【正文】 床的體積。從星型給料機來的細顆粒物料，初始含水量為23%，要求在多孔板式多層流化床干燥器中干燥至3%。例如，粒狀物料堆積干燥時，臨界濕含量C =0. 08~0. 12，均勻分散在熱氣流中干燥時，,這二者之間的差別是非常明顯的。這時，物料表面的蒸汽壓低于同溫度下水的飽和蒸汽壓。對空氣一水系統(tǒng)，在絕熱干燥情況下，物料表面溫度始終保持為空氣的濕球溫度。例如，%，下面討論一下這兩個階段的特點 圖12 干燥速度曲線 Figure 12 the drying speed curve 恒速干燥階段在這一階段中，物料表面始終被水所潤濕，物料內(nèi)部大孔隙中的非結(jié)合水分很容易向表面移動，足夠補充表面汽化所失去的水分。這一階段的終點(圖上B點)稱為臨界點，此點的濕含量稱為臨界濕含量(或稱臨界濕度)，如圖上的C。典型的干燥速率曲線如圖11所示。在流態(tài)化時，通過床層的流體稱為流化介質(zhì)。此時床層高度為L。熱敏性物料，宜采用較低入口溫度，可加內(nèi)熱構(gòu)件。各個位置上的物料都與高溫、低濕的介質(zhì)相接觸，因此于燥推動力比較大，又可采用較高的氣體速度，所以干燥速率很高。在并流操作中、 4)回收問題：固體粉粒的回收及溶劑的回收。 2)對干燥產(chǎn)品的要求：干燥產(chǎn)品的含水量、形狀、粒度分布、粉碎程度等。 9)床層內(nèi)縱向返混嚴重,對單級式連續(xù)干燥器,物料在設(shè)備內(nèi)停留時間不均勻,有可能使 部分未干燥的物料隨著產(chǎn)品一起排出床層外. 10) 對被干燥物料的粒度有一定的限制,一般要求不小于30um、不大于6mm。此外，物料輸送簡單。以臥式多室流化床干燥器相比，其優(yōu)點是熱效率較高,流化床干燥器的特性： 1) 物料干燥速度大,在干燥器中停留時間短,所以使用于某些熱敏性物料的干燥. 2）由于流化床內(nèi)溫度均勻，并能自由調(diào)節(jié)，故可得到均勻的干燥產(chǎn)品。 傳統(tǒng)的干燥器主要有箱式干燥器、隧道干燥器、轉(zhuǎn)筒干燥器、帶式干燥器、盤式干燥器、槳葉式干燥器、流化床干燥器、噴動床干燥器、噴霧干燥器、氣流干燥器、真空冷凍干燥器、太陽能干燥器、微波和高頻干燥器、紅外熱能干燥器等。如肥皂粉，染料以及各種化學肥料等。各種生產(chǎn)工藝的要求：如:提高粉末加工效率，在粉末前必須2）為提高或強化大型設(shè)備的生產(chǎn)能力而應(yīng)用干燥操作，如煉焦煤采用預(yù)熱干燥，可使焦爐的生產(chǎn)能力提高50%，且還能提高焦碳的質(zhì)量。干燥操作的目的：在物料或制成品的工藝加工過程中，干燥操作的目的可分為下列五種：1）對原材料行干燥。 從物料中除去濕分的操作稱為去濕。最初利用自然界的太陽能及風力，對物料及農(nóng)副產(chǎn)品進行緩慢的干燥加工。國內(nèi)準工業(yè)規(guī)模褐煤預(yù)脫水裝置分為：燃煤煙氣直接接觸：鏈板式，移動床式，轉(zhuǎn)筒干燥和蒸汽間接干燥：過熱蒸汽內(nèi)加熱流化床, (過熱)蒸汽回轉(zhuǎn)圓筒兩種。我國褐煤資源相對比較豐富，己探明的儲量達1303億噸，占全國煤炭儲量的13%，開采成本低，其中內(nèi)蒙古占全國褐煤總儲量的77%。由于上述過程，即毛細孔倒塌，交聯(lián)反應(yīng)和焦油遷移對毛細孔形成密封，結(jié)果褐煤變得越來越疏水，同時也能夠觀察到褐煤的硬化,這也導(dǎo)致褐煤的剛性結(jié)構(gòu)的形成。毛細孔倒坍可以阻止水分進入毛細孔；而交聯(lián)反應(yīng)則能夠?qū)γ毧走M行密封，阻止倒坍的毛細孔在吸收水分時再膨脹。當褐煤在常壓下繼續(xù)加熱到 180 度以上時，褐煤結(jié)合水（內(nèi)在水）能夠被脫除。當干燥（指僅脫除表面水的情況）后的褐煤遇到水時，就會吸潮，與擰干后的海綿吸水的原因一樣。這就是為什么干燥（指僅脫除表面水的情況）后的褐煤在放置過久或運輸過程會吸潮的原因。當褐煤溫度高于 150 度時，羥基官能團（主要是COOH）發(fā)生分解，析出 CO氣體，同時將褐煤的結(jié)合水（內(nèi)在水）排除。另外，當褐煤溫度被加熱到 200 度以上時，其表面積會大大減少。其結(jié)果就是褐煤能夠從軟煤轉(zhuǎn)換為硬煤，由親水性轉(zhuǎn)換為疏水性，從而可以實現(xiàn)褐煤的長途運輸。我國的褐煤普遍存在濕度大（30%—50%）而導(dǎo)致的燃點低和二氧化碳排放量大的缺點，直接燃燒未提質(zhì)的褐煤原煤，會產(chǎn)生嚴重的環(huán)境污染問題（二氧化碳排放量比普通煙煤高15%左右），增加電廠和煤化工項目的建設(shè)和運行的成本；同時，較高的含水量導(dǎo)致褐煤運輸費用增加，限制了內(nèi)蒙地區(qū)豐富的褐煤資源外運至南方沿海城市利用的空間。 國內(nèi)褐煤電廠多采用高溫煙氣通過磨煤機達到干燥煤粉的目的。而后，隨著農(nóng)業(yè) 發(fā)展，這種天然的、勞動強度極大而又不能受人們意志控制的干燥方法，逐步讓位給各種人工去濕方法和人工干燥過程。去濕方法按作用原理來分，可分為：機械法，熱物理法，物理化學法。為防止某些高分子材料成型加工時產(chǎn)生氣泡及物料降解，事先必須經(jīng)過干燥。3）干燥原材料或產(chǎn)品：以減輕中路 ，降低運輸費用，或使物料變干，以便于運輸。 5）使產(chǎn)品便于保藏，而不至于中途變質(zhì)腐爛而應(yīng)用干燥操作。干燥設(shè)備制作是密集型產(chǎn)業(yè)，我國的國產(chǎn)干燥設(shè)備價格相對低廉，因此具有較強的競爭力。 3）因熱傳遞迅速，所以處理能力大。 7）裝置無運動部件，結(jié)構(gòu)簡單，運轉(zhuǎn)穩(wěn)定。 11）對產(chǎn)品外觀要求嚴格的物料不易采用。如干燥食品時，產(chǎn)品的幾何形狀、粉碎程度均對產(chǎn)品的質(zhì)量及價格有直接的影響。 5)干燥熱源：可利用的熱源的選擇及能量的綜合利用。物料的移動方向與介質(zhì)的流動方向相同。干燥介質(zhì)進入干燥器時的溫度提高干燥介質(zhì)進入干燥器的溫度，可提高傳熱、傳質(zhì)的推動力，因此，在避免物料發(fā)生變色、分解等理化變化的前提下，干燥介質(zhì)的進口溫度可盡可能高一些。不同階段流化床的狀態(tài)： 1）固定床階段 當流體速度較低時，顆粒所受的曳力較小，能夠保持靜止狀態(tài)，不發(fā)生相對運動，流體只能穿過靜止顆粒之間的空隙而流動，這種床層稱為固定床，如圖11圖所示，床層高度L?？账馑俜Q為初始流化速度或臨界流化速度。 3）稀相輸送床階段 若流速再升高達到某一極限時，流化床的上界面消失，顆粒分散懸浮于氣流中，并不斷被氣流帶走，這種床層稱為稀相輸送床，如圖11（e）所示。此圖是以干燥速率為縱軸，物料濕含量(干基)為橫軸做出來的。過臨界點以后，干燥速率開始下降，一直下降到于燥速率為零，達到了在一定干燥條件下的極限，這時的物料濕度稱為平衡濕度C(圖上的E點，%)。因此，不論對何種物料，都表現(xiàn)為普通水面上汽化的特性，即物料表面的蒸汽壓等于同溫度下水的飽和蒸汽壓。 降速干燥階段，在這一階段，從物料內(nèi)部向表面移動的水分已經(jīng)不足以補充表面汽化的水分。由于空氣傳給濕物料的熱量大于水分汽化所需的熱量，因此物料表面溫度逐步上升并逐漸接近于空氣的溫度。同時應(yīng)當指出，對同一種物料，用同樣的干燥設(shè)備，但干燥介質(zhì)不同，其值也是不一樣的，例如用過熱蒸汽作為干燥介質(zhì)比用空氣作為干燥介質(zhì)的臨界濕含量低得多。根據(jù)設(shè)計任務(wù)及操作條件，先確定空塔風速，通過物料預(yù)熱階段的沉降速度確定，要物料及熱量衡算，并確定出空氣和物料出口溫度。 輔助設(shè)備的選擇流化干燥的附屬設(shè)備主要包括風機、電加熱器、氣固分離器及供料器，這些設(shè)備的合理選擇對干燥具有重要的作用。至于供料器，選擇的是星型供料器，該供料器是應(yīng)用最廣泛的供料器之一。濕物料由星型供料器加入，利用送風機的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的負壓的推動使物料進入管路。常規(guī)干燥設(shè)計是按經(jīng)驗確定干燥介質(zhì)（通常為空氣）的出口溫度，即出口溫度應(yīng)比絕熱飽和溫度高20~50℃，然后進行干燥器其他工藝參數(shù)及結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計。本次優(yōu)化設(shè)計以年總費用最小為目標，最佳出口溫度應(yīng)比飽和濕球高在2050℃之間。干燥設(shè)備投資折舊費用包括干燥器，預(yù)熱器，風機和除塵器設(shè)備的投資折舊費。 點加熱器費用為：式中： ——電量，度數(shù) ——年工作時間，h； ——電的價格。而這三個變量是空氣出口溫度的函數(shù)，在空氣出口溫度t確定的情況下，V是可以通過工藝衡算得到。其中: 又 == 因為干燥器的熱損失為有效耗熱量的10%，即： 預(yù)熱器熱負荷及耗電量 由分析的預(yù)熱器的熱消耗量為： 用電加熱，取熱損失為有效傳熱量的10%，則有；即耗電量： 已知條件：利用昭陽褐煤在日曬7天以后的褐煤如下 物料名稱：褐煤粉 生產(chǎn)能力：3t/h（干料） 干燥前含水量：23%（濕料）（=） 干燥后含水量：3%（濕基）（=） (kgC) 堆積密度：800kg/m 真實密度：1200kg/m 粒度分布： % % 31% % % 溫度θ：20℃ 著火溫度：420℃ 熱風溫度t：200℃ 熱能：熱空氣 1）多孔板的確定：在物料的預(yù)熱階段，考慮有少量的物料凝聚現(xiàn)象，故多孔板的孔徑為15mm。.。=℃ 絕對干料的加料量 =2357kg/h 蒸發(fā)水量： =631kg(水)/h 求所需風量： 14822kJ/h若設(shè)備的熱損失按干燥所需要的熱風量10%計算，則所需熱風量 = =16304kg/h 熱風濕度增加為： 熱風在離開塔頂?shù)臐穸龋? = 在標準大氣壓下，對空氣和水系統(tǒng)：空氣濕比容 當t=95℃，x=， =（干空氣） 在 t=95℃，= 時，空氣的濕比容m/kg（干空氣）故在塔頂?shù)娘L量為： = 在塔頂?shù)目账L速m/s，故塔徑為： D= 實際采取塔徑為3m. 物料和熱風溫度按各干燥階段的區(qū)間進行計算。hh常用的固體物料供料器有圓盤供料器、旋轉(zhuǎn)葉輪供料器、螺旋供料器、噴射式供料器等。因為圓盤供料器只能用于定量要求不嚴格的物料，所以通常情況下不選用。 電加熱器的只要由電熱元件和方形殼體兩部分組成，其中電熱元件有兩部分組成：電阻絲和碳化硅棒，且有不同的規(guī)格型號，它在殼體中均為錯列布置表4 2SRQ型號類型Table42 SRQ model type型號電壓/V功率/kw外形尺寸/mmABCSRQ1220/220490330—SRQ1220/220690530—SRQ2220/220490330200SRQ2220/220690530400SRQ3380/380590430300SRQ3380/380690530400SRQ3380/380790630500電加熱器結(jié)構(gòu)簡單，制作成本低，使用方便，無環(huán)境無污染，溫度調(diào)節(jié)靈敏，控制精準很高。選擇除塵器直徑時應(yīng)盡量小些。其除塵效率下降。且便于制造維護。 6）易燃易爆粉塵(如煤粉)應(yīng)設(shè)有防爆裝置。圖43 XM9型除塵器外形Figure 43 XM9 type filter shape 由于干燥器需要與濕物料接觸，長期使用易導(dǎo)致殼體生銹，殼層變薄，影響干燥器的使用性能，縮短干燥器的使用壽命，因此，干燥器中與物料接觸的主殼體應(yīng)使用不銹鋼材料，防止生銹。 干燥器中不與物料接觸的部分如殼體外部的螺栓、螺母采用造價較低的碳鋼，支腳采用槽鋼，而不使用造價較高的不銹鋼。反之，增大管徑，雖然動力費用減少，但管路建造費用卻增加。 圖44 干燥器系統(tǒng)管道圖 Figure 44 dryer system pipeline figure 我們設(shè)計從干燥器到送風機與給風機的水平距離各是2m。 已知體積流量 =13609m/h 整個干燥過程的壓降主要有換熱器、干燥器、旋風分離器等，則總和壓降為 = ，為前半段提供動力的風機取 已知標準條件下空氣密度為kg/； 標準條件下體積流量為： kg/m 標準條件下風壓為： Pa 根據(jù)所需風量kg/m和風壓Pa，參考《旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥與氣流干燥技術(shù)手冊》208頁，查47212No6C2型離心通風機滿足要求，電動機型號為Y200L12。 風機年運轉(zhuǎn)費用為 =式中： ，——送風機，排風機的風量。感謝系里的其他老師和同學對我的幫助和指點，沒有他們的幫助和提供的資料對于我專業(yè)知識水平有限的人來說在幾個月的時間里系統(tǒng)學習專業(yè)知識并完