气流干燥设计2008
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直管气流干燥器的设计陶瑞霄学号:0843091092目录一、绪论二、义务书三、流程1.流程图2.流程概述四、设计方案及参数确实定1.设计方案确实定2.参数确定五、枯燥器主要尺寸的计算1.基本物料衡算2.枯燥管主要参数的计算3.减速段管长的计算4.恒速段管长的计算六、主要隶属设备的选型和计算1.加料器的选型和计算2.旋风分别器的选型和计算3.空气加热器的选型和计算七、设计评价1.对气流枯燥器的评价2.对隶属设备的评价八、心得体会九、设计结果一览表十、主要符号表十一、参考文献绪论化工原理课程设计的目的和要求课程设计是«化工原理»课程的一个总结性教学环节,是培育先生综合运用本门课程及有关选修课程的基本知识去处置某一设计义务的一次训练。
在整个教学方案中,它也起着培育先生独立任务才干的重要作用。
课程设计不同于往常的作业,在设计中需求先生自己做出决策,即自己确定方案,选择流程,查取资料,停止进程和设备计算,并要对自己的选择做出论证和核算,经过重复的剖析比拟,择优选定最理想的方案和合理的设计。
所以,课程设计是培育先生独立任务才干的有益实际。
经过课程设计,先生应该注重以下几个才干的训练和培育:1. 查阅资料,选用公式和搜集数据(包括从已宣布的文献中和从消费现场中搜集)的才干;2. 树立既思索技术上的先进性与可行性,又思索经济上的合理性,并留意到操作时的休息条件和环境维护的正确设计思想,在这种设计思想的指点下去剖析和处置实践效果的才干;3. 迅速准确的停止工程计算的才干;4.用繁复的文字,明晰的图表来表达自己设计思想的才干聚氯乙烯全名为polyvinyl chloride,主要成份为聚氯乙烯,另外参与其他成分来增强其耐热性,韧性,延展性等。
工业聚氯乙烯树脂主要是非晶态结构,但也包括一些结晶区域〔约5%〕,所以聚氯乙烯没有清楚的溶点,约在80℃左右末尾硬化,热扭变温度〔1.82MPa负荷下〕为70-71℃,在加压下150℃末尾活动,并末尾缓慢放出氯化氢,致使聚氯乙烯变色〔由黄变红、棕、甚至于黑色〕。
气流干燥设备课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能理解气流干燥设备的工作原理及其在工业中的应用。
2. 学生能掌握气流干燥设备的主要结构组成及其功能。
3. 学生能了解气流干燥过程中涉及的热力学和流体力学基础知识。
技能目标:1. 学生能运用所学知识,分析并解决气流干燥设备在实际应用中出现的问题。
2. 学生能设计简单的气流干燥流程,并进行基本的设备参数计算。
3. 学生能通过图表和数据,对气流干燥过程进行评价和分析。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对气流干燥技术的研究兴趣,激发其探索精神和创新意识。
2. 增强学生的环保意识,使其认识到气流干燥技术在节能减排方面的重要性。
3. 培养学生的团队协作精神,使其在小组讨论和实践中学会倾听、尊重和合作。
课程性质:本课程为应用技术类课程,注重理论联系实际,提高学生的实践操作能力。
学生特点:高二年级学生,已具备一定的物理和数学基础,思维活跃,动手能力强。
教学要求:结合学生特点和课程性质,通过理论讲解、案例分析、小组讨论和实地考察等多种教学方式,使学生在掌握基本知识的同时,提高解决实际问题的能力。
课程目标具体、可衡量,以便于教学设计和评估。
二、教学内容1. 气流干燥设备的基本概念与工作原理- 气流干燥的定义及分类- 气流干燥设备的工作原理及特点- 相关物理现象的介绍(如传热、传质等)2. 气流干燥设备的主要结构及功能- 进料系统、干燥室、风机、加热器等组件的结构及作用- 各部件的相互关系及其对干燥效果的影响3. 气流干燥过程的热力学和流体力学基础- 热力学基本概念及在气流干燥中的应用- 流体力学基本原理及其在气流干燥设备中的应用4. 气流干燥设备的设计与计算- 设备参数的确定方法- 干燥流程的设计原则- 基本干燥计算方法及应用5. 案例分析与评价- 分析典型气流干燥设备在实际应用中的优缺点- 探讨不同工况下气流干燥设备的性能评价方法6. 实践操作与考察- 组织学生进行气流干燥实验操作,加深对理论知识的理解- 安排实地考察,了解气流干燥设备在工业生产中的应用教学内容按照教学大纲进行安排和进度制定,确保科学性和系统性。
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。
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。
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:处理量13735 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=0.1mm5.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: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: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 = 5mm3.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%目录1设计方案简介 (1)1.1 气流干燥器 (1)1.2 单层圆筒流化床干燥器 (1)1.3 气流和单层流化床联合干燥 (2)2 气流干燥器的设计计算 (3)2.1 物料衡算 (3)2.1.1 水分蒸发量 (3)2.1.2 气流干燥器的产品量 (4)2.1.3 绝干物料量 (4)2.1.4 物料的干基湿含量 (4)2.1.5 空气的用量 (4)2.2 热量衡算 (4)2.2.1 物料在气流干燥室的出口温度和空气的出口湿含量 (4)2.2.2 热损失 (5)2.2.3 物料升温所需要的热量 (6)2.2.4 总热量消耗 (6)2.3 气流干燥管直径的计算 (6)2.3.1 最大颗粒的沉降速度 (6)2.3.2 干燥管内的平均操作气速 (6)2.3.3 干燥管的直径 (6)2.4 气流干燥管的长度 (7)2.4.1 物料干燥所需的总热量 (7)2.4.2 平均传热温差 (7)2.4.3 表面给热系数 (8)2.4.4 气流干燥管的长度 (8)2.5 气流干燥管压降的计算 (8)2.5.1 气、固相与管壁的摩擦损失 (8)2.5.2 克服位能提高所需的压降 (9)2.5.3 局部阻力损失 (9)2.5.4 总压降 (9)3 单层圆筒流化床的设计计算 (9)3.1 物料衡算 (9)3.1.1 流化床干燥器中水分蒸发量 (9)3.1.2 流化床干燥器的产品产量 (10)3.1.3 绝干物料量 (10)3.1.4 物料的最终干基湿含量 (10)3.2 热量衡算 (10)3.2.1 水分蒸发所需热量 (10)3.2.2 干物料升温所需热量 (10)3.2.3 干燥器中所需热量 (10)3.2.4 热损失 (10)3.2.5 干燥过程所需总热量 (10)3.2.6 干空气用量 (11)3.2.7 最终废气湿含量 (11)3.3 最小颗粒的逸出速度 (11)3.4 扩大段直径的确定 (11)3.5 床层直径的确定 (11)3.6 分离段直径的确定 (12)3.7 流化床干燥器总高度的确定 (12)3.7.1 流化床床层高度 (12)3.7.2 分离段高度 (13)3.7.3 扩大段高度 (13)3.7.4 总高 (13)3.8 颗粒在流化床中的平均停留时间 (13)3.9 流化床的分布板 (13)3.9.1 选用侧流式分布板 (13)3.9.2 分布板的孔数 (13)3.9.3 开孔率 (13)4 主要附属设备的选型与计算 (14)4.1空气预热器 (14)4.1.1 饱和蒸汽温度 (14)4.1.2 空气的平均温度 (14)4.1.3 初步选型 (14)4.1.4 空气从t0升到t1所需热量 (14)4.1.5 实际风速和空气的质量流速 (14)4.1.6 排管的传热系数 (14)4.1.7 传热温差 (14)4.1.8 所需传热面积 (15)4.1.9 所需的单元排管数 (15)4.1.10性能校核 (15)4.2 风机 (15)4.3 旋风分离器 (16)4.4 供料器 (16)5 主要设计结果列表 (16)6 设计述评 (17)7 参考资料 (17)8主要符号说明 (18)1设计方案简介1.1气流干燥器气流干燥器主要用于小颗粒物料的干燥。
化工原理实验报告Akatsuke一、实验名称气流干燥实验二、实验目的(1)了解洞道式循环干燥器的基本流程、工作原理和操作方法。
(2)掌握在恒定干燥条件下湿物料干燥曲线的测定方法。
(3)研究固体湿物料的干燥特性,绘制干燥曲线和干燥速率曲线。
(4)熟悉现代化工测试仪表。
三、实验原理气流干燥是利用热能去除固体物料中湿分的操作。
在气流干燥过程中,热空气将热能以对流传热方式传递给湿物料,物料表面上的水分气化,并从表面以对流扩散的方式向热空气传递。
与此同时,物料内部与表面间产生水分差,物料内部水分以气态或液态形式向表面扩散,直至物料表面的水蒸气分压与介质中的水蒸气分压相平衡为止。
干燥速率是指在单位时间内气化的水分量,干燥速度是以单位时间内、单位面积上所气化的水分量来表示的,其数学式为N=dWAdτ=−G c dXAdτ式中:N——干燥速度(kg/(m2/s));W——气化水分量(kg);G c——绝干物料量(kg);A——干燥面积(m2);τ——干燥时间(s)实验中干燥速度可按下式近似计算N=∆W A∆τ式中:∆τ——干燥进行时间(s);∆W——∆τ时间内湿物料气化的水分量(kg)。
湿物料试样置于恒定温度的空气流中进行干燥,随着干燥时间的延长,水分不断气化,湿物料质量减少。
记录物料在不同时间内的质量G,直到物料质量不变为止,也就是物料在该条件下达到干燥极限为止,此时留在物料中的水分为平衡水分X∗。
再将物料烘干后称量得到绝干物料质量G c,则物料的干基湿含量为X=G−G c G c干燥速率受到干燥介质的温度、湿度与流动状态、物料的性质与尺寸以及物料与介质的接触方式等多种因素的影响。
若这些因素均保持恒定,则物料的湿含量将只随干燥时间而降低,据此可绘制:反映湿含量与干燥时间关系的干燥曲线和反映干燥速度或干燥速率与物料湿含量关系的干燥速率曲线,如下图所示。
四、实验装置图及主要设备干燥实验仪器装置为洞道式干燥器。
空气由风机送出,通过孔板流量计计量后经空气预热器加热变成热空气,热空气进入干燥箱内与湿物料进行热量传递和质量传递,其装置图如下:设备:洞道干燥器、风机、空气预热器、边界层箱、仪表控制箱。
气流干燥器的设计
气流干燥器是一种用于去除空气中的湿气的设备,广泛应用于各个领域,如工业、医疗和农业等。
其主要原理是通过将湿气和空气分离,使湿气通过一系列的处理过程被除去,从而实现空气的干燥。
气流干燥器的设计需要考虑多个因素,包括工作原理、结构和材料的选择等。
首先,气流干燥器的工作原理一般采用吹风干燥法。
在该原理下,湿气通过干燥器进入,然后通过加热和脱水的过程被除去。
一般来说,气流干燥器由加热器、风扇和除湿装置组成。
加热器用于提供热量,使湿气蒸发并转化为蒸汽,然后被风扇吹走。
除湿装置则用于吸附湿气,从而使干燥后的空气湿度更低。
其次,气流干燥器的结构设计需要考虑到其工作效率和使用便捷性。
一般来说,气流干燥器的外壳采用金属材料制成,以确保其结构的稳定性和耐用性。
同时,为了提高工作效率,可以在干燥器内部设置多个加热元件和除湿装置,以增加干燥面积和处理能力。
此外,为了方便使用,还可以在干燥器上设置温度和湿度的调节装置,以满足不同的干燥需求。
最后,气流干燥器的材料选择需要考虑其耐高温和耐腐蚀性能。
由于干燥过程中需要加热器提供高温,所以加热器的材料需要具有良好的耐高温性能,如不锈钢、铜合金等。
此外,湿气的除去过程可能会产生腐蚀性物质,所以除湿装置的材料需要具有良好的耐腐蚀性能,如特种陶瓷、塑料等。
同时,为了确保设备的使用寿命,也需要考虑材料的稳定性和耐磨性。
总之,气流干燥器的设计需要综合考虑工作原理、结构和材料等因素。
通过合理的设计,可以提高干燥器的工作效率和使用寿命,从而满足不同
领域对于空气干燥的需求。
天然气输送管道干燥施工技术规范2009-10-26发布时间:2008年06月16日实施时间:2008年12月01日规范号:SY/T 4114—2008发布单位:国家发展和改革委员会本标准附录A为规范性附录,附录B为资料性附录。
本标准由石油工程建设专业标准化委员会提出并归口。
本标准起草单位:中国石油天然气管道局第四工程分公司、第二工程分公司。
本标准主要起草人:郭泽浩、于德军、王炜、王岩、田黎、葛新东。
1 范围本标准规定了天然气输送管道干燥的施工技术要求。
本标准适用于新建、改扩建的天然气输送管道干燥的施工技术。
其他介质管道干燥可参照执行。
本标准中干空气干燥法、真空干燥法宜用于管道、站场干燥;氮气干燥法宜用于站场工艺管道干燥;干燥剂干燥法宜用于管道干燥。
2 术语和定义下列术语和定义适用于本标准。
2.1水露点water dew point使空气里原来所含的未饱和水蒸气变成饱和水蒸气时的温度。
2.2真空vacuum指在给定的空间内,压强低于一个标准大气压的气体状态。
2.3干空气drying air在一定压力和温度条件下露点低于-40℃无油的空气。
2.4汽化器carburetor用于加热低温液体或液化气体,使之汽化为设计温度下的气体的一种加热器。
2.5干空气干燥法drying air drying通过持续地向管道内注入干空气进行吹扫,使残留在管道内的水分蒸发,并将蒸发后的湿空气置换出管道外,达到管道干燥目的的施工方法。
2.6真空干燥法vacuum drying水的沸点随压力的降低而降低,在压力很低的情况下,水可以在很低的温度下沸腾汽化。
利用这一原理,在控制条件下用真空泵不断地抽取管道内的气体,降低管道中的压力直至达到管壁温度下水的饱和蒸汽压,此时残留在管道内壁上的水沸腾而迅速汽化,汽化后的水蒸气随后被真空泵抽出的施工方法。
2.7氮气干燥法nitrogen drying液氮经汽化器汽化。
加热器加热后以不低于50℃的温度进入管道进行低压间断性吹扫,管道内的水分与干燥氮气混合后被带出管道,从而达到管道干燥目的的施工方法。
气流式干燥器设计计算设计计算方法与步骤:(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,确定干燥除水量与干燥用热空气量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:干燥阶段的传热量,其值可用下式计算:kW● 干燥管的传热系数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。
● 单位干燥管体积的干燥表面积a,可用下式简化计算:(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:加热器 190~290 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 29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。
附图1: 干燥装置流程示意图 (16)年[3] 上海化工学院:干燥技术进展1976(54[4] 上海化工学院编: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] 潘永康主编.现代干燥技术.北京市.化学工业出版社.1998年(36)[7] 天津大学化工原理教研室编,《化工原理》上、下册(第二版) [M]. 天津: 天津科技出版社,1996(35)[8] 黄少烈、邹华生主编.化工原理(第二版).北京市.高等教育出版社.2002年月第一版(19)[9] 柳金江, 刘超锋, 何清凤. 烟丝气流干燥系统气流干燥器的设计[J].广州化工, 2009,37(6): 173-174.[10] 张言文.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.北京市.中国农业出版社.2001(27)[12] 匡国柱史启才主编.化工单元过程及设备课程设计.北京市. 化学工业出版社2002年1月第一版(29))[6] 柴诚敬.《化工原理课程设计》[M]. 天津: 天津科学技术出版社, 2000(45)[7] 合肥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)刘泽勇.气流干燥技术的应用[J].甘肃科技, 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。
设计任务书(一)设计题目某散粒状药品其含水量为20%,在气流干燥器中干燥至10%后,再在单层流化床干燥器中干燥至0.5%(以上均为湿基)(二)设计任务以及操作条件(1)生产能力12800㎏/h(按进料量计)(2)物料进口温度θ1=20℃,离开流化床干燥器的温度θ 2 =120℃(3)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.(4)操作压力常压(5)干燥介质烟道气(性质与空气相同)其初始湿度H0 =0.01㎏水/㎏绝干气,入口温度t1 =800℃,废气温度t2 =125℃(6)设备工作日每年330天,每天24小时连续进行。
(7)厂址自选设计方案简介根据干燥物料为固体颗粒,而且湿度相对比较大,因此选择气流干燥器和圆筒型干燥器组合达到干燥要求,用螺旋供料器加料,它依靠螺旋旋转时产生的推送作用,使物料从一端向另一端移动而进行定量供料,它密封性能好,操作安全方便,进料定量性高。
选择适当结构的螺旋,可使之适用于含湿量范围宽广的物料。
另外,通过材质的选择,又可使它适用于输送腐蚀性材料。
但它动力消耗较大,难以输送颗粒大,容易粉碎的物料。
气体从干燥器出来后,由于干燥的物料为颗粒状,所以干燥后的气体中含有很多固体颗粒,因此要分离含尘气体,故必须用旋风除尘器加以除尘。
旋风分离器计算的主要依据有三个方面,一是含尘气的体积流量,二是要求达到的分离效率,三是允许的压强降。
在选定旋风分离器的形式之后,便可查阅该型旋风分离器的主要性能表。
按照规定的允许压强降,可同时选出几种不同的型号。
若选直径小的分离器,效率较高,但可能需要数台并联才能满足生产能力的要求;若选直径大的,则台数可以减少,但效率要比较低。
除尘器必须在装置的上方,而从干燥器出来的气体要对流化床中的物料进行干燥气体必须从流化床的下端通入,所以必须用导管将气体导入下部。
而从气流干燥器出来的物料必须由胶带输送机送到抛料机的加料斗上,然后进入流化床进行干燥。
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 Hν+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 gr 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。