【正文】 用于干燥氯化銨的振動流化床設計畢業(yè)論文第一章 緒論 干燥是指從濕物料中去除水分或其他濕分的各種操作過程，如在日常生活中將濕物料置于陽光之下曝曬以去除水分，工業(yè)上用硅膠、石灰、濃硫酸等去除空氣、工業(yè)氣體中的水分。工業(yè)干燥包括三種含義，它們分別是：1，涂層從液態(tài)向固態(tài)變化的過程。2，利用熱力蒸發(fā)作用降低物料水分的作業(yè)。3，藥材中水分氣化蒸發(fā)的過程。按照被干燥的物料種類不同干燥可以分為三種：（1）粒狀物料的干燥，（2）膏狀物料的干燥，（3）流動物料的干燥。按照操作條件不同干燥可以分為兩種：（1）連續(xù)式，（2）間歇式。按照結(jié)構(gòu)狀態(tài)可以分為五種：（1）一般流化型，（2）振動流化型，（3）攪拌流化型，（4）脈沖流化型，（5）碰撞流化型。本文所設計的振動流化床干燥機主要是針對第二種情況，即利用熱力蒸發(fā)作用降低物料水分的作業(yè)。振動流化床的作用原理為物料自進料口進入，在振動力與重力的作用下，物料沿著水平放置的流化床的床層前進（拋擲向前的連續(xù)運動），熱風通過流化床向上同物料充分換熱后由排風口排出，干燥物料則由排料口排出。下圖表示出振動流化床的基本結(jié)構(gòu)和工作原理。 振動流化床結(jié)構(gòu)和工作原理 這種臥式流化床具有非常突出的優(yōu)點： 　　 （1）在很低的氣速下可獲得均勻的流化，從而大大降低了能耗、顆粒間的磨損和粉塵夾帶?！　?（2）物料停留時間分布均勻，幾乎可以認為是“活塞式流動”，并且停留時間易于調(diào)節(jié)控制，因此可獲得非常理想的產(chǎn)品含水率。目前，我國振動流化床干燥機在國內(nèi)市場占有率已達80％以上。預計“十五”期間，國產(chǎn)振動流化床干燥機在國內(nèi)市場占有率將達90％以上，競爭的焦點主要集中在產(chǎn)品質(zhì)量、技術(shù)水平、售后服務和價格方面。本設計中我們將以熱量平衡與物料平衡為主線，通過熱量平衡的計算來確定床層面積，再通過物料平衡校核這個面積，并且得到靜床高度與干燥時間，再以此為基礎來設計振動流化床的各個零部件。第二章 振動流化床的振動特性第一節(jié) 振動流化床的振幅與頻率 作簡諧振動的振動流化床（見圖21），由于激振力通常按正弦規(guī)律施加在分布板上，故其分布板上某點A位移符合下式 （21）式中，A為分布板延振動方向的振幅，m；為振動圓頻率，且，f為振動頻率，s1；t為時間，s；為振動角，rad。對于振動流化床，~，f一般取20~80為宜，在本設計中可取A=，f=20s1。第二節(jié) 振動強度的與最小流化速度、振動強度與最小流化速度 為了衡量振動的激烈程度，將K定義為振動方向的振動強度。振動強度K對流化床干燥器的氣體動力學特征、傳熱傳質(zhì)特性和干燥速率都有顯著的影響。并且根據(jù)經(jīng)驗公式振動強度與最流化速度有很大關系，其關聯(lián)式見式（29），根據(jù)《現(xiàn)代干燥技術(shù)》[2] （22） 式中K為振動強度，g為當?shù)氐闹亓铀俣?，對于輸料板上有孔，并在其下部吹氣的場合，轉(zhuǎn)入振動流態(tài)化的條件為 （23） 由于誤差很小，K我們可以用（22）來計算。 由聚氯乙烯顆粒做實驗時，得到最小流化速度umfv的關聯(lián)式為 （24） 式中，為物料密度，kg/m3； 為空氣密度，kg/m3；為空氣的動力學粘度，m2/s； 為物料粒度，m； 即為振動強度K。由于，A=3mm，f=20/s，振動角速度。 根據(jù)所給數(shù)據(jù)，=1500kg/m3，=，= 106m2/s，=。 代入式（24） ，取。、物料輸送速度 對于導振角，我們可以有經(jīng)驗公式 (25) 本設計中為25。，m主要視物料性質(zhì)而定，根據(jù)《現(xiàn)代干燥技術(shù)》[2]提供的數(shù)據(jù)，~，K=，A=。第三節(jié) 床層空隙率與堆積密度的確定、靜床空隙率的確定 對于床底不通氣的場合，床層空隙率的變化主要取決于振動加速度，對于靜床空隙率有公式 （26） 式中，為靜床空隙率，為物料堆積密度，kg/m3，為物料密度，kg/m3。 堆積密度的確定有賴于床層空隙率的確定，對于床層空隙率一般通過實驗得出，根據(jù)一些學者做過的實驗，振動強度、振頻和振幅與空隙率關系見圖223。 圖22以振幅A為參數(shù) 圖23以振頻為參數(shù) 在本設計中，K=，A=，根據(jù)圖22，我們可以確定，對于振動通氣流化床，空隙率同振動條件下初始流化速度及氣速的關系可用下式來表述 （27）、堆積密度的確定 ，查《化工設備設計全書》[3]可知，帶入（26） 得到，帶入（27），有。第三章 振動流化床的空氣動力學特性與干燥階段第一節(jié) 振動流化床的床層壓降 在振動流化床中，氣體通過顆粒床層產(chǎn)生壓降，主要是由于克服顆粒重量及顆粒間的摩擦引起的。 在沒有振動條件下，開始流化時床層壓力降為 （31） 式中，為物料密度，kg/m3，大小為1500kg/m3；為靜床高度，m，；為靜床空隙率。 振動流化床開始時壓力降 （32） 式中，n取決于顆粒性質(zhì)，并且由下面的經(jīng)驗公式確定 （33） 不存在振動條件下，初始流化時壓力降由（31） 再按式（33） 將n重新代回（32）第二節(jié) 干燥過程 實驗測得的典型干燥曲線 在振動流化床中，前段床層處于恒速干燥階段，提供給床層的熱量幾乎全部用來蒸發(fā)水分，提高該段的進風溫度，可顯著提高傳熱推動力。干燥后段，物料表面邊干，溫度開始上升，此時再提高風溫，干燥速率提高很有限，但排料、排風溫度會大幅提高，熱效率降低。其中Wc為臨界含水量點，2為恒速階段，3為降速階段。第四章 熱量平衡與物料平衡第一節(jié) 基本參數(shù)的確定 根據(jù)生產(chǎn)廠家所給出的初始數(shù)據(jù)和查閱資料所得的數(shù)據(jù)，可以獲得如下的基本參數(shù)，本設計將以這些參數(shù)為基礎進行進一步的設計計算。 基本參數(shù)表（1）干燥物料種類與要求單位數(shù)值 干燥物料種類 氯化銨 生產(chǎn)能力 G1 kg/h 204干燥前含水量 ω1 %干燥后含水量 ω2 % 進料溫度 tm1 176。C20物料密度 ρm kg/m3 1500物料粒度dp m（2）熱風性質(zhì)進風溫度tg1 176。C60出風溫度 tg2176。C35 第二節(jié) 物料平衡 振動流化床設計方法還不完善，不能做到嚴格的按特定物料的傳熱傳質(zhì)模式去設計干燥機，工程經(jīng)驗在設計中仍然具有重要地位。通常，利用常規(guī)熱平衡計算結(jié)合必要的實驗，確定床層面積；利用振動的理論進行振動系統(tǒng)的設計；再利用機械學原理結(jié)合干燥工藝要求設計結(jié)構(gòu)。 、物料中應除去的濕分總量 通常，工業(yè)界習慣于按照原始濕物料的投入量來表示小時產(chǎn)量，稱為處理量G1（kg/h）；以G2(kg/h)表示產(chǎn)品產(chǎn)量；為方便計算，取在干燥過程中始終不變的絕干物料產(chǎn)量為Gd(kg/h)；那么，它們之間有下面的關系 Gd=G1=G2 （41） （42） 根據(jù)某公司提供的初始數(shù)據(jù)，干燥物料為氯化銨，初含水分為 ，即 終含水分為 ，即， 產(chǎn)量G2=200kg/h，進風溫度為60176。C，熱源為蒸汽。依據(jù)式（41）