干燥机设计

第3章 滚筒干燥机结构设计与计算

3.1 已知条件

设计一滚筒干燥机来干燥市政污泥，每年除大修和其他情况外，按300d 、16h/d 计算，处理量为46t/h 。

已知条件：

1、烘干物料：市政污泥

2、初水分：80% （W 1）

3、终水分：30% （W 2）

4、台时产量：46t/h （G ）

5、热风炉热效率：95%

6、室内温度：25℃ （t 0）

7、湿球温度：23℃ （t w ）

8、进风温度：850℃ （t 1）

9、废气温度：120℃ （t 2） 10、原材料比热：1.05kJ/kg.污泥 11、入料温度：20℃ （t 3） 12、出料温度：110℃ (t 4)

3.2 物料衡算和热量衡算

3.2.1水分蒸发量

G 1=46t/h=12.8kg/s W 1=80% W 2=30%

绝对干料量:

1(1)46(10.8)9.2/ 2.54/c G G W t h kg s

=-=⨯-==

水分蒸发量:

128030

1000()9.21000()15714.28/9.11/1008010030

c W G C C kg h kg s

=⨯⨯-=⨯⨯-==--3.2.2空气消耗量

湿含量X ，是湿气体中单位质量绝干气体所含液体蒸汽的质量。

由已知知，0t =25℃，w t =23℃，再由I-X 图可查得kg X X /kg 08.010==干空气。由于此时无法求出离开干燥器时的2X ，所以要由热量衡算求出空气消耗量L （kg/s ） 蒸发水分所需的热量:

kJ t t W q 11504)20187.41209.12491(36.4)187.49.12491(321=⨯-⨯+⨯=-+=

物料升温所需的热量：

kJ t t C G q m c 29.115)20110(05.122.1)(342=-⨯⨯=-=

热损失：

kJ q q q 2324)29.11511504(2.0)(2.0213=+⨯=+=

需要总热量：kJ q q q q 29.139********.11511504321=++=++= 空气消耗量：

h

s kg t t x q L /kg 67320/7.18)

120850)(008.0962.1005.1(29

.13943))(962.1005.1(210==-⨯+=-+=

kg kg X L W X /24.0008.07

.1836.412=+=+=

3.3设备参数的计算和确定

3.3.1转筒的直径D

转筒的直径可以根据空气的最大流量计算，空气离开转筒时的流量V —

为：

V —

=L(1+X 2)=18.7×(1+0.24)=23.188kg 湿空气/s

π

)

1(42V X L D +=

式子中，L=18.8kg/s ，x 2为0.24kg/kg 干空气，v 为速度，取v=3kg/(s.m 2)。 则 m D 14.314

.33)

24.01(7.184=⨯+⨯⨯=，

取筒体直径φ3.2m 计算容积： A

W V =

式中：V——干燥机的容积，m 3；A——水分蒸发强度，kg/m 3∙h 。

31978028.15714m A W V ===

Z

D V 24π

=

筒体长度与筒体直径之比一般为4～10。则筒体长度

m

V Z 5.242.314.31974πD 422=⨯⨯==

确定干燥机筒体尺寸为m 252.3⨯φ8125.7/=D L 。

3.3.2容积传热系数

由转筒的直径D 为3.2m ，由Miller 经验公式

D v n 46

.01)1(35.2'-=α

式中：D 为3.2m ；n 1抄板数；v 为截面的气体流速33.2πD

7

.1842

=⨯=

v kg/(s.m 2)。 ⋅⋅=⨯⨯-⨯=h m kJ 346

.0/(7062.3)360033.2()116(35.2'α℃）=0.20kJ/(m3.s℃)

用于干燥器时乘以修正系数0.7，则

℃)/(14.020.07.0'7.03⋅⋅=⨯==s m kJ αα 3.3.3滚筒各段长度

为了计算方便，可将物料在转筒中的移动分成三段。 （1）预热段Z 1

kJ t t C G q W m c 993.12)2023(55.322.1)('31=-⨯⨯=-=

设预热段内加热损失为20%，则kJ q q 5916.15'2.111==

)')(926.1005.1(4

π110112

1t t x L t Z D q m a

-+=∆=α 81.0'11=-t t ，8501=t ℃，19.849'1=t ℃

095.8282

)

2319.849()20850(1=-+-=

∆m t ℃

m t D q Z m a 017.0381

.8282.3785.014.05916

.15)4

π(2

1

21

1=⨯⨯⨯=

∆=

α （2）蒸发段Z 2 水分蒸发量W 为4.36kg/s ，蒸发温度为23℃。此水的蒸发潜热

kg kJ w /5.2445=γ

s kJ W q w /38.106625.244536.4'2=⨯==γ

s kJ q q /856.12794'2.122==

℃98.6769

.18856

.12794==

∆t ，℃02.17398.676850=-=x t

℃

4.5642302.1732319.849ln

)

2302.173()2319.849(2=---+-=

∆m t

m t D q Z m a 20565

2.3785.014.0856

.12794)4

π(2

2

22

2=⨯⨯⨯=

∆=

α

（3）加热段（对于空气是冷却）Z 3 在加热段内物料从t w =23℃上升至t=110℃，则

kJ

t t C G q W m c 797.376)23110(55.322.1)('3=-⨯⨯=-=

s kJ q q /1564.452'2.133==

℃

641101202302.173ln

)

100120()2302.173(3=---+-=

∆m t

m

t D q Z m a 8.464

2.3785.014.079

.376)4

π(23

23

3=⨯⨯⨯=

∆=

α

（4）总长Z=Z 1+Z 2+Z 3=0.017+20+4.8=24.817m ，取25m 。

冷却段z 3