化工原理课程设计流化床干燥器
目录I设计任务书一、设计题目万吨/年流化床干燥器设计二、设计任务及操作条件1.设计任务生产能力进料量万吨/年以干燥产品计操作周期260天/年进料湿含量13%湿基出口湿含量1%湿基2.操作条件干燥介质湿空气110℃含湿量取kg干空气湿空气离开预热器温度即干燥器进口温度110℃气体出口温度自选热源饱和蒸汽,压力自选物料进口温度15℃物料出口温度自选操作压力常压颗粒平均粒径3.设备型式流化床干燥器4.厂址合肥三、设计内容：1、设计方案的选择及流程说明2、工艺计算3、主要设备工艺尺寸设计1硫化床层底面积的确定；2干燥器的宽度、长度和高度的确定及结构设计4、辅助设备选型与计算5、设计结果汇总6、工艺流程图、干燥器设备图、平面布置图7、设计评述II第一章概述流化床干燥器简介将大量固体颗粒悬浮于运动着的流体之中,从而使颗粒具有类似于流体的某些表观特性,这种流固接触状态称为固体流态化;流化床干燥器就是将流态化技术应用于固体颗粒干燥的一种工业设备,目前在化工、轻工、医学、食品以及建材工业中都得到了广泛应用;1）流态化现象图1流态化现象图空气流速和床内压降的关系为：图2空气流速和床内压降关系图空气流速和床层高度的关系为：流化床的操作范围：u mf ~u t图3空气流速和床层高度关系图2） 流化床干燥器的特征优点：1床层温度均匀,体积传热系数大2300~7000W/m3·℃;生产能力大,可在小装置中处理大量的物料;Velocity Height0fbed FixedFluidize A DB CEU mf Velocity PressuredropU mf2由于气固相间激烈的混合和分散以及两者间快速的给热,使物料床层温度均一且易于调节,为得到干燥均一的产品提供了良好的外部条件;3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;4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;5设备结构简单,造价低,可动部件少,便于制造、操作和维修;6在同一设备内,既可进行连续操作,又可进行间歇操作;缺点：1床层内物料返混严重,对单级式连续干燥器,物料在设备内停留时间不均匀,有可能使部分未干燥的物料随着产品一起排出床层外;2一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;3对被干燥物料的粒度有一定限制,一般要求不小于30m、不大于6mm;4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;5不适用于易粘结获结块的物料;3流化床干燥器的形式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;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;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;4干燥器选形时应考虑的因素1物料性能及干燥持性其中包括物料形态片状、纤维状、粒状、液态、膏状等、物理性质密度、粒度分布、粘附性、干燥特性热敏性、变形、开裂等、物料与水分的结合方式等因素;2对干燥产品质量的要求及生产能力其中包括对干燥产品特殊的要求如保持产品特有的香味及卫生要求；生产能力不同,干燥设备也不尽相同;3湿物料含湿量的波动情况及干燥前的脱水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;4操作方便．劳动条件好;5适应建厂地区的外部条件如气象、热源、场地,做到因地制宜; 5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;6）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;干燥技术是一门跨学科、跨行业、具有实验科学性的技术;传统的干燥器主要有箱式干燥器、隧道干燥器、转同干燥器、带式干燥器、盘式干燥器、桨叶式干燥器、流化床干燥器、喷动床干燥器、喷雾干燥器、气流干燥器、真空冷冻干燥器、太阳能干燥器、微波和高频干燥器、红外热能干燥器等;干燥设备制作是密集型产业,我国的国产干燥设备价格相对低廉,因此具有较强的竞争力;主要包括：1物料静止型或物料输送型干燥器；2物料搅拌型干燥器；3物料热风输送型干燥器；4物料移动状态；5辐射能干燥器将大量固体颗粒悬浮于运动着的流体之中,从而使颗粒具有类似于流体的某些表观特性,这种流固接触状态称为固体流态化;流化床干燥器就是将流态化技术应用于固体颗粒干燥器德一种工业设备,目前在化工、轻工医学、食品以及建材工业中得到广泛的应用;设计方案简介一、设计任务所要求的内容见附设计任务书二、主体设备的选择计算管的高度与管径时所需的公式与参数,可由参考文献查得;具体计算见设计书;来自气流干燥器的颗粒状物料用星形加料器加到干燥室的第一室,依次经过各室后,于℃离开干燥器;湿空气由送风机送到翅片型空气加热器,升温到120℃后进入干燥器,经过与悬浮物料接触进行传热传质后温度温度降到了73℃;废气经旋风分离器净化后由抽风机排除至大气;空气加热器以400kPa的饱和水蒸气作热载体;图4干燥器主体设备图三、辅助设备的选择辅助设备在干燥中起着关键的作用;加料装置的选择必须考虑到所加物料的湿度、颗粒的大小和物料的处理量,因此,综合考虑选择装置,可以用旋转式加料装置;风机和热风加热装置的选择稍微有点难,因为没有具体的数据可以选择使用,为了节省整个装置的成本,我们可以选择有同样功能的标准设备,此具体的风机没有,我们就可以选择稍大的现有的标准风机来代替;至于分离装置的,因为是要求达到环保的排放标准,必须选择能处理极小粒径的,例如,旋风分离器,其他离粒径在5微米左右,排放出的颗粒基本达到要求,不需要再安装更好的布袋分离器,同时也可以节省成本;四、整个装置的流程图见附录;风机提供出所需要的风量,经热风加热器到需要的温度后,送入主体设备并带着加入的物料往上走进行干燥过程;因为颗粒有自身的重量要往下运动,就与向上的热风形成逆流运动,加大了干燥的效果;运动流化床干燥装置,减少了干燥的时间和主体设备的高度;最后由分离设备分离器出需要的干物料,并排出难分离的颗粒;五、具体的计算与装置的选择见下面的设计书;第二章 设计计算设计参数被干燥物料：颗粒密度s ρ=1400kg/m 3；堆积密度b ρ=700kg/m3；绝干物料比热s C =kg ℃；颗粒平均直径dm=m μ150；临界湿含量C X =；平衡湿含量*X ≈0;要求物料从ω1=15%湿基,干燥至ω2=1%湿基物料进口温度θ1=15℃物料静床层高度0Z 为;干燥装置热损失为有效传热量的15%;干燥条件确定：1.干燥介质——湿空气,根据成都的年平均气象条件,将空气进预热器温度定为16℃,相对湿度定为84%;2.干燥介质进入干燥器温度1t =110℃;3.物料进入干燥器温度：1θ=15℃4.干燥介质离开干燥器的相对湿度和2ϕ和2t ：对气流干燥器,一般要求2t 较物料出口温度高10—30℃,或者较出口气体的绝热饱和温度湿球温度高20—50℃;5.热源：饱和蒸汽,压力400kPa;物料衡算由给定的任务条件已知,生产能力为3526kg/h 以干燥产品计,即为h kg G /35262=,又ω1=,ω2= 湿基01.001.0101.0ω-1ω222=-==X ,15.013.0113.0ω-1ω111=-==X 绝干物质质量流率为干燥器单位时间汽化水分量为水在16℃下的饱和蒸汽压为空气湿度为绝干气体质量流率为12H H W L -=,01H H = =,00956.070.4882-=H L a空气和物料出口温度的确定空气出口温度比出口处湿球温度要高出20—50℃,在这里取35℃;由t 1=110℃,00956.01=H 查上页湿度图得：1w t =℃ 近似取2138w w t t ==℃, 则2383573t =+=℃设物料离开干燥器的温度2θ, 因C X X <2,而05.0=Xc2280 2250246023702340231024302400 2490 02030 40 50 60 10 7080 90 100温度/℃110120H图5湿空气的湿度-温度图湿度/k g.kg 干空气-1汽化潜热/k J/kg湿比热容/kJ.kgH 2O.℃-1湿比体积/m 3.k g 干故可用公式)()(22222222222222)()()))(()(w S C w t t C X X r w S C w C w S w w t t C X X r X X X X t t C X X r t t t --*****--------=--θ又因2230285.227.2491w w t r -= =故代入数据2403.760.051.256(7338)20.0052403.760.005 1.256(7338)()730.0573382403.760.05 1.256(7338)θ⨯-⨯-⨯-⨯-=-⨯--得到=2θ℃干燥器的热量衡算图6干燥器热量衡算图如图6所示,干燥器中不补充能量,故=d Q 0 干燥器中的热量衡算可表达为：l l m w p Q Q Q Q Q Q '+++== b物理意义是气体冷却放出的热量Q p 用于三个方面：以w Q 气化湿分,以m Q 加热物料,以l Q 补偿设备的热损失;其中,)(120θw v W c t c r W Q -+==⨯+⨯⨯⨯⨯)152.62(-⨯)(020t t Lc Q H l -='))(884.1005.1(020t t H L -+))(884.1005.1(010t t H L -+L 因为干燥器的热损失为有消耗热量的15%,即)%(15m w l Q Q Q += =+=将上面各式代入b 式, 即为=+++ 解得L=绝干气/h将L=代入a 式 即为00956.070.4882-=H ,解得2H =水/kg 绝干气干燥器的热效率许多资料和教科书上都是以直接用于干燥目的的w Q 来计算热效率 所以dp wh Q Q Q +=η,其中0=d Q 故干燥器的热效率为第三章干燥器工艺尺寸设计流化速度的确定1.临界流化速度的计算对于均匀的球星颗粒的流化床,开始流化的孔隙率4.0=mf ε在110℃下空气的有关参数为：密度ρ=3/kg m ,粘度s Pa ⋅⨯=-51018.2μ,导热系数223.210/W m λ-=⨯⋅℃ 所以253323)1018.2(81.9898.0)898.01400()1015.0()(--⨯⨯⨯-⨯⨯=-=μρρρgd Ar s = 由4.0=mf ε和Ar 值,查李森科关系图得mf Ly =6102-⨯ 临界流化速度为23ρμρgLy u s mf mf ==2563898.081.914001018.2102⨯⨯⨯⨯⨯--=s m /1006.93-⨯2.沉降速度的计算颗粒被带出时,床层的孔隙率1≈ε;根据1=ε及Ar 的数值,查李森科关系图可得mf Ly =55.0带出速度为s m gLy u s t /5889.0898.081.914001018.255.025323=⨯⨯⨯⨯==-ρμρ 带出速度即为颗粒的沉降速度; 3.操作流化速度 取操作流化速度为t u即0.70.70.58890.4122/t u u m s =⨯=⨯=流化床层底面积的计算1、干燥第一阶段所需底面积表面汽化阶段所需底面积1A 可以按公式 式中,静止时床层高度为m Z 15.00=; 干空气的质量流速取为u ρ,即⋅=⨯⨯⨯⨯=⨯=---25.1335.13/51.35469.21015.0032.0104(Re)104m W d mλα℃ =a α24000=842402/W m ⋅℃由于时，mm mm d m 9.015.0<=所得a α需要校正,由m d 从图可查的11.0=C ;所以⨯='11.0a α84240=2/W m ⋅℃ 公式⎥⎦⎤⎢⎣⎡---=1)()(2111000w w H H r X X G t t A L C C L aZ α即可演变为：解得1A =2、物料升温阶段所需底面积物料升温阶段的所需底面积2A 可以按公式 公式中：=--=--2.6211015110ln ln2111θθt t ⎥⎦⎤⎢⎣⎡---=1ln /211122000θθαt t c G A L C C L aZ m c H H 即为：解得2A = 3、床层总面积流化床层总的底面积21A A A +==+=2m干燥器长度和宽度今取宽度b=,长度a=4m,则流化床的实际底面积为; 沿长度方向在床层内设置5个横向分隔板,板间距约为.停留时间物料在床层中的停留时间为：干燥器高度流化床的总高度分为浓相段高度和分离段高度;流化床在界面以下的区域称为浓相区,界面以上的区域称为稀相区; 1、浓相段高度而ε由式=⨯+⨯=⎪⎪⎭⎫⎝⎛+=21.0221.02)53.875469.236.05469.218(Re 36.0Re 18Ar ε由此m Z Z 764.08822.014.0115.011001=--⨯=--=εε 2、分离段高度对非圆柱形设备,应用当量直径e D 代替设备直径D由0.4122/u m s =以及e D =从资料查得 从而2 1.5 1.5 1.048 1.571e z D ==⨯=m 3、干燥器高度为了减少气流对固体颗粒的带出量,取分布板以上的总高度为;干燥器结构设计1、布气装置设计布气装置包括分布板和预分布器两部分;其作用除了支撑固体颗粒、防止漏料以及使气体均匀分布外,还有分散气流使其在分布板上产生较小气泡的作用,以造成良好的起始流化条件与抑制聚式流化床的不稳定性;如图7所示;图7布气装置图采用单层多孔布气板;取分布板压降为床层压降的15%;则 取阻力系数2ξ=,则筛孔气速为： 干燥介质的体积流量为：选取筛孔直径0 1.5d mm =,则总筛孔数目为：31036936.140015.0365.5442020=⨯⨯∏⨯=∏=u d V n S 个 分布板的实际开孔率为：在分布板上筛孔按等边三角形布置,孔心距为： 可取T=.预分布器的作用是在分布板前预先把气体分布均匀一些,避免气流直冲分布板而造成局部速度过高,对于大型干燥器,尤其需要装置预分布器; 2、分隔板设计为了改善气固接触情况和使物料在床层内停留的时间分布均匀,沿长度方向设置5个横向分隔板板间距约为;隔板与分布板之间的距离为20-50mm,隔板做成上下移动式,以调节其与分布板之间的距离;分隔板宽,高,由5mm 厚钢板制造;3、物料出口堰高h将u 和mf u 代入上式,即可以得到 解得：v E =以公式013232.14()Re18 1.52ln()15()()vc v bh Z E G hE b ρ-=-计算h 的数值 代入相关数据可得：整理上式得到0.265211710.3189650.004457ln h h =+ 经试差解得h=为了便于调节物料的停留时间,溢流堰的高度设计成可调节结构;第四章附属设备的设计与选型风机的选择为了克服整个干燥系统的阻力以输送干燥介质;必须选择合适类型的风机并确定其安装方式;送风机风机按其结构形式有轴流式和离心式两类;轴流式的特点是排风量大而风压很小,一般仅用于通风换气,而不用于气体输送;故选择离心式通风机;其风机进口体积流量V 1为 排风机同理可得到物料出干燥塔的温度下的体积流量V 2：气固分离器为了获得较高的回收率,同时避免环境污染,需将从干燥器中出来的空气进行气固分离,在干燥系统中使用的分离器主要有旋风分离器、袋滤器、湿式洗涤器等;旋风分离器如图8所示是利用惯性离心力的作用从气流中分离出颗粒的设备;其上部为圆筒形,下部为圆锥形;它内部的静压力在器壁附近最高,仅稍低于气体进口处的压强,越往中心静压力越低,中心处的压力可降到气体出口压力以下;旋风分离器的分离效率通常用临界粒径的大小来判断,临界粒径越小,分离效率越高;在此次设计中采用旋风分离器分离5m μ以上的PVC 粉尘以能达到工艺和环境要求;经考虑,故选用/8.2XLP B -型旋风分离器;式中t r 为出口空气温度下的密度,即为73o c 时的密度：31.04/t r kg m =,另外取65tr p=∆;可得 D =图8旋风分离器装置图加料器供料器是保证按照要求定量、连续或间歇、均匀地向干燥器供料与排料;常用的供料器有圆盘供料器、旋转叶轮供料器、螺旋供料器、喷射式供料器等;将这些供料器相比较：对于圆盘供料器,虽然结构简单、设备费用低,但是物料进干燥器的量误差较大,只能用于定量要求不严格而且流动性好的粒状物料；对于旋转叶轮供料器,操作方便,安装简便,对高大300o C 的高温物料也能使用,体积小,使用范围广,但在结构上不能保持完全气密性,对含湿量高以及有黏附性的物料不宜采用；对于螺旋供料器,密封性能好,安全方便,进料定量行高,还可使它使用于输送腐蚀性物料;但动力消耗大,难以输送颗粒大、易粉碎的物料；对于喷射式供料器空气消耗量大,效率不高,输送能力和输送距离受到限制,磨损严重;我们本次设计的任务是干燥PVC,它在进入干燥器之前的温度下为固态颗粒状,颗粒平均直径m d =150m μ,且硬度和刚性都较高;因为圆盘供料器只能用于定量要求不严格的物料,所以通常情况下不选用;又因为螺旋供料器容易沉积物料,不宜用于一年330天,每天24小时的连续工作;另外我们较高硬度和刚性的PVC 对设备存在磨损,如果再加上空气流的喷射作用,磨损将会更大,故不能选用喷射式供料器;综上我们选用星形供料装置,如图9所示,且3=2.143m /h mv sq q ρ=,因此可选择其规格和操作参数如下：规格：200200φ⨯生产能力：3m h4/叶轮转速：20/minr传动方式：链轮直联设备质量：66kg齿轮减速电机：型号561JTC功率1kW输出转速31/minr图9星形供料装置图第五章设计结果列表参考资料：化工原理第二版,科学出版社;化工原理课程设计,天津大学技术出版社；化工原理设计导论,成都科技大学出版社；先进干燥技术,T.库德,.牟久大着,化学工业出版社；化工设计,黄璐,王保国着,化学工业出版社;附录主要参数说明G1——物料进口量G2——物料出口量W——水分蒸发量ρs——物料密度M——物料干基L——空气用量θ1、θ2——物料进出口温度1θ2θt1、t2—-气体进出口温度1t2tcs——干物料比热scQ——热消耗量ω——物料湿含量H——温度Re——雷诺数u——空气速度γ——物料重度——空气相对湿度ε——固体床层空隙率A——床层面积D——床层直径φd——分布板开空率τ——平均停留时间。
化工原理教案干燥
化工原理教案-干燥一、教学目标1. 理解干燥的基本概念和意义2. 掌握干燥过程的物理机制和数学模型3. 了解干燥设备的选择和操作条件的影响4. 能够分析实际干燥过程并优化干燥方案二、教学内容1. 干燥的基本概念：干燥的定义、目的和重要性2. 干燥过程的物理机制：湿空气的性质、干燥速率、干燥曲线3. 干燥设备的类型和选择：流化床干燥器、滚筒干燥器、喷雾干燥器等4. 干燥操作条件的影响：温度、湿度、风速、干燥时间等5. 干燥过程的优化：干燥工艺参数的选择、节能和环保考虑三、教学方法1. 讲授：讲解干燥的基本概念、物理机制和干燥设备的原理2. 案例分析：分析实际干燥过程，讨论干燥方案的设计和优化3. 互动讨论：引导学生提问和思考，解答学生的疑问4. 实验操作：安排干燥实验，让学生亲身体验干燥过程四、教学准备1. 教材：化工原理教材或相关干燥书籍2. 教案：详细的教案和教学笔记3. 投影片：干燥过程的图示和示意图4. 实验设备：干燥实验所需的设备和相关材料五、教学评估1. 课堂参与度：学生提问、回答问题和互动讨论的情况2. 作业：布置干燥相关的练习题，评估学生的理解和应用能力3. 实验报告：评估学生在干燥实验中的操作技能和分析能力4. 期末考试：包括干燥原理、设备和操作条件的选择和应用题六、教学活动1. 导入：通过实例引入干燥的概念，激发学生的兴趣2. 理论讲解：详细讲解干燥的基本原理、物理机制和数学模型3. 案例分析：分析实际干燥过程，让学生了解干燥在工业中的应用4. 小组讨论：学生分组讨论干燥过程的优化方案，分享各自的成果5. 实验操作：组织学生进行干燥实验，提高学生的实践能力七、教学资源1. 教材：化工原理教材或相关干燥书籍2. 教案：详细的教案和教学笔记3. 投影片：干燥过程的图示和示意图4. 实验设备：干燥实验所需的设备和相关材料5. 网络资源：介绍干燥领域的最新研究和发展动态八、教学评价1. 课堂表现：评估学生在课堂上的参与程度、提问和回答问题的情况2. 作业：布置干燥相关的练习题，评估学生的理解和应用能力3. 实验报告：评估学生在干燥实验中的操作技能和分析能力九、教学拓展1. 干燥在其他领域的应用：介绍干燥技术在农业、食品、医药等领域的应用2. 干燥设备的研发：介绍新型干燥设备的研究成果和发展趋势3. 干燥过程中的节能环保：讨论干燥过程的节能措施和环保问题4. 干燥技术的国际化：探讨干燥技术在国际市场上的地位和竞争力十、教学反思1. 教学效果：总结本节课的教学效果，分析学生的反馈意见2. 教学方法改进：根据学生的实际情况，调整教学方法和策略3. 课程内容完善：根据学生的需求和行业发展，不断完善教学内容4. 自身能力提升：加强专业知识的学习，提高自身的教学水平重点和难点解析六、教学活动补充说明：在案例分析环节，应选取具有代表性的实际干燥过程，让学生通过分析案例来深入理解干燥原理和操作条件对干燥效果的影响。
化工原理流化床干燥实验报告
北京化工大学实验报告流化床干燥实验一、摘要本实验通过对湿的小麦的干燥过程，要求掌握干燥的基本流程及流化床流化曲线的定，流化床床层压降与气速的关系曲线，物料含水量及床层温度随时间的变化关系，并确定临界含水量X0及恒速阶段的传值系数kH及降速阶段的比例系数KX。
二、关键词：流化床干燥、物料干燥速率、物料含水量、流化床床层压降、临界含水量三、实验目的及任务1、熟悉流化床干燥器的基本流程及操作方法。
2、掌握流化床流化曲线的测定方法，测定流化床床层压降与气速的关系曲线。
3、测定物料含水量及床层温度随时间变化的关系曲线。
4、掌握物料干燥速率曲线的测定方法，测定干燥速率曲线，并确定临界含水量X0及恒速阶段的传值系数k H及降速阶段的比例系数K X四、实验原理1.流化曲线在实验中，可以通过测量不同空气流量下的床层压降，得到流化床床层压降与气速的关系曲线。
（如图一）当气速较小时，操作过程处于固定床阶段（AB段），床层基本静止不动，气体只能从床层空隙中流过，压降与流速成正比，斜率约为1（在对数坐标系中）。
当气速逐渐增加（进入BC段），床层开始膨胀，空隙率增大，压降与气速的关系将不再成比例。
当气速继续增大，进入流化阶段（CD段），固体颗粒随气体流动而悬浮运动，随着气速的增加，床层高度逐渐增加，但床层压降基本保持不变，等于单位面积的床层净重。
当气速增大至某一值后（D点），床层压降将减小，颗粒逐渐被气体带走，此时，便进入了气流输送阶段，D点处的流速即被称为带出速度。
在流化状态下降低气速，压降与气速的关系线将沿图中的DC线返回至C点当气速继续降低，曲线无法按CBA继续变化，而是沿CA'变化。
C点处的流速被称为起始流化速度（umf）在生产操作中，气速应介于起始流化速度与带出速度之间，此时床层压降保持恒定，这是流化床的重要特点。
据此，可以通过测定床层压降来判断床层流化的优劣。
2干燥特性曲线将湿物料置于一定的干燥条件下，测定被干燥物料的质量和温度随时间变化的关系，可得到物料含水量（X）与时间（τ）的关系曲线及物料温度（θ）与时间（τ）的关系曲线。
化工原理干燥实验报告
一、摘要本实验旨在通过实际操作和数据分析，深入了解沸腾流化床干燥器的工作原理和操作方法。
通过实验装置，我们测定了干燥速率曲线、物料含水量、床层温度与时间的关系曲线以及流化床压降与气速的关系曲线。
实验过程中，我们计算了含水率、平均含水率和干燥速率，以测定干燥速率曲线和含水量、床层温度与时间的关系曲线。
此外，我们还通过计算标准状况下空气体积、使用状态下空气体积和空气流速，测定了流化床压降与气速的关系曲线。
二、实验目的1. 了解沸腾流化床干燥器的基本流程及操作方法。
2. 掌握流化床流化曲线的测定方法，测定流化床床层压降与气速的关系曲线。
3. 测定物料含水量及床层温度时间变化的关系曲线。
4. 掌握物料干燥速率曲线的测定方法，测定干燥速率曲线，并确定临界含水量X0及恒速阶段的传质系数kH及降速阶段的比例系数KX。
三、实验原理1. 流化曲线在实验中，通过测量不同空气流量下的床层压降，得到流化床床层压降与气速的关系曲线。
当气速较小时，操作过程处于固定床阶段（AB段），床层基本静止不动，气体只能从床层空隙中流过，压降与流速成正比，斜率约为1（在双对数坐标系中）。
当气速逐渐增加（进入BC段），床层开始膨胀，空隙率增大，压降与气速的关系将不再成比例。
当气速继续增大，进入流化床阶段（CD段），床层内部颗粒形成流化状态，颗粒间碰撞频繁，气体与颗粒间的接触面积增大，干燥速率显著提高。
2. 干燥速率干燥速率是指在单位时间内物料中水分被移除的量。
干燥速率与物料含水量、床层温度、气速等因素有关。
本实验通过测定物料含水量、床层温度与时间的关系曲线，以及流化床压降与气速的关系曲线，计算出干燥速率。
四、实验装置与材料1. 沸腾流化床干燥器2. 空气压缩机3. 温度计4. 湿度计5. 粉末物料6. 计时器7. 计算器五、实验步骤1. 将粉末物料放入沸腾流化床干燥器中，启动空气压缩机，调节气速。
2. 记录初始床层温度、物料含水量和气速。
化工原理课程设计干燥设计
学校代码： 10128学号： @@@@@@课程设计说明书题目：干燥涂料的气流干燥器设计学生姓名：@@@@学院：化工学院班级：@@@@指导教师：@@@@二零一一年@月@ 日内蒙古工业大学课程设计任务书课程名称：化工原理课程设计学院：化工学院班级：@@@@@学生姓名：@@@学号：@@@@_ 指导教师：@@@前言课程设计是化工原理课程教学中综合性和实践性较强的教学环节，是理论联系实际的桥梁，是使学生体察工程中的实际问题复杂性、学习化工设计基本知识的初次尝试。
化工原理课程设计是化学化工及相关专业学生学习化工原理课程必修的三大环节（化工原理理论课、化工原理实验课以及化工原理课程设计）之一，是综合应用本门课程和有关先修课程所学知识，完成以某一单元操作为主的一次综合性设计实践。
通过课程设计，要求学生了解工程设计的基本内容，掌握化工设计的程序和方法，培养学生分析和解决工程实际问题的能力。
同时，通过课程设计，还可以使学生树立正确的设计思想，培养实事求是、严肃认真、高度责任感的工作作风。
在当前大多数学生结业工作以论文为主的情况下，通过课程设计培养学生的设计能力和严谨的科学作风就更为重要。
化工课程设计是一项政策性很强的工作，它涉及政治、经济、技术、环保、法规等诸多方面，而且还会涉及多专业及多学科的交叉、综合和相互协调，是集体性的劳动。
先进的设计思想、科学的设计方法和优秀的设计作品是工程设计人员应坚持的设计方向和追求的目标。
在化工课程设计中，化工单元设备的设计是整个化工过程和装置设计的核心和基础，并贯穿于设计过程的始终，作为化工类的本科生及研究生，熟练掌握化工单元设备的设计方法是十分重要的。
目录第一章干燥器设计基础 (1)干燥技术概论 (1)干燥器的分类 (1)1.2.1厢式干燥器（盘式干燥器） (1)1.2.2带式干燥器 (1)1.2.3气流干燥器 (1)1.2.4沸腾床干燥器 (1)1.2.5转筒干燥器 (1)1.2.6喷雾干燥器 (2)1.2.7滚筒干燥器 (2)干燥器的设计 (2)1.3.1 干燥介质的选择 (2)1.3.2 干燥介质进入干燥器时的温度 (2)1.3.3流动方式的选择 (2)1.3.4 物料离开干燥器时的温度 (3)1.3.5干燥介质离开干燥器时的相对湿度和温度 (3)第二章气流干燥器的设计基础 (4)气流干燥器概述 (4)干燥过程及其对设备的基础 (4)2.2.1干燥流程的主体设备 (4)2.2.2 提高干燥过程的经济措施 (4)气流干燥的适用范围 (5)气流干燥装置的选择 (5)颗粒在气流干燥管中的传热速率 (5)2.5.1加速运动阶段 (5)2.5.2等速运动阶段 (6)气流干燥管直径和高度的其他近似计算方法 (6)2.6.1费多罗夫法 (6)2.6.2 桐栄良法 (7)2.6.3 简化计算方法 (7)第三章气流干燥管的设计计算 (8)已知条件 (8)干燥管的物料衡算 (8)3.2.1干燥管的物料平衡 (8)3.2.2干燥管的热量平衡 (9)加速运动干燥管直径及高度计算 (10)3.3.1干燥管的直径计算 (10)3.3.2干燥管的高度计算 (10)计算气流干燥管的压降 (11)3.4.1气固相与干燥管壁的摩擦损失 (11)3.4.2克服位能提高所需要的压降 (12)3.4.3颗粒加速所引起的压降损失 (12)3.4.4其他的局部阻力损失引起的压降 (12)风机选型 (12)预热器的选型 (13)主要符号和单位表 (14)课程设计总结 (16)主要参考文献 (17)第一章干燥器设计基础干燥技术概论干燥通常是指将热量加于湿物料并排除挥发性湿分，而获得一定湿含量的固体的过程。
卧式多室流化床干燥器
中原工学院化工原理课程设计卧式多室流化床干燥器2013/01/15姓名：***学院：纺织学院班级：轻化101学号： ************指导老师：***课程设计设计任务书（一）．设计题目设计一台卧式多室流化床干燥器，用于干燥颗粒状肥料。
将其湿含量从0.04+0.001×1=0.041干燥至0.0003+0.0001=0.0004（以上均为干基），生产能力（以干燥产品计）3000+100=3100kg/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。
离开预热器的温度t1为80℃。
2．物料进口温度：θ1=30℃。
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：新郑市龙湖地区。
（三）、设计内容（1）干燥流程的确定和说明。
（2）干燥器主体工艺尺寸计算及结构设计。
（3）辅助设备的选型及核算（气固分离器、空气加热器、供风装置、供料器）。
（三）．基础数据1．被干燥物料颗粒密度ρs=1730kg/m3；堆积密度ρb=800kg/m3；绝干物料比热Cs=1.47kJ/(kg·℃)；颗粒平均直径dm=0.14㎜；临界湿含量Xc=0.013（kg/kg绝干料）；平衡湿含量X*=0。
2．物料静床层高度Ζ0为0.15m。
3干燥装置热损失为有效传热量的15%。
目录（一）、设计方案简介：.............................................................................................. 3 （二）、干燥过程的流程说明...................................................................................... 4 (三)、干燥过程的计算................................................................................................ 4 3.1主体设备的工艺设计计算 .. (4)3.1.1 物料衡算 ......................................................................................................................... 4 3.1.2 空气和物料出口温度的确定 ......................................................................................... 5 3.1.3 干燥器的热量衡算 ......................................................................................................... 5 3.1.4预热器的热负荷和加热蒸汽消耗量 (6)3.2 干燥器的设计 (7)3.2.1 流化速度的确定 ............................................................................................................ 7 3.2.2 流化床层底面积的计算 ................................................................................................. 8 3.2.3 干燥器的宽度和长度 .................................................................................................... 9 3.2.4 干燥器高度 .................................................................................................................... 9 3.2.5 干燥器结构设计 . (10)（四）辅助设备的选择及计算.................................................................................. 11 一、风机...................................................................................................................... 11 二、供料装置.............................................................................................................. 13 三、除尘设备.............................................................................................................. 14 四、换热器选型.......................................................................................................... 14 五、 空气过滤器......................................................................................................... 16 六、管路计算及管道选择.......................................................................................... 17 （五）、优化分析........................................................................................................ 18 5.1.1.干燥器年总费用G (18)5.1.2干燥设备投资折旧费用GD ......................................................................................... 18 5.1.3 空气年预热费用hG (19)5.1.4风机年运转费用............................................................................................................ 19 5.2 .1干燥器优化设计工艺分析 ........................................................................................... 19 5.2.2 风机风量 ....................................................................................................................... 20 5.2.3 干燥器体积的计算 (20)（六）、设计一览表.................................................................................................... 22 （七）、评述................................................................................................................ 24 (八)、参考文献 .. (25)（一）、设计方案简介：在化学工业中，为了满足生产工艺中对物料含水率的要求或便于储存、运输，常常需要用到干燥过程。
卧式多室流化床干燥
摘要:在化学工业中，为了满足生产工艺中对物料含水率的要求或便于储存、运输，常常需要用到干燥过程。
本次化工原理课程设计的任务是设计一种卧式多室流化床干燥器，将颗粒状物料的含水量从5%降至0.08%，生产能力为1.1万t/年。
来自气流干燥器的颗粒状物料用星形加料器加入干燥器的第一室，再经过其余的四个室，在63.87℃下离开干燥器。
湿度为0.02的空气经翅片换热器（热载体为400kPa饱和水蒸气）加热至105℃后进入干燥器，经过与悬浮物料接触进行传质传热后，湿度增加到0.0281，温度降至74.8℃。
最后将尾气通过旋风分离器和袋滤器，以提高产品的收率。
流程中采用前送后抽式供气系统，维持干燥器在略微负压下工作。
通过查阅资料和选用公式设计，干燥器较好的设计结果为：床层底面积3.5m2，长度与宽度分别取2.5m和1.4m，高度2.5m，隔板间距0.5m，物料出口堰高0.389m。
分布板开孔率7.985%，总筛孔数152214个，孔心距5.151mm。
此外，还确定了合适的送风机、排风机、旋风分离器、袋滤器、换热器和空气过滤器等附属设备及型号。
关键词：干燥；卧式多室流化床；颗粒状物料；热载体Abstract:In Chemical industry, the process of drying is usually required in order to meet the demand of the rate of water content of material as well as thestorage and transportation. The task in the course of Design for theCourse of Principles of Chemical Engineering was to fulfill designing adrying equipment of multi-compartment fluidized dryer, which couldhandle 13,000-ton granular materials a year with water content 3% to anextent of water content of 0.02%. Solids coming from gas-dryer wereinjected to the first compartment with a star-like feeder, which then pastother three compartments one by one and left at 68.5℃. Air, whichheated to 105℃ by a fin type heat exchanger (heat carrier, 400kPa moiststeam), exchanged heat and mass with granular materials in fluidizedbed and discharged from dust collector as clean gas, with humidityincreased from 0.02 to 0.05 and temperature decreased from 105℃ to70.8℃. Blowing fan and exhaust fan were used together in the processflow to keep dryer working under little subatmospheric pressure. Afterresourcing and calculating, the optimum parameters of multi-compartment fluidized dryer determined in our design work were asfollows: fluidized bed area 3m2 with 2.5m in length and 1.2m in width,compartment height 2.3m, distance between division plate 0.5m, weirheight for dry product discharge 0.3m, opening ratio 7% in distributorplate with total number of holes 116257 and hole distance 5.5 mm.Furthermore, model number of other accessory equipments such asblowing fan, exhaust fan, cyclone, bag filter, heat exchange and air filterwere also chosen to meet drying requirements.Keywords：drying; multi-compartment fluidized bed; solid material; heat carrier1干燥过程的设计方案及流程说明1.1干燥过程的设计方案（流程图）1.1.1主体设备的设计本次设计任务是：年处理量为1.1万吨某颗粒状物料的干燥。
化工原理流化床干燥实验
北京化工大学学生实验报告院（部）：化学工程学院姓名：学号：专业：化工班级：同组人员：课程名称：化工原理实验实验名称：干燥实验实验日期： 2014-5-15 批阅日期：成绩：教师签名：流化床干燥实验摘要：本实验通过测定不同空气流量下的床侧压降及干湿物料的质量，从而确定流化床床层压降与气速的关系曲线及流化床的干燥特性曲线。
通过实验，了解流化床的使用方法及其工作原理。
关键词：干燥，干燥速率曲线，流化床床层压降一、目的及任务1.了解流化床干燥器的基本流程及操作方法。
2.掌握流化床流化曲线的测定方法，测定流化床床层压降与气速的关系曲线。
3.测定物料含水量及床层温度随时间变化的关系曲线。
4.掌握物料干燥速率曲线的测定方法，测定干燥速率曲线，并确定临界含水量及恒速阶段的传质细述及降速阶段的比例系数。
二、基本原理干燥操作是采用某种方式将热量传给湿物料，使湿物料中水分蒸发分离的操作。
干燥操作同时伴有传热和传质，而且涉及到湿分以气态或液态的形式自物料内部向表面传质的机理。
由于物料含水性质和物料形状上的差异，水分传递速率的大小差别很大。
干燥实验的目的是用来测定干燥曲线和干燥速率曲线。
为简化实验的影响因素，干燥实验是在恒定的干燥条件下进行的，即实验为间歇操作，采用大量空气干燥少量的物料，且空气进出干燥器时的状态如温度、湿度、气速以及空气与物料之间的流动方式均恒定不变。
1、流化曲线在实验中，可以通过测量不同空气流量下的床层压降，得到的流化床床层压降与气速的关系曲线。
图1：流化曲线当气速较小时，操作过程处于固定床阶段（AB段），床层基本静止不动，气体只能从床层空隙中流过，压降与流速成正比，斜率约为1（在双对数坐标系中）。
当气速逐渐增加（进入BC段），床层压降将减小，颗粒逐渐被气体带走，此时，）。
便进入了气流输送阶段。
D点处流速即被称为带出速度（u在流化状态下降低气速，压降与气速关系线将沿图中的DC线返回至C点。
若气速继续降低，曲线将无法按CBA继续变化，而是沿CA’变化。
化工原理流化床干燥实验
北京化工大学学生实验报告院（部）：化学工程学院姓名：学号：专业：化工班级：同组人员：课程名称：化工原理实验实验名称：干燥实验实验日期： 2014-5-15 批阅日期：成绩：教师签名：流化床干燥实验摘要：本实验通过测定不同空气流量下的床侧压降及干湿物料的质量，从而确定流化床床层压降与气速的关系曲线及流化床的干燥特性曲线。
通过实验，了解流化床的使用方法及其工作原理。
关键词：干燥，干燥速率曲线，流化床床层压降一、目的及任务1.了解流化床干燥器的基本流程及操作方法。
2.掌握流化床流化曲线的测定方法，测定流化床床层压降与气速的关系曲线。
3.测定物料含水量及床层温度随时间变化的关系曲线。
4.掌握物料干燥速率曲线的测定方法，测定干燥速率曲线，并确定临界含水量及恒速阶段的传质细述及降速阶段的比例系数。
二、基本原理干燥操作是采用某种方式将热量传给湿物料，使湿物料中水分蒸发分离的操作。
干燥操作同时伴有传热和传质，而且涉及到湿分以气态或液态的形式自物料内部向表面传质的机理。
由于物料含水性质和物料形状上的差异，水分传递速率的大小差别很大。
干燥实验的目的是用来测定干燥曲线和干燥速率曲线。
为简化实验的影响因素，干燥实验是在恒定的干燥条件下进行的，即实验为间歇操作，采用大量空气干燥少量的物料，且空气进出干燥器时的状态如温度、湿度、气速以及空气与物料之间的流动方式均恒定不变。
1、流化曲线在实验中，可以通过测量不同空气流量下的床层压降，得到的流化床床层压降与气速的关系曲线。
图1：流化曲线当气速较小时，操作过程处于固定床阶段（AB段），床层基本静止不动，气体只能从床层空隙中流过，压降与流速成正比，斜率约为1（在双对数坐标系中）。
当气速逐渐增加（进入BC段），床层压降将减小，颗粒逐渐被气体带走，此时，）。
便进入了气流输送阶段。
D点处流速即被称为带出速度（u在流化状态下降低气速，压降与气速关系线将沿图中的DC线返回至C点。
若气速继续降低，曲线将无法按CBA继续变化，而是沿CA’变化。
卧式多室流化床干燥器的设计之欧阳与创编
课程设计设计题目卧式多室流化床干燥器的设计学生姓名杨姝静学号20083164专业班级化工工艺08-2班指导教师吕建平姚涛2011年4月18日化工原理课程设计成绩评定表化工原理课程设计任务书专业班级姓名设计题目：卧式多室流化床干燥器的设计设计时间：2011.4.18—2011.5.6指导老师：吕建平姚涛设计任务：年处理1.3万吨某颗粒状物料。
操作条件：从气流干燥器来的细颗粒状物料，初始含水量为3%，要求在卧式多室流化床干燥器中干燥至0.02%（以上均为湿基）。
已知参数如下：被干燥物料颗粒密度 1200 kg/m³堆积密度 400 kg/m³干物料比热容 1.20kJ/kg·K平衡湿含量近似取为 0临界湿含量 0.013（干基）颗粒平均粒径 0.15 mm进口温度 30℃在干燥系统要求收率99.5%（回收5µm以上颗粒）干燥介质——湿空气进预热器温度t045℃初始湿度 0.02 kg水/kg干空气进干燥器温度t1105℃加热介质——饱和水蒸气，压力自选。
年工作日——300天，连续生产。
试设计干燥器主体，,选择并核算气固分离设备、空气加热器、供风装置、供料器。
图纸：带控制点工艺流程图一张（3#图纸）；主体设备工艺条件图一张（1#图纸）。
目录摘要3Abstract41干燥过程的设计方案及流程说明51.1干燥过程的设计方案（流程图）51.1.1主体设备的设计51.1.2 辅助设备的选择51.2干燥过程的流程说明62 优化设计62.1.优化分析72.1.1.干燥器年总费用J72.1.2干燥设备投资折旧费用D G72.1.3 空气年预热费用h G82.1.4风机年运转费用82.2 干燥器优化设计工艺分析92.2.1 风机风量92.2.2 干燥器体积的计算92.2.3 干燥器的物料和热量衡算92.2.4 预热器热负荷及加热蒸汽消耗量112.2.5体积传热系数的确定112.2.6 总对数平均推动力的计算123 干燥过程的计算133.1主体设备的工艺设计计算133.1.1 物料衡算133.1.2 空气和物料出口温度的确定133.1.3 干燥器的热量衡算143.1.4预热器的热负荷和加热蒸汽消耗量143.2 干燥器的设计153.2.1 流化速度的确定153.2.2 流化床层底面积的计算163.2.3 干燥器的宽度和长度173.2.4 干燥器高度173.2.5 干燥器结构设计183.3 附属设备的选型193.3.1 送风机和排风机193.3.2 供料装置213.3.3 除尘设备233.3.4 换热器选型243.3.5 空气过滤器263.3.6 管路计算及管道选择273.3.7 气固分离器283.3.8干燥器主体材质的选择304 计算结果汇总表305 说明与体会31符号说明错误!未定义书签。
《流化床干燥实验》PPT课件
根本原理
量只用来蒸发物料外表水分，在第〔2〕阶段中含水率X随 时间成比例减少，因此其枯燥速率不变，亦即为恒速枯燥 阶段。在第〔3〕阶段中，物料外表已无液态水存在，亦即 假设水分由物料内部的扩散慢于物料外表的蒸发，那么物 料外表将变干，其温度开场上升，传入的热量因此而减少， 且传入的热量局部消耗于加热物料，因此枯燥速率很快降 低，最后到达平衡含水率而终止。〔2〕和〔3〕交点处的 含水率称为临界含水率用X0表示。对于第〔2〕〔3〕阶段 很长的物料，第〔1〕阶段可忽略，温度低时，或根据物料 特性亦可无第二阶段。
《流化床干燥实验》PPT 课件
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中北大学化工原理课程组
实验目的
1. 了解常压枯燥设备的根本流程和工作原理； 2. 掌握测定枯燥速度曲线的方法； 3. 了解影响枯燥速度曲线的因素。
中北大学化工原理课程组
根本原理
X 含水率
（1）
（2）
临界含水量
（3） 平衡含水量
物料温度
时间 τ 干燥曲线
中北大学化工原理课程组
实验流程
2 3 1
空气
4 5Байду номын сангаас
1.转子流量计
2.流化床枯燥器
3.取样器
4.加水器
6
5.直角温度计
6.电加热器
中北大学化工原理课程组
设备参数
1. 流化床枯燥器 直径D＝130mm 2. 转子流量计 LZB-25 1.6～16m3/h 3. 电加热器空气 4. 直角温度计 0～200℃ 5. U型差压计