粉末状药品的干燥

化工原理课程设计

题目：粉末状药品的干燥

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任务书

一、设计题目

设计一台卧式多室连续流化床干燥器，用于干燥粉末状药品，将其含水量从0.03干燥至0.003（湿基），生产能力（以处理湿物料计算）为2500kg/h。

二、干燥条件

1.干燥介质：湿空气

初始湿度=0.018kg水/kg干气

进预热器温度=25℃

进干燥器温度=105℃

热源 392.4kPa的饱和水蒸气

2.物料入口温度=40℃

3.操作压强略微负压

4.设备工作日每年330天，每天24h运行

5.厂址江苏地区

三、设计内容

1.干燥流程的确定及说明。

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（气固分离设备、空气加热器、供风装

置、供料器）。

四、设计基础数据

1.物料参数

颗粒平均直径0.15mm

固相密度1400kg/

堆积密度450 kg/

临界湿含量0.015（干基）

干物料比热容 1.265kJ/(kg·℃)

平衡湿含量近似取0

2.物料静止床层厚度

3.干燥装置热损失为有效传热量的15%

五、工艺流程图

卧式多室沸腾床干燥器内部结构示意图1-摇摆式颗粒进料器2-干燥器3-卸料器4-加热器5-空气过滤器6-旋风分离器7-袋滤器8-风机

设计计算

一、干燥流程的确定

根据干燥任务，采用卧式流化床干燥装置。

来自气流干燥器的颗粒状物料用星形供料器加到干燥器的第一室，依次经各室后，于51.5℃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105℃后进入干燥器，经过与悬浮物料接触进行传热传质后温度降到71.5℃.废气经旋风分离器净化后由抽风机排至大气。空气加热器以392.4kPa的饱和水蒸气作热载体。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操作。

二、物料和热量衡算

1.物料衡算

2.空气和物料出口温度的确定

空气的出口温度t2应比出口处湿球温度高出20~50℃

（这里取35℃），即

由t1=105℃及H1=0.018查湿度图得t w2=t w1=36.5℃，于是t2=36.5+35=71.5℃

物料离开干燥器的温度θ2由下式计算，即

由水蒸气查表得=2409 kJ/kg。

将有关数据代入上式，即

解得θ2=51.5℃

3.干燥器的热量衡算

干燥器中不补充热量，Q D=0，因而可用下式进行衡算，即

Q=Q P=Q1+Q2+Q L ①式中

取干燥器的热损失为有效耗热量(Q1+Q2)的15%，即

将上面各值代入①式，便可解得空气耗用量，即

解得L=7007kg绝干气/h

由式可求空气离开干燥器的湿度H2，即

4.预热器的热负荷和加热蒸汽消耗量

由水蒸气查表得，392.4kPa水蒸气的温度T a=142.9℃，冷凝热r=2140 kJ/kg。

取预热器的热损失为有效传热量的15%，则蒸汽消耗量为

干燥器的热效率为

三、干燥器的设计

（一）流化速率的确定

1.临界流化速度的计算

在105℃下空气的有关参数为密度ρ=0.935 kg/m3,黏度μ=2.21510-5Pa·s，导热系数λ=3.24210-2W/m·℃。

取球形颗粒层床在临界流化点εmf=0.4。由于εmf和Ar

数值查图得Ly mf=210-6。临界流化速度为：

2.颗粒带出速度μt

由ε=1及Ar值查图得Ly t=0.55，带出速度为：

3.操作流化速度u

取操作流化速度为0.7 u t，即

u=0.70.5763=0.4034 m/s

（二）流化床层底面积的计算

1.干燥第一阶段所需底面积A1由下式计算，即

式中相关计算如下：

取静止床层厚度Z0=0.10 m

干空气的质量流速取为ρu，即

由于d m=0.15 mm < 0.9mm，所得αa值应予以校正，由

d m值从图6-11查得C=0.11。

解得A1=1.681 m2

2.物料升温解得所需底面积A2的计算

式中

解得A2=0.423 m2

3.床层的总面积为：

A=A1+A2=1.681+0.423=2.104 m2

（三）干燥器的宽度和长度

今取宽度b=1.2 m，长度l=2 m，则流化床的实际底面积为2.4 m2。沿长度方向在床层内设置三个横向分隔板，板间距

0.5 m。

物料在床层中的停留时间为：

（四）干燥器高度

1.浓相段高度Z1由下式计算

由于Re=2.544，Ar=88.3，可求ε值

2.分离段高度Z2

由u=0.4034 m/s及D e=0.7 m，从图查得

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3 m。

（五）干燥器结构设计

1.布气装置

采用单层多孔气板，且取分布板压强降为床层压强降的15%，则

再取阻力系数ξ=2，则筛孔气速为：

干燥介质的体积流量为：

选取筛孔直径d0=1.5 mm，则总筛孔数为：

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：

2.分隔板

沿长度方向设置三个横向分隔板，隔板与分布板之间的距离为20~40 mm（可调节）,提供室内物料通路。分隔板宽1.2 m，高2.5 m，由5 mm厚钢板制造。

3.物料出口堰高h

将u及u mf代入上式，即