单层卷筒流化床干燥器课程设计

百度文库 - 好好学习，天天向上 四川大学化工原理课程设计 题目单层圆筒形流化床干燥器的设计 学院化学工程学院 专业过程装备与控制工程 设计者 学号 指导老师 联系电话 一. 概述 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份 （大多数情况下 是水） ，而获得一定湿含量固体产品的过程。湿份以松散的化学结合 或以液态溶液存在于固体中，或积集在固体的毛细微机构中。 外部条件控制的干燥过程在干燥过程中基本的外部变量为温 度、湿度、空气的流速和方向、物料的物理形态、搅动状况，以及在 -1 百度文库 - 好好学习，天天向上 干燥操作时干燥器的持料方法。 外部干燥条件在干燥的初始阶段， 因 为物料表面的水分以蒸汽的形式通过物料表面的气膜向周围扩散， 这 种传质过程伴随传热进行， 故强化传热便可加速干燥。 但在某些情况 下，应对干燥速率加以控制，采用相对湿度较高的空气，既保持较高 的干燥速率又防止出现质量缺陷。 内部条件控制的干燥过程在物料表面没有充足的自由水分时， 热量传至湿物料后， 物料就开始升温并在其内部形成温度梯度， 使热 量从外部传入内部， 而湿份从物料内部向表面迁移， 这种过程的机理 因物料结构特征而异。 在临界湿含量出现至物料干燥到很低的最终湿 含量时， 内部湿份迁移成为控制因素， 了解湿份的这种内部迁移是很 重要的。一些外部可变量，如空气用量，通常会提高表面蒸发速率。 对内部条件控制的干燥过程， 其强化手段是有限的， 在允许的条件下， 减小物料的尺寸，以降低湿份的扩散阻力是很有效的。 2.几种常见的干燥器 （1）气体干燥器 干燥速度快，气固并流操作，干燥时间短；另外结构简单，设 备投资少，占地面积小，操作方便，性能稳固，维修量小。缺点物 料停留时间很短， 气流干燥器只适合干燥非结合水， 不适合于结合水 分的干燥； 由于颗粒之间以及颗粒和器壁之间的碰撞和摩擦， 不适合 于干燥晶形等不允许破坏的物料； 气固两相分离的任务很重， 固体产 品的放空损失较大， 粉料排空对环境造成一定污染； 气固两相的接触 时间短， 两相间的传热不充分， 气体放空时的温度较高， 热疗率较低； -2 百度文库 - 好好学习，天天向上 此外气体通过干燥系统的流动阻力较大， 风机的动力消耗较高， 因而 气流干燥器的能量消耗较高。 （2）转筒干燥器 机械化程度高， 生产能力较大， 干燥介质通过转筒的阻力较小， 对物料的适应性较强，操作稳定，运行费用低。但是装置比较笨重， 金属耗材多，传动机构复杂，维修量较大，设备投资高，占地大。 （3）喷雾干燥器 干燥速度快，干燥时间短，特别适合热敏性物料的干燥。但是 它的体积传热系数很低，水分汽化强度小，因而干燥器体积庞大，热 效率低，动力消耗大。 （4）厢式干燥器 可以用于各种物料的干燥，但其热效率低，产品质量不均匀， 主要用于小规模多品种、干燥条件变动大的场合。 （5）流化床干燥器 优点床层温度均匀，体积传热系数大（23007000W /m3℃） 。 生产能力大，可在小装置中处理大量的物料；物料干燥速度大，在干 燥器中停留时间短， 所以适用于某些热敏性物料的干燥； 物料在床内 的停留时间可根据工艺要求任意调节， 故对难干燥或要求干燥产品含 湿量低的过程非常适用；设备结构简单，造价低，可动部件少，便于 制造、操作和维修；在同一设备内，既可进行连续操作，又可进行间 歇操作。 缺点床层内物料返混严重，对单级式连续干燥器，物料在设备 -3 百度文库 - 好好学习，天天向上 内停留时间不均匀， 有可能使部分未干燥的物料随着产品一起排出床 层外；一般不适用于易粘结或结块、含湿量过高物料的干燥，因为容 易发生物料粘结到设备壁面上或堵床现象； 对被干燥物料的粒度有一 定限制，一般要求不小于 30 m、不大于 6mm。 ；对产品外观要求严格 的物料不宜采用。干燥贵重和有毒的物料时，对回收装量要求苛刻。 3.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。 （后面补充些 关于流化态理论的介绍见参考书） 二.课程设计任务书 1.设计任务 设计一台单层圆筒形流化床干燥器， 用于干燥某粒状药品， 将其含 -4 百度文库 - 好好学习，天天向上 水量从 12干燥至（以上均为湿基） ，产量为 500kg/h. 2.干燥条件 （1）干燥介质空气。其初始温度和湿度根据成都地区的气候条 件来选定。进干燥器温度为 t1120℃. 2物料进口温度θ 120℃. （3）热源饱和蒸汽，压力自选 400kPa. 4操作压力常压； （5）厂址自选。 三．基础数据 1被干燥物料颗粒密度ρ s2000kg/m 3,堆积密度ρ b1100kg/m 3, 绝干物料比热 C skg℃;颗粒平均直径 dmax， 颗粒最小直径 dmin； 临界 湿含量 X C，平衡湿含量 X *≈0;产品温度不能超过 65℃。 （2）物料静床层高度 z 0 （3）干燥装置热损失为有效传热量的 15％. 四．设计内容 （1）干燥流程的确定和和说明。 （2）干燥器主体工艺尺寸的计算和结构设计。 3辅助设备的选型和计算（气固分离器、空气加热器、供风装置、 加料器） 。 三.设计方案 1 1．干燥方法和设备的确定．干燥方法和设备的确定 根据我们此次设计的主要任务药物颗粒的湿含量从降至，可 -5 百度文库 - 好好学习，天天向上 以看出药物颗粒的初始湿含量较低， 其中存在的水应该是结合水， 流 化床干燥器最大优点是干燥结合水， 故选择流化床干燥器。 在流化床 干燥器中我们选择设备结构简单，耗材量少的单层圆筒流化床干燥 器。 2. 2.干燥装置流程的确定干燥装置流程的确定 如图所示 因为空气中含有杂质， 外界空气首先经空气过滤器进入 送风机，在风机的输送下进入空气加热器，使温度提高到要求的 120℃后从下部进入单层圆筒流化床干燥器，使物料得以干燥。由于 出干燥器的空气会带走部分药物颗粒， 为减少浪费和污染所以在排空 之前使用旋风分离器进行气固分离。 最后是排风机帮助输出空气， 进 行后半段的流体输送。 3. 3.操作条件的确定操作条件的确定 -6 百度文库 - 好好学习，天天向上 由资料查得，成都地区的空气平均湿度ψ80％，平均温度 t016℃ 其他已知参数为X 1 ≈0 G 2500kg/h Cskg℃ t 1120℃ θ 120℃且θ2 不高于 65℃ 0.120.05 *  0.1364 X2 0.005025 XC X 1 0.121 0.05 （一）物料衡算（一）物料衡算 对连续操作的干燥装置，其物料衡算式为WGcX1-X 2LH2-H1 每蒸发 1kg 水分所消耗的绝干空气量可表示为l 绝干物料量Gc G21-W2500h 水分蒸发