粉末状药品的干燥 - 图文

化工原理课程设计

题目：粉末状物料的干燥

专业： 姓名： 指导老师：

任务书

一、设计题目

设计一台卧式多室连续流化床干燥器，用于干燥粉末状药品，将其含水量从0.03干燥至0.003（湿基），生产能力（以处理湿物料计算）为2500kg/h。 二、干燥条件

1.干燥介质：湿空气 初始湿度 进预热器温度

=0.018kg水/kg干气 =25℃

进干燥器温度 =105℃

热源 392.4kPa的饱和水蒸气 2.物料入口温度 =40℃ 3.操作压强 略微负压

4.设备工作日 每年330天，每天24h运行 5.厂址 江苏地区 三、设计内容

1.干燥流程的确定及说明。

2.干燥器主体工艺尺寸计算及结构设计。

3.辅助设备的选型及核算（气固分离设备、空气加热器、供风装置、供料器）。 四、设计基础数据

1.物料参数

颗粒平均直径 0.15mm 固相密度 1400kg/堆积密度 450 kg/临界湿含量

0.015（干基）

干物料比热容 1.265kJ/(kg·℃) 平衡湿含量 近似取0 2.物料静止床层厚度

3.干燥装置热损失为有效传热量的15%

五、工艺流程图

卧式多室沸腾床干燥器内部结构示意图

1-摇摆式颗粒进料器 2-干燥器 3-卸料器 4-加热器 5-空气过滤器 6-旋风分离器 7-袋滤器 8-风机

设计计算

一、 干燥流程的确定

根据干燥任务，采用卧式流化床干燥装置。

来自气流干燥器的颗粒状物料用星形供料器加到干燥器的第一室，依次经各室后，于51.5℃离开干燥器。湿空气由送风机送到翅片型空气加热器升温到105℃后进入干燥器，经过与悬浮物料接触进行传热传质后温度降到71.5℃.废气经旋风分离器净化后由抽风机排至大气。空气加热器以392.4kPa的饱和水蒸气作热载体。流程中采用前送后抽式供气系统，维持干燥器在略微负压下操作。 二、 物料和热量衡算

1. 物料衡算

2. 空气和物料出口温度的确定

空气的出口温度t2应比出口处湿球温度高出20~50℃

（这里取35℃），即

由t1=105℃及H1=0.018查湿度图得tw2=tw1=36.5℃，于是t2=36.5+35=71.5℃

物料离开干燥器的温度θ2由下式计算，即

由水蒸气查表得

=2409 kJ/kg。

将有关数据代入上式，即

解得

θ2=51.5℃

3. 干燥器的热量衡算

干燥器中不补充热量，QD=0，因而可用下式进行衡算，即

Q=QP=Q1+Q2+QL ① 式中

取干燥器的热损失为有效耗热量(Q1+Q2)的15%，即

将上面各值代入①式，便可解得空气耗用量，即

解得 L=7007kg绝干气/h 由式H2，即

4. 预热器的热负荷和加热蒸汽消耗量

可求空气离开干燥器的湿度

由水蒸气查表得，392.4kPa水蒸气的温度Ta=142.9℃，冷凝热 r=2140 kJ/kg。

取预热器的热损失为有效传热量的15%，则蒸汽消耗量为

干燥器的热效率为

三、 干燥器的设计 （一） 流化速率的确定

1. 临界流化速度

的计算

在105℃下空气的有关参数为密度ρ=0.935 kg/m3,黏度μ=2.21510-5Pa·s，导热系数λ=3.24210-2W/m·℃。

取球形颗粒层床在临界流化点εmf=0.4。由于εmf和Ar

数值查图得Lymf=210-6。临界流化速度为：

2. 颗粒带出速度μt

由ε=1及Ar值查图得Lyt=0.55，带出速度为：

3. 操作流化速度 u

取操作流化速度为0.7 ut，即 u=0.70.5763=0.4034 m/s

（二） 流化床层底面积的计算

1. 干燥第一阶段所需底面积A1由下式计算，即

式中相关计算如下： 取静止床层厚度Z0=0.10 m 干空气的质量流速取为ρu，即

由于dm=0.15 mm < 0.9mm，所得αa值应予以校正，由dm值从图6-11查得C=0.11。

解得 A1=1.681 m2

2. 物料升温解得所需底面积A2的计算

式中

解得 A2=0.423 m2

3. 床层的总面积为：

A=A1+A2=1.681+0.423=2.104 m2

（三） 干燥器的宽度和长度

今取宽度 b=1.2 m，长度 l=2 m，则流化床的实际底面积为2.4 m2。沿长度方向在床层内设置三个横向分隔板，板间距 0.5 m。

物料在床层中的停留时间为：

（四） 干燥器高度

1. 浓相段高度Z1由下式计算

由于Re=2.544，Ar=88.3，可求ε值

2. 分离段高度Z2

由u=0.4034 m/s及De=0.7 m，从图查得

为了减少气流对固体颗粒的带出量，取分布板以上的总高度为3 m。

（五） 干燥器结构设计

1. 布气装置

采用单层多孔气板，且取分布板压强降为床层压强降的15%，则

再取阻力系数ξ=2，则筛孔气速为：

干燥介质的体积流量为：

选取筛孔直径d0=1.5 mm，则总筛孔数为：

分布板的实际开孔率为：

在分布板上筛孔按等边三角形布置，孔心距为：

2. 分隔板

沿长度方向设置三个横向分隔板，隔板与分布板之间的距离为20~40 mm（可调节）,提供室内物料通路。分隔板宽1.2 m，高2.5 m，由5 mm厚钢板制造。 3. 物料出口堰高h

将u及umf代入上式，即

解得

用下面的式子求溢流堰高度h，即

将有关数据代入上式：

整理得

将试差解得 h=0.338 m 干燥器的设计结果列于附表。

项目 处理湿物料量 入口 物料温度 出口 入口 气体温度 出口 气体用量 热效率 流化速度 第一阶段 床层底面积 加热段 长 设备尺寸 宽 高 型号 孔径 布气板 孔速 孔数 开孔率 宽 分隔板 与布气板距离 物料出口堰高 符号 G1 θθ1 单位 Kg/h ℃ ℃ ℃ ℃ kg绝干气/h % m/s m2 m2 m m m mm m/s 个 % m mm m 计算数据 2500 40 51.5 105 71.5 7007 30.39 0.4034 1.681 0.423 2 1.2 3.0 单层多孔板 1.5 11.5 105350 7.76 1.2 20~40 0.338 2 t1 t2 L ηh u A1 A2 j b z d0 u0 n0 b hC h

四、 附属设备的选型

（一） 送风机和排风机

为保持干燥室基本维护常压操作，采用送风和排风系统。 1. 送风机

根据经验，取风机的全风压为4000 Pa。由风机的综合特性曲线图可选9-27-101No8型风机。 2. 排风机

根据应验，风机的全风压为3000 Pa。 由Q2和HT选9-27-101No8型风机。

（二） 气-固分离设备

为获得比较高的固相回收率，拟选用XLP/B-8.2型旋风分离器。其圆筒直径820 mm，入口气速20 m/s。压强降为1150 Pa，单台生产能力8650 m3/h。

（三） 供料装置

根据物料性质（散粒状）和生产能力（2.5 t/h）选用星形供料装置（加料和排料）。其规格和操作参数为：

规格：Φ200 mm

200 mm；

生产能力：4 m3/h； 叶轮转速：20 r/min。 链轮传动

齿轮减速电机：型号 JTC561，功率为1 kW，输出转速为31 r/min。

五、 设备设计及选型理由

卧式多室流化床干燥器是主式流化床（沸腾床）干燥器的发展。以上所述，立式流化床的每一层床层内，物料的含水量不够均匀。为了改变这一状态。就必须延长在床内的停留时间，这样，床层的高度增加。特别是气流的压强降增大，为了降低气流的压强降，得证产品的均匀干燥和操作上的稳定。发展卧式多室沸腾床干燥器。由于热空气是分别通到各个室内。可以根据各个室内含水量的不同而调节使用热空气的用量，以控制颗粒在室内的停留时间，也可以在最后一二天 室内通风使产品冷却以利于贮藏。卧式多室干燥器压强比立式多层式小。操作也比较稳定，但热效率比多层式要低。

与气流干燥相比，沸腾床干燥器内物料停留的时间长得多，而且可以任意调节，产品最终的含湿量可以降低，操作时空气流速较小物料与设备的磨损比较轻，而且只有少量的粉层夹带，

不像气流干燥那样，全部物料都要由气流带出并由分离的收集，操作费用小 ，设备的高度也比气流干燥要低得多。投资可以少。因此，目前在许多工业部门中得到了广泛的采用，但它主要适用于处理料物，当物料有粘结性，容易成团结块时，容易造成分布板的堵塞，甚至“压孔床层”是操作根本无法进行。 六、 参考文献

《化工设备设计》 聂清德 主编 化学工业出版社 《化工制图》 华东化工学院编 人民教育出版社 《化工设备设计》 潘国昌 郭庆丰编 清华大学出版社 《化工设备设计基础》 顾芳珍 陈国桓编 天津大学出版社 《食品的干燥及其设计》 高福成 编 中国食品出版社 《化工过程及设备》 赵锦金 编 化学工业出版社 《食品工厂机械与设备》 无锡工程大学编 轻工业出版社 《化工制图基础》 武汉大学 编 人民教育出版社 《精细化工装备》 李春燕 陆辟疆 编 化学工业出版社 《化工原理》 陈常贵 宋诚敬 编 天津大学出版社 七、 设计总结

通过这次课程设计使我充分理解到化工原理课程的重要性和实用性，更特别是对精馏原理及其操作各方面的了解和设计，对实际单元操作设计中所涉及的个方面要注意问题都有所了解。通过这次对干燥器的设计，不仅让我将所学的知识应用到实际中，而且对知识也是一种巩固和提升充实。在老师和同学的帮助下，及时的按要求完成了设

计任务，通过这次课程设计，使我获得了很多重要的知识，同时也提高了自己的实际动手和知识的灵活运用能力。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/xljx.html