干燥设备的设计例选

1、9.1干燥设备的设计例选9.1.1回转圆筒干燥器设计示例9.1.1.1设计条件被干燥物料名称硫酸铵生产能力7000 kk /h物料进口含水量w1300 (湿基)物料出口含水量w20.10。（湿基）物料入口温度125C)物料出口温度235 (C)加热介质空气流向顺流空气速度u 2.6Kg/(m2?h)空气温度t027 (C)湿球温度tW017 (C)热空气进口温度t1=82 (C)干燥器出口气体温度t2=37 (C)硫酸铵的粒度dp=13mm堆积密度900Kg/m3 ,比热容C 2KJ/ (KgC)物料衡算和热量衡算(1) 水分蒸发量生产能力为Gi=7000 kg/h=1.93 kg/s,若以绝

2、对干料计，则GC G(1 3oo)1.93 (1 0.03) 1.872(Kg/s)将湿基含水量换算成干基含水量歸0.031您水/您绝干料乔 0.。1您水/您绝干料水分蒸发量为W=Gc( !2)=1.872 X (0.031-0.001)=0.056(kg/s)(2) 空气消耗量按 t°=27C、tw0=17C ,由 I-H 图(图 9-1 )可查得 HO=0.008 kk水/ kk绝干气，I o=47.6KJ/ kk绝干气。设绝干空气的消耗量为L,kk觉干气/s，则干燥系统的热量衡算列于表9-1。表9-1干燥系统热量收支情况收入支出进口空气带入热LIO出口废空气带出热LI2湿物料带

3、入热G2C2 1 Wiw,产品带出热G2C2 2干燥系统加入热Q0装置的散热损失QL*热量计算时，时间1s、温度以0C为基准。干燥系统包括预热器和干燥器，参见图9-2严5科在热量收支平衡时，按表9-1可得LI oG2C2 1 Wi w, 1Q0LI 2G2C2 2 Ql式中各项分别为LI o=47.6LG2C2 11.872 1 W2)C2 W2Cw 25=1.872x (1-0.001) x 2+0.001 x 4.2 x 25=93.7其中，C2为产品的比热；。§为硫铵的比热，C§ =2KJ/ (kg ? C)Wiw, 10.056 104.8 5.87G2C2 21.

4、872 (10.001) 2 0.001 4.2 25 131.8QL常以Q的0.2倍估算，则干燥器的热量衡算方程为 47.6L+93.7+5.87+Q o=L|2+131.18+0.2Q。即 0.8Q o=LI2-47.6L+36.61(a)又 I2=(1.01 + 1.88H2)t 2+2492H=(1.01 + 1.88H2) X 37+2492H即 I2=37.37+2561.56H2(b)又 LI2=LI O+CH(t2-t o)+Wiv,a=LI O+(Cg + CwH(t 2-to)+Wi v,a=47.6L+(1.014+1.88 X 0.008 ) (37-27) +0.05

5、6 X 2565.4即 LI2=57.86L+143.66(c)又 l= W0.056(d)H2 H1 H20.008联立式(a)、(b)、(c)、(d),解得H2=0.02 kg / kg绝干气I2=88.6KJ/ kg绝干气L=4.67kk绝干气 /sQo=223(KJ9-2干爆介质利干燥物料的状态参数将已知的和算出的湿空气、湿物料的状态参数标于图9-2中"1代 -0 008A311=27 X：世1V107匸靳鮭空气1*于燦器*2 5 ； A；产甜 " 0产跖尼预热段干燥弟-阶段.干燥澳二阶段K-OWI传热速率和温度差的计算为了简化计算，根据被干燥物料状态的变化情况，把

6、转筒干燥 器分为三段，即：物料预热段、干燥第一阶段、干燥第二阶段。（1）物料预热段物料在此段内温度由 1升到 A ，假设无水蒸发。由图 9-2 看出，物料表面在干燥第一阶段的温度为 A, 此温度 应为相对应的湿空气的湿球温度 t WA。由t仁82C和H仁H0=0.008/您绝干气，查图9-1的湿球温 度 twA=30C,即卩 A=tw=30C预热段得传热速率为QAG1)1.872 (1 w1)Cw1CW (tWA1)= 10872 X (1-0.03 ) X 2+0.03 X 4.2 (30-25) =19.34( KJ/S)考虑预热段内加热损失为 20%，则预热段内空气给物料的传热 速率为Q

7、A 1.2QA 1.2 19.34 23.2 ( KJ/s ) 对预热段作热量衡算，得QA LCH A(t1 tA) L(1.01 1.88H1)(t1 tA)即：23.2=4.67 X (1.01+1.88 X 0.008)(82- tA)解得：tA 77(C)预热段得平均温差为：t(t11 )(tAtWA )tmA2(83 25)(7730)52 (厂)(2)干燥第一阶段干燥第一阶段课称为蒸发段，此段中水分蒸发量为0.056 kg/s。并认为蒸发过程中，物料表面始终被非结合水所 润湿，表面的温度b等于它接触的空气的湿球温度tw&tw= tw=30C . 相应的水的汽化潜热r=242

8、3.7KJ/ kk。蒸发段的传热速率为QBWr0.056 2423.7 135.73 (KJ/s)考虑蒸发段内加热损失为20%，则空气给出的传热为QB 1.2QB 1.2 135.73162.87对蒸发段作热量衡算，得QB LChb (tA tB)L(1.01 1.88H2)(tA tB)162.874.67 (1.01 1.88 0.02)(75 tB)解得：tB=42.6( C)蒸发段的平均温度差为tmBIn(tAtWA) /(tBtWB)(7730)(42.630)ln (7730)/( 42.6 30)=25.8( C)(3) 干燥第二阶段干燥第二阶段课称加热段。物料在此段内温度由B升

9、到2，并且没有水蒸发。该段的传热速率为Q2GC( 2B)GC 1 W2)CsW2CW ( 2 B)= 1.872x【(1-0.001 )X 2+0.001 X4.2 】(35-30)= 18.74 (KJ/s)亦考虑热损失20%，则Q2 1.2Q21.2 18.74 22.49 (KJ/s)加热段的平均温差为t = (tBtm2 =-b)(t2In (tBB)22) = (42.630)(3735)2)ln( 42.6 30) /(37 35)=106=5.8 C1.849.1.1.4工艺尺寸计算(1) 转筒直径转筒的直径可根据空气的最大流量Ws,max 计算。空气离开转筒是的流量为WS,ma

10、x=L (1+H2 =4.67 X 1.02=4.76( kg湿空气转筒的直径为4L(1 H2)4 4.762.61.527(m)取筒体直径1.8m(2)转筒长度转筒长度Z为预热段、蒸发段、加热段三段长度之和。而每段长度均应满足下式所示的对流传热速率的要求，即QA Zt m式中转筒的横截面积，川；a 转筒干燥器的体积传热系数，KW/（mc）若转筒的填充率 在0.050.15范围内，a可由下式计算,0.324 ,Ws,max、016_0.324“4.76、016/丁)=丁(丁)0.160.21KW/(m3? C)】Z2Z3QatmAQbtmBQ2tm2转筒总体长度为23.220.21 1.852

11、40.83(m)162.8711.81(m)0.211.8225.8422 499 7.26(m)20.21 1.85.84Z=Z i+N+Z=0.83+11.81+7.26=19.9(m)取Z=20m 转筒干燥器的长径比为 Z/D=20/1.8=11，在412的范围内，故为合理。转筒的转速n和倾斜率T的选择筒体转速一般为n上10选取n=角 1° 30',7 478 4(r/mi n);则转筒的斜率D筒体的倾斜度一般为08°,取倾斜T=0.02618填充率检验在计算体积传热系数时，曾假定填充率 为0.050.15，现在进行检验。填充率为：VsV式中停留时间，s ；(0.23Z10Z叫max、60(0.23 2010 20 4.67 )(Tn0.9DGCdp0.5(0.02168 4