气流干燥设计2008..

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1、聚氯乙烯干燥设计指导书张浩勤2008.8概述去湿干燥工业上常常用机械去湿方法除去大量湿分之后，用热能去湿（称为干燥）除去少量湿分。干燥一般包括两个基本过程，一是对固体加热达到湿分汽化的过程；另一个是汽化后湿分扩散进入气相的传质过程，同时湿分从固体内部扩散源源不断达到固体表面，这是湿分在物体内部的传质过程。所以，干燥过程的特点是传热和传质同时伴生且相互影响、相互制约的过程。化学工业用的较多的是对流干燥，尤其是分散悬浮干燥应用得最广泛，最突出的是气流干燥和流化床干燥，这里着重讨论气流干燥。第一节干燥设计基础知识干燥涉及气、固两相之间的动量、热量、质量传递，计算较为复杂。本节讨论几个基本问题。1.

2、1干燥设计基本关系干燥器设计的基础知识为：（1）物料衡算、热量衡算（见化工原理教材）（2）相平衡关系（见设计任务书）；（3）传热速率方程和传质速率方程：由于对流传热系数与传质系数随干燥器的型式、物料性质和操作条件而异，因此需查找适用于气流干燥器的关联式[1，2]。热、质传递之间存在相互关系，目前多以传热的方法进行干燥器设计计算。详细内容将在第三节讨论。1.2干燥操作条件的确定1.干燥介质的选择干燥介质的选择，决定于干燥过程的工艺及可利用的热源。基本的热源有饱和水蒸气，液态或气态的燃料和电能。故在对流干燥中，干燥介质可采用空气、惰性气体、烟道气和过热蒸汽。当干燥温度不太高，且氧气的存在不影响被

3、干燥物料的性能时，可采用热空气作为干燥介质。对某些易氧化的物料，或以物料中蒸出易爆气体时，宜采用惰性气体作为干燥介质。烟道气适用于不怕污染，且不与烟气中SO2和CO2等气体发生作用的物料。2.流动方式的选择气体和物料在干燥器中的流动方式，一般可分为并流、逆流、错流。并流：其特点为可采用较高气温干燥，而物料温度在恒速段接近于空气的湿球温度而不致过热；物料出口温度较低，带走热量较少。在干燥强度和经济性方面优于逆流。但并流干燥的推动力沿程逐渐下降，干燥后阶段的推动力很小，使干燥速率降低，因而难以获得含水量很低的产品。并流操作适用于：（1）物料含水量高，允许快速干燥而不产生龟裂或焦化的物料；（2）干

4、燥后期不耐高温的物料；（3）只有恒速段，干燥要求不很高的物料。15逆流：整个干燥过程的推动力比较均匀，适用于：（1）要求获得含水量很低的物料；（2）干燥后期可耐高温，而前期不允许快速干燥的物料；错流：错流的热、质传递情况介于并流和逆流之间，适用于：（1）在高、低含水量时，都可进行快速干燥且耐高温的物料；（2）干燥器构造不适宜采用并流或逆流的场合（如流化床）。1.干燥介质温度（1）干燥介质为空气时，进口条件应按夏季条件计算；（2）进干燥器的温度愈高，则干燥器热效率愈高，所以应保持在物料允许的最高温度范围内。此值受到干燥器型式和热源温度的影响，例如，静止物料，介质进口温度稍低，悬浮物料进口温度可

5、高些；若选用饱和水蒸气加热，介质温度不超过150℃。（3）干燥介质出口的温度和湿度只能指定一个，另一个由物料、热量衡算确定。干燥介质出口温度愈低，热效率愈高；但干燥过程的平均推动力下降，干燥器尺寸增大。最适宜的出口温度应通过经济衡算来决定。实际选择时，首先要考虑物性的限制，如物料的熔点或软化点温度的限制，其次还应考虑相对湿度不能太大，在后继设备（如旋风分离器等）和管路中不能有水析出而破坏正常操作。对气流干燥器，一般要求较物料出口温度高10～30℃，较入口气体的绝热饱和温度高20～50℃。2.物料的出口温度恒速干燥阶段，物料温度等于空气的湿球温度；降速干燥阶段，物料温度有所升高。影响物料的出口

6、温度的因素较多，主要取决于物料的临界含水量及降速干燥阶段的传质系数。临界含水量愈低，传质系数愈大，出口温度愈低。简化计算公式见天大化原教材（6-55）（或华东教材（13-32））。其近似条件为：（1）物体内部温度均一，即悬浮颗粒或薄层物料；（2）降速阶段的速率与物料的自由含水量成正比。第一节干燥设备选型2.1气流干燥器1.气流干燥器的基本知识：请参阅化原教材或有关参考书[5，6]，学习时注意以下几个问题：（1）气流干燥器的流程，由哪些设备构成？（2）气流干燥器的特点是什么？（优点、缺点）（3）气流干燥器适用于什么物料？（4）加料口上部一段（加速段）干燥速度特别快的原因是什么？2．气流干燥装置

7、分类：以干燥管形式分类有：（1）直管式气流干燥器：气流干燥器基本型式；（2）变径式气流干燥器：在加料口上部一段（颗粒加速段）采用较小管径，颗粒速度进入恒速段以后则采用扩大管径，以降低干燥管高度；（3）倒锥式气流干燥器：从上到下气流干燥管直径逐渐增加，气速由下到上逐渐减少，增加了颗粒在管内的停留时间，降低了干燥管的高度；（4）脉冲式气流干燥器：特征是气流干燥管的管径是交替缩小和扩大，气流在上升过程中加速与减速交