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*
222
22222*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 11i ,r 1i ,r g
g r 21i ,r 2i ,r g
r -------ρμ-
-+
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。
干燥系统的阻力应包括：预热器阻力、干燥管阻力、除尘器阻力和管路阻力。管路阻力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。
气流干燥器计算 一、基本计算 1. 汽化水份量W ； G C =G 1 （1-W 1 ) X 1 =11(1) w w - X 2 = 22(1) w w -= 0.04(10.04) -=0.04167 W=G C (12()X X - 2. 绝干空气消耗量L ① 物料出口温度2 θ （湿球温度w t ）： s p = 215 3991.11exp(18.5916)20233.84 -+=2.3382 kN m 0H ；1H c ； 1()w w W H r t t H H c =- - (1) 2491.27 2.3w w r t =- (2) 0.622 w W w p H P p =- (3) 23991.11exp(18.5916)15 233.84 w w p t = -+ (4) 联立以上四个方程，采用试差法可以求得湿球温度 ② 绝干空气消耗量L 假设出口温度 2t →L ，H 2； 3. 干燥管直径D 的计算； 假设气体进干燥器的速度… 4.沉降速度t u 的计算 8.02 11=--t t t t t →t t →t q →t W →t H →Ht v →t g ρ→t Jt u A → m p gt gt Jt d A ρμρ6 .16 .04.0875 .13= 4.11 )81.9( Jt t A u =
5. 确定加速度Nu 和R e r 间的关系 n r n A Nu Re = 设400Re 第一章气流干燥的设计原则 (2) 1.1干燥的目的及各种不同干燥方式 (2) 1.2 气流干燥过程及适用范围 (2) 1.2.1 气流干燥过程 (2) 1.2.2气流干燥器适用对象 (3) 1.3对流干燥流程、设备和某些操作条件的确定 (3) 1.3.1 干燥流程的主体设备 (4) 1.4干燥对象氯酸钠的特性 (4) 第二章气流干燥器的设计基础 (5) 2.1颗粒在气流干燥管中的运动 (5) 2.1.1加速运动与等速运动及其特征 (5) 2.1.2 球形颗粒在气流中的运动速度 (5) 2.2 颗粒在气流干燥器中的对流传热系数 (6) 2.3 颗粒在气流干燥器中的对流传热速率 (6) 2.3.1加速运动阶段 (6) 2.3.2等速运动阶段 (7) 第三章气流干燥器的设计计算 (8) 3.1物料、热量衡算 (8) 3.1.1设计条件 (8) 3.1.2干燥器的物料衡算 (9) 3.1.3干燥器的热量衡算 (9) 3.2气流干燥管直径和高度的计算 (10) 3.2.1干燥管管径的计算 (10) 3.2.2干燥管高度计算 (11) 3.3气流干燥管的压降 (13) 3.3.1气固相与干燥管壁的摩擦损失 (13) 3.3.2克服位能提高所需压降 (13) 3.3.3颗粒加速所引起的压降损失 (13) 3.3.4局部阻力损失 (13) 3.4辅助设备的选型 (14) 3.4.1风机 (14) 3.4.2预热器 (14) 3.4.3及壁厚的核算 (14) 第四章后记 (15) 4.1设计心得体会 (15) 4.2符号说明 (16) 附录 (16) 参考文献 (16) 第一章气流干燥的设计原则 气流装置的设计内容包括干燥介质的选择，流程的确定，搜集和整理有关数据，干燥过程的物料和能量的衡算，干燥管结构类型和主要工艺尺寸的确定，干燥条件的确定以及主要辅助设备类型选型及设计，绘制表明物料流向﹑流量﹑组成﹑主要控制点和各设备之间相互个关系的工艺流程图和干燥装置主要设备总装置图等。 1.1干燥的目的及各种不同干燥方式 干燥的目的主要是便于物料的储藏﹑运输和加工，通过干燥使产品或半成品达到要求的含湿标准。 将湿物料中的湿分(常见的为水分)除去的方法很多，如压榨﹑过滤﹑离心﹑冷冻及利用干燥剂等等。但综合除湿程度﹑操作的可靠性﹑经济性和处理能力，干燥是工业生产中应用最普遍的除湿方法。就干燥而言，根据传递方式的不同可分为传导干燥﹑对流干燥﹑辐射干燥和介电加热干燥。 1.2 气流干燥过程及适用范围 1.2.1 气流干燥过程 气流干燥装置是连续常压干燥器的一种。颗粒状或粉末状湿物料通过带式供料器从干燥器底部进入，同时高温干燥介质也从干燥器底部进入，并达到一定的流速将湿物料分散和悬浮于气流中，在物料和热介质气流一并沿干燥管向上流动的同时,发生高效的传质传热，达到快速干燥的目的。 适当的安装风机在系统中的位置，气流干燥器可以在正压下操作，对于有毒或粉尘污染可能较大的情况，采用真空操作，产品不宜泄露,有利于保持生产环境；同时也有利于降低水分汽化温度，保护热敏性物料。但此时风机处于抽气工作状态,所抽的气体温度较高，并可能含有一些颗粒和粉 第一章气流干燥的设计原则 (2) 干燥的目的及各种不同干燥方式 (2) 气流干燥过程及适用范围 (2) 气流干燥过程 (2) 气流干燥器适用对象 (3) 对流干燥流程、设备和某些操作条件的确定 (3) 干燥流程的主体设备 (4) 干燥对象氯酸钠的特性 (4) 第二章气流干燥器的设计基础 (5) 颗粒在气流干燥管中的运动 (5) 加速运动与等速运动及其特征 (5) 球形颗粒在气流中的运动速度 (5) 颗粒在气流干燥器中的对流传热系数 (6) 颗粒在气流干燥器中的对流传热速率 (6) 加速运动阶段 (6) 等速运动阶段 (7) 第三章气流干燥器的设计计算 (8) 物料、热量衡算 (8) 设计条件 (8) 干燥器的物料衡算 (9) 干燥器的热量衡算 (9) 气流干燥管直径和高度的计算 (11) 干燥管管径的计算 (11) 干燥管高度计算 (12) 气流干燥管的压降 (14) 气固相与干燥管壁的摩擦损失 (14) 克服位能提高所需压降 (14) 颗粒加速所引起的压降损失 (14) 局部阻力损失 (14) 辅助设备的选型 (15) 风机 (15) 预热器 (15) 及壁厚的核算 (15) 第四章后记 (17) 设计心得体会 (17) 符号说明 (17) 附录 (19) 参考文献 (19) 第一章气流干燥的设计原则 气流装置的设计内容包括干燥介质的选择，流程的确定，搜集和整理有关数据，干燥过程的物料和能量的衡算，干燥管结构类型和主要工艺尺寸的确定，干燥条件的确定以及主要辅助设备类型选型及设计，绘制表明物料流向﹑流量﹑组成﹑主要控制点和各设备之间相互个关系的工艺流程图和干燥装置主要设备总装置图等。 干燥的目的及各种不同干燥方式 干燥的目的主要是便于物料的储藏﹑运输和加工，通过干燥使产品或半成品达到要求的含湿标准。 将湿物料中的湿分(常见的为水分)除去的方法很多，如压榨﹑过滤﹑离心﹑冷冻及利用干燥剂等等。但综合除湿程度﹑操作的可靠性﹑经济性和处理能力，干燥是工业生产中应用最普遍的除湿方法。就干燥而言，根据传递方式的不同可分为传导干燥﹑对流干燥﹑辐射干燥和介电加热干燥。 气流干燥过程及适用范围 1.2.1 气流干燥过程 气流干燥装置是连续常压干燥器的一种。颗粒状或粉末状湿物料通过带式供料器从干燥器底部进入，同时高温干燥介质也从干燥器底部进入，并达到一定的流速将湿物料分散和悬浮于气流中，在物料和热介质气流一并沿干燥管向上流动的同时,发生高效的传质传热，达到快速干燥的目的。 适当的安装风机在系统中的位置，气流干燥器可以在正压下操作，对于有毒或粉尘污染可能较大的情况，采用真空操作，产品不宜泄露,有利于保持生产环境；同时也有利于降低水分汽化温度，保护热敏性物料。但此时风机处于抽气工作状态,所抽的气体温度较高，并可能含有一些颗粒和 广东工业大学课程设计任务书 一、课程设计的内容 1．设计任务与要求 设计一喷雾干燥装置以干燥某种物料悬浮液。干燥介质为空气，热源为蒸气和电；雾化器采用旋转型压力喷嘴，选用热风-雾滴（或颗粒）并流向下的操作方式。 2．概述、原理、优点、流程 通过查阅喷雾干燥有关资料，熟悉喷雾干燥基本原理、优点和工艺流程。 3．根据计算的最主要尺寸绘制流程示意图 二、课程设计的要求与数据 料液处理量1G ＝300h kg / 料液含水量1ω＝80％（湿基，质量分数） 产品含水量ω=2%(湿基，质量分数) 料液密度L ρ=11003/m kg 产品密度D ρ=9003/m kg 热风入塔温度 t 1＝300℃ 热风出塔温度t 2=100℃ 料液入塔温度1θ=20℃ 产品出塔温度2θ＝90℃ 产品平均粒径dp =125μm 干物料比容热m c =2.5kJ/(kg.·℃) 加热蒸汽压力（表压）0.4MPa 料液雾化压力（表压）4MPa 年平均空气温度12℃ 年平均空气相对湿度 70％ 注意：以上数据仅作为例子，每个学生设计时应按下表要求独立自选参数3个，并登记入点名册，所选参数完全一致的学生无效，上述示例数据不能选。 三、课程设计应完成的工作 1、通过查阅喷雾干燥有关资料，熟悉喷雾干燥基本原理、优点和工艺流程。 2、工艺计算 3、主要设备尺寸的设计 4、绘制工艺流程 5、撰写课程设计说明书 四、课程设计进程安排 五、应收集的资料及主要参考文献 陈英南刘玉兰主编. 常用化工单元设备的设计. 华东理工大学出版社2005年第一版。 发出任务书日期：2009年6月22日 指导教师签名： ◎气流干燥管 8、电气绝缘完好，设备外壳必须有可靠的保护接地或保护接零。 9、真空泵应经常更换真空泵油。 10、取出被处理的物品时，如处理的是易燃物品，必须待温度冷却到低于燃点后，才能放入空气，以免发生氧化反应引起燃烧。 工作原理 湿物料经输送机与加热后的空气同时进入干燥器，松散的粉粒状物料分散悬浮于热空气中，二者充分混和，在气流夹带的过程中瞬间脱除水分。通过气流干燥器管径的大小交替变化，使得物料颗粒在干燥的目的、干燥后的成品从旋风分离器排出，一小部分飞粉由二级旋风除尘器或布袋除尘器得到回收利用根据干燥作业形式不同，有以下四种系列产品：1、Ｆ系列2、ｚ系列3、ｘ系列4、ｓｚ系列。Ｆ型是负压操作，物料经过风机带有粉碎作用，Ｘ型为多级尾气循环型，ＳＺ型是集闪蒸干燥与气流干燥为一体的强化型气流干燥器，式我公司根据用户要求设计的新型干燥设备。 产品特点 ● 适用于粒径范围在5um～5mm之间的粉粒状物料表面水的干燥； ● 干燥强度大、设备投资省：占地面积小。 ● 自动化程度高、产品质量好，干燥时间极短，产品不与外界接触，污染小，质量好。 ● 设备成套供应、热源自由选择，用户可根据需要添置除尘器或其他辅助设备。 在加热方式选择上，气流干燥设备有较大的适应性，用户可以根据所在地区的条件选用蒸汽、点、热风炉加热、同时又可根据物料耐热温度(或热风温度)选择：≤150℃时。可选用蒸汽加热；≤200时，电加热(或蒸汽加热，电补偿或导热油加热)；≤300℃时，热媒热风炉；≤600℃时，燃油热风炉。 技术咨询及试验 气流干燥式一种批量大、热效率较高的快速连续瞬间干燥设备，虽然其适用于多种物料的干燥，如糯米粉、糟渣类、南瓜子皮等饲料颗粒、A.B.C中间体、白炭黑、苯吡唑酮、茶粕、 气流式干燥器设计计算 ————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： 气流式干燥器设计计算?设计计算方法及步骤: （1)基本数据包括设计条件、设计者自行确定、自行查询的数据。 ?（2）进行干燥管的物料衡算和热量衡算,确定干燥除水量及干燥 用热空气量L(ｋg/ｈ)。 （3)干燥管直径D的计算?①湿空气在干燥管中的流速从气流输 送角度来看，只要气流速度大于最大颗粒的沉降速度,则全部物料 便可被夹带出,但为操作安全起见，通常取出口气速为最大颗粒沉 降速度的2倍,或取出口气速比最大颗粒沉降速度大3m/s。至于 干燥管的入口气速,一般取20~３0m／s。?②干燥管直径D 干燥管 直径用下式计算：? （4）气流干燥管的高度计算 根据空气至固体颗粒的传热速率方程式，整理得: ? ● 空气传给物料的热量Q由两部分组成,即: —恒速干燥阶段传热量(包括物料预热），其值可用下式计算: —降速干燥阶段的传热量,其值可用下式计算： ｋW ? kＷ ● 干燥管内的传热系数α的计算：?颗粒在气流干燥器中的传热系数的研究工作尚不充分。对于空气-水系统, 颗粒在等速运动段，可用下式估算。●??单位干燥管体积内的干燥表面积a，可用下式简化 ??（5）气流干燥系统的压力损失?气流干燥各部分的压力损失可按下述数值估算:９0～29０ Pa 旋风分离器 7９０～1200 Ｐａ 干燥管１200~2５00 Pa 总压力降 2５00~45０0 Pａ?粉碎机 290~490 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/kgｏ℃，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。 烘干机计算说明书 1. 应知参数 ① 原料情况 状态：形状、颗粒大小； 初水份：干基水份=物料重量水份重量 湿基水份=水份 物料水份重量+ 一般情况下初水份是指湿基水份。 ② 烘干系统 气流干燥系统：颗粒较小或水份较小； 回转滚筒干燥系统：颗粒较大或水份较大（30%以上）； ③ 成品要求 终水份要求； ④ 进风温度情况 气流干燥：木屑类的进风温度控制在180℃-200℃，以180℃为基准，水份在30%-40% 或以上，温度可以控制在180℃以上； 回转滚筒干燥：水份较高时（30%-40%或以上）温度可控制在200℃以上（木屑类）； 低水份类温度可控制在160℃以下； 注意：设计时，气流干燥和回转滚筒干燥系统在干燥木屑类物料时进风温度可控制在200℃， 木塑行业中的木粉不得超过180℃。 ⑤ 出风温度 终水份在10%以上，回转滚筒干燥系统控制在60℃，气流干燥系统控制在80℃； 终水份在5%下，回转滚筒干燥系统控制在70℃，气流干燥系统控制在90℃； 2. 计算 ① 蒸发量计算（单位：kg/h ） 型号按蒸发量选 蒸发量=初水份 终水份）（产量--11*-产量 产量单位：kg/h ② 系统风量 系统风量=出风温度 进风温度蒸发量-3000* 选用鼓风机； ③ 回转滚筒干燥系统 直径=风速 引风机风量*14.3*3600*2 风速为1.5m/s 左右，一般取中间值；按引风机风量计算。 长度=直径*(6-10)倍 气流干燥系统 直径=风速 系统风量*14.3*3600*2 风速为16-20m/s ，一般取中间值； 长度=直径*(60-100)倍 ④ 热源计算（单位：kCa ） 热量=系统风量*0.25*（进风温度-20℃） 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 附图1: 干燥装置流程示意图16 废气 产品 [1] 泽勇.气流干燥技术的应用[J].科技, 2000, (5) [2]功样等主编.常用化工单元设备设计. 市.华南理工大学.2003年 [3]化工学院:干燥技术进展1976（54 [4]化工学院编:干燥技术进展、第三分册、气流干燥、(1979)（34） [5]毕克侣:气流干燥器的设计、化工技术资料(设计分册)1964（9 [6]永康主编.现代干燥技术.市.化学工业.1998年（36） [7] XX大学化工原理教研室编，《化工原理》上、下册(第二版) [M]. XX: XX科技,1996 （35） [8] 黄少烈、邹华生主编.化工原理（第二版）.市.高等教育.2002年月第一版（19） [9] 柳金江, 超锋, 何清凤. 烟丝气流干燥系统气流干燥器的设计[J].化工, 2009,37(6): 173-174. [10]言文.气流干燥器数学模型及分段设计计算方法[J].计算机与应用化学, 2006,(04). [11]高嘉安主编.淀粉与淀粉制品工艺学.市.中国农业.2001（27） [12]匡国柱史启才主编.化工单元过程及设备课程设计.市. 化学工业2002年1月第一版（29） ） [6] 柴诚敬.《化工原理课程设计》[M]. XX: XX科学技术, 2000（45） [7] 工业大学化工系化工原理教研组:对流式干燥设备的设计(1963).（22) 泽勇.气流干燥技术的应用[J].科技, 2000, (5): 71 气流干燥器的设计 一、设计任务 化工原理课程设计任务书二十六 二、设备的简介 气流干燥器一般由空气滤清器、热交换器、干燥管、加料管、旋风分离器、出料器及除尘器等组成。 直管气流干燥器为最普遍的一种。它的工作原理是：物料通过给料器从干燥管的下端进入后，被下方送来的热空气向上吹起，热空气和物料在向上运动中进行充分接触并作剧烈的相对运动，进行传热和传质，从而达到干燥的目的。干燥后的产品从干燥管顶部送出，经旋风分离器回收夹带的粉末产品，而废气便经排气管排入大气中。为了使制品的含水量均匀以及供料连续均匀,在干燥管的出口处常装有测定温度的装置。直管气流干燥器分单管式和双管式两种型号。 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。 三、工艺条件 1.原料：玉米淀粉 2.物料含水量w =25%（质量分数） 1 = 14%（质量分数） 3.产品含水量w 2 4.产品平均粒径 d：0.154㎜ p 5.新鲜空气温度t: 15℃ 6.空气干燥温度1t:90℃ 7.新鲜空气湿度 X：0.0073 1 玻璃仪器气流烘干器使用说明书 一·玻璃气流烘干器 玻璃仪器气流烘干器，又称为玻璃仪器烘干器、玻璃器皿烘干器，玻璃仪器气流烘干器，玻璃烘干器，气流烘干器、试管烘干器等，是使用玻璃仪器的各类实验室、化验室干燥玻璃仪器的必备烘干器材。 二·功能 玻璃仪器气流烘干器具有快速、节能、无水渍、使用方便、维修简单等优点。该烘干器分B、C型两种型号。B型为改进新型,有调温自动控制装置（可调温40-120℃），C型为全不锈钢调温型。 三·规格 （1） 12孔20孔30孔可依据需要任意选择。 （2）标准管、异形管、粗细长度不等。 四·参数 外形尺寸：（外径×高度，风管不计mm）：φ400×400 五·操作方法 （1）根据需烘干的玻璃器皿的大小，将相应规格的风管接插到上盖的出风口上。 （2）将需烘干器皿的水滴甩干，试管口朝下插入支架内烘干。 （3）将温度设定旋钮旋到所需要的温度。使用时将电源插头插入220V交流电源，接通电源开关，则冷风指示绿灯亮，电机工作吹出冷风，再接通热风开关，则热风指示红灯亮，电机工作吹进热风。 （4）当气流温度升至设定温度附近时，热风指示灯灭，加热停止（吹风电机继续工作），当气流温度降到设定温度以下时，热风指示灯亮，继续加热。 （5）当玻璃器皿被烘干后，先关掉热风开关，等玻璃器皿被吹凉后取下，并确定吹出的气流为冷风时，再最后关闭电源开关，切断电源。 六·清洁 每次使用前后对仪器表面做好清洁工作。 七·维护 需按照操作规程正确使用。 八·注意事项 （1）仪器在使用过程中不宜剧烈振动，以免待干燥玻璃器皿损坏。 （2）严禁烘干后直接关闭电源开关，以免剩余热量滞留于设备内部，烧坏电机和其他部件。 （3）电源插座要安装地线，以确保安全。 气流干燥器计算书 已知：脱水滤饼以9.2t/h （干量）由水分11%（湿基）干燥至完全干燥，取入口热风温度为155℃，干燥管出口（旋风分离器入口）为72℃，产品温度为50℃，物料的比热容为1.05kj/（kg ·k ） 设计计算如下： （1） 干燥必需的热量，干燥前的含水率为W 1=0.11/0.89=0.1236，由于完全干 燥则干燥应去掉的水分为△W=9200×0.1236=1137.12kg/h 取水的蒸发潜热：△H=2365.5kj/kg ，物料的比热容：C S =1.05kj/kg ·℃，则干燥所 需的热量： Q 1=1137.12×2365.5=2689857.36kj/h （2） 所需风量及热量，取干燥器本体热损失为干燥必需热损失的15%。空气 的比热容为1.047kj/kg ·℃ 则所需风量为：() h kg G /1.3559672155047.115.136.2689857=-??= 排气湿度H 2=0.015+1137.12/35596.1=0.015+0.032=0.047kg 水/kg 干空 气 因此所需热量为Q 1=35596.1×1.047×（155-20）=5031330.7545kg/h （3） 干燥管容积，若取热风与物料的平均温度差为加热管入口处与干燥管出 口处的对数平均温差，则 △t ()()1.5350 7250 155ln 507250155=-----=℃ 为了安全起见，取干燥管的热容量系数为h=4186kj/(h ·℃·m 3) 则所需干燥管容积为 31.121 .53418636.2689857m V t =?= 气流干燥器内热风的平均温度和湿度依次为 5.113272155=+= g t ℃ 031.02047.0015.0=+=g H ℃ 所以流经管内的平均风量为 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。 ◎脉冲气流旋流干燥机 电源缺相，加热器不能全部加热，处理方法是维修或更换固态继电器。而加热器的局部断路，也将使加热不能全部工作，造成加热过程过于缓慢。维修或更换加热器。将故障问题完全处理好。闭合循环烘箱空气开关，按照该烘箱的操作说明书运行其程序，经过2.5h的升 工作原理 湿物料经输送机与加热后的空气同时进入干燥器，松散的粉粒状物料分散悬浮于热空气中，二者充分混和，在气流夹带的过程中瞬间脱除水分。通过气流干燥器管径的大小交替变化，使得物料颗粒在干燥的目的、干燥后的成品从旋风分离器排出，一小部分飞粉由二级旋风除尘器或布袋除尘器得到回收利用根据干燥作业形式不同，有以下四种系列产品：1、Ｆ系列2、ｚ系列3、ｘ系列4、ｓｚ系列。Ｆ型是负压操作，物料经过风机带有粉碎作用，Ｘ型为多级尾气循环型，ＳＺ型是集闪蒸干燥与气流干燥为一体的强化型气流干燥器，式我公司根据用户要求设计的新型干燥设备。 产品特点 ● 适用于粒径范围在5um～5mm之间的粉粒状物料表面水的干燥； ● 干燥强度大、设备投资省：占地面积小。 ● 自动化程度高、产品质量好，干燥时间极短，产品不与外界接触，污染小，质量好。 ● 设备成套供应、热源自由选择，用户可根据需要添置除尘器或其他辅助设备。 在加热方式选择上，气流干燥设备有较大的适应性，用户可以根据所在地区的条件选用蒸汽、点、热风炉加热、同时又可根据物料耐热温度(或热风温度)选择：≤150℃时。可选用蒸汽加热；≤200时，电加热(或蒸汽加热，电补偿或导热油加热)；≤300℃时，热媒热风炉；≤600℃时，燃油热风炉。 技术咨询及试验 气流干燥式一种批量大、热效率较高的快速连续瞬间干燥设备，虽然其适用于多种物料的干燥，如糯米粉、糟渣类、南瓜子皮等饲料颗粒、A.B.C中间体、白炭黑、苯吡唑酮、茶粕、草酸催化剂、沉淀碳粉、对乙酰氮基苯磺酰氨、对氨基水杨酸、哆耳玛托、对苯二酸、二乙 摘要 筒体是卧式滚筒软化干燥机的机体。筒体内既进行热和质的传递又输送物料，筒体的大小标志着卧式滚筒软化干燥机的规格和生产能力。筒体应具有足够的刚度和强度。在安装和运转中必须保持轴线的直线性和截面的圆度。筒体的材料一般用Q235钢和普通低合金钢。提高了传热效率,充分发挥了蒸汽的潜能,降低了蒸汽消耗;提高了滚筒软化干燥机加热列管的管壁温度,增加设备处理量,提高物料软化效率。应根据油料的种类和含水量的不同，制定软化温度；当油料含水量低时，软化温度应相应高些，反之，应低些。根据油料含水量的不同，可进行加热润湿或加热去水。根据轧呸效果调整软化条件。轴的设计工作中的另一个重要方面是一根轴与另一根轴之间的直接联接方法。这由刚性或者弹性联轴器来实现的。联轴器是用来把相邻的两个轴端联接起来的装置。在机械结构中,联轴器被用来实现相邻的两根转轴之间的半永久性联接。 关键词：滚筒；软化；效率; 联轴器 Title The Softening kettle Abstract：T he tube body is the machine body that the softening kettle. The tube body inside since carry on heat and qualities' deliver and transport the material, the size of the tube body symbolizes the specification and the production ability that the softening kettle. The tube body should have enough of just degree and strength.Must keep the straight line of the stalk line and cut a degree of the noodles in install and revolve.The material of the tube body uses the low metal alloy steel of Q235 steel and commonness generally. Raised to transmit heat the efficiency, developed the potential of the steam well, lower the steam to eliminate Consume; raised the roller to soften the tube wall temperature of a pot of heating row tube, increase the equipments processing quantity, raise the material to soften the efficiency. Should according to the category and dissimilarity with amount of waters that oil anticipate, draw up to soften the temperature;When the oil anticipates to contain the amount of water low, soften the temperature and should correspond a little higher, whereas, should be a little lower. Anticipate the dissimilarity with amount of water according to the oil, can carry on heat smooth wet or heat to the water. A djust to soften the condition according to the force result. Another important aspect of shaft design is the method of directly connecting one shaft to another. This is accomplished by devices such as rigid and flexible couplings. A coupling is a device for connecting the ends of adjacent shafts. In machine construction, couplings are used to effect a semi permanent connection between adjacent rotating shafts. Keywords：Rotary Drum；Softening；efficiency; coupling 氢冷式发电机及氢站配套设备 XFG-1F吸附式氢气干燥器 使用说明书 牡丹江市北方电站设备有限公司 目录 一、工作原理——1 二、主要技术参数————2 三、设备型号说明————3 四、设备的安装————3 五、设备启动前注意事项————4 六、启动运行程序步骤————5 七、设备控制箱的净化说明————7 八、设备的净化过程————8 九、人机界面按键使用说明————9 十、设备的拆卸维护和安装————15 十一、设备的预防性维护程序————17 十二、附安装图、工艺流程图、运行记录表————19 XFG-1F吸附式氢气干燥器使用说明 一、工作原理 XFG-1F型氢气干燥器是清除汽轮发电机内氢气中水蒸汽的专用设备。 氢气干燥器对氢气进行干燥处理的原理是利用活性氧化铝的吸收性能。活性氧化铝是一种固态干燥剂，清除水分是将湿度高的氢气通过填满活性氧化铝的吸收塔来实现的。高疏松度的活性氧化铝具有非常大的表面积和强吸湿能力，对绝大多数气体和水蒸气来说，使用活性氧化铝作为干燥剂主要是利用它的化学惰性和它无毒的特性。当活性氧化铝吸收水分达到饱和后，它的“再生”可通过加热来清除自身的水蒸气，从而恢复它的吸收能力，并且活性氧化铝的性能和效率并不受重复再生的影响。 氢气干燥器中，利用埋入式的电加热器加热干燥剂使束缚的水分汽化，与此同时一股封装的氢气流过吸附层带走释放出的水蒸气，干燥剂恢复最初的特性，然后将氢气（含有水蒸气）冷却，冷凝水通过分离器排出，一般情况下，活性氧化铝的吸湿性能可通过加热的方式来完成它的再生，并可以重复进行。 干燥器本身有两个吸收塔，当其中一个吸收塔处于吸湿过程中，另一个则处于再生过程，所以干燥器能够连续的工作。 在预定的工作周期，控制器自动地控制着四通阀门，并把氢气流从已饱和的吸收塔自动的转换到完成再生过程的吸收塔中。与此同时自动地将已吸湿饱和的吸收塔置于再生循环中，完全实现了设备的自动化工作。 XFG-1F型氢气干燥器 二、主要技术参数 第一章气流干燥的设计原则..............................错误!未定义书签。 干燥的目的及各种不同干燥方式 ........................错误!未定义书签。 气流干燥过程及适用范围 .............................错误!未定义书签。 气流干燥过程..................................错误!未定义书签。 气流干燥器适用对象..............................错误!未定义书签。 对流干燥流程、设备和某些操作条件的确定 ..............错误!未定义书签。 干燥流程的主体设备 .............................错误!未定义书签。 干燥对象氯酸钠的特性................................错误!未定义书签。第二章气流干燥器的设计基础 .............................错误!未定义书签。 颗粒在气流干燥管中的运动............................错误!未定义书签。 加速运动与等速运动及其特征 ......................错误!未定义书签。 球形颗粒在气流中的运动速度 .....................错误!未定义书签。 颗粒在气流干燥器中的对流传热系数 ...................错误!未定义书签。 颗粒在气流干燥器中的对流传热速率 ...................错误!未定义书签。 加速运动阶段....................................错误!未定义书签。 等速运动阶段....................................错误!未定义书签。第三章气流干燥器的设计计算 .............................错误!未定义书签。 物料、热量衡算......................................错误!未定义书签。 设计条件........................................错误!未定义书签。 干燥器的物料衡算................................错误!未定义书签。 干燥器的热量衡算................................错误!未定义书签。 气流干燥管直径和高度的计算 ..........................错误!未定义书签。 干燥管管径的计算................................错误!未定义书签。 干燥管高度计算..................................错误!未定义书签。 气流干燥管的压降....................................错误!未定义书签。 气固相与干燥管壁的摩擦损失 ......................错误!未定义书签。 克服位能提高所需压降 ............................错误!未定义书签。 颗粒加速所引起的压降损失 ........................错误!未定义书签。 局部阻力损失....................................错误!未定义书签。 辅助设备的选型......................................错误!未定义书签。 风机............................................错误!未定义书签。 预热器..........................................错误!未定义书签。 及壁厚的核算....................................错误!未定义书签。第四章后记.............................................错误!未定义书签。 设计心得体会........................................错误!未定义书签。 符号说明............................................错误!未定义书签。附录....................................................错误!未定义书签。 参考文献............................................错误!未定义书签。 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，就化学工业而言气流干燥器设计说明书(1)
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