振动流化床系统设备选型

1. 物料参数
   1.1干燥物料:硫铵晶体，比重1.7；干态硫铵产量2.75T/h；
   1.2湿料含水量5-8%，干燥到0.2%，蒸发水分W=240kg/h
   1.3热源：0.5Mpa饱和蒸汽（表压），蒸汽温度151℃；
2. 干燥能量衡算
   根据能量衡算的结果，加热器对干燥器提供的能量等于四项耗用热量之和，即Q=Q₁＋Q₂＋Q₃＋Q_L
                             Q₁-----蒸发水分消耗热量
                    Q₂-----物料升温带走的热量
                    Q₃-----空气升温带走的热量
                    Q_L-----热损失
   进料温度θ₁=50℃，出干燥段物料温度θ₂=80℃，物料比热按ρ=1.417kJ/kg.°C，空气温度按t₀=20℃，热风温度t₁=140℃，干燥尾气温度按t₂=80℃，干空气比热1.01KJ/kg，汽化潜热按2345KJ/kg（65℃），则
           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为绝干空气量
           Q=1.01L₀₁（t₁－t₀ )
            =121.2L₀₁(KJ/h)
           Q_L=0.15Q
             =18.18L₀₁(KJ/h)
   解上述方程，求得
               干燥需要绝干空气量L₀₁=16869kg/h)，
               加热器需要提供热量Q=2044563(KJ/h)
3. 风机选型
   3.1、热风鼓风机
   空气温度t₀=20℃，相对湿度φ=75%，饱和蒸汽分压p_s0=2414Pa，大气压p=101300pa，干燥尾气温度t₂=80℃，饱和蒸汽分压p_s2=48918Pa，进风空气湿度
                    γ₀=0.622φp_s0/(p－φp_s0)
                      =0.622×75%×2414/(101300－75%×2414)
                      =0.011（kgH₂O/kg干空气）
   进风空气量V₀₁=L₀₁（0.773＋1.244γ₀）（273＋t₀）/273
                    =16869×(0.773＋1.244×0.011)(273＋20)/273
                    =14243(m³/h)
   考虑1.2的余量系数，热风鼓风机风量
                        V_01F=1.2×14343=17091(m³/h)
   干燥机床层和筛板压降根据实测为1200pa, 管道和换热器压降按100pa计算，干燥机上盖处为0压点，则鼓风机管网阻力1300pa，考虑1.3的余量系数，热风鼓风机全压1690pa。
   根据上述数据，热风机型号选4-72-4A-5.5KW 1台，4-72 5A-15KW 1台 ，符合系统要求
   3.2、冷风机
   物料出干燥段80℃，冷却到40℃，冷风从20°C升高到50°C计算，需要冷却的热量
           Q_冷=3500kg/h×1.417kJ/kg.°C×(80-40)°C=198380kJ/h，冷却需要的风量
           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)
   考虑1.2的余量系数，冷风鼓风机风量
            V_02F=1.2×5528=6633(m³/h)
   冷却段床层和筛板压降根据实测为1150pa, 管道压降按50pa计算，干燥机上盖处为0压点，则冷风鼓风机管网阻力1200pa，考虑1.3的余量系数，冷风鼓风机全压1560pa。
   根据上述数据，冷风机型号可选4-72 4A  5.5KW，符合系统要求。3.3、引风机
   尾气量（干）L₀₃=L₀₁＋L₀₂=16869＋6547=23416kg
   尾气湿度γ₂=（L₀₃γ₀＋W）/L₀₃
                  =（23416×0.011＋250)/23416
                  =0.022（kgH₂O/kg干空气）
   尾气量V₀₃=L₀₃（0.773＋1.244γ₂）（273＋t₂）/273
            =23416×(0.773＋1.244×0.022)(273＋80)/273
            =24233(m³/h)
   考虑1.2的余量系数，引风机风量
           V_03F=1.2×24233=29080(m³/h)
   旋风除尘器阻力为1100pa, 沿途管道压降按400pa计算，风机出口留余压和动压1800pa（湿式除尘器），则引风机管网阻力3300pa，考虑1.2的余量系数，引风机全压3960pa。
   根据上述数据，引风机型号选9-26  12.5D  55KW ，符合系统要求。

1. 换热器选型及蒸汽耗量
   4.1换热器
   根据前面计算，换热器需要提供干燥系统热量Q=2044563(KJ/h)，换热面积A=Q/KΔ_T，K由空气给热系数确定，一般在85--210KJ/m²h℃，取120KJ/m²h℃，Δ_T为换热器进出口对数平均温差，0.4Mpa饱和蒸汽温度151℃，进风温度20℃，出风温度140℃，则
           Δ_T=（（151-20）－（151-140））/ln(131/11)
              =48.4℃
            A=Q/KΔ_T=2044563÷120÷48.4=352m²
   考虑面积放大实际情况，换热器（1）选型SRZ10×7D  6片，换热面积171.54m²，换热器（2）选型SRZ15×10D  5片，换热面积310m²，符合要求。（考虑车间面积，选用2种换热器型号）
   4.2蒸汽耗量
   0.4Mpa（表压）饱和蒸汽焓2747KJ/kg，饱和水焓637KJ/kg；
   蒸汽耗量M=2044563(KJ/h)÷（2747-637）KJ/kg
             =969kg/h
   单位水分蒸发量需要蒸汽耗量969÷250=3.9kg.蒸汽/kg.水
2. 振动流化床干燥机选型
      振动流化床干燥机选型12×75L，干燥段6m，干燥床层面积7.2m²；燥段筛板开孔率3%。
   干燥段操作气速14243m³/h÷3600÷7.2m²=0.55m/s，气流穿孔风速14243m³/h÷3600÷7.2m²÷3%=18.3m/s；符合设备要求。
   冷却段1.5m，冷却床层面积1.8m²，冷却段筛板开孔率3%。
   冷却段操作气速5528m³/h÷3600÷1.8m²=0.85m/s，气流穿孔风速5528m³/h÷3600÷1.8m²÷3.5%=24.3m/s，符合设备要求。