1、Cs=0.712kJ/kg.假设物料中除去的全部为非结合水。2、分布板孔径5mm3、流化床干燥器卸料口直接接近分布板4、干燥介质的物性常数可按125的空气查取 5、干燥装置热损失一设计方案简介 1.1干燥原理 干燥通常是指将热量加于湿物料并排除挥发湿分（大多数情况下是水），而获得一定湿含量固体产品的过程。湿分以松散的化学结合或以液态溶液存在于固体中，或积集在固体的毛细微结构中。当湿物料作热力干燥时，以下两种过程相继发生：过程1能量（大多数是热量）从周围环境传递至物料表面使湿分蒸发。过程2内部湿分传递到物料表面，随之由于上述过程而蒸发。干燥速率由上述两个过程中较慢的一个速率控制，从周围环境将热能
2、传递到湿物料的方式有对流、传导或辐射。在某些情况下可能是这些传热方式联合作用，工业干燥器在型式和设计上的差别与采用的主要传热方法有关。在大多数情况下，热量先传到湿物料的表面热按后传入物料内部，但是，介电、射频或微波干燥时供应的能量在物料内部产生热量后传至外表面。1.2物料特性物料中的湿分可能是非结合水或结合水。有两种排除非结合水的方法：蒸发和汽化。当物料表面水分的蒸汽压等于大气压时，发生蒸发。这种现象是在湿分的温度升高到沸点时发生的，物料中出现的即为此种现象。如果被干燥的物料是热敏性的，那么出现蒸发的温度，即沸点，可由降低压力来降低（真空干燥）。如果压力降至三相点以下，则无液相存在，物料中的湿
3、分被冻结。在汽化时，干燥是由对流进行的，即热空气掠过物料。降热量传给物料而空气被物料冷却，湿分由物料传入空气，并被带走。在这种情况下，物料表面上的湿分蒸汽压低于大气压，且低于物料中的湿分对应温度的饱和蒸汽压。但大于空气中的蒸汽分压。1.3干燥器的选择因素在选择干燥器时，首先应该根据被干燥物的形状、特性、处理量、处理方式及可选用热源等条件。1被干燥物料的性质，如热敏性、黏附性、颗粒形状大小、磨损性以及腐蚀性、毒性、可燃性等物理化学性质。2对干燥产品的要求，干燥产品的含水量、形状、粒度分布、粉碎程度等，如干燥产品的几何形状、粉碎程度均对产品的质量及价格有直接的影响。干脆 物性时应特别注意成品的粉碎
4、与粉比。物料的干燥速率曲线与临界含水量 确定干燥时间与此同时也要确定临界含水量XC。应尽量避免供给干燥器湿物料的含湿量有较大的波动，因为湿含量的波动不仅使操作难以控制面影响产品质量，而且还会影响热效率，对含湿量高的物料，应尽可能在干燥前用机械方法进行脱水，以减小干燥器除湿的热负荷。机械脱水的操作费用要比干燥去水低廉的多，经济上力求成少投资及操作费用。3回收问题，固体粉粒的回收及溶剂的回收干燥热源 可利用热源的选择及能量的综合利用4干燥器的占地面积、排放物及噪声等方面满足环保要求，因地制宜来选择。5.操作方便劳动条件好主要干燥器的选择湿物料的状态物料的实例处理量适用的干燥器液体或泥浆状洗涤剂、树
5、脂溶液、盐溶液、牛奶大批量喷雾干燥器小批量滚筒干燥器泥糊状染料、颜料、硅胶、淀粉、黏土、碳酸钙的滤饼或沉淀气流干燥器带式干燥器真空转筒干燥器粒状（0.0120um）j聚氯乙烯等合成树脂、合成肥料、磷肥、活性炭转筒干燥器沸腾床干燥器厢式干燥器片状烟叶、薯片穿流式干燥器块状（20-100mm）煤、焦炭、矿石等1.4气流干燥器的使用范围物料状态 气流干燥以粉状或颗粒状物料为主，其颗粒直径一般为0.50.7mm以下，至多不超过1mm。对于块状、膏状或泥状物料，应选用带粉碎机、分散器或搅拌器等类型的气流干燥器，使物料的干燥和破碎或分散同时进行，也使干燥过程得到强化。气流干燥中的高速气流易使物料被破碎、磨
6、损，而因气流干燥不适用于需要完整的结晶形状和光泽的物料。极易吸附在干燥管上的物料不适宜采用气流干燥。对于有毒或粒度过细物料亦不宜采用气流干燥。湿分状态 由于气流干燥的操作气速高，气-固两相的接触时间短，因此气流干燥一般仅适用于进行物料表面蒸发的恒速干燥过程，物料中的水分应以湿润水、孔隙小或较粗管径的毛细管水为主，此时，可获得湿分低达0.3%0.5%的干燥产品。对于吸附性或细胞质物料，若采用气流干燥，很难将其干燥到湿分2%3%以下。对于湿分在物料内部的迁移以扩散控制为主的湿物料，气流干燥一般不适用。1.5各种干燥器的特点 1.5.1单层圆筒形流化床干燥器 连续操作的单层流化床干燥器可用于初步干燥
7、大量的物料，特别适用于表面水分的 干燥。然而，为了获得均匀的干燥产品，则需延长物料在床层内的停留时间，与此相应的是提高床层高度从而造成较大的压强降。在内部迁移控制干燥阶段，从流化床排出的气体温度较高，干燥产品带出的显热也较大，故干燥器的热效率很低。气流干燥器的特点由于气流的速度可高2040m/s,物料又处于悬浮状态，因此气、固间的接触也不会面积大，强化了传热和传质过程。因物料在干燥器内只停留0.52s，最多也不会超过5s，故当干燥介质温度较高时，物料温度也不会升的太高，适用于热敏性、易氧化物料的干燥。 物料在运动过程中相互摩擦并与壁面碰撞，对物料有破碎作用，因此气流干燥器不适用于干燥易粉碎的物
8、料。对除尘设备要求严，系统的流动阻力大。1.5.2多层圆筒形流化床干燥器 热空气与物料逆向流动，因而物料在器内停留时间及干燥产品的含湿量比较均匀，最终产品的质量易于控制。由于物料与热空气多次接触，废气中水蒸气的饱和度较高，热利用率得到提高。此种干燥器适用于内部水分迁移控制的物料或产品要求含湿量很低的场合。 多层圆筒型流化床干燥器结构较复杂，操作不易控制，难以保证各层板上均形成稳定的流比状态以及使物料定量地依次送入下一定。另外，气体通过整个设备的压强降较大，需用较高风压的风机。1.5.3卧式多室流化床干燥器与多层流化床干燥器相比，卧式多室流化床干燥器高度较低，结构筒单操作方便，易于控制，流体阻力
9、较小，对各种物料的适应性强，不仅适用于各种难于干燥的粒状物料和热敏性物料，而且已逐步推广到粉状、片状等物料的干燥，干燥产品含湿量均匀。因而应用非常广泛。1.5.4流化床干燥器处理量大。在流化态干燥器内，由于热气流与固体颗粒的充分混合，表面更新机会多，因此强化了传热传质过程，其体积给热系数一般为23306590W/（）。物料在流态化干燥器内的停留时间可以自由调节，通常在几分钟至几个小时之间。因此对于需要进行比较长时间干燥的物料或干燥产品湿含量要求很低的情况下适用。3床层内温度分布均匀，并可以随意调节。因此，流态化干燥可以得到湿分均匀的干燥产品。流态化干燥可以进行连续操作，亦可以进行间歇操作。设备
10、结构简单，造价低，维修方便。对于易粘壁或结团成块的物料不宜采用流态化干燥。1.5.5气流和单层流化床联合的确定综合上被干燥物料是散颗粒状药品，处理量为27000kg/h，属于大批量生产述气流干燥器的特点，气流干燥器不适于用与连续操作的大批量的干燥，而流化床干燥器的刚好可以弥补气流干燥器的缺点，故选择气流-单层流化床干燥器来作为干燥器。二工艺流程草图及说明 2.1流程图示意：1.鼓风机；2.预热器；3.夹套；4.加料器；5.气流干燥管；6.旋风分离器；7.抽气机2.2流程图说明干空气通过预热器加热进入第一级气流干燥器，湿物料从气流干燥器加入并进行第一 次干燥，并且送到旋风分离器进行第一次分离，并
11、且半干物料进入流化床，热空气从流化床底部进入与物料形成逆流干燥，干燥后的物料在一部分在排料口排出，另一部分小颗粒随废气进入旋风分离器进行分离，而废气经过滤后有排风机排空。三工艺计算及主要设备设计 3.1物料衡算 3.1.1水分蒸发量W式中，1物料最初的含水率 2气流干燥器出口物料的含水率 G1物料处理量，kg/h 3.1.2气流干燥器的产品量G23.1.3绝干物料量Gc 3.1.4物料的干基湿含量式中，X1物料最初的湿含量 X2气流干燥器出口物料的含水率 3.1.5空气的用量L 式中：H1、H2空气进出气流干燥管得湿含量，kg/kg干空气又有空气进入预热器的相对湿度为0=75%，温度为t0=2
12、0，在此条件下，水的饱和蒸汽压为Ps=2468.5Pa， 总压为P=101.3 kPa则：H1=H0=故 3.2热量衡算3.2.1物料在气流干燥室的出口温度tm2,空气的出口湿含量H2L（ I1 -I2 ） = G2 （ I1-I2） 式中：I1 、I2进出气流干燥室的空气的焓，kJ/kg I1、I2进出气流干燥室的物料的焓, kJ/kg其中： 设绝干物料的比容为Cs ,空气的比容为Cw Cs=0.712 kJ/（kg）， 查得在t2=125Cw=1.0288kJ/（kgK）=0.0038 kJ/（kg） 则：I1=（Cs + CwX1）tm2 =（0.712+0.00380.2821）20.
13、7 =14.76 kJ/kgI2=（Cs + CwX2）tm20.1111） tm2 =0.712 tm2将以上I1 、I2、I1、I2代入式，得 因为 tm2 = tmax-（510）=120-10=110 故可得 H2=0.31kg/kg 则根据式得 L=12000 kg/kg 根据式得 I2=971kJ/kg3.2.2热损失q1 据柳州地区年平均温度t0=20.7，H0=0.01kg/kg,得 I0 =（1.01+1.88 H0）t0+2490 H0= （1.01+1.88 0.01） 20.7+2490 0.01=46.1962 kJ/kg 在湿焓图上， 空气最初的状态点为（H0 ,
14、I0）=（0.01, 45.1962） 空气在预热器进口的状态点为（H1 , I1）=（0.01, 847.94） 空气在预热器出口的状态点为（H2 , I2）=（0.31，971） 则绝热干燥过程单位热量消耗q为 实际干燥过程的热损失为： q1=15% q=400.87kJ/kg水3.2.3物料升温所需要的热量qm3.2.4总热量消耗QQ= q W= （2672.53600） / 3600 = 2672.5 kW3.3气流干燥管直径D的计算3.3.1最大颗粒的沉降速度ufmax干燥管内空气的平均物性温度为 在该温度下，空气的密度为 = 0.483 kg/m3, 黏度为 = 3.496*10-
15、5 Pas对于最大颗粒：根据式 得 Remax = 23.63.3.2干燥管内的平均操作气速ua 如果取ua为最大颗粒沉降速度的4倍，即 , 圆整后取平均操作气速 ua=14 m/s3.3.3干燥管的直径D 干燥管内空气的平均温度为462.5 ，平均湿度为 则平均湿比容 气流干燥管内的湿空气的平均体积流量Vg为： 故 气流干燥管的直径D为： 圆整后取 D = 900mm3.4气流干燥管的长度Y3.4.1物料干燥所需的总热量Q 就真个干燥器而言，输入的热量之和等于输出的热量之和，即：Cs干物料的比热容，kJ/（kg C1水在tm1温度下的比热容，kJ/（kg qp预热器内加入的热量，kJ/（kg
16、水） qd干燥器内补充的热量，kJ/（kg水） q1损失于周围的热量， kJ/（kg水） 整理得： 其中：qm=379.6 kJ/（kg水）,q1=400.87kJ/（kg水） 查得 C1=4.187 kJ/（kg） 则式得： 故总热量Q=qW=7195.953600=12125628 kJ/h =3368.23 kW3.4.2平均传热温差tmt1空气进口温度， t2空气出口温度， tm1物料进口温度， tm2物料出口温度，3.4.3表面给热系数 对于平均直径为dm=0.3mm的颗粒： 根据 求得 Re=7.4 故 则 查得 在空气的平均温度462.5下，空气的导热系数为=0.056 W/（m
17、 则 3.4.4气流干燥管的长度Y 由于 圆整后取气流干燥管的有效长度为 Y = 6 m3.5气流干燥管压降的计算 3.5.1气、固相与管壁的摩擦损失 P1f干燥管的摩擦系数 as干燥管内气、固相的混合密度，kg/m3, D=0.9m，ua=14 m/s, Y=6m 在125下，空气的密度为 a=0.887 kg/m3； 干燥管气流中的颗粒的密度为雷诺数 故摩擦系数 3.5.2克服位能提高所需的压降P2Y气流干燥管的有效长度，m3.5.3局部阻力损失P3据相关资料叙述，此压降一般在10001500 Pa 之间，取P3 = 1200Pa3.5.4总压降P根据以上计算，气流干燥管的总压降为：P=P
18、1+P2+P3= 35.51+35.998+1200=1271.508 Pa3.6物料衡算3.6.1流化床干燥器中水分蒸发量WG2 气流干燥器的产量、流化床干燥器的进料量，kg/h 2 流化床干燥器进口的物料湿含量 3 流化床干燥器出口的物料湿含量3.6.2流化床干燥器的产品产量G33.6.3绝干物料量Gc3.6.4物料的最终干基湿含量X33.7热量衡算3.7.1水分蒸发所需热量Q1C1=4.187 kJ/（kg水）3.7.2干物料升温所需热量Q23.7.3干燥器中所需热量Q3.7.4热损失Q33.7.5干燥过程所需总热量Q3.7.6干空气用量L空气经过干燥器，温度从t1=800变成t2=12
19、5，3.7.7最终废气湿含量H3 由 得 =0.70973.7.8最小颗粒的逸出速度ut对于最小颗粒dmin=0.1mm,由上文可知，在平均温度462.5下，空气的a = 0.483kg/m3, a= 3.496*10-5 Pa 所以 根据式 得 Remin= 0.32 故 3.8扩大段直径D2的确定 则实际扩大段的直径为4420mm3.9床层直径D的确定 根据相关资料的实验结果，适宜的空床气速为1.21.4 m/s，现取u=1.2 m/s 进行计算。 在125下，湿空气的比容和体积流量V分别为： 流化床床层的横截面积A为： 因此，床层的直径为：圆整后取实际床层直径为1900mm3.10分离段
20、直径D1的确定 在125下，空气的密度a = 0.887kg/m3, 黏度a= 2.31*10-5 Pa对于平均直径dm=0.3mm的产品颗粒： 得 Rem= 48.6 故 分离段直径为 3.11流化床干燥器总高度Z的确定3.11.1流化床床层高度Zf一般静止床层高度为150mm，颗粒在任意充填时，固定床孔隙率在0.360.4间，固定床孔隙率 （1） （2） 对于平均直径dm=0.3mm的物料颗粒： 上文计算得Ar=879.3 则流化床的空隙率为： （3）取静止床的高度H0=150mm,则流化床床层高度为：3.11.2分离段高度Z1 由分离段颗粒的沉降速度uf=4.22m/s, D1= 1.0
21、1m, 查得：Z1/D1=1.8， 则 Z1=1.1818m3.11.3扩大段高度Z2 根据经验,取Z2=1m3.11.4总高Z Z = Zf + Z1 + Z2 = 0.466 + 1.1818 + 1 = 3. 284m3.12颗粒在流化床中的平均停留时间 3.13流化床的分布板3.13.1分布板的孔数n0 式中： 所以 3.13.2开孔率A0 孔的总面积，m2 A分离段截面积，m2四辅助设备的计算和选型4.1风机对于本干燥系统来说，选择离心式双台鼓引风机，即采用前送后抽式风机系统。气流干燥阶段的风量为：流化床阶段的风量为：机号（）转速（r/min）功率（kW-P）流量（m3/h）全压（P
22、a）2.5A29000.75-2805-1677792-4832.8A1.5-21131-2356994-6063.2A2.2-21688-35171300-79214501.1-4844-1758324-1983.6A3-22664-52681578-9891332-2634393-2474A5.5-24012-74192014-13202006-3709501-3294.5A7.5-25712-105622554-16732856-5281634-4165A15-27728-154553187-20192.2-43864-7728790-5025.6A3-45428-10857990-63
23、06A4-46677-133531139-7249601.5-64420-8841498-3177.1A11-412676-201531572-11683-68392-13581689-5126D8D18.5-415826-293442032-14905.5-610478-19428887-6517303.0-87968-14773512-37610D55-440441-566053202-253218.5-626775-374761395-11042.5-820360-28497805-63712D45-646267-647592013-159318.5-835182-492441160-9
24、19根据查阅的数据如图所示，而且操作的压力是在常压下进行的，故可取风机的气风压力为900Pa根据离心风机的选型条件，气流干燥阶段选择4-72No.3.2A的风机，转速2900r/min, 电机功率2kW; 流化床干燥阶段可选用4-72No.3.6A的风机，转速2900r/min, 电机功率2.5kW.4.2旋风分离器 综合考虑，为获得比较高的固相回收率，拟选用XLP/B-8.2型旋风分离器。其圆筒直径820，入口气速20。压强降为1150，单台生产能力8650 根据处理的风量确定各阶段的旋风分离器除尘装置规格为：气流干燥阶段：型号 XLP/B.8.2, 外型尺寸 1167*1040*4110，重量 374kg流化床干燥阶段：型号 XLP/B.5.4， 外型尺寸 772*685*2764， 重量 170kg 两台旋风分离器的阻力为：65-95 kg/m2，效率为： 92-96%4.3供料器根据需要，我选定用旋转叶轮供料器V=13.5m3/h相关的供料器的规格和性能参数规格mm生产能力m3/h叶轮转速r/min传动方式齿轮减速电动机设备质量kg型号kw出轴转速r/minGY220x300472031链轮直联JTCH5611198GY220X300610206GY300X3001523
