化工原理課程設(shè)計(jì)---直管氣流干燥聚氯乙烯樹脂

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p>　　前言-------------------------------------------------------------------------2</p><p>　　任務(wù)書------------------------------------------------------------

2、----------3</p><p>　　流程示意圖----------------------------------------------------------------4</p><p>　　流程方案的選擇說明與論證-------------------------------------------4</p><p>　　干燥器主要部件和尺寸的計(jì)算-

3、--------------------------5</p><p>　　附屬設(shè)備的選型和計(jì)算--------------------------------15</p><p>　　主要涉及的符號及單位表---------------------------------------------17</p><p>　　八、參考資料----------------

4、-----------------------------18</p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　化工原理課程對化學(xué)工程技術(shù)人員的培養(yǎng)，具有極為重要的作用?；ぴ碚n程設(shè)計(jì)是綜合應(yīng)用本課程和前修課程所學(xué)知識，完成以某項(xiàng)單元操作為主的一次設(shè)計(jì)實(shí)踐。通過此設(shè)計(jì)工作，掌握化工設(shè)計(jì)的基本程序和方法，培養(yǎng)深入掌握和靈活運(yùn)用所學(xué)的知識，特別是教全面

5、地運(yùn)用該課程的知識。</p><p>　　化工原理課程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是進(jìn)行有關(guān)工藝計(jì)算與設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，畫出工藝流程圖和設(shè)備主要構(gòu)型圖，涉及的知識范圍廣，要求高。從資料、數(shù)據(jù)的收集，流程方案的確定，操作參數(shù)的選擇，工藝和設(shè)備的計(jì)算等,均要去查閱一定的資料、文獻(xiàn)，開動(dòng)腦筋，結(jié)合在化工原理課程中所學(xué)習(xí)過的理論知識及先修課程(如化學(xué)，物理化學(xué)，工程力學(xué)和工程制圖等)的基礎(chǔ)知識作綜合運(yùn)用。因此，通過課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，可以培養(yǎng)

6、具有一定的獨(dú)立工作能力和分析問題與解決問題的能力。</p><p><b>　　任 務(wù) 書</b></p><p><b>　　一．設(shè)計(jì)題目</b></p><p>　　直管氣流干燥聚氯乙烯樹脂</p><p><b>　　二．原始數(shù)據(jù)</b></p><p

7、><b>　　濕物料</b></p><p>　　顆粒直徑: d=150μm</p><p>　　絕干物料密度:ρ=1400kg/m</p><p>　　絕干物料比熱::C=1.256kJ/kg.K</p><p>　　含濕量(以濕基計(jì)):w=23% w=4%</p><p>　　

8、操作溫度:θ=20℃　θ≤65℃</p><p>　　操作壓力(Kpa):101.325</p><p>　　加熱蒸汽壓力:4atm(表壓)</p><p>　　原料量(kg/h):G1=940 </p><p><b>　　干燥介質(zhì):濕空氣:</b></p><p>　　φ0=80%

9、t0=20℃ t1=140℃</p><p>　　3.干物料(產(chǎn)品)含水量:w2, 臨界濕含量 Xc=0.03 </p><p><b>　　平衡濕含量X=0</b></p><p><b>　　三．流程示意圖</b></p><p>　　1-鼓風(fēng)機(jī)；2-預(yù)熱器；3-氣流干燥管；4-加

10、料斗；</p><p>　　5-螺旋加料器；6-旋風(fēng)分離器；7-卸料閥；8-引風(fēng)機(jī)</p><p>　　四．流程方案的選折說明與論證</p><p>　　聚氯乙烯樹脂是粉末狀物質(zhì)，無毒無臭，不溶于水、酒精、汽油等?；瘜W(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，800C-850C開始軟化，2000C以上完全分解。而氣流干燥器是將粉粒狀、泥狀、塊狀濕物料送入熱氣流中與之并流而將物料進(jìn)行干燥的裝置，所以

11、選擇直管氣流干燥器。對于干燥聚氯乙烯樹脂，根據(jù)其性質(zhì)選擇直接加料流程。因?yàn)榫勐纫蚁渲欠勰钗镔|(zhì)，所以在流程中不選擇粉碎機(jī)。聚氯乙烯樹脂的黏度很小、不易結(jié)團(tuán)，且在熱氣流沖擊下也不分散，所以不選擇分散器。</p><p>　　1．選擇鼓風(fēng)機(jī)和抽風(fēng)機(jī)</p><p>　　在加料口處會(huì)發(fā)生塵土飛揚(yáng)，不利于勞動(dòng)條件的改善，且具有一定的危險(xiǎn)性，所以在加料口前面安裝一臺鼓風(fēng)機(jī)，改善操作環(huán)境。在最后安

12、裝一臺引風(fēng)機(jī)，使整個(gè)系統(tǒng)處于負(fù)壓，操作起來較為理想。同時(shí)由于聚氯乙烯無毒無臭，不會(huì)污染環(huán)境，所以不用安裝尾氣處理裝置。</p><p><b>　　2．選擇加熱器</b></p><p>　　因?yàn)榇嗽O(shè)計(jì)是干燥聚氯乙烯樹脂，加熱量小，且加熱介質(zhì)溫度在1600C以下，加之產(chǎn)品要求的潔凈度較高，所以選擇翅片加熱器。</p><p><b>

13、　　3．選擇旋風(fēng)分離器</b></p><p>　　主要是對產(chǎn)品的捕集和除塵，因?yàn)闅怏w的進(jìn)口氣速為20m/s—40m/s，且旋風(fēng)分離器B型較A型阻力小，所以選擇旋風(fēng)分離器CLT/B型。</p><p>　　五．干燥器主要部件和尺寸的計(jì)算</p><p><b>　　選擇干燥介質(zhì)</b></p><p>　　在

14、物料干燥過程中，采用何種干燥介質(zhì)是根據(jù)物料的性質(zhì)和生產(chǎn)廠的具體情況來確定的。經(jīng)過綜合考慮，本設(shè)計(jì)使用的干燥介質(zhì)是濕空氣。</p><p><b>　　產(chǎn)品出口溫度</b></p><p>　　由于產(chǎn)品的濕含量高于或等于臨界濕含量</p><p><b>　　即：</b></p><p>　　用試差法

15、求濕球溫度：</p><p><b>　　假設(shè)</b></p><p><b>　??；，，</b></p><p>　　kg/kg絕干氣，，，</p><p><b>　　kg/kg絕干氣</b></p><p>　　誤差分析： 假設(shè)可成立</p

16、><p><b>　　濕球溫度為：</b></p><p>　　產(chǎn)品（物料終溫）的溫度：</p><p>　　所以產(chǎn)品（物料終溫）的溫度取濕球溫度</p><p><b>　　3、氣體出口溫度：</b></p><p><b>　　假設(shè)，得</b></

17、p><p><b>　　由物料衡算：</b></p><p><b>　　由，</b></p><p><b>　　得；，</b></p><p>　　熱量衡算（忽略熱損失，沒有補(bǔ)充）</p><p><b>　　，，； </b><

18、;/p><p><b>　　kg/kg絕干氣</b></p><p><b>　　kJ/h</b></p><p><b>　　kg/h</b></p><p>　　露點(diǎn)溫度： 35.8898</p><p><b>　　符合</b>

19、</p><p><b>　　4．計(jì)算管徑</b></p><p>　　假設(shè) D=0.3112m</p><p>　　將D=0.31m 效證 </p><p>　　5.計(jì)算加速區(qū)干燥管管長</p><p>　?。ㄒ唬?加速區(qū)相關(guān)計(jì)算</p><p>　　a.計(jì)

20、算終端速度ut</p><p>　　按加速區(qū)氣體放出熱量為總熱量的80%，預(yù)算加速區(qū)終點(diǎn)的氣體狀態(tài)和物性,此時(shí)溫度為t2/</p><p>　　q=80%Qg=494739.04120.8=395791.2330W</p><p>　　q==6880.54961.0272(140-)</p><p><b>　　=84.00<

21、/b></p><p>　　tm=( t1+ t2/)/2=(84+140)/2=112.00</p><p>　　查表得 在100℃時(shí)，μg=2.19×10-5pa.s</p><p>　　在120℃時(shí)，μg=2.29×10-5pa.s</p><p><b>　　按線性關(guān)系，</b>

22、;</p><p>　　求解出 在tm=112℃時(shí)，μg=2.25×10-5pa.s</p><p>　　所以加速區(qū)終點(diǎn)處的濕基含水量由以下式確定：</p><p><b>　　得出=0.0993</b></p><p>　　又由 得出=0.0328 kg/kg絕干氣</p><

23、p>　　Hm=(+)/2=（0.0118+0.0328）/2=0.0223 kg/kg絕干氣</p><p>　　VHm=(0.002835+0.004557×0.0222)×(111.20+273)=1.1306 m3濕空氣/ kg絕干氣</p><p>　　=(1+ Hm)/ VHm=（1+0.0223）/1.1306=0.9042㎏/m3</p>

24、<p>　　由 =(9.81/)1/1.4</p><p>　　得出 =0.6013m/s</p><p>　　b.確定加速區(qū)α的關(guān)聯(lián)式，求出n和An</p><p>　　Rero=ρgda/μg=15010-630.22770.9042/2.2510-5=182.2126</p><p>　　由于 30＜Rero＜40

25、0 ，Nuo=0.76× Rero0.65=22.3970</p><p>　　Ret=ρgdp/μg , Ret=3.6246</p><p>　　Nut=2+0.54* Ret1/2=3.0281</p><p>　　n=㏑(Nuo/ Nut)/㏑ (Rero/ Ret)=0.5108</p><p><b>　　

26、c．的通式：</b></p><p><b>　　℃</b></p><p>　　查表得 在70℃時(shí)，℃）</p><p><b>　　在120℃時(shí)，℃）</b></p><p>　　得=2.9743℃）</p><p><b>　　因?yàn)?，其?/p>

27、 </b></p><p><b>　　，其中,</b></p><p><b>　　所以 </b></p><p><b>　　==0.0367</b></p><p><b>　?。ǘ?分段</b></p><p&g

28、t;　　加速區(qū)：第一段為預(yù)熱段，第二段</p><p><b>　　均速段：</b></p><p>　?。ㄈ?加速區(qū)第一段——預(yù)熱段的相關(guān)計(jì)算</p><p><b>　　出口氣體溫度及 </b></p><p>　　根據(jù)熱量守恒式： </p><p>　　得出=1

29、34.46℃ </p><p>　　=（）/2=（134.46+140）/2=137.23℃</p><p>　　按線性關(guān)系，求解出 </p><p><b>　　2. 的計(jì)算</b></p><p>　　因?yàn)樵陬A(yù)熱段濕度不變，所以 kg/kg絕干氣</p><p>　　VHm=(0.

30、002835+0.004557×0.0118)×(137.23+273)=1.185m3濕空氣/ kg絕干氣</p><p><b>　　℃</b></p><p>　　按線性關(guān)系，求解出 </p><p><b>　　℃</b></p><p><b>　　3.的計(jì)算

31、</b></p><p>　　由以上計(jì)算的結(jié)果算出</p><p><b>　　4.，，，的計(jì)算</b></p><p>　　試差計(jì)算的值：先設(shè)=/1.3=22.9497</p><p>　　-9.81=19.9975</p><p><b>　　KJ</b>&l

32、t;/p><p><b>　　根據(jù)</b></p><p><b>　　試算得</b></p><p>　　效驗(yàn)合理性 當(dāng)時(shí) </p><p>　　=21.3854合理</p><p><b>　　和的計(jì)算</b></p><p>

33、<b>　　附加計(jì)算</b></p><p>　　加速段第二段有關(guān)計(jì)算 </p><p><b>　　時(shí) </b></p><p><b>　　下的的 </b></p><p><b>　　試差法求得</b></p><p>

34、<b>　　附加計(jì)算</b></p><p>　　加速段以后幾段均按以上的方法計(jì)算可以得到各段參數(shù)如下表</p><p>　　加速區(qū)結(jié)束時(shí)的附加計(jì)算</p><p>　　令 k=1.137</p><p><b>　　加速段結(jié)束</b></p><p><b&g

35、t;　　加速區(qū)</b></p><p>　　6.終速區(qū)管長的計(jì)算</p><p>　　出口溫度70℃ 進(jìn)口溫度101.42℃ </p><p>　　由本大段平均狀態(tài)下的物性求該段平均氣速</p><p>　　由本大段的熱量衡算求熱負(fù)荷并計(jì)算該大段對數(shù)平均溫度差</p><p><b>　　本

36、段取 </b></p><p><b>　　計(jì)算顆粒的速度，</b></p><p><b>　　計(jì)算本段的和</b></p><p><b>　　干燥管總長 </b></p><p>　　取其安全系數(shù)為15% 干燥管總長</p><p>&

37、lt;b>　　干燥總時(shí)間</b></p><p>　　六．附屬設(shè)備的選型和計(jì)算</p><p><b>　　1．螺旋加料器</b></p><p><b>　　根據(jù)公式 </b></p><p><b>　　（輸送傾角）</b></p>&

38、lt;p><b>　　t=D</b></p><p>　　解得 D=0.0679 m</p><p>　　n=287.7973 r/min</p><p><b>　　2．加熱器</b></p><p><b>　　a.通風(fēng)截面積</b></p><p

39、>　　選擇型 S=0.26 </p><p><b>　　安全系數(shù) </b></p><p><b>　　3．旋風(fēng)分離器</b></p><p>　　出干燥器的空氣量：kg/h</p><p><b>　　氣體處理量為</b></p><p&g

40、t;<b>　　選擇X型</b></p><p><b>　　4.風(fēng)機(jī)</b></p><p>　　鼓風(fēng)機(jī)：空氣在200C常壓下的密度為1.2kg/m3</p><p>　　風(fēng)量為：6961.7401/1.2=5801.4501m3/h</p><p>　　選擇9-26型離心通風(fēng)機(jī)</p>

41、;<p><b>　　抽風(fēng)機(jī)</b></p><p><b>　　700C時(shí) </b></p><p>　　氣體處理量：6905.9588</p><p>　　選擇4-72型離心通風(fēng)機(jī)</p><p>　　七、主要涉及的符號及單位表</p><p><b&

42、gt;　　英文字母</b></p><p>　　a——單體積物料提供的傳熱（干燥）面積，m2/m3</p><p>　　c——比熱容，kJ/(kg.oc)</p><p>　　dpm——顆粒的平均直徑，m</p><p>　　D——干燥器的直徑，m;</p><p>　　G——固體物料質(zhì)量流量，kg/s;&

43、lt;/p><p>　　H——空氣的濕度，kg水/絕干氣；</p><p>　　L——絕干空氣流量，kg/s;</p><p>　　n——物質(zhì)的千摩爾數(shù)，kmol;</p><p>　　P——水氣分壓，pa;</p><p>　　P——空氣總壓，pa;</p><p>　　Q——傳熱速率，W;<

44、;/p><p>　　r——汽化熱，kJ/Kg;</p><p><b>　　t——溫度，℃;</b></p><p>　　Ug——?dú)怏w的速度，m/s;</p><p>　　u0——?dú)怏w的速度，m/s;</p><p>　　v——濕空氣的比容，m3/kg絕干氣;</p><p>

45、　　ω——物料的濕基含量；</p><p>　　W——水分的蒸發(fā)量，kg/s或kg/h;</p><p>　　X——物料的干基含水量，kg水/kg絕干料；</p><p>　　X*——物料的干基平衡含水量，kg水/kg絕干料。</p><p><b>　　希臘字母</b></p><p>　　α—

46、—對流傳熱系數(shù)，W/(m2·℃)；</p><p>　　θ——固體物料溫度，℃；</p><p>　　λ——導(dǎo)熱系數(shù)，W/(m2·℃)；</p><p>　　ρ——密度，kg/m3;</p><p>　　τ——干燥時(shí)間或物料在干燥器內(nèi)停留時(shí)間，s;</p><p>　　φ——相對濕度百分?jǐn)?shù)。<

47、/p><p><b>　　下標(biāo)</b></p><p>　　0——進(jìn)預(yù)熱器的、新鮮的或沉降的；</p><p>　　1——進(jìn)干燥器的或離預(yù)熱器的；</p><p><b>　　2——離干燥器的；</b></p><p><b>　　c——臨界的；</b>&l

48、t;/p><p><b>　　d——露點(diǎn)的；</b></p><p>　　g——?dú)怏w的，或絕干器的；</p><p><b>　　H——濕的；</b></p><p>　　m——濕物料的或平均的；</p><p>　　td——露點(diǎn)溫度下的；</p><p>

49、;<b>　　v——水氣的；</b></p><p><b>　　ω——濕球溫度</b></p><p><b>　　八、參考資料</b></p><p>　　1、化學(xué)工程手冊 . 上卷 ，時(shí)鈞等， 化學(xué)工業(yè)出版社，TQ02-62/1=2/:1， 1996 </p><p

50、>　　2、化學(xué)工程手冊 . 下卷，時(shí)鈞等，  化學(xué)工業(yè)出版社，TQ02-62/1=2/:2 1996</p><p>　　3、干燥設(shè)備，金國淼，化學(xué)工業(yè)出版社，TQ051.8/2 ，2002 </p><p>　　4、干燥設(shè)備設(shè)計(jì)， 金國淼 ，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，TQ05/4:3 ，1988 </

51、p><p>　　5、現(xiàn)代干燥技術(shù)， 潘永康 ，化學(xué)工業(yè)出版社，TQ028/18 ，1998 </p><p>　　6、化工生產(chǎn)流程圖解(上冊)(增訂二版)，化學(xué)工業(yè)出版社組織編寫，化學(xué)工業(yè)出版社 ，TQ06/1=2:1，1984 </p><p>　　7、化工生產(chǎn)流程圖解(下冊)(增訂二版)，化學(xué)工業(yè)出版社組織編寫

52、60;，化學(xué)工業(yè)出版社，TQ06/1=2:2 ，1985 </p><p>　　8、化工生產(chǎn)流程圖解:上冊，化學(xué)工業(yè)出版社組織編寫，化學(xué)工業(yè)出版社， TQ06/1/2E:1，1988</p><p>　　9、化工生產(chǎn)流程圖解:下冊， 化學(xué)工業(yè)出版社組織編寫，化學(xué)工業(yè)出版社 ，TQ05/1/2E:2，1985</p><p>