畢業(yè)設(shè)計(jì)論文機(jī)械工程及其自動(dòng)化zl1521575振動(dòng)流化床干燥機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)翻譯-免費(fèi)閱讀
【正文】 3 3 在薄料層情況下假定物料顆粒間無(wú)相對(duì)位移且顆粒間的相互作用忽略不計(jì)則顆粒在分布板上受有本身重力和根源施加給它的拋擲力 其中在垂直方向分力為 按力學(xué)原理該力服從下式 34 式中 顆粒相對(duì)工作面的加速度 當(dāng)顆粒將出現(xiàn)拋擲運(yùn)動(dòng)剛離開分布板時(shí) 0 顆粒對(duì)分布板工作面的正壓力等于零即 0 也就是 ZL15 75 振動(dòng)流化床干燥機(jī)的力學(xué)計(jì)算 16 最 小 流 化 速 度 和 操 作 氣速 10 結(jié)構(gòu)組成 5 干 燥 裝 置 的 熱 效率 4 濕 氣 體 的 性質(zhì) ii ABSTRACT 7 干 燥 操 作 的 安 全 技術(shù) 7 17 干 燥 技 術(shù) 的 未 來(lái) 發(fā) 展 趨勢(shì) 7 第 2 章 ZL15 75 振 動(dòng) 流 化 床 干 燥 機(jī) 簡(jiǎn)介 11 24 ZL15 75 振 動(dòng) 流 化 床 干 燥 機(jī) 的 應(yīng) 用 范圍 12 隔振彈簧 24 振動(dòng)流化床的熱工計(jì)算 29 振 動(dòng) 流 化 床 計(jì) 算 舉例 35 第 5 章 振 動(dòng) 流 化 床 的 環(huán) 保 措施 53 第 1 章 緒論11 概述 干燥通常是指熱量加熱于濕物料并排除揮發(fā) 性濕分大多數(shù)情況下是水而獲得一定濕含量固體產(chǎn)品的過(guò)程濕分以松散的化學(xué)結(jié)合形式或以液態(tài)溶液存在于固體中或積集在固體的毛細(xì)微結(jié)構(gòu)中這種液體的蒸汽壓低于純液體的蒸汽壓成為結(jié)合水而另一部分游離在表面的濕分就是自由水大多數(shù)情況下熱量先傳到熱物料的表面然后傳入物料內(nèi)部首先液體以蒸汽形式從物料表面排除此過(guò)程的速率取決與溫度空氣溫度濕度和空氣流速暴露的表面積和壓力等外部條件此過(guò)程成為外部條件控制過(guò)程也稱為恒速干燥過(guò)程然后物料內(nèi)部的濕分的遷移是物料性質(zhì)溫度和濕含量的函數(shù)此過(guò)程稱為內(nèi)部條件控制過(guò)程也稱為降速干燥過(guò)程將物料除去水 分或其他揮發(fā)成分的操作通常各種產(chǎn)品的含濕量都有一定的要求以便于貯存運(yùn)輸加工和使用 干燥是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用的一種加工工藝據(jù)統(tǒng)計(jì)資料表明我國(guó)干燥能耗約占整個(gè)加工過(guò)程總能耗的但干燥過(guò)程的熱效率很低特別是對(duì)流干燥一般只有 20～ 60 這主要是由于干燥過(guò)程廢氣的直接排空不僅因?yàn)閺U氣帶走余熱浪費(fèi)能源而且一些有毒的產(chǎn)品進(jìn)入大氣污染空氣進(jìn)入 70 年代以來(lái)能源問(wèn)題在世界各國(guó)引起普遍的重視干燥加工是一項(xiàng)耗能巨大的作業(yè)過(guò)程據(jù)英國(guó)對(duì) 11 種行業(yè)的統(tǒng)計(jì)干燥作業(yè)的能源消耗占總能源消耗的 116 意大利科學(xué)家的調(diào)查則顯示水稻干燥加工的能源消耗占 水稻生產(chǎn)加工總能耗的 64 自 20 世紀(jì) 70 年代初裝置逐漸向?qū)I(yè)化及大型化發(fā)展針對(duì)具體物料的振動(dòng)流化床技術(shù)日趨成熟如丹麥的 NIRO 公司用在乳品干燥上瑞士 SULZER 公司用在化肥和精鹽上這都是很成功的例子為追求更大的單機(jī)生產(chǎn)率和綜合經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)法國(guó)高梅薩公司開發(fā)了分布板面積 26 的振動(dòng)流化床大型化的發(fā)展勢(shì)必會(huì)進(jìn)一步推動(dòng)研究我國(guó)自 70 年代起也開始了振動(dòng)流化床工業(yè)應(yīng)用的研究如上海第六制藥廠于 19763000勞動(dòng)力 2～ 3人生產(chǎn)能力提高 7～ 8 圖 11 干燥速率曲線 圖中 AB 段為初始過(guò)渡段 BC 段為恒速干燥段 CD 段為降速干燥段在 干燥的初始過(guò)渡階段干燥速率可能高于或低于段恒速段的干燥速這是因?yàn)槿绻锪系某跏紲囟鹊陀诟稍飾l件下的濕球溫度恒速段的物料溫度則不可能開始恒速干燥而物料要先吸收熱空氣的熱量進(jìn)行預(yù)加熱由于加熱耗費(fèi)了一定量的能量所以干燥速率低于恒速段的干燥速率反之如果物料的初始溫度高于干燥條件下的濕球溫度則多余的能量用來(lái)加速物料的蒸發(fā)過(guò)程導(dǎo)致其干燥速率高于恒速段的干燥速率 而在實(shí)踐當(dāng)中最初的原料可能具有很高的濕含量而產(chǎn)品可能也要求較高的殘留濕含量則整個(gè)干燥過(guò)程可能都一直處于恒速階段但是在大多數(shù)情況下以上兩種階段都存在并對(duì)難于干燥的 物料降速階段就很重要干燥時(shí)間也很長(zhǎng)并且空氣速度溫度濕度物料厚度及床層深度對(duì)傳熱速率的影響也很大當(dāng)擴(kuò)散速率是控制因素時(shí)即在降速階段干燥速率則會(huì)隨物料厚度的平方變化而且在干燥原理中對(duì)物料的干燥特性的研究是十分重要的 13 濕氣體和濕物料的性質(zhì) 濕氣體的性質(zhì) 大多數(shù)工業(yè)干燥過(guò)程均采用預(yù)熱后的空氣作為干燥介質(zhì)空氣是含有少量水蒸氣的一種氣體混合物預(yù)熱后的空氣在與濕物料接觸時(shí)把熱量傳遞給濕物料同時(shí)帶走從濕物料中逸出的水蒸氣從而達(dá)到濕物料干燥的目的 濕物料的性質(zhì) 待干物料通常是由各種類型的干骨架絕干料和液 狀濕分組成的濕物料不同的濕物料具有不同的物理化學(xué)結(jié)構(gòu)力學(xué)生物化學(xué)等性質(zhì)雖然所有參數(shù)都會(huì)對(duì)干燥過(guò)程產(chǎn)生影響但最重要的因素是濕分的類型及其與骨架的結(jié)合方式干燥過(guò)程中常見的物料有成千上萬(wàn)種按照物料的吸水特性分為以下幾種 1 非吸濕毛細(xì)孔物料其特征為具有明顯可辨的孔隙當(dāng)完全被液體飽時(shí)空隙被液體充滿而當(dāng)完全干燥時(shí)空隙中充滿空氣可以忽略物理結(jié)合濕分即物料是非吸水的物料在干燥期間不收縮此類的有砂子碎礦石非吸濕結(jié)晶聚合物顆粒和某些瓷料 2 吸濕多孔物料其特征為具有明顯可辨的孔隙具有大量物理結(jié)合水在初始干燥階段經(jīng)常出現(xiàn)收縮此類的有粘土分子篩木材和織物等 3 膠體無(wú)孔物料其特征為無(wú)空隙濕分只能在表面汽化所有液體均為物理結(jié)合如肥皂膠某些聚合物如尼龍和各種食品等 14 干燥過(guò)程中的熱質(zhì)傳遞 濕物料的干燥過(guò)程是一個(gè)物料內(nèi)部以及物料表面與干燥介質(zhì)間的邊界層內(nèi)熱量和質(zhì)量耦合傳遞的過(guò)程恒定的對(duì)流干燥條件下干燥介質(zhì)的流量溫度濕度不變熱空氣環(huán)繞濕物料流過(guò)從而將本身的熱量傳遞給濕物料同時(shí)又將濕物料中蒸發(fā)出的水蒸氣帶走從而達(dá)到干燥的目的 在熱量傳遞過(guò)程中 邊界層的對(duì)流換熱強(qiáng)度只取決于物料外部的干燥介質(zhì)條件如風(fēng)溫風(fēng)速風(fēng)的濕度物料表面形狀等外部條件與物料本身的性質(zhì)無(wú)關(guān)所以稱邊界層的對(duì)流換熱為外部條件控制的換熱過(guò)程其換熱速率和熱通量由對(duì)流換熱方程計(jì)算而物料內(nèi)部的熱傳導(dǎo)速率只與物料的物理特性如熱導(dǎo)率物料成分結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)而與外部條件無(wú)關(guān)稱為內(nèi)部條件控制的導(dǎo)熱過(guò)程其導(dǎo)熱速率和熱通量由導(dǎo)熱方程計(jì)算 同理物料內(nèi)部的水分傳遞過(guò)程也與上述熱量傳遞過(guò)程類似不過(guò)傳遞方向相反是有里向外進(jìn)行水分傳遞過(guò)程中邊界層的對(duì)流傳質(zhì)過(guò)程亦只與物料外部的干燥介質(zhì)條件如風(fēng)溫風(fēng)速風(fēng)的濕度物料表面形狀等 外部條件有關(guān)與物料本身的性質(zhì)無(wú)關(guān)稱邊界層的對(duì)流傳質(zhì)為外部條件控制的傳質(zhì)過(guò)程而物料內(nèi)部的質(zhì)量擴(kuò)散速率只與物料的特性如質(zhì)量擴(kuò)散系數(shù)物料成分結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)而與外部條件無(wú)關(guān)稱為內(nèi)部條件控制的擴(kuò)散過(guò)程其擴(kuò)散速率和質(zhì)量通量由質(zhì)量傳遞方程計(jì) 干燥過(guò)程中處理的物料種類極其繁多物料特性千差萬(wàn)別為了適應(yīng)不同物料的干燥特性干燥設(shè)備的類型就必然是多樣性的由于干燥裝置組成單元的差別供熱方法的差別干燥器內(nèi)空氣與物料的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的差別等又決定了干燥設(shè)備結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性 15 干燥過(guò)程的能源 干燥操作所用的能源主要是熱源一般干燥熱源的燃料可分為 氣體液體和固體燃料目前還有紅外線干燥和遠(yuǎn)紅外干燥的熱源等太陽(yáng)能被認(rèn)為是免費(fèi)的能源但在干燥過(guò)程中的應(yīng)用但受到地理?xiàng)l件的限制通常把干燥過(guò)程中蒸發(fā) 1 ㎏水分所消耗的能量稱為單位能耗 干燥裝置的能量利用率 干燥裝置的能量利用率或干燥器的熱效率是衡量一個(gè)干燥過(guò)程或干燥器在能量利用上優(yōu)劣的一項(xiàng)重要指標(biāo)通過(guò)對(duì)過(guò)程或設(shè)備的能量利用率或熱效率的計(jì)算可以發(fā)現(xiàn)操作過(guò)程能量消耗的分配情況從而為采取相應(yīng)措施來(lái)降低能耗提供了方向 所謂干燥裝置的能量利用率是指裝置脫去水分所需要的能量與供給裝置能量之比即 11 式中 干燥裝置的能量利用率 脫水所需要的能量 J 供給裝置能量 J 一般認(rèn)為干燥裝置的能量利用率取決與干燥介質(zhì)的初始和最終溫度環(huán)境溫度及濕含量供給和損失的能量以及廢氣的循環(huán)情況等因素除了低溫對(duì)流干燥等要考慮風(fēng)機(jī)消耗的能量因?yàn)檫@時(shí)這部分能量在總能耗中占的比例較大外蒸發(fā)水分和廢氣排空損失的熱量為干燥裝置消耗的主要部分所以用干燥器熱效率來(lái)描述干燥過(guò)程或設(shè)備的能耗情況更好些 干燥器的熱效率 干燥器的熱效率是指干燥過(guò)程中用于水分蒸發(fā)所需要的熱量與熱源提供的熱量之比即 12 式中 干燥器的熱效率 水分蒸發(fā)所需要的熱量 J 熱源提供的熱量 J 熱源提供給干燥器的熱量主要包括水分蒸發(fā)所需要的熱量物料升溫所需要的
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