复式传热回转圆筒干燥器结构毕业设计说明书

'复式传热回转圆筒干燥器结构毕业设计说明书沈阳建筑大学毕业设计说明书毕业设计题冃复式传热回转圆筒干燥器结构设计学院专业班级学生姓名性别指导教师职称2012年6月15曰沈阳建筑大学毕业设计摘要回转圆筒干燥器因为其结构简单、运行可靠、连续操作、适应能力强、处理能力大及维修方便等优势，目前广泛适用于冶金、建材、化工、煤炭等行业，成为颗粒状物料的首选干燥设备。本次设计根据实际要求，通过采用复式传热的结构设计达到提高效能的H的。该设备主要结构包括：内筒、外筒、滚圈、支撑装置、传动装置、附属装置等。本次设计主要进行复式传热回转圆筒干燥器的结构设计。先对干燥器的发展概况及设计的指导思想、特点、任务进行概述进行完方案论证，然后确定方案。在技术设计部分具体叙述了复式传热回转圆简干燥器的主要技术性能和参数，根据干燥物料量进行了热量计算，进一步的确定干燥器的各个基本参数。然后对干燥器的各个部件进行总体布置，使其能以最优化的方式排列。最后对设计的干燥器进行稳定性校核，使T燥器符合稳定性的要求。最后在符合整体任务设计的要求后进行技术经济性分析尽可能的使自己设计的干 燥器的成本降低。总之，整个设计是在紧张有序地过程屮完成的。本次设计主要是通过对复式传热回转圆筒干燥器结构设计后，经过分析、设计、校核，使得本设计达到了任务书的设计要求。关键词：复式传热；圆筒干燥器；回转圆筒；复式干燥I沈阳建筑大学毕业设计DuplexheattransfertherotarydryerandstructuredesignAbstractRotarydryerandbecauseofitssimplestructure,reliableoperation,continuousoperation,adaptable,largecapacityandeasymaintenanceadvantages,nowwidelyusedinmetallurgy,buildingmaterials,chemicals,coalandotherindustries,tobecomethepreferreddryingofgranularmaterialsdevices.Thedesignbasedontheactualrequirementsthroughthedesignofthestructureoftheduplexheattransfertoimprovetheperformancepurpose.Themainstructureofthedeviceinclude:theinnercylinder,outercylinder,rollingring,supportequipment,gearandaccessories.Thisdesigncomplexstructuredesignofheattransferofrotarydrumdryer.Ontheguidingideologyofthedevelopmentanddesignofdryer,features,anoverviewoftasksyouplanandscheme.Technicaldesigndescribedinpartofspecificcomplexheattransfermaintechnicalperformanceandparameterofrotarydrumdryer,heatcalculationaccordingtotheamountofdrymaterial,furtherdeterminationofthebasicparametersofdryer.Andthenonthe Generallayoutofeachpartofthedryersothatitcanbearrangedinthemostoptimalmanner.Stabilitycheckthelastdesignofdryer,dryersmeetthestabilityrequirement.Lastinlinewiththeoveralltaskofdesignrequirementsfortechnicalandeconomicanalysisaspossiblecostreductionsforthedryingofyourowndesign.Inshort,theentiredesignwascompletedbytheintenseandorderlymannerintheprocess.Thisdesignismainlythroughthepenthouseheattransferrotarycylinderdryerstructuredesign,afteranalysis,design,checking,makesthisdesigntothedesignrequirementsofcommitments.KeyWords：Doubleentryheattransfer;Cylinderdryer;Rotarycylinder;DoubleentrydryII沈阳建筑大学毕业设计目录摘SIAbstractII第一章绪论.……1 第二章设计方案的论i正2第三章煤的干燥特性4第四章主要参数的确6第五章热量计算及基本尺寸的确95.1筒径及厚度的确定95.2传热计M..105.3转筒长度Z计算-145.4转速n与倾斜率s175.5停留时间n的确定185.6填充率 ..18第六章干燥器结构设计206.1内筒体的结构设计206.1.1结构创新206.1.2内筒厚度的选取216.1.3筒重量的计226.1.4弯矩与应力计算：236.1.5筒体变形计算-256.1.6内筒支撑件的设计266.2外筒体的结构设计28 6.2.1外筒体厚度的确 6.2.2保温层的确286.2.3外简体的载荷计算301沈阳建筑大学毕业设计6.2.4外筒体弯矩与应力计M326.2.5弯曲应力计M346.2.6弯曲应力计356.2.7筒体安装尺寸计算：386.3滚圈的设i十396.3.1滚圈材料的选396.3.2滚圈的结构形 6.3.3滚圈、托轮接触应力计M416.3.4支撑装置的设计446.3.5传动装置的计M526.3.6附属装置的设计55第七章经济分t斤59结i仑61参考文献.….62致i射63附录一屮文译文附录二外文资料原文 沈阳建筑大学毕业设计第一章绪论时代在发展，人类在前进。煤是近现代的主要燃料，取暖、照明、工业无处不用。随着人类对煤的研宄，发现了一种叫生物煤的煤混合物，其燃烧效率比较高。生物煤也就是在普通煤均匀地掺入锯末等物料，然后做成煤球，用于燃烧。但是煤的含水量必须较小，才能碎成粉粒，与锯末均匀混合，这样才能被压成结实的煤球。在这个过程中，要使煤的含水量较小，就必须对煤进行干燥。山东某厂家生产生物煤，要求把含水量15%的精煤、尾煤的混合物干燥成含水量小于或等丁3%;处理量是3t/h。重点要求处理后的煤含水量一定不能大于3%。对于煤的干燥，选择圆筒干燥器非常合适，因为其结构简单、运行可靠、连续操作、适应能力强、处理能力大及维修方便等。热利用率的高低主要由传热性能的好坏决定，为了改善传热方式，选择了复式转筒干燥器。它既冇与气流直接接触的直接传热，也冇通过筒壁的间接传热。显然提高了热利用率。转动体与固定体的密封一直困扰着人们的一大问题。密封效果不好，不仅影响热利用率，而且还污染环境。保温层欠佳，不少热量流入了空中，一去不复返。而且还有可能影响到工人和机器的工作环境。对于这几个方谢，本设计综合各途径进行最优选择和设计1沈阳建筑大学毕业设计第二章设计方案的论证对于处理量为3t/h,必须用较大型的设备才能达到。而煤不怕被污染，用热烟气就可以直接干燥。回转圆筒干燥器是一种处理大量物料干燥的干 燥器。其生产流程图可从图1-1简单的表示。图1-1回转圆简干燥器流程图1-燃烧炉2-定量给料器3-湿料输送机4-料斗5-搅拌干燥器6-斗式提升机7-旋风除尘器8-泵式除尘器9-引风机10-尾气排空装置11-禁锢环对于回转圆筒根据对被干燥物料的加热方式可分为：直接传热、间接传热、复式传热和蒸汽緞烧等干燥器。而复式转简干燥器具有直接和间接传热的双向特点，在此就采用复式传热干燥器，其工作简图大致为图1-2:2沈阳建筑大学毕业设计1-2复式传热干燥器1-燃烧炉2-排风机3-外壳4-十字形管干燥器主要由外壳及十字断面中央内管所组成。被干燥物料沿着外壳壁和中央内管间的环状空间移动，烟道气自燃烧炉进入中央内管，自左向厶流动，并将一部分热量经管壁传给被干燥物料，然后进入并通过环状空间与被干燥物料之间接触，而后又排风机或烟肉排出。使用复式转简干燥器减少对周围介质的热损失，当湿物料还不可能分散开并剧烈地接受气体屮的热量时，能先在热表面上将湿物料强烈地加热，同时利用内圆筒来沉降带来的粉尘和使气体均匀。这样必然提高了热的传导效率。在密封方面，选择了径向迷宫式密封圈。它通过让热气流经弯曲的通道产生流体阻力，使漏风量减少。而且结构简单，没有接触面，不存在磨 损，也不受转筒窜动的影响。保温层使用了石棉，石棉质轻，且保温效果极佳。不仅减轻了简体的质量，而且提高了热利用率。本设计主要是从干燥的产量入手，通过水分的干燥速度，运用热学知识确定筒体几何尺寸。而后，在进行机械的设计。3沈阳建筑大学毕业设计第三章煤的干燥特性本装置在生产一种叫生物煤的产品过程中起干燥之用。生物煤是在普通的煤中混进一些锯末等。但是锯末不能直接加到煤块里，需要用水或者是通过压力压紧。采用这两种方法都需要干燥，因为只有干燥到一定程度后才能把煤块压得结实。而本装置就是要把煤干燥到含水量小于3%。在此就有必要对煤的一些干燥特性做一个描述，以及对煤炭干燥状况作一简单介绍。煤炭中的水分大致分为内在水分和外在水分，内在水分是由原生植物形成煤炭时就存在于煤炭之中的水分；外在水分式附着在煤炭表血的水分或存在于煤炭之间的水分以及在煤炭裂缝中残留的水分，统称外在水分。脱除这种外在水分通常采用自然干燥、过滤、压滤、离心分离以及热力干燥等方法，在有的场合也采用热力干燥，与其他方法相结合的脱水技术。热力干燥是利用热能将水分蒸发，所以它是降低煤中水分最有效的方法。煤的干燥设备有：50〜60年代所用的转筒式、管式、洒落（竖井）式 干燥机。70~80年代我国引进了沸腾床层式，螺旋式以及我们自己研制的NXG（内部新结构）型转简式干燥器，取代了一些老设备，效果良好。煤的干燥主要冃的是除去产品屮的外在水分，使其便于储存、装卸、运输、加工利用以及防冻等。湿法选煤的选后产品都含有大量的水分，经一般脱水设备后，产品所含的水分还是相当高的，如末煤经离心机脱水后，一般只能把水分降低到8-9%,而煤泥或浮选精美用真空过滤机脱水，滤饼水分也在20%以上，即使采用一般的蒸汽加热过滤设备，也只能把浮选精煤滤饼的水分降低到17%左右。国外选煤厂对选煤产品进行火力干燥，火力干燥法就是使热空气（烟气）与湿煤接触，在热交换过程中将煤中水分蒸发掉。以降低煤的水分的方法。德国使用管式干燥器较多，而日本等国使用转筒式干燥器较多。4沈阳建筑大学毕业设计对于煤的上述特性，综合各种用于干燥煤的干燥器，回转圆筒干燥器是一种处理大量物料干燥的干燥器。由于运转可靠，操作弹性大，适应性强、处理能力大。而此产品需要达到3t/h的产量。我觉得选用转简式干燥器比较有效率，而且经济。5沈阳建筑大学毕业设计第四章主要参数的确定 被干燥无料名称：精煤，尾煤的混合物物料进口含水量：15%物料出口含水量：<3%产量：3t/h比重：视比重，除去煤块之间的空隙时的比重。真比重，没有空隙的净煤的比重?视?0.2?0.78?真01:煤的入口温度：试验地在山东，而且煤不能结冰，应以较低的温度来计算。故取5度。02:煤的出口温度：参考实际生产中干燥器的技术数据，大部分都是在60〜80度。而复式干燥器的热效率比较高，故取75度。煤的粒度：《冶金炉料手册》冶金工业出版社混煤：0〜50mm之间的煤故该混合煤的粒度为0〜50mmCs：煤的比热在室温下煤的比热一般为1.00〜1.26Kj/(KgXK)其值随煤的煤化度、水分、灰分和温度的变化而不同。由于煤在干燥过程中是一个升温的过程。故取煤的比热为1.43Kj/(KgXK｝。(约为3.4Kcal/(KgXK))rs：煤的堆积重度810Kg/m3(《机械工程手册一一物料搬运》)干燥介质的选择及其参数的确定由于煤在干燥的过程中不怕污染，烟道气是比较经济的，而且是热含 量比较人的干燥介质。烟道气通过重汕燃烧得到，重油的选型：共有重油A.B.C三种型号，质量一次降低，考虑到实际生产屮经济问题，选重油C,其有关性质为：密度:0.93〜1.00,发热量:9760〜10400kcal/kg,理论空气量是：10.3m/kg燃烧后的空气量是：CO2:1.549,H2O:1.176,SO2：0.0245,N2：8.15(m3/kg)36沈阳建筑人学毕业设计贝IJ,计算时以lkg重油燃烧，t=0度，P=760mmHg那么，燃烧后各成分的体积是:CO2:1.549,H2O:1.176,SO2：0.0245,N2：8.15(m3)折合成质量：CO2:1.549X44=68.156mHH2O:1.176xl8=21.168mHSO2：0.0245X64=1.568mHN2：8.15X28=8.15mHmH即为1m3H2在同样条件下的质量的一半。燃烧后含水量为：21.16868.156?1.568?228.2?0.071kg水蒸气/kg干空气。空气的过剩系数a=1.0(完全燃烧)，取烟道气的比热为0.3kcal/(kgXk),发热量9760kcal/kg密度0.97;t?9760*l 14.326*0.3?2271根据实际生产中机器的参数干燥煤时温度取500〜800度，由于木产品 采用复式干燥，故取tl=650度，生产时煤的温度为5度，那么空气温度可去10度。要得到650度的烟道气，则需要将2271度的燃烧气体和新鲜空气混合，lkg中有燃烧后的燃烧气体应和Wm3的空气混合。査表得1kg重汕燃烧后的燃气量为10.889m39760?4.2?l??W?10.889??cg?(650?10)烟道气的比热为cg=1.26KJ/(m则，原式=50.83m33..。c)即17.7%的烟道气与82.3%的冷空气混合，可达到650°C的要求,t=10°C时，0=80%的空气参数，x=6.5g/kg干空气空气带来的水为：6.5X10E-3X50.86X1.293=0.43Kg7沈阳建筑大学毕业设计烟气带来的水为：0.071X14.326=1.017Kg.则混合气体的湿含量为：1.017?0.4350.83?1.293?14.326?(1.017?0.43)?0.0184Kg水蒸气/Kg干空气査I-X图可知:tw=67.8c,l=180Kcal/Kg干空气。查《热能手册》t=650C时，烟气的比热Cs=1.239K」/(KgXK),干燥器出口空气在进料端，而煤的入门温度，为5度，考虑到此干燥为逆流，接触 时间相对短暂，故取t2=75度(此烟道气状态下的湿球温度是tw=67.8度。 沈阳建筑大学毕业设计第五章热量计算及基本尺寸的确定5.1筒径及厚度的确定物料衡算和热量衡算1、产量为3t/h,则煤的入门速度是：Gl?3?(l?3%)l?15%?3.43t/h?0.953Kg/s将湿基含水量换算成干基含水量：C1?C2?15100?153100?3??1585397?0.177Kg水/Kg绝对干料?0.031Kg水/Kg绝对干料绝对干料量Gc=0.953X(l-15%)=0.81Kg/s则水分蒸发量为：W=Gc(C1-C2)=0.81X(0.177-0.031)=0.1183Kg/s.2、烟气tw=67.8度,Cs=1.239KJ/(KgXK),转换比热单位，取Cs=0.34Kcal/KJ,01=5度，02=75度,t2=75度。干燥时，根据干燥理论可知，对一般的干燥过程一般分为三部分：(1)蒸发煤中水分的热量ql—一蒸发水分所需的热量ql?W(595?0.46t2??l)ql?0.1183?(595?0.46?75?5)ql?73.88Kcal (2)传给物料使物料的温度升高所需的热量q2物料升温(由01到02)所需的热量q2?GcCm(?2??l)?Gc(Gs?G2CW)(?2??l)?0.81?(0.34?0.031?1)(75?5)?21.04Kcal(3)由于各种原因所损失的热量(取热损失为20%)9沈阳建筑大学毕业设计q3热损失q3=0.2(ql+q2)=0.2x(73.88+21.04)=19.0Kcal则需要的总热量是q=ql+q2+q3=73.88+21.04+19=113.92Kcal(4)烟气消耗量L?q(0.24?0.46x0)(tl-t2)WL?xl?0.11830.816?113.92(0.24?0.46?6.5?10)(650?75)-3?0.816Kg/sx2??0.006?0.151Kg水蒸气/Kg干空气3、设备参数计算和确定(1)转同直径D,转简的直径可根据空气的最大流量计算，空气离开转筒时的流量v为：v=L(l+x2)=0.816X(1+0.151)=0.94Kg湿空气/s. 那么转筒直径(根据表8-1，取烟道气的流速为4Kg/m2s) D?4L(l?x2)4??4?0.816?(l?0.151)4??0.568m此极为内简直径的最小取值。适当的放大，则取内简直径为Dl=0.7m。参考《干燥技术》一书上列举的例子，复式干燥器的内外径普遍是D2>Dl。如=2.4m,=0.95m等等，故该干燥器的外筒直径D2=1.6m。(2)筒体最小壁厚计算，？min?0.0707K贝ij?min?0.0707?1.6?352R2??Cs2000?0.3?0.37cm?3.7mm参考通体最小壁厚计算，再根据表8-8确定简体厚度为S=8mm5.2传热计算复式转筒干燥器包括两部分的传热，一部分是烟气通过内筒壁间接给热；另外一部分是往回流的烟道气与每块直接接触，从而通过对流而得到热量。1、内筒壁间接给热传热系数Km由公式(7-6)决定，10沈阳建筑大学毕业设计Km?ll?l??l?l?l?2??2?2(Kcal/m*h*?C)2其中，a1为筒A烟气的给热系数；为煤层的热阻；为筒外空气与煤之间的给热系数； ?1?2?22外径）?1?1为筒壁热阻。（根据《热工学》有=€12?11川2札札€12分别为筒壁的内也即Km?ld2?sldl?d22?lnd2dl?lJ/m2xSxK?s2其中：asi,、aS2为筒壁两侧的传热系数。筒内供热介质的给热系数，对于高沸点有机蒸汽，膜状冷凝给热时,a1=500〜1000Kcal/m2XhXC,对热水或热油在强制流动给热时，a1=200-500Kcal/m2XhXCo烟气在管内流动，温度是连续变化的，故取热水时的最小值，即a1=200Kcal/m2XhXCoa1=1.163X（6+3v）=13W/mXK（v为风速）煤与筒外空气的给热系数近视可取500Kcal/m2XhXC；在《热工学》中可査到钢的传热系数入入?1?11=1=45W/mXK；也即45?3.64.2?38.6Kcal/m*h*?C。而且，S=8mm,则?8?1038.63?28135?103??0.005，也即是筒壁的传递热量远大于空气的传递热量。煤块的导热系数的确定《选煤手册》屮有煤的导热系数与温度的关系：（其屮导热系数一般 都与温度有较大的关系，但也与其他一些参数有关，例如含水量）如图（4-1） 沈阳建筑大学毕业设计图（4-1）散块煤的导热系数A与温度t之间的关系在此干燥系统中，煤接触的空气温度在75〜650°C,而煤所在的温度场是连续变化的，计算时，取一个平均温度（75+650）/2=362.5°C。根据上图屮入与t的关系，t=362.5°C对应的入=0.15KJ/mXhXoC,然而入与含水量有关，水的导热系数入水=2.115Kj/mXhX°C。不考虑一切影响，综合水与煤的比热系数，煤的含水量从3%到15%，取一平均含水量（0.15+0.03）/2=0.09。则:入煤的粒径确定煤的粒度为0〜50mm,在混合煤中，煤粉与煤块的数量比例大概为3:2。而煤粉的平均粒度为1mm，煤块的平均粒度取25mm，则该煤的平均粒径约为0.6X1+25X0.4=10.6mm,取10mm。由于在外筒里，煤是靠外筒里的抄板翻动望前走的，同吋被翻动的煤在下落的过程中，落到了内筒的外壁上，这样，煤平均地分布在内筒的圆周上，但由于重力的作用，只有上面一定的圆弧上才能有煤。但是有煤的内筒圆周上，厚度随圆周与水平的倾斜度而不同，有的可能大于一个粒径，但有的也小于一个粒径。但如果两个粒径的煤叠在一起，会非常不稳。故假设内简上煤层的厚度就等于一个煤的粒径，即S=10mm。煤=0.09X2.115+0.91X0.15=0.327KJ/mXhX°C 沈阳建筑大学毕业设计 则内简壁的传热系数：Km?ll?1???1?1??2?2?1?211200?8?1038.63?10?10?30.327/4.2?150?6.5KJ/m*h*?C内筒随外筒旋转，参考一些已用的复合式回转圆筒干燥器的技术数据,抄板的数量普遍为6/12,也即内筒的抄板数为6块。平均分布于一圆周上，正好节点连线为正六边形。定性来分析:煤也就能铺在上两格。如图(4-2):图(4-2)煤在内筒外壁上的分布图那么，单位长度的筒的传热系数是：KI?Km??t???D/3oAt为内筒里外间的温差，按初始数据，进口烟气温度为650°C，出口烟气温度为75°Co也就是说，煤入口处At最大为(650-75)°C。而在煤的出口处，内简里外的烟气温差最小为0。由于温度沿简长方向连续下降，计算式，定性地采用温度差的平均值，At=(Atmax+Atmin)/2=(650-75)/2=282.5°C。则： KI?Km??D3??t?6.5???0.7 3?282.5?1346Kcal/m?h?0.374Kcal/m?s13沈阳建筑大学毕业设计2、简内直接传热(烟气往回走时的传热)根据公式回转圆简的容积系数?a?0.007738??D0.16式中.•u空气速度，u=Q/F.Q为离开转简时的气体流量，F是转简的横截面积。此公式虽然是用于单筒转筒干燥器的直接传热计算。但是对于复式转筒，也类似于直接传热，故在此也可借用。那么D可以用等效直径来代。此圆环筒的横截面积为：F?(?D2??Dl)/422??(1.6?0.7)/4?1.62m6222在内筒内的风速4m/s，那设在环形筒的风速u’为4? ?D4 ??'?F则r=4?D14F2??0.7222??(1.6?0.7)?0.578m/s对于容积传热系数公式，是用于单筒。在此处，为环形夹层，D为它的水力直径D=D2-Dl=1.6-0.7=0.9m故?a?0.0738??'D0.160.007738?0.5780.90.16?0.0787Kcal/m°C 5.3转筒长度Z计算物料在转筒内的每一部分有水分蒸发，为了计算方便，可将物料在转简中的移动分成三段，即预热段、蒸发段、加热段。1、预热段长度Z1此段煤接受烟道气屮传给的热量ql’，即将煤由加至烟道气的湿球温度tw,在此段水分不蒸发，即dw=O。煤从5°C升温到烟道气的湿球温度67.8°C。14沈阳建筑大学毕业设计ql?GcCm(tw??l)?Gc(CS?ClCw)(tw??l)?0.81?(0.34?0.31*l)(67.8?5)?18.872Kcal/s'设预热段内加热损失20%，则预热段内空气传给煤的热量是：ql=1.2ql’=1.2X18.872=22.65Kcal/s贝ljql=ql)qq间间间1+q直1l=nXK1XZ1令间接传热的效率是90%,那么1=90%x0.347xZ1=0337Z1Kcal/s 2)q直l=?a?F?Zl??tml其中?tml?(tl??l)?(tl?tw)2'tr为烟气在预热段下降后的温度，由下式得：1.2ql?0.337Zl?L(0.24?0.46x0)(tl?tl)tl=650°CxO=6.5X10E-3L=0.816,则tr=535.8-1.7Z1°C?tml?ql=q间''(650?5)?(535.8?1.7Zl?67.8)2直?556.4?0.85Zl°C1+ql22.65=0.337Z1+aaXFXZ1XAtml22.65?0.337Zl?0.0787?1.626?(556.4?0.85Zl)?Zz则Zl=0.33m。2、蒸发段长Z2在蒸发段内，干燥速率为一常数。热量全用于蒸发水分。水分的气化量与传给物料的热量成正比。热风状态沿等焓线变化，水分蒸发量为W=0.118kg/s,蒸发温度在tw=67.8°C,此时水的潜热册》)，此段内传递的热量按下式计算 qc'?W??w?0.118*2340/4.2?65.74kcal/s加热损失20%,则空气传给物料之热量qc=1.2qc’=1.2X65.74=78.9kcal/sq间?w=2340KJ/kg(《热能手2=KlxZ2=0.337Z215沈阳建筑大学毕业设计求tc一一空气在蒸发段下降后的温度：qc-q间2=L(0.24+0.46x0)(tl’-tc)78.9-0.337Z2=0.816x(0.24+0.46x6.5xl0E-3)x(535.7-l.7x0.335tc)tc=137.5-1.7Z2°C?tm2?(tl'?tw)?(tc?tw)lntl'?twtc?tw?(535.7?1.7*0.335?67.8)?(137.5?1.7Z2?67.8)ln535.7?1.7*0.335?67.8137.5?1.7Z2?67.8由于Z2是一需要求的数，且在Z2上式中影响不大，在计算时取Z2=5m。则？tm2?467.33?61.2In467.33 61.2?199.8?C qc=q2建+q2直78.9=0.337Z2+aaXFXZ2XAtml78.9=0.337Z2+0.0787xl.626xl99.8Z2Z2=3.05m把Z2=3.05m反代入Atn^中,求得△tm2=203.4°C这样得到的Z2更小，故取Z2=3.05m,满足热量衡算。(3)、加热段长度Z3，在加热段内物料自tw升至02，此段内热量qf为:qf?GcCm(?2?tw)?Gc(CS?C2Cw)(?2?tw)式中：C2——物料出口时的干基含水量。?3贝！Jqf'?0.81?(0.34?l*6.5*10)?(75?67.8)?2.02kcaI假设加热损失为20%,那么qf=qf=1.2x2.02=2.43kcal.?tm3?(tc?tw)?(t2??2)lntc?twt2??216沈阳建筑大学毕业设计=(137.5?1.7*3.05?67.8)?(77?75)lnl37.5?1.7*3.05?67.8至?18?C直接传热q间接传热q3=ciaXFX3=KIX SZ2XAtm3=0.0787X1.626X18XZ3间Z3=0.337Z3间故总传热qf=q3+q32.43=0.337Z3+0.0787xl.626xl8xZ3Z3=0.92m.(4)、转筒总长Z:Z=Z1+Z2+Z3=0.33+3.05+0.92=4.3m.取Z=5mo5.4转速n与倾斜率s1、回转圆简的转速n为：L~8rpm,转简直径大的，转速应取得小一些。筒体转速计算成：n?6〜10D当D=D2=1.6m时，n?6.41.6?4(rpm)2、筒体的倾斜度一般为0〜8°，由于Z=5m,参考上表，取倾斜角P=2°17’32”，斜率s=0.04。17沈阳建筑大学毕业设计5.5停留时间t的确定物料在转筒内停留时间必须人于物料下燥所需的时间，才能保证产品 的干燥要求。物料在转简内停留的时间n与转简的尺、？、运行条件、物料与气体的相对流向等有关，由于本装置采用逆流可按下面的经验公式估算。??[0.23Zsn0.910Z?Gcdp0.5]?60式中：Z——转筒长度5m转筒直径为外筒直径1.6m；s一一转筒倾斜率0.04；n转筒转速4r/min；v一一烟气流量速度0.94kg/s；Gc一一绝对干料量0.81kg/s；dp——颗粒平均直径10X103um则？?[0.23*50.04*4*1.610*5*0.940.81*(10*10)0.5 =(5.16+0.58)X60=344.4s5.6填充率*填充率0等于煤层的截谢积与整个截妞积之比，某一段长度内的平均填充率等于该段长度内装填煤占有体积于该段长的有效容积之比；也等于平均停留时间和单位时间N加料体积和转筒干燥器的体积之比。即：??Fm?4?聲2Gm60?svm?D?4?D2?VsV式中：n——物料平均停留时间344.4sVs——单位时间加料体积Vs=Gl/vs=0.953/810=0.0012m3/sV一一转筒体积主要是指圆环形筒的体积 18沈阳建筑大学毕业设计V?则？??VsV??4(D2?Dl)?Z?22?4(1.6?0.7)?5?8.13m223344.470.00128.13?5%?13%故合适。19沈阳建筑大学毕业设计第六章干燥器结构设计干燥器的结构主要包括：内简、外简、滚圈、支撑装置、动力装置及一些附属结构如密封装置，进料装置等。6.1内筒体的结构设计6.1.1结构创新对于复式干燥器，干燥器主要由外壳及十字断妞中央内管所组成。被干燥物料沿着外壳壁和中央内管间的环状空间移动，烟道气自燃烧炉进入中央内管，自左向右流动，并将一部分热量经管壁传给被干燥物料，然后进入并通过环状空间与被干燥物料直接接触，而后由排风机或烟囱排出。内筒只是起过渡烟气以及间接传热的作用，它不需要承受多大的力。但是它的位置固定只有两种情况，一种是内筒与外筒相对静止，即内筒跟着外简一起转；另外一种就是内简静止，这两种情况都得把内简定位。考虑到间接传热，所以设想为第一种情况，即把内筒固定在外筒壁上。 由于筒长5m，故只需两端支撑就行了。内筒两侧分别被6个支撑板支撑，支撑板焊接在内筒上，内筒外壁焊接抄板，使尽量多的煤能参与间接干燥，如图5-1:图5-1结构图20沈阳建筑大学毕业设计从途屮可以看出，内筒完全由支撑板支撑，但支撑板的形式由各有千秋，如下图5-2两种格式：图5-2支板第2种六个支撑板焊接在一个圆周上，然后通过螺钉同定在外筒壁上。这种方法的特点是：安装简单，比较典型，但是在外简圆周上能挡住煤的流动。第1种方案，六个支撑板线焊接在内筒周围，然后在通过螺钉固定在外筒壁上。这种方法的特点是：对煤的流动不起什么影响，但是按转的时候稍比第二种方案复杂。这是把第二种方案根据实际情况改进的。所以选择第一种方案。另外，根据《干燥设备手册》选择Q235A作为内筒材料（由于它焊接性能比较号）。6.1.2内筒厚度的选取根据下表，由于内筒不受太大的力的作用，故可以直接选择表中的经验数据。对于内简直径Dl=0.7m，内简体厚度S=8mm， 验算：筒体的最小壁厚?min?0.0707K?R2??C式中.•R——简体半径，0.7/2=0.35ms操作温度下的屈服应力(kgf/cm2)C——腐蚀裕度，取C=0.3(cm)21沈阳建筑大学毕业设计K一一抄板与筒壁的重量的比例系数，取1.6表5-1干燥器筒体厚度与直径的关系(统计值)对于Q235A,常温下Gs=200Mpa,在(650+75)/2=360°C下的温度系数是0.7，则在360°C下的应力极限Gs为：s=0.7X200=140Mpa=1400kgf/cm2o?min?0.0707*1.6*3521400?0.3?0.4cm?8mm故内筒体的壁厚取8mm。6.1.3筒重量的计算每米长的自重为：qs’=7.85n(d+8)X8=7.85XJiX(0.7+0.008)X0.008=0.14t/m简外装有抄板，抄板可以加入简体内按均布载荷计算，为方便起见， 可将此这合成qs=1.2qs=1.2X0.14=0.168t/m。內筒表面的物料重量，由间接传热部分的假定，煤只覆盖了筒圆周的1/3,厚度大概为10mm,则内筒单位长度上的煤的重景是:qw'??s?13?d?10?10?3=810xnx0.7x0.01/3=6kg/m=0.006t/m考虑到煤的分布不均匀性，为方便起见，22沈阳建筑大学毕业设计qwl?1.25qwl'?1.25?0.006?7.5?10?3t/m那么内筒的质量为：ql=qsl+qwl=0.168+0.0075=0.176t/m.6.1.4弯矩与应力计算筒体计算的假设：(1)、将筒体视作圆环截面水平连续。(2)、不记物料中心对筒体轴线的偏移，不记筒体所受扭矩的作用。(3)、按静载荷计算。那么内筒的受力情况与弯矩图图(5-3)为：(假定支点往里靠0.25m，受力对称)23沈阳建筑大学毕业设计 图(5-3)求Fl，F2:??F?Fl?F2?q2Z??1122??M??q2?0.25?q2(5?0.25)?F2(Z?0.5)22?故Fl=440kgf=4400NF2=440kgf=4400N.从弯矩图M中可看出由三点的弯矩是极值，分别是两支点和中点，故只需较核这三点的弯矩。由于受力是对称的，故：Ml?M2?12q?0.252?0.5*0.176*10*0.2532?5.5kgf?m?55N?mM中=Mmax=lZ2Z2q()?Fl(?0.25)?0.5*176*2.5?440*(2.5?0.25)?440kgf?m?4400N?m222弯曲应力计算：??MKs?KTW?[?]对于Q235A,需用弯曲应力[]=100〜150kgf/cm2=10〜15MpaM取最大弯曲应力4400NXm；Ks为焊缝强度系数，查表取0.9(人工焊)；Kt为温度系数，对于筒体温度为360°C时，取0.7;24沈阳建筑大学毕业设计W为筒体断面模数，W??32(DD44 1?2?1)?D1]!??!)[(W??432(0.7?0.008)[(0.7?2*0.008)?0.74]=3.15xlOE-3m3 则??44002.22MPal0MPa0.9*0.7*3.15*10?3??故内筒的受力满足强度要求，安全。6.1.5筒体变形计算(1)简体按均布载荷连续梁计算挠度图5-4图5-44ymax?qZm384EI(5?24?2)式中：Zm为梁的两支点之间的长度5-0.25X2=4.5;X=Zh/Zm=0.25/4.5=l/18;25沈阳建筑大学毕业设计q=0.176kg/m;在75°C下，查表知钢的E=2.05X10E6kgf/cm2I为筒体的惯性矩I??64[(D1?2?1)?D1]4464[(0.7?2*8*10?3?3)?0.7]44?1.12?10m4贝(Jymax?ymax Zm?176*4.5384*2.05*10?54?310*1.12*10?6*(5?24*1182)?4.03?10?5m4.03?104.5?8.96?10m/m?8.96?10?3?0.009mm/m?0.03mm/m屮间段满足耍求。(2)悬伸端挠度计算yh?qZ4m384EI(5?24?)2Zh=0.25m,则yh?176*0.258*2.05*10yhZh?104?3*1.12*10?6?3.8?10?9m?3.8?10?6mm3.8?100.25?1.5?10?5?0.3mm/m悬仲端也满足要求。故变形在安全范围内。6.1.6内筒支撑件的设计由于内筒要随着外筒旋转，而外筒倾斜地放在两托轮上，这样内筒的轴线方向就必须固定，防止它下滑。根据前面1中的结构设计，可用6块支撑板支住，然后用螺钉把他们固定在外筒壁上。但是由于温度的升高，可能在轴向上由一个窜动，故只能把一段在水平位置固定，另一端成当由一个余量26沈阳建筑大学毕业设计由于外壁厚大概在12〜16mm，故螺钉选择内六角锥端紧定M12X50（补偿拆卸）。根裾《机械零件手册》，螺钉连接时，必须保证螺钉的轴线与板的边缘距离e=d+3〜6mm。故取之承办的厚度为20X2=40mm。卜.下端都为圆弧，分别是R=0.35m,R=0.8m。由于内筒较薄，而且筒体 倾斜角为2.3°，故螺钉也不能受太大的力。故每一块支撑板只用一个紧定螺钉定位。总共需要12个螺钉。支撑板的长度的确定：参考标准件滚动轴承的宽度，对于滚动轴承当内径d=70mm,外径D=150mm时，宽度B是35mm,那么按比例放大，则支撑板长度可取L=350mmo较核螺栓的应力支撑板主要受的是剪力，故只需较核螺栓的剪应力，每个螺栓受的剪应力：？?qZsin?12*?42M螺钉=0.176?10?9.8?5?sin2.3?12?3?4.(12?10?3)2在《机械设计大典》中：许用剪应力[?a]?[?s]s=0.26MpaS在静载荷下取1.5,脉动载荷下取2.0，在此计算时取2.0。对于螺钉，材料使用的是碳钢，其[?5]014=1951/1卩3[q]a=195/2=97.5Mpa显然：n&it；[n]a故此设计安全。 沈阳建筑大学毕业设计6.2外筒体的结构设计外筒体是回转圆筒干燥器的基体。外筒体内即进行热和质的传递由输送物料，其设计关系到整台干燥器的质量。根据《干燥设备设计》材料一般用Q235A，普通合金钢。故在此也选用Q235A,焊接时采用对接焊。6.2.1外筒体厚度的确定筒体的最小厚度由第（一）中的公式确定，?2min?0.0707?K?R2??C?0.0707*1.6*s0.822000?0.3?0.66cm参考表8-8，对于直径为1.6m,筒体厚度取12mm.由于长径比为：5/1.6=3.1<12,故采用两档支撑。如下图5-5:图5-5托轮支撑位置由于两档支反力相近，一般取（0.56〜0.6）Z。故Zm取0.6Z=0.6X5=3mo则Zh=Zt=lm。6.2.2保温层的确定由于外筒体里面流的是热气体，为了减少热量的损失，以及避免导致环境温度过高，影响电机的工作。故在外筒体周围必须由保温层。（1）材料的选择28沈阳建筑大学毕业设计由于物料对筒壁传热系数大于气体对筒壁的对流给热系数，故筒壁温 度实际上接近于料温。而物料一一煤的温度最高为75°C。由于筒体温度不高，在简外安装保温层，使简径变小，而且安装变得简易，故采用在简外安装保温层。在实际生产中，由于石棉质轻，且保温性强己广为应用。在此例中，也选择泡沬石棉作为保温材料。其特性：密度P=50kg/m3,使用温度范围为-50〜500°C，常温的导热系数X0=0.059W/(mX°C)，其他温度下的导热系数为：入=入0+0.00014(Tm-TO)o(2)厚度的计算根据允许热损失估算：查《热能手册》表9-4,壁温在80°C时，常年运行工况允许最大热损失为80W/m2,即[Q]=80W/m2外筒直径为1600mm>1020mm，故可以按平壁面计算：???(TO?Ta[Q]?l?s)80°C下，???0?0.00014(Tm?T0)?0.059?0.00014*(80?70)?0.0604W/m?CT0=80°C环境温度为Ta=10°C査表9-8，室内直径小于2的圆筒体的as=l.l6X9=10.44(W/m2X°C) 则??0.0604?(80?1080?110.44)?0.047m?47mm取保温层的厚度为50mm。根椐保温层外表面温度较核：査表9-9，知烟道的表诎温度Ts=45QC,则保温层的最小厚度为：???參參•?s?T0?TSTS?Ta?0.060410.44?80?4545?10?5.8?10?3m?5.8mm?50mm.故保温层的厚度取50mm，材料为泡沫石棉。(3)保温层重量线密度qt=PA29沈阳建筑大学毕业设计=50*?224[(D2?100*10?3?2?2)?(D2?2?2)]=50*??0.1?2*0.024)2?(1.6?0.024)24*[1.6]=13.2kg/m6.2.3外筒体的载荷计算(1)筒体的自重估算qs2'?7.85?(D2??)??7.85??(1.6?0.012)?0.012?0.477t/m 考虑滚圈下垫板加厚等，单位长度重量取：qs?1.25qs'?1.25?0.477?0.596t/m(1)保温层的重量qt=13.2kg/m=0.0132t/m(2)物料重量qm??s???4D2 式中:煤的重度ys=0.81t/m,煤的填充系数0=0.05；筒径D2=1.6m则q2m?0.81*0.05*?4*1.6?0.082t/m(4)内筒体及其支撑板的重量内筒ql=0.176t/m.支撑物每一块支撑板的体积：V?2*2*10?2*(0.8?0.35)*350*10?3?6.3?10?3m3则每一块的重量q支'?6.3?10?3?7.8?10?3?49.14kg总共有6X2=12个支撑板，则内筒与支撑板的总重量是：qlZ?49.14*12?49.14*12内'?qZ?176*55?294kg/m它们作用于外筒内壁的力，全部分布在2L长的支撑板上，则30沈阳建筑大学毕业设计q内=294*5350*10?3*2?2100kg/m?2.1t(5)齿圈重量Pl由于外筒外需报一层石棉，故齿圈应尽量与某一个托轮近一些，故将 根据《干燥设备手册》,齿宽的估算，据统计，齿宽BG2/m一般为9.5〜1.3,取8（m为模数）。根裾经验公式估算电机功率:ND?K?DZn3式中：K——抄板系数升举式且填充率0<0.1,取0.03;Y——煤的重度0.81t/m;n转速4rpm;则ND?0.03*0.81*1.63*5*4?2kWo査表8-26,N=2kw时，模数取15。那么齿宽BG2=15X8=120mm,轮幅宽度b=0.135BG2=0.135X120=16.2mm,轮壳宽度bl=0.35BG2=0.35X120=42mm。利用体积的填补求法估算齿体积，在几何中能把齿圈等效成一个b?bl2宽的阒环。査表8-25,D2=1.6<3.5m时，齿圈分度圆直径取df2=1.7D2,则31沈阳建筑大学毕业设计df2=1.7xl.6=2.72m.那么齿的重莆人约为:P1??钢？?4[(l.ld)?D2]?f22222b?bl2*10?3=7.8*?4[(1.1*2.72)?1.6]*16.2?422取Pl=1.2t6.2.4外筒体弯矩与应力计算 筒体计算的假设：(1)、将简体视作圆环截面水平连续。(2)、不记物料屮心对筒体轴线的偏移，不记筒体所受扭矩的作用。(3)、按静载荷计算。那么外筒的受力情况与弯矩图为：(外筒均布载荷q2=qs2+qm+qt=0.596+0.14+0.0132=0.75tf/m=7.5kgf/cm简内支撑板处q内=2.1tf/m=21kgf/cm重量Pl=1.2tf=1200kgf图5-632沈阳建筑大学毕业设计从此载荷图，可以把筒体的载荷分成两部分，一部分是由分布应力一起的；另一部分是有集中力引起的。第一部分，ql,q2引起的弯矩，为对称载荷。此弯矩图表示为：图5-7故Ml?M2?12q2?Zh?q内？35?752=0.5*7.5*1002?21*35*75=9.3xl04kgfxcm 对于载荷图，Fl?F2?12(qlZ?2q内？35)?0.5*(7.5?500?2*21*35)?2610kgf?26.1kN由于筒体在何时对称的，M3是在简的中间。M3?12ql(Z2)?q内35*(22Z2?25)?Fl(Z2?100)?0.5*7.5*250?21*35*(250?25)?2610*(250?100)?8250kgf?0.825kN?m第二部分是由集中力引起的弯矩：33沈阳建筑大学毕业设计图5-8Mmax在P1的作用点上，对于载荷图5-8得公式?F?1'?F2'?P1P5?F?l?0.2?Zm?0代入数Pl=1200kg,Zm=500cm.得：Fl"=1000kgf=10kNF2"=200kgf=2kN贝ijMmax2?Fl'*50?1000*50?5?104kg?cm?5kN?m假设均布载荷引起的弯矩和集中载荷引起的弯矩作用在同一平面上,则M5max?Mmaxl?Mmax2?9.3?104?5?104?1.43?10kgf?cm?14.3kN?m 6.2.5弯曲应力计算'