气流式干燥器设计计算

气流式干燥器设计计算

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气流式干燥器设计计算ﻫ设计计算方法及步骤:

（1)基本数据包括设计条件、设计者自行确定、自行查询的数据。

ﻫ（2）进行干燥管的物料衡算和热量衡算,确定干燥除水量及干燥

用热空气量L(ｋg/ｈ)。

（3)干燥管直径D的计算ﻫ①湿空气在干燥管中的流速从气流输

送角度来看，只要气流速度大于最大颗粒的沉降速度,则全部物料

便可被夹带出,但为操作安全起见，通常取出口气速为最大颗粒沉

降速度的2倍,或取出口气速比最大颗粒沉降速度大3m/s。至于

干燥管的入口气速,一般取20~３0m／s。ﻫ②干燥管直径D 干燥管

直径用下式计算：ﻫ

（4）气流干燥管的高度计算

根据空气至固体颗粒的传热速率方程式，整理得:

ﻫ

● 空气传给物料的热量Q由两部分组成,即:

—恒速干燥阶段传热量(包括物料预热），其值可用下式计算:

—降速干燥阶段的传热量,其值可用下式计算：

ｋW ﻫ

kＷ

● 干燥管内的传热系数α的计算：ﻫ颗粒在气流干燥器中的传热系数的研究工作尚不充分。对于空气-水系统,

颗粒在等速运动段，可用下式估算。●ﻫﻫ单位干燥管体积内的干燥表面积a，可用下式简化

ﻫﻫ（5）气流干燥系统的压力损失ﻫ气流干燥各部分的压力损失可按下述数值估算:９0～29０ Pa 旋风分离器 7９０～1200 Ｐａ

干燥管１200~2５00 Pa 总压力降 2５00~45０0 Pａﻫ粉碎机 290~490

设计示例：[例］现有含水W１=2%的某晶体物料,物料平均颗粒直径ｄp=0.6mｍ，颗粒最大直

径ｄp mａx=1mｍ,密度ρs=2490kg／，经实验测定其临界含水量Ｗc=1%,干物料的定压比热

c m=1.005kJ/kgｏ℃，要求产品量为７30ｋg／ｈ,干燥后产品含水Ｗ2=0．03%(均为湿基）。

已知物料进入干燥器的温度为15℃,离开干燥器的温度为６0℃（实测值），使用空气作干

燥介质,空气进入预热器的温度为15℃,相对湿度φ=80%，进入干燥器的温度为14６℃，离

开干燥器的温度为64℃。试设计一气流干燥器完成此干燥任务。

[解]

ﻫ则加料量G1＝G2＋Ｗ= (1) 水分蒸发量Wﻫ

７３０+1４.7=744.7≈745kｇ/h。ﻫ(2）空气消耗量ﻫ首先确定空气离开干燥器的出口状态。由于过程存在热损失,根据式(1０．44）有：

依题意:t０=15℃，t1＝146℃，t2=64℃，Ｈ1=H0，φ０＝８0%，

查饱和水蒸气表可得ｔ０=15℃时,Ps=１.71kＰa,根据式（10.6)，有

过程中干燥器没有补充加热，所以qＤ=0

物料升温所需热量q1:

ﻫ热损失粗略估计可取绝

热干燥过程总热量消耗的1０%。按绝热过程计算，单位空气消耗量为:ﻫ

式中，H'2为按绝热过程计算所得的空气出口湿度，即，ﻫ

即

解得: ﻫ则：ﻫ而I1=（１.01＋１.88H1）t1＋249０H１＝(1．01+1.88×０．0085)×１４6+２490×０.00８5 =170.79kJ/ｋg水ﻫＩ0=（1.０1+1.88H0）t0+249０Ｈ０＝（1．0１+1.８8×0.００85)×15

＋24９0×0．０08５ﻫ＝３6.5５ｋJ/kg水ﻫ故比热量消

耗:ﻫ

所以,热损失为ｑL=４130.42×1０％=４1３ kJ/kg水ﻫ湿空气比热近似取为进口湿度下的湿比热，即：cＨ=1.０1+1．８8×0．0０85=1．026ｋＪ/kg·℃ﻫ水的汽化潜热ｒ０=２490ｋＪ／kgﻫ水的定压比热ｃW=4.１8 kJ/ｋg·℃ﻫ湿物料进口温度θ1=1５℃ﻫ将上述数据代入式(1０.4４）,解得：H2=0.0２46ｋg水/kｇ干空气ﻫ故该过程干空气的消耗量，根据式(１０.31）得:

湿空气的体积：

湿空气的比容v可按平均温度t=（146＋64)/2=105℃及平均湿含量H=（0.02４6＋0.008５）/2=0.0165 kｇ水/kg干空气计算，即：

ﻫ湿空气/ｋg干空气ﻫ则湿空气体积

为:V=９13×1.1＝1004 湿空气/hﻫ故取湿空气的体积为1０10 湿空气/ｈ。

(3）总热量消耗Q ﻫ该过程总热量消耗Q为:

ﻫ（4)干燥管直径ﻫ采用变径干燥管。ﻫ① 加速段管径计算ﻫ取加速段管内的气体速度W=30ｍ/s，此时,加速段管径D

为：ﻫ

②等速段干燥管直径计算ﻫ取等速段管内速度：ﻫu=u t+3 ｍ/sﻫ式中,uｔ为颗粒自由沉降速度,已知，dp=1mm,ρs=２490ｋg／。空气的物性按平均温度t=105℃计算，查得空气粘度μ

＝0．０2２×Ｐa·s，

密度。ﻫ假定Ｒet=1~５00 范围内，则:

ﻫ将和代入上式得:ﻫ

而ﻫ

检验雷诺数R eｔﻫ

属于过渡区，假设成立。所以,ﻫｕ=u t+3=８+３=1１m/s

等速段干燥管直径为:

故，干燥管加速段直径为0．1１0m，等速段直径为0.180ｍ。ﻫ（5)干燥管长度ﻫ干燥管长度z，根据式(１０.８４）：

ﻫ式中,空气传给湿物料的总热量Ｑ=Q１＋Ｑ2ﻫ恒速干燥阶段传热量(包

括物料预热)Q1可用式(10.88）计算：ﻫ首先将物料湿含量换算为干基，即:ﻫ

ﻫ

ﻫ物料湿含量由Ｘ1降到Ｘc时为干燥第一阶段,由Xc降到X2时为干燥第二阶段。湿物料和空气的湿含量及温度变化如图１0.44所示。ﻫ物料温度由15℃加热到４1℃,再由4１℃加热到60℃。在降速段内，物料的水分汽化温度取:

℃

图１０．4４空气和湿物料变化示意图

ﻫﻫ

在θ=41℃时,rθ=２4０2.8kJ/kg;在θ'＝50.5 ℃时,r av=23８0.6ｋJ／kg

所以，在恒速干燥阶段

ﻫﻫ降速干燥阶段的传热量 Q2，其值可用式(１0．８9)计算：

ﻫﻫ全管对数平均

温度差：℃ﻫ为计算α,首先计算平均颗粒尺寸的沉降速度，以便计算R et。此时空气的温度仍取平均温度105℃，其

μ=2.2×10-5Pa.s，ρ=0.935kg/,导热系数λ＝０.032５６W/m.℃，平均颗粒直径dp=０.6ｍm，则: