化工原理課程設(shè)計(jì)---硫酸鉀流化床干燥器設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　化工原理課程設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　第一節(jié) 概述</b></p><p>　　將大量固體顆粒懸浮于運(yùn)動(dòng)著的流體之中，從而使顆粒具有類似于流體的某些表觀特性，這種流固接觸狀態(tài)稱為固體流態(tài)化。</p><p>　　流化床干燥器就是將流態(tài)化技術(shù)應(yīng)用于固體顆粒干燥的一種工業(yè)設(shè)備，目前

2、在化工、輕工、醫(yī)學(xué)、食品以及建材工業(yè)中都得到了廣泛應(yīng)用。</p><p><b>　　流態(tài)化現(xiàn)象</b></p><p>　　空氣流速和床內(nèi)壓降的關(guān)系為：</p><p>　　空氣流速和床層高度的關(guān)系為：</p><p>　　流化床的操作范圍：umf ~ut</p><p><b>　　

3、流化床干燥器的特征</b></p><p><b>　　優(yōu)點(diǎn)：</b></p><p>　?。?）床層溫度均勻，體積傳熱系數(shù)大（2300~7000W /m3·℃）。生產(chǎn)能力大，可在小裝置中處理大量的物料。</p><p>　?。?）由于氣固相間激烈的混合和分散以及兩者間快速的給熱，使物料床層溫度均一且易于調(diào)節(jié)，為得到干燥均

4、一的產(chǎn)品提供了良好的外部條件。</p><p>　　（3）物料干燥速度大，在干燥器中停留時(shí)間短，所以適用于某些熱敏性物料的干燥。</p><p>　?。?）物料在床內(nèi)的停留時(shí)間可根據(jù)工藝要求任意調(diào)節(jié)，故對難干燥或要求干燥產(chǎn)品含濕量低的過程非常適用。</p><p>　　（5）設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低，可動(dòng)部件少，便于制造、操作和維修。</p><p&

5、gt;　?。?）在同一設(shè)備內(nèi)，既可進(jìn)行連續(xù)操作，又可進(jìn)行間歇操作。</p><p><b>　　缺點(diǎn)：</b></p><p>　　（1）床層內(nèi)物料返混嚴(yán)重，對單級式連續(xù)干燥器，物料在設(shè)備內(nèi)停留時(shí)間不均勻，有可能使部分未干燥的物料隨著產(chǎn)品一起排出床層外。</p><p>　　（2）一般不適用于易粘結(jié)或結(jié)塊、含濕量過高物料的干燥，因?yàn)槿菀装l(fā)生物料

6、粘結(jié)到設(shè)備壁面上或堵床現(xiàn)象。</p><p>　?。?）對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。</p><p>　?。?）對產(chǎn)品外觀要求嚴(yán)格的物料不宜采用。干燥貴重和有毒的物料時(shí)，對回收裝量要求苛刻。</p><p>　?。?）不適用于易粘結(jié)獲結(jié)塊的物料。</p><p>　　三、流化床干燥器的形式</p&

7、gt;<p>　　1、單層圓筒形流化床干燥器</p><p>　　連續(xù)操作的單層流化床干燥器可用于初步干燥大量的物料，特別適用于表面水分的干燥。然而，為了獲得均勻的干燥產(chǎn)品，則需延長物料在床層內(nèi)的停留時(shí)間，與此相應(yīng)的是提高床層高度從而造成較大的壓強(qiáng)降。在內(nèi)部遷移控制干燥階段，從流化床排出的氣體溫度較高，干燥產(chǎn)品帶出的顯熱也較大，故干燥器的熱效率很低。</p><p>　　2、

8、多層圓筒形流化床干燥器</p><p>　　熱空氣與物料逆向流動(dòng)，因而物料在器內(nèi)停留時(shí)間及干燥產(chǎn)品的含濕量比較均勻，最終產(chǎn)品的質(zhì)量易于控制。由于物料與熱空氣多次接觸，廢氣中水蒸氣的飽和度較高，熱利用率得到提高。此種干燥器適用于內(nèi)部水分遷移控制的物料或產(chǎn)品要求含濕量很低的場合。</p><p>　　多層圓筒型流化床干燥器結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，操作不易控制，難以保證各層板上均形成穩(wěn)定的流比狀態(tài)以及使物料

9、定量地依次送入下一定。另外，氣體通過整個(gè)設(shè)備的壓強(qiáng)降較大，需用較高風(fēng)壓的風(fēng)機(jī)。</p><p>　　3、臥式多室流化床干燥器</p><p>　　與多層流化床干燥器相比，臥式多室流化床干燥器高度較低，結(jié)構(gòu)筒單操作方便，易于控制，流體阻力較小，對各種物料的適應(yīng)性強(qiáng)，不僅適用于各種難于干燥的粒狀物料和熱敏性物料，而且已逐步推廣到粉狀、片狀等物料的干燥，干燥產(chǎn)品含濕量均勻。因而應(yīng)用非常廣泛。&l

10、t;/p><p>　　四、干燥器選形時(shí)應(yīng)考慮的因素</p><p>　?。?）物料性能及干燥持性 其中包括物料形態(tài)(片狀、纖維狀、粒狀、液態(tài)、膏狀等)、物理性質(zhì)(密度、粒度分布、粘附性）、干燥特性（熱敏性、變形、開裂等)、物料與水分的結(jié)合方式等因素。</p><p>　?。?）對干燥產(chǎn)品質(zhì)量的要求及生產(chǎn)能力 其中包括對干燥產(chǎn)品特殊的要求(如保持產(chǎn)品特有的香味

11、及衛(wèi)生要求)；生產(chǎn)能力不同，干燥設(shè)備也不盡相同。</p><p>　?。?）濕物料含濕量的波動(dòng)情況及干燥前的脫水 應(yīng)盡量避免供給干燥器濕物料的含濕量有較大的波動(dòng)，因?yàn)闈窈康牟▌?dòng)不僅使操作難以控制面影響產(chǎn)品質(zhì)量，而且還會影響熱效率，對含濕量高的物料，應(yīng)盡可能在干燥前用機(jī)械方法進(jìn)行脫水，以減小干燥器除濕的熱負(fù)荷。機(jī)械脫水的操作費(fèi)用要比干燥去水低廉的多，經(jīng)濟(jì)上力求成少投資及操作費(fèi)用。 </p>

12、<p>　?。?）操作方便．勞動(dòng)條件好。</p><p>　?。?）適應(yīng)建廠地區(qū)的外部條件(如氣象、熱源、場地)，做到因地制宜。 </p><p><b>　　五、干燥原理</b></p><p>　　干燥通常是指將熱量加于濕物料并排除揮發(fā)濕分（大多數(shù)情況下是水），而獲得一定濕含量固體產(chǎn)品的過程。濕分以松散的化學(xué)結(jié)合或以液態(tài)溶液

13、存在于固體中，或積集在固體的毛細(xì)微結(jié)構(gòu)中。</p><p>　　當(dāng)濕物料作熱力干燥時(shí)，以下兩種過程相繼發(fā)生：</p><p>　　過程1．能量（大多數(shù)是熱量）從周圍環(huán)境傳遞至物料表面使?jié)穹终舭l(fā)。</p><p>　　過程2．內(nèi)部濕分傳遞到物料表面，隨之由于上述過程而蒸發(fā)。</p><p>　　干燥速率由上述兩個(gè)過程中較慢的一個(gè)速率控制，從周圍

14、環(huán)境將熱能傳遞到濕物料的方式有對流、傳導(dǎo)或輻射。在某些情況下可能是這些傳熱方式聯(lián)合作用，工業(yè)干燥器在型式和設(shè)計(jì)上的差別與采用的主要傳熱方法有關(guān)。在大多數(shù)情況下，熱量先傳到濕物料的表面熱按后傳入物料內(nèi)部，但是，介電、射頻或微波干燥時(shí)供應(yīng)的能量在物料內(nèi)部產(chǎn)生熱量后傳至外表面。</p><p>　　整個(gè)干燥過程中兩個(gè)過程相繼發(fā)生，并先后控制干燥速率。</p><p><b>　　六、物

15、料的干燥特性</b></p><p>　　物料中的濕分可能是非結(jié)合水或結(jié)合水。有兩種排除非結(jié)合水的方法：蒸發(fā)和汽化。當(dāng)物料表面水分的蒸汽壓等于大氣壓時(shí)，發(fā)生蒸發(fā)。這種現(xiàn)象是在濕分的溫度升高到沸點(diǎn)時(shí)發(fā)生的，物料中出現(xiàn)的即為此種現(xiàn)象。</p><p>　　如果被干燥的物料是熱敏性的，那么出現(xiàn)蒸發(fā)的溫度，即沸點(diǎn)，可由降低壓力來降低（真空干燥）。如果壓力降至三相點(diǎn)以下，則無液相存在，物

16、料中的濕分被凍結(jié)。</p><p>　　在汽化時(shí)，干燥是由對流進(jìn)行的，即熱空氣掠過物料。降熱量傳給物料而空氣被物料冷卻，濕分由物料傳入空氣，并被帶走。在這種情況下，物料表面上的濕分蒸汽壓低于大氣壓，且低于物料中的濕分對應(yīng)溫度的飽和蒸汽壓。但大于空氣中的蒸汽分壓。</p><p>　　第二節(jié) 設(shè)計(jì)任務(wù)書 </p><p>

17、　　設(shè)計(jì)一臺臥式多室流化床干燥器，用于干燥PVC濕物料。將其濕含量從0.15干燥至0.005（以上均為干基），生產(chǎn)能力（以干燥產(chǎn)品計(jì)）2500kg/h。</p><p><b>　　被干燥物料：</b></p><p>　　顆粒密度=1400kg/m；堆積密度=700kg/m3；絕干物料比熱=1.256kJ/kg℃；顆粒平均直徑dm=；臨界濕含量=0.05；平衡濕含量

18、≈0。</p><p>　　物料靜床層高度為0.15m。</p><p>　　干燥裝置熱損失為有效傳熱量的15%。</p><p><b>　　干燥條件確定</b></p><p>　　1.干燥介質(zhì)——濕空氣，根據(jù)成都的年平均氣象條件，將空氣進(jìn)預(yù)熱器溫度定為16℃,相對濕度定為84%。</p><p&

19、gt;　　2.干燥介質(zhì)進(jìn)入干燥器溫度=120℃。</p><p>　　3.物料進(jìn)入干燥器溫度：=20℃</p><p>　　4.干燥介質(zhì)離開干燥器的相對濕度和和：對氣流干燥器，一般要求較物料出口溫度高10—30℃，或者較出口氣體的絕熱飽和溫度（濕球溫度）高20—50℃。</p><p>　　5.熱源：飽和蒸汽，壓力400kPa。</p><p&g

20、t;　　6.物料出口溫度 ：物料出口溫度于許多因素有關(guān)，但主要取決于物料的最終濕含量、臨界濕含量，和內(nèi)部遷移控制段的傳質(zhì)系數(shù)。如果，則，若，物料的臨界濕含量低于0.05 則可用下式計(jì)算。</p><p>　　7.操作壓力：常壓。</p><p>　　8.設(shè)備工作日：每年330天，每天24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行。</p><p><b>　　第三節(jié) 設(shè)計(jì)計(jì)算</

21、b></p><p>　　干燥流程的確定及說明</p><p>　　根據(jù)任務(wù)，采用臥式多室流化床干燥裝置系統(tǒng)。</p><p>　　來自氣流干燥器的顆粒狀物料用星形加料器加到干燥室的第一室，依次經(jīng)過各室后，于67.5℃離開干燥器。濕空氣由送風(fēng)機(jī)送到翅片型空氣加熱器，升溫到120℃后進(jìn)入干燥器，經(jīng)過與懸浮物料接觸進(jìn)行傳熱傳質(zhì)后溫度溫度降到了73℃。廢氣經(jīng)旋風(fēng)分離

22、器凈化后由抽風(fēng)機(jī)排除至大氣。空氣加熱器以400kPa的飽和水蒸氣作熱載體。</p><p><b>　　物料和熱量衡算</b></p><p><b>　　物料衡算 </b></p><p>　　由給定的任務(wù)條件已知，生產(chǎn)能力為2500kg/h(以干燥產(chǎn)品計(jì))，即為, 又.</p><p><

23、b>　　濕基</b></p><p><b>　　絕干物質(zhì)質(zhì)量流率為</b></p><p>　　干燥器單位時(shí)間汽化水分量為</p><p>　　水在16℃下的飽和蒸汽壓為</p><p><b>　　空氣濕度為</b></p><p><b>　

24、　絕干氣體質(zhì)量流率為</b></p><p><b>　　,</b></p><p>　　=0.00956, </p><p><b>　　(a)</b></p><p>　　空氣和物料出口溫度的確定</p><p>　　空氣出口溫度比出口處濕球溫度要高出20—5

25、0℃，在這里取35℃。</p><p>　　由℃，查上頁濕度圖得：=38.0℃</p><p><b>　　近似取℃，</b></p><p><b>　　則℃ </b></p><p>　　設(shè)物料離開干燥器的溫度，</p><p><b>　　因,而<

26、/b></p><p><b>　　故可用公式</b></p><p><b>　　又因</b></p><p>　　=2491.27-2.30285*38=2403.76kJ/kg</p><p><b>　　故代入數(shù)據(jù)</b></p><p>

27、<b>　　得到67.5℃</b></p><p><b>　　干燥器的熱量衡算</b></p><p>　　如圖所示，干燥器中不補(bǔ)充能量，故0</p><p>　　干燥器中的熱量衡算可表達(dá)為：</p><p><b>　　(b)</b></p><p>

28、;　　物理意義是氣體冷卻放出的熱量Q用于三個(gè)方面：以氣化濕分，以加熱物料，以補(bǔ)償設(shè)備的熱損失。</p><p><b>　　其中，</b></p><p>　　=360.69（2491.27+1.884=601201kJ/h=167kW,</p><p>　　=2487.5(1.256+4.187)=150877.8kJ/h=41.91kW&l

29、t;/p><p><b>　　=</b></p><p>　　=(1.005+1.884*0.00956)(73-16)L</p><p>　　=58.31kJ/h=0.0162LkW</p><p><b>　　=</b></p><p>　　=(1.005+1.884*0.0

30、0956)(120-16)</p><p>　　=106.39LkJ/h=0.0285LkW</p><p>　　因?yàn)楦稍锲鞯臒釗p失為有消耗熱量的15%，</p><p><b>　　即</b></p><p>　　=0.15(167.0+41.91)=31.34kW</p><p>　　將上面各

31、式代入(b)式，</p><p>　　即為0.0285L=167+41.91+0.0162L+31.34 240.25</p><p>　　解得L=19532.52kg絕干氣/h</p><p>　　將L=19532.52代入(a)式</p><p>　　即為19532.52,</p><p>　　解得=0.0

32、2803kg水/kg絕干氣</p><p><b>　　干燥器的熱效率</b></p><p>　　許多資料和教科書上都是以直接用于干燥目的的來計(jì)算熱效率</p><p><b>　　所以</b></p><p><b>　　，其中</b></p><p&g

33、t;<b>　　故干燥器的熱效率為</b></p><p>　　第四節(jié) 干燥器工藝尺寸設(shè)計(jì)</p><p><b>　　㈠流化速度的確定</b></p><p>　　1.臨界流化速度的計(jì)算</p><p>　　對于均勻的球星顆粒的流化床，開始流化的孔隙率</p><p>　

34、　在120℃下空氣的有關(guān)參數(shù)為： 密度=0.898，粘度，導(dǎo)熱系數(shù)℃</p><p><b>　　所以 =87.53</b></p><p>　　由和值，查李森科關(guān)系圖得=</p><p><b>　　臨界流化速度為=</b></p><p><b>　　=</b></p

35、><p>　　2. 沉降速度的計(jì)算</p><p>　　顆粒被帶出時(shí)，床層的孔隙率。</p><p>　　根據(jù)及的數(shù)值，查李森科關(guān)系圖可得=</p><p><b>　　帶出速度為</b></p><p>　　帶出速度即為顆粒的沉降速度。</p><p><b>　　

36、3. 操作流化速度</b></p><p>　　取操作流化速度為0.7</p><p><b>　　即</b></p><p>　　流化床層底面積的計(jì)算</p><p>　　干燥第一階段所需底面積</p><p>　　表面汽化階段所需底面積可以按公式</p><p&

37、gt;　　式中，靜止時(shí)床層高度為。</p><p>　　干空氣的質(zhì)量流速取為，即</p><p><b>　　℃</b></p><p>　　3.51*24000=84240℃</p><p>　　由于所得需要校正，由從圖可查的</p><p><b>　　。</b><

38、/p><p>　　所以84240=9266.4℃</p><p><b>　　公式即可演變?yōu)椋?lt;/b></p><p><b>　　解得=7.646</b></p><p>　　(2)物料升溫階段所需底面積</p><p>　　物料升溫階段的所需底面積可以按公式</p>

39、;<p><b>　　公式中：</b></p><p><b>　　即為：</b></p><p><b>　　解得=1.494</b></p><p><b>　　(3)床層總面積</b></p><p>　　流化床層總的底面積=7.646

40、+1.494=9.14</p><p><b>　?、绺稍锲鏖L度和寬度</b></p><p>　　今取寬度b=2.4m,長度a=4m,則流化床的實(shí)際底面積為9.6m。</p><p>　　沿長度方向在床層內(nèi)設(shè)置5個(gè)橫向分隔板，板間距約為0.67m.</p><p><b>　　㈣停留時(shí)間</b>&

41、lt;/p><p>　　物料在床層中的停留時(shí)間為：</p><p><b>　?、楦稍锲鞲叨?lt;/b></p><p>　　流化床的總高度分為濃相段高度和分離段高度。流化床在界面以下的區(qū)域稱為濃相區(qū)，界面以上的區(qū)域稱為稀相區(qū)。</p><p><b>　　(1)濃相段高度</b></p>&

42、lt;p><b>　　而由式0.8822</b></p><p><b>　　由此</b></p><p><b>　　(2)分離段高度</b></p><p>　　對非圓柱形設(shè)備，應(yīng)用當(dāng)量直徑代替設(shè)備直徑D</p><p>　　由以及=1.048m 從資料查得<

43、/p><p><b>　　從而m</b></p><p><b>　?。?）干燥器高度</b></p><p>　　為了減少氣流對固體顆粒的帶出量，取分布板以上的總高度為2.5m。</p><p><b>　　干燥器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p><

44、b>　　布?xì)庋b置</b></p><p>　　布?xì)庋b置包括分布板和預(yù)分布器兩部分。其作用除了支撐固體顆粒、防止漏料以及使氣體均勻分布外，還有分散氣流使其在分布板上產(chǎn)生較小氣泡的作用，以造成良好的起始流化條件與抑制聚式流化床的不穩(wěn)定性。如圖4所示。</p><p>　　采用單層多孔布?xì)獍濉?lt;/p><p>　　取分布板壓降為床層壓降的15%。則<

45、;/p><p>　　取阻力系數(shù)，則篩孔氣速為：</p><p>　　干燥介質(zhì)的體積流量為：</p><p>　　選取篩孔直徑，則總篩孔數(shù)目為：</p><p><b>　　個(gè)</b></p><p>　　分布板的實(shí)際開孔率為：</p><p>　　在分布板上篩孔按等邊三角形布置

46、，孔心距為：</p><p>　　可取T=5.6mm.</p><p>　　預(yù)分布器的作用是在分布板前預(yù)先把氣體分布均勻一些，避免氣流直沖分布板而造成局部速度過高，對于大型干燥器，尤其需要裝置預(yù)分布器。</p><p><b>　　分隔板</b></p><p>　　為了改善氣固接觸情況和使物料在床層內(nèi)停留的時(shí)間分布均勻

47、，沿長度方向設(shè)置5個(gè)橫向分隔板（板間距約為0.67m）。</p><p>　　隔板與分布板之間的距離為20-50mm,隔板做成上下移動(dòng)式，以調(diào)節(jié)其與分布板之間的距離。</p><p>　　分隔板寬2.4m，高4.5m，由5mm厚鋼板制造。</p><p><b>　　物料出口堰高h(yuǎn)</b></p><p>　　將和代入上

48、式，即可以得到</p><p>　　解得：=6.7092</p><p><b>　　以公式計(jì)算h的數(shù)值</b></p><p><b>　　代入相關(guān)數(shù)據(jù)可得：</b></p><p><b>　　整理上式得到</b></p><p>　　經(jīng)試差解得h=

49、0.835m</p><p>　　為了便于調(diào)節(jié)物料的停留時(shí)間，溢流堰的高度設(shè)計(jì)成可調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)。</p><p>　　第六節(jié) 干燥器設(shè)計(jì)結(jié)果列表</p><p>　　第七節(jié) 附屬設(shè)備的設(shè)計(jì)與選型</p><p><b>　　風(fēng)機(jī)的選擇</b></p><p>　　為了克服整個(gè)干燥系統(tǒng)的阻力以輸送干燥

50、介質(zhì)。必須選擇合適類型的風(fēng)機(jī)并確定其安裝方式。</p><p><b>　　送風(fēng)機(jī)</b></p><p>　　風(fēng)機(jī)按其結(jié)構(gòu)形式有軸流式和離心式兩類。軸流式的特點(diǎn)是排風(fēng)量大而風(fēng)壓很小，一般僅用于通風(fēng)換氣，而不用于氣體輸送。故選擇離心式通風(fēng)機(jī)。其風(fēng)機(jī)進(jìn)口體積流量V1為</p><p><b>　　壓頭HT為 </b><

51、/p><p>　　上式中可忽略，，，所以上式可簡化為</p><p>　　因?yàn)檎麄€(gè)干燥過程的壓降主要有氣固分離器、換熱器、干燥器和旋風(fēng)分離器的壓降，其總和大約為 13000Pa。為前半段提供動(dòng)力的風(fēng)機(jī)取</p><p><b>　　風(fēng)機(jī)進(jìn)口密度為</b></p><p>　　根據(jù)所需風(fēng)量 和風(fēng)壓，從風(fēng)機(jī)樣本中查得的離心通風(fēng)機(jī)

52、滿足要求，電動(dòng)機(jī)型號為。該風(fēng)機(jī)性能如下</p><p><b>　　風(fēng)量 </b></p><p><b>　　全風(fēng)壓 </b></p><p><b>　　軸功率 </b></p><p><b>　　排風(fēng)機(jī)</b></p>&l

53、t;p>　　同理可得到物料出干燥塔的溫度下的體積流量V2：</p><p>　　空氣在干燥的后半段還需要的壓頭約為6159Pa、。故我們選擇的離心通風(fēng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)的型號為。。該風(fēng)機(jī)性能如下</p><p><b>　　風(fēng)量 </b></p><p><b>　　全風(fēng)壓 </b></p><p

54、><b>　　軸功率 </b></p><p><b>　　2.氣固分離器</b></p><p>　　為了獲得較高的回收率，同時(shí)避免環(huán)境污染，需將從干燥器中出來的空氣進(jìn)行氣固分離，在干燥系統(tǒng)中使用的分離器主要有旋風(fēng)分離器、袋濾器、濕式洗滌器等。</p><p>　　旋風(fēng)分離器（如圖6所示）是利用慣性離心力的作用從

55、氣流中分離出顆粒的設(shè)備。其上部為圓筒形，下部為圓錐形。它內(nèi)部的靜壓力在器壁附近最高，僅稍低于氣體進(jìn)口處的壓強(qiáng)，越往中心靜壓力越低，中心處的壓力可降到氣體出口壓力以下。旋風(fēng)分離器的分離效率通常用臨界粒徑的大小來判斷，臨界粒徑越小，分離效率越高。</p><p>　　在此次設(shè)計(jì)中采用旋風(fēng)分離器分離以上的PVC粉塵以能達(dá)到工藝和環(huán)境要求。經(jīng)考慮，故選用型旋風(fēng)分離器。</p><p>　　式中為出

56、口空氣溫度下的密度，即為時(shí)的密度：，另外取。可得</p><p>　　根據(jù)旋風(fēng)分離器手冊，可選擇標(biāo)準(zhǔn)切線進(jìn)口。</p><p>　　圓柱體直徑D 4.59m 圓柱體高度L1 D</p><p>　　圓錐體高度L2 1.8D 進(jìn)口寬度b 0.2D</p><p>　　進(jìn)

57、口高度a 0.4D 排氣管直徑d 0.3D</p><p>　　排氣管深度l 0.8D </p><p><b>　　3.空氣加熱器</b></p><p>　　選擇列管式換熱器，由于飽和水蒸氣在管程中被冷凝，形成液態(tài)水，停留在換熱器中，我們需要將折流擋板的缺口按水平方向排列。選擇列管式換熱

58、器，如圖5所示，則</p><p><b>　　已知條件有： </b></p><p>　　空氣 </p><p><b>　　水蒸氣 </b></p><p>　　查取相關(guān)書籍可得空氣（平均溫度）和水蒸氣的物理性質(zhì)參數(shù)為</p><p>

59、;<b>　　初選換熱器規(guī)格</b></p><p><b>　　按空氣計(jì)算熱負(fù)荷為</b></p><p>　　忽略換熱器熱損失，由熱量衡算可得水蒸氣的流量為</p><p>　　按逆流傳熱計(jì)算平均溫差為</p><p>　　初選一臺單殼程、偶數(shù)管程的換熱器，則</p><p&

60、gt;　　查圖（《化工原理》圖7.26）得，則</p><p>　　參照表（《化工原理》表7.7），初步估計(jì)換熱器的總傳熱系數(shù)，</p><p><b>　　則傳熱面積為。</b></p><p>　　由《鋼制列管式固定管板換熱器結(jié)構(gòu)手冊》可初步選擇列管式換熱器。其參數(shù)如下：</p><p>　　外殼直徑 D/mm

61、 800</p><p>　　公稱壓強(qiáng) p/MPa 10</p><p>　　管子排列方法 正三角形</p><p>　　管長 /m 3</p><p>　　管子外

62、徑 /mm </p><p>　　管子總數(shù) 469</p><p>　　管程數(shù) /Np 1</p><p>　　殼程數(shù) 1</p>&l

63、t;p>　　管程流通截面積 /m2 0.1624</p><p>　　殼程流通截面積 /m2 0.416</p><p>　　換熱面積 /m2 106.8</p><p>　　折流板間距 h/mm 300<

64、;/p><p>　　采用此傳熱面積，則要求總傳熱系數(shù)為</p><p><b>　　驗(yàn)算壓降</b></p><p><b>　　管程壓降為</b></p><p><b>　　管程流體流速為</b></p><p>　　管程中空氣流速偏大，可能造成不利影響

65、。因此，選擇兩臺同類型的換熱器并聯(lián)。</p><p>　　空氣可視為理想氣體，其黏度μ與壓強(qiáng)無關(guān)，而密度隨壓強(qiáng)的升高而增大，即</p><p>　　該換熱器內(nèi)的鋼管的絕對粗糙度取為，則，查圖（《化工原理》圖2.13）可得。</p><p><b>　　則管程總流動(dòng)阻力為</b></p><p><b>　　b．

66、殼程壓力降為</b></p><p><b>　　殼程流體流速為</b></p><p>　　管子為三角形排列，故取，另外有，</p><p><b>　　。所以</b></p><p><b>　　則殼程總流動(dòng)阻力為</b></p><p>

67、;<b>　　核算總傳熱系數(shù)</b></p><p><b>　　管程給熱系數(shù)</b></p><p>　　查表（《化工原理》附錄6）可得</p><p><b>　　因?yàn)椋?lt;/b></p><p><b>　　殼程給熱系數(shù)</b></p>

68、<p><b>　　假設(shè)外壁面溫度為。</b></p><p><b>　　管束校正系數(shù)為</b></p><p>　　所以，蒸汽在管間冷凝的給熱系數(shù)為</p><p><b>　　污垢熱阻</b></p><p>　　查表（《化工原理》表7.8）可得。由管程給熱

69、系數(shù)和殼程給熱系數(shù)不難看出，不銹鋼的溫度趨進(jìn)空氣（）側(cè)，故取導(dǎo)熱系數(shù)。</p><p><b>　　所以 。</b></p><p>　　計(jì)算的總傳熱系數(shù)與估計(jì)值的偏差為</p><p>　　根據(jù)計(jì)算的傳熱系數(shù)可以求得傳熱面積為</p><p>　　計(jì)算的傳熱面積與估算傳熱面積的偏差為</p><p

70、>　　綜上所述，所選擇的列管式換熱器的參數(shù)為 </p><p>　　外殼直徑 D/mm 100</p><p>　　公稱壓強(qiáng) p/MPa 10</p><p>　　管子排列方法 正三角形</p><p>

71、;　　管長 /m 5 </p><p>　　管子外徑 /mm </p><p>　　管子總數(shù) 749</p><p>　　管程數(shù) /Np 1</p

72、><p>　　殼程數(shù) 1</p><p>　　管程流通截面積 /m2 0.6079</p><p>　　殼程流通截面積 /m2 0.416</p><p>　　換熱面積 /m2

73、 106.8</p><p>　　折流板間距 h/mm 300</p><p><b>　　4.加料器</b></p><p>　　供料器是保證按照要求定量、連續(xù)（或間歇）、均勻地向干燥器供料與排料。常用的供料器有圓盤供料器、旋轉(zhuǎn)葉輪供料器、螺旋供料器、噴射式供料器等。</p><p

74、>　　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(fèi)用低，但是物料進(jìn)干燥器的量誤差較大，只能用于定量要求不嚴(yán)格而且流動(dòng)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，對高大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(jìn)料定量行高，還可使它使用于輸送腐蝕性物料。但動(dòng)力消耗大，難以輸送顆粒大、易粉碎的物料；

75、對于噴射式供料器空氣消耗量大，效率不高，輸送能力和輸送距離受到限制，磨損嚴(yán)重。</p><p>　　我們本次設(shè)計(jì)的任務(wù)是干燥PVC，它在進(jìn)入干燥器之前的溫度下為固態(tài)顆粒狀，顆粒平均直徑，且硬度和剛性都較高。</p><p>　　因?yàn)閳A盤供料器只能用于定量要求不嚴(yán)格的物料，所以通常情況下不選用。又因?yàn)槁菪┝掀魅菀壮练e物料，不宜用于一年330天，每天24小時(shí)的連續(xù)工作。另外我們較高硬度和剛性

76、的PVC對設(shè)備存在磨損，如果再加上空氣流的噴射作用，磨損將會更大，故不能選用噴射式供料器。</p><p>　　綜上我們選用星形供料裝置，如圖7所示，且，因此可選擇其規(guī)格和操作參數(shù)如下：</p><p>　　規(guī)格： </p><p>　　生產(chǎn)能力： </p><p>　　葉輪轉(zhuǎn)速：

77、 </p><p>　　傳動(dòng)方式： 鏈輪直聯(lián)</p><p>　　設(shè)備質(zhì)量： </p><p>　　齒輪減速電機(jī)： 型號</p><p><b>　　功率</b></p><p><b>　　輸出轉(zhuǎn)速</b>

78、;</p><p><b>　　參考資料：</b></p><p>　　《化工原理》第二版，科學(xué)出版社;</p><p>　　《化工原理課程設(shè)計(jì)》，天津大學(xué)技術(shù)出版社；</p><p>　　《化工原理設(shè)計(jì)導(dǎo)論》，成都科技大學(xué)出版社；</p><p>　　《先進(jìn)干燥技術(shù)》，T.庫德 ，A.S.牟久大