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盤(pán)式干燥機的選型計算

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盤(pán)式干燥機的選型計算

信息來(lái)源:本站 | 發(fā)布日期: 2020-12-30 | 瀏覽量:
關(guān)鍵詞 : 盤(pán)式干燥機選型計算,盤(pán)式干燥機選型設計,盤(pán)式干燥機選型,盤(pán)式干燥機計算實(shí)例,盤(pán)式干燥機設計計算

盤(pán)式連續干燥機的設計計算過(guò)程較為復雜,現舉例說(shuō)明:

1、設計參數

物料名稱(chēng):維生素C, 無(wú)色晶體, 80~300目細粉;

物料濕分:乙醇,需回收;

濕料含濕率:w1=15%; 

產(chǎn)品含濕率:w2=0.1%; 

產(chǎn)  量: 10T/d   G2=10000/24=416.67kg/h;

進(jìn)料溫度:tm1=20℃;

出料溫度: tm2=50℃;

排氣溫度: t2= 58℃ (蒸汽在排出干燥機前有多次被加熱盤(pán)背面加熱升溫過(guò)程)

物料比熱: Cm=1.5kj/kg.℃;

乙醇比熱: Cw=2.85 kj/kg.℃;

乙醇汽化潛熱:  r=950kj/kg;

乙醇沸點(diǎn):78.3℃;

加熱介質(zhì):熱水;

熱水進(jìn)水溫度: T1=75℃;

熱水出水溫度: T2=72℃;

盤(pán)式干燥機工作真空度: -0.06MPa(表壓)

2、物料衡算

產(chǎn)品干基含水率:  wd2= w2/(1-w2)=0.1/(100-0.1)=0.001kg/kg

絕干物料產(chǎn)量:  G= G2 x (1-w2)=416.67x(1-0.001)=416.254kg/h

濕物料產(chǎn)量:  

    G1 = G2x[(1-w2)/ (1-w1)]=416.67x[(1-0.001)/(1-0.15)]=489.71kg/h

3、計算乙醇總蒸發(fā)量Δw

    Δw = G1-G2 = 489.71- 416.67=73.04kg/h

4、干燥熱量計算

    Qd  = Δw×(r+Cwx(tm2-tm1)+G×(Cm+CwxWd2)×(tm2-tm1)

 = 73.04x(950+2.85x(50-20))+416.254x(1.5+2.85x0.001)x(50-20)

 = 98589.36kj/h

因該干燥是在低真空狀態(tài)下進(jìn)行,且要求回收溶劑,系統沒(méi)有另行引入干氣體,其計算干燥熱量時(shí)稍有不同,一般按水分出料溫度下蒸發(fā),計算偏于安全。

5、傳熱對數溫差計算

    ΔT = [(T1-tm1)-(T2-tm2)]÷ln[(T1-tm1)/(T2-tm2)]

= [(75-20)-(72-50)]÷ln[(75-20)/(72-50)] =36.02℃

6、干燥面積的計算

    A = Qd / ( k.ΔT) = 98589.36/(23x3600/1000x36.02) = 33.06m2

其中k = 23w/m2.℃按經(jīng)驗選取。

擬選擇2200/12型盤(pán)式干燥器,總加熱面積36.9m2。

7、管殼式冷凝器計算

1)計算干燥機泄漏量Mg。冷凝器的工作負荷為干燥機蒸發(fā)出的乙醇蒸汽和泄露進(jìn)來(lái)的空氣,其中乙醇蒸汽經(jīng)降溫而冷凝為液體,空氣則僅有降溫過(guò)程,但空氣的泄入量影響冷凝器的傳熱系數??諝庑孤┝?/span>Mg可查相應圖表數據而確定,由盤(pán)式干燥器容積24m3,查得箱體泄漏量7kg/h,兩端軸承處泄露估計為4kg/h,則總的泄漏量為Mg=11kg/h。

2)乙醇蒸汽飽和溫度計算。乙醇在-0.06MPa(工作壓強P=41.3kPa)單一組分下的飽和蒸汽溫度約為59℃,但由于混合氣體中含有大量泄漏進(jìn)來(lái)的空氣,進(jìn)入冷凝器的乙醇濕氣并不飽和,其濕度為X=Δw/Mg=6.64kg/kg,根據濕度定義X=Pw.Gw/(P-Pw)Gg得乙醇剛進(jìn)入冷凝器的蒸汽分壓Pw

  Pw=PGgX/(Gw+GgX)=33.34kPa

其中Gg-空氣分子量,Gg=29 ;Gw-乙醇分子量,Gw=46; Pw-乙醇蒸汽分壓,kPa;P-干燥器工作總壓強,kPa;

查乙醇的蒸汽壓表,在Pw=33.34kPa時(shí)的飽和溫度為tw=51℃。

隨著(zhù)冷凝的進(jìn)行,乙醇在冷凝器中的濃度逐步降低,蒸汽壓和飽和溫度也下降,假設乙醇冷凝回收率為95%,則排出冷凝器前的乙醇蒸汽為
           X2=(1-0.95)Δw/Mg=0.332kg/kg
           Pw2=PGgX2/(Gw+GgX2)=7.148 kPa
       查乙醇蒸汽壓表,在Pw2=7.148kPa時(shí)的飽和溫度約為tw2=21℃。為此,如僅選用一臺冷凝器,則冷卻后的蒸汽溫度應選為tc=20℃,否則,在冷凝器的后半部分將無(wú)法實(shí)現冷凝。如采用兩臺串聯(lián),后一臺冷凝器仍應為t'c=20℃,前一臺冷凝溫度可稍高于該值,可參考Pw=33.34kPa選取。

3)按質(zhì)量比加權計算乙醇蒸汽和空氣混合物的比熱容Ch
         空氣比熱 Cg=1.013kj/kg.  乙醇蒸汽比熱Cw=1.51kj/ kj/kg. ℃
         空氣質(zhì)量分率  Rg=Mg/(Mg+Δw)=11/(11+73.04)=0.13
         乙醇蒸汽質(zhì)量分率  Rw=Δw /( Mg+Δw)=73.04/(11+73.04)=0.87
         混合氣體比熱容  Ch=Cg.Rg+Cw.Rw =1.45kj/kg. ℃

(4) 冷凝器冷負荷Qc

    Qc=Δw r+(Δw+Mg).Ch(t2-tc)

      =73.04×950+(73.04+11)×1.45×(58-20)=74108.6kj/h  

       (隨著(zhù)冷凝進(jìn)行,蒸汽溫度逐步降低,在此則按t2計算,偏于安全)
        (5) 冷凝器換熱面積Ac

因最終乙醇蒸汽的飽和溫度為21℃,可選取常溫水作為冷卻介質(zhì),現選取給水溫度Tc1=7℃,排水溫度Tc2=15℃,則傳熱溫差為:
             ΔTcc= [(t'w-Tc1)-(t'c-Tc2)]÷ln[(t'w-Tc1)/( t'c-Tc2)]

          = [(39.5-7)-(20-15)]÷ln[(39.5-7)/(20-15)]=14.69℃

     Ac=Qc/(Kc. ΔTc)=74108.6÷250÷14.69=20.18m2

  其中Kc=250kj/ m2.℃.h,按經(jīng)驗選??;

  飽和蒸汽溫度取冷凝器前后平均值t'w=(58+21)/2=39.5℃

 以上計算,沒(méi)有考慮冷凝過(guò)程中乙醇含量逐漸降低對傳熱系數和傳熱溫差的影響,實(shí)際過(guò)程將是變溫冷凝過(guò)程,乙醇蒸汽含量隨冷凝而逐漸降低,氣體流量下降,流速降低,不凝氣體濃度加大,總傳熱系數降低。另外,乙醇蒸汽的飽和溫度逐漸降低,導致傳熱溫差降低,比熱容  也是逐漸下降,接近不凝氣體的比熱容,因此,應逐段計算其傳熱系數和傳熱溫差,更為合理。本例因設備較小,采用了簡(jiǎn)化計算方法。

本冷凝器是按管殼式間接冷卻方式計算,也可選用翅片式換熱器作冷凝器,或采用直冷冷凝器,各種冷凝方式的差別詳見(jiàn)附屬裝置有關(guān)章節。

(6) 冷卻介質(zhì)流量L
            L= Qc/C. ΔT=74108.6/4.18/(15-7)=2216kg/h
         8、真空泵選型計算
         盤(pán)式干燥機工作壓強為P=41.3kPa,假設系統至冷凝器出口處時(shí)壓降為

            ΔP=5kPa,則冷凝器出口處抽氣量

 則:V=1000RTw2?Mg/Gg/(P-ΔP-Pw2)

1000×8.314×294×11÷29÷(41300-5000-7148)=31.8m3/h

 其中Tw2=273+21=294,Pw2=7.148 kPa,

 真空機組有效抽速  Sp=1.3V=41.3m3/h
         K=1.3 為抽速損失系數,工作壓力P=41.3kPa。 

  

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