工學(xué)回轉(zhuǎn)圓筒干燥機結(jié)構(gòu)設(shè)計

1、HG2.020回轉(zhuǎn)圓筒干燥機結(jié)構(gòu)設(shè)計作 者 姓 名：指 導(dǎo) 教 師：老師單 位 名 稱：機械工程與自動化學(xué)院專 業(yè) 名 稱：機械工程及自動化東 北 大 學(xué)2008年6月HG2.0 20 rotating cylinder dryer structural designSupervisor: Liu YangThe college of Mechanical Engineering and AutomationNortheastern UniversityJune 2008畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書畢業(yè)設(shè)計（論文）題目：HG2.020回轉(zhuǎn)圓筒干燥機結(jié)構(gòu)設(shè)計設(shè)計(論文)的基本內(nèi)容：根據(jù)題目進行調(diào)研并參

2、觀相似實物及照片，主要進行結(jié)構(gòu)設(shè)計， 完成HG2.020回轉(zhuǎn)圓筒干燥機成套圖紙的結(jié)構(gòu)設(shè)計，并通過計算齒輪傳動、軸承壽命計算等，完成設(shè)計計算書。畢業(yè)設(shè)計（論文）專題部分：題目：高粘性物料抄板結(jié)構(gòu)形式探討設(shè)計或論文專題的基本內(nèi)容：根據(jù)現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)，探討干燥高粘性污泥時，筒體內(nèi)抄板結(jié)構(gòu)形式。學(xué)生接受畢業(yè)設(shè)計（論文）題目日期第1周指導(dǎo)教師簽字：2008年3月4日摘要干燥技術(shù)的應(yīng)用，在我國具有十分悠久的歷史。聞名于世的造紙技術(shù)，就顯示了干燥技術(shù)的應(yīng)用。解放以后，干燥技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展很快，20世紀50年代初期，分散懸浮態(tài)技術(shù)（如氣流干燥器等）開始工業(yè)應(yīng)用，干燥技術(shù)的研究工作也普遍開展，高效的干燥器也在生產(chǎn)應(yīng)用

3、。隨著工業(yè)現(xiàn)代化的進展，化學(xué)工業(yè)的機械化、大型化和自動化水平的提高，作為化工單元操作設(shè)備之一的干燥器，也必將迅速的發(fā)展。在我國，雖然干燥設(shè)備的應(yīng)用已有幾十年的歷史，但干燥設(shè)備的制造高峰是近二十年來的事。在這二十多年中，經(jīng)過廣大工程技術(shù)人員的努力，開發(fā)或仿制一批干燥設(shè)備，大多數(shù)工業(yè)化機型我國都可以加工，基本扭轉(zhuǎn)了干燥設(shè)備靠進口的局面。培養(yǎng)了眾多的干燥技術(shù)人員，也涌現(xiàn)出一大批干燥設(shè)備制造企業(yè)。干燥是將物料去除水分或其他揮發(fā)成分的操作，涉及面很廣。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，對干燥技術(shù)干燥設(shè)備的需求有了更高的要求。由于原有工業(yè)基礎(chǔ)較薄弱，產(chǎn)量小，大多數(shù)用電烘箱蒸汽烘箱等干燥物料。為適應(yīng)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要，開展了對

4、噴霧氣流流化等干燥裝置的開發(fā)以及對農(nóng)產(chǎn)品食品、藥品、生物制品等的干燥過程及裝置的研究開發(fā)工作。回轉(zhuǎn)圓筒干燥機也因此而誕生。回轉(zhuǎn)圓筒干燥機是最古老的干燥設(shè)備之一，設(shè)備構(gòu)造簡單，而且使用方便。目前仍被廣泛應(yīng)用于化工、建材和冶金等領(lǐng)域。本文將通過對其結(jié)構(gòu)的設(shè)計進一步介紹回轉(zhuǎn)圓筒干燥機的筒體的結(jié)構(gòu)組成，筒體的載荷計算及其彎矩與應(yīng)力計算等，并詳細說明回轉(zhuǎn)圓筒干燥機的滾圈設(shè)計、支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計、傳動參數(shù)的選擇和齒輪的計算。它的工作原理是濕物料由皮帶運輸機或斗式提升機送到料斗，由進料口加入。轉(zhuǎn)筒干燥器主體是略帶傾斜并能回轉(zhuǎn)的圓筒體。物料進入圓筒內(nèi)部時，與通過筒內(nèi)的熱風(fēng)成順流接觸或逆流或與加熱壁面進行有效接觸而被

5、干燥，干燥后產(chǎn)品從另一端下部出料。在干燥過程中，物料借助于圓筒的緩慢轉(zhuǎn)動，在重力作用下從高的一端向較低一端移動。筒體內(nèi)壁上裝有順向抄板，它不斷把物料抄起又灑下，使物料的熱接觸面大大增強，提高了干燥速率并促使物料向前移動。熱載體（熱空氣、煙道氣）干燥物料后，通過旋風(fēng)除塵器收集其夾帶的粉塵后排空。本文是根據(jù)干燥過程的基本原理，針對其它機型的特點和社會的需求，在已有成功設(shè)計實例的基礎(chǔ)上，參考以前設(shè)計者的經(jīng)驗和結(jié)論，進行的設(shè)計。在設(shè)計中，以HG2.020回轉(zhuǎn)圓筒干燥機為研究對象，分析了它與其它干燥機的不同特點以及存在的問題，由此探討HG2.020回轉(zhuǎn)圓筒干燥機的結(jié)構(gòu)設(shè)計。由于該機型已在工業(yè)中有應(yīng)用，因

6、此本文在設(shè)計時引用了其他一些設(shè)計老師的實驗方法和結(jié)論。關(guān)鍵詞：干燥機，回轉(zhuǎn)圓筒，結(jié)構(gòu)設(shè)計 AbstractDrying technology applications in China has a long history. The world-famous paper, shows the drying technology applications. After the liberation, drying technology applications developed very quickly, and the early 1950s, the state dispersed sus

7、pension technology (such as air dryers, etc.) industrial applications, drying technology research work carried out, the dryer is also efficient production and application.With the progress of industrial modernization, the chemical industry mechanization and large-scale and raising the level of autom

8、ation, as the chemical unit operation equipment, one of the dryer and will also developed rapidly. In China, although the application of drying equipment has been several decades of history, but drying equipment manufacturing is the peak of the last 20 years thing.In the past 20 years, the majority

9、of engineering and technical personnel to develop a number of imitation or drying equipment, the majority of Chinas industrialization model can be processed, the basic reverse the drying equipment imported by the situation. Training a large number of dry technical staff, also emerged a large number

10、of drying equipment manufacturing enterprises.Dry is the material elimination moisture content or other volatility ingredient operation, the affected area is very broad. Along with the production development, had a higher request to the dry technical drying equipments demand. Because the original in

11、dustry foundation is weak, the output is small, the majority uses electricity the drying oven steam drying oven and so on dry material.In order to meet the needs of industrial and agricultural production, in the spray, and air flow, such as drying, and the development and installation of agricultura

12、l products, food, medicines, biological products, such as the drying process and device research and development work. Rotary cylinder dryer also be born.Rotary cylinder dryer is the oldest one of the drying equipment, equipment structure simple and easy to use. Are still being widely used in chemic

13、al industry, building materials and metallurgy, and other fields. This paper will further the design of the structure of its rotating cylinder dryer on the structure of the shell, the shell and its load calculation moment and stress calculations, and detailed description of the rotating cylinder dry

14、er rolling circle design, support Structural design, transmission gear and parameters of the calculation. It is the working principle of wet materials from the conveying belt or bucket elevator to the hopper, from the feed I joined. Drum dryer and the principal is slightly tilted to the rotary cylin

15、der body. Materials into the internal cylinder, and through the barrel of hot air down into contact with the heating or counter-current or effective contact with the wall was dry and dried products from the other side of the lower part of the material.In the process of drying, the material through t

16、he use of slow rotating cylinder, in the role of gravity from the high-end mobile to the lower end. Extinguishers installed in wall-to-copy, it also continued to cast Chaoqi materials, so that the hot surface materials greatly enhance and improve the drying rate and materials to move forward. Heat c

17、arrier (hot air, flue gas) dry materials, collected through the cyclone to attach the dust after emptying.This article is based on the basic principles of drying process, other models for the characteristics and the needs of the community, have been successful examples of design on the basis of info

18、rmation before the designers experience and conclusions of the design. In the design, to HG2.0 20 rotating cylinder dryer to study, analyze it and the other dryer, as well as the different characteristics of the existing problems, which explore HG2.0 20 rotating cylinder dryer design of the structur

19、e .As the models in the industry in the application, the paper quoted the design of a number of other design teachers method and conclusions.Key words:Dryer，Rotary cylinder，Structural Design目 錄畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書i摘 要iiiAbstractv第1章緒論11.1干燥技術(shù)的概況11.2干燥原理21.3被干燥物料及干燥介質(zhì)的特性3被干燥物料的特性3干燥介質(zhì)的特性41.4干燥過程的節(jié)能4干燥裝置的能量利用率

20、4干燥器的熱效率5干燥操作的節(jié)能途徑51.5干燥器的分類與選擇5干燥器的分類5干燥器的選型61.6干燥技術(shù)的進展6干燥設(shè)備研制向?qū)I(yè)化方向發(fā)展6干燥設(shè)備的大型化、系列化和自動化6改進干燥設(shè)備，強化干燥過程7采用新的干燥方法及組合干燥方法7降低干燥過程中能量的消耗8閉路循環(huán)干燥流程的開發(fā)和應(yīng)用9消除干燥操作造成的公害問題9第2章回轉(zhuǎn)圓筒干燥機簡介102.1回轉(zhuǎn)圓筒干燥機的工作原理102.2回轉(zhuǎn)圓筒干燥機的特點12回轉(zhuǎn)圓筒干燥機的優(yōu)點12回轉(zhuǎn)圓筒干燥機的缺點122.3回轉(zhuǎn)圓筒干燥機流向的選擇12并流12逆流12并逆流組合132.4載熱體的選擇132.5回轉(zhuǎn)圓筒干燥機的分類及適用范圍14直接加熱轉(zhuǎn)筒

21、干燥器14間接加熱轉(zhuǎn)筒干燥器17復(fù)式傳熱干燥器182.6抄板19升舉式抄板19均布式抄板19扇形式抄板20蜂巢式抄板20第3章回轉(zhuǎn)圓筒干燥機結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算213.1已知條件213.2物料衡重和熱量衡重21水分蒸發(fā)量21空氣消耗量223.3設(shè)備參數(shù)計算和確定23轉(zhuǎn)筒的轉(zhuǎn)速n和傾斜率S的選擇23停留時間23填充率檢驗243.4筒體設(shè)計24筒體最小壁厚計算24筒體載荷計算24筒體彎矩與應(yīng)力計算25筒體變形計算27截面變形的筒體計算283.5滾圈設(shè)計30滾圈與托輪材料的確定30滾圈、托輪接觸應(yīng)力計算30校核彎曲應(yīng)力323.6拖輪及軸承計算33托輪33托輪軸34滾動軸承計算34軸的彎矩核算353.7擋輪

22、及軸的計算36擋輪36擋輪受力36擋輪參數(shù)的確定37擋輪軸及軸承的選擇383.8傳動裝置的計算38傳動功率的確定38傳動裝置的確定39齒輪的計算39第4章經(jīng)濟環(huán)保性分析414.1經(jīng)濟性414.2環(huán)保性41第5章結(jié)論42參考文獻43結(jié)束語44附錄（外文翻譯）45第1章緒論1.1干燥技術(shù)的概況干燥技術(shù)的應(yīng)用，在我國具有十分悠久的歷史。聞名于世的造紙技術(shù)，就顯示了干燥技術(shù)的應(yīng)用。天工開物一書中，描述了人工加熱干燥過程，總結(jié)了我國勞動人民的干燥實踐，反映了我國古代勞動人民的高度智慧。在解放前，我國干燥技術(shù)的應(yīng)用，一般仍停留在手工作坊的階段。解放以后，干燥技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展很快，20世紀50年代初期，分散懸

23、浮態(tài)干燥技術(shù)（如氣流干燥器等）開始工業(yè)應(yīng)用，干燥技術(shù)的研究工作也普遍開展，高效的干燥器也在生產(chǎn)中應(yīng)用。隨著工業(yè)現(xiàn)代化的進展，化學(xué)工業(yè)的機械化、大型化和自動化水平的提高，作為化工單元操作設(shè)備之一的干燥器，也必將更加迅速的發(fā)展。干燥是將物料去除水分或其他揮發(fā)成分的操作，涉及面很廣。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，對干燥技術(shù)、干燥裝備的需求有了更高的要求。由于原有工業(yè)基礎(chǔ)較薄弱，產(chǎn)量小，大多數(shù)用電烘箱、蒸汽烘箱等干燥物料。為適應(yīng)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要，開展了對噴霧、氣流、流化等干燥裝置的開發(fā)以及對農(nóng)產(chǎn)品、食品、藥品、生物制品等的干燥過程及裝置的研究開發(fā)工作。干燥是許多工業(yè)生產(chǎn)中的重要工藝過程之一，它直接影響到產(chǎn)品的性能、

24、形態(tài)、質(zhì)量以及過程的能耗等。干燥技術(shù)的覆蓋面較廣，既涉及復(fù)雜的熱、質(zhì)傳遞機理，又與物系的特性、處理規(guī)模等密切相關(guān)，最后體現(xiàn)在各種不同的設(shè)備結(jié)構(gòu)及工藝上。干燥技術(shù)隨著有關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有著比較大的進展，因為干燥涉及不同品類產(chǎn)品的品質(zhì)、性狀、干燥前后的不同物態(tài)。而干燥的能耗在工業(yè)發(fā)達國家要超過能耗總量的10%，因此干燥過程的節(jié)能是涉及面廣的長遠課題。同時大量的干燥需求也必然促使干燥裝置制造業(yè)的發(fā)展。其中機電一體化、加工制造標(biāo)準化、調(diào)控水平等也都是體現(xiàn)干燥裝置水平的內(nèi)涵。由此認為我國目前干燥技術(shù)的發(fā)展方興未艾。隨著干燥有關(guān)產(chǎn)品的發(fā)展，對其品質(zhì)的提高、能量單耗的降低、操作的可靠程度，都會對干燥技術(shù)及裝置提

25、出更高的要求。對于干燥裝置制造業(yè)來說，滿足上述要求，乃至逐步形成具有當(dāng)代世界水平或領(lǐng)先水平的產(chǎn)品及企業(yè)也是必要的。若干干燥工作開展不多的產(chǎn)品，如造紙、食品、礦冶等方面的加強以及干燥基礎(chǔ)理論研究，已有機種及新機種的開發(fā)，機電一體化程度的提高、制造標(biāo)準的接軌等都將是今后的工作內(nèi)容。干燥的目的是除去某些原料、半成品中的水分或溶劑，就化學(xué)工業(yè)而言目的在于，使物料便于包裝、運輸、貯藏、加工和使用。具體為：懸浮液和濾餅狀的化工原料和產(chǎn)品，可經(jīng)干燥成為固體，便于包裝和運輸。不少的化工原料和產(chǎn)品，由于水分的存在，有利于微生物的繁殖，易霉?fàn)€、蟲蛀或變質(zhì)，這類物料經(jīng)過干燥便于貯藏。例如生物化學(xué)制品、抗生素及食品等

26、，若含水量超過規(guī)定標(biāo)準，易于變質(zhì)，影響使用期限，需要經(jīng)干燥后才有利于貯藏。為了使用方便。例如食鹽、尿素和硫銨等，當(dāng)其干燥到含水率為0.2%0.5%左右時，物料不易結(jié)塊，使用比較方便。便于加工。一些化工原料，由于加工工藝要求，需要粉碎（或造粒）到一定的粒度范圍和含水率，以利于再加工和利用。如磷礦石經(jīng)粉碎干燥可以提高化學(xué)反應(yīng)速度；催化劑半成品的造粒干燥，可使其保持一定含水率和粒度范圍，有利于壓片成型等。為了提高產(chǎn)品的質(zhì)量。某些化工原料和產(chǎn)品，其質(zhì)量的高低與含水量有關(guān)。物料經(jīng)過干燥處理，水分除去后，有效成分相應(yīng)增加，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。例如滌綸切片在紡絲前，干燥到含水率為0.02%以下，可以防止在抽絲時

27、產(chǎn)生氣泡，提高絲的質(zhì)量?；瘜W(xué)工業(yè)中的干燥方法有三類：機械除濕法、加熱干燥法、化學(xué)除濕法。機械除濕法，是用壓榨機對濕物料加壓，將其中一部分水分擠出。物料中除去的水分量主要決定施加壓力的大小。物料經(jīng)機械除濕后仍保留很高的水分，一般為40%60%左右。粒狀物料或不許受壓的物料可用離心機脫水，經(jīng)過離心機除去水分后，殘留在物料中的水分為5% 10%左右。其他，還有各種類型的過濾機，也是機械除濕法常用的設(shè)備。機械除濕法只能除去物料中部分自由水分，結(jié)合水分仍殘留在物料中。因此，物料經(jīng)過機械除濕后含水量仍然較高，一般不能達到化工工藝要求的較低的含水量。加熱干燥法，是化學(xué)工業(yè)中常用的干燥方法，它借助熱能加熱物料

28、、氣化物料中的水分。除去計1kg的水分，需要消耗一定的熱量。例如用空氣來干燥物料時，空氣預(yù)先被加熱送入干燥器，將熱量傳給物料，同時氣化物料中的水分，形成水蒸氣，并隨空氣帶出干燥器。物料經(jīng)過加熱干燥，能夠除去物料中的結(jié)合水分，達到化工工藝上所要求的含水量?；瘜W(xué)除濕法，是利用吸濕劑除去氣體、液體和固體物料中少量的水分。由于吸濕劑的除濕能力有限，僅用于除去物料中的微量水分，化工生產(chǎn)中應(yīng)用極少?；瘜W(xué)工業(yè)中固體物料的干燥，一般是先用機械除濕法，除去物料中大量的非結(jié)合水分，再用加熱干燥法除去殘留的部分水分（包括非結(jié)合水分和結(jié)合水分）。1.2干燥原理干燥操作是傳熱傳質(zhì)同時伴隨發(fā)生的除濕過程。干燥所需的熱量是

29、由于干燥介質(zhì)通過對流、傳導(dǎo)、熱輻射及介電的方式傳給被干燥物料的，使物料中的濕分獲得熱量后變成蒸汽從其中分離出來，最后得到濕含量較低的且達到某一規(guī)定要求的干燥產(chǎn)品。在干燥過程中，干燥過程原理主要涉及濕物料和干燥介質(zhì)在熱力干燥過程中所表現(xiàn)的熱力學(xué)及物理特性及其變化規(guī)律；濕物料內(nèi)部以及與干燥介質(zhì)間的熱量和質(zhì)量傳遞過程機理；干燥過程動力學(xué)原理；干燥過程的模型、模擬等內(nèi)容。簡單地講，濕物料在熱力干燥時通常會相繼經(jīng)歷以下兩個主要的階段。階段1，能量（主要為熱量）從周圍環(huán)境傳遞至物料表面使其表面濕分蒸發(fā)。液體以近不變的速度從物料表面排除，而物料溫度則維持在濕球溫度左右。此過程的干燥速率主要取決于干燥介質(zhì)的溫

30、度、濕度、流速、作用表面積以及壓力等外部條件。此過程稱外部條件控制過程，也稱恒速干燥過程。階段2，當(dāng)物料表面不再有充足的水分供表面蒸發(fā)后，多余的熱量會通過熱傳導(dǎo)傳遞至濕物料內(nèi)部，使物料溫度上升，并在其內(nèi)部形成溫度梯度；而濕分則由內(nèi)部向表面遷移，至物料表面后進而被不飽和的干燥介質(zhì)帶走，顯然此時的干燥速率會低于恒速干燥階段的干燥速率。濕物料內(nèi)部的熱量和質(zhì)量的傳遞速率主要取決于物料性質(zhì)（如熱導(dǎo)率、質(zhì)量傳遞系數(shù)等）以及其自身的溫度和濕含量等因素。此過程稱內(nèi)部條件控制過程，也稱降速干燥過程。干燥理論的任務(wù)是要搞清楚上述干燥過程中所涉及的諸多參數(shù)，如被干燥物質(zhì)與干燥介質(zhì)的物性參數(shù)、干燥器的結(jié)構(gòu)參數(shù)、干燥過

31、程的操作參數(shù)等，與干燥時間的關(guān)系以及它們所遵循的規(guī)律；干燥過程中含濕物質(zhì)內(nèi)部及外部的濕分與熱量傳遞機理以及它們的分布規(guī)律；干燥器內(nèi)部被干燥物質(zhì)與干燥介質(zhì)的流體動力學(xué)特性等問題。1.3被干燥物料及干燥介質(zhì)的特性被干燥物料的特性（1）物料的狀態(tài)a.溶液及泥漿狀物料，如工程廢液及鹽類溶液等。b.凍結(jié)物料，如食品、醫(yī)藥制品等。c.膏糊狀物料，如活性污泥及壓濾機濾餅等。d.粉粒狀物料，如硫酸銨及樹脂粉末等。e.塊狀物料，如焦炭及礦石等。f.棒狀物料，如木材等。g.短纖維狀物料，如人造纖維等。h.不規(guī)則形狀的物料，如陶瓷制品等。i.連續(xù)的薄片狀物料，如帶狀織物、紙張等。j.零件及設(shè)備的涂層，如機械產(chǎn)品的涂

32、層等。（2）物料的物理化學(xué)性質(zhì)與被干燥物料的物理化學(xué)性質(zhì)是決定干燥介質(zhì)種類、干燥方法和干燥設(shè)備的重要因素，因此，干燥器的設(shè)計者要了解。a.物料的化學(xué)性質(zhì)。如組成、熱敏性（軟化點、熔點或分解點），物料的毒性，可燃性，氧化性和酸堿性（度）、摩擦帶電性、吸水性等。b.物料的熱物理性質(zhì)。如物料含水率、假密度、真密度、比熱容、熱導(dǎo)率及粒度和粒度分布等。對于原料液還應(yīng)當(dāng)知道濃度、粘度及表面張力等。c.其他性質(zhì)，如膏糊狀物料的粘附性、觸變性（即膏糊狀物料在振動場中或在攪動條件下，物料可從塑性狀態(tài)，過渡到具有一定流動性的性質(zhì)），這些性質(zhì)在設(shè)計干燥器及加料器時可加以利用。（3）物料與水分結(jié)合的性質(zhì)固體與水分結(jié)合

33、的方式是多種多樣的，它可以是物料表面附著的，也可以是多孔性物料孔隙中滯留的水分，也可以是物料所帶的結(jié)晶水分及透入物料細胞內(nèi)的溶脹水分等。物料與水結(jié)合方式不同，除去的方法也不盡相同。例如物料表面附著的水分和大毛細管中的水分，是干燥可以除去的；化學(xué)結(jié)合水，不屬于干燥的范圍，經(jīng)干燥后，它仍殘存在物料中。干燥介質(zhì)的特性大多數(shù)工業(yè)干燥過程均采用預(yù)熱后的空氣作為干燥介質(zhì)。環(huán)境空氣是含有少量水蒸氣的氣汽混合物，所以又稱為濕空氣。干燥理論中之所以稱其為“干燥介質(zhì)”，是因為它在干燥過程中承擔(dān)著熱濕載體的作用。它將熱量傳遞給濕物料，為其提供干燥能量；同時，又把濕物料中的濕分（通常是水分）攜帶出干燥器，從而達到了干

34、燥的目的。1.4干燥過程的節(jié)能干燥是能量消耗較大的單元之一。因為不論是干燥液體物料、漿狀物料，還是含濕的固體物料，都要將液態(tài)水變成氣態(tài)， 所以需要供給較大的汽化潛熱。通常把干燥過程中蒸發(fā)1水分所消耗的能量稱為單位能耗。干燥裝置的能量利用率所謂干燥裝置的能量利用率是指裝置脫去水分所需要的能量與供給裝置能量之比，即：（1-1）式中：干燥裝置的能量利用率，%；脫水所需要的能量，J；供給裝置能量，J。干燥器的熱效率干燥器的熱效率是指干燥過程中用于水分蒸發(fā)所需要的熱量與熱源提供的熱量之比，即：（1-2）式中：干燥器的熱效率，%；水分蒸發(fā)所需要的熱量，J；熱源提供的熱量，J。干燥操作的節(jié)能途徑由于干燥操作

35、的能耗是如此之大，而能量利用率又很低，特別是近年來隨著能源危機的出現(xiàn)，能源價格的不斷上漲，因此，有必要采取措施改變干燥設(shè)備的操作條件，選擇熱效率高的干燥裝置，回收排出廢氣中的部分熱量來降低生產(chǎn)成本。(1)減少干燥過程的各種熱損失；(2)降低蒸發(fā)器的蒸發(fā)負荷；(3)提高干燥器入口空氣溫度、降低干燥器出口廢氣溫度；(4)部分廢氣循環(huán)；(5)從干燥器出口廢氣中回收熱量；(6)從固體產(chǎn)品中回收其顯熱。1.5干燥器的分類與選擇干燥器的分類（1）按干燥器操作壓力分 可分為常壓式和真空式干燥器兩類。（2）按干燥器操作方式分 可分為間歇操作和連續(xù)操作的干燥器兩類。（3）按被干燥物料的狀態(tài)分 可以分為塊狀物料、

36、帶狀物料、粒狀物料、膏狀物料、溶液或漿狀物料干燥器等。（4）按干燥器供給物料熱量的方法分 可以分為傳導(dǎo)加熱干燥器、對流加熱干燥器、輻射加熱干燥器、高頻加熱干燥器等。（5）按干燥器使用干燥介質(zhì)的種類分 可以分為空氣、煙道氣、過熱水蒸氣、惰性氣體為干燥介質(zhì)的干燥器。（6）按干燥器的構(gòu)造分 可以分為噴霧干燥器、流化床干燥器、氣體干燥器、回轉(zhuǎn)圓筒干燥器、滾筒干燥器、各種廂式干燥器等。（7）一種較新的分類方法，把干燥器分為兩大類、五小類 兩大類是絕熱干燥過程和非絕熱干燥過程。絕熱干燥過程又可分為兩類：一是小顆粒物料干燥器，例如噴霧干燥器、氣流干燥器、流化床干燥器、移動床干燥器及回轉(zhuǎn)圓筒干燥器等。二是塊狀

37、物料干燥器，例如廂式干燥器中的洞道式干燥器、多帶式及帶式干燥器等。非絕熱干燥過程，又分為三小類：真空干燥、傳導(dǎo)傳熱干燥、輻射傳熱干燥，其特點是非絕熱系統(tǒng)。干燥器的選型干燥器的選型，一般要考慮多種因素，如是物料的狀態(tài)、性質(zhì)、干燥產(chǎn)品的要求（產(chǎn)品終含濕量、結(jié)晶形式及光澤等），產(chǎn)品的大小以及所采用的熱源等為出發(fā)點，結(jié)合干燥器的分類，參考干燥器的選型表，確定所適合的干燥器類型。但是，能夠適用于某一干燥物料的干燥器往往有幾種，例如，對用于煉焦、低溫干餾、煤的氣化以及特殊用途的燃燒煤粉，為了改善其使用功能（提高發(fā)熱量，改善研磨性能），需要進行干燥。在選型時，可根據(jù)物料是塊狀，又是大量連續(xù)生產(chǎn)的，查“干燥器

38、選擇表”可以采用氣流干燥、回轉(zhuǎn)圓筒干燥器、單室連續(xù)流化床干燥器、豎式（移動床）干燥器等。又如，絳綸切片的干燥，根據(jù)物料的狀態(tài)、處理方式可用氣流干燥器、回轉(zhuǎn)圓筒干燥器、多層連續(xù)流化床干燥器、臥式多室流化床干燥器等。至于選用何種干燥器一方面可借鑒目前生產(chǎn)采用的設(shè)備，另一方面，可利用干燥設(shè)備的最新發(fā)展，選擇適合該任務(wù)的新設(shè)備。如這兩方面都無資料，就應(yīng)在實驗的基礎(chǔ)上，再經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟核算后做出結(jié)論，才能保證選用的干燥器在技術(shù)上可行，經(jīng)濟合理，產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)良。1.6干燥技術(shù)的進展目前干燥技術(shù)發(fā)展的總趨勢為：干燥設(shè)備研制向?qū)I(yè)化方向發(fā)展由前所述，干燥設(shè)備應(yīng)用極廣，遍及國民經(jīng)濟各部門，而且需要量也很大，因此為干燥

39、設(shè)備向?qū)I(yè)化方向發(fā)展打下了基礎(chǔ)。干燥設(shè)備的大型化、系列化和自動化從干燥技術(shù)經(jīng)濟的觀點來看，大型化的裝置，具有原材料消耗低、能量消耗少、自動化水平高、生產(chǎn)成本低的特點。設(shè)備系列化，可對不同生產(chǎn)規(guī)模的工廠及時提供成套設(shè)備和部件，具有投產(chǎn)快和維修容易的特點。例如，噴霧干燥裝置，最大生產(chǎn)能力為55.6kg/s產(chǎn)品；流化床干燥器（干燥煤）生產(chǎn)能力可達到97kg/s產(chǎn)品；雙層流化床干燥器，最高年處理物料達11。改進干燥設(shè)備，強化干燥過程近年來，常用的干燥設(shè)備（噴霧、流態(tài)化、氣流干燥等），仍在原有的基礎(chǔ)上改進和發(fā)展。（1）改善設(shè)備內(nèi)物料的流動狀況（或干燥介質(zhì)的流體力學(xué)狀況），強化和改善干燥過程。例如氣流干燥

40、器，從直管氣流干燥，改成脈沖氣流，使被干燥粒子在脈沖氣流的作用下多次的加速，強化傳熱傳質(zhì)過程。又如，改進噴霧干燥器的進風(fēng)裝置，達到控制霧滴的運動狀況等。（2）增添附屬裝置，改善干燥器的操作，擴大干燥設(shè)備的使用范圍。在氣流干燥器的流程中，增添分散器，使氣流干燥器用于分散性差的濕物料的干燥；增添破碎機，使氣流干燥器用于塊狀物料的干燥；增添混合器，使氣流干燥器用于含水量很高的物料；增添分級機，以解決產(chǎn)品粒度的均勻化等。在噴霧干燥方面，研制了高粘度物料的霧化器；研制各種噴霧干燥器的進氣分布裝置，使干燥塔中心與塔壁的氣速基本一致，減少噴霧干燥的粘壁；安裝電磁自動振動裝置，防止物料粘壁等。在流化床干燥器中

41、，增添附屬裝置，改善其操作性能。例如在單層圓筒形流化床中，添加旋轉(zhuǎn)分隔板，分隔板從流化床中部開始旋轉(zhuǎn)分隔直至出料口。濕物料從流化床中部加入，在旋轉(zhuǎn)隔板的控制下，物料從進口至出口一邊流化一邊運動，而不會“短路”，因此，物料在流化床中的停留時間均勻。在雙層流化床中的上層，增添擺動的物料松動器，當(dāng)流化床操作時，松動器不停擺動，松動物料，避免形成死床層，以改善流化床的特性。在臥式多室流化床中的第一室，增添攪拌裝置，使凝聚的濕物料分散，同時排除不能流化的大顆粒。此外，在臥式多室流化床，把固定隔板改成懸掛在回轉(zhuǎn)鏈上的運動隔板，在運動隔板的作用下，物料從加料端均勻地移到出料端，實現(xiàn)了物料的“活塞流”，可使被

42、干燥物料停留時間均勻，產(chǎn)品含水率均勻。采用新的干燥方法及組合干燥方法近年來高頻干燥、微波干燥、紅外線干燥以及組合干燥發(fā)展較快。其他，如利用彈性振動能，強化固體物料的干燥。通過彈性振動能聲波對固體物料表面作用，可使?jié)窆腆w表面流體邊界層破壞，減小傳熱和傳質(zhì)的阻力，故能強化干燥，但聲強不能低于143145dB。降低干燥過程中能量的消耗干燥是消耗熱量很大的化工單元裝置。在干燥過程中，熱效率變化很大，如藥片包衣干燥時，熱效率為7%；食品添加劑的流態(tài)化干燥，熱效率為20%左右；一般化學(xué)工業(yè)中干燥熱效率為20%50%。提高干燥過程熱效率的主要措施如下：（1）對現(xiàn)有干燥設(shè)備，加強熱管理。如防止干燥介質(zhì)的泄漏，

43、使燃燒爐中的燃燒完全，對帶有熱風(fēng)循環(huán)的干燥設(shè)備，盡可能地保持最大的循環(huán)風(fēng)量等。（2）改善設(shè)備的保溫。一般干燥器損失熱量為3%30%,。在對干燥器散熱量進行測定的基礎(chǔ)上，采取措施，改善設(shè)備的保溫，減少熱損失。（3）防止產(chǎn)品的過度干燥。干燥過程中，應(yīng)嚴格地把產(chǎn)品控制在要求的含水量范圍內(nèi)，避免造成產(chǎn)品的過度干燥，而增加能量消耗。例如紙張干燥，是為了保證紙張的強度，要求其含水率為7%，而多滾筒干燥器可能將紙過度干燥到含水率為4%。為了防止過度干燥，可以減少最后幾個滾筒，改為高頻加熱，嚴格控制紙張含水率在7%。（4）減少被干燥物料的初水分含量。如果被干燥的物料是溶液，可用薄膜蒸發(fā)器濃縮后，再進行噴霧干燥

44、；如果被干燥的物料是懸浮液，可用過濾除去大部分水分后，再進行干燥。這樣可以降低單位質(zhì)量產(chǎn)品的熱能消耗。例如，天津油漆總廠把鉻黃干燥改成過濾后，把濾餅用往復(fù)泵輸送至噴嘴，再用氣流霧化，進行噴霧干燥，產(chǎn)品質(zhì)量好，降低了熱能消耗。（5）回收廢氣帶走的熱量。對流干燥器在進口溫度不太高的情況下，廢氣帶走的熱量與總熱量之比值是很大的，有的可占總熱量的40%。采用熱交換器回收廢氣帶走的熱，已在工業(yè)上實施。例如，用10攝氏度的空氣，通過廢熱回收換熱器加熱到84.7攝氏度，廢氣可從150攝氏度降到70攝氏度，回收了廢氣中熱量的25%，節(jié)約燃料23%，在兩年內(nèi)即可收回廢熱回收換熱器所用的投資。用“熱管”回收廢氣中

45、的熱量也是很有前途的方法。（6）提高干燥器的空氣進口溫度。被干燥的物料若是非熱敏性的，進入干燥器的空氣溫度，可以提高到650攝氏度以上；對于熱敏性的物料，也可在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，盡可能地采用較高的干燥器氣體進口溫度。因為，使用的氣體溫度越高，干燥器的熱效率越高。例如，把20攝氏度絕對濕含量為0.01的空氣加熱到500攝氏度，用于干燥，在干燥器中空氣放熱而降溫的極限是使之絕熱飽和到這種狀態(tài)空氣的濕球溫度65.8攝氏度，其理論熱效率可達到90.5%。如果，這種空氣只加熱到120攝氏度，用同樣的方法計算，其理論熱效率為82%。可見，提高干燥器的進口空氣溫度，可以提高干燥器的理論熱效率，實際熱效率

46、亦是如此。(7)采用過熱蒸汽干燥。用過熱蒸汽作干燥介質(zhì)，利用蒸汽顯熱下降的干燥方法，叫做過熱蒸汽干燥。干燥用的蒸汽，可以循環(huán)使用，以減少熱損失，提高干燥過程的熱效率。此外，蒸汽的比定壓熱容比空氣的大一倍，在相同的干燥熱負荷下，水蒸氣的用量，僅為空氣用量一半，因此，提高了干燥裝置的生產(chǎn)能力。它適于干燥時發(fā)臭的物料、有爆炸危險的物料、含有機溶劑的物料以及放射性廢物的干燥等。閉路循環(huán)干燥流程的開發(fā)和應(yīng)用例如用惰性氣體作干燥介質(zhì)的閉路循環(huán)流程。北京石油化工總廠向陽化工廠用氮氣作干燥介質(zhì)，干燥聚丙烯樹脂，生產(chǎn)能力可達1.39kg/s，產(chǎn)品質(zhì)量也高。消除干燥操作造成的公害問題在粉塵回收方面，用濕式除塵器洗

47、滌廢氣，可使排放廢氣中含粉塵量降到1535mg/（標(biāo)準），此值的大小還取決于洗水用量?，F(xiàn)代化的空氣噴吹自動清除粉塵的袋濾器，處理后氣體含塵量可以達到20mg/（標(biāo)準）。還可采用廢氣洗滌和熱回收組合的方式，來凈化廢氣，它既可減少粉塵又降低了熱耗。為了減少干燥中風(fēng)機產(chǎn)生的噪聲，應(yīng)選用加工精度高、動平衡調(diào)節(jié)好的風(fēng)機，其次，在安裝上應(yīng)采取隔振和減振等措施，務(wù)必使風(fēng)機噪聲控制在90dB以下。第2章回轉(zhuǎn)圓筒干燥機簡介2.1回轉(zhuǎn)圓筒干燥機的工作原理回轉(zhuǎn)圓筒干燥器是一種處理大量物料干燥的干燥器。由于運動可靠、操作彈性大、適應(yīng)性強、處理能力大，廣泛適用于冶金、建材、輕工等部門。在化工行業(yè)中，如硫酸銨、硫化堿、安

48、福粉、硝酸銨、尿素、草酸、重鉻酸鉀、聚氯乙烯、二氧化錳、碳酸鈣、硝酸磷肥、鈣鎂磷肥、磷礦、普通過磷酸鈣、重過磷酸鈉、三聚磷酸鈉等的干燥，大多適應(yīng)回轉(zhuǎn)圓筒干燥器?；剞D(zhuǎn)圓筒干燥器生產(chǎn)流程如圖2.1所示。圖2.1回轉(zhuǎn)圓筒干燥器流程圖1-燃燒爐；2-定量給料器；3-濕料輸送機；4-料斗；5-回轉(zhuǎn)干燥器；6-斗式提升機；7-旋風(fēng)除塵器；8-袋式除塵器；9-引風(fēng)機；10-尾氣排空煙囪；11-膨脹環(huán)；需要干燥的濕物料由皮帶運輸機或斗式提升機送到料斗，然后經(jīng)料斗的加料機構(gòu)通過加料管進入進料端。加料管的斜度要大于物料自然傾角，以便物料順利溜入干燥器內(nèi)。干燥器圓筒是一個與水平線略成傾斜的旋轉(zhuǎn)圓筒。物料從較高一端加

49、入，載熱體由較低一端進入，與物料成逆流接觸，也有載熱體與物料一起并流進入筒體的。隨著圓筒的轉(zhuǎn)動，物料受到重力作用運行到較低的一端。濕物料在筒內(nèi)前移的過程中，直接或間接得到了載熱體的給熱，使?jié)裎锪系靡愿稍?。然后在出料端?jīng)皮帶機或螺旋輸送機送出。在圓筒內(nèi)壁上裝有抄板，它的作用是把物料抄起來又灑下，使物料與氣流的接觸表面增大，以提高干燥速率并促進物料前進。載熱體一般為熱空氣、煙道氣等。載熱體經(jīng)干燥后，一般需經(jīng)除塵器將氣體內(nèi)所帶物料捕集下來。如須進一步減少尾氣含塵量，還應(yīng)經(jīng)過袋式除塵器或濕法除塵器后在放空?；剞D(zhuǎn)圓筒干燥器一般適用于顆粒狀物料，也可用部分摻入干物料的辦法干燥粘性膏狀物料或含水量較高的物料

50、，并已成功地用于溶液物料的造粒干燥中。國內(nèi)回轉(zhuǎn)圓筒干燥機直徑一般在0.43m,個別的達5m。干燥器長度一般在230m，也用長50m，甚至更長的。一般L/D在610。所處理的物料含水量范圍為3%25%,也有高達50%的。干燥后的含水量可達到0.5%左右，甚至可達到0.1%。物料在干燥器內(nèi)的停留時間在5min到2h。氣流速度，對粒徑為1mm左右的物料，氣速在0.31.0m/s范圍；對粒徑為15mm的物料，氣速在1.22.2m/s范圍內(nèi)?；剞D(zhuǎn)圓筒干燥器在物料和載熱體并流操作時，筒體內(nèi)物料溫度即使在出口處也很接近于氣體的濕球溫度，這說明干燥過程基本上是在等階段進行。即水分主要從粒子表面蒸發(fā)而無降速階段

51、。這是因為當(dāng)粒子與氣流接觸時，水分從表面蒸發(fā)，但當(dāng)粒子埋入料層后，水分幾乎停止蒸發(fā)。這時粒子內(nèi)部的水分繼續(xù)向表面擴散，當(dāng)粒子在露出料層與氣流接觸時，粒子表面又有自由水分存在，使粒子溫度一直維持在氣流的濕球溫度附近。故可認為此干燥過程僅僅是物料與氣體之間的外部傳熱、傳質(zhì)過程。筒壁、抄板與氣流接觸時被加熱，而與物料接觸時被冷卻，但由于變化周期較短，溫度變化幅度很小，所以筒壁溫度基本上可以認為是常數(shù)。此外，由于物料對筒壁傳導(dǎo)的給熱系數(shù)大于氣體對筒壁的對流給熱系數(shù)，故筒壁溫度實際上接近于料溫，加上物料只有很薄的一層被加熱，故料層中心溫度升高極少。根據(jù)許多資料表明，熱傳導(dǎo)的熱量所占比例很小，只有在分格式

52、轉(zhuǎn)筒中才占30%左右。回轉(zhuǎn)圓筒干燥器中一部分熱量是顆粒輻射傳熱，這時粒子表面接受輻射熱。在化工干燥作業(yè)中，氣體溫度一般不太高，故輻射的熱量在最佳條件下不超過物料在干燥器中所的熱量的6%,所以在大多數(shù)場合下，在熱力計算中可以不予考慮?；剞D(zhuǎn)干燥主要是屬于對流干燥，熱能以對流方式由熱氣體傳給與其直接接觸的濕物料表面，再由表面?zhèn)髦廖锪蟽?nèi)部，這是一個傳熱過程。水分從物料內(nèi)部以液態(tài)或氣態(tài)擴散，透過物料層而達到表面，然后水氣通過物料表面的氣膜面擴散到載熱體的主體，這是一個傳質(zhì)過程。所以干燥是有傳熱和傳質(zhì)兩個過程組成，兩者之間是相互聯(lián)系的。干燥過程得以進行的條件，是必須被干燥物料表面所產(chǎn)生水氣或其他蒸氣的壓力

53、大于載熱體中水氣或其他蒸汽的分壓，壓差越大，干燥過程進行得越迅速。為此，載熱體需及時地將氣化的水氣帶走，以保持一定的氣化水分的推動力。所以，在回轉(zhuǎn)圓筒干燥器中都設(shè)有鼓風(fēng)機或引風(fēng)機。2.2回轉(zhuǎn)圓筒干燥機的特點回轉(zhuǎn)圓筒干燥機的優(yōu)點回轉(zhuǎn)圓筒干燥機與其他干燥設(shè)備相比，具有如下優(yōu)點：（1）生產(chǎn)能力大，可連續(xù)操作；（2）結(jié)構(gòu)簡單，操作方便；（3）故障少，維修費用低；（4）適用范圍大，可以用它干燥顆粒狀物料，對于那些附著性大的物料也很有利；（5）操作彈性大，生產(chǎn)上允許產(chǎn)品的產(chǎn)量有較大波動范圍，不致影響產(chǎn)品的質(zhì)量；（6）清掃容易?；剞D(zhuǎn)圓筒干燥機的缺點這種干燥器的缺點是：（1）設(shè)備龐大，一次性投資多；（2）安裝

54、、拆卸困難；（3）熱容量系數(shù)小，熱效率低（但蒸汽管式轉(zhuǎn)筒干燥器熱效率高）；（4）物料在干燥器內(nèi)停留時間長，且物料顆粒之間的停留時間差異較大，因此不適合對溫度有嚴格要求的物料。2.3回轉(zhuǎn)圓筒干燥機流向的選擇濕物料和載熱體流向有并流和逆流兩種,也有逆、并流合用的。并流物料移動方向與載熱體流動方向相同.干燥過程中濕含量高的物料與溫度最高而濕含量小的載熱體在進口端相遇,此處干燥推動力大。而在出口端，則濕含量較小的物料和濕含量較大的載熱體相接觸，干燥推動力小。所以并流的特點是推動力沿物料移動方向逐漸減少。在干燥最后階段，干燥推動力減少到很小，干燥速度因此很慢，影響生產(chǎn)力。并流方式適用于下列物料的干燥：（

55、1）物料在濕度較大時，允許快速干燥而不會發(fā)生裂紋或焦化現(xiàn)象；（2）干燥后物料不能耐高溫，即產(chǎn)品遇高溫會發(fā)生分解、氧化等變化；（3）干燥后的物料吸濕性很小，否則干燥后的物料會從載熱體中吸回水分，降低產(chǎn)品質(zhì)量。逆流物料移動方向與載熱體流動方向相反。在入口處，濕度高的物料與濕度大、溫度低的載熱體接觸，在出口處，濕度低的物料與溫度高的濕度小的載熱體相接觸，因此干燥其內(nèi)各部分的干燥推動力相差不大，分布比較均勻。逆流方式適用于下列物料的干燥：（1）物料在溫度較大時，不允許有快速干燥，以免引起物料發(fā)生龜裂等現(xiàn)象；（2）干燥后的物料可以耐高溫，不會發(fā)生分解、氧化等現(xiàn)象；（3）干燥后的物料具有較大的吸濕性；（4

56、）要求干燥速度大，同時又要求物料干燥程度大。逆流流向的缺點是入口處的物料溫度較低，而載熱體濕度較大，接觸時，載熱體中的水氣會冷卻而冷凝在物料上，使物料濕度增加，干燥時間延長，影響生產(chǎn)能力。并逆流組合在一臺回轉(zhuǎn)干燥圓筒內(nèi)，載熱體從筒體兩端進入，從筒體的中部排出。而被干燥的物料從回轉(zhuǎn)圓筒干燥機的一端進入，從另一端派出，這樣物料走向從入口到圓筒中部段與氣體的流向為并流，從筒體中部到物料出口段為逆流，為了實現(xiàn)這種并逆流組合的形式，則要求在中間載熱體出口處必須采用特殊結(jié)構(gòu)。這種組合式的特點是：在入口處物料的濕度大、溫度低，而載熱體的濕度小、溫度高，因此干燥推動力大。當(dāng)物料到達轉(zhuǎn)筒中部時載熱體的濕含量增高

57、溫度降低，此時物料濕含量也降低，溫度升高，因此干燥推動力即減小。為了改變與提高干燥效果，該段采用逆流操作。由于物料繼續(xù)前進和從物料出口端來的載熱體相遇，此載熱體較物料入口端來的載熱體濕含量低、溫度高，可促進物料繼續(xù)干燥，并隨著物料的前進一直保持著比較均勻的干燥推動力，從而達到比較理想的干燥效果。2.4載熱體的選擇載熱體及其最高溫度的決定在于被處理固體物料的性質(zhì)及其是否允許被污染等因素。若被處理的固體物料不怕高溫，且非最后產(chǎn)品，可以允許在處理過程中稍被污染，可采用煙道氣作為載熱體，則能得到較高的體積蒸發(fā)率，和熱效率。例如，對于進口含水量較高的物料干燥，采用氣體進口溫度為300攝氏度時，干燥器的體積蒸發(fā)率為15kg(水)/(),熱效率為30%50%；若氣體進口溫度為500攝氏度，則體積蒸發(fā)率為35kg(水)/()，熱效率為50%70%。所以對于處理礦石、沙說、煤、過磷酸鈣等物料的轉(zhuǎn)筒干燥器都帶有直接產(chǎn)生煙道氣的燃燒爐，其燃燒可以是煤、油或者天然氣等。若處理的物料不允許被污染，則用熱空氣作載熱體。熱空氣是經(jīng)空氣預(yù)熱器加熱的。加熱介質(zhì)可用蒸汽加熱器、電加熱器、或用煙道氣經(jīng)預(yù)熱器加熱熱空氣等方法。也可用其他工業(yè)廢熱氣體來加熱空氣。也有用間接加熱的方式，即熱量用金屬壁傳給被干燥物料，如外加熱式的回轉(zhuǎn)