正航仪器介绍气流干燥器的设计

正航仪器介绍气流干燥器的设计
(1) 基本数据
 1. 设计已知条件
    干物料产量G2 , kg/h；
    物料进出干燥器的湿含量ω1 ,ω2  ；
    湿物料进口温度,tm1
    干物料筛析数据:平均粒径dp；
    建厂当地的空气状态(t0,Y0)及环境温度。
 2.设计者自行确定的数据
    干燥管中气流速度ug，m/s；
    进入干燥管热风温度t1 ，℃；
    出干燥管排气温度t2 ，℃；
    操作设备中的热损失Q损 ，kJ/h ；
    其他。
3.自行查询的数据
    物料的性质
    物料临界湿含量ω0 ，kg（H2O）/kg(绝干物料)；
    物料比热容Cm , kJ/(kg. ℃)；
    物料密度ρm ，kg/m3 ；
    热导率λg , kW/(m. ℃)；
(2) 进行干燥管的物料衡算和热量衡算,确定干燥除水量及干燥用热空气量L（kg/h）
物料衡算式
     G0(X2-X1)=L(Y2-Y1)
热量衡算式
(3) 加速运动段的气固两相间传热系数的确定 
 1.由粒度分布数据求得干燥物料平均粒径dp；
 2.由确定的进气温度t1 和进气气速ug,计算干燥器进口处的Re
    Re0=dpugρg/μg
 3.设在加速运动段时的气体温度为t’,由t’查得此时气流的各项物理常数,从而求出粒径为dp时的沉降速度ut,一般所用粒径的值均在中间区,2 < Re <500,则ut 可用阿兰定律进行计算
求出ut后即可求得Ret 。
加速运动段结束处,气流温度t’的假设一般可根据该段除去的湿分约占整个干燥管除去湿分的1/2～2/3进行估算。如此估算得的t’值有时与实际温度相差几十度,但t’只影响计算ut中的各项气体的物理常数,对ut的计算影响不大。
 4.求出Re0及Ret后,可根据式2-26和式2-30分别计算出气固两相间的传热系数和传热量。
(4) 干燥管直径D的计算
 1.气体流速的确定    气流干燥管的直径由气体在管内的流速和所需的气量确定。气流干燥所需的气量由物料衡算和热量衡算确定，同时，通常取物料质量及气体质量的比值为0.2～1；物料含水率高时取低值，含水率低时取高值。
    从气流输送角度来,只要气流速度大于颗粒的沉降速度,则全部物料便可由干燥管被夹带出去。但是，为了操作安全,通常取出口气速为颗粒沉降速度的2倍,或者出口气速比颗粒沉降速度大3m/s。至于干燥管的入口气速,一般取 20～30m/s。
 2. 气流干燥管直径D按下式计算
式中,L为绝干热空气用量,kg/h ；υy为气体进口状态下的湿比容，m3/kg；ug为气速，m/s。
(5) 气流干燥管高度计算
1.预热(加速运动段)干燥管高度
a. 从热平衡方程计算出将物料温度从tm1,提高到湿球温度tw所需热量Q1；
b. 从Q1 求预热结速时气体的温度t1,然后求出该段内的平均气温tave,从而查得该温度下的气体物性数据而算出Re0；
c. 将各有关数据代入由积分得出的气固两相间传热关联式,从而反推在要求给热量Q1时,Re数自Re0→Re’时的Re’数值；
d. 将Re0及Re’代入气流干燥管高度计算式,即可算出预热干燥管的高度。
2.表面蒸发带(加速运动段)干燥管高度
a. 确定表面蒸发带物料湿分自ω1 → ω所需的热量值Q2，ω可自行确定；
b. 从Q2求出当物料湿分为ω时相应的气体温度t,进而算得该段内的平均气温tave及平均湿度Yave，确定出气体物性数据而求出该段起始点的Re数值；
c. 和d.的过程同预热带；
e. 重复使用上述方法可求出物料湿分,自ω → ω’区间表面蒸发所需干燥管高度。
本段之所以要分开求干燥管高度,主要是消除由于气温变化过大而使平均气温下各项气体特性数据和干燥管内气体流速ug与实际数值相差太大所来的误差。
3.恒速干燥或降速干燥段干燥管高度的计算(等速运动段)
a. 确定该段内物料湿分自ω → ω’区间所需的热量；
b. 由Q求气体在该段内的平均气温tave和平均湿度Yave,据此查出气体物理常数,算出该段内的沉降速度u1和Re1 ；
c. 将Re1、气体热导率λg及颗粒粒径dp代入等速运动传热公式,由此可求得气固两相间的传热系数h ；
d. 根据Q=haVΔtm求出该段干燥管体积,由此可直接算得该段高度；
e. 由此重复计算,直至物料湿分干燥至出口湿分为止。
4.气流干燥出口物料温度的估算
可采用如下简化公式进行估算
       (2-56)
式中,Cs为干物料的比热容,kJ/(kg·℃)；tw2为出口气体状态下的湿球温度, ℃；tm2为物料出口温度, ℃；t2为出口气体温度, ℃；γtw2为在tw2下水的汽化潜热, kJ/kg；X2为物料出口湿含量, kgH2O/kg绝干物料(干基)；X0为物料临界湿含量(干基)；X*为物料平衡湿含量(干基)；ρw为湿球温度tw2时水的密度。