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沈 陽 化 工 大 學 科 亞 學 院 本 科 畢 業(yè) 論 文 題 目 3000干燥機設計 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 班 級 機 制 1101 學生姓名 程 玉 坡 指導教師 趙 艷 春 論文提交日期 2015 年 6 月 1 日 論文答辯日期 2015 年 6 月 5 日 畢業(yè)設計 論文 任務書 機械設計制造及其自動化專業(yè) 1101 班 學生 程玉坡 畢業(yè)設計 論文 題目 3000 干燥機設計 畢業(yè)設計 論文 內容 1 設計說明書一份 2 CAD 圖紙一套 包括總裝圖 零件圖 3 文獻綜述 不少于 3000 字 畢業(yè)設計 論文 專題部分 3000 干燥機結構 起止時間 2015 年 3 月 6 日至 2015 年 6 月 5 日 指導教師 簽字 2015 年 3 月 6 日 摘要 目前 干燥技術對大多數(shù)工業(yè)制造是一個非常重要的過程 它可以 直接影響到產品的形式 質量 性能和工藝等 在烘干技術 覆蓋面積 廣 涉及廣 即與傳熱傳質原理 和的特點和治療規(guī)模有密切的關系 最終反映在不同的器件結構和制造工藝 目前我國的干燥技術可以追溯 到 6000 多年前的陶器制造業(yè)和曬鹽技術的沿海地區(qū) 自 1949 年以來 一些現(xiàn)代干燥技術 如噴霧干燥 空氣干燥 和流化床干燥 已適用于 國內的工業(yè)產權 但到目前為止 仍然有必要在生產過程中的創(chuàng)新 七 十年代以后 隨著烘干技術 裝備制造精細化生產和應用的發(fā)展 科學 技術的迅猛發(fā)展 科學技術交流 滲透和增長 干燥技術的各個地區(qū)之 間也有巨大的發(fā)展和進步 一大批優(yōu)秀的干燥劑進入市場 此外 一些 新的設計也慢慢成熟 結果表明 干燥技術在國民經濟的好處占據(jù)越來 越重 并且廣泛應用于各種行業(yè) 然而 干燥技術的工藝極其復雜 且 有此過程中 這也帶來了很大的困難在理論研究 從現(xiàn)有的信息看 人 們對在干燥操作知之甚少期間許多不同的干燥的差異 但也有工業(yè)應用 和理論研究 干燥技術的研究方法主要是從宏觀方面宣誓和理論推導譴 責 宣傳的主要因素和干燥的效果進行總結 以提高干燥性能 隨著我 國經濟的發(fā)展和世界經濟一體化和是生產的需求 一定要理論創(chuàng)新推動 機設計 越來越走向經濟 高效 可靠 環(huán)保的發(fā)展方向 標準化 自 動化 大型應該是具有非常廣闊的前景 關鍵詞 干燥 振動 物料 多層 扭振 Abstract At present drying technology is a very important process for most industrial manufacturing which can directly affect the form quality performance and process of the product In drying technology covering a wide area involving wide that is the principle of heat and mass transfer and the characteristics and the size of the treatment have a close relationship and ultimately reflected in the different device structure and manufacturing process The drying technology in China can be traced back to 6000 years ago pottery manufacturing and solar salt technology of coastal areas since 1949 some modern drying technology such as spray drying air drying and fluidized bed drying has been applied to the domestic industrial property right but so far it is still necessary to have in the production process of innovation Since the seventies with drying technology and equipment manufacturing fine production and application development the rapid development of science and technology science and technology exchange penetration and growth drying technology in various regions are also a great development and progress a large number of outstanding desiccant into into the market In addition some of the new design is slowly mature The results show that the benefits of drying technology in the national economy become more and more important and it is widely used in various industries However the process of drying technology is extremely complex and this process which also brings a lot of difficulties in theoretical research From the existing information the people to the drying operation know very little during many different drying of difference but there are also industrial applications and theoretical research Drying technology research method is mainly from the macro aspects of the oath and the theoretical condemnation and publicity of the main factors and the drying effect were summarized in this paper In order to improve drying performance With the development of China s economy and integration of world economy and the needs of production be sure to theory innovation promote machine design more and more towards economic efficient and reliable environmentally friendly direction of development standardization automation large scale should be has very broad prospects Keyword Dry Vibration Supplies Multi layer sprain and shake 目錄 第一章 緒 論 1 1 1 干燥技術的現(xiàn)狀及前景 1 1 2 干燥的基本原理 1 1 3 干燥的目的 2 1 4 干燥的方法 2 第二章 流化床干燥技術 4 2 1 流化床干燥機 4 2 2 優(yōu)點 4 第三章 振動干燥技術 6 3 1 振動干燥的過程 6 3 2 多層振動流化床干燥器 7 3 2 1 多層振動流化床干燥器的工作原理 7 3 2 2 性能特點 8 3 3 論文所做的工作 10 第四章 振動式單循環(huán)干燥機的計算 11 4 1 干燥過程 11 4 2 干燥物料 11 4 3 實驗參數(shù)的調節(jié)和測試 12 4 4 機體的計算 13 4 5 振動電機的選擇 19 4 6 彈簧的核算 20 4 7 干燥機的力學分析 24 結 論 25 參 考 文 獻 26 致 謝 27 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第一章 緒論 0 第一章 緒 論 1 1 干燥技術的現(xiàn)狀及前景 就目前來講 干燥技術對于大多數(shù)工業(yè)制造的產業(yè)是非常重要的工藝 它能夠 直接影響到產品的形態(tài) 質量 性能和過程等 干燥技術覆蓋面積廣 涉及復雜 即跟熱和質傳遞原理有關 又跟物系的特性 處理的規(guī)模等息息相關 最后體現(xiàn)在 各種不同的設備結構及制造工藝上 目前我國的干燥技術 可以追溯到六千年前的陶器制造業(yè)及沿海地區(qū)曬鹽技術 等 1949 年以來 一些現(xiàn)代化的干燥技術 比如噴霧干燥 氣流干燥 和流化床 干燥等 都已應用到國內的工業(yè)生產之中 但到目前為止 依然存在在生產過程中 需要革新 七十年代以后 隨著干燥技術的發(fā)展 設備制造的精細化 以及在生產 應用中巨大的進展 科學技術的快速發(fā)展 各個地區(qū)科學技術之間的交流 滲透和 成長 干燥技術也有了翻天覆地的發(fā)展和進步 大量優(yōu)秀的干燥劑涌入市場 此外 一些新的設計也在慢慢成熟 數(shù)據(jù)顯示 干燥技術所產生的效益在國民經濟中占據(jù) 的比重越來越重 在各個行業(yè)中廣泛應用 但是干燥技術的過程極其復雜 在干在 過程中也會呈現(xiàn)出很多不同的干燥差異 這也給在理論研究上帶來了巨大困難 從 現(xiàn)有的資料顯示 人們對于干燥操作了解甚少 但是存在著超前的工業(yè)應用和理論 研究 干燥技術的研究方法主要是從宏觀方面進行申討 在大量的誓言和理論的推 導下 總結出了公示和影響干燥的主要因素 以便提高干燥的性能 隨著我國經濟 與世界經濟的一體化發(fā)展 還有就是生產的需求 一定要通過理論創(chuàng)新的方式來促 進干燥機的設計 越來越向著經濟 高效 可靠 環(huán)保 標準化 自動化 大型化 的方向發(fā)展 應用前景十分廣闊 1 2 干燥的基本原理 將濕物料中的濕分經過熱量的進入濕分隨之揮發(fā)稱之為干燥 大多數(shù)情況下濕 分是水 在獲得含有一定量的濕分的固體 濕分存在于固體中且以松散的化學結 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第一章 緒論 1 合形式或以液態(tài)溶液中 或者在固體的毛細結構中聚集 這種液體的氣壓在低于蒸 汽壓時 稱之為結合水 游離在表面的濕分稱為非結合水 當濕物料作熱力干燥時 以下兩種情況相繼發(fā)生 過程 1 能量 大多是熱量 從周圍環(huán)境傳遞到物體表面 使表面濕分蒸發(fā) 過程 2 內部濕分傳遞到物料表面 隨之由于上述過程而蒸發(fā) 1 3 干燥的目的 由于某些原料和半成品中含有水分或者濕分 為了去除他們 就目前的化學科 技而言 主要是為了方便物料的包裝 儲藏 運輸 使用和加工等 具體可分為 1 懸浮液和濾餅狀的化工原料和產品 可經干燥成為固體便于包裝 運輸 2 因為水分的存在 不少的化工原料和半成品在運輸和儲藏的過程中會出現(xiàn)腐 爛 變質或者蟲蛀 3 為了使用方便 例如食鹽 尿素和硫氨等 當起干燥到含水量為 0 2 0 5 左 右時 物料不易結塊 使用比較方便 4 為了方便加工 或者一些化工原料 對于加工工藝的要求精準 在需要粉碎 或造粒 到一定的含水量 以方便加工和利用 如磷礦石的加工 5 為了提高產品的質量 某些化工原料和產品 其質量的高低與含水量有關 物料經過干燥處理水分除去后 有效成分相應增加 提高了產品質量 例如 滌綸切片在紡絲前 干燥到含水率為 0 02 以下 可以防止再抽絲時產生氣 泡 提高絲的質量 1 4 干燥的方法 就化學工藝而言 干燥的方法大致分為三類 機械除濕 加熱干燥 化學除 濕 機械除濕就是用壓榨機對濕物料進行壓力增加 用機械的方式去除物料中的水 分 對物料中存在的水分量決定著施加壓力的大小 經過機械出事之后物料中依然 會存在大量的水分 對于顆粒狀的活著不可積壓的產品 可以用離心的方式經過離 心力去除水分 但是殘留依然會很重 機械出事的設備還有過濾機等等 但是機械 除濕對于結合水并沒有太好的作用 所以機械除濕后物料的含水量依然較高 是不 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第一章 緒論 2 肯能達到化學除濕的效果的 加熱干燥 是化學工業(yè)中最簡單最快捷最常用的干燥 方法 它利用熱量加熱物料 氣體物料中的水分每除去 1Kg 的水分 都需要消耗一 定量的熱量 例如用熱空氣來干燥物料時 空氣預先被加熱送入干燥器 將熱量傳 給物料 同時氣化物料中的水分 形成水蒸汽 并隨空氣帶出干燥器 物料經過加 熱干燥 才能大量除去物料中的結合水分 達到化工工藝上所要求的含水量 由于 化工除濕要求太高 一般不會應用與化工產業(yè) 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第二章 流化床干燥技術 3 第二章 流化床干燥技術 2 1 流化床干燥機 流化床技術包括各種節(jié)能型流態(tài)化工藝設備 涉及石油化工 生物化工 醫(yī)藥 食品 水產品 糧油飼料 采礦和納米材料領域的傳熱傳質生產 如干燥 燃燒 燃燒 冷卻 分離 造粒 是獲得粉粒狀產品的理想方法 在流化床中 使氣體均 勻地分布通過分配板 通過該床的材料 從而使材料被懸浮在空氣中流動 在流動 狀態(tài)形成 作為流化床可以向提供較大的接觸面積材料和流體介質中 材料是均勻 混合足夠的熱和質量傳遞和干燥和冷卻過程的材料提供了理想的條件 所述干強度 可達到 360KgH2O 米 2 小時 熱容量系數(shù)高達 25000KJ M3H 度 該材料的攪拌 減少空氣膜阻力 熱效率高 能達到 60 80 2 2 優(yōu)點 與其他顆粒干燥過程相比 流化床干燥過程具有許多優(yōu)點 顆粒材料可以很容易地流動 運輸和處理 干燥熱敏感的產品可以避免材料局部過熱 適應性 分子量不降解 不破壞產 品的物理和化學特性 由于流化床給予物質和流體提供較大的接觸面積 使物料均勻混合和傳熱傳質 因此具有熱效率高 流化床可以捆綁式或板式換熱器間接加熱或冷卻 在較低的溫度下可以得到較 高的蒸發(fā)材料的速度 節(jié)省大量的能耗 降低尾氣凈化設施 干燥和冷卻可以有效地進行流化床中的模塊 所以 節(jié)約投資 降低生產成本 自動收集重要的數(shù)據(jù)為每段床干燥介質溫度 負壓 和計算機控制 滿足干燥工藝 的要求 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第二章 流化床干燥技術 4 適用于平均粒徑在 50 微米至 5000 微米的顆粒流化床 粉 散裝產品 根據(jù)設備內的固體的流動模式 流化床可分為三種基本類型 振動流化床 適用于流化床一些激動人心的力量 化材料效果的協(xié)同作用產生 的振動和空氣的影響 鼓泡流化床 流化床材料主要取決于氣流的作用 合適的可流動的材料和材料 的濕度能重新混合過程 多層流化床 有兩層或兩層以上的經銷商 氣流與物料顆粒的反向流動 技術系統(tǒng) 開放系統(tǒng) 這樣的系統(tǒng)通常采用鼓引風裝置 使流化床處于微負壓環(huán)境 廢氣凈化裝置進 入大氣層后采納 閉環(huán)系統(tǒng) 閉環(huán)系統(tǒng)是一個密閉系統(tǒng) 用在全身循環(huán)的惰性氣體 揮發(fā)物回收冷凝器中蒸 發(fā) 回潮群系統(tǒng) 細粉團聚室中形成與濕多孔霧液接觸的附聚物 振動流化床干燥 冷卻球團產 量 篩選出粉塵從集熱器排氣回團聚室再處理 滾動擠壓造粒系統(tǒng) 滾動到攪拌機分層粉末噴涂液體或顆粒的團聚造粒 擠出造粒設備 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第三章 震動干燥技術 5 第三章 振動干燥技術 3 1 振動干燥的過程 在濕物料加熱振動干燥機 通常是水或其它揮發(fā)性液體成分 蒸發(fā)逃逸 得到 固體材料機械設備指定的水分含量 振動干燥過程需要消耗大量的能源 為了節(jié)約能源 材料的水分含量高 或含有 懸浮固體的溶液通常是由脫水或加熱蒸發(fā)機械第一 然后在干燥器中干燥得到干固 體 振動干燥的目的是使用或進一步加工的需要的材料 如木材干燥成型生產 木制 品可以防止車頭變形 空白陶瓷干燥煅燒前可以防止成品開裂 干燥后也容易運輸 和存儲進一步的材料 為收獲的糧食干燥到一定的含水率以下 防止霉變 由于自 然干燥已不能滿足生產發(fā)展的需要 各種機械化干燥機更廣泛的應用 振動干燥過程需要完成熱量與質量傳遞 水分 確保物料表面水分的蒸汽分壓 濃度 高于外部空間的水蒸氣分壓 以保證溫度高于材料源的溫度 在各種傳遞給濕物料的方式從熱源 材料表面的水分蒸發(fā)和逃逸到太空 使原料水 分含量的差異出現(xiàn)在表面和內部 內部水分擴散和蒸發(fā)到表面 使物料水分含量逐 漸減少 完全干燥的物質作為一個整體 干燥速度取決于材料表面的擴散速率和內 部水份的蒸發(fā)率 干燥速率通常是由早期的蒸發(fā)速率控制表面干燥 然后 只要外 部條件不變的情況下干燥 干燥速率 維持一個穩(wěn)定的材料表面的溫度 恒速干燥 階段在這一階段被稱為 當物料水分含量降低到一定程度 減少內部水分擴散率表 面 與表面小于蒸發(fā)速率 干燥速率是由內部的擴散速率所決定 并與水分含量低 和不斷降低 這個階段稱為降速干燥階段 振動干燥機操作根據(jù)不同的特點 操作壓力 加熱濕物料運動方式或結構分類 以下的程序 烘干成批量 批量操作 和連續(xù)的類別 加熱 對流干燥 傳導 輻射型 介質類型和其他類型 也被稱為對流干燥機直 接干燥 干燥用熱對流換熱的濕物料 產生的蒸汽不直接接觸介質 也被稱為間接 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第三章 震動干燥技術 6 傳導干燥機干燥機 用來傳遞熱量從熱源到濕物料通過金屬隔板導電方式 產生的 蒸汽可以真空吸收水分 導致少量吹掃氣或低溫冷凝器表面冷凝等方法去除個人設 置 不要使用這種類型的干燥器的干燥介質 熱效率較高 產品不受污染 但干燥 能力的限制 通過金屬壁傳熱面積 但也更復雜的結構 在真空下經常操作 輻射 干燥器使用各種輻射出一定的電磁波的波長范圍內 被濕料后表面選擇性地吸收到 熱干燥 介電式干燥機是利用高頻電場的熱效應 使里面的濕物料干燥 通過對濕物料運動 干燥機可分為固定床 攪拌 噴霧和模塊化 按結構 干燥機 可分為廂式干燥機干燥機 輸送機 滾筒干燥機干燥 李 機械攪拌干燥機 回轉 干燥機 流化床干燥機 氣流式干燥機 振動干燥機 噴霧干燥機 干燥機等模塊 3 2 多層振動流化床干燥器 使用多層床流化床干燥器可以提高材料的干燥時間 提高干燥產品的水分含量 從而控制產品的干燥質量 然而 多的層數(shù) 床機的增加 分配板的增加 床阻力 增大 與此同時 層與層之間 材料以定量從上到下 也能確保穩(wěn)定的流動狀態(tài)的 形成 就必須采用溢流裝置 這增加了設備的結構的復雜性 它是適合使用的多 層流化床用于除去水分的組合的材料的 例如 使用 15 至 30 的氨基阿司匹林 雙流化床干燥速率 五層流化床干燥的聚酯樹脂 使產品的水分含量達到 0 03 這 些都是成功的例子 3 2 1 多層振動流化床干燥器的工作原理 由安裝于主機下部的兩個振動電機同步反向回轉 使安裝于其上的多層環(huán)狀孔 板組成的主機產生垂直振動與扭振 從而使由進料口進入的物料沿水平環(huán)狀孔板自 上層向下層連續(xù)跳躍運動 熱空氣則自下層向上層通過各層孔板穿過物料層 達到 物料均勻干燥目的 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第三章 震動干燥技術 7 3 2 2 性能特點 節(jié)約能源 當材料的相對較熱的空氣線 全逆向接觸 這相比 烘缸干燥質量 相同的類型 效果好 材料水平環(huán)形隔板的跳躍運動 因而局部過熱和干燥不均不 存在 物料的破碎率 磨損少 成品水分含量低于 0 1 投資 由于形式的多層堆疊 材料環(huán)形垂直運動 如此緊湊 占地僅為同一類型干燥 機的 1 5 堅固耐用 密封可靠 維修方便 重量輕 廣泛使用 物質的運動速度可調流量 所以原水不小于百分之 40 允許溫度不超過 400 粉粒狀材料可以應用 噪音低 隔振性能 它可以浮在地板上工作 安裝 搬遷方便 良好的工作條 件 生產效率高 當物料的運動與熱空氣反復充分接觸 熱效率高 因而產量是 2 2 到 3 次每小時 干燥機同類型 圖 3 1 型串聯(lián)式振動水平圓周干燥幾示意圖 1 進風口 2 出風口 3 出風口隔振彈簧 4 出料口 5 隔振彈簧 6 機架 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第三章 震動干燥技術 8 7 振動電機 8 底盤 9 主機 10 進料口 3 2 底盤示意圖 1 底版 2 筋板 3 掛板 4 圓筒 圖 3 3 掛板示意圖 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第三章 震動干燥技術 9 1 底版 2 掛板 3 螺栓孔 4 圓筒 3 3 論文所做的工作 雖然振動式單周期機具有良好的性能和經濟性 還是有很多地方學習和提高 一個很多人做了很多工作 在這一領域 但仍然有很多未解決的問題 無論是在實 驗或分析的機制 是不完美的 例如 1 一種獨立的因素 如 研究氣體的速度 床厚度 強度和振動 熱空氣溫度 等的干燥性能的影響被限制到單個模型和深度和研究的廣度是不夠的 2 干燥機的性能的研究基本上是在定性階段 和參數(shù)的影響大多僅限于單因素 分析 遠遠不能滿足實際生產的需要 3 除了床厚度和振動的強度 以對科研的干燥特性溫度其它工業(yè)參數(shù)少 這些 因素的影響仍缺乏了解不能機制給予定量甚至定性解釋 4 理論方法研究還很不完善 和干燥性能的進一步分析影響 5 實際的干燥塔設計主要依賴于經驗 具有很大的盲目性 理論依據(jù)不足 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第四章 振動式單循環(huán)干燥機計算 10 第四章 振動式單循環(huán)干燥機的計算 4 1 干燥過程 干燥機在操作時 由于在干燥器下安裝與由電機本體的振動和圓周方向 這使 得在同步伴隨著圓周運動所產生的材料的扭轉振動下所產生的同步振動的兩個交叉 對稱布局 在從鼓風機濕空氣進入 通過加熱熱風爐 中心進入烘缸 并通過內部和 外部環(huán)形空間之間 并通過物料干燥的多孔干燥主機吹出氣缸布風孔 廢氣經過風 口進入旋風分離器材料的細顆粒從與由引風機引線 4 2 干燥物料 物料名稱 沉淀微粉碳 生產能力 G2 2 5t h 干燥前含水量 W 12 干燥后含水量 W2 0 5 結合水 3 干物料比熱容 cs 1 256kJ kg0c 堆積密度 b 1300kg m3 真空密度 s 1600kg m3 粒度分布 0 5mm 12 6 0 5 0 3mm 32 2 0 3 0 15mm 36 0 15 0 08mm 8 5 0 08mm 10 7 溫度 1 20 0c 著火溫度 220 0c 熱風溫度 t2 3500c 熱源 用重油燃燒氣體 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第四章 振動式單循環(huán)干燥機計算 11 4 3 實驗參數(shù)的調節(jié)和測試 實驗的部分測試裝置如圖 風溫 進風口和出風口的風溫由熱電偶測定 從熱電偶的溫度表上可以很方便 的看到溫度的變化值 振動強度 在實驗中振動強度的改變是由于調節(jié)偏心塊的重合程度或者振動電 機的安裝角度改變來實現(xiàn)的 振幅的測定是由此在干燥機上的合適位置固定的振幅 牌來促成的 它是由一排直徑為 1 6mm 的圓環(huán)組成的 振動時圓環(huán)會出現(xiàn)以下三 種情況 兩圓相離 相切 相交 其中 兩圓相切對應的圓環(huán)數(shù)值便是主機的雙振 幅值 為振動方向的數(shù)值 風速 通過調節(jié)離心風機入風口風門的開閉程度來控制進風量的大小 可以 獲得不同的風速 風速由安裝在干燥機進風口上的皮托管測得的壓差 單位 mm 這里換算成 m 經下式 13 獲得 式中 R 為 U 形壓差計中的指示液的高度差讀數(shù) m 為 U 形壓差計中的指示液密度 KG M 3 為熱空氣的密度 KG M 3 然后根據(jù)風量和風速的關系 可算出風量值 4 1 實驗系統(tǒng)圖 1 引風機 2 旋風分離器 3 干燥機 4 熱風爐 5 鼓風機 6 皮托管 U 管 7 皮托管 U 型管 8 熱電偶 9 熱電偶 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第四章 振動式單循環(huán)干燥機計算 12 4 4 機體的計算 1 多孔板的確定 在物料的預熱階段 考慮有少量的物料凝聚現(xiàn)象 故多孔板的 孔徑取為 15mm 在等速和降速干燥階段 由于物料顆粒較小 可取孔徑為 10mm 多孔板的開孔率為 35 2 熱風速度的確定 代表顆粒為 0 42mm 故此粒子的沉淀速度為 2 55 s 取塔頂 的空塔風速為沉降速度的 0 5 倍 即為 1 275m s 此粒度以下的物料占總供物量的 19 故在離開干燥筒的熱風溫度為 t1 70 0 19 200 70 則 t1 155 從流化床干燥器所進入的顆粒物料 按其調和平均直徑計算 結果為 0 50mm 粒徑 dp 0 50mm 的顆粒在 950C 時的沉降速度為 VT 2 97m s 則塔頂通過 孔的風速為 v 4 64 35 08smvd 23 174 tv 1 這樣可以形成良好的流態(tài)化層 3 風量的確定 t2 200 x1 0 02 水 干空氣 t w 50 5 ww 2380KJ C 0 C 0 02 4 256 19 2 0 0 02 22 2 2wtcCsws tCtrt KJc ws 2 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第四章 振動式單循環(huán)干燥機計算 13 5 02 56 12380 0 9 95 238 0 5 02 56 13802 94 絕對干料的加料量 4 2095 01 2hkgGc 3 蒸發(fā)的水量 4 265 9 08 1 20hkgw水 4 所需的風量 45 0 112112120 wwscx ttWWGtL 若設備的熱損失按干燥所需的熱風量 15 計算 則所需熱風量 1954035 1 0 hkgL 熱風濕度增加為 2 76 x 熱風在離開塔頂?shù)臐穸?03 1 在標準大氣壓下 對空氣和水系統(tǒng) 空氣濕比容 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第四章 振動式單循環(huán)干燥機計算 14 0 773 1 244x 4 xV 273t 6 當 t 0 043C 151 則 V 0 773 1 244 干空氣 x 043 kgm 3 1275 在 t 0 043 空氣濕比容 干空氣 91 xV 故在塔頂?shù)娘L量為 L 7755 m h 24 35 m s 876013 33 4 塔徑的決定 在塔頂空塔風速 v 0 85m s 故塔徑為 0 4 7 35 47185 422 smdD 得 D 2 90m 實際采取塔徑為 3 0m 5 溫度區(qū)分布 物料和熱風溫度按個干燥階段的區(qū)間進行計算 降速干燥階段區(qū)間 根據(jù)熱平衡 4 220 wscax tWGtcL 8 7050 72 95 06 1 0 5 1 wa tt 當 用試算法求得 t 192 02 axaC 49 C 等速干燥階段區(qū)間 L 4 wcbaxGtc 2102 9 7050 2380 95 8 0 9 5 1 bt 07 btC 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第四章 振動式單循環(huán)干燥機計算 15 物料在塔頂部預熱階段區(qū)間 4 45 107 1122 bbscx tWGtcL 10 在塔頂預熱階段 熱空氣對物料的傳熱僅起升溫而無水分汽化作用 故汽化潛熱 0 w 95 08 12 49 5 026 1 0 17 5 7 t 49 249 1Ct 6 床層的壓力損失 降速干燥階段區(qū)間 平均溫度 以及平均溫度 則溫比容Ct 19620 平 02kgx 平 kgmVx 37 1 5 60 53sL 空塔風速 0 94 m s 4 22495 DLv 11 孔速 4 68 235 0 9smvd 12 在平均溫度下 粒徑為 0 50mm 的粒子沉降速度計算如下 4 6 3106 28 5 918 532 smdgvsp 13 4 03 2 9 3765 76 5 68 102 3 0313 3 smeRvtttet 則 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第四章 振動式單循環(huán)干燥機計算 16 14 多孔板徑為 10mm 開孔率為 35 故 48 093 5 01 dp 當 1 0 時 2 tv 則 q 4 15 m 178 0360 22360244 smkgDGc 97 0 7 6 108 916035 7 6 103 3 gdqdsmpn 則 cos 0 99943 sin 0 000572 2 2cos 9 sin 822 ttpc vgdP 64943 0 12 057 8 91316 8 9 P aPOmH54 2 2 等速干燥階段區(qū)間 按以上同樣計算 其結果為 59 059 0 3 1 8 9103 16 P gdPt scnvsv aOmHP22 7 熱容系數(shù) 降速干燥階段區(qū)間 等速干燥階段區(qū)間 720618 4 32 59 0 48 25 7 0 ChmKJaH 物料在塔頂預熱階段空間 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第四章 振動式單循環(huán)干燥機計算 17 15087 4 19 48 0 25 75 0 ChmKJaH 8 多孔板干燥階段區(qū)間 4 16 26 0 1 ln l 05 26 1 07505 174384800 scxxnGLcLAaHtn 算作一層 等速干燥階段區(qū)間 n 4 95 0 lnln5 1704326100 xcLAaHt 17 考慮有一層余量 故 n 2 層 物料在塔頂預熱的空間 層17 0 5 26 1 07 5 17043 ln562 n 因設計雙層 故多孔板數(shù)為 8 層 對于整機的重量估算 外筒 550 150 8 550 400 3000 6107310mm 53 注 各單位均以毫米計算 以下同上 內筒 1440 60 67 14850 孔板 275 983 2 503 290 2 9 1 0 2 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第四章 振動式單循環(huán)干燥機計算 18 擋板 280 2560405240528401240 加強筋 6208 4 3 1 5 圍圈 1900 912054 底板 1900 7190 筋板 DZG07 06 600 864026 筋板 DZG07 04 60 3240 1 5379 筋板 DZG07 10 400 40210 筋板 DZG07 05 546 3915 筋板 DZG07 07 600 260 1 筋板 DZG07 09 4 60 筋板 DZG07 11 126052 13 圓筒 374 9658 7 8 7 22 掛板 2051 36072 350 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第四章 振動式單循環(huán)干燥機計算 19 整體估算結果 723548715 5mm 3 碳素結構剛 密度 7 85t m 計算得出 m 5139533910 最后核算為 5140kg 4 5 振動電機的選擇 激振力與參振的質量 振動的參數(shù)有關 受熱風的參數(shù)影響甚微 可參照振動輸送 機計算方法確定 下邊以強制型振動在精度內 可不必考慮結合系數(shù)及隔振彈簧剛 度等 采用另一經驗公式計算激振力 4 19 8 1 0 2MAnF 式中 n 為振動電機轉速 r min M 為包括物料參振總系數(shù) A 為全振幅 mm 初選振動次數(shù) n 970 次 min M 機體 物料 5140 12500 17640 84 22 NF 9 26048 13 76490 8 13 760 9 2 選擇電機為 YZO 20 6 KNF 4023 26 578 13 2 0764 09 21 故符合要求 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第四章 振動式單循環(huán)干燥機計算 20 4 6 彈簧的核算 因為現(xiàn)有的彈簧單元沒有橫向的剛度設置 所以將彈簧等小成垂直剛度和水平 剛度都相等的正方形截面的梁單元 首先球彈簧的剛度 干燥機在設計上有 12 個 彈簧 對于每一個彈簧 由材料力學可以知道 彈簧的縱向剛度為 圓柱螺旋彈簧同時受垂直載荷和水平載荷作用產生入圖 1 所示的變形 其垂直方向 剛度計算公式為 4 20 3 48nDGdFzzk 式中 為垂直方向載荷 zF N 為有載荷 所引起的垂直方向變形量 m z G 為彈簧的剪切彈性模量 一般可取 G 8 210m d 為翻黃的鋼絲直徑 m D 為彈簧的中徑 m n 為彈簧的有效圈數(shù) 將數(shù)據(jù)代入上式可得 mNkz3 1879 彈簧的水平剛度為 256 0204 17224DHDnGdzyk mN 式中 為考慮垂直 方向載荷影響的修正數(shù) 取為 1 3 H 為彈簧工作高度 H H 0s 為彈簧的自由高度 0 為彈簧的靜變形量 s 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第四章 振動式單循環(huán)干燥機計算 21 圖 4 2 彈簧等效示意圖 由圖 4 2 的數(shù)據(jù)代入上式可得 隔振設計 與傳給地基載荷 震動導入硫化讀一干燥有利 mNky38 9562 但對周圍環(huán)境十分有害 應設法降低和哦消除它 工程上常采用彈簧隔振或者平衡 的方式來吸收部分振動能量 使其傳給地基的動載荷達到安全程度 A 隔振設計 所謂隔振 就是用剛度較小的彈簧將振動硫化床支撐起來 如將 隔 振系數(shù)定義是傳給低級的動載荷與參振機體的慣性力之比 可通過隔振系數(shù)的 判斷隔振效果 按規(guī)定 發(fā) f 一般在 0 25 0 01 之間隔振系數(shù)才能滿足工作要求 為此 可計算隔振彈簧剛度 是個 k 垂直方向的隔振彈簧剛度 為振動質體計算質量 cmkg 為避免在機器在工作和啟動停車的過程中 隔振彈簧沖擊之后脫落機體 它的最大動變形量必須小于靜變形量 據(jù)實驗 最大動變形一般為垂直振動 A 的 3 7 倍 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第四章 振動式單循環(huán)干燥機計算 22 既 K yyA M 7 3 隔振彈簧 選擇及剛度 強度計算 常用的隔振彈簧有金屬螺旋簧及援助型 彈簧 金屬簧擁有制造簡單 內摩擦小 能耗少等優(yōu)點 但是體積越大 易產生噪 音 橫向剛度小 容易使機器產生橫向搖晃等缺點 經過上述校核 彈簧符合要求 隔振設計 與傳給地基載荷 震動導入硫化讀一干燥有利 但對周圍環(huán)境十分 有害 應設法降低和哦消除它 工程上常采用彈簧隔振或者平衡的方式來吸收部分 振動能量 使其傳給地基的動載荷達到安全程度 A 隔振設計 所謂隔振 就是用剛度較小的彈簧將振動硫化床支撐起來 如將 隔振系數(shù)定義是傳給低級的動載荷與參振機體的慣性力之比 可通過隔振系數(shù)的判 斷隔振效果 按規(guī)定 發(fā) f 一般在 0 25 0 01 之間隔振系數(shù)才能滿足工作要求 為 此 可計算隔振彈簧剛度 是個 k 垂直方向的隔振彈簧剛度 為振動質體計算質量 cmkg 為避免在機器在工作和啟動停車的過程中 隔振彈簧沖擊之后脫落機體 它的最大動變形量必須小于靜變形量 據(jù)實驗 最大動變形一般為垂直振動 A 的 3 7 倍 既 K yyA M 7 3 隔振彈簧 選擇及剛度 強度計算 常用的隔振彈簧有金屬螺旋簧及援助型 彈簧 金屬簧擁有制造簡單 內摩擦小 能耗少等優(yōu)點 但是體積越大 易產生噪 音 橫向剛度小 容易使機器產生橫向搖晃等缺點 經過上述校核 彈簧符合要求 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第四章 振動式單循環(huán)干燥機計算 23 4 7 干燥機的力學分析 由于干燥機振動的特性 大體可以將干燥機簡化成如圖 4 1 所以的力學模型 在下圖的力學模型上 我們可以清晰的看到 干燥機圍繞著 中軸線作來回扭振 于此同時 沿著中軸線做上下垂直振動 此振動干燥機的力學模型的兩個穩(wěn)定振動方程式為 m 4 22 zPk 4 23 zzMI 式中 為煩躁機振動集體饒 z 軸轉動的角速度 m 干燥機振動集體的總質量 為趕在即振動集體在 z 方向上的加速度 z m 干燥機振動集體的總質量 為趕在即振動集體在 z 方向上的加速度 z 為 方向上的彈簧剛度 zk 為干燥機的振動集體對軸的轉動慣量 為方向的激振力 為繞軸的激振力矩 干燥機的內部結構比較復雜 所以如果不進行簡化 會給計算和分析帶來很大的麻 煩 造成人力和時間的浪費 而且 簡化以后的結果是完全符合精度要求 為 方向上的彈簧剛度 zk 為干燥機的振動集體對軸的轉動慣量 為方向的激振力 為繞軸的激振力矩 干燥機的內部結構比較復雜 所以如果不進行簡化 會給計算和分析帶來很大的麻 煩 造成人力和時間的浪費 而且 簡化以后的結果是完全符合精度要求 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 結論 24 結 論 本次設計的題目是振動式單循環(huán)干燥機的機械設計 主要是設計了干燥機的機體 主要技術參數(shù)如下 干燥管直徑 3000mm 電機功率 1 5kw 電機型號 GB5218 材料 MnAsi260 圈數(shù) n 10 干燥過程 過程 1 液體有一蒸汽形式從表面排除 此過程的速率取決于溫度 空氣溫度 濕度和 空氣流速 暴露的表面積和壓力等外部條件 洗過程稱外部條件控制過程 也稱恒溫 干燥過程 過程 2 無聊的內部 濕分的遷移是無聊性質 溫度和濕含量函數(shù) 細過程稱為內部條 件控制過程 也稱降速干燥過程 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 參考文獻 25 參 考 文 獻 1 Mu jumdar A S Handbook of industrial drying M NewYork 1987 2 譚天恩 麥本熙 丁慧華 化工原理 北京 化學工業(yè)出版社 2001 2 3 潘永康 王喜忠 現(xiàn)代干燥技術 M 北京 化學工業(yè)出版社 1998 9 4 劉東敏 振動硫化干燥機參數(shù)極其設計方法的研究 D 沈陽 東北工學院 1991 5 故延安 李秀芹 振動硫化干燥機性能的研究 J 全國第三次干燥會議論文集 1990 70 79 6 薛宏偉 振動硫化干燥機性能的分析 D 沈陽 東北工學院 1993 7 于春生 李艷鵑 振動硫化干燥工藝參數(shù)優(yōu)化 機械設計與制造 1997 No 6 8 盧英林 振動技術在干燥機上的應用 M 沈陽東北工學院 1994 9 B H 巴杜拉耶夫 M N 達維道奇 共振篩篩框損壞分析及提高壽命的某些途徑 M 1996 10 李玉鵑 丁耀武 線彈性結構靜動力有限單元法 M 沈陽 東北工學院出版社 11 徐灝 疲勞強度 M 北京 高等教育出版社 1988 12 袁喜春 CZG 20 振動式水平圓周運動干燥機強度分析 D 沈陽 東北大學 13 聞綁春 劉樹春 張純宇 機械振動學 M 北京 冶金工業(yè)出版社 2000 14 余書宏等 振動硫化床 VFB 干燥傳熱特性研究 J 化學工程 1998 No 26 34 38 15 李秀芹 振動硫化干燥機技術研究 J 粉體技術 1995 Vo1 1 No 4 15 20 16 金征宇 顆粒飼料振動硫化干燥的研究 J 糧食與飼料工業(yè) 1999 9 27 30 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 致謝 26 致 謝 本論文是在趙艷春老師的精心指導下完成的 在畢業(yè)設計期間 老師給予了我 極大的支持和幫助及鼓勵 在學術上給予的諄諄的教誨 使我在學術上養(yǎng)成了積極 塌實 嚴謹?shù)闹螌W及生活態(tài)度 將使我終生受益 同時 老師在生活上對我的親切 關心也上午我難忘 在此 謹向趙老師表示衷心的感謝和深深的敬意 同時向所有教過我的任課老師 輔導員老師 學院的領導表示感謝 是在你們的 教導下才使我有無論是在學業(yè)和人品上都有所收獲 還有一直在我成長默默支持的 我的父母 向所有幫助過我的同學表示感謝 感謝他們對我最大的鼓勵和幫助 畢業(yè)設計 論文 指導教師評閱意見表 專業(yè) 機械設計制造 及其自動化 班級 1101 姓名 程玉坡 題目 3000 干燥機設計 程玉坡同學在畢業(yè)設計中 設計題目為 3000 干燥機設計 經 檢查得出以下結論 1 完成圖紙和設計計算說明書的規(guī)定畢業(yè)設計的工作量 2 設計計算書參數(shù)選取及計算正確 應用基礎理論知識的能力較強 文中插圖較合理 3 結構設計較好 視圖表達較為清晰 能用計算機進行繪圖 4 具有良好的專業(yè)知識基礎 能夠結合題目進行分析運算 基礎概 念清楚 5 能夠結合題目查閱技術文獻 參考文獻較多 可以參加答辯 指 導 教 師 評 語 簽字 2015 年 5 月 25 日 畢業(yè)設計 論文 評閱教師評閱意見表 專業(yè) 機械設計制造及 其自動化 班級 1101 姓名 程玉坡 題目 3000 干燥機設計 程玉坡同學在畢業(yè)設計中 設計題目為 3000 干燥機設計 經 檢查得出以下結論 1 完成畢業(yè)設計的工作量 2 設計計算較正確 應用基礎理論知識的能力較強 文中插圖較合 理 3 結構設計較好 視圖表達較為清晰 4 具有良好的專業(yè)知識基礎 能夠結合題目進行分析運算 基礎概 念清楚 5 能夠結合題目查閱技術文獻 參考文獻數(shù)目可以達到要求 可以參加答辯 評 閱 人 評 語 簽字 2015 年 5 月 25 日 畢業(yè)設計 論文 答辯記錄 專業(yè)班級 機制 1101 學 號 311202235 姓 名 程玉坡 答辯內容記錄 記錄人 沈 陽 化 工 大 學 科 亞 學 院 本科生畢業(yè)設計成績考核評價表 答辯小組 畢業(yè)設計 名 稱 3000干燥機設計 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 班級 1101 姓名 程玉坡 評價人 權重 評價點 得分 10 圖紙完備 整潔 設計說明書的撰寫質量 5 分析 計算 論證的綜合能力 5 能綜合運用所學知識和專業(yè)知識 獨立工作能力強 指導教師 5 畢業(yè)實習表現(xiàn) 進度表書寫情況 10 設計的有重大改進或獨特見解 有一定應用價值 5 設計的難度和工作量 結合本專業(yè)情況 5 計算 圖紙 公式 符號 單位是否符合工程設計規(guī)范 評閱人 5 說明書的條理性 語言 書寫 圖表水平 10 設計規(guī)格符合要求及答辯規(guī)范程度 10 答辯掛圖準備情況 10 答辯中思維敏捷 知識面寬厚程度 10 回答問題的正確性 有無錯誤 答辯小組 10 是否有創(chuàng)新意識 設計是否有新意 合計 分數(shù) 教師 評閱人和答辯小組按以上各條的相應評價點給出得分 合計總分數(shù) 在總成績分數(shù)中 90 100 分為優(yōu)秀 80 89 分為良好 70 79 為 中等 60 69 為及格 不足 60 分為不及格 列入本表右側成績欄中 注意 有嚴重抄襲現(xiàn)象的學生成績應定為不及格 有抄襲現(xiàn)象 但不嚴重的學生成績應降檔處理 指導教師 評閱人及答辯小組對 此應切實注意 如有不可解決的分歧 可交于院系答辯委員會裁定 成績 年 月 日 沈陽化工大學科亞學院 畢業(yè)設計 論文 答辯成績評定 沈陽化工大學科亞學院畢業(yè)設計 論文 答辯委員會于 2015 年 6 月 5 日 審查了機 機械設計制造及其自動化 專業(yè) 程玉坡 的畢業(yè)設計 論文 設計 論文 題目 3000 干燥機設計 設計 論文 專題部分 主軸箱內主軸設計 論文 共 27 頁 設計圖紙 4 張 指導教師 評 閱 人 畢業(yè)設計 論文 答辯委員會意見 成績 學院答辯委員會 主任委員 簽章 年 月 日