振動流化床系統(tǒng)設(shè)備選型

1. 物料參數(shù)
   1.1干燥物料:硫銨晶體，比重1.7；干態(tài)硫銨產(chǎn)量2.75T/h；
   1.2濕料含水量5-8%，干燥到0.2%，蒸發(fā)水分W=240kg/h
   1.3熱源：0.5Mpa飽和蒸汽（表壓），蒸汽溫度151℃；
2. 干燥能量衡算
   根據(jù)能量衡算的結(jié)果，加熱器對干燥器提供的能量等于四項(xiàng)耗用熱量之和，即Q=Q₁＋Q₂＋Q₃＋Q_L
                             Q₁-----蒸發(fā)水分消耗熱量
                    Q₂-----物料升溫帶走的熱量
                    Q₃-----空氣升溫帶走的熱量
                    Q_L-----熱損失
   進(jìn)料溫度θ₁=50℃，出干燥段物料溫度θ₂=80℃，物料比熱按ρ=1.417kJ/kg.°C，空氣溫度按t₀=20℃，熱風(fēng)溫度t₁=140℃，干燥尾氣溫度按t₂=80℃，干空氣比熱1.01KJ/kg，汽化潛熱按2345KJ/kg（65℃），則
           Q₁=W（2345＋1.88t₂－4.187θ₁）
             =250（2345＋1.88×70－4.187×50）
             =566812(KJ/h)
           Q₂=Gρ（θ₂－θ₁）
             =3500×1.417×（80－50）
             =148785(KJ/h)
           Q₃=1.01L₀₁（t₂－t₀）
             =60.6L₀₁(KJ/h)     L₀₁為絕干空氣量
           Q=1.01L₀₁（t₁－t₀ )
            =121.2L₀₁(KJ/h)
           Q_L=0.15Q
             =18.18L₀₁(KJ/h)
   解上述方程，求得
               干燥需要絕干空氣量L₀₁=16869kg/h)，
               加熱器需要提供熱量Q=2044563(KJ/h)
3. 風(fēng)機(jī)選型
   3.1、熱風(fēng)鼓風(fēng)機(jī)
   空氣溫度t₀=20℃，相對濕度φ=75%，飽和蒸汽分壓p_s0=2414Pa，大氣壓p=101300pa，干燥尾氣溫度t₂=80℃，飽和蒸汽分壓p_s2=48918Pa，進(jìn)風(fēng)空氣濕度
                    γ₀=0.622φp_s0/(p－φp_s0)
                      =0.622×75%×2414/(101300－75%×2414)
                      =0.011（kgH₂O/kg干空氣）
   進(jìn)風(fēng)空氣量V₀₁=L₀₁（0.773＋1.244γ₀）（273＋t₀）/273
                    =16869×(0.773＋1.244×0.011)(273＋20)/273
                    =14243(m³/h)
   考慮1.2的余量系數(shù)，熱風(fēng)鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)量
                        V_01F=1.2×14343=17091(m³/h)
   干燥機(jī)床層和篩板壓降根據(jù)實(shí)測為1200pa, 管道和換熱器壓降按100pa計(jì)算，干燥機(jī)上蓋處為0壓點(diǎn)，則鼓風(fēng)機(jī)管網(wǎng)阻力1300pa，考慮1.3的余量系數(shù)，熱風(fēng)鼓風(fēng)機(jī)全壓1690pa。
   根據(jù)上述數(shù)據(jù)，熱風(fēng)機(jī)型號選4-72-4A-5.5KW 1臺，4-72 5A-15KW 1臺 ，符合系統(tǒng)要求
   3.2、冷風(fēng)機(jī)
   物料出干燥段80℃，冷卻到40℃，冷風(fēng)從20°C升高到50°C計(jì)算，需要冷卻的熱量
           Q_冷=3500kg/h×1.417kJ/kg.°C×(80-40)°C=198380kJ/h，冷卻需要的風(fēng)量
           L₀₂=198380kJ/h÷1.01kJ/kg÷（50-20）°C=6547kg/h，
           V₀₂=L₀₂（0.773＋1.244γ₀）（273＋t₀）/273
              =6547×(0.773＋1.244×0.011)(273＋20)/273
              =5528(m³/h)
   考慮1.2的余量系數(shù)，冷風(fēng)鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)量
            V_02F=1.2×5528=6633(m³/h)
   冷卻段床層和篩板壓降根據(jù)實(shí)測為1150pa, 管道壓降按50pa計(jì)算，干燥機(jī)上蓋處為0壓點(diǎn)，則冷風(fēng)鼓風(fēng)機(jī)管網(wǎng)阻力1200pa，考慮1.3的余量系數(shù)，冷風(fēng)鼓風(fēng)機(jī)全壓1560pa。
   根據(jù)上述數(shù)據(jù)，冷風(fēng)機(jī)型號可選4-72 4A  5.5KW，符合系統(tǒng)要求。3.3、引風(fēng)機(jī)
   尾氣量（干）L₀₃=L₀₁＋L₀₂=16869＋6547=23416kg
   尾氣濕度γ₂=（L₀₃γ₀＋W）/L₀₃
                  =（23416×0.011＋250)/23416
                  =0.022（kgH₂O/kg干空氣）
   尾氣量V₀₃=L₀₃（0.773＋1.244γ₂）（273＋t₂）/273
            =23416×(0.773＋1.244×0.022)(273＋80)/273
            =24233(m³/h)
   考慮1.2的余量系數(shù)，引風(fēng)機(jī)風(fēng)量
           V_03F=1.2×24233=29080(m³/h)
   旋風(fēng)除塵器阻力為1100pa, 沿途管道壓降按400pa計(jì)算，風(fēng)機(jī)出口留余壓和動壓1800pa（濕式除塵器），則引風(fēng)機(jī)管網(wǎng)阻力3300pa，考慮1.2的余量系數(shù)，引風(fēng)機(jī)全壓3960pa。
   根據(jù)上述數(shù)據(jù)，引風(fēng)機(jī)型號選9-26  12.5D  55KW ，符合系統(tǒng)要求。

1. 換熱器選型及蒸汽耗量
   4.1換熱器
   根據(jù)前面計(jì)算，換熱器需要提供干燥系統(tǒng)熱量Q=2044563(KJ/h)，換熱面積A=Q/KΔ_T，K由空氣給熱系數(shù)確定，一般在85--210KJ/m²h℃，取120KJ/m²h℃，Δ_T為換熱器進(jìn)出口對數(shù)平均溫差，0.4Mpa飽和蒸汽溫度151℃，進(jìn)風(fēng)溫度20℃，出風(fēng)溫度140℃，則
           Δ_T=（（151-20）－（151-140））/ln(131/11)
              =48.4℃
            A=Q/KΔ_T=2044563÷120÷48.4=352m²
   考慮面積放大實(shí)際情況，換熱器（1）選型SRZ10×7D  6片，換熱面積171.54m²，換熱器（2）選型SRZ15×10D  5片，換熱面積310m²，符合要求。（考慮車間面積，選用2種換熱器型號）
   4.2蒸汽耗量
   0.4Mpa（表壓）飽和蒸汽焓2747KJ/kg，飽和水焓637KJ/kg；
   蒸汽耗量M=2044563(KJ/h)÷（2747-637）KJ/kg
             =969kg/h
   單位水分蒸發(fā)量需要蒸汽耗量969÷250=3.9kg.蒸汽/kg.水
2. 振動流化床干燥機(jī)選型
      振動流化床干燥機(jī)選型12×75L，干燥段6m，干燥床層面積7.2m²；燥段篩板開孔率3%。
   干燥段操作氣速14243m³/h÷3600÷7.2m²=0.55m/s，氣流穿孔風(fēng)速14243m³/h÷3600÷7.2m²÷3%=18.3m/s；符合設(shè)備要求。
   冷卻段1.5m，冷卻床層面積1.8m²，冷卻段篩板開孔率3%。
   冷卻段操作氣速5528m³/h÷3600÷1.8m²=0.85m/s，氣流穿孔風(fēng)速5528m³/h÷3600÷1.8m²÷3.5%=24.3m/s，符合設(shè)備要求。