气流和单层流化床联合干燥装置的设计Word文档格式.doc
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气流和单层流化床联合干燥装置的设计Word文档格式.doc
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气流和单层流化床联合干燥装置的设计
一基础数据
被干燥物料:
干物料量比热容CS=0.712㎏KJ/(㎏.℃)
颗粒密度=2000㎏/m3
物料最大直径dmax=0.5mm
最小粒径dmin=0.1mm
平均直径dm=0.3mm
物料初始含水量ω1=20%
出气流干燥器含水量ω2=10%
经单层流化床干燥后含水量ω3=0.5%
进气流干燥器温度θ1=20℃
离开单层流化床干燥器温度θ2=120℃
处理湿物料量G0=12800㎏/h
干燥装置有效热损失为有效热传量的15%
干燥介质:
烟道气
初始湿度HO=0.01㎏水/㎏绝干气
入气流干燥器温度t1=800℃
废气温度t2=125℃
二设计计算
1.干燥流程的确定
(1)工艺流程图(如图)
1-燃烧炉2-鼓风机3-加料器4-气流干燥器5-集灰斗6-下料器
7-料仓8--旋风分离器9-抽风机
1-除尘器2-鼓风机3-鼓风机5-下料器6-料仓7-集灰斗
8-旋风分离器10-流化床干燥器11-出料口
(2)工艺流程说明:
湿物料经过加料器进入干燥管,烟道气由鼓风机鼓入,经过加热器加热之后与物料混合,在干燥管内经过数次干燥之后,物料由胶带输送机转送到抛料机的加料斗上,再经过抛料机送入到流化床内部,烟道气经过旋风除尘器回收之后,由鼓风机将其送入流化床底部分布板,再对物料干燥。
物料由料仓收集,干燥后烟道气夹带的烟尘经过4个并联的除尘器分离之后,由排风机排出。
2.气流干燥器的物料衡算和热量衡算
(1)物料衡算
气流干燥管内的物料X1衡算式为:
G(X1-X2)=L(Hˊ-H1)
干物料:
G=G1(1-ω1)
=12800×
(1-20%)=10240㎏绝干料/h
干燥除去的水分:
公式W=G(X1-X2)
X1=ω1/(1-ω1)
=0.2/(1-0.2)=0.25
X2=ω2/(1-ω2)
=0.1/(1-0.1)=0.11
W=G(X1-X2)
=10240×
(0.25-0.11)=1433.6㎏水/h
又W=L(Hˊ-H1)
∵H1与烟道气初始湿度相同
∴H1=H0=0.61㎏水/㎏绝干气
L=
(其中Hˊ为出气流干燥器时烟道气湿度)
(2)热量衡算
气流干燥器管内的热量衡算式为:
LI1+G(CS+4.187X1)θ1=LI2+G(CS+4.187X2)
选定烟道气出口温度为450℃
假设物料出口温度为65℃
I1=(1.01+1.88H1)t1+2490H1
=(1.01+1.88×
0.01)×
800+2490×
0.01
=847.94KJ/㎏
I2=(1.01+1.88H2)+2490H2
=(1.01+1.88H2)×
450+2490H2
=3336H2+454.5
L=
故代入热量衡算式有
(393.44-3336)
=10240×
[(0.712+4.187×
0.11)×
65-(0.712+4.187×
0.251×
20)]
解得:
=0.109㎏水/㎏烟道气
L=1433.6/(0.109-0.01)=14480.8㎏/h
=818㎏/h
(3)校核假设的物料出口温度θ′
按照下式进行校核:
()=()[]
查得tw=65℃
wc=2%
γw=2345KJ/㎏
代入上式解得
=65.2℃
与假设基本一致,故不必再计算
得到 =65.2℃
(4)气流干燥管直径的计算
拟定气体加速进入干燥器,取进口空气速度=40m/s
烟道气进入干燥管温度t1=800℃
烟道气进入干燥管湿度H1=H0=0.01㎏水/㎏气
查得烟道气的比容为3.4m3/㎏
代入下式
D1=
=
=0.436m
以上是采用定直径的计算
(5)气流干燥管长度的计算
由于本方法气流干燥器直径采用直径计算
故采用N.M.ΦeⅡopos计算法
a.计算ki准数
ki=
d为平均直径dm=0.3mm
为进口气体的平均温度下的密度=(800+450)/2=625℃
由图5-5图5-6查得:
=0.400㎏/m3
为625℃时烟道气运动粘度=68.1×
10-6㎡/s
将数据代入公式得到
ki=
≈2.4
由Ret与ki准数的关系图查得:
Ret=2.5
由Nu准数与Ret的关系图查得:
Nu=2.2
b.
又t=625℃时烟道气的导热系数为0.0536
===3930.7
(6)停留时间的计算
a.平均温度差的计算
Δ/㏑
其中t′=450℃
t1=800℃
t2=20℃
θ1=20℃
θ2=120℃
代入式中,得到
=395/㏑(780/385)=559.45℃
b.传热面积A′的计算
A′==102400㎡/h
c.传热量Q的计算
Q=
=14480.8×
(818-29.3)
=1.140×
107(KJ/H)
d.停留时间的计算
=
=1.826s
(7)管长L的计算
L=(Vg-Vt)
Vt为粒子沉降速度
计算公式:
烟道气在气流干燥器出口处的参数
t′=450℃
H′=0.109㎏2k/㎏气
由条件查得
烟道气比容Vg1=2.06m3/㎏
γg2=0.485㎏/m3
=3.42×
10-5(㎏.s)/㎡
此时dmax=500mm
故用Allen公式计算即上式,代入得
=2.32m/s
平均气速
又Vg2=Vt+3=5.32m/s
空气出口速度:
取比最大粒子的沉降速度大3m/s
代入Vg=17.66m/s
则管长L=(Vg-Vt)
=1.826(17.66-2.32)=28.01m
该装置有效热量为物料吸收的热量
=-10240[(0.712+4.187×
0.25)×
20-(0.712+4.187×
65]
=4.2×
105
3.单层流化床的计算(单层圆筒型)
A.流化床内水分的蒸发量
w′=10240(X2-X3)
X3=ω3/(1-ω3)=0.5%/(1-0.5%)=0.005
w′=0.240×
(0.11-0.005)=1075.2㎏水分/h
B.干燥物消耗总热量
a.蒸发水分所消耗的热量Q1
i2—在125℃下湿水分蒸汽的热焓量
i2=(+t)
—在125℃下湿水分蒸汽的汽化潜热1370KJ/㎏
—湿水分蒸汽的比热容207KJ/㎏
代入上式:
=1075.2(1370+2.07×
125-65)
=1.68×
106(KJ/h)
b.加热物料消耗的热量Q2
=0.721×
(1-0.005)+0.005
=0.7134KJ/㎏℃
=12800-1433.6
=11366.4㎏
Q1=11366.4×
0.7134×
(120-65)
=4.46×
105(KJ/h)
c.干燥时损失的热量Q3
Q3=0.15×
()
=0.15×
(1.68+0.446)×
106
=0.3089×
干燥时所消耗的总热量Q
=(0.3189+0.446+1.68)×
=2.444(KJ/h)
C.干燥物料所需要的气量
第一次从气流干燥气出来的气体经过除尘后再进入流化床进行第二次干燥
D.排气状态是否符合要求
首先确定H2,再根据H2以及t2在H-I图中查出相对温度与H2以及
在H-I图H-I图中的相对湿度加以比较:
=0.109+1075.2/14480.8
=0.1833㎏/㎏干气
t2=120℃时在H-I图中查得:
=20%
65℃与H2=0.1833㎏/㎏干气
在H-I图5-4中查得相对湿度约为:
65%
=20%<
45%
故排气后经过除尘设备不会产生有冷凝水的现象
E.流体力学的计算
dp为平均直径dm=0.3mm
v2为125℃时气体运动粘度2.45×
10-5
=1
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