双锥回转真空干燥机

双锥回转真空干燥机的设计

一、电动机功率的计算

电动机经V带传动，蜗轮减速箱及链传动减速后把动力传给主轴，机械效率依次为n1,n2,n3主轴功率：

E轴=nN电=n1n2n3N电

式中E电—电动机功率(W).

按规范的设计，干燥机筒体本身的重心落在回转轴上。干燥机的进出水端和抽真空端均用聚四氟乙烯密封圈密封，而光滑的钢材表面对聚四氟乙烯材料表面的摩擦因数很小，密封圈直径相对干燥机筒体尺寸也很小，因此由密封圈产生的回转阻力矩可以忽略不计。另外，干燥机筒体靠两个向心短圆柱滚子轴承支撑，轴承的摩擦阻力矩也可忽略。这样，电动机产生的轴功率就完全是用来完成对干燥机筒身内物料的翻转。

干燥机工作时其筒身内的物料在筒体垂直位置转至某一角度3时，物料本身的受力图。物料的装料系数为50%.

当物料从筒体垂直静止位置开始转至物料刚要下滑位置，此时物料对回转轴的转矩比较大。这时如果视物料为质量集中于其重心的一个质点，即不考虑物料间的相对滑动，那么此时物料开始下滑的临界角很大。按此临界角计算的物料对回转轴的转矩为极限转矩。

根据质点平衡条件，列出下列等式：由F1;=0得

Wsin-F=0 (30-5)

T-Wcos=0 (30-6)

摩擦力定义：

F=fWcosp (30-7)

由M;=0得

M-WLsin =0 (30-8)

由式(30-5)，式(30-6)，式(30-7)得

tan=F=coB= (30-9)

由式(30-7)，式(30-8)得

M= W.L. sin =VPbLsin arctan  (30-10)

主轴功率为

E轴=M-W= VPbgWL÷2×sin arctanf = n1n2n3E电  (30-11)

故： E电 =VpbgWLsin arctanf÷2n1n2n3  (30-12)

实际电动机功率：E实=E电/k式中 E电电动机功率(W);

n1-V带传动效率； n2-蜗轮减速箱效率； n3-链传动效率；V干燥机筒内容积(L); Pb物料堆密度(g/cm3); g重力加速度，g=9.8m/s2; w筒体回转角速度(rad/s);

L物料重心到回转轴的距离(m); k负荷率，取0.75~0.8;

f物料对筒体内壁的摩擦因数。

通常电动机容量应留有余量，负荷率一般取0.75~0.8之间。

二、双锥回转真空干燥机的热计算

1。热媒与筒体夹套间的对流放热

加热媒(通常为蒸汽或温水)与筒体加热夹套内表面的对流放热量Q为

Q1=a1(to-t1)A1 (30-13)

式中to加热媒的平均温度(C)，通常取t。为热媒进口温度和出口温度的平均值； t筒壁的平均温度(C); A1夹套的加热面积(m2);

a1表面传热系数[W/(m2.C)]

 

2。保温层外表面与空气对流散热Q2

保温层外表面的温度可以根据保温层材料，厚度及夹套温度用式(30-14)计算。通常，在恒速干燥阶段保温层外表面温度为30~40C。此时，保温层外表面与空气对流散热Q2可用式(30-13)计算：

/-T2+aT2

e2= /6+a (30-14)

式中 A保温材料的热导率[kW/(m.K)];

b保温层厚度(m);

T2箱壁热力学温度(K);

a箱壁表面传热系数[kW/(m2.K)]; T。空气的热力学温度(K).

式中表面传热系数aj可参考表30-3中数据及筒体低速转动的散热状态，取a=6~10W/(m2.C)；面积A，取保温层外表面积；to=30~40C;，为空气温度。

3。筒体裸露部分与空气对流散热03

筒体裸露在空气中的表面包括装出料盖板，仪表口盖板，左安装法兰和右安装法兰四部分。这些裸露表面在空气中散热，其散热量Q3亦可用式(30-15)计算。即

Q3=a1(To-T1)A1 (30-15)

式中 To加热介质温度(C);

T1简壁的平均温度(C); A1夹套的加热面积(m2);

a1表面传热系数[W/(m2.C)].4。简壁转轴的热传导散热4

筒体被加热后，经与左，右安装法兰连接的左，右转轴的热传导散热问题分两种情况。由于右转轴内是加热蒸汽流道，所以不存在筒壁经该转轴的热传导散热问题。但左转轴为套管结构(图30-6)，因此，筒壁经转轴存在热传导散热问题，其散热量Q4可用式(30-16)计算：

Q4=1/1(T0-T1)+2/(T0-T2)  (30-16)

式中 A1,A1,L1,1转轴管的热导率[W/(m

.C)]，管环形面积(m2)，管长度(m)，管的冷端温度(C);

A2,A2,L2,L2真空管的热导率，管环面

积，管长度，管冷端温度；10简体温度(C).

如果转轴管和真空管的材料相同，如碳钢，则 A:=A2=45.36W/(m.C).

转轴管长度L1为法兰接合面至大支架中线的距离。真空管长度L2为法兰接合面至小支架中线的距离。设转轴距地面高度为H，则有冷端温度为

6=60-1日(10-5) (30-17)

2=6-61月(10-6) (30-18)

式中-地面温度，取室温(C).

5。恒速干燥的汽化热e.

在恒速干燥阶段，恒定温度下汽化湿分的速率 W#也是恒定的，所以该阶段在单位时间内所需的汽化热Q，可以用式(30-19)计算：

Os=y..Wn (30-19)

式中 yw干燥温度下湿分的汽化热。

水(湿)分汽化速率W，可以根据相关计算。由于筒体漏气率91和内表面放气g1相对湿分汽化量很小，可以忽略不计，因此，W可由式(30-20)估算：

WH=R.TPV3 M (30-20)

式中 M湿分的摩尔质量(kg/mol);

T干燥热力学温度(K); p工作真空度(Pa);

V2筒体的有效抽气速率(m2/8)，可实验

测得。

R=8.314J/(mol.K)，即摩尔气体常数。

利用本干燥设备做工艺实验，测试不同干燥阶段的平均干燥速率，即湿分汽化速率，也可以得到恒速干燥的湿分热能汽化速率Wn值。

6。湿分蒸汽携带走的热量0.

由于在恒速干燥阶段，抽出的气(汽)体基本上是湿分蒸汽。因此，可以依据湿分汽化速率WR和干燥温度T时湿分蒸汽的焓值hw，利用下式计算湿分蒸汽带走的热量0.:

Q6=hwWn (30-21)

7。恒速干燥阶段的热量平衡

在恒速干燥阶段，加热蒸汽供给筒体的热量，即夹套内对流放热量Q1应满足筒体需要的热量，故有

Q1=Q2+Q3+Q4+Q3+Q6(30-22)式中各符号的物理意义如前所述。

一旦干燥机结构确定，则几何参数A,L3，系数 a，入及干燥温度T下的y和h均为确定值。对于恒速干燥速率有确定的筒体温度及其相应的加热介质(如蒸汽，水，油等)和温度，即可利用各参数的计算式得到满足恒速干燥速率W，所需要的筒体温度和加热介质温度。如果用蒸汽加热，则所需蒸汽压力也是确定值。由于Q1表征了加热介质必须提供的最小热量。因此，对加热源的基本参数(温度，压力，热量等)要求均已确定，据此参数要求即可选择或配置加热源。

双锥回转真空干燥机中热计算还有升温阶段热计算和降温阶段热计算。前者以热蒸汽升温，后者以冷却水降温，两者可为夹套内的对流换热分别提供热量和冷量。因为计算复杂，工作量大，而且实际意义远小于恒速干燥阶段的热计算，所以，在实际工作中可以忽略升温阶段和降温阶段的热计算。但是，需要指出的是：提高加热介质温度。可以加快升温速度，缩短干燥时间；对黏性大的物料，t。高容易产生结团现象；降低冷却水温度(相当于to)可以加快降温速度，缩短工作周期；在没有制冷系统降低冷却水温度的条件下，可以适当增大自来水或循环水的流量以完成降温任务。

三、双锥回转真空干燥机的操作技术

1。物料的物性

物料湿含量，比热容，热导率，辐射率，黏性，热敏温度，堆密度，滑移角等性能，对干燥机的应用都有重要影响。

(1)物料的黏性物料的黏性随其湿分而变化，黏性可使物料团聚成块，黏着在干燥室壁上，干燥后易粘附在除尘器和管道上。为解决干燥过程中的黏性，可将钢球与物料一起装人干燥机，利用钢球的撞击力解决团聚或黏壁现象。

(2)物料的热敏温度容许温度是物料所能承受的温度。超过该温度，将导致物料损伤，分解破坏。

(3)物料的堆密度 单位体积的物料质量称为堆密度。由于物料是绝干物料与湿分的混合物，绝干物料又往往为颗粒状，粉末状或固块状物质，并且随着物料中湿分不同导致绝干物料颗粒间的间隙也不同。原始湿物料和干燥过程中物料的堆密度有很大差别，选择干燥机时应予注意。

(4)物料的滑移角堆放颗粒状或粉状物料时，当物料堆斜面与底面间夹角增大到某个角度时，将发生侧面物料向下滑落的现象。这个发生物料滑落的斜面与底面的夹角称该物料的滑移角。滑移角与物料组成，湿含量，粒度和黏性有关。选择双锥干燥机时，可以参考物料的滑移角，选择锥体的角度大小。

2。干燥温度

随物料的物性不同，可选择适当的温度。通常可选用变温干燥法，在干燥初期温度低，逐渐提高温度，以增大干燥速率。

3。工作真空度

通常选用103～10'Pa。真空度高，物料中湿分汽化温度低，干燥速度快。但真空度过高，导致抽气系统成本增加，干燥后的物料价格增高，经济上不合算。

4。充填率

实际装料容积与干燥室容积之比称为充填率。双锥回转真空干燥机的充填率通常在30%～50%之间。

5。干燥机功能的改进

为适应用户的需要，可在普通双锥回转真空干燥机上，增加搅拌，内设导热元件和造粒功能。

在筒体转动的过程中，固定在抽气管上的搅拌叶片迫使物料从其两侧面流过。这样，在物料沿筒壁滑动的同时，增加了径向运动。因此，有效地提高了混合和搅拌物料的效果，加快了湿分汽化，提高了干燥速度，均匀了干制品的粒度和质量。

在粉状物料干燥工艺结束时，可由干燥机外部经管道注人由喷嘴以雾状喷出相应的粘接剂，将粉末状干物料制成粒度均匀的颗粒状制品，然后由出料口排出。控制粘接剂的流量和简体转速，可以控制喷雾造粒的制品粒度和均匀度。

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