气流式干燥器设计计算

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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 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：                                 登录/注册后可看大图 （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：                                 登录/注册后可看大图 ● 空气传给物料的热量Q由两部分组成，即：                                 登录/注册后可看大图

登录/注册后可看大图 —恒速干燥阶段传热量（包括物料预热），其值可用下式计算：                                 登录/注册后可看大图 kW                                 登录/注册后可看大图 —降速干燥阶段的传热量，其值可用下式计算：                                 登录/注册后可看大图 kW ● 干燥管内的传热系数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。                                 登录/注册后可看大图 ● 单位干燥管体积内的干燥表面积a，可用下式简化计算：                                 登录/注册后可看大图 （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   干燥管 1200～2500 Pa   粉碎机 290～490 Pa   旋风分离器 790～1200 Pa   总压力降 2500～4500 Pa   设计示例。

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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dpmax=1mm，密度ρs=2490kg/

                               
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，经实验测定其临界含水量Wc=1%，干物料的定压比热cm=1.005kJ/kg℃，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。 [解]
（1） 水分蒸发量W

                               
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则加料量G1=G2+W=730+14.7=744.7≈745kg/h。
（2） 空气消耗量
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，有：

                               
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依题意：t0=15℃，t1=146℃，t2=64℃，H1=H0，φ0=80%，
查饱和水蒸气表可得t0=15℃时，Ps=1.71kPa，根据式（10.6），有

                               
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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：

                               
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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：

                               
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式中，H'2为按绝热过程计算所得的空气出口湿度，即，

                               
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即

                               
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解得：

                               
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则：

                               
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而I1=（1.01+1.88H1）t1+2490H1=（1.01+1.88×0.0085）×146+2490×0.0085
=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：

                               
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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θ1=15℃
解得：H2=0.0246kg水/kg干空气
故该过程干空气的消耗量，得：

                               
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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：

                               
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湿空气/kg干空气
则湿空气体积为：V=913×1.1=1004

                               
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湿空气/h
故取湿空气的体积为1010

                               
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湿空气/h。
（3）总热量消耗Q
该过程总热量消耗Q为：

                               
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（4）干燥管直径
采用变径干燥管。
① 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：

                               
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②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，dp=1mm，ρs=2490kg/

                               
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。空气的物性按平均温度t=105℃计算，查得空气粘度μ=0.022×

                               
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Pa·s，
密度

                               
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。
假定Ret=1～500 范围内，则：

                               
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而

                               
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将

                               
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和

                               
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代入上式得：

                               
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检验雷诺数Ret

                               
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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：

                               
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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：

                               
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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：
首先将物料湿含量换算为干基，即：

                               
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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：

                               
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℃
图10.44 空气和湿物料变化示意图

                               
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在θ=41℃时，rθ=2402.8kJ/kg；在θ'=50.5 ℃时，rav=2380.6kJ/kg
所以，在恒速干燥阶段

                               
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降速干燥阶段的传热量 Q2，计算：

                               
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全管对数平均温度差：

                               
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℃
为计算α，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μ=2.2×10-5Pa.s，ρ=0.935kg/

                               
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，导热系数λ=0.03256W/m.℃，平均颗粒直径dp=0.6mm，则：

                               
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故计算所得ut正确。因此，

                               
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所以，

                               
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可得：

                               
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则干燥管高度Z为：

                               
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计算结果如下：加速段管径0.110m，等速段管径为0.180m。
干燥管长度：9.2m。

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工业上常用干燥器 (1) 厢式干燥器（盘架式干燥器） ● 原理：主要是以热风通过湿物料的表面，达到干燥的目的。 ● 分类： 水平气流厢式干燥器（热风沿物料的表面通过） 穿流气流厢式干燥器（热风垂直穿过物料） 真空厢式干燥器。 ● 结构：图9.6.1所示为水平气流厢式干燥器的示意图，其结构为多层长方形浅盘叠置在框架上，湿物料在浅盘中的厚度由实验确定，通常为10--100mm，视物料的干燥条件而定。一般浅盘的面积约为0.3--1，新鲜空气由风机抽入，经加热后沿档板均匀地进入各层之间，平行流过湿物料表面。空气的流速应使物料不被气流带走，常用的流速范围为1--10m/s， 厢式干燥器的加热方式有两种。 在操作上也常采用废气循环法。 ●优点：构造简单，设备投资少，适应性强，物料损失小，盘易清洗。因此对于需要经常更换产品、小批量物料，厢式干燥器的优点十分显著。尽管新型干燥设备不断出现，厢式干燥器在干燥工业生产中仍占有一席之地。 ●主要缺点：物料得不到分散，干燥时间长；若物料量大，所需的设备容积也大；工人劳动强度大，如需要定时将物料装卸或翻动时，粉尘飞扬，环境污染严重；热利用率低。此外，产品质量不均匀。 ● 应用：厢式干燥器多应用在小规模、多品种、干燥条件变动大，干燥时间长的场合。

                               
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干燥器的选择

  干燥器的选择是一个受诸多因素影响的过程。在选择干燥器时，要考虑下列因素：
（1）被干燥物料的性质
  选择干燥器的最初方式是以被干燥物料的性质为基础的。选择干燥器时，首先应考虑被干燥物料的形态，物料的形态不同，处理这些物料的干燥器也不同。
（2）湿物料的干燥特性
  湿物料不同，其干燥特性曲线或临界含水量也不同，所需的干燥时间可能相差悬殊，应选择不同类型的干燥器。故应针对湿物料的
①湿分的类型（结合水、非结合水或二者兼有）；
②初始和最终湿含量；
③允许的最高干燥温度；
④产品的粒度分布；
⑤产品的形态、色、光泽、味等的不同而选择不同类型的干燥器。
（3）处理量
  被干燥湿物料的量也是选择干燥器时需要考虑的主要问题之一。一般来说，处理量小，宜选用厢式干燥器等间歇操作的干燥器，处理量大的，连续操作的干燥器更适宜些。当然，操作方式并不是生产能力的唯一因素。   


（4）回收问题
   干燥过程的回收问题主要是指： ①粉尘回收；②溶剂回收。

（5）能源价格、安全操作和环境因素
   逐渐上升的能源价格、防止污染、改善工作条件和安全性方面日益严格的立法，对设计和选择工业干燥器具有直接的作用。为节约能源，在满足干燥的基本条件下，应尽可能地选择热效率高的干燥器。若排出的废气中含有污染环境的粉尘或有毒物质，应选择合适的干燥器来减少排出的废气量，或对排出的废气能加以处理。此外，在选择干燥器时，还必须考虑噪音问题。干燥器的最终选择通常将在设备价格、操作费用、产品质量、安全及便于安装等方面提出一个折衷方案。在不肯定的情况下，应作一些初步的试验以查明设计和操作数据及对特殊操作的适应性。对某些干燥器，作大型实验是建立可靠设计和操作数据的唯一方法。
  
● 干燥器选择步骤：进行干燥器的选择时，首先是根据湿物料的形态、干燥特性、产品的要求、处理量以及所采用的热源为出发点，进行干燥实验，确定干燥动力学和传递特性，确定干燥设备的工艺尺寸，结合环境要求，选择出适宜的干燥器型式，若几种干燥器同时适用时，要进行成本核算及方案比较，选择其中最佳者。

biou

不错的资料，为何不放在一个档案让人下载？

zzw1170

书上都有啊，没用

gjlyc

很好的资料，楼主辛苦了，谢谢楼主

jack905

好资料，非常详细。研究一下能否用在回转窑干燥器上。

sjgdrying

都是书上有的，不是自已搞的

634468883

都是书上有的

funxue

请问楼主溶剂怎样回收

openg

搞不明白什么东西啊

sjgdrying

都是书上抄来的，不实用

openg

好东西 不错啊

qiusansan

楼主真是有心了