化工原理课程设计--流化床干燥器

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1、一．设计任务书（一）．设计题目设计一台卧式多室流化床干燥器，用于干燥PVC湿物料。将其湿含量从0.1干燥至0.005（以上均为干基），生产能力（以干燥产品计）3000kg/h。（二）．操作条件1．干燥介质：湿空气。其初始湿度和温度根据成都地区的气候条件来选定。进干燥器温度t1为100oC。2．物料进口温度：θ1=20oC。3．热源：饱和蒸汽，压力400kPa。4．操作压力：常压。5．设备工作日每年330天，每天24小时连续运行。6．厂址：四川大学江安校区。（三）．基础数据1．被干燥物料颗粒密度ρs=1400kg/m3；堆积密度ρb=700kg/m3；绝干物料比热Cs=1.256

2、kJ/kgoC；颗粒平均直径dm=150μm；临界湿含量Xc=0.05；平衡湿含量X*=0。2．物料静床层高度zo为0.15m。3干燥装置热损失为有效传热量的15%。（四）．设计内容1．干燥流程的确定与说明。2．干燥器主体工艺尺寸的计算及结构设计。3．辅助设备的选型及计算（气固分离器、空气加热器、供风装置、加料器）。4．绘制干燥器结构图。29二．干燥原理（一）．概述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

3、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。整个干燥过程中两个过程相继发生，并先后控制干燥速率。（二）．原理1．外部条件控制的干燥过程（过程1）在干燥过程中基本的外部变量为温度、湿度、空气

4、的流速和方向、物料的物理形态、搅动状况，以及在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。2．内部条件控制的干燥过程（过程2）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，而湿分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。主要为扩散、毛细管流和由于干燥过程的收缩而产生的内部压力。在临

5、界湿含量出现至物料干燥到很低的最终湿含量时，内部湿分迁移成为控制因素，了解湿分的这种内部迁移是很重要的。一些外部可变量，如空气用量，通常回提高表面蒸发速率，此时则降低了重要性。对内部条件控制的干燥过程，其强化手段是有限的，在允许的情况下，减小物料的尺寸，以降低湿分的扩散阻力很有效的。293．物料的干燥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

6、果压力降至三相点以下，则无液相存在，物料中的湿分被冻结。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。29三．干燥流程的确定与说明（一）．干燥器的选择方法干燥器选择的最好方法是利用过去的经验，选择干燥器的最初方式是以原理的性质为基础的，在处理液态物料时所选择的设备通常限于喷雾干燥器、转鼓干燥器、搅拌间歇真空干燥器。最粘性不很大的液状物料、旋转闪蒸干燥器及惰性载体干燥也很使用。对于膏状物和污泥的连续干燥，旋

7、转闪蒸干燥器常是首选干燥设备。由于无聊为细颗粒分散状态，尘埃问题是一种主要的考虑。然而据此要求在间歇和连续操作间作选择是困难的。通常采用间歇干燥器为常压或真空托盘干燥器、间歇常压或真空搅拌干燥器及常压或真空转筒干燥器。在溶剂回收、起火、有致毒危险或当需要限制温度时真空操作更可取。用于连续干燥的干燥器为（a）喷雾此时雾化是关键，为应考虑的问题；（b）流化床但物料在深床层中分散均匀较困难；（c）连续带式循环干燥器适合于要求无尘的产品；（d）气流干燥有时要求原料和干产品混合以促使物料分散在进入干燥