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文档简介
1、 气流式干燥器设计计算设计计算方法及步骤:(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,确定干燥除水量及干燥用热空气量L(kg/h)。(3)干燥管直径D的计算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2030m/s。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
2、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:kW 降速干燥阶段的传热量,其值可用下式计算:kW 干燥管内的传热系数的计算: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。 单位干燥管体积内的干燥表面积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 190290 Pa 旋风分离器 7901200 Pa 干燥管 12002500 Pa 总压力降 25004500 Pa 粉碎机 290490 设计示例:例现
3、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dpmax=1mm,密度s=2490kg/,经实验测定其临界含水量Wc=1%,干物料的定压比热cm=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=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。 解 (1) 水分蒸发量W则加料量G1=G2+W=730+14.7=744.7745kg/h。(2) 空气消耗量
4、首先确定空气离开干燥器的出口状态。由于过程存在热损失,根据式(10.44)有:依题意:t0=15,t1=146,t2=64,H1=H0,0=80%,查饱和水蒸气表可得t0=15时,Ps=1.71kPa,根据式(10.6),有过程中干燥器没有补充加热,所以qD=0物料升温所需热量q1:热损失粗略估计可取绝热干燥过程总热量消耗的10%。按绝热过程计算,单位空气消耗量为:式中,H'2为按绝热过程计算所得的空气出口湿度,即,即 解得: 则: 而I1=(1.01+1.88H1)t1+2490H1=(1.01+1.88×0.0085)×146+2490×0.0085=
5、170.79kJ/kg水I0=(1.01+1.88H0)t0+2490H0=(1.01+1.88×0.0085)×15+2490×0.0085=36.55 kJ/kg水故比热量消耗:所以,热损失为qL=4130.42×10%=413 kJ/kg水湿空气比热近似取为进口湿度下的湿比热,即:cH=1.01+1.88×0.0085=1.026kJ/kg·水的汽化潜热 r0=2490kJ/kg水的定压比热cW=4.18 kJ/kg·湿物料进口温度1=15将上述数据代入式(10.44),解得:H2=0.0246kg水/kg干空气故该过
6、程干空气的消耗量,根据式(10.31)得:湿空气的体积: 湿空气的比容v可按平均温度t=(146+64)/2=105及平均湿含量H=(0.0246+0.0085)/2=0.0165 kg水/kg干空气计算,即:湿空气/kg干空气则湿空气体积为:V=913×1.1=1004 湿空气/h故取湿空气的体积为1010 湿空气/h。(3)总热量消耗Q 该过程总热量消耗Q为:(4)干燥管直径采用变径干燥管。 加速段管径计算取加速段管内的气体速度W=30m/s,此时,加速段管径D为:等速段干燥管直径计算取等速段管内速度:u=ut+3 m/s式中,ut为颗粒自由沉降速度,已知,
7、dp=1mm,s=2490kg/。空气的物性按平均温度t=105计算,查得空气粘度=0.022×Pa·s,密度 。假定Ret=1500 范围内,则: 而将 和 代入上式得:检验雷诺数Ret属于过渡区,假设成立。所以,u=ut+3=8+3=11 m/s等速段干燥管直径为: 故,干燥管加速段直径为0.110m,等速段直径为0.180m。(5)干燥管长度干燥管长度z,根据式(10.84):式中,空气传给湿物料的总热量Q=Q1+Q2恒速干燥阶段传热量(包括物料预热)Q1可用式(10.88)计算:首先将物料湿含量换算为干基,即:物料湿含量由X1降到Xc时为干燥第一阶段,由Xc降到X2时为干燥第二阶段。湿物料和空气的湿含量及温度变化如图10.44所示。物料温度由15加热到41,再由41加热到60。在降速段内,物料的水分汽化温度取: 图10.44 空气和湿物料变化示意图在=41时,r=2402.8kJ/kg;在'=50.5 时,rav=2380.6kJ/kg所以,在恒速干燥阶段降速干燥阶段的传热量 Q2,其值可用式(10.89)计算:全管对数平均温度差: 为计算,首先计算平均颗粒尺寸的沉降速度,以便计算Ret。此时空气的温度仍取平均温度105,其=2.2×10-5Pa.s,=0.935kg/,导热系数=0.
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