转筒干燥器的总体与结构设计开题报告

1、毕业设计（论文）开题报告题目 转筒干燥器的总体与结构设计专 业 名 称 机械设计制造及其自动化班 级 学 号 05802438学 生 姓 名 曾传林指 导 教 师 张晓荣填 表 日 期 2010 年 03 月 10 日一 选题的依据及意义：干燥的操作几乎涉及到国民经济的所有部门，广泛用于生产和生活之中。所谓干燥，一般是指从固体材料中使液体（主要是水份）挥发和分离的操作，也包括从液体或泥浆状的物料中蒸发除去水分，以达到固体中失去水分的操作。其目的是除去某些原料、半成品以及成品中的水分或溶剂，以便于加工、使用、运输、储藏等。干燥是消耗大量热量的操作，在严格要求节省能源的今天，干燥所使用的热源，若能

2、把利用废气及剩余蒸汽等廉价的热源作为方向，对于干燥机本身来说，即使热效率降低，但对整体而言，还是经济的。另外，在进入干燥工序之前的前处理工序，能采用降低水分的方法是经济的。对于干燥操作来说，干燥器的选择是非常困难而复杂的问题。因被干燥物料的特性、供热的 方法和物料 干燥介质系统的流体动力学等必须全部考虑。由于被干燥物料的种类繁多，要求各异，决定了不可能有一个万能的干燥器，只能选用最佳的干燥方法和干燥器形式。在选择干燥器形式时，要考虑下列因素：（1）被干燥物料的性质（a）湿物料的物理特性；（b）干物料的物理特性；（c）腐蚀性；（d）毒性；（e）可燃性；（f）粒子大小；（g）磨损性。（2）物料的干

3、燥特性（a）湿份的类型；（b）初始和最终湿含量；（c）允许的最高干燥温度；（d）产品的粒度分布；（e）产品的色、光泽、味等。（3）回收问题（a）粉尘回收；（b）溶剂回收。（4）用户安装地点的可行性问题（a）空间是否能布置此干燥系统；（b）可用的加热空气的能源类型及电能；（c）排放的粉尘条件；（d）噪音；（e）干燥前后的衔接工序。转筒干燥器的主体是略带倾斜并能回转的圆筒体。这种装置的工作原理简图如上。湿物料从左端上部加入，经过圆筒内部时，与通过筒内的热风或加热壁面进行有效的接触而被干燥，干燥后的产品从右端下部收集。在干燥过程中，物料借助于圆筒的缓慢转动，在重力的作用下从较高的一端向较低的一端移动

4、。筒体内壁上装有顺向抄板（或类似的装置），它不断地把物料抛起又洒下，使物料的热接触面表面增加，以提高干燥速率并促进物料向前移动。干燥过程中所用的热载体一般为空气，烟道气或水蒸气等。如果热载体（如热空气、烟道气）直接与物料接触，则经过干燥后，通常用旋风除尘器将气体中所夹带的细粒物料捕集下来，非空气则经旋风除尘器后放空。转筒干燥器是最古老的干燥设备之一，但由于经济实用工作量大，效率较高，目前仍被广泛使用于冶金、建材、化工等领域。二 国内外研究概况及发展趋势：转筒干燥器的主体是略带倾斜(也有水平的)并能回转的圆筒体，湿物料由其一端加入，经过圆筒内部时，与通过筒内的热风或加热壁面有效地接触而被干燥。转

5、筒干燥器是一种既受高温加热又兼输送的设备，在食品、化工、冶金、建材等行业都有广泛的应用。实用干燥器的最小直径为0.5米左右，最大为3米以上。长度短的为2米左右，长的可达50米。随着中国加入wto以及经济的高速增长，使得这些行业的产 品激增，对转筒干燥器也就不可避免地产生更大的需求。长期以来，对转筒干燥器的研究仅限于对干燥过程的试验研究和提出数学模型，这些研究并不能完全揭示转筒干燥器内部物料的运动轨迹和热力学参数的分布信息，常规的测试手段又很难测得，因而，对这种干燥器的运用和发展受到了一定的限制。在很长的时期内，转筒干燥器已经没有真正意义上的技术创新。在1996年，日本东京的yamato san

6、kyo制造公司申请了一个新型转筒干燥器的专利，其新颖之处在于干燥空气从中心管穿过多条分支管而喷射到旋转的筒壁上，它不仅热质传递速率几乎是原来的两倍，而且，具有尺寸小、结构简单、成本低等优点，这是这些年来，在转筒干燥器领域的主要创新。 转筒干燥与其他干燥设备相比，生产能力大，可连续操作；结构简单，操作方便；故障少，维修费用低；适用范围广，流体阻力小，可以用它干燥颗料状物料，对于那些附着性大的物料也很有利；操作弹性大，生产上允许产品的流量有较大波动范围，不会影响产品的质量；清扫容易。缺点是：设备庞大，一次性投资多；安装、拆卸困难；热损失较大，热效率低(蒸汽管式转筒干燥器热效率高)；物料在干燥器内停

7、留时间长，物料颗料之间的停留时间差异较大。 转筒干燥器的国内外现状 目前，国内使用的转筒干燥器与国外的型式基本相同。为了提高干燥性能，国内外新型设备研制动向亦大体相似，即通过组合设置不同几何形状的抄板，发展具有联合装置的转筒干燥器。按照被干燥物料的加热方式，可将目前的转筒干燥器分为五种类型，即直接加热式干燥器、间接加热式干燥器、复合加热式干燥器、蒸汽煅烧干燥器、喷浆造粒干燥器。（1）直接加热式转筒干燥器 此种干燥器内载热体直接与被干燥物料接触，主要靠对流传热，使用最广泛。分为常规直接加热转筒干燥器、叶片式穿流转筒干燥器和通气管式转筒干燥器三种。 常规直接加热转筒干燥器中被干燥的物料与热风直接接

8、触，以对流传热的方式进行干燥。按照热风与物料之间的流动方向，分为并流式和逆流式。干燥器的空气出口温度在并流式中一般应高于物料出口温度1020，在逆流式中空气出口温度没有明确规定，但设计时采用100作为出口温度比较合理。筒体直径一般为 0.43，筒体长度与筒体直径之比一般为410。干燥器的圆周速度为0.40.6m/s，空气速度在1.52.5m/s范围内。 按照热风的吹入方式可将叶片式穿流转筒干燥器分为端面吹入型和侧面吹入型两种。端面吹入型的筒体水平安装，沿筒体内壁圆周方向等距离装有许多从端部入口侧向出口侧倾斜的叶片，热风从端部进入转筒底部，仅从下部有料层的部分叶片间隙吹入筒内，因此能有效地保证干

9、燥在热风与物料的充分接触下进行，不会出现短路现象。物料则在倾斜的叶片和筒体的回转作用下，由入口侧向出口侧移动，其滞留时间可用出口调节隔板调节。侧面吹入型与端面吹入型不同的是：筒体略带倾斜安装，大部分热风从开有许多小孔的筒体外吹入筒内，其方向与筒内物料的移动方向成直角，再穿过三角形叶片的百叶窗孔进入料层。在回转筒体外壁四周装有箱型壳体，并沿回转筒体长度方向分成34个独立的室。每个室都有独立的鼓风机、空气加热器以及进气口和排气口，热风温度以及循环风量、排气量均能自行调节。这种干燥器体积传热系数大，约为3491745w/m3，干燥时间短，约为1030min，物料的填充率较大，约为 20%30%。装置

10、容积相对较小，料层阻力为98588pa，通过风速一般为0.51.5m/s，筒体的转速约为常规直接加热转筒干燥器的1/2左右，使用的热风温度为100300。常用这种干燥器干燥粒状、块状或片状物料，例如压扁大豆、砂糖等物料。 通气管式转筒干燥器转筒的设计和安装与常规式相同，不同的是转筒内没有安装抄板，物料自进口端向出口端移动的过程中，始终处于转筒底部的空间中，形成一个稳定的料层。热空气从端部进入不随筒体转动的中心管后，高速地从埋在料层内的分支管小孔中喷出，与物料强烈接触。由于分支管是沿着中心管长度方向均匀分布，而沿着圆周方向则主要集中于中心管下部分布。所以这种设计不仅保证了热风与物料的有效接触，强

11、化了传热传质过程，而且与叶片式穿流转筒干燥器相比，气体在干燥器长度上的分布则更加均匀。通气管式干燥器的体积传热系数约是常规式的两倍。转筒的圆周速度约是常规式的1/2。在相同的生产能力下，干燥筒体的长度仅是常规式的1/2。（2）间接加热式转筒干燥器 其载热体不直接与被干燥的物料接触，而干燥所需的全部热量都是经过传热壁传给被干燥物料的。间接加热转筒干燥器根据热载体的不同，分为常规式和蒸汽管式两种。常规间接加热转筒干燥器的转筒砌在炉内，用烟道气加热外壳。此外，在转筒内设置一个同心圆筒。烟道气进入外壳和炉壁之间的环状空间后，穿过连接管进入干燥筒内的中心管。烟道气的另一种走向是首先进入中心管，然后折返到

12、外壳和炉壁的环状空间，被干燥的物料则在外壳和中心管之间的环状空间通过。为了及时排除从物料中汽化出的水分，可以用风机向干燥筒中引入适量的空气，但所需的空气量比直接加热式要小得多。由于风速很小(一般为0.30.7m/s)，所以废气夹带粉尘量很少，几乎不需气固分离设备。在许多场合下，也可以不用排风机而直接采用自然通风除去汽化出的水分。蒸汽管间接加热转筒干燥器的干燥筒内以同心圆方式排列13 圈加热管，其一端安装在干燥器出口处集管箱的排水分离室上，另一端用可热膨胀的结构安装在通气头的管板上。蒸汽、热水等热载体则由蒸汽轴颈管加入，通过集管箱分配给各加热管，而冷凝水则借干燥器的倾斜度汇集至集管箱内，由蒸汽轴

13、颈管排出。物料在干燥器内受到加热管的升举和搅拌作用而被干燥，并借助干燥器的倾斜度从较高一侧向较低一侧移动，从设在端部的排料斗排出。它的单位容积干燥能力是常规直接加热式转筒干燥器的3倍左右，传热系数约为每平方米加热面积40120w/(m2)，热效率高达80%90%，物料的填充率为0.10.2。（3）复合加热式转筒干燥器 其一部分热量是由干燥介质经过传热壁传给被干燥物料，另一部分热量则由载热体直接与物料接触而传递的，是热传导和对流传热两种形式的组合，热利用率较高。主要由转筒和中央内管组成，热风进入内筒，由物料出口端折入外筒后，由原料供给端排出。物料则沿着外壳壁和中央内筒的环状空间移动。干燥所需的热

14、量，一部分由热空气经过内筒传热壁面，以热传导的方式传给物料；另一部分通过热风与物料在外壳壁与中央内筒的环状空间中逆流接触，以对流传热的方式传给物料。（4）蒸汽煅烧干燥器 在蒸汽煅烧干燥器内，一方面进行煅烧，一方面进行干燥。并设有自身返料装置。热量是通过设在回转筒内的翅片管蒸汽加热而获得的。传热系数高，热效率可达到75%，蒸发强度为150kg/3(水)。（5）喷浆造粒干燥器 它将产品干燥和造粒在一个回转圆筒中完成。料浆由喷嘴喷射到筒内，筒体内部设有返料螺旋抄板，使成品自身返料而减少返料倍数，简化流程，降低设备负荷，提高设备生产强度。（6）应用实例 日本生产的5.423大型转筒干燥器，是一种具有联

15、合装置的转筒干燥器，主要特点是内部分段设置羽状扬料板，普形扬料板和铁链环，物料水份可由12%降到4%。 芬兰生产的新型转筒干燥器规格为2.424，首段设直板形扬料板，中段设结构密集的套索板，其后为空筒段，尾部在筒壁上开设有20mm 的小孔，用以分离粉料和块状物料，物料水份可从8%降至1%。 由原民主德国和苏联合作设计一种干燥器，主要特点是共设有四种结构形式的扬料装置，并呈多段、交叉布置。 美国生产的新型干燥器的结构特点是设置了五种结构形式的扬料板和阻料圈，扬料板呈不同高度，进料端较高，向出料端逐渐降低。在筒体断面上装有可调整位置的环形挡板，构成阻料圈，从而可延长物料在干燥器内的停留时间。 由合

16、肥水泥研究设计院研制成功的一种组合扬料板式烘干机，已申报国家专利。特点是设置多段不同形状的扬料板，以及径向折流板和导向阻料圈，作用在于使物料沿轴呈“波浪”向前“蠕动”，使物料在圆断面均匀撒落，延长物料通过烘干机的时间。在实际应用中，1.512 转筒烘干机产量达6.5t/h，物料水份从19%可降到2%。还研制有一种套筒式烘干机，特点是由两段不同直径的筒体同轴组合而成，该机长度缩短了50%，外筒体对内筒体保温，可减少散热损失，提高热效率。 山东天力干燥设备有限公司开发出了糟渣类物料转筒干燥器、带自清理结构的新型回转圆筒干燥器等产品，并应用了惰性粒子回转圆筒干燥技术以及与流化床技术、气流技术相结合的

17、新工艺。极大地拓宽了常规转筒的使用范围，在保留转筒的处理量大、运行平稳的优点的同时，能处理粘性物料、膏糊状物料，甚至能处理液体物料。很好地克服了常规转筒干燥器中存在的结疤、粘壁、产品品质不均匀的缺点，成功地用于具热粘性质的氯化胆碱粉剂、氨基酸、棕榈油渣的干燥，取代了原始的烘房，性能指标优于国外设备。在转筒内加入惰性粒子及相应的返料筛分装置，可在转筒内实现对膏糊状、液体产品的干燥。 djh型烘干机国内开发的一种转筒干燥器，它依据物料性状和干燥运行的具体条件，确定扬料板的结构尺寸、干燥器的转速和倾角，以最佳组合参数运转，提高了干燥能力。制造简单，维修方便，维修所需备品备件少。还通过采取筒体保温措施

18、，以减小散热损失，提高烘干热效率。若以该规格烘干机与日本联合装置烘干机相比较，两者干燥能力相当，但该机有效烘干容积仅为后者的26.7%，整机性能要优于后者。2 发展趋势 随着人们对转筒干燥器研究的不断深入以及生产经验的不断积累，一些问题将会得到进一步的解决。转筒内抄板的结构形式对干燥效果的影响，将得到进一步的研究。也将会为转筒转数、倾斜度、干燥介质温度、速度对干燥速率的影响，提供较为准确的最佳参数范围。为进一步提高效率、降低能耗、优化干燥器性能，提高控制水平和产品质量，不断增强在线检测的能力，计算机技术、专家系统将在转筒干燥器的应用领域得到进一步的应用和发展。三 原始资料及设计技术要求：（一）

19、原始资料1） 转筒干燥机的设计规格10008000mm；2） 转筒干燥机的其它主要技术参数：倾斜度3-5%；转速3-8r/min;进气温700；功率7.5kw；生产能力0.8-2.5t/h；重量4t。（二）转筒干燥器的设计技术要求1） 根据主要技术参数设计转筒干燥机的结构（托轮、进出料装置、传动装置与齿轮罩等）。2) 要求英文资料翻译忠实原文。3) 要求完成的设计能满足实际要求，图面及文字说明表达简洁、清晰、易读懂，图纸设计规范，符合制图标准。能用于指导实际的生产、装配。4) 要求毕业论文叙述条理清楚，设计计算正确，论文格式规范。四 目标、主要特色及工作进度：1 目标通过这次对转筒干燥机总体与

20、结构的设计，学会利用查参考书和某些图表正确计算零件的尺寸和一些参数。培养自己掌握一般机械设计的思路，设计方法和设计步骤。提高自己利用计算机绘制二维图纸和三维实体模型的设计能力。最终目标是：设计一个转筒干燥器系统以及绘制转筒干燥机总装配图，托架装置、密封装置、出料箱和筒体焊接的二维图纸。2 主要特色转筒干燥器与其他干燥设备相比，具有如下优点：（1）生产能力大，可连续工作；（2）结构简单，操作方便；（3）故障少，维修费用低；（4）适用范围广，可以用它干燥颗粒状物料，对于那些附着性大的物料也很有利；（5）操作弹性大。大生产上允许产品的产量有较大的波动范围，不致影响产品的质量；（6）清扫容易。该干燥器

21、的缺点是：（1）设备庞大，一次性投资多；（2）安装、拆卸困难；（3）热容量系数小，热效率低（但蒸汽管式转筒干燥器热效率高）；（4）物料在干燥器内停留时间长，且物料颗粒之间的停留是差异较大，因此不适合于对温度有严格要求的物料。3 工作进度毕业设计（论文）工作内容及完成时间：1）查阅有关资料，撰写开题报告； 3月1日-3月14日2) 英文资料翻译（6000字符以上）； 3月15日-3月22日3）分析与研究：了解现有类似设备的工作原理，制订设备工作原理图； 3月23日-4月2日4）转筒干燥机主要结构及相关尺寸的计算； 4月3日-4月27日5）转筒干燥机各主要配件图纸和总装图的绘制（以上合计a1图3张

22、，a2图2张）；4月28日-5月17日6）撰写毕业论文一份； 5月18日-6月3日7）毕业设计审查、毕业答辩。 6月4日-7月2日五 参考文献：1 王大康 卢颂峰 机械设计课程设计 北京：北京工业大学出版社，2002.22 汪恺机械工业基础标准应用的手册 北京：机械工业出版社，2001.63 机械设计手册(新版) 第一卷、第二卷、第四卷、第五卷.北京：机械工业出版社，2004.84 吴宗泽 机械零件设计手册 北京：机械工业出版社，2003.115 时钧 化学工程手册 北京：化学工业出版社，1996.16 日本化学技术 化工机械设计和保养 上海：上海科学技术文献出版社，19857 calcula

23、tion of the dimensions blades for drum dryers. v.f.pershin, a.a. koryagin,v. l.negrov, and a.g.sidelnikov. khimicheskoe i neftyanoe mashinostroenie, no. 11, pp. 21-22, november。09/20 11:46 102机体齿飞面孔双卧多轴组合机床及cad设计09/08 20:02 3kn微型装载机设计09/20 15:09 45t旋挖钻机变幅机构液压缸设计08/30 15:32 5吨卷扬机设计10/30 17:12 c620轴拨杆

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