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一、 對流干燥系統(tǒng)的組成:
熱源送風(fēng) 干燥器 氣固分離,產(chǎn)品回收 排風(fēng).
進(jìn)料器 (旋風(fēng)分離、袋濾、濕法等)
二、 對流干燥技術(shù)方案中要了解的物料狀態(tài)及參數(shù):
1、物理狀態(tài):粒徑,粘度,堆積密度,真密度,熱熔性,熱粘性(溫度),物料中液體的組分——水或揮發(fā)性溶剤等.
2、化學(xué)狀態(tài):結(jié)晶水,自溶現(xiàn)象,分解熱,凝固熱(溫度)等.
3、獲取物料各種參數(shù)的方法:
(1)自己的經(jīng)驗(2)用戶提供的數(shù)據(jù)與資料(3)查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料(4)實驗測試
4、技術(shù)方案中要確定的參數(shù):
(1).原料處理量W原(換算成kg/h)或產(chǎn)品的產(chǎn)量W產(chǎn)(換算成kg/h);原料濕基含水率ω1,產(chǎn)品濕基含水率ω2,均由用戶給出。
(2).干燥進(jìn)風(fēng)溫度t1,干燥排風(fēng)溫度t2,均由用戶給出;環(huán)境溫度t0,環(huán)境空氣含濕量d0(單位是kg水/kg干空氣),應(yīng)該查氣象資料得到,在沒有氣象資料的情況下可采用以下的參考數(shù)據(jù):東北和西北地區(qū):t0=10℃,d0=0.008kg水/kg干空氣,黃河,長江地區(qū): t0=15℃,d0=0.01kg水/kg干空氣,南方地區(qū): t0=20℃,d0=0.011kg水/kg干空氣。
(3).原料溫度由用戶給出,在沒有給出的情況下,原料溫度于環(huán)境溫度,即θ1=t0,產(chǎn)品溫度比排風(fēng)溫度低15℃,即θ2=(t2-15)℃。
(4).干燥進(jìn)風(fēng)含濕量d1: 間接換熱時,d1=d0,直燃熱風(fēng)爐時,d1=0.025kg水/kg干空氣。
三、對流干燥中物料衡算與熱量衡算:
1、物料衡算:一般提供濕基含水率來計算.
(1).已知原料處理量W原,則W水=W原×(ω1-ω2)/(1-ω2)
(2). 已知產(chǎn)量W產(chǎn),則W水=W產(chǎn)×(ω1-ω2)/(1-ω1)
2、熱量衡算:
計算步驟:
(1).蒸發(fā)水份熱量: Q1=W水(595+0.45t2-1×t0) (kcal/h)
(2).物料升溫?zé)崃? Q2=W產(chǎn)(Cs×(1-ω2)+1×ω2)×(θ2-θ1) (kcal/h)
Cs為絕干產(chǎn)品(不含水份)的比熱,一般取Cs=0.4kcal/kg·℃
(3).外圍護(hù)熱損失: Q3=(0.15~0.2)×(Q1+Q2) (kcal/h)
用蒸發(fā)1公斤水的外圍護(hù)熱損失來驗算: q3=(60~100) kcal/kg水
(4)熱風(fēng)質(zhì)量流量: G=(Q1+Q2+Q3)/(i1-i2’-0.1×0.24×(t2-t0))
(Kg/h)
i1- i2’=(0.24+0.45d1)×(t1-t2) (kcal/kg)
(5).計算條件下干燥所需的熱量: Q干1=G×(i1-i0) (kcal/h)
i1-i0=(0.24+0.45d1)×(t1-t0) (kcal/kg)
(6).驗算排風(fēng)含濕量: d2=d1+W水/G ,從空氣焓濕圖上找到相應(yīng)的濕球溫度tw2, t2-tw2=(20~50) ℃。
3、熱源的熱量計算:
(1).冬季條件下干燥所需熱量: Q干2=K1×Q干1 (kcal/h)
在不同地區(qū),K1取不同值,東北和西北地區(qū): K1=1.15;黃河,長江地區(qū): K1=1.10;南方地區(qū): K1=1.05。
(2).熱源應(yīng)具有的供熱能力或能源消耗:
飽和蒸汽熱交換器應(yīng)具有的供熱能力 : Q=Q干2/0.95 (kcal/h)
飽和蒸汽消耗量:M=Q/600 (kg/h)
電加熱器應(yīng)具有的供熱能力 : Q=Q干2/0.95; (kcal/h)
電加熱器所需電功率: N=0.0012Q (kw)
直燃式燃煤熱風(fēng)爐耗煤量: M=Q干2/(5500×0.9)(kg/h)
直燃式天然氣熱風(fēng)爐耗氣量: M=Q干2/(8500×0.9)(Nm3/h)
直燃式燃油熱風(fēng)爐耗油量: M=Q干2/(10200×0.9)(kg/h)
間接式燃煤熱風(fēng)爐耗煤量: M=Q干2/(5500×0.7)(kg/h)
間接式天然氣熱風(fēng)爐耗氣量: M=Q干2/(8500×0.75)(Nm3/h)
間接式燃油熱風(fēng)爐耗油量: M=Q干2/(10200×0.75)(kg/h)
四、旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥器主要參數(shù)的計算:
1、干燥塔內(nèi)熱風(fēng)平均體積流量計算:
t1溫度時熱風(fēng)密度:γ1=273×1.293/(273+t1), t2溫度時熱風(fēng)密度:
γ2=273×1.293/(273+t2) ,熱風(fēng)平均密度:γp=(γ1+γ2)/2 (kg/m3)
干燥塔內(nèi)熱風(fēng)平均體積流量: Lp=G/γp (m3/h)
2、空塔軸向速度u0:經(jīng)驗數(shù)據(jù), u0 =3~5 m/s,由原料粘結(jié)性和含水率來確定, 原料粘結(jié)性大和含水率高,u0取大值;反之,取小值。
3、干燥塔直徑計算:D=(Lp/(3600×0.7854×u0)0.5
4、干燥塔高度計算:經(jīng)驗數(shù)據(jù):H=(2.5~4)D,視產(chǎn)品含水率不同而變化, 產(chǎn)品含水率高,取大值;反之取小值。
五、噴霧干燥器主要參數(shù)的計算:
(一)離心噴霧塔計算:
1、噴霧塔直徑:
(1).霧滴噴距計算公式 :
R=3.46 d0.3 ×W原0.25× n-0.16
d:霧化盤直徑,(m),W原:原料液供給量(kg/h),n:霧化盤轉(zhuǎn)速(r/min)
(2).噴霧塔直徑:
D=(0.9~1.1)×2R
2R前系數(shù)的取值: 產(chǎn)品有熱粘性的,取大值; 產(chǎn)品無熱粘性的,取小值。
2、噴霧塔高度:
直段高度:H1=(0.9~1.1)D
D前系數(shù)的取值: 產(chǎn)品含水率高,取大值; 產(chǎn)品含水率低,取小值。
底錐角取值:一般取α=60°,當(dāng)產(chǎn)品不易流動時,α=50~55°,
則錐段高度:H2=D/(2×tg(90°-α/2))
3、離心噴霧干燥塔直段的熱風(fēng)平均風(fēng)速u0=0.15~0.3m/s,以此來驗算噴霧塔尺寸合理性的。
(二)、壓力噴霧塔計算:
1.平均風(fēng)速的取值:u0=0.3~0.45m/s, 產(chǎn)品有熱粘性,取大值;反之,取小值。
2.干燥塔直徑計算:
D=(Lp/(3600×0.7854×u0)0.5
3.干燥塔高度計算:
直段高度:H1=(3~5)D
D前系數(shù)的取值: 產(chǎn)品含水率高,取大值; 產(chǎn)品含水率低,取小值。
錐段高度計算與離心噴霧相同。
六、旋風(fēng)分離器:
1、旋風(fēng)分離器進(jìn)口風(fēng)量計算:
Lj= G/γ2 ,γ2是排風(fēng)溫度下的空氣密度,前面已計算過。
2、旋風(fēng)分離器進(jìn)口風(fēng)速確定:一般來說進(jìn)口風(fēng)速取:uj=16~23m/s,
產(chǎn)品密度小,粒徑細(xì),uj應(yīng)取大值;反之,uj應(yīng)取小值。
3、旋風(fēng)分離器選用:
根據(jù)進(jìn)口風(fēng)速和進(jìn)風(fēng)量,查閱旋風(fēng)分離器產(chǎn)品規(guī)格表,找到合適的型號。
七、布袋除塵器:
1、布袋除塵器過濾風(fēng)量的確定:
Lj= G/γ2 ,γ2是排風(fēng)溫度下的空氣密度,前面已計算過。
2、布袋除塵器過濾風(fēng)速的確定:
過濾風(fēng)速一般和產(chǎn)品粉塵的物性,使用條件,溫度條件,粉塵粒度,粉塵濃度和布袋除塵器中的壓力有關(guān)。
在干燥系統(tǒng)中,布袋除塵器過濾風(fēng)速一般取ug=1~2m/min,如產(chǎn)品密度小,粒徑細(xì),可以取ug=0.8m/min。如果密度特別小,粒徑也特別小時,在一個布袋除塵器中同時過濾和清灰,產(chǎn)品粉塵沉降不下來,此時需要采用“離線清灰”方式,既一個布袋除塵器過濾,另一個布袋除塵器清灰,經(jīng)過一段時間粉塵就可以沉降下來。采用這種方法,過濾風(fēng)速可以取ug=2~3m/min。
3、布袋除塵器過濾面積的確定:
布袋除塵器過濾面積:F=Lg/(60×ug) (m2)
根據(jù)過濾面積,查閱布袋除塵器手冊來選型,或作非標(biāo)設(shè)計。
八、干燥系統(tǒng)阻力估算:
1、連結(jié)風(fēng)管阻力:
連結(jié)風(fēng)管阻力由連結(jié)管的長度和彎頭數(shù)量決定。長度大彎頭多,則阻力大;反之,阻力小。一般可估算連結(jié)風(fēng)管阻力為800~1000pa。
2、旋風(fēng)分離器阻力:
XLT和長錐旋風(fēng)分離器的阻力為800~1200pa,擴(kuò)散式旋風(fēng)分離器的阻力為1200~1500pa。
3、布袋除塵器阻力:
布袋除塵器的阻力由濾布種類和過濾風(fēng)速決定。濾布緊密(如涂膜針刺呢),過濾風(fēng)速高,則阻力大,大約為1200~1500pa;反之,阻力小,大約為800~1200pa。
4、水膜(或水浴)除塵器阻力:
其阻力一般為1000~1200pa。
5、熱風(fēng)爐和換熱器的阻力:
套筒式間接換熱熱風(fēng)爐阻力大約為1800~2000pa。
列管式間接換熱熱風(fēng)爐阻力大約為2800~3500pa,與串聯(lián)的換熱器組數(shù)成正比。
直燃式熱風(fēng)爐阻力大約為800~1200pa。
蒸汽換熱器的阻力:每組換熱器阻力大約為50~60pa,如采用十組串聯(lián),則阻力為500~600pa。
電加熱器的阻力:每10kw的阻力為20~30pa,如功率為100kw,則阻力為200~300pa。
6、噴霧干燥塔阻力:大約為500pa左右。
7、旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥塔阻力:大約為2000~3000pa。
8、氣流干燥管阻力:大約為1000pa左右。
9、振動流化床干燥機(jī)阻力:隨床面上料層厚度變化,料層厚阻力大;反之,阻力小。一般阻力為600~1000pa。
九、送風(fēng)風(fēng)機(jī)的選用:
1、送風(fēng)風(fēng)機(jī)的風(fēng)量確定:
送風(fēng)風(fēng)機(jī)的風(fēng)量為:L送=1.05G/γ0 (m3/h)
G是熱量衡算中得到的熱風(fēng)質(zhì)量流量,γ0是環(huán)境空氣溫度下的空氣密度,計算公式為:γ0=273×1.293/(273+t0)
2、送風(fēng)風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓確定:
送風(fēng)風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓由熱源種類和干燥機(jī)種類來決定。
(1)、噴霧干燥機(jī):
熱源為套筒間接換熱熱風(fēng)爐,送風(fēng)風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓應(yīng)在2500pa左右,可選用4-72,4-79和9-26型號的風(fēng)機(jī)。
熱源為列管間接換熱熱風(fēng)爐,送風(fēng)風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓應(yīng)在4000pa左右,可選用9-19和9-26型號的風(fēng)機(jī)。
熱源為蒸汽,導(dǎo)熱油,過熱蒸汽和電加熱換熱器,送風(fēng)風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓應(yīng)在2000pa左右,可選用4-72和4-79型號的風(fēng)機(jī)。
(2)、旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥機(jī):
熱源為套筒間接換熱熱風(fēng)爐,送風(fēng)風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓應(yīng)在4500pa左右,可選用9-26和9-19型號的風(fēng)機(jī)。
熱源為列管間接換熱熱風(fēng)爐,送風(fēng)風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓應(yīng)在5000pa以上,可選用9-19型號的風(fēng)機(jī)。
熱源為蒸汽,導(dǎo)熱油,過熱蒸汽和電加熱換熱器,送風(fēng)風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓應(yīng)在3000pa以上,可選用9-26型號的風(fēng)機(jī)。
(3)、振動流化床干燥機(jī):
熱源為套筒間接換熱熱風(fēng)爐,送風(fēng)風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓應(yīng)在3000pa左右,可選用9-26型號的風(fēng)機(jī)。
熱源為列管間接換熱熱風(fēng)爐,送風(fēng)風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓應(yīng)在4000pa以上,可選用9-26和9-19型號的風(fēng)機(jī)。
熱源為蒸汽,導(dǎo)熱油,過熱蒸汽和電加熱換熱器,送風(fēng)風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓應(yīng)在1800pa左右,可選用4-72和4-79型號的風(fēng)機(jī)。
3、送風(fēng)風(fēng)機(jī)的選型:
根據(jù)風(fēng)量和風(fēng)壓,可以從風(fēng)機(jī)手冊中選用風(fēng)機(jī),盡量在第2到第5工作點(diǎn)上選用風(fēng)機(jī)。
十、引風(fēng)風(fēng)機(jī)的選用:
1、引風(fēng)風(fēng)機(jī)的風(fēng)量確定:
引風(fēng)風(fēng)機(jī)的風(fēng)量為:L送=1.05G/γ2 (m3/h)
G是熱量衡算中得到的熱風(fēng)質(zhì)量流量,γ2是排風(fēng)溫度下的空氣密度,計算公式為:γ2=273×1.293/(273+t2)
2、引風(fēng)風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓確定:
引風(fēng)風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓由氣固分離的“級數(shù)”來確定。另外,由于排風(fēng)溫度一般多在80~100℃,而風(fēng)機(jī)說明書上的風(fēng)壓是指溫度為20℃時的風(fēng)壓,風(fēng)機(jī)在80~100℃運(yùn)行時風(fēng)壓比20℃時要小1.2~1.25倍。所以要將干燥器排風(fēng)出口后的實際風(fēng)壓乘上1.25倍,用這個壓力到風(fēng)機(jī)說明書上找相應(yīng)的風(fēng)壓。
(1)、一級氣固分離:引風(fēng)風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓為2500~3000pa,可選用4-72,4-79或9-26型風(fēng)機(jī)。
(2)、二級氣固分離:引風(fēng)風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓為3500~4000pa,可選用9-26和9-19型風(fēng)機(jī),如風(fēng)量特別大,可選用G4-73(或Y4-73)風(fēng)機(jī)。
3、引風(fēng)風(fēng)機(jī)的選型:
根據(jù)風(fēng)量和風(fēng)壓,可以從風(fēng)機(jī)手冊中選用風(fēng)機(jī),盡量在第2到第5工作點(diǎn)上選用風(fēng)機(jī)。