A μρρ-ρ= （数量级 几十，无因此）
g
g n c m
A tm G 634A μλ⋅⋅∆⋅⋅= （数量级很大105 , 必须和Q 单位一致） 实际计算时，已知Re r,i-1，由热量衡算确定Q i ，试差Re r,i ，然后计算L i 。
（3）颗粒恒速区干燥管长的计算方法和简化算法公式相同。 热量衡算确定Qi 后，可直接计算出倍数长度Li 。 实际计算步骤：
（1） 预热段：物料升温至空气的湿球温度，不蒸发水分。 热量衡算 )t T (Lc )t t )(X c c (G Q 11H 1m w 12s c 1-=-+=
可计算出t 1为预热段结束时的温度，℃。
物性数据和平均气速取段平均值后，计算Re 0，试差计算Re r,1，u r1，u m1和L 1。 （2） 加速区、表面蒸发带某段长度计算：
设定湿物料水分含量的变化区间（设X i ），做物料衡算求H i ，c H L （H i －H i-1）=Gc （X i-1－X i ）
c H =1.01+1.88H m （H m =0.5（H i +H i-1））
热量衡算
Q i =()
[])()(11w i w w i i c i i H t t c r X X G t t Lc -+-=--- 求出t i ，Q i 。
注：湿球温度可用热量衡算时求出值近似计算。 计算段平均温度、湿度，求物性数据。 然后计算u gi ，Re r ，i-1。（u m 取上段结束值） 试差计算Re r,i 和u mi 、u ri L i 。
若u ri ≤（1.1～1.5）u t ，可认为加速区结束，以后改用恒速区计算公式。 注：手算时（u ri －u t ）≤1可认为加速区结束，以后改用恒速区计算公式。 （3） 粒子恒速运动，表面蒸发带某段长度计算：计算方法见简单计算法。（注意现为段值）。
当物料含水量降至Xc 时，表面蒸发带计算结束。
（4） 粒子恒速运动，降速干燥段计算（作为一段计算即可） 降速干燥阶段，蒸发水分量小，但物料升温。
))(()]()[(22222w m s c w w w c c t T X c c G t t c r X X G Q -++-+-≈
（5） 将各段长度加和后得总干燥管长度。 计算注意事项：
（1）应采用国际单位制计算。注意单位制不同，某些公式形式不同，如；u t ； （2）试差Re r,i 时，必须注意A m 和Q i 的单位一致。
4.3 气体通过干燥管压降的计算
气流通过干燥管的压降计算，主要由以下几部分构成： （1） 气固相与管壁的摩擦损失：
⎰ρλ=∆dL u D
2p gm 2
g 1，Pa
g 'm gm ρ+ρ=ρ m 2
c
'm u D 4
G ⋅π=
ρ，kg/m 3，其中：G c ：绝干物料量，kg/s ；
物料均匀分散在直管中以u m 速度运动时的堆密度。
请注意与物料真密度区分，38.0Re
753
.01227.0+=λ。g gm g Du μρ=Re
（2） 克服位能提高所需压降
⎰ρ=∆dL g p gm 2，Pa
（3） 由颗粒加速引起的压降：
g 21mi 2mi c 32u 2u L G p ρ⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛-=∆-，Pa 其中L 为空气用量，kg/s ； 恒速段此项值为零。
（4） 其它局部阻力引起的压降：
此项包括管径的扩大、缩小及弯头等的局部阻力所造成压降，可用单一流体的计算法处理，用ρgm 进行计算即可。
对直管而言，为了统一，进口按45°弯头计算，出口按90°回弯头计算。
进口阻力 2u 35.0p 2g
gm in ρ=∆
出口阻力 2
75.02g
gm out u p ρ=∆
实际计算时，可分段计算，然后加和。式中各项数值取各段的平均值（本科生）。 作为估算，可将全管看作一段近似计算。（专科生）
注：辅助设备选型时的压降还应考虑整个系统的阻力损失，计算方法后面叙述。
第五节 辅助设备选型
干燥系统的主要辅助设备有：风机，空气预热器，除尘设备（旋风分离器，袋滤器），进料设备（螺旋加料机，星形加料机）等。
5.1 预热器选型：
各种干燥装置有蒸汽加热器、烟道气、电加热器等。本设计中用饱和水蒸气作为热源，绝对压强为8 atm ，温度为170 ℃。
预热器的加热量 )I I (L Q 01-=
常用的蒸汽加热器有叶片式和螺旋形翅片式（与一般换热器不同）。材料有钢制和紫铜
两类。优先选用钢制设备。
1．SR2型散热器：采用机械绕片，散热翅片牢固，传热性能良好。空气通过阻力较小。重
量轻，安装方便，外观美观，经久耐用。
表1. SR2型散热器传热系数和空气通过阻力
型号
传热系数（W/m 2. ℃） 空气通过阻力（Pa ） SRZ5.6.1
D
6.3187
.47.1149.0r
⨯ν 6.3187
.45.12532.0r
⨯ν 9.81×
0.18ν
r Z
0.15ν
r X 0.09νr SRZ7
D
6.3187
.43.12510
.0r
⨯ν 6
.3187
.40.13571
.0r ⨯ν 9.81×
0.21ν
r
Z 0.30νr X
0.14νr
其中νr 为空气的质量流速，kg/m 2.s 。
该类换热器为多片组合结构，所需总换热面积可由调整片数得到。 对于单片有关尺寸如下表：
表2. SR2散热器 (《全国最新机电设备目录大全》)
型号 通风净截面积（m 2） 散热面积
（m 2
）
参考价格（元） 备注
SRZ 5×5
D
0.154 10.13 250 该价格为88年公布价格，经济核算时，现价 = f ×参
考价 f =20
Z 0.155 8.78 230 X 0.158 6.23 220 SRZ 6×6
D
0.231 15.33 300 Z 0.234 13.29 275 X 0.239 9.43 280 SRZ 7×7
D
0.320 20.31 390 Z 0.324 17.60 375 X 0.329 12.48 350 SRZ 10×7
D
0.450 28.59 520 Z 0.456 24.77 480 X
0.464
17.55
450
计算步骤：
（1） 计算预热器传热速率Q i ，计算 Δt m ；查蒸汽汽化潜热，计算蒸汽用量；
（2） 选定某一型号，确定静通风面积F 和单片传热面积A ；
（3） 计算νr ，F
)
H (L r +=ν1，kg/m 2.s ；
（4） 选定K 和阻力Δp 计算公式，计算K 和单片阻力；
（5） 由m
t K Q
A ∆=，计算总面积；
（6） 总面积/单片散热面积所需片数，取整片适当留有余地； （7） 总阻力 = 单片阻力×片数。
注：散热器由其它许多型号，在此不一一介绍，实用时可参考有关手册。
参考资料：《干燥设备设计》
《全国最新机电设备目录大全》
5.2 除尘设备设计
1．除尘系统选择主要考虑以下因素：（1）含尘气体性质，如气量、温度、湿度、含尘浓度、粉尘性质和粒径；（2）环境对净化程度的要求；（3）除尘设备的性能。
常用分离设备有：（1）降尘市；（2）旋风分离器；（3）袋式除尘器、湿式出尘器和电除尘器。
选型原则：（1）满足工艺要求，有较高的分离效率； （2）阻力尽量能小；
（3）操作方便，节约投资等。 必要时可使用多级除尘。
干燥中使用较多的是旋风除尘器，满足不了工艺要求时，在（3）类设备中选择一设备作为后继除尘装置。
本设计要求选择一旋风除尘器。
2．旋风除尘器结构简单，造价低廉，操作方便，捕集性能好，一般可除去5μm 以上的颗粒。故应用广泛。
常用的旋风除尘器有CLT 型，CLP 型（旁路式），CLK 型（扩散式）等。国家已制定了系列标准。
此处建议选用CLT/A 型。
3．CLT/A 型旋风除尘器<除尘设备设计p865>
使用于收集气体中含密度和颗粒较大的干燥粉尘。
旋风筒体直径Φ150～Φ800 mm 共14种，以50mm 为一级，有单筒、双筒、三筒、四筒、六筒5种组合。每种组合含有两种通风方式，X 型为水平出风，一般用于负压操作；Y 型为上部出风，用于正压或负压操作均可。
选型：依据处理风量，选定进口气速。
查《除尘设备设计》p875页，表3-15。可确定相应的型号和压力损失。
价格在查《全国最新机电设备目录大全》Pg1062，现价 = f ×参考价。
注：除尘效率不做要求，学有余力者可自行计算。
5.3 风机选择
干燥装置中一般应采用离心式风机。依据风量的大小和干燥系统阻力的大小，应参考化原上册有关内容选择风机，并计算辅助率。
应依据管路布置情况按流体流动有关方法进行计算。本设计中管路阻力统一取500Pa。
离心风机的分类见下表。
表2. 离心风机的分类
类别型号全压范围
(mmH2O)
风量范围(m3/h)
输送介
质最高
温度(℃)
备注
一般离心通风机
4-72 20～324 990～227500 80
4-79 18～340 990～17720 80
高压离心通风机
8-18 350～700 600～100000 80
9-27 350～1200 1485～110000 80
低噪音离心通风机11-74 15～76 495～22700 空调配套使用
排尘离心通风机6-46 40～200 600～50000 输送含尘量较
大的空气7-40 50～323 1310～20800
本设计中可选4-72（包括B4-72、T4-72）类风机。
性能表见离心通风机说明书。大连压河县风机厂，参考价格查《全国最新机电设备目录大全》Pg418页。
下面重点介绍对型风机的应用知识。
（1）用途：
大型建筑室内通风换气，输送空气、对人体无害、对钢材无腐蚀性气体。气体含尘不大于150 mg/m3，气温不超过80 ℃。
B4-72型可用于易燃挥发性气体的通风换气用，其性能基本与4-72一致。
（2）型式：
从电动机一侧正视，叶轮顺时针旋转，称为右旋风机，以右表示；叶轮逆时针旋转，称为左旋风机，以“左”表示。
离心风机的出口位置，根据使用要求，可分为向上、向下、水平向左、水平向右及各向倾斜等各种形式。定货时应根据现场情况注明风机出口位置。
离心风机的传动方式：
A -- 电动机直联传动；
B -- 悬臂支撑，皮带传动，皮带轮在轴承之间；
C -- 悬臂支撑，皮带传动，皮带轮在轴承外侧；
D -- 悬臂支撑，以联轴器传动。
（3）风机型号代号书写法：
4—72 —11 N06 C 右90 ℃
全比进设机传旋出
压转口叶号动转风
系数吸顺方方口
数入序式向位
型号置
式
5.4固体加料装置
连续而均匀的加料，并将其分散于气流中，是气流干燥操作的关键。常用的有螺旋加料器、星形加料器、转盘加料器等。
1．螺旋加料器[ ]
用途：适宜于供给各种粉状、粒状和小块物料，如聚氯乙烯、硫铵、淀粉等，但不宜输送易变质、粘性大、易结块河大块的物料。
特点：结构简单，密封性能好，操作安全方便，造价低。
实体螺旋用于输送干燥而粒度小的颗粒和粉状物料，其螺距约为颗粒直径的0.8倍。带式螺旋用于输送小块壮或粘性中等物料，其螺距约等于颗粒直径。对于粘性大和可压缩物料宜采用叶片螺旋，输送过程中同时完成搅拌混合工作。
设计计算：见《干燥设备设计》pg569。
定货技术条件为：名称、型号、螺旋直径×长度、安装位置、出料口尺寸及位置。
实际工作中，弄清使用目的、现场布置要求，计算后应注意征求螺旋加料机生产厂家的意见以利于安装和操作。
2·星形加料器：
用途：用于与大气间有压差的设备中将粉状物料连续排出，同时达到锁气的作用。常用于带压干燥系统的排料、旋风除尘器出口的排料风送系统的供料和贮料包的排料。
特点：（1）能连续地供料和排料。粒状物不易破碎。
（2）供料量可通过改变叶轮转速实现，供料量与转速成正比，基本上可实现定量；
（3）适用于高温物料。具有一定程度的气密性；
（4）结构简单运转维修方便。
设计计算：参见干燥设备设计。
3·圆盘给料机：
给料均匀准确，调整容易，运转平稳可靠。但设备重，制造难，价格高。
注：固体加料装置请学有余力者计算。
第六节经济估算与方案比较
6.1 经济估算
对于工艺设计，技术上的先进性与经济上的可行性是必须考虑的。经济估算的方法也有许多专著进行介绍。本设计采用简单计算法。以掌握方法为主。
1·设备费估算：
预热器、除尘器、风机，按查出值计算。
干燥管：设备重量×钢材价格
干燥管径（mm）300 300～500 600以上
壁厚（mm） 6 8 10
钢材价格：按7000元/吨
钢材比重：7.85吨/m3
注：实际壁厚应通过机械设计计算得到。
总投资费 = 主要设备费×3.1
2·折旧费：
折旧按10年计算：年折旧费= 总投资费/折旧年限
3·操作费估算：
每年生产按300天计算每天按24小时计算。
年电费= 0.60元/度×年用电量（仅以风机所配电机功率为基准）
蒸汽费用：一般而言每吨标准煤约产8吨蒸汽考虑煤的消耗及生产费用，每吨蒸汽可按40元计算。
年蒸汽费用= 40元/吨×年用吨数
6.2 方案比较
方案比较应考虑技术、经济的综合分析。可通过列表方式进行结果汇总，便于分析。
（1）对所比较的方案给出评价（包括是否有明显计算错误）；
（2）各参数变化存在哪些规律；
（3）对极不合理的方案提出改进意见。
可参考下列表头制表。
表1. 设计参数比较表
N o 生产
能力
(kg/h)
T1
(℃)
T2
(℃)
u g
(m/s)
D
(m)
长度
LL(m)
Q p
(kW)
η
风量
L
(kg/h)
∆p
(Pa)
表2. 设备费用表
N o
预热器除尘器风机干燥管
总投资费年折旧费型号费用型号费用型号费用型号费用
…………………
表3. 操作费及总费用
N o
蒸汽费用（元）
电费
（元）年操作费
用（元）
年总费
用（元）用量
(kg/h)
年用量(吨
/年)
年费用(元)
功率
(kW)
年用电
量(度)
年费用
(元)
……………
第七节设计说明书主要内容
一、设计任务；
二、设备选型：
物料性质、设备特点、干燥介质和加热方式、气流干燥原理与流程概述。
三、气流干燥器设计方法：
1·设计方法选择；
2·工艺参数确定原则；
3·设计计算方法和步骤；
4·计算过程。
四、辅助设备选型；
五、经济估算；
六、方案比较；
七、设计收获或建议；
八、参考文献（按化工远离教材格式）；
九、带控制点的工艺流程图：
流程图的画法应参考化工工艺设计概论。
化工原理课程设计说明书 设计题目:气流和单层硫化床联合干燥装置设计学生姓名： 所在班级： 学号： 设计时间： 设计成绩： 指导教师： 审阅时间： 气流和单层流化床联合干燥装置设计任务书 一、设计题目：气流和单层流化床联合干燥装置设计
二、设计任务及操作条件： 1、用于散颗粒状药品干燥 2、生产能力：处理量13540Kg/h（按进料量计），物料含水率（湿基）22%，气流干燥器中干燥至10%，再在单层硫化床干燥器中干燥至%（湿基）。 3、进料温度20℃，离开硫化床干燥器的温度120℃。 4、颗粒直径： 平均直径d m= 最大粒径d max= 最小粒径d min= 5、干燥介质：烟道气（性质与空气同）。 初始湿度：H O＝kg水/kg绝干气 入口温度：t1=800℃ 废气温度：t2=125℃（两种干燥器出口温度相同） 6、操作压力：常压 7、年生产日330天，连续操作24小时/天。 8、厂址：柳州地区 三、设计内容： 1、干燥流程的确定及说明. 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算（气固分离器、供风装置、供料器）。 4、A3图纸2 张： （1）带控制点的工艺流程图 （2）主体设备图 四、设计基础数据： 1、被干燥物料 颗粒密度：ρs=2000 kg/m3 干物料比热容：C s=kg.℃ 假设物料中除去的全部为非结合水。 2、分布板孔径5mm 3、流化床干燥器卸料口直接接近分布板 4、干燥介质的物性常数可按125℃的空气查取 5、干燥装置热损失 目录
1.1 气流干燥的适用范围................................................................................................. 0 1.2 气流干燥器的特点..................................................................................................... 0 1.3 流态化干燥特点 ........................................................................................................ 1 1.4 气流-流化床组合式干燥器 ....................................................................................... 2 1.5 气流、流化床干燥器联合干燥器的选定 ................................................................. 2 2 工艺流程草图及说明 ............................................................................................................. 3 3 工艺计算及主要设备设计计算 (4) 3.1 确定设计方案 (4) 3.2 工艺参数的选定 (4) 3.3 气流干燥器的工艺设计条件 .................. 5 3.4 物料衡算 ............................................................................................................ 5 3.5 热量衡算 ............................................................................................................ 5 3.6 气流干燥管直径D 的计算 ............................................................................... 6 3.7 气流干燥管长度Y 的计算 ............................................................................... 7 3.8 单层流化床干燥器的工艺设计条件 . (7) 3.9 物料衡算 ............................................................................................................ 8 3.10 热量衡算 ............................................................................................................ 8 3.11 干燥器工艺尺寸设计 ........................................................................................ 9 4 干燥装置附属设备的计算与选型 ....................................................................................... 12 4.1 风机 .......................................................................................................................... 12 4.2 供料器 ...................................................................................................................... 12 4.3 旋风分离器的选型................................................................................................... 12 5 设计计算结果汇总表 ........................................................................................................... 13 5.1 气流干燥器设计计算结果汇总 ............................................................................... 13 5.2 单层流化床干燥器设计计算 ................................................................................... 14 6 设计评论 ............................................................................................................................... 14 7 参考文献 ............................................................................................................................... 15 8 主要符号 . (16) A ——传热面积，m 2 (16) C P ——比热容，kJ 11--••K kg (16) D ——管径，m ............................................................................................................................. 16 A r ——阿基米德数 (16) u ——流速，m/s (16) t ——烟道气温度，℃ (16) I ——干燥管的气体热焓，kJ/kg (16) △tm ——对数平均温差，℃ ....................................................................................................... 16 P a ——压力，Pa . (16) λ——导热系数，11m --••K W (16)
聚氯乙烯干燥设计指导书 张浩勤 2008.8 概述 去湿干燥工业上常常用机械去湿方法除去大量湿分之后，用热能去湿（称为干燥）除去少量湿分。干燥一般包括两个基本过程，一是对固体加热达到湿分汽化的过程；另一个是汽化后湿分扩散进入气相的传质过程，同时湿分从固体内部扩散源源不断达到固体表面，这是湿分在物体内部的传质过程。所以，干燥过程的特点是传热和传质同时伴生且相互影响、相互制约的过程。化学工业用的较多的是对流干燥，尤其是分散悬浮干燥应用得最广泛，最突出的是气流干燥和流化床干燥，这里着重讨论气流干燥。 第一节干燥设计基础知识 干燥涉及气、固两相之间的动量、热量、质量传递，计算较为复杂。本节讨论几个基本问题。 1.1干燥设计基本关系 干燥器设计的基础知识为： （1）物料衡算、热量衡算（见化工原理教材） （2）相平衡关系（见设计任务书）； （3）传热速率方程和传质速率方程：由于对流传热系数与传质系数随干燥器的型式、物料性质和操作条件而异，因此需查找适用于气流干燥器的关联式[1，2]。热、质传递之间存在相互关系，目前多以传热的方法进行干燥器设计计算。详细内容将在第三节讨论。 1.2干燥操作条件的确定 1.干燥介质的选择 干燥介质的选择，决定于干燥过程的工艺及可利用的热源。基本的热源有饱和水蒸气，液态或气态的燃料和电能。故在对流干燥中，干燥介质可采用空气、惰性气体、烟道气和过热蒸汽。当干燥温度不太高，且氧气的存在不影响被干燥物料的性能时，可采用热空气作为干燥介质。对某些易氧化的物料，或以物料中蒸出易爆气体时，宜采用惰性气体作为干燥介质。烟道气适用于不怕污染，且不与烟气中SO2和CO2等气体发生作用的物料。 2.流动方式的选择 气体和物料在干燥器中的流动方式，一般可分为并流、逆流、错流。 并流：其特点为可采用较高气温干燥，而物料温度在恒速段接近于空气的湿球温度而不致过热；物料出口温度较低，带走热量较少。在干燥强度和经济性方面优于逆流。但并流干燥的推动力沿程逐渐下降，干燥后阶段的推动力很小，使干燥速率降低，因而难以获得含水量很低的产品。并流操作适用于： （1）物料含水量高，允许快速干燥而不产生龟裂或焦化的物料； （2）干燥后期不耐高温的物料； （3）只有恒速段，干燥要求不很高的物料。
干燥设施选型设计主要参数 目录 一、通用设计参数 1 ～7 页 二、热风循环烘箱设计8 ～9 页 三、并排式烘房及地道窑设计10 ～11 页 四、带式干燥机设计12 ～14 页 五、真空干燥机（箱）设计15 页 六、旋转气流迅速干燥机设计16 ～17 页 七、气流干燥机设计18 ～19 页 八、高速离心喷雾干燥机设计20 ～22 页 九、压力喷雾干燥设计23 ～25 页 十、卧式振动流化干燥机设计26 ～29 页 十一、展转干燥机设计30 ～33 页十二、热风炉设计34 ～38 页十三、附录39 ～44 页编写 二○○六年四月 一、通用设计参数 1、水份蒸发量等相关计算 WGGG WW2 G2W 1 W 2 G 1=G2+W 12 100 W2 100 W1 W水份蒸发量 kg/h G 1 湿料量（加料量）kg/h
G2干料量（产品） kg/h 质△W1初含水率XX%△ W2终含水率 X% 产量 G2 100 W1 kg h 100 W2 G 1 100 W 2 / 加料量 G 1 G 2100 W1 kg / h 2、热量计算 A、干燥时间在 1 分钟内（瞬时干燥） （如：喷雾干燥、闪蒸干燥、气流干燥等） 干燥一公斤水需用热量在：1600～2000kcal B、干燥时间在～小时内的设施（一般干燥） （如：带式干燥，振动干燥、展转筒干燥等） 干燥一公斤水需用热量在1400～2000 kcal （产量大的取大值） C、干燥时间大于 2 小时以上的设施（迟缓干燥） （加烘箱、烘房、真空干燥等） 干燥一公斤水需用热量在1200～1600 kcal D、对初含水低（<10%）而产量大的物料干燥，应增添物料升温时所需用热量。 对室外温低于0℃的产生环境则应另增添计算热量。 对每批次进料量大物料又常常更改，初含水难以确立的则热量 1600～2000kCal/kg ，如：烘干各种中药片剂。 在一般估量时或物料特征不明时应取1600～ 2000kCal/kg 3、电加热功率计算（P、KW） 3 A、控设施内腔体积计算（M）
利用气流干燥硫铁矿的工艺计算 干燥装置生产能力G s=（10000kg/h、20000kg/h） 进干燥系统的气流温度t a’=180℃ 出干燥管的气流温度t’’a=70℃ 进干燥管的物料含水量d=15% 出干燥管的物料含水量d2=6% 进干燥管的物料温度t’s=28℃ 出干燥管的物料温度t’’s=60℃ 干燥装置的环境温度t’e=30℃ 被干燥物料的平均粒径d s=1mm 被干燥物料的堆积密度ρ=1.85kg/m3 Ⅰ.于是，吸入的热量（以1kg物料计）： 1.由热气流带入干燥管内的热量 2.由漏入空气带入干燥管内的热量（漏入空气量为进入干燥管的气 体量的20%-30%） 3.由湿物料带入干燥管内的热量 q’s =0.85×0.523×(28+273)+0.15×(28+273)×4.17=322.09 (kj/kg)
Ⅱ.消耗的热量（也以1kg物料计算）： 1.由气流从干燥管中带走的热量 2.由漏入空气从干燥管中带走的热量 4.干燥管出来的物料带走的热量 q’’s=[0.94×0.523×(60+273)+0.06×4.2×(60+273)]×0.9=222.86 kj/kg 5.由干燥管中水蒸气带走的热量 q H2O’’=304.06 kj/kg 6.由干燥管壁散发至周围环境中的热损失，与带入干燥管内水分的含量、热气流的温度、保温的质量等因素有关，计算中，可取进入干燥管内最初热量的5%-7%，则：q’’m=(0.05-0.07)q’a约为28/μ（kj/kg）系统总的热平衡方程式有 q’a+ q’e+ q’s=q’’a+q’’e+q’’s+ q H2O’’+ q’’m 466.59/μ+75.75/μ+322.09=349.86/μ+87.465/μ+222.86+304.06+28/μ 所以μ=0.38 气体流量
学校代码： 10128 学号： @@@@@@ 课程设计说明书 题目：干燥涂料的气流干燥器设计 学生姓名：@@@@ 学院：化工学院 班级：@@@@ 指导教师：@@@@ 二零一一年@月@ 日
内蒙古工业大学课程设计任务书 课程名称：化工原理课程设计学院：化工学院班级：@@@@@学生姓名：@@@学号：@@@@_ 指导教师：@@@
前言 课程设计是化工原理课程教学中综合性和实践性较强的教学环节，是理论联系实际的桥梁，是使学生体察工程中的实际问题复杂性、学习化工设计基本知识的初次尝试。 化工原理课程设计是化学化工及相关专业学生学习化工原理课程必修的三大环节（化工原理理论课、化工原理实验课以及化工原理课程设计）之一，是综合应用本门课程和有关先修课程所学知识，完成以某一单元操作为主的一次综合性设计实践。 通过课程设计，要求学生了解工程设计的基本内容，掌握化工设计的程序和方法，培养学生分析和解决工程实际问题的能力。同时，通过课程设计，还可以使学生树立正确的设计思想，培养实事求是、严肃认真、高度责任感的工作作风。在当前大多数学生结业工作以论文为主的情况下，通过课程设计培养学生的设计能力和严谨的科学作风就更为重要。 化工课程设计是一项政策性很强的工作，它涉及政治、经济、技术、环保、法规等诸多方面，而且还会涉及多专业及多学科的交叉、综合和相互协调，是集体性的劳动。先进的设计思想、科学的设计方法和优秀的设计作品是工程设计人员应坚持的设计方向和追求的目标。在化工课程设计中，化工单元设备的设计是整个化工过程和装置设计的核心和基础，并贯穿于设计过程的始终，作为化工类的本科生及研究生，熟练掌握化工单元设备的设计方法是十分重要的。
设计示例：[例]现有含水W1=2%的某晶体物料，物料平均颗粒直径dp=0.6mm，颗粒最大直径dp max=1mm，密度ρs=2490kg/，经实验测定其临界含水量Wc=1%，干物料的定压比热c m=1.005kJ/kg℃，要求产品量为730kg/h，干燥后产品含水W2=0.03%（均为湿基）。已知物料进入干燥器的温度为15℃，离开干燥器的温度为60℃（实测值），使用空气作干燥介质，空气进入预热器的温度为15℃，相对湿度φ=80%，进入干燥器的温度为146℃，离开干燥器的温度为64℃。试设计一气流干燥器完成此干燥任务。[解] （1）水分蒸发量W 则加料量G1=G2+W=730+14.7=744.7≈745kg/h。 （2）空气消耗量 首先确定空气离开干燥器的出口状态。由于过程存在热损失，有： 依题意：t0=15℃，t1=146℃，t2=64℃，H1=H0，φ0=80%， 查饱和水蒸气表可得t0=15℃时，Ps=1.71kPa，根据式（10.6），有 过程中干燥器没有补充加热，所以q D=0 物料升温所需热量q1： 热损失粗略估计可取绝热干燥过程总热量消耗的10%。按绝热过程计算，单位空气消耗量为： 式中，H'2为按绝热过程计算所得的空气出口湿度，即， 即 解得： 则： 而I1=（1.01+1.88H1）t1+2490H1=（1.01+1.88×0.0085）×146+2490×0.0085 =170.79kJ/kg水 I0=（1.01+1.88H0）t0+2490H0=（1.01+1.88×0.0085）×15+2490×0.0085 =36.55 kJ/kg水
故比热量消耗： 所以，热损失为q L=4130.42×10%=413 kJ/kg水 湿空气比热近似取为进口湿度下的湿比热，即：c H=1.01+1.88×0.0085=1.026kJ/kg·℃ 水的汽化潜热r0=2490kJ/kg 水的定压比热c W=4.18 kJ/kg·℃ 湿物料进口温度θ1=15℃ 解得：H2=0.0246kg水/kg干空气 故该过程干空气的消耗量，得： 湿空气的体积： 湿空气的比容v可按平均温度t=（146+64）/2=105℃及平均湿含量H=（0.0246+0.0085）/2=0.0165 kg水/kg干空气计算，即： 湿空气/kg干空气 则湿空气体积为：V=913×1.1=1004 湿空气/h 故取湿空气的体积为1010 湿空气/h。 （3）总热量消耗Q 该过程总热量消耗Q为： （4）干燥管直径 采用变径干燥管。 ①加速段管径计算 取加速段管内的气体速度W=30m/s，此时，加速段管径D为： ②等速段干燥管直径计算 取等速段管内速度： u=u t+3 m/s 式中，u t为颗粒自由沉降速度，已知，dp=1mm，ρs=2490kg/。空气的物性按平均温度t=105℃计算，查得空气粘度μ=0.022×Pa·s， 密度。
一、已知条件（物料：马铃薯淀粉） 1、初水分X1（湿基）：39 （%） 2、终水分X2（湿基）：18 （%） 3、处理量Gz：4705 （kg/h)产品产量 G2 3500 （kg/h) 4、物料比热C：0.2 (kc/kg.℃) 5、进风温度T1：140 （℃） 6、出风温度T2：70 （℃） 7、环境温度T0：20 （℃）湿度H0=0.01 （kg/kg) 8、出料温度Tc：65 （℃） 二、计算蒸发量和干料产量 1、蒸发水分量 W=(X1-X2)/(100-X2)*Gz= 1205 (kg/h) 2、绝干物料量 Gc=（1-X1)*Gz= 2870 (kg/h) 3、湿料处理量Gz= G2*(100-X2)/(100- X1)= 4705 (kg/h) 三、计算风量L及总热能Q总 Q总=蒸发水分能量Q1+物料吸热Q2+空气带出热量Q3+设备热损耗Q4 Q1=W×630= 759112 (kc/h) 即 3173086 (kJ/h) Q2=G2×C×(Tc-T0)= 25830 (kc/h) 即 107971 (kJ/h) Q3=L×0.24×(T2-T0)= 12 L 设Q4= 0.05 Q总 Q总=Q1+Q2+Q3+Q4-------------（1） Q总=L×0.24×(T1-T0)-------------（2） 由（1）、（2）得L=51103 Q总= 1471766 安全系数取 1.1 乘安全系数后得L=56213 (kg/h) Q总= 1618943 (kc/h) 即 6767182 (kJ/h) 废气湿含量H2=H1+W/L=0.0314 (kg/kg) 0.47 四、选择风机 1、计算各阶段空气的湿比容P， 冷风湿比容P0=0.842 (m3/kg ) 热风湿比容P1= 1.187 (m3/kg )
目录 一、设计任务 .................................................................................................................................. 3 二、设备的简介 .............................................................................................................................. 3 旋风分离器是最常用的气固分离设备。对于颗粒直径大于5微米的含尘气体，其分离效率较高，压降一般为1000～2000 Pa 。旋风分离器的种类很多，各种类型的旋风分离器的结构尺寸都有一定的比例关系，通常以圆柱直径的若干倍数表示。 ............................................... 3 三、工艺条件 .................................................................................................................................. 3 四、工艺数据计算 .. (4) 1. 物料衡算 (4) 2. 热量衡算 ............................................................................................................................ 4 3. 检验假设的物料出口温度 (5) D= a u V π36004= 15 14.3360043054⨯⨯⨯= m (6) 取整，即D= (6) 5. 气流干燥管长度Y............................................................................................................. 6 = 3600 400 [ kw ..................................................................................................................................... 7 r A --阿基米得数 .. (8) 将湿空气由15℃加热到90℃所需的热量为 (8) v G =1 .22051030.35⨯=（kg/h ） (8) A 1 =1 1m t K Q ∆= 8.149601001030.35 =⨯⨯ m 2 .......................................................................................... 9 六、工艺设计计算结果汇总表 .................................................................................................... 12 七 干燥装置的工艺流程 .............................................................................................................. 12 参考文献 ........................................................................................................................................ 13 附表1 ............................................................................................................................................. 14 附表2 (14)
过程控制 课程设计 学院：电子信息工程学院 设计内容：气流式干燥设备控制系统 班级：07级自动化（本）3班 姓名：范东晖 学号：200710311303 设计时间；2010-6-10
目录1. 概述 1.1 设计目的 1.2 气流式干燥设备生产的意义 2.气流式干燥设备生产过程介绍 2.1 国内外现状 2.2 生产过程 3. 气流式干燥设备生产设备及控制要求 4. 气流式干燥设备控制系统设计 4.1 方案设想 4.2 硬件设计 4.3 控制算法 4.4 软件设计 5. 总结 5.1 方案评价及改进方向 5.2 收获及体会 6.参考文献
设计概述 1、设计目的 在众多的干燥设备中，气流干燥器是应用较广的干燥器之一，是处理溶液、悬浮液或泥浆状物料的干燥设备。能从液体直接干燥成粉体，这是气流干燥器的最大优点；热效率低、体积庞大、生产能力低、投资高是它的缺点。气流干燥设备因其可直接由溶液或悬浮体制得成分均匀的粉状产品的特殊优点。 2、气流式干燥设备生产的意义 （１）、气流干燥无害排放技术，理想状态是无烟、无尘、无毒的排放。 （２）、颗粒状粉料质量提高技术，包括重度大、水分均匀、颗粒大小与匹配合理、流动性好等特性。其中很可能要从分风器、喷嘴、塔内热场分析，压力梯度调控手段等处着手解决。 （３）、气流干燥器的节能技术及多能源研究有重要的经济意义。 （４）、气流干燥器生产效率的提高技术。 气流式干燥设备生产过程介绍 1、国内外现状 气流式干燥设备目前在化工、轻工、食品等工业中仍有广泛的应用，化学工业中以染料行业应用最为普遍。经过近年来广大工程技术人员的努力，气流干燥技术已比较成熟，塔尺寸的确定也有成功的计算方法。但近几年来离心喷雾干燥器的应用呈上升趋势。我国虽然和国外相比还有明显的差距，但喷气流干燥装置的制造和操作水平也都有较大幅度的提高。 2、生产过程 气流干燥器的工作原理是：用喷雾的方法将物料喷成雾滴分散在热空气中，物料与热空气呈并流、逆流或混流的方式互相接触，使水分迅速蒸发，达到干燥目的。采用这种干燥方法，可以省去浓缩、过滤、粉碎等单元操作，而且干燥时间短，一般干燥时间为5~30s。气流干燥中气固两相接触表面积大，适用于高热敏性物料和料液浓缩过程中易分散的物料的干燥，产品流动性和速溶性好。 气流干燥器的流程是：料液通过雾化器，喷成雾滴分散在热气流中。空气经鼓风机送入空气加热器加热，然后进入气流干燥器，与雾滴接触干燥。产品一部分落入塔底，一部分由一级引风机吸入一级旋风分离器，经分离后将尾气放空。塔底的产品和旋风分离器收集的产品由二级抽风机抽出，经二级分离器分离后包装。气流干燥器的产品为细粒子，为了适应环境保护的要求，气流干燥系统只用旋风分离器分离产品，净化尾气还是不够的，一般还要用袋式除尘器净化。
毕业设计(论文) 题目 学院名称 指导教师 职称 班级 学号 学生姓名
目录 1 概述 (3) 1.1干燥技术现状及进展 (3) 1.1.1干燥技术的概况 (3) 1.1.2干燥技术现状 (3) 1.2气流干燥器的简介 (4) 1.2.1气流干燥器的简介 (4) 1.2.2脉冲式气流干燥器的简介 (5) 2.设计任务及要求 (5) 2.1设计题目 (5) 2.2设计任务及操作条件 (5) 2.3设计内容 (5) 3.干燥器主体工艺尺寸计算计算 (6) 3.1基本参数的确定 (6) 3.2 物料衡算和能量衡算 (6) 3.2.1物料衡算和热量衡算 (6) 3.2.2气流干燥管直径的计算 (7) 3.2.3气流干燥管长度的计算 (8) 4.辅助设备的选型及核算 (17) 4.1鼓风机 (18) 4.2加热器 (18) 4.3进料器 (18) 4.4分离器 (19) 4.5除尘器 (19) 5.设计结果汇总 (19) 6 结论 (19) 参考文献 (19) 致谢……………………………………………………………………………… 附图
一. 概述： 1.1 干燥技术现状及进展 人们通常把采用热物理方式将热量传给含水的物料并将此热量作为潜热而是水分蒸发、分离操作的过程称为干燥。其特征是采用加热、降温、减压或其他能量传递的方式使物料中的水分挥发，冷凝、升华等相变过程与物料分离以达到去湿的目的。 干燥技术的应用，在我国具有十分悠久的历史，文明于世界的造纸技术，就显示了干燥技术的应用，现代干燥技术在国民生产中应用的程度与一个国家的综合国力和国民生活质量的水平密切相关，从某种意义上来说，它标志着这个国家国民经济和社会文明的发达程度。 1.1.1干燥技术的概况 干燥技术的目的是除去某些原料、半成品中的水分或溶剂，就化学工业而言目的哦在于，使物料便于包装、运输、加工和使用，具体为 （1）悬浮液和滤饼状的化工原料和产品，可经干燥成为固体，便于包装和运输。 （2）不少的化工原料和产品，由于水分的存在，有利于微生物的繁殖，易霉烂、虫蛀或变质，这类物料经过干燥便于贮藏，例如生物化学制品、抗生素及食品等，若含水量超过规定标准，易于变质影响使用期限，需要经干燥后才有利于贮藏。 （3）为了使用方便。例如食盐、尿素和硫胺等，当其干燥至含水率为0.2-0.5%左右时，物料不易结块，使用比较方便。
气流喷雾干燥方案 一、气流喷雾干燥的原理 气流喷雾干燥是一种常用的物料干燥方法，其基本原理是将湿润的物料通过喷雾器喷入热空气流中，使水分快速蒸发，从而实现物料的干燥。具体来说，喷雾器将液体物料雾化成微小的液滴，然后与热空气流充分接触，水分从液滴表面蒸发出去，最终得到干燥的物料。 二、气流喷雾干燥的应用 气流喷雾干燥广泛应用于食品、制药、化工等行业中的物料干燥过程。在食品行业，气流喷雾干燥可用于乳制品、咖啡、麦片等的干燥；在制药行业，可用于药物的干燥和粉末的制备；在化工行业，可用于颜料、染料等的干燥。由于气流喷雾干燥具有操作简单、干燥速度快、干燥效果好等优点，因此得到了广泛的应用。 三、气流喷雾干燥的优势 1. 干燥速度快：气流喷雾干燥器中的热空气流速较高，使得液滴与热空气充分接触，水分快速蒸发，从而实现了较快的干燥速度。 2. 干燥效果好：由于液滴与热空气充分接触，水分蒸发得比较彻底，因此干燥效果较好，可以得到质量较高的干燥物料。 3. 操作简单：气流喷雾干燥器的操作相对简单，只需要将湿润的物料通过喷雾器喷入热空气流中即可，不需要复杂的操作步骤。
4. 适用范围广：气流喷雾干燥器适用于多种物料的干燥，包括液态物料和悬浮液物料，在食品、制药、化工等行业中都有广泛的应用。 四、气流喷雾干燥的注意事项 1. 控制干燥温度：不同的物料对干燥温度的要求不同，需要根据物料的性质和干燥要求来合理调节干燥温度，以确保干燥效果和物料质量。 2. 控制喷雾量：喷雾量的大小会影响干燥效果，过多的喷雾量可能导致物料结块或堵塞，而过少的喷雾量则会影响干燥速度，因此需要合理控制喷雾量。 3. 确保热空气的纯净度：热空气中的杂质会对干燥物料产生不良影响，因此需要确保热空气的纯净度，避免杂质对物料的污染。 4. 设备维护保养：定期对气流喷雾干燥设备进行维护保养，检查喷雾器、过滤器等部件的工作状态，保证设备的正常运行。 气流喷雾干燥是一种常用的物料干燥方法，具有干燥速度快、干燥效果好、操作简单等优点，广泛应用于食品、制药、化工等行业中。在使用气流喷雾干燥器时，需要注意控制干燥温度、喷雾量，确保热空气的纯净度，并进行设备的定期维护保养。通过合理使用气流喷雾干燥技术，可以提高物料的干燥效率，提高产品质量，满足不同行业的干燥需求。
干燥设备简明手册-气流干燥 气流干燥是一种常见的干燥设备，广泛用于工业生产中。本文将为您提供气流干燥设备的简明手册，包括工作原理、操作步骤和注意事项等内容。 一、工作原理 气流干燥设备主要通过气流进行干燥，其工作原理如下： 1.设备内设置有加热器，将冷风加热至一定温度。 2.加热后的热风经过过滤器，去除杂质和粉尘。 3.进入干燥室后，热风与湿物料进行充分接触，使湿气蒸发。 4.湿气通过排风管道排出设备外部，完成干燥过程。 二、操作步骤 1.设备预热 将干燥设备通电，打开加热器开关，将冷风加热至设定温度。预热时间根据具体设备而定，通常为10-15分钟。 2.装载物料 将待干燥的物料均匀地分布在干燥室内。应根据物料特性和设备容量确定装载量，避免过载或过少。 3.设置参数 设定干燥温度和时间。温度根据物料耐热性和干燥要求进行选择，时间根据物料湿度和设备速度进行调整。
4.启动设备 将预热完成的干燥设备启动，打开风机开关，使热风通过干燥室。设备启动后，应定期检查运行状态，确保正常工作。 5.监控干燥过程 在干燥过程中，应随时观察物料的干燥情况，调整温度和时间以获得理想的干燥效果。同时，应注意设备是否正常运行，避免故障发生。 6.停止设备 干燥时间到达后，停止加热器和风机，等待设备冷却后打开干燥室，取出干燥完成的物料。 三、注意事项 1.设备安装 安装气流干燥设备时，应确保设备稳固，且通风良好。同时，还需保证电源连接正确，并安装接地线以确保安全。 2.物料选择 在使用气流干燥设备前，应了解物料的特性，确保物料适合使用该设备进行干燥。同时，还应避免干燥室内出现易燃、易爆等危险材料。 3.设备维护 定期对气流干燥设备进行维护，清洁设备内部和外部的各个部件。同时，注意定期更换过滤器和检查加热器和风机的运行情况，确保设备正常运行。 4.操作安全
直管式气流干燥器的设计 直管式气流干燥器的设计直管气流干燥器设计Hefei University 《化工原理》课程设计——直管气流干燥器设计题目： 直管气流干燥器干燥聚氯乙烯树脂系别： 化学材料与工程系班级： 10化工（1）班姓名： 陈国庆学号： 1003021037 队员： 韩朝飞、陈国庆、韩朝飞教师： 高大明日期： 2013 -01-17 目录0 前言3 1 任务书5 1．1 设计题目：直管气流干燥器干燥聚氯乙稀树脂5 1．2 原始数据5 1．2．1 湿物料5 1．2．2 干燥介质6 1．2．3 水汽的性质6 2 流程示意图6 3 流程与方案的选择说明与论证7 3. 1 干燥介质加热器的选择7 3. 2 干燥器的选择8 3. 3 干燥介质输送设备的选择及配置9 3. 4 加料器的选择9 3. 5 细粉回收设备的选择9 4 干燥器主要部件和尺寸的计算9 4. 1 基本计算9 4. 1. 1 湿物料9 4. 1. 2 湿空气10 4. 1. 3 干燥管直径D的计算11 4. 2 干燥管长度和干燥时间的计算12 4. 2. 1 加速段干燥管长度和所需干燥时间的计算12 4. 2. 2 匀速区的计算18 5 附属设备的选型19 5. 1 加料器的选择19 5. 2 加热器的选择19 5.
3 旋风分离器的选择20 5. 4 鼓风机的选择20 5. 5 抽风机的选择20 6 主要符号和单位21 7 参考文献22 8 设计评价23 8. 1 气流干燥器的评价23 8. 2 设计内容的评价23 8. 3 课程设计的认识和体会24 1、概论干燥通常是指利用热能使物料中的湿分汽化，并将产生的蒸汽排出的过程，其本质为除去固相湿分，固相为被干燥的物料,气相为干燥介质。 干燥是最古老的单元操作之一，广泛地运用于各行各业中，几乎涉及国民经济的每个部门。 同时干燥过程亦十分复杂，因为它同时涉及到热量、质量和动量传递过程，用数学描述常存有困难和无效性。 在干燥技术的许多方面还存在“知其然而不知其所以然”，的状况。 对这一过程研究尚不成熟，正如A.S.Mujumdar在他的著作前言中所说的那样:干燥是科学、技术和艺术的一种混合物，至少在可以预见的将来，干燥大概仍然如此。 干燥技术的运用具有悠久的历史，闻名于世的造纸术就显示出了干燥技术的应用。 在现代的工业生产中，尤其是在化工生产过程中，干燥是最常见和耗能最大的单元操作之一。 但是在过去相当长时间里，人们对于这项技术一直没有给予足够的重视，干燥技术发展相当缓慢。 经过近30年的发展,一些新的干燥技术已展露头脚,其中
科技大学 化工原理课程设计说明书 课题名称：气流和单层硫化床联合干燥装置设计指导教师：罗建平 班级：卓越化工121 姓名： 学号： 成绩评定： 指导教师： （签字） 年月日
化工原理课程设计任务书 (干燥装置设计) （一）设计题目：气流和单层流化床联合干燥装置设计 （二）设计任务及操作条件 1．用于散颗粒状药品干燥 2．生产能力：处理（13000+200*38）=20600 Kg/h 物料含水率（湿基）22% ，气流干燥器中干燥至10%，再在单层流化床干燥器中干燥至0.5%（湿基）。 3．进料温度20℃，离开流化床干燥器的温度120℃。 4．颗粒直径： 平均直径d m=0.3mm 最大粒径d max=0.5mm 最小粒径d min=0.1mm 5．干燥介质：烟道气（性质与空气同）。 初始湿度：H0＝0.01 kg水/kg绝干气 入口温度：t1=800℃ 废气温度：t2=125℃（两种干燥器出口温度相同） 6．操作压力：常压（101.3 kPa） 7．年生产日330 天，连续操作24 小时/天。 8．厂址：地区 （三）设计容 1. 干燥流程的确定及说明. 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算（气固分离器、供风装置、供料器）。 4. A3 图纸2 ：带控制点的工艺流程图 主体设备图 （四）设计基础数据 1．被干燥物料： 颗粒密度：ρs =2000 kg/m3 干物料比热容：C s =0.712kJ/kg.℃ 假设物料中除去的全部为非结合水。 2．分布板孔径：d0 = 5mm 3．流化床干燥器卸料口直接接近分布板 4．干燥介质的物性常数可按125℃的空气查取 5．干燥装置热损失为有效传热量的15%
气流干燥的基本原理 气流干燥是一种常用的干燥方法，它利用热风或热气流来使物料中的水分蒸发，并使物料变得干燥。气流干燥的基本原理是利用热风或热气流使物料表面的水分蒸发，从而使物料中的水分逐渐被蒸发出去，达到干燥的目的。 气流干燥通常包括两个过程：烘干过程和输送过程。在烘干过程中，热风或热气流通过特定的装置被送到物料的表面或内部，使物料中的水分蒸发。在输送过程中，物料在烘干过程中不断地被输送到受热风或热气流的地方，以确保物料的每个部分都能得到充分的烘干，从而达到整体干燥的效果。 气流干燥的基本原理是利用热风或热气流传热传质的特性来使物料中的水分蒸发。当热风或热气流流经物料表面或内部时，热风或热气流中的热能被传递到物料中，使物料中的水分被加热并蒸发。同时，物料中的水分蒸发后产生的水蒸气和未蒸发的水分一起被带走，从而使物料中的水分逐渐被蒸发出去。 在气流干燥中，热风或热气流的温度和流速是影响干燥效果的重要参数。一般来说，热风或热气流的温度越高，干燥的速度越快，但也会增加能耗和对物料造成的热损伤。而热风或热气流的流速则影响干燥的均匀性和升温幅度。合适的温度和流速可以使物料得到均匀的干燥，提高干燥效果。 除了热风或热气流的温度和流速外，物料的性质也是影响气流干燥效果的重要因素。不同的物料对热风或热气流的温度和流速的适应性不同，需要根据物料的性
质来确定合适的干燥参数。同时，物料的形状、大小、密度等也会影响气流干燥的效果。需要根据物料的实际情况来选择适合的干燥设备和参数。 气流干燥是一种常用的干燥方法，它具有干燥速度快、干燥效果好、操作简便等优点，被广泛应用于化工、食品、医药、农业等领域。但在使用气流干燥时，需要根据物料的性质和要求来确定合适的干燥参数，以确保干燥效果和产品质量。同时，也需要注意控制干燥过程中的温度和流速，以减少能耗和对物料的热损伤。通过合理的操作和管理，可以更好地发挥气流干燥的优势，实现物料的高效干燥。
气流干燥机工作原理 在干燥机内部，湿物料将遇到高温的循环气流。循环气流是由风机提 供的，风机会将空气压缩并通过加热系统进行加热。加热系统可以使用燃气、电加热或蒸汽加热等方式，其中最常见的是蒸汽加热。通过加热，空 气的温度将快速升高，形成高温干燥气流。 高温干燥气流将湿物料包裹并进行热交换，湿物料内部的水分将因为 高温而蒸发，水分从物料表面蒸发出来形成水蒸汽。同样的，湿物料中的 有机溶剂也会因高温而挥发。此时，物料表面温度降低，称为物料干燥过 程的“冷点”。 在干燥过程中，湿物料不断与高温干燥气流接触，通过气流对物料的 传热和传质作用，使得物料内部的水分迅速蒸发，并将水蒸汽带出干燥机。随着干燥的进行，物料内部的水分逐渐减少，直到达到所需的干燥程度。 在物料达到目标干燥程度后，将通过排料系统将干燥物料排出干燥机。排料系统通常采用气力输送的方式，物料被输送至除尘器或收集设备中进 行误差和收集。 整个干燥过程是一个连续进行的过程，湿物料从进料口不断进入干燥机，通过加热和气流的作用，蒸发物料中的水分，然后排出干燥机。风机 不断循环供给高温干燥气流，从而实现物料的连续干燥。 气流干燥机的工作原理可以总结为以下几点：通过循环风机提供的高 温干燥气流，将湿物料连续送入干燥机，蒸发物料中的水分和有机溶剂， 从而实现干燥；干燥过程中，物料不断与高温干燥气流接触，通过传热和 传质作用，将水分从物料内部逐渐蒸发；干燥完成后，通过排料系统将干
燥物料排出干燥机。整个过程中，风机提供空气压缩、加热，循环干燥气流，从而实现物料的连续干燥。 总结一下，气流干燥机的工作原理可以概括为通过循环风机提供的高温干燥气流，将湿物料加热和传热作用，使物料内部的水分蒸发并排出干燥机。通过连续循环的方式，实现物料的连续干燥。这种工作原理使得气流干燥机成为了很多行业中进行物料干燥处理的重要设备。