回转圆筒干燥机结构设计.

1、HG2.0X20回转圆筒干燥机结构设计作 者 姓 名：指 导 教 师： 老师单 位 名 称： 机械工程与自动化学院专 业 名 称： 机械工程及自动化东北大学2008年 6 月HG2.0 X20 rotating cylinder dryer structuraldesignSupervisor: Liu YangThe college of Mechanical Engineering and AutomationNortheastern UniversityJune 2008东北大学毕业设计（论文）摘要毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）题目：HG2.0X 20回转圆筒干燥机结构设计设计（

2、论文）的基本内容：根据题目进行调研并参观相似实物及照片，主要进行结构设计，完成HG2.0 X 20回转圆筒干燥机成套图纸的结构设计，并通过计算齿轮传动、轴承寿命计 算等，完成设计计算书。毕业设计（论文）专题部分:题目：高粘性物料抄板结构形式探讨设计或论文专题的基本内容：根据现有的结构，探讨干燥高粘性污泥时，筒体内抄板结构形式学生接受毕业设计（论文）题目日期 第1周指导教师签字：2008年 3 月 4 日干燥技术的应用，在我国具有十分悠久的历史。闻名于世的造纸技术，就显示了干 燥技术的应用。解放以后，干燥技术的应用发展很快，20世纪50年代初期，分散悬浮态技术（如气流干燥器等）开始工业应用，干燥

3、技术的研究工作也普遍开展，高效的干 燥器也在生产应用。随着工业现代化的进展，化学工业的机械化、大型化和自动化水平 的提高，作为化工单元操作设备之一的干燥器，也必将迅速的发展。在我国，虽然干燥 设备的应用已有几十年的历史，但干燥设备的制造高峰是近二十年来的事。在这二十多 年中，经过广大工程技术人员的努力，开发或仿制一批干燥设备，大多数工业化机型我 国都可以加工，基本扭转了干燥设备靠进口的局面。培养了众多的干燥技术人员，也涌 现出一大批干燥设备制造企业。干燥是将物料去除水分或其他挥发成分的操作，涉及面很广。随着生产的发展，对 干燥技术？干燥设备的需求有了更高的要求。由于原有工业基础较薄弱，产量小，

4、大多 数用电烘箱？蒸汽烘箱等干燥物料。为适应工农业生产的需要，开展了对喷雾？气流？流化等干燥装置的开发以及对农产品？食品、药品、生物制品等的干燥过程及装置的研究 开发工作。回转圆筒干燥机也因此而诞生。回转圆筒干燥机是最古老的干燥设备之一，设备构造简单，而且使用方便。目前仍 被广泛应用于化工、建材和冶金等领域。本文将通过对其结构的设计进一步介绍回转圆 筒干燥机的筒体的结构组成，筒体的载荷计算及其弯矩与应力计算等，并详细说明回转 圆筒干燥机的滚圈设计、支撑结构设计、传动参数的选择和齿轮的计算。它的工作原理 是湿物料由皮带运输机或斗式提升机送到料斗，由进料口加入。转筒干燥器主体是略带 倾斜并能回转的

5、圆筒体。物料进入圆筒内部时，与通过筒内的热风成顺流接触或逆流或 与加热壁面进行有效接触而被干燥，干燥后产品从另一端下部出料。在干燥过程中，物 料借助于圆筒的缓慢转动，在重力作用下从高的一端向较低一端移动。筒体内壁上装有 顺向抄板，它不断把物料抄起又洒下，使物料的热接触面大大增强，提高了干燥速率并 促使物料向前移动。热载体（热空气、烟道气）干燥物料后，通过旋风除尘器收集其夹 带的粉尘后排空。本文是根据干燥过程的基本原理，针对其它机型的特点和社会的需求，在已有成功 设计实例的基础上，参考以前设计者的经验和结论，进行的设计。在设计中，以HG2.0X 20回转圆筒干燥机为研究对象，分析了它与其它干燥机

6、的不同特点以及存在的问题， -# -东北大学毕业设计（论文）Abstract由此探讨HG2.0X 20回转圆筒干燥机的结构设计。由于该机型已在工业中有应用，因此本文在设计时引用了其他一些设计老师的实验 方法和结论。关键词：干燥机，回转圆筒，结构设计AbstractDrying tech no logy applicati ons in China has a long history. The world-famous paper, shows the drying tech no logy applicati ons. After the liberati on, drying tech n

7、o logy applicatio ns developed very quickly, and the early 1950s, the state dispersed suspe nsion tech no logy (such as air dryers, etc.) in dustrial applicati ons, drying tech no logy research work carried out, the dryer is also efficie nt producti on and applicati on.With the progress of in dustri

8、al moder ni zati on, the chemical in dustry mecha ni zati on and large-scale and rais ing the level of automati on, as the chemical unit operati on equipme nt, one of the dryer and will also developed rapidly. In China, although the application of drying equipment has been several decadesof history,

9、 but drying equipment manufacturing is the peak of the last 20 years thing. In the past 20 years, the majority of engin eeri ng and tech ni cal personnel to develop a number of imitation or drying equipment, the majority of China's in dustrializati on model can be processed, the basic reverse th

10、e drying equipme nt imported by the situati on. Training a large nu mber of dry tech ni cal staff, also emerged a large nu mber of drying equipme nt manu facturi ng en terprises.Dry is the material elimination moisture content or other volatility ingredient operation, the affected area is very broad

11、. Along with the producti on developme nt, had a higher request to the dry tech ni cal drying equipme nt's dema nd. Because the origi nal in dustry foun dati on is weak, the output is small, the majority uses electricity the drying oven steam drying oven and so on dry material.I n order to meet

12、the n eeds of in dustrial and agricultural product ion, in the spray, and air flow, such as drying, and the development and installation of agricultural products, food, medic in es, biological products, such as the drying process and device research and developme nt work. Rotary cyli nder dryer also

13、 be born.Rotary cylinder dryer is the oldest one of the drying equipment, equipment structure simple and easy to use. Are still being widely used in chemical industry, building materials and metallurgy, and other fields. This paper will further the design of the structure of its rotating cylinder dr

14、yer on the structure of the shell, the shell and its load calculation moment and stress calculations, and detailed description of the rotating cylinder dryer rolling circle design, support Structural design, transmission gear and parameters of the calculation. It is the worki ng prin ciple of wet ma

15、terials from the conveying belt or bucket elevator to the hopper, from the feed I joi ned. Drum dryer and the prin cipal is slightly tilted to the rotary cyli nder body. Materials into the internal cyli nder, and through the barrel of hot air dow n into con tact with the heati ng or coun ter-curre n

16、t or effective con tact with the wall was dry and dried -# -东北大学毕业设计（论文）Abstractproducts from the other side of the lower part of the material. I n the process of drying, the material through the use of slow rotating cylinder, in the role of gravity from the high-end mobile to the lower end. Ext in

17、guishers in stalled in wall-to-copy, it also con ti nued to cast Chaoqi materials, so that the hot surface materials greatly enhance and improve the dryi ng rate and materials to move forward. Heat carrier (hot air, flue gas) dry materials, collected through the cycl one to attach the dust after emp

18、tyi ng.This article is based on the basic principles of drying process, other models for the characteristics and the n eeds of the com mun ity, have bee n successful examples of desig n on the basis of information before the designer's experience and conclusions of the design. In the design, to

19、HG2.0 20>rotating cylinder dryer to study, analyze it and the other dryer, as well as the differe nt characteristics of the exist ing problems, which explore HG2.020 rotat ingcylinder dryer design of the structure .As the models in the in dustry in the applicati on, the paper quoted the desig n o

20、f a nu mber of other desig n teacher's method and con clusi ons.Key words: Dryer, Rotary cylinder, Structural Design-v -东北大学毕业设计（论文）目录目 录毕业设计（论文）任务书 i摘要iiAbstractiv第1章绪论11.1干燥技术的概况11.2干燥原理 21.3被干燥物料及干燥介质的特性 31.3.1被干燥物料的特性 31.3.2干燥介质的特性 41.4干燥过程的节能 41.4.1干燥装置的能量利用率 41.4.2干燥器的热效率 51.4.3干燥操作的节能途径 5

21、1.5干燥器的分类与选择 51.5.1干燥器的分类51.5.2干燥器的选型 61.6干燥技术的进展61.6.1干燥设备研制向专业化方向发展 61.6.2干燥设备的大型化、系列化和自动化 61.6.3改进干燥设备，强化干燥过程 71.6.4采用新的干燥方法及组合干燥方法 71.6.5降低干燥过程中能量的消耗 81.6.6闭路循环干燥流程的开发和应用 91.6.7消除干燥操作造成的公害问题 9第2章回转圆筒干燥机简介 112.1回转圆筒干燥机的工作原理 112.2回转圆筒干燥机的特点 132.2.1回转圆筒干燥机的优点13222回转圆筒干燥机的缺点132.3回转圆筒干燥机流向的选择 132.3.1

22、 并流132.3.2 逆流132.3.3并逆流组合142.4载热体的选择 142.5回转圆筒干燥机的分类及适用范围 152.5.1直接加热转筒干燥器 152.5.2间接加热转筒干燥器 182.5.3复式传热干燥器 192.6抄板 202.6.1升举式抄板202.6.2均布式抄板 202.6.3扇形式抄板 212.6.4蜂巢式抄板21第3章回转圆筒干燥机结构设计与计算 233.1已知条件 233.2物料衡重和热量衡重 233.2.1水分蒸发量233.2.2空气消耗量 243.3设备参数计算和确定 25253.3.1转筒的转速n和倾斜率S的选择3.3.2停留时间 253.3.3填充率检验 263.

23、4筒体设计 263.4.1筒体最小壁厚计算 263.4.2筒体载荷计算 263.4.3筒体弯矩与应力计算 273.4.4筒体变形计算 293.4.5截面变形的筒体计算 303.5滚圈设计323.5.1滚圈与托轮材料的确定 323.5.2滚圈、托轮接触应力计算 323.5.3校核弯曲应力 343.6拖轮及轴承计算 353.6.1 托轮353.6.2托轮轴363.6.3滚动轴承计算363.6.4轴的弯矩核算 373.7挡轮及轴的计算 383.7.1 挡轮383.7.2挡轮受力 383.7.3挡轮参数的确定 393.7.4挡轮轴及轴承的选择 403.8传动装置的计算403.8.1传动功率的确定 40

24、3.8.2传动装置的确定 413.8.3齿轮的计算 41第4章经济环保性分析 434.1经济性434.2环保性43第5章结论45参考文献 47结束语 49附录（外文翻译） 51-3 -东北大学毕业设计（论文）第1章绪论第1章绪论1.1干燥技术的概况干燥技术的应用，在我国具有十分悠久的历史。闻名于世的造纸技术，就显示了干 燥技术的应用。天工开物一书中，描述了人工加热干燥过程，总结了我国劳动人民 的干燥实践，反映了我国古代劳动人民的高度智慧。在解放前，我国干燥技术的应用， 一般仍停留在手工作坊的阶段。解放以后，干燥技术的应用发展很快，20世纪50年代初期，分散悬浮态干燥技术（如气流干燥器等）开始工

25、业应用，干燥技术的研究工作也普 遍开展，高效的干燥器也在生产中应用。随着工业现代化的进展，化学工业的机械化、 大型化和自动化水平的提高，作为化工单元操作设备之一的干燥器，也必将更加迅速的 发展。干燥是将物料去除水分或其他挥发成分的操作，涉及面很广。随着生产的发展，对 干燥技术、干燥装备的需求有了更高的要求。由于原有工业基础较薄弱，产量小，大多 数用电烘箱、蒸汽烘箱等干燥物料。为适应工农业生产的需要，开展了对喷雾、气流、 流化等干燥装置的开发以及对农产品、食品、药品、生物制品等的干燥过程及装置的研 究开发工作。干燥是许多工业生产中的重要工艺过程之一，它直接影响到产品的性能、形态、质 量以及过程的

26、能耗等。干燥技术的覆盖面较广，既涉及复杂的热、质传递机理，又与物 系的特性、处理规模等密切相关，最后体现在各种不同的设备结构及工艺上。干燥技术随着有关产业的发展有着比较大的进展，因为干燥涉及不同品类产品的品质、性状、干燥前后的不同物态。而干燥的能耗在工业发达国家要超过能耗总量的10%因此干燥过程的节能是涉及面广的长远课题。同时大量的干燥需求也必然促使干燥装置 制造业的发展。其中机电一体化、加工制造标准化、调控水平等也都是体现干燥装置水 平的内涵。由此认为我国目前干燥技术的发展方兴未艾。随着干燥有关产品的发展，对其品质的提高、能量单耗的降低、操作的可靠程度， 都会对干燥技术及装置提出更高的要求。

27、对于干燥装置制造业来说，满足上述要求，乃 至逐步形成具有当代世界水平或领先水平的产品及企业也是必要的。若干干燥工作开展不多的产品，如造纸、食品、矿冶等方面的加强以及干燥基础理论研究，已有机种及新 机种的开发，机电一体化程度的提高、制造标准的接轨等都将是今后的工作内容。干燥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在于，使物料便于包装、运输、贮藏、加工和使用。具体为：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。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

28、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。为了使用方便。例如食盐、尿素和硫铵等，当其干燥到含水率为 0.2% 0.5%左右 时，物料不易结块，使用比较方便。便于加工。一些化工原料，由于加工工艺要求，需要粉碎（或造粒）到一定的粒度 范围和含水率，以利于再加工和利用。如磷矿石经粉碎干燥可以提高化学反应速度；催 化剂半成品的造粒干燥，可使其保持一定含水率和粒度范围，有利于压片成型等。为了提高产品的质量。某些化工原料和产品，其质量的高低与含水量有关。物料经 过干燥处理，水分除去后，有效成分相应增加，提高了产品质量。例如涤纶切片在纺丝 前，干燥到含水率为0.02%以下，可以防止

29、在抽丝时产生气泡，提高丝的质量。化学工业中的干燥方法有三类：机械除湿法、加热干燥法、化学除湿法。机械除湿 法，是用压榨机对湿物料加压，将其中一部分水分挤出。物料中除去的水分量主要决定 施加压力的大小。物料经机械除湿后仍保留很高的水分，一般为 4060%左右。粒状物料或不许受压的物料可用离心机脱水，经过离心机除去水分后，残留在物料中的水分 为5% 10%左右。其他，还有各种类型的过滤机，也是机械除湿法常用的设备。机械 除湿法只能除去物料中部分自由水分，结合水分仍残留在物料中。因此，物料经过机械 除湿后含水量仍然较高，一般不能达到化工工艺要求的较低的含水量。加热干燥法，是 化学工业中常用的干燥方法

30、，它借助热能加热物料、气化物料中的水分。除去计1kg的水分，需要消耗一定的热量。例如用空气来干燥物料时，空气预先被加热送入干燥器， 将热量传给物料，同时气化物料中的水分，形成水蒸气，并随空气带出干燥器。物料经 过加热干燥，能够除去物料中的结合水分，达到化工工艺上所要求的含水量。化学除湿 法，是利用吸湿剂除去气体、液体和固体物料中少量的水分。由于吸湿剂的除湿能力有 限，仅用于除去物料中的微量水分，化工生产中应用极少。化学工业中固体物料的干燥， 一般是先用机械除湿法，除去物料中大量的非结合水分，再用加热干燥法除去残留的部 分水分（包括非结合水分和结合水分）。1.2干燥原理干燥操作是传热传质同时伴随

31、发生的除湿过程。干燥所需的热量是由于干燥介质通 过对流、传导、热辐射及介电的方式传给被干燥物料的，使物料中的湿分获得热量后变 成蒸汽从其中分离出来，最后得到湿含量较低的且达到某一规定要求的干燥产品。在干 燥过程中，干燥过程原理主要涉及湿物料和干燥介质在热力干燥过程中所表现的热力学 及物理特性及其变化规律；湿物料内部以及与干燥介质间的热量和质量传递过程机理； 干燥过程动力学原理；干燥过程的模型、模拟等内容。简单地讲，湿物料在热力干燥时通常会相继经历以下两个主要的阶段。阶段1,能量（主要为热量）从周围环境传递至物料表面使其表面湿分蒸发。液体 以近不变的速度从物料表面排除，而物料温度则维持在湿球温度

32、左右。此过程的干燥速 率主要取决于干燥介质的温度、湿度、流速、作用表面积以及压力等外部条件。此过程 称外部条件控制过程，也称恒速干燥过程。阶段2,当物料表面不再有充足的水分供表面蒸发后，多余的热量会通过热传导传 递至湿物料内部，使物料温度上升，并在其内部形成温度梯度；而湿分则由内部向表面 迁移，至物料表面后进而被不饱和的干燥介质带走，显然此时的干燥速率会低于恒速干 燥阶段的干燥速率。湿物料内部的热量和质量的传递速率主要取决于物料性质（如热导 率、质量传递系数等）以及其自身的温度和湿含量等因素。 此过程称内部条件控制过程， 也称降速干燥过程。干燥理论的任务是要搞清楚上述干燥过程中所涉及的诸多参数

33、，如被干燥物质与干燥介质的物性参数、干燥器的结构参数、干燥过程的操作参数等，与干燥时间的关系以 及它们所遵循的规律；干燥过程中含湿物质内部及外部的湿分与热量传递机理以及它们 的分布规律；干燥器内部被干燥物质与干燥介质的流体动力学特性等问题。1.3被干燥物料及干燥介质的特性1.3.1被干燥物料的特性（1）物料的状态a. 溶液及泥浆状物料，如工程废液及盐类溶液等。b. 冻结物料，如食品、医药制品等。c. 膏糊状物料，如活性污泥及压滤机滤饼等。d. 粉粒状物料，如硫酸铵及树脂粉末等。e. 块状物料，如焦炭及矿石等。f. 棒状物料，如木材等。g. 短纤维状物料，如人造纤维等。h. 不规则形状的物料，如

34、陶瓷制品等。i. 连续的薄片状物料，如带状织物、纸张等。j. 零件及设备的涂层，如机械产品的涂层等。（2）物料的物理化学性质与被干燥物料的物理化学性质是决定干燥介质种类、干 燥方法和干燥设备的重要因素，因此，干燥器的设计者要了解。a. 物料的化学性质。如组成、热敏性（软化点、熔点或分解点），物料的毒性， 可燃性，氧化性和酸碱性（度）、摩擦带电性、吸水性等。b. 物料的热物理性质。如物料含水率、假密度、真密度、比热容、热导率及粒度 和粒度分布等。对于原料液还应当知道浓度、粘度及表面张力等。c. 其他性质，如膏糊状物料的粘附性、触变性（即膏糊状物料在振动场中或在搅 动条件下，物料可从塑性状态，过渡

35、到具有一定流动性的性质），这些性质在设计干燥 器及加料器时可加以利用。（3）物料与水分结合的性质固体与水分结合的方式是多种多样的，它可以是物料 表面附着的，也可以是多孔性物料孔隙中滞留的水分，也可以是物料所带的结晶水分及 透入物料细胞内的溶胀水分等。物料与水结合方式不同，除去的方法也不尽相同。例如 物料表面附着的水分和大毛细管中的水分，是干燥可以除去的；化学结合水，不属于干 燥的范围，经干燥后，它仍残存在物料中。1.3.2干燥介质的特性大多数工业干燥过程均采用预热后的空气作为干燥介质。环境空气是含有少量水蒸气的气汽混合物，所以又称为湿空气。干燥理论中之所以称其为“干燥介质”，是因为它在干燥过程

36、中承担着热湿载体的作用。它将热量传递给湿物料，为其提供干燥能量； 同时，又把湿物料中的湿分（通常是水分）携带出干燥器，从而达到了干燥的目的。1.4干燥过程的节能干燥是能量消耗较大的单元之一。因为不论是干燥液体物料、浆状物料，还是含湿 的固体物料，都要将液态水变成气态，所以需要供给较大的汽化潜热。通常把干燥过程中蒸发1 kg水分所消耗的能量称为单位能耗。1.4.1干燥装置的能量利用率所谓干燥装置的能量利用率e是指装置脱去水分所需要的能量 E1与供给装置能量E2之比，即:-5 -东北大学毕业设计（论文）第1章绪论厂 El 100%( 1-1 )E2式中：e 干燥装置的能量利用率，%巳一脱水所需要的

37、能量，J；E2 供给装置能量，J。1.4.2干燥器的热效率干燥器的热效率t是指干燥过程中用于水分蒸发所需要的热量 Q1与热源提供的热量Q2之比，即：21 100% ( 1-2) Q2式中：t 干燥器的热效率，%Q1 水分蒸发所需要的热量，J;Q2 热源提供的热量，Jo143干燥操作的节能途径由于干燥操作的能耗是如此之大，而能量利用率又很低，特别是近年来随着能源危 机的出现，能源价格的不断上涨，因此，有必要采取措施改变干燥设备的操作条件，选 择热效率高的干燥装置，回收排出废气中的部分热量来降低生产成本。(1) 减少干燥过程的各种热损失；(2) 降低蒸发器的蒸发负荷；(3) 提高干燥器入口空气温度

38、、降低干燥器出口废气温度；(4) 部分废气循环；(5) 从干燥器出口废气中回收热量；(6) 从固体产品中回收其显热1.5干燥器的分类与选择1.5.1干燥器的分类可分为常压式和真空式干燥器两类。可分为间歇操作和连续操作的干燥器两类。可以分为块状物料、带状物料、粒状物料、膏状物(1) 按干燥器操作压力分(2) 按干燥器操作方式分(3) 按被干燥物料的状态分 料、溶液或浆状物料干燥器等。(4) 按干燥器供给物料热量的方法分可以分为传导加热干燥器、对流加热干燥 器、辐射加热干燥器、高频加热干燥器等。（5） 按干燥器使用干燥介质的种类分可以分为空气、烟道气、过热水蒸气、惰 性气体为干燥介质的干燥器。（6

39、） 按干燥器的构造分可以分为喷雾干燥器、流化床干燥器、气体干燥器、 回转圆筒干燥器、滚筒干燥器、各种厢式干燥器等。（7） 种较新的分类方法，把干燥器分为两大类、五小类两大类是绝热干燥 过程和非绝热干燥过程。绝热干燥过程又可分为两类：一是小颗粒物料干燥器，例如喷雾干燥器、气流干燥器、流化床干燥器、移动床干燥器及回转圆筒干燥器等。二是块状 物料干燥器，例如厢式干燥器中的洞道式干燥器、多带式及带式干燥器等。非绝热干燥 过程，又分为三小类：真空干燥、传导传热干燥、辐射传热干燥，其特点是非绝热系统。 1.5.2干燥器的选型干燥器的选型，一般要考虑多种因素，如是物料的状态、性质、干燥产品的要求（产 品终含

40、湿量、结晶形式及光泽等），产品的大小以及所采用的热源等为出发点，结合干 燥器的分类，参考干燥器的选型表，确定所适合的干燥器类型。但是，能够适用于某一 干燥物料的干燥器往往有几种，例如，对用于炼焦、低温干馏、煤的气化以及特殊用途 的燃烧煤粉，为了改善其使用功能（提高发热量，改善研磨性能），需要进行干燥。在选型时，可根据物料是块状，又是大量连续生产的，查“干燥器选择表”可以采用气流 干燥、回转圆筒干燥器、单室连续流化床干燥器、竖式（移动床）干燥器等。又如，绦 纶切片的干燥，根据物料的状态、处理方式可用气流干燥器、回转圆筒干燥器、多层连 续流化床干燥器、卧式多室流化床干燥器等。至于选用何种干燥器一方

41、面可借鉴目前生 产采用的设备，另一方面，可利用干燥设备的最新发展，选择适合该任务的新设备。如 这两方面都无资料，就应在实验的基础上，再经技术经济核算后做出结论，才能保证选 用的干燥器在技术上可行，经济合理，产品质量优良。1.6干燥技术的进展目前干燥技术发展的总趋势为：1.6.1干燥设备研制向专业化方向发展由前所述，干燥设备应用极广，遍及国民经济各部门，而且需要量也很大，因此为 干燥设备向专业化方向发展打下了基础。1.6.2干燥设备的大型化、系列化和自动化从干燥技术经济的观点来看，大型化的装置，具有原材料消耗低、能量消耗少、自 动化水平高、生产成本低的特点。设备系列化，可对不同生产规模的工厂及时

42、提供成套设备和部件，具有投产快和维修容易的特点。例如，喷雾干燥装置，最大生产能力为 55.6kg/s产品；流化床干燥器（干燥煤）生产能力可达到 97kg/s产品；双层流化床干燥 器，最高年处理物料达11 x 108 01.6.3改进干燥设备，强化干燥过程近年来，常用的干燥设备（喷雾、流态化、气流干燥等），仍在原有的基础上改进 和发展。（1）改善设备内物料的流动状况（或干燥介质的流体力学状况），强化和改善干 燥过程。例如气流干燥器，从直管气流干燥，改成脉冲气流，使被干燥粒子在脉冲气流 的作用下多次的加速，强化传热传质过程。又如，改进喷雾干燥器的进风装置，达到控 制雾滴的运动状况等。（2）增添附属

43、装置，改善干燥器的操作，扩大干燥设备的使用范围。在气流干燥器的流程中，增添分散器，使气流干燥器用于分散性差的湿物料的干燥； 增添破碎机，使气流干燥器用于块状物料的干燥；增添混合器，使气流干燥器用于含水 量很高的物料；增添分级机，以解决产品粒度的均匀化等。在喷雾干燥方面，研制了高粘度物料的雾化器；研制各种喷雾干燥器的进气分布装 置，使干燥塔中心与塔壁的气速基本一致，减少喷雾干燥的粘壁；安装电磁自动振动装 置，防止物料粘壁等。在流化床干燥器中，增添附属装置，改善其操作性能。例如在单层圆筒形流化床中， 添加旋转分隔板，分隔板从流化床中部开始旋转分隔直至出料口。湿物料从流化床中部 加入，在旋转隔板的控

44、制下，物料从进口至出口一边流化一边运动，而不会“短路”， 因此，物料在流化床中的停留时间均匀。在双层流化床中的上层，增添摆动的物料松动 器，当流化床操作时，松动器不停摆动，松动物料，避免形成死床层，以改善流化床的 特性。在卧式多室流化床中的第一室，增添搅拌装置，使凝聚的湿物料分散，同时排除 不能流化的大颗粒。此外，在卧式多室流化床，把固定隔板改成悬挂在回转链上的运动 隔板，在运动隔板的作用下，物料从加料端均匀地移到出料端，实现了物料的“活塞流”， 可使被干燥物料停留时间均匀，产品含水率均匀。1.6.4采用新的干燥方法及组合干燥方法近年来高频干燥、微波干燥、红外线干燥以及组合干燥发展较快。其他，

45、如利用弹 性振动能，强化固体物料的干燥。通过弹性振动能声波对固体物料表面作用，可使湿固 体表面流体边界层破坏，减小传热和传质的阻力，故能强化干燥，但声强不能低于143145dB1.6.5降低干燥过程中能量的消耗干燥是消耗热量很大的化工单元装置。在干燥过程中，热效率变化很大，如药片包 衣干燥时，热效率为7%食品添加剂的流态化干燥，热效率为 20流右；一般化学工业 中干燥热效率为2050%提高干燥过程热效率的主要措施如下：（1）对现有干燥设备，加强热管理。如防止干燥介质的泄漏，使燃烧炉中的燃烧 完全，对带有热风循环的干燥设备，尽可能地保持最大的循环风量等。（2） 改善设备的保温。一般干燥器损失热量

46、为 3% 30%,。在对干燥器散热量进 行测定的基础上，采取措施，改善设备的保温，减少热损失。（3）防止产品的过度干燥。干燥过程中，应严格地把产品控制在要求的含水量范围内，避免造成产品的过度干燥，而增加能量消耗。例如纸张干燥，是为了保证纸张的 强度，要求其含水率为7%而多滚筒干燥器可能将纸过度干燥到含水率为 4%为了防止 过度干燥，可以减少最后几个滚筒，改为高频加热，严格控制纸张含水率在7%（4）减少被干燥物料的初水分含量。如果被干燥的物料是溶液，可用薄膜蒸发器 浓缩后，再进行喷雾干燥；如果被干燥的物料是悬浮液，可用过滤除去大部分水分后， 再进行干燥。这样可以降低单位质量产品的热能消耗。例如，

47、天津油漆总厂把铬黄干燥 改成过滤后，把滤饼用往复泵输送至喷嘴，再用气流雾化，进行喷雾干燥，产品质量好， 降低了热能消耗。（5）回收废气带走的热量。对流干燥器在进口温度不太高的情况下，废气带走的热量与总热量之比值是很大的，有的可占总热量的 40%采用热交换器回收废气带走的 热，已在工业上实施。例如，用10摄氏度的空气，通过废热回收换热器加热到 84.7摄氏 度，废气可从150摄氏度降到70摄氏度，回收了废气中热量的25%节约燃料23%在两 年内即可收回废热回收换热器所用的投资。用“热管”回收废气中的热量也是很有前途 的方法。（6）提高干燥器的空气进口温度。被干燥的物料若是非热敏性的，进入干燥器的

48、空气温度，可以提高到650摄氏度以上；对于热敏性的物料，也可在保证产品质量的前 提下，尽可能地采用较高的干燥器气体进口温度。因为，使用的气体温度越高，干燥器 的热效率越高。例如，把20摄氏度绝对湿含量为0.01的空气加热到500摄氏度，用于干 燥，在干燥器中空气放热而降温的极限是使之绝热饱和到这种状态空气的湿球温度65.8 摄氏度，其理论热效率可达到90.5%。如果，这种空气只加热到120摄氏度，用同样的方 法计算，其理论热效率为82%可见，提高干燥器的进口空气温度，可以提高干燥器的 理论热效率，实际热效率亦是如此。（7）采用过热蒸汽干燥。用过热蒸汽作干燥介质，利用蒸汽显热下降的干燥方法， 叫

49、做过热蒸汽干燥。干燥用的蒸汽，可以循环使用，以减少热损失，提高干燥过程的热 效率。此外，蒸汽的比定压热容比空气的大一倍，在相同的干燥热负荷下，水蒸气的用 量，仅为空气用量一半，因此，提高了干燥装置的生产能力。它适于干燥时发臭的物料、 有爆炸危险的物料、含有机溶剂的物料以及放射性废物的干燥等。1.6.6闭路循环干燥流程的开发和应用例如用惰性气体作干燥介质的闭路循环流程。北京石油化工总厂向阳化工厂用氮气 作干燥介质，干燥聚丙烯树脂，生产能力可达 1.39kg/s ,产品质量也高。1.6.7消除干燥操作造成的公害问题在粉尘回收方面，用湿式除尘器洗涤废气，可使排放废气中含粉尘量降到1535mg/m3

50、（标准），此值的大小还取决于洗水用量。现代化的空气喷吹自动清除粉尘的 袋滤器，处理后气体含尘量可以达到20mg/m3 （标准）。还可采用废气洗涤和热回收组 合的方式，来净化废气，它既可减少粉尘又降低了热耗。为了减少干燥中风机产生的噪 声，应选用加工精度高、动平衡调节好的风机，其次，在安装上应采取隔振和减振等措 施，务必使风机噪声控制在90dB以下。-9 -东北大学毕业设计（论文）第2章回转圆筒干燥机简介第2章回转圆筒干燥机简介2.1回转圆筒干燥机的工作原理回转圆筒干燥器是一种处理大量物料干燥的干燥器。由于运动可靠、操作弹性大、 适应性强、处理能力大，广泛适用于冶金、建材、轻工等部门。在化工行业

51、中，如硫酸 铵、硫化碱、安福粉、硝酸铵、尿素、草酸、重铬酸钾、聚氯乙烯、二氧化锰、碳酸钙、 硝酸磷肥、钙镁磷肥、磷矿、普通过磷酸钙、重过磷酸钠、三聚磷酸钠等的干燥，大多 适应回转圆筒干燥器。回转圆筒干燥器生产流程如图2.1所示。图2.1回转圆筒干燥器流程图1-燃烧炉；2-定量给料器；3-湿料输送机；4-料斗；5-回转干燥器；6-斗式提升机；7-旋风除尘器；8-袋式除尘器；9-引风机；10-尾气排空烟囱；11-膨胀环；需要干燥的湿物料由皮带运输机或斗式提升机送到料斗，然后经料斗的加料机构通 过加料管进入进料端。加料管的斜度要大于物料自然倾角，以便物料顺利溜入干燥器内。 干燥器圆筒是一个与水平线略

52、成倾斜的旋转圆筒。物料从较高一端加入，载热体由较低 一端进入，与物料成逆流接触，也有载热体与物料一起并流进入筒体的。随着圆筒的转 动，物料受到重力作用运行到较低的一端。湿物料在筒内前移的过程中，直接或间接得 到了载热体的给热，使湿物料得以干燥。然后在出料端经皮带机或螺旋输送机送出。在 圆筒内壁上装有抄板，它的作用是把物料抄起来又洒下，使物料与气流的接触表面增大, 以提高干燥速率并促进物料前进。载热体一般为热空气、烟道气等。载热体经干燥后， 一般需经除尘器将气体内所带物料捕集下来。如须进一步减少尾气含尘量，还应经过袋 式除尘器或湿法除尘器后在放空。回转圆筒干燥器一般适用于颗粒状物料，也可用部分掺

53、入干物料的办法干燥粘性膏 状物料或含水量较高的物料，并已成功地用于溶液物料的造粒干燥中。国内回转圆筒干 燥机直径一般在0.4 3m,个别的达5m干燥器长度一般在2 30m也用长50m 甚至更长的。一般L/D在610。所处理的物料含水量范围为 3%25%也有高达50% 的。干燥后的含水量可达到 0.5%左右，甚至可达到0.1%。物料在干燥器内的停留时间 在5min到2h。气流速度，对粒径为1mm左右的物料，气速在 0.31.0m/s范围；对 粒径为1 5mm勺物料，气速在1.2 2.2m/s范围内。回转圆筒干燥器在物料和载热体并流操作时，筒体内物料温度即使在出口处也很接 近于气体的湿球温度，这说

54、明干燥过程基本上是在等阶段进行。即水分主要从粒子表面 蒸发而无降速阶段。这是因为当粒子与气流接触时，水分从表面蒸发，但当粒子埋入料 层后，水分几乎停止蒸发。这时粒子内部的水分继续向表面扩散，当粒子在露出料层与 气流接触时，粒子表面又有自由水分存在，使粒子温度一直维持在气流的湿球温度附近。 故可认为此干燥过程仅仅是物料与气体之间的外部传热、传质过程。筒壁、抄板与气流接触时被加热，而与物料接触时被冷却，但由于变化周期较短， 温度变化幅度很小，所以筒壁温度基本上可以认为是常数。此外，由于物料对筒壁传导 的给热系数大于气体对筒壁的对流给热系数，故筒壁温度实际上接近于料温，加上物料 只有很薄的一层被加热

55、，故料层中心温度升高极少。根据许多资料表明，热传导的热量 所占比例很小，只有在分格式转筒中才占 30%左右。回转圆筒干燥器中一部分热量是颗粒辐射传热，这时粒子表面接受辐射热。在化工 干燥作业中，气体温度一般不太高，故辐射的热量在最佳条件下不超过物料在干燥器中 所的热量的6%所以在大多数场合下，在热力计算中可以不予考虑。回转干燥主要是属 于对流干燥，热能以对流方式由热气体传给与其直接接触的湿物料表面，再由表面传至 物料内部，这是一个传热过程。水分从物料内部以液态或气态扩散，透过物料层而达到 表面，然后水气通过物料表面的气膜面扩散到载热体的主体，这是一个传质过程。所以 干燥是有传热和传质两个过程组

56、成，两者之间是相互联系的。干燥过程得以进行的条件， 是必须被干燥物料表面所产生水气或其他蒸气的压力大于载热体中水气或其他蒸汽的 分压，压差越大，干燥过程进行得越迅速。为此，载热体需及时地将气化的水气带走， 以保持一定的气化水分的推动力。所以，在回转圆筒干燥器中都设有鼓风机或引风机。2.2回转圆筒干燥机的特点2.2.1回转圆筒干燥机的优点回转圆筒干燥机与其他干燥设备相比，具有如下优点：（1）生产能力大，可连续操作；（2）结构简单，操作方便；（3）故障少，维修费用低；（4）适用范围大，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，生产上允许产品的产量有较大波动范围，不致

57、影响产品的质量；（6）清扫容易。2.2.2回转圆筒干燥机的缺点这种干燥器的缺点是：（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时间差异较大，因此不 适合对温度有严格要求的物料。2.3回转圆筒干燥机流向的选择湿物料和载热体流向有并流和逆流两种，也有逆、并流合用的。2.3.1并流物料移动方向与载热体流动方向相同.干燥过程中湿含量高的物料与温度最高而湿 含量小的载热体在进口端相遇，此处干燥推动力大。而在出口端，贝U湿含量较小的物料 和湿含量较大的载热体相接触，干燥推动力小。所以并流的特点是推动力沿物料移动方 向逐渐减少。在干燥最后阶段，干燥推动力减少到很小，干燥速度因此很慢，影响生产 力。并流方式适用于下列物料的干燥：（1）物料在湿度较大时，允许快速干燥而不会发生裂纹或焦化现象；（2）干燥后物料不能耐高温，即产品