化工原理课程设计

目录

第一章工艺流程图及方案设计 (2)

第一节方框流程图 (2)

第二节工艺流程图 (3)

第三节方案的论证说明 (4)

第二章物料衡算和能量衡算 (5)

第一节有关空气及物料的参数 (5)

第二节物料衡算 (5)

第三章附属设备的设计及选型 (8)

第一节空气加热器的设计及选型 (8)

第二节喷嘴的设计 (11)

第三节风机的选型 (12)

四、旋风分离器的设计及选型 (14)

第五节设计结果 (16)

设计体会 (17)

参考文献 (18)

第一章工艺流程图及方案设计第一节方框流程图

图1-1 乳化炸药干燥方框流程图

第二节工艺流程图

乳化炸药干燥工艺流程简图如图1-2所示

(1) 过滤器(2) 通风机

（3）旋风分离器（4）通风机

（5）螺杆泵 (6) 三套管 (7) 干燥器 (8) 通风机 (9) 预热器 (10) 去湿机

图1-2 乳化炸药干燥工艺流程简图

第三节方案的论证说明

设计一个干燥装置，用以干燥平均粒径在0.3.mm左右的乳化炸药粉末，要求将其从5%的湿基含水率降至0.5%的湿基含水率，并且采用冷干风冷却，热风加热。根据以上设计要求及物料性质，我们采用喷雾干燥，冷风造型的方式进行干燥。

喷雾干燥的原理是将料液在热气流中喷成细雾以增大气液两相的接触面积。喷雾干燥器具有以下的优点：

（1）干燥过程进行极快，而颗粒表面温度仍接近介质的湿球温度，故热敏性物料不易变质，能得到速溶的粉末或空心颗粒；

（2）可由浆状料液直接获得合乎要求的粉状产品，从而省去蒸发、结晶、分离、粉碎等的工序；

（3）容易连续化、自动化，避免干燥过程中的粉尘飞扬，改善劳动条件。

喷雾干燥是将乳化基质通过雾化、脱水和冷却制成粉末状乳化炸药产品。乳化机产出的乳化基质通过螺杆泵输送至喷枪，同时利用热压缩空气的高速气流的剪切作用，通过喷枪将乳化基质雾化分散成微细的基质液滴，与经热风分配器进入的气流在干燥塔内相遇，液滴被脱水，冷却固化成粉状颗粒，降至干燥塔底，通过星型阀进入风管，由风机提供的气流将药粉输送至主旋风分离器进行气固分离，同时药粉在管道内降温，经星型阀排出即为粉状乳化炸药产品。

由于乳化炸药的物料状态和物性均符合用气流干燥的物性特点，适合于喷雾干燥式气流干燥，所以我们选用喷雾冷风干燥造型的方式进行干燥。

第二章物料衡算和能量衡算

第一节有关空气及物料的参数

一、空气状态参数

=130℃

进口温度： t

1

出干燥塔温度: t

=25℃

2

=15℃

冷空气进口温度： t

新鲜空气的相对湿度：ψ

=74%

=15℃

新鲜空气温度： t

新鲜空气湿度： H

=0.0078

二、物料状态参数

=1760kg•h-1

湿物料量： G

1

颗粒平均直径： d

=0.003m

p

物料堆积密度：ρ

=1200 kg•m-3

a

物料晶体密度：ρ

=1600 kg•m-3

b

=2.1 kJ •kg-1•K-1

绝干物料比热： C

s

物料初始温度：θ

=15℃

=130℃

物料进干燥器温度：θ

1

物料出口温度：θ

=25℃

2

第二节物料衡算

在讨论喷雾器干燥时，一般做以下假设：

①颗粒均匀且成球形，在干燥过程中不变形；

②颗粒在重力场中运动；

③颗粒群的运动以及传热等行为可用单个颗粒的特征来描述。

一、水分蒸汽量

对干燥器作水分的物料衡算，并假设干燥器内无物料损失。

则 W=G

c (X

1

-X

2

)

又由： W

1=5%=0.05 W

2

=0.5%=0.005

X

1= W

1

/(1-W

1

)=0.05 /(1-0.05)=0.0526 kg/kg干物料

X

2=W

2

/(1-W

2

)= 0.005 /(1-0.005)=0.005 kg/kg干物料

G c=G1(1-W1)=1760×(1-0.05)=1672 kg干物料/h 故水分蒸发量为：

W=Gc(X

1-X

2

)=1672×(0.0526-0.005)=79.59 kg水分/h

二、空气消耗量

假设绝干冷、热风的流量分别为L1和L2，且L1=20L2

干燥器出口风量为L3，则：L

3=L

1

+L

2

=21L

2

对整个干燥器的水分进行物料衡算有:

L 2H

+GcX

1

+L

1

H

’=L

3

H

2

+GcX

2

(H

’=0)

其中H0 为热风的绝对湿度，H0’为冷风绝干湿度，H2为出口混合气的绝度湿度

代入数据得：0.0078

8L

2

+1672×0.0526=21L

2

H

2

+1672×0.05

即 0.0078L

2+79.59=21L

2

H

2

（1）

三、干燥器处理量

干燥产品G2是指离开干燥器的物料的流量，即干燥器的生产能力，由进出

干燥器的绝干物料量不变有：G

1（1-W

1

）=G

2

(1-W

2

) (2)

解得：