【正文】 的濕球溫度。因此，過了臨界點以后，在這一階段的前期(圖上的BC線)，一部分物料表面已不再維持其飽和潤濕狀態(tài)，逐漸變化到C點處，全部表面都不為水所飽和，汽化面移向固體內(nèi)部，因此在后期(圖上CD線)干燥速率下降更快(斜率變大)。這時，物料表面的蒸汽壓低于同溫度下水的飽和蒸汽壓。物料的臨界濕含量是恒速干燥與降速干燥階段的分界點，它是設(shè)備設(shè)計時極為重要的參數(shù)。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。由于物料在干燥時，濕含量是逐漸減小的，在降低至臨界濕含量以前，干燥速率最高，物料的溫度也最低，因此，從干燥技術(shù)的角度考慮盡可能選擇低臨界濕含量的方法，縮短干燥時間，提高產(chǎn)品的質(zhì)量。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%。在干燥器的設(shè)計過程中，依次根據(jù)條件與已知量求出流化床的壓損，物料在降速干燥階段區(qū)間，等速干燥階段區(qū)間，塔頂預(yù)熱階段區(qū)間的溫度分布，多孔板的層數(shù)。從而得到流化床的體積。對于風(fēng)機的選擇首先根據(jù)所輸送氣體的性質(zhì)（如清潔器，含塵器）與風(fēng)壓范圍，確定風(fēng)機的材質(zhì)和類型，然后根據(jù)計算的風(fēng)量和系統(tǒng)所需要的風(fēng)壓，參照風(fēng)機樣本選用合適的型號。對于電加熱器的選擇，電加熱器通過將電能轉(zhuǎn)化為熱能，控制非常精準。其操作原理是：電動機通過減速器帶動星型葉輪轉(zhuǎn)動，物料進入葉片之間的空隙中，借助葉輪旋轉(zhuǎn)由下方排到受料系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，物料顆粒幾乎不受破碎，對高達300℃高溫物料也能使用，體積小，安裝簡便，可用耐磨、耐腐蝕材料制造，適用范圍很廣，但其結(jié)構(gòu)不能保持完全的氣密性，對含濕量高以及有粘附性物料不宜采用。本次設(shè)計所選的旋風(fēng)分離器的型號是：XM9。然后，凈化后溫度為20℃的空氣進入換熱器，空氣被加熱。 干燥廣泛應(yīng)用于化工，醫(yī)藥，冶金，建材，食品等領(lǐng)域，是一種能耗高的單元操作系統(tǒng)。干燥介質(zhì)出口溫度選擇不當(dāng)，會增加干燥過程設(shè)備投資費用與操作費用，因為干燥介質(zhì)出口溫度是干燥器設(shè)計的重要參數(shù)之一，出口溫度高則干燥介質(zhì)出口濕度降低，干燥介質(zhì)耗用量增加。因而有必要對干燥器進行優(yōu)化設(shè)計。以球形顆?！涂諝鉃槔⒏稍锲鲀?yōu)化設(shè)計的數(shù)學(xué)模型。式中： J——總費用，萬元/年； G——干燥設(shè)備投資折舊費，萬元/年；——電預(yù)熱費，萬元/年；——風(fēng)機運轉(zhuǎn)費，萬元/年。設(shè)年投資折舊費為：式中： ——干燥器體積，m；——設(shè)備年折舊率，；——美元和人民幣的兌換系數(shù)。由式得干燥系統(tǒng)的設(shè)備折舊費是干燥器體積的函數(shù)。風(fēng)機年運轉(zhuǎn)費用為風(fēng)機運轉(zhuǎn)所消耗的電能的費用，它與風(fēng)機的風(fēng)量成正比，若干燥系統(tǒng)阻力較小，可采用一臺送風(fēng)機，其年運轉(zhuǎn)費用為:若干燥系統(tǒng)的阻力較大或防止干燥器中干燥介質(zhì)中干燥介質(zhì)向外泄露，使干燥器內(nèi)產(chǎn)生一定的負壓，則必須在干燥系統(tǒng)出口增加一臺排風(fēng)機，其年運轉(zhuǎn)費用可用下式計算：式中 ——送風(fēng)機，排風(fēng)機的風(fēng)量，m/h。 干燥器優(yōu)化設(shè)計工藝分析 由以上分析得要求干燥系統(tǒng)的總費用，必須求得風(fēng)機用量，用電量，干燥器體積V。 風(fēng)機風(fēng)量對多孔板式多層流化床干燥系統(tǒng)在干燥器出口要采用除塵裝置分離空氣中的固體顆粒，故干燥系統(tǒng)的阻力較大，除在干燥系統(tǒng)進口安裝送風(fēng)機外還要在干燥系統(tǒng)出口處安裝排風(fēng)機，送風(fēng)機安裝于預(yù)熱器之前，此時濕空氣的狀態(tài)為（t，），而排風(fēng)機安裝于干燥器之后，其濕空氣狀態(tài)為（，），所以送風(fēng)量和排風(fēng)量分別為： 干燥器體積的計算 在多孔板式多層流化床里，我們可以根據(jù)所求風(fēng)量和空塔風(fēng)速求出流化床的直徑，再求出多層流化床的層數(shù)。 干燥器熱量衡算 圖21干燥器熱量平衡圖Figure 21 dryer heat balance figure 對如圖所示干燥裝置作熱量衡算，則得在本設(shè)計中的干燥器沒有補充熱量，故，所以，干燥器中的熱量衡算可表達為： 由上式得加入干燥系統(tǒng)的的熱量用于以下四個方面：以汽化水分，以加熱物料，以補償設(shè)備的熱損失，以Ql`加熱空氣。在等速和降速干燥階段，由于物料顆粒較小，：35%。由及查濕度圖得,近似取,于是C 塔頂?shù)臒犸L(fēng)溫度為95℃。從分析得所知，此粒度以下的物料占總供給量的19%。 ℃，℃,kJ/kg，kJ/（kg℃）。 1）降速干燥階段區(qū)間，根據(jù)熱平衡： 用試算法求得： 2)等速干燥階段區(qū)間 ℃ 3)物料在塔頂部預(yù)熱階段區(qū)間 在塔頂預(yù)熱階段，熱空氣對物料的傳熱僅起升溫而無水分汽化的作用，故汽化潛熱=0=95℃圖31 干燥器溫度分布Figure 31 dryer temperature distribution 1）降速干燥階段區(qū)間平均溫度=℃，以及平均濕度。 ≤v/≤則 = = = 則 Pa 2）等速干燥階段區(qū)間 按以上同樣計算，其結(jié)果為： ， 所得結(jié)果如上個階段相同 3）物料在塔頂部預(yù)熱階段區(qū)間 按以上同樣的計算，其結(jié)果為：kg/（） Pa 1）降速干燥階段區(qū)間 =（m2℃） 2）等速干燥階段=（m20C） 3）材料在塔頂部預(yù)熱階段區(qū)間=（m20C） 1）降速干燥階段區(qū)間= 算作一層 2）等速干燥階段區(qū)間 = 算作3層 3）物料在塔頂部預(yù)熱階段區(qū)間 = 算作一層 綜上可得，我們可以的得到多層流化床可以分為5層 = =2653476kJ/h =738kW = =1283940kJ/h =干燥器的熱效率為 = =%4 輔助設(shè)備的選型根據(jù)物料性質(zhì)（散粒狀）和生產(chǎn)能力（3t/h）選用星形供料裝置（加料和排料）。供料器有各種不同的形式和容量，必須根據(jù)物料的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)（如含濕量、堆積密度、粒度、黏附性、吸濕性、磨損性和腐蝕性等）以及要求的加料速度選擇適宜的供料器。將這些供料器相比較：對于圓盤供料器，雖然結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)備費用低，但是物料進干燥器的量誤差較大，只能用于定量要求不嚴格而且流動性好的粒狀物料；對于旋轉(zhuǎn)葉輪供料器，操作方便，安裝簡便，對高達300oC的高溫物料也能使用，體積小，使用范圍廣，但在結(jié)構(gòu)上不能保持完全氣密性，對含濕量高以及有黏附性的物料不宜采用；對于螺旋供料器，密封性能好，安全方便，進料定量行高，還可使它使用于輸送腐蝕性物料。我們本次設(shè)計的任務(wù)是干燥細顆粒物料，它在進入干燥器之前的溫度下為固態(tài)顆粒狀，顆粒平均直徑=，硬度和剛性應(yīng)較高。又因為螺旋供料器容易沉積物料，不宜用于一年300天，每天24小時的連續(xù)工作。綜上，我們選用星型供料裝置，如下圖所示：　圖41 星型加料器Figure 41 star feeder added 物料供料量 m/h = 計算星型加料器每轉(zhuǎn)加料量為 =型號每轉(zhuǎn)體積/L/r電機/kw轉(zhuǎn)速/rmin工作溫度/℃質(zhì)量/kg主要尺寸/mmABCHFEN~d22Y8014/248040230200150240120~5008~944Y8014/248060280240170260150~5508~1166Y8014/248075300280190290170~5608~1388Y8014/248080320320220320190~5708~151010Y8014/2480100340340250330210~5808~16表41 CLDHX型星型加料器Table 41 CLDHX add star type feeder 參考《旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥與氣流干燥技術(shù)手冊》[5]54頁，選擇CLDHX2型星型加料器，該加料器主要參數(shù)如下：每轉(zhuǎn)體積2L/r； 電機Y8014/； 轉(zhuǎn)速； 工作溫度； 質(zhì)量40kg； 主要尺寸：A230,B200,C150,H240,F240,E500,nd。但是相對運行成本相對高一點。 1）旋風(fēng)除塵器凈化氣體墾應(yīng)與實際需要處理的含塵氣體量一致。如果要求通過的風(fēng)星較大甲可采用若干個小直徑的旋風(fēng)除塵器并聯(lián)為宜。 2）旋風(fēng)除塵器人口風(fēng)速要保持18—23m/s，低于18m/s時。高于23m/s時，除塵效率提高不明顯，但阻力損失增加。 3）選擇除塵器時。 4）旋風(fēng)除塵器能捕集到的最小塵粒應(yīng)等于或稍小于被處理氣體的粉塵粒度。尤其是負壓操作，更應(yīng)注意卸料鎖風(fēng)裝置的可靠性。防爆裝置的通常做法是在人口加一個安 全防爆閥門。h1)12345678914160191524743104513040535633804698961241416220218928273547463258637238916111310141671827024653280399053116596811310345127241695020350273535344434579073299048114511413817734表45XM除塵器外形數(shù)據(jù)Table 45XM precipitator appearance data型號1234567891011A13631523169319132123234326132893322336033983B24472747306734773857427747775297590766177827D112001360153017501960218024502730304634403520D2150170190220250270310340380430480D3220250280320360400450500550630700E560633716824916102411311272142816091790F49055562571580089010001151125014051560L70079089010201150127014301590178020002230總/kg2993514615636838671077118460720062412綜上：本次設(shè)計所選氣固分離器為XM9型旋風(fēng)分離器，進口氣速為20m/s時氣體處理量為17734m/s,標準切線進口，旋風(fēng)分離器各部分尺寸如下(《除塵工程設(shè)計手冊》[2]116頁）：外形尺寸：A:3223mm,B:5967mm,=3060mm, =380mm=560mm,E=1428mm, F=1780mm,L=1780mm, 旋風(fēng)分離器的壓損為350Pa。干燥器采用微負壓操作，接近常壓，選取5mm壁厚即可。 在化工生產(chǎn)和千燥系統(tǒng)中的流體運動，絕大多數(shù)是湍流。管徑小，介質(zhì)流速大，管路壓力降大，從而增加了流體輸送設(shè)備的動力操作費用。因此， 設(shè)計上必須選擇合理的管徑。在流體為含塵氣體在管路中流動時，可只計算摩擦壓力損失和局部壓力損失。 管道1：氣體在圓形管路的摩擦壓力損失 = = 在鋼管中取=—， 是鋼管內(nèi)壁直徑，mm 氣體在管道的局部阻力損失在管件形狀和流動