設(shè)計(jì)書(shū)系別：班級(jí)：姓名：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：職稱(chēng)：第一部分概述1.1流化床干燥器簡(jiǎn)介將大量固體顆粒懸浮于運(yùn)動(dòng)著的流體之中，從而使顆粒具有類(lèi)似于流體的某些表觀(guān)特性，這種流固接觸狀態(tài)稱(chēng)為固體流態(tài)化。流化床枯燥器就是將流態(tài)化技術(shù)應(yīng)用于固體顆粒枯燥的一種工業(yè)設(shè)備，目前在化工、輕工、醫(yī)學(xué)、食品以及建材工業(yè)中都得到了廣泛應(yīng)用。1.1.1流化床干燥器的特征優(yōu)點(diǎn)：〔1〕床層溫度均勻，體積傳熱系數(shù)大〔2300~7000W/m3·℃〕。生產(chǎn)能力大，可在小裝置中處理大量的物料。〔2〕由于氣固相間劇烈的混合和分散以及兩者間快速的給熱，使物料床層溫度均一且易于調(diào)節(jié)，為得到枯燥均一的產(chǎn)品提供了良好的外部條件。〔3〕物料枯燥速度大，在枯燥器中停留時(shí)間短，所以適用于某些熱敏性物料的枯燥。〔4〕物料在床的停留時(shí)間可根據(jù)工藝要求任意調(diào)節(jié)，故對(duì)難枯燥或要求枯燥產(chǎn)品含濕量低的過(guò)程非常適用。〔5〕設(shè)備構(gòu)造簡(jiǎn)單，造價(jià)低，可動(dòng)部件少，便于制造、操作和維修。〔6〕在同一設(shè)備，既可進(jìn)展連續(xù)操作，又可進(jìn)展間歇操作。缺點(diǎn)：〔1〕床層物料返混嚴(yán)重，對(duì)單級(jí)式連續(xù)枯燥器，物料在設(shè)備停留時(shí)間不均勻，有可能使局部未枯燥的物料隨著產(chǎn)品一起排出床層外。〔2〕一般不適用于易粘結(jié)或結(jié)塊、含濕量過(guò)高物料的枯燥，因?yàn)槿菀装l(fā)生物料粘結(jié)到設(shè)備壁面上或堵床現(xiàn)象。〔3〕對(duì)被枯燥物料的粒度有一定限制，一般要求不小于30μm、不大于6mm。〔4〕對(duì)產(chǎn)品外觀(guān)要求嚴(yán)格的物料不宜采用。枯燥貴重和有毒的物料時(shí)，對(duì)回收裝量要求苛刻。〔5〕不適用于易粘結(jié)獲結(jié)塊的物料。1.2設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介來(lái)自干燥器的顆粒狀物料星形加料器加熱到干燥器的第一室，依次經(jīng)各室后，于44°C然后離開(kāi)干燥器。空氣由送風(fēng)機(jī)送到翅片型空氣加熱器，升溫到200°C進(jìn)入干燥器，經(jīng)過(guò)與懸浮物料接觸進(jìn)行傳熱傳質(zhì)后溫度下降到63°C。廢氣經(jīng)旋風(fēng)分離器凈化后由抽風(fēng)機(jī)排至大氣。空氣加熱器以392.4pa的水蒸氣作載熱體。

第二部分設(shè)計(jì)計(jì)算氣流干燥器出口細(xì)顆粒物料的含水量ω1為12%,要求在臥式多室流化床中干燥至ω2:0.5%(0.3%以上為濕基)。已知參數(shù)如下：被干燥參數(shù)：濕物料流量G1：1875(kg╱h);顆粒密度ρs：1600(kg╱m3);堆積密度ρb：1360(kg╱m3);干物料比熱容Cs：1.26(kJ╱(kg·°C));臨界含水量Xc：0.02(kg水╱kg干基物料);平衡含水量X*:：0.001;顆粒平均直徑dm：0.15(mm);進(jìn)口溫度θ1：15(°C);干燥介質(zhì)為濕空氣熱源為392.4kPa的水蒸氣。進(jìn)預(yù)熱器溫度t0：25(°C));進(jìn)干燥器溫度t1：200(°C));初始濕度H0：0.01(kg水╱kg干氣);

第三部分物料和熱量衡算3.1物料衡算絕干物料的質(zhì)量流量GcG進(jìn)料微粉碳含量X出料微粉碳含量X干燥流量W3.2空氣和物料出口溫度的確定空氣的出口溫度t2應(yīng)比出口處濕球溫度高20～50°C，這里取35°C即：t由t1=200°C及H0=0.01查濕度圖，得tw1=28°C,近似值取tw2=tw1=28°C,于是：t2=63°C物料離開(kāi)干燥器的溫度θ2由下式計(jì)算：it63由水蒸氣表查得rtw2=2310.5kJ/kg，將有關(guān)數(shù)據(jù)帶入上式進(jìn)行衡算，即：θ

第四部分干燥流程的確定來(lái)自干燥器的顆粒狀物料星形加料器加熱到干燥器的第一室，依次經(jīng)各室后，于44°C下離開(kāi)干燥器。空氣由送風(fēng)機(jī)送到翅片型空氣加熱器，升溫到200°C進(jìn)入干燥器，經(jīng)過(guò)與懸浮物料接觸進(jìn)行傳熱傳質(zhì)后溫度下降到63°C。廢氣經(jīng)旋風(fēng)分離器凈化后由抽風(fēng)機(jī)排至大氣。空氣加熱器以392.4pa的水蒸氣作載熱體。流程中采用前送后抽式供氣系統(tǒng)，維持干燥器在略微負(fù)壓下操作。4.1干燥器的熱量衡算干燥器中不補(bǔ)充熱量QD=0，因此總熱量Q可由下式進(jìn)行衡算，各分部熱量Q式中：QQQQ取干燥器的熱損失為有效耗熱量（Q1+Q2）的15%，即：Q0.05001L代入上式可得空氣消耗量L=4794.6kg╱h由下式算的微粉碳離開(kāi)干燥器的濕度H2，即：LH4.2預(yù)熱器的熱負(fù)荷和加熱蒸汽消耗量Q由水蒸氣表查得，392.4kPa水蒸氣的溫度Ts=142.9°C，冷凝潛熱r=2135kJ╱kg。取預(yù)熱器的熱損失為有效傳熱量的15%,則蒸汽消耗量為：Q干燥器的熱效率為：η

第五部分干燥器的設(shè)計(jì)5.1流化速度的確定5.1.1臨界流化速度在200°C下空氣的有關(guān)參數(shù)為：密度ρ=0.746kg╱m3,黏度μ=2.6E-5Pa·s，熱導(dǎo)率λ=0.0393W╱(m·°C)，則：A由ε=0.4及Ar值查《化工原理課程設(shè)計(jì)》圖(6-2)得Lymf=2.0E-6。u5.1.2顆粒帶出速度由ε=1及Ar值查《化工原理課程設(shè)計(jì)》圖(6-2)得Lyt=0.55。臨界流化速度由式(6-5)計(jì)算，即：u5.1.3作流化速度為u取操作流化速度為0.7ut，即：u5.2化床層底面積的計(jì)算5.2.1干燥第一階段所需底面積表面氣化階段所需底面積A1由下式計(jì)算，即：α′式中有關(guān)參數(shù)計(jì)算如下：取靜止床層厚度Z0=0.1m，干微粉碳的質(zhì)量流速取為ρu，L′aRαα由于dm=0.15mm<0.9mm時(shí)，所得αa需校正，由dm從圖(6-7)查得C=0.11。α′9188解得：A1=2.038㎡5.2.2物料升溫階段所需底面積物料升溫階段的底面積A2可以按下時(shí)進(jìn)行計(jì)算，即：α′式中：Cln9188解得：A2=0.252㎡5.2.3床層總底面積A5.3干燥器的寬度和長(zhǎng)度現(xiàn)取寬度為1.3m，長(zhǎng)度為2m，則流化床的實(shí)際底面積為2.6㎡，沿長(zhǎng)度方向在床層內(nèi)設(shè)置三個(gè)橫向分隔板，板間距為0.5m。5.4停留時(shí)間物料在床層中的停留時(shí)間為：Gτ5.5干燥器的高度流化床的總高度分為密相段（濃相區(qū)）和稀相段（分離區(qū)）。流化床界面以下的區(qū)域稱(chēng)為農(nóng)相區(qū)，界面以上的區(qū)域稱(chēng)為西相區(qū)。5.5.1濃相段高度濃相區(qū)高度Z與起始流化高度Z0之間有如下關(guān)系：Z而ε由下式計(jì)算，之前已算出Re=2.226,Ar=58.432，于是：εZ5.5.2分離段高度D由u=0.5172m╱s及De=0.7222m，從圖6-8查得：Z5.5.3干燥器高度為了減少氣流對(duì)固體顆粒的帶出量，取分布板以上的總高度為3m。5.6干燥器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.6.1布?xì)庋b置采用單層多孔布?xì)獍澹胰》植及鍓簭?qiáng)為床層壓強(qiáng)降的15%，則：ΔPΔP取阻力系數(shù)ζ=2，則篩孔氣速為：u干燥介質(zhì)的體積流量為：V選取篩孔直徑d0=1.5mm，則總篩孔數(shù)為：n分布板的實(shí)際開(kāi)孔率為：Aφ取實(shí)際開(kāi)孔率為：5.04%。在分布板上篩孔按等邊三角形布置，孔心距為：t5.6.2分隔板沿長(zhǎng)度方向設(shè)置3個(gè)橫向分隔板，隔板與分布板之間的距離為30～60mm(可調(diào)節(jié))，提供室內(nèi)物料通道。分隔板寬度1.3m，厚2.5m，由5mm厚的鋼板制造。5.6.3物料出口堰高h(yuǎn)ReE將u及umf代入上式，即：EEv=8.603用下式求溢流堰高度h，即：2.14將有關(guān)數(shù)據(jù)代入上式，即：2.140.17584整理上式解得：h=0.711m表5-1設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果總表項(xiàng)目符號(hào)單位計(jì)算數(shù)據(jù)處理濕物料量G1kg/h1875物料溫度入口θ1℃25出口θ2℃44氣體溫度入口t1℃200出口t2℃63氣體用量Lkg絕干氣/h4794.6熱效率η%60.97流化速度μm/s0.5172床層底面積第一階段A1m22.038加熱段A2m20.252設(shè)備尺寸長(zhǎng)Jm2寬bm1.3高Zm3布?xì)獍逍吞?hào)單層多孔板孔徑d0mm1.5孔速u(mài)0m/s13.8孔數(shù)n0個(gè)74221開(kāi)孔率φ%5.04分隔板寬bm19.2300321226距離hcmm30～60物料出口堰高度hm0.7115.7附屬設(shè)備選型為了保持干燥室基本維持常壓操作，采用前送后抽式系統(tǒng)。5.7.1送風(fēng)機(jī)和排風(fēng)機(jī)①送風(fēng)機(jī)V根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，由風(fēng)機(jī)的綜合特性曲線(xiàn)圖可選9-27-101N08型風(fēng)機(jī)②排風(fēng)機(jī)V根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，由風(fēng)機(jī)的綜合特性曲線(xiàn)圖可選9-27-101N08型風(fēng)機(jī)5.7.2氣固分離設(shè)備為獲得比較高的固相回收率，擬選用XLP/B-8.2型旋風(fēng)分離器。其圓筒直徑820mm,人口氣速20m╱s，壓力降1150Pa，單臺(tái)生產(chǎn)能力8650m3╱h。5.7.3供料裝置根據(jù)物料性質(zhì)（散粒狀）和生產(chǎn)能力（2t╱h）選用星形供料裝置（加料和排料）。其規(guī)格和操作參數(shù)為：規(guī)格：φ200×200生產(chǎn)能力：4m3╱h鏈輪傳動(dòng)葉輪轉(zhuǎn)速：20r╱min齒輪減速電動(dòng)機(jī)：型號(hào)JTC561，功率KW，輸出轉(zhuǎn)速200r╱min

第六部分符號(hào)說(shuō)明A—干燥面積，m2;ω—物料濕基含水量;Cm—干燥物料，kJ/Kg·℃;W—水分蒸發(fā)量，kg/hCw—水的比熱，kJ/Kg·℃;X—物料干基含水量;G—物料流量,kg/h;d0—篩孔直徑,mm;Gc—絕干物料流量,kg/h;θ—物料溫度,℃;H—空氣濕含量,kg/kg;A0—開(kāi)孔率;I—空氣熱焓,kJ/kg;h—高度,m;L—絕干空氣流量,kg/h;V_s—體積流量,m3╱S;P—壓力,Pa;φ—開(kāi)孔率;Q—熱量，kJ;τ—時(shí)間,min;Re—雷諾數(shù);α—傳熱膜系數(shù)，W/㎡·℃;t—溫度，℃;Z0—厚度，m;tw—空氣濕球溫度,℃;ρ—密度;u—速度,m/s;λ—熱導(dǎo)率vH—濕空氣比容,m3/kg;μ—粘度，Pa·s;

第七部分設(shè)計(jì)評(píng)述本次設(shè)計(jì)任務(wù)是生產(chǎn)能力臥式多室流化床干燥裝置，通過(guò)這次設(shè)計(jì)我接觸到了很多原本對(duì)我來(lái)說(shuō)很陌生的東西，對(duì)干燥器、流化床等有了一些認(rèn)識(shí)，了解了設(shè)計(jì)一個(gè)設(shè)備的大概流程。課程設(shè)計(jì)對(duì)我們來(lái)說(shuō)完全是個(gè)新生事物，起初真的可謂是無(wú)從下手。我們只能從課本開(kāi)始做起，并配合我們由圖書(shū)館借來(lái)的有關(guān)資料，先對(duì)整個(gè)課程設(shè)計(jì)過(guò)程做個(gè)大致的了解。功夫不負(fù)有心人，經(jīng)過(guò)艱苦奮斗，設(shè)計(jì)任務(wù)終于完成了初步的草稿，心中不禁感到由衷的高興，不免有一種發(fā)自?xún)?nèi)心的成就感。除了專(zhuān)業(yè)方面的知識(shí)，這次課程設(shè)計(jì)，我也學(xué)到了很多其他方面東西。但是就word而言，這些office軟件是我們平時(shí)工作學(xué)習(xí)經(jīng)常用到的東西，通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)讓我對(duì)word的使用更加靈活，對(duì)于公式的輸入、排版等也有所掌握,在此，我們要更加進(jìn)一步的掌握和熟悉這個(gè)軟件的實(shí)用方法以及使用。另外，我發(fā)現(xiàn)我的耐心也好了很多，此次計(jì)算量較大，要求我們務(wù)必處處要小心謹(jǐn)慎，否則一步錯(cuò)了的話(huà)，可能會(huì)連帶很多數(shù)據(jù)都算錯(cuò)，這對(duì)我們的耐心是一個(gè)考驗(yàn)。經(jīng)過(guò)我們的不懈努力，最后獲得成功的時(shí)候，我們收獲的不僅僅是一份說(shuō)明書(shū)和圖紙，更是對(duì)自己的信心以及在未來(lái)的人生路上邁出的更堅(jiān)定的腳步。

參考文獻(xiàn)[1]柴誠(chéng)敬,劉國(guó)維,李阿娜.化工原理課程設(shè)計(jì).天津:天津科學(xué)技術(shù)出版社,1994[2]柴誠(chéng)敬,張國(guó)亮等.化工流體流動(dòng)與傳熱.