2023年全國(guó)碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡(jiǎn)介

1、<p><b>  化工原理課程設(shè)計(jì)</b></p><p><b>  第一節(jié) 概述</b></p><p>  將大量固體顆粒懸浮于運(yùn)動(dòng)著的流體之中,從而使顆粒具有類似于流體的某些表觀特性,這種流固接觸狀態(tài)稱為固體流態(tài)化。</p><p>  流化床干燥器就是將流態(tài)化技術(shù)應(yīng)用于固體顆粒干燥的一種工業(yè)設(shè)備,目前

2、在化工、輕工、醫(yī)學(xué)、食品以及建材工業(yè)中都得到了廣泛應(yīng)用。</p><p><b>  流態(tài)化現(xiàn)象</b></p><p>  空氣流速和床內(nèi)壓降的關(guān)系為:</p><p>  空氣流速和床層高度的關(guān)系為:</p><p>  流化床的操作范圍:umf ~ut</p><p><b>  

3、流化床干燥器的特征</b></p><p><b>  優(yōu)點(diǎn):</b></p><p> ?。?)床層溫度均勻,體積傳熱系數(shù)大(2300~7000W /m3·℃)。生產(chǎn)能力大,可在小裝置中處理大量的物料。</p><p>  (2)由于氣固相間激烈的混合和分散以及兩者間快速的給熱,使物料床層溫度均一且易于調(diào)節(jié),為得到干燥均

4、一的產(chǎn)品提供了良好的外部條件。</p><p> ?。?)物料干燥速度大,在干燥器中停留時(shí)間短,所以適用于某些熱敏性物料的干燥。</p><p> ?。?)物料在床內(nèi)的停留時(shí)間可根據(jù)工藝要求任意調(diào)節(jié),故對(duì)難干燥或要求干燥產(chǎn)品含濕量低的過程非常適用。</p><p> ?。?)設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,造價(jià)低,可動(dòng)部件少,便于制造、操作和維修。</p><p&

5、gt; ?。?)在同一設(shè)備內(nèi),既可進(jìn)行連續(xù)操作,又可進(jìn)行間歇操作。</p><p><b>  缺點(diǎn):</b></p><p> ?。?)床層內(nèi)物料返混嚴(yán)重,對(duì)單級(jí)式連續(xù)干燥器,物料在設(shè)備內(nèi)停留時(shí)間不均勻,有可能使部分未干燥的物料隨著產(chǎn)品一起排出床層外。</p><p> ?。?)一般不適用于易粘結(jié)或結(jié)塊、含濕量過高物料的干燥,因?yàn)槿菀装l(fā)生物料

6、粘結(jié)到設(shè)備壁面上或堵床現(xiàn)象。</p><p> ?。?)對(duì)被干燥物料的粒度有一定限制,一般要求不小于30?m、不大于6mm。</p><p> ?。?)對(duì)產(chǎn)品外觀要求嚴(yán)格的物料不宜采用。干燥貴重和有毒的物料時(shí),對(duì)回收裝量要求苛刻。</p><p> ?。?)不適用于易粘結(jié)獲結(jié)塊的物料。</p><p>  三、流化床干燥器的形式</p&

7、gt;<p>  1、單層圓筒形流化床干燥器</p><p>  連續(xù)操作的單層流化床干燥器可用于初步干燥大量的物料,特別適用于表面水分的干燥。然而,為了獲得均勻的干燥產(chǎn)品,則需延長(zhǎng)物料在床層內(nèi)的停留時(shí)間,與此相應(yīng)的是提高床層高度從而造成較大的壓強(qiáng)降。在內(nèi)部遷移控制干燥階段,從流化床排出的氣體溫度較高,干燥產(chǎn)品帶出的顯熱也較大,故干燥器的熱效率很低。</p><p>  2、

8、多層圓筒形流化床干燥器</p><p>  熱空氣與物料逆向流動(dòng),因而物料在器內(nèi)停留時(shí)間及干燥產(chǎn)品的含濕量比較均勻,最終產(chǎn)品的質(zhì)量易于控制。由于物料與熱空氣多次接觸,廢氣中水蒸氣的飽和度較高,熱利用率得到提高。此種干燥器適用于內(nèi)部水分遷移控制的物料或產(chǎn)品要求含濕量很低的場(chǎng)合。</p><p>  多層圓筒型流化床干燥器結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,操作不易控制,難以保證各層板上均形成穩(wěn)定的流比狀態(tài)以及使物料

9、定量地依次送入下一定。另外,氣體通過整個(gè)設(shè)備的壓強(qiáng)降較大,需用較高風(fēng)壓的風(fēng)機(jī)。</p><p>  3、臥式多室流化床干燥器</p><p>  與多層流化床干燥器相比,臥式多室流化床干燥器高度較低,結(jié)構(gòu)筒單操作方便,易于控制,流體阻力較小,對(duì)各種物料的適應(yīng)性強(qiáng),不僅適用于各種難于干燥的粒狀物料和熱敏性物料,而且已逐步推廣到粉狀、片狀等物料的干燥,干燥產(chǎn)品含濕量均勻。因而應(yīng)用非常廣泛。&l

10、t;/p><p>  四、干燥器選形時(shí)應(yīng)考慮的因素</p><p>  (1)物料性能及干燥持性 其中包括物料形態(tài)(片狀、纖維狀、粒狀、液態(tài)、膏狀等)、物理性質(zhì)(密度、粒度分布、粘附性)、干燥特性(熱敏性、變形、開裂等)、物料與水分的結(jié)合方式等因素。</p><p>  (2)對(duì)干燥產(chǎn)品質(zhì)量的要求及生產(chǎn)能力 其中包括對(duì)干燥產(chǎn)品特殊的要求(如保持產(chǎn)品特有的香味

11、及衛(wèi)生要求);生產(chǎn)能力不同,干燥設(shè)備也不盡相同。</p><p> ?。?)濕物料含濕量的波動(dòng)情況及干燥前的脫水 應(yīng)盡量避免供給干燥器濕物料的含濕量有較大的波動(dòng),因?yàn)闈窈康牟▌?dòng)不僅使操作難以控制面影響產(chǎn)品質(zhì)量,而且還會(huì)影響熱效率,對(duì)含濕量高的物料,應(yīng)盡可能在干燥前用機(jī)械方法進(jìn)行脫水,以減小干燥器除濕的熱負(fù)荷。機(jī)械脫水的操作費(fèi)用要比干燥去水低廉的多,經(jīng)濟(jì)上力求成少投資及操作費(fèi)用。 </p>

12、<p> ?。?)操作方便.勞動(dòng)條件好。</p><p>  (5)適應(yīng)建廠地區(qū)的外部條件(如氣象、熱源、場(chǎng)地),做到因地制宜。 </p><p><b>  五、干燥原理</b></p><p>  干燥通常是指將熱量加于濕物料并排除揮發(fā)濕分(大多數(shù)情況下是水),而獲得一定濕含量固體產(chǎn)品的過程。濕分以松散的化學(xué)結(jié)合或以液態(tài)溶液

13、存在于固體中,或積集在固體的毛細(xì)微結(jié)構(gòu)中。</p><p>  當(dāng)濕物料作熱力干燥時(shí),以下兩種過程相繼發(fā)生:</p><p>  過程1.能量(大多數(shù)是熱量)從周圍環(huán)境傳遞至物料表面使?jié)穹终舭l(fā)。</p><p>  過程2.內(nèi)部濕分傳遞到物料表面,隨之由于上述過程而蒸發(fā)。</p><p>  干燥速率由上述兩個(gè)過程中較慢的一個(gè)速率控制,從周圍

14、環(huán)境將熱能傳遞到濕物料的方式有對(duì)流、傳導(dǎo)或輻射。在某些情況下可能是這些傳熱方式聯(lián)合作用,工業(yè)干燥器在型式和設(shè)計(jì)上的差別與采用的主要傳熱方法有關(guān)。在大多數(shù)情況下,熱量先傳到濕物料的表面熱按后傳入物料內(nèi)部,但是,介電、射頻或微波干燥時(shí)供應(yīng)的能量在物料內(nèi)部產(chǎn)生熱量后傳至外表面。</p><p>  整個(gè)干燥過程中兩個(gè)過程相繼發(fā)生,并先后控制干燥速率。</p><p><b>  六、物

15、料的干燥特性</b></p><p>  物料中的濕分可能是非結(jié)合水或結(jié)合水。有兩種排除非結(jié)合水的方法:蒸發(fā)和汽化。當(dāng)物料表面水分的蒸汽壓等于大氣壓時(shí),發(fā)生蒸發(fā)。這種現(xiàn)象是在濕分的溫度升高到沸點(diǎn)時(shí)發(fā)生的,物料中出現(xiàn)的即為此種現(xiàn)象。</p><p>  如果被干燥的物料是熱敏性的,那么出現(xiàn)蒸發(fā)的溫度,即沸點(diǎn),可由降低壓力來降低(真空干燥)。如果壓力降至三相點(diǎn)以下,則無液相存在,物

16、料中的濕分被凍結(jié)。</p><p>  在汽化時(shí),干燥是由對(duì)流進(jìn)行的,即熱空氣掠過物料。降熱量傳給物料而空氣被物料冷卻,濕分由物料傳入空氣,并被帶走。在這種情況下,物料表面上的濕分蒸汽壓低于大氣壓,且低于物料中的濕分對(duì)應(yīng)溫度的飽和蒸汽壓。但大于空氣中的蒸汽分壓。</p><p>  第二節(jié) 設(shè)計(jì)任務(wù)書 </p><p>

17、  設(shè)計(jì)一臺(tái)臥式多室流化床干燥器,用于干燥PVC濕物料。將其濕含量從0.15干燥至0.005(以上均為干基),生產(chǎn)能力(以干燥產(chǎn)品計(jì))2500kg/h。</p><p><b>  被干燥物料:</b></p><p>  顆粒密度=1400kg/m;堆積密度=700kg/m3;絕干物料比熱=1.256kJ/kg℃;顆粒平均直徑dm=;臨界濕含量=0.05;平衡濕含量

18、≈0。</p><p>  物料靜床層高度為0.15m。</p><p>  干燥裝置熱損失為有效傳熱量的15%。</p><p><b>  干燥條件確定</b></p><p>  1.干燥介質(zhì)——濕空氣,根據(jù)成都的年平均氣象條件,將空氣進(jìn)預(yù)熱器溫度定為16℃,相對(duì)濕度定為84%。</p><p&

19、gt;  2.干燥介質(zhì)進(jìn)入干燥器溫度=120℃。</p><p>  3.物料進(jìn)入干燥器溫度:=20℃</p><p>  4.干燥介質(zhì)離開干燥器的相對(duì)濕度和和:對(duì)氣流干燥器,一般要求較物料出口溫度高10—30℃,或者較出口氣體的絕熱飽和溫度(濕球溫度)高20—50℃。</p><p>  5.熱源:飽和蒸汽,壓力400kPa。</p><p&g

20、t;  6.物料出口溫度 :物料出口溫度于許多因素有關(guān),但主要取決于物料的最終濕含量、臨界濕含量,和內(nèi)部遷移控制段的傳質(zhì)系數(shù)。如果,則,若,物料的臨界濕含量低于0.05 則可用下式計(jì)算。</p><p>  7.操作壓力:常壓。</p><p>  8.設(shè)備工作日:每年330天,每天24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行。</p><p><b>  第三節(jié) 設(shè)計(jì)計(jì)算</

21、b></p><p>  干燥流程的確定及說明</p><p>  根據(jù)任務(wù),采用臥式多室流化床干燥裝置系統(tǒng)。</p><p>  來自氣流干燥器的顆粒狀物料用星形加料器加到干燥室的第一室,依次經(jīng)過各室后,于67.5℃離開干燥器。濕空氣由送風(fēng)機(jī)送到翅片型空氣加熱器,升溫到120℃后進(jìn)入干燥器,經(jīng)過與懸浮物料接觸進(jìn)行傳熱傳質(zhì)后溫度溫度降到了73℃。廢氣經(jīng)旋風(fēng)分離

22、器凈化后由抽風(fēng)機(jī)排除至大氣??諝饧訜崞饕?00kPa的飽和水蒸氣作熱載體。</p><p><b>  物料和熱量衡算</b></p><p><b>  物料衡算 </b></p><p>  由給定的任務(wù)條件已知,生產(chǎn)能力為2500kg/h(以干燥產(chǎn)品計(jì)),即為, 又.</p><p><

23、b>  濕基</b></p><p><b>  絕干物質(zhì)質(zhì)量流率為</b></p><p>  干燥器單位時(shí)間汽化水分量為</p><p>  水在16℃下的飽和蒸汽壓為</p><p><b>  空氣濕度為</b></p><p><b> 

24、 絕干氣體質(zhì)量流率為</b></p><p><b>  ,</b></p><p>  =0.00956, </p><p><b>  (a)</b></p><p>  空氣和物料出口溫度的確定</p><p>  空氣出口溫度比出口處濕球溫度要高出20—5

25、0℃,在這里取35℃。</p><p>  由℃,查上頁濕度圖得:=38.0℃</p><p><b>  近似取℃,</b></p><p><b>  則℃ </b></p><p>  設(shè)物料離開干燥器的溫度,</p><p><b>  因,而<

26、/b></p><p><b>  故可用公式</b></p><p><b>  又因</b></p><p>  =2491.27-2.30285*38=2403.76kJ/kg</p><p><b>  故代入數(shù)據(jù)</b></p><p>

27、<b>  得到67.5℃</b></p><p><b>  干燥器的熱量衡算</b></p><p>  如圖所示,干燥器中不補(bǔ)充能量,故0</p><p>  干燥器中的熱量衡算可表達(dá)為:</p><p><b>  (b)</b></p><p>

28、;  物理意義是氣體冷卻放出的熱量Q用于三個(gè)方面:以氣化濕分,以加熱物料,以補(bǔ)償設(shè)備的熱損失。</p><p><b>  其中,</b></p><p>  =360.69(2491.27+1.884=601201kJ/h=167kW,</p><p>  =2487.5(1.256+4.187)=150877.8kJ/h=41.91kW&l

29、t;/p><p><b>  =</b></p><p>  =(1.005+1.884*0.00956)(73-16)L</p><p>  =58.31kJ/h=0.0162LkW</p><p><b>  =</b></p><p>  =(1.005+1.884*0.0

30、0956)(120-16)</p><p>  =106.39LkJ/h=0.0285LkW</p><p>  因?yàn)楦稍锲鞯臒釗p失為有消耗熱量的15%,</p><p><b>  即</b></p><p>  =0.15(167.0+41.91)=31.34kW</p><p>  將上面各

31、式代入(b)式,</p><p>  即為0.0285L=167+41.91+0.0162L+31.34 240.25</p><p>  解得L=19532.52kg絕干氣/h</p><p>  將L=19532.52代入(a)式</p><p>  即為19532.52,</p><p>  解得=0.0

32、2803kg水/kg絕干氣</p><p><b>  干燥器的熱效率</b></p><p>  許多資料和教科書上都是以直接用于干燥目的的來計(jì)算熱效率</p><p><b>  所以</b></p><p><b>  ,其中</b></p><p&g

33、t;<b>  故干燥器的熱效率為</b></p><p>  第四節(jié) 干燥器工藝尺寸設(shè)計(jì)</p><p><b> ?、辶骰俣鹊拇_定</b></p><p>  1.臨界流化速度的計(jì)算</p><p>  對(duì)于均勻的球星顆粒的流化床,開始流化的孔隙率</p><p> 

34、 在120℃下空氣的有關(guān)參數(shù)為: 密度=0.898,粘度,導(dǎo)熱系數(shù)℃</p><p><b>  所以 =87.53</b></p><p>  由和值,查李森科關(guān)系圖得=</p><p><b>  臨界流化速度為=</b></p><p><b>  =</b></p

35、><p>  2. 沉降速度的計(jì)算</p><p>  顆粒被帶出時(shí),床層的孔隙率。</p><p>  根據(jù)及的數(shù)值,查李森科關(guān)系圖可得=</p><p><b>  帶出速度為</b></p><p>  帶出速度即為顆粒的沉降速度。</p><p><b>  

36、3. 操作流化速度</b></p><p>  取操作流化速度為0.7</p><p><b>  即</b></p><p>  流化床層底面積的計(jì)算</p><p>  干燥第一階段所需底面積</p><p>  表面汽化階段所需底面積可以按公式</p><p&

37、gt;  式中,靜止時(shí)床層高度為。</p><p>  干空氣的質(zhì)量流速取為,即</p><p><b>  ℃</b></p><p>  3.51*24000=84240℃</p><p>  由于所得需要校正,由從圖可查的</p><p><b>  。</b><

38、/p><p>  所以84240=9266.4℃</p><p><b>  公式即可演變?yōu)椋?lt;/b></p><p><b>  解得=7.646</b></p><p>  (2)物料升溫階段所需底面積</p><p>  物料升溫階段的所需底面積可以按公式</p>

39、;<p><b>  公式中:</b></p><p><b>  即為:</b></p><p><b>  解得=1.494</b></p><p><b>  (3)床層總面積</b></p><p>  流化床層總的底面積=7.646

40、+1.494=9.14</p><p><b>  ㈢干燥器長(zhǎng)度和寬度</b></p><p>  今取寬度b=2.4m,長(zhǎng)度a=4m,則流化床的實(shí)際底面積為9.6m。</p><p>  沿長(zhǎng)度方向在床層內(nèi)設(shè)置5個(gè)橫向分隔板,板間距約為0.67m.</p><p><b> ?、柰A魰r(shí)間</b>&

41、lt;/p><p>  物料在床層中的停留時(shí)間為:</p><p><b> ?、楦稍锲鞲叨?lt;/b></p><p>  流化床的總高度分為濃相段高度和分離段高度。流化床在界面以下的區(qū)域稱為濃相區(qū),界面以上的區(qū)域稱為稀相區(qū)。</p><p><b>  (1)濃相段高度</b></p>&

42、lt;p><b>  而由式0.8822</b></p><p><b>  由此</b></p><p><b>  (2)分離段高度</b></p><p>  對(duì)非圓柱形設(shè)備,應(yīng)用當(dāng)量直徑代替設(shè)備直徑D</p><p>  由以及=1.048m 從資料查得<

43、/p><p><b>  從而m</b></p><p><b> ?。?)干燥器高度</b></p><p>  為了減少氣流對(duì)固體顆粒的帶出量,取分布板以上的總高度為2.5m。</p><p><b>  干燥器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p><

44、b>  布?xì)庋b置</b></p><p>  布?xì)庋b置包括分布板和預(yù)分布器兩部分。其作用除了支撐固體顆粒、防止漏料以及使氣體均勻分布外,還有分散氣流使其在分布板上產(chǎn)生較小氣泡的作用,以造成良好的起始流化條件與抑制聚式流化床的不穩(wěn)定性。如圖4所示。</p><p>  采用單層多孔布?xì)獍濉?lt;/p><p>  取分布板壓降為床層壓降的15%。則<

45、;/p><p>  取阻力系數(shù),則篩孔氣速為:</p><p>  干燥介質(zhì)的體積流量為:</p><p>  選取篩孔直徑,則總篩孔數(shù)目為:</p><p><b>  個(gè)</b></p><p>  分布板的實(shí)際開孔率為:</p><p>  在分布板上篩孔按等邊三角形布置

46、,孔心距為:</p><p>  可取T=5.6mm.</p><p>  預(yù)分布器的作用是在分布板前預(yù)先把氣體分布均勻一些,避免氣流直沖分布板而造成局部速度過高,對(duì)于大型干燥器,尤其需要裝置預(yù)分布器。</p><p><b>  分隔板</b></p><p>  為了改善氣固接觸情況和使物料在床層內(nèi)停留的時(shí)間分布均勻

47、,沿長(zhǎng)度方向設(shè)置5個(gè)橫向分隔板(板間距約為0.67m)。</p><p>  隔板與分布板之間的距離為20-50mm,隔板做成上下移動(dòng)式,以調(diào)節(jié)其與分布板之間的距離。</p><p>  分隔板寬2.4m,高4.5m,由5mm厚鋼板制造。</p><p><b>  物料出口堰高h(yuǎn)</b></p><p>  將和代入上

48、式,即可以得到</p><p>  解得:=6.7092</p><p><b>  以公式計(jì)算h的數(shù)值</b></p><p><b>  代入相關(guān)數(shù)據(jù)可得:</b></p><p><b>  整理上式得到</b></p><p>  經(jīng)試差解得h=

49、0.835m</p><p>  為了便于調(diào)節(jié)物料的停留時(shí)間,溢流堰的高度設(shè)計(jì)成可調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)。</p><p>  第六節(jié) 干燥器設(shè)計(jì)結(jié)果列表</p><p>  第七節(jié) 附屬設(shè)備的設(shè)計(jì)與選型</p><p><b>  風(fēng)機(jī)的選擇</b></p><p>  為了克服整個(gè)干燥系統(tǒng)的阻力以輸送干燥

50、介質(zhì)。必須選擇合適類型的風(fēng)機(jī)并確定其安裝方式。</p><p><b>  送風(fēng)機(jī)</b></p><p>  風(fēng)機(jī)按其結(jié)構(gòu)形式有軸流式和離心式兩類。軸流式的特點(diǎn)是排風(fēng)量大而風(fēng)壓很小,一般僅用于通風(fēng)換氣,而不用于氣體輸送。故選擇離心式通風(fēng)機(jī)。其風(fēng)機(jī)進(jìn)口體積流量V1為</p><p><b>  壓頭HT為 </b><

51、/p><p>  上式中可忽略,,,所以上式可簡(jiǎn)化為</p><p>  因?yàn)檎麄€(gè)干燥過程的壓降主要有氣固分離器、換熱器、干燥器和旋風(fēng)分離器的壓降,其總和大約為 13000Pa。為前半段提供動(dòng)力的風(fēng)機(jī)取</p><p><b>  風(fēng)機(jī)進(jìn)口密度為</b></p><p>  根據(jù)所需風(fēng)量 和風(fēng)壓,從風(fēng)機(jī)樣本中查得的離心通風(fēng)機(jī)

52、滿足要求,電動(dòng)機(jī)型號(hào)為。該風(fēng)機(jī)性能如下</p><p><b>  風(fēng)量 </b></p><p><b>  全風(fēng)壓 </b></p><p><b>  軸功率 </b></p><p><b>  排風(fēng)機(jī)</b></p>&l

53、t;p>  同理可得到物料出干燥塔的溫度下的體積流量V2:</p><p>  空氣在干燥的后半段還需要的壓頭約為6159Pa、。故我們選擇的離心通風(fēng)機(jī),電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為。。該風(fēng)機(jī)性能如下</p><p><b>  風(fēng)量 </b></p><p><b>  全風(fēng)壓 </b></p><p

54、><b>  軸功率 </b></p><p><b>  2.氣固分離器</b></p><p>  為了獲得較高的回收率,同時(shí)避免環(huán)境污染,需將從干燥器中出來的空氣進(jìn)行氣固分離,在干燥系統(tǒng)中使用的分離器主要有旋風(fēng)分離器、袋濾器、濕式洗滌器等。</p><p>  旋風(fēng)分離器(如圖6所示)是利用慣性離心力的作用從

55、氣流中分離出顆粒的設(shè)備。其上部為圓筒形,下部為圓錐形。它內(nèi)部的靜壓力在器壁附近最高,僅稍低于氣體進(jìn)口處的壓強(qiáng),越往中心靜壓力越低,中心處的壓力可降到氣體出口壓力以下。旋風(fēng)分離器的分離效率通常用臨界粒徑的大小來判斷,臨界粒徑越小,分離效率越高。</p><p>  在此次設(shè)計(jì)中采用旋風(fēng)分離器分離以上的PVC粉塵以能達(dá)到工藝和環(huán)境要求。經(jīng)考慮,故選用型旋風(fēng)分離器。</p><p>  式中為出

56、口空氣溫度下的密度,即為時(shí)的密度:,另外取??傻?lt;/p><p>  根據(jù)旋風(fēng)分離器手冊(cè),可選擇標(biāo)準(zhǔn)切線進(jìn)口。</p><p>  圓柱體直徑D 4.59m 圓柱體高度L1 D</p><p>  圓錐體高度L2 1.8D 進(jìn)口寬度b 0.2D</p><p>  進(jìn)

57、口高度a 0.4D 排氣管直徑d 0.3D</p><p>  排氣管深度l 0.8D </p><p><b>  3.空氣加熱器</b></p><p>  選擇列管式換熱器,由于飽和水蒸氣在管程中被冷凝,形成液態(tài)水,停留在換熱器中,我們需要將折流擋板的缺口按水平方向排列。選擇列管式換熱

58、器,如圖5所示,則</p><p><b>  已知條件有: </b></p><p>  空氣 </p><p><b>  水蒸氣 </b></p><p>  查取相關(guān)書籍可得空氣(平均溫度)和水蒸氣的物理性質(zhì)參數(shù)為</p><p>

59、;<b>  初選換熱器規(guī)格</b></p><p><b>  按空氣計(jì)算熱負(fù)荷為</b></p><p>  忽略換熱器熱損失,由熱量衡算可得水蒸氣的流量為</p><p>  按逆流傳熱計(jì)算平均溫差為</p><p>  初選一臺(tái)單殼程、偶數(shù)管程的換熱器,則</p><p&

60、gt;  查圖(《化工原理》圖7.26)得,則</p><p>  參照表(《化工原理》表7.7),初步估計(jì)換熱器的總傳熱系數(shù),</p><p><b>  則傳熱面積為。</b></p><p>  由《鋼制列管式固定管板換熱器結(jié)構(gòu)手冊(cè)》可初步選擇列管式換熱器。其參數(shù)如下:</p><p>  外殼直徑 D/mm

61、 800</p><p>  公稱壓強(qiáng) p/MPa 10</p><p>  管子排列方法 正三角形</p><p>  管長(zhǎng) /m 3</p><p>  管子外

62、徑 /mm </p><p>  管子總數(shù) 469</p><p>  管程數(shù) /Np 1</p><p>  殼程數(shù) 1</p>&l

63、t;p>  管程流通截面積 /m2 0.1624</p><p>  殼程流通截面積 /m2 0.416</p><p>  換熱面積 /m2 106.8</p><p>  折流板間距 h/mm 300<

64、;/p><p>  采用此傳熱面積,則要求總傳熱系數(shù)為</p><p><b>  驗(yàn)算壓降</b></p><p><b>  管程壓降為</b></p><p><b>  管程流體流速為</b></p><p>  管程中空氣流速偏大,可能造成不利影響

65、。因此,選擇兩臺(tái)同類型的換熱器并聯(lián)。</p><p>  空氣可視為理想氣體,其黏度μ與壓強(qiáng)無關(guān),而密度隨壓強(qiáng)的升高而增大,即</p><p>  該換熱器內(nèi)的鋼管的絕對(duì)粗糙度取為,則,查圖(《化工原理》圖2.13)可得。</p><p><b>  則管程總流動(dòng)阻力為</b></p><p><b>  b.

66、殼程壓力降為</b></p><p><b>  殼程流體流速為</b></p><p>  管子為三角形排列,故取,另外有,</p><p><b>  。所以</b></p><p><b>  則殼程總流動(dòng)阻力為</b></p><p>

67、;<b>  核算總傳熱系數(shù)</b></p><p><b>  管程給熱系數(shù)</b></p><p>  查表(《化工原理》附錄6)可得</p><p><b>  因?yàn)?,所?lt;/b></p><p><b>  殼程給熱系數(shù)</b></p>

68、<p><b>  假設(shè)外壁面溫度為。</b></p><p><b>  管束校正系數(shù)為</b></p><p>  所以,蒸汽在管間冷凝的給熱系數(shù)為</p><p><b>  污垢熱阻</b></p><p>  查表(《化工原理》表7.8)可得。由管程給熱

69、系數(shù)和殼程給熱系數(shù)不難看出,不銹鋼的溫度趨進(jìn)空氣()側(cè),故取導(dǎo)熱系數(shù)。</p><p><b>  所以 。</b></p><p>  計(jì)算的總傳熱系數(shù)與估計(jì)值的偏差為</p><p>  根據(jù)計(jì)算的傳熱系數(shù)可以求得傳熱面積為</p><p>  計(jì)算的傳熱面積與估算傳熱面積的偏差為</p><p

70、>  綜上所述,所選擇的列管式換熱器的參數(shù)為 </p><p>  外殼直徑 D/mm 100</p><p>  公稱壓強(qiáng) p/MPa 10</p><p>  管子排列方法 正三角形</p><p>

71、;  管長(zhǎng) /m 5 </p><p>  管子外徑 /mm </p><p>  管子總數(shù) 749</p><p>  管程數(shù) /Np 1</p

72、><p>  殼程數(shù) 1</p><p>  管程流通截面積 /m2 0.6079</p><p>  殼程流通截面積 /m2 0.416</p><p>  換熱面積 /m2

73、 106.8</p><p>  折流板間距 h/mm 300</p><p><b>  4.加料器</b></p><p>  供料器是保證按照要求定量、連續(xù)(或間歇)、均勻地向干燥器供料與排料。常用的供料器有圓盤供料器、旋轉(zhuǎn)葉輪供料器、螺旋供料器、噴射式供料器等。</p><p

74、>  將這些供料器相比較:對(duì)于圓盤供料器,雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)備費(fèi)用低,但是物料進(jìn)干燥器的量誤差較大,只能用于定量要求不嚴(yán)格而且流動(dòng)性好的粒狀物料;對(duì)于旋轉(zhuǎn)葉輪供料器,操作方便,安裝簡(jiǎn)便,對(duì)高大300oC的高溫物料也能使用,體積小,使用范圍廣,但在結(jié)構(gòu)上不能保持完全氣密性,對(duì)含濕量高以及有黏附性的物料不宜采用;對(duì)于螺旋供料器,密封性能好,安全方便,進(jìn)料定量行高,還可使它使用于輸送腐蝕性物料。但動(dòng)力消耗大,難以輸送顆粒大、易粉碎的物料;

75、對(duì)于噴射式供料器空氣消耗量大,效率不高,輸送能力和輸送距離受到限制,磨損嚴(yán)重。</p><p>  我們本次設(shè)計(jì)的任務(wù)是干燥PVC,它在進(jìn)入干燥器之前的溫度下為固態(tài)顆粒狀,顆粒平均直徑,且硬度和剛性都較高。</p><p>  因?yàn)閳A盤供料器只能用于定量要求不嚴(yán)格的物料,所以通常情況下不選用。又因?yàn)槁菪┝掀魅菀壮练e物料,不宜用于一年330天,每天24小時(shí)的連續(xù)工作。另外我們較高硬度和剛性

76、的PVC對(duì)設(shè)備存在磨損,如果再加上空氣流的噴射作用,磨損將會(huì)更大,故不能選用噴射式供料器。</p><p>  綜上我們選用星形供料裝置,如圖7所示,且,因此可選擇其規(guī)格和操作參數(shù)如下:</p><p>  規(guī)格: </p><p>  生產(chǎn)能力: </p><p>  葉輪轉(zhuǎn)速:

77、 </p><p>  傳動(dòng)方式: 鏈輪直聯(lián)</p><p>  設(shè)備質(zhì)量: </p><p>  齒輪減速電機(jī): 型號(hào)</p><p><b>  功率</b></p><p><b>  輸出轉(zhuǎn)速</b>

78、;</p><p><b>  參考資料:</b></p><p>  《化工原理》第二版,科學(xué)出版社;</p><p>  《化工原理課程設(shè)計(jì)》,天津大學(xué)技術(shù)出版社;</p><p>  《化工原理設(shè)計(jì)導(dǎo)論》,成都科技大學(xué)出版社;</p><p>  《先進(jìn)干燥技術(shù)》,T.庫德 ,A.S.牟久大

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