回转圆筒干燥机结构设计.docx

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回转圆筒干燥机结构设计

HG2.0×20回转圆筒干燥机结构设计

作者姓名：

指导教师：

老师

单位名称：

机械工程与自动化学院

专业名称：

机械工程及自动化

东北大学

2008年6月

HG2.0×20rotatingcylinderdryerstructural

design

Supervisor:

LiuYang

ThecollegeofMechanicalEngineeringandAutomation

NortheasternUniversity

June2008

毕业设计（论文）任务书

毕业设计（论文）题目：

HG2.0×20回转圆筒干燥机结构设计

设计（论文）的基本内容：

根据题目进行调研并参观相似实物及照片，主要进行结构设计，完成HG2.0×20回转圆筒干燥机成套图纸的结构设计，并通过计算齿轮传动、轴承寿命计算等，完成设计计算书。

毕业设计（论文）专题部分：

题目：

高粘性物料抄板结构形式探讨

设计或论文专题的基本内容：

根据现有的结构，探讨干燥高粘性污泥时，筒体内抄板结构形式

学生接受毕业设计（论文）题目日期

第1周

指导教师签字：

2008年3月4日

干燥技术的应用，在我国具有十分悠久的历史。

闻名于世的造纸技术，就显示了干燥技术的应用。

解放以后，干燥技术的应用发展很快，20世纪50年代初期，分散悬浮态技术（如气流干燥器等）开始工业应用，干燥技术的研究工作也普遍开展，高效的干燥器也在生产应用。

随着工业现代化的进展，化学工业的机械化、大型化和自动化水平的提高，作为化工单元操作设备之一的干燥器，也必将迅速的发展。

在我国，虽然干燥设备的应用已有几十年的历史，但干燥设备的制造高峰是近二十年来的事。

在这二十多年中，经过广大工程技术人员的努力，开发或仿制一批干燥设备，大多数工业化机型我国都可以加工，基本扭转了干燥设备靠进口的局面。

培养了众多的干燥技术人员，也涌现出一大批干燥设备制造企业。

干燥是将物料去除水分或其他挥发成分的操作，涉及面很广。

随着生产的发展，对干燥技术?

干燥设备的需求有了更高的要求。

由于原有工业基础较薄弱，产量小，大多数用电烘箱?

蒸汽烘箱等干燥物料。

为适应工农业生产的需要，开展了对喷雾?

气流?

流化等干燥装置的开发以及对农产品?

食品、药品、生物制品等的干燥过程及装置的研究开发工作。

回转圆筒干燥机也因此而诞生。

回转圆筒干燥机是最古老的干燥设备之一，设备构造简单，而且使用方便。

目前仍被广泛应用于化工、建材和冶金等领域。

本文将通过对其结构的设计进一步介绍回转圆筒干燥机的筒体的结构组成，筒体的载荷计算及其弯矩与应力计算等，并详细说明回转圆筒干燥机的滚圈设计、支撑结构设计、传动参数的选择和齿轮的计算。

它的工作原理是湿物料由皮带运输机或斗式提升机送到料斗，由进料口加入。

转筒干燥器主体是略带倾斜并能回转的圆筒体。

物料进入圆筒内部时，与通过筒内的热风成顺流接触或逆流或与加热壁面进行有效接触而被干燥，干燥后产品从另一端下部出料。

在干燥过程中，物料借助于圆筒的缓慢转动，在重力作用下从高的一端向较低一端移动。

筒体内壁上装有顺向抄板，它不断把物料抄起又洒下，使物料的热接触面大大增强，提高了干燥速率并促使物料向前移动。

热载体（热空气、烟道气）干燥物料后，通过旋风除尘器收集其夹带的粉尘后排空。

本文是根据干燥过程的基本原理，针对其它机型的特点和社会的需求，在已有成功设计实例的基础上，参考以前设计者的经验和结论，进行的设计。

在设计中，以HG2.0×20回转圆筒干燥机为研究对象，分析了它与其它干燥机的不同特点以及存在的问题，

由此探讨HG2.0×20回转圆筒干燥机的结构设计。

由于该机型已在工业中有应用，因此本文在设计时引用了其他一些设计老师的实验方法和结论。

关键词：

干燥机，回转圆筒，结构设计

Abstract

DryingtechnologyapplicationsinChinahasalonghistory.Theworld-famouspaper,showsthedryingtechnologyapplications.Aftertheliberation,dryingtechnologyapplicationsdevelopedveryquickly,andtheearly1950s,thestatedispersedsuspensiontechnology（suchasairdryers,etc.）industrialapplications,dryingtechnologyresearchworkcarriedout,thedryerisalsoefficientproductionandapplication.

Withtheprogressofindustrialmodernization,thechemicalindustrymechanizationandlarge-scaleandraisingthelevelofautomation,asthechemicalunitoperationequipment,oneofthedryerandwillalsodevelopedrapidly.InChina,althoughtheapplicationofdryingequipmenthasbeenseveraldecadesofhistory,butdryingequipmentmanufacturingisthepeakofthelast20yearsthing.Inthepast20years,themajorityofengineeringandtechnicalpersonneltodevelopanumberofimitationordryingequipment,themajorityofChina'sindustrializationmodelcanbeprocessed,thebasicreversethedryingequipmentimportedbythesituation.Trainingalargenumberofdrytechnicalstaff,alsoemergedalargenumberofdryingequipmentmanufacturingenterprises.

Dryisthematerialeliminationmoisturecontentorothervolatilityingredientoperation,theaffectedareaisverybroad.Alongwiththeproductiondevelopment,hadahigherrequesttothedrytechnicaldryingequipment'sdemand.Becausetheoriginalindustryfoundationisweak,theoutputissmall,themajorityuseselectricitythedryingovensteamdryingovenandsoondrymaterial.Inordertomeettheneedsofindustrialandagriculturalproduction,inthespray,andairflow,suchasdrying,andthedevelopmentandinstallationofagriculturalproducts,food,medicines,biologicalproducts,suchasthedryingprocessanddeviceresearchanddevelopmentwork.Rotarycylinderdryeralsobeborn.

Rotarycylinderdryeristheoldestoneofthedryingequipment,equipmentstructuresimpleandeasytouse.Arestillbeingwidelyusedinchemicalindustry,buildingmaterialsandmetallurgy,andotherfields.Thispaperwillfurtherthedesignofthestructureofitsrotatingcylinderdryeronthestructureoftheshell,theshellanditsloadcalculationmomentandstresscalculations,anddetaileddescriptionoftherotatingcylinderdryerrollingcircledesign,supportStructuraldesign,transmissiongearandparametersofthecalculation.Itistheworkingprincipleofwetmaterialsfromtheconveyingbeltorbucketelevatortothehopper,fromthefeedIjoined.Drumdryerandtheprincipalisslightlytiltedtotherotarycylinderbody.Materialsintotheinternalcylinder,andthroughthebarrelofhotairdownintocontactwiththeheatingorcounter-currentoreffectivecontactwiththewallwasdryanddriedproductsfromtheothersideofthelowerpartofthematerial.Intheprocessofdrying,thematerialthroughtheuseofslowrotatingcylinder,intheroleofgravityfromthehigh-endmobiletothelowerend.Extinguishersinstalledinwall-to-copy,italsocontinuedtocastChaoqimaterials,sothatthehotsurfacematerialsgreatlyenhanceandimprovethedryingrateandmaterialstomoveforward.Heatcarrier（hotair,fluegas）drymaterials,collectedthroughthecyclonetoattachthedustafteremptying.

Thisarticleisbasedonthebasicprinciplesofdryingprocess,othermodelsforthecharacteristicsandtheneedsofthecommunity,havebeensuccessfulexamplesofdesignonthebasisofinformationbeforethedesigner'sexperienceandconclusionsofthedesign.Inthedesign,toHG2.020×rotatingcylinderdryertostudy,analyzeitandtheotherdryer,aswellasthedifferentcharacteristicsoftheexistingproblems,whichexploreHG2.020rotatingcylinderdryerdesignofthestructure.

Asthemodelsintheindustryintheapplication,thepaperquotedthedesignofanumberofotherdesignteacher'smethodandconclusions.

Keywords:

Dryer，Rotarycylinder，StructuralDesign

毕业设计（论文）任务书·i

摘要·ii

Abstract·iv

第1章绪论·1

1.1干燥技术的概况·1

1.2干燥原理·2

1.3被干燥物料及干燥介质的特性·3

1.3.1被干燥物料的特性·3

1.3.2干燥介质的特性··4

1.4干燥过程的节能·4

1.4.1干燥装置的能量利用率·4

1.4.2干燥器的热效率··5

1.4.3干燥操作的节能途径·5

1.5干燥器的分类与选择·5

1.5.1干燥器的分类·5

1.5.2干燥器的选型·6

1.6干燥技术的进展·6

1.6.1干燥设备研制向专业化方向发展·6

1.6.2干燥设备的大型化、系列化和自动化·6

1.6.3改进干燥设备，强化干燥过程·7

1.6.4采用新的干燥方法及组合干燥方法·7

1.6.5降低干燥过程中能量的消耗··8

1.6.6闭路循环干燥流程的开发和应用·9

1.6.7消除干燥操作造成的公害问题·9

东北大学毕业设计（论文）目录

第2章回转圆筒干燥机简介·11

2.1回转圆筒干燥机的工作原理·11

2.2回转圆筒干燥机的特点·13

2.2.1回转圆筒干燥机的优点·13

2.2.2回转圆筒干燥机的缺点·13

2.3回转圆筒干燥机流向的选择·13

2.3.1并流·13

2.3.2逆流·13

2.3.3并逆流组合·14

2.4载热体的选择·14

2.5回转圆筒干燥机的分类及适用范围·15

2.5.1直接加热转筒干燥器·15

2.5.2间接加热转筒干燥器·18

2.5.3复式传热干燥器··19

2.6抄板·20

2.6.1升举式抄板·20

2.6.2均布式抄板·20

2.6.3扇形式抄板·21

2.6.4蜂巢式抄板·21

第3章回转圆筒干燥机结构设计与计算··23

3.1已知条件·23

3.2物料衡重和热量衡重·23

3.2.1水分蒸发量·23

3.2.2空气消耗量·24

3.3设备参数计算和确定·25

25

3.3.1转筒的转速n和倾斜率S的选择

3.3.2停留时间·25

3.3.3填充率检验·26

3.4筒体设计·26

3.4.1筒体最小壁厚计算·26

3.4.2筒体载荷计算·26

3.4.3筒体弯矩与应力计算·27

3.4.4筒体变形计算·29

3.4.5截面变形的筒体计算·30

3.5滚圈设计·32

3.5.1滚圈与托轮材料的确定·32

3.5.2滚圈、托轮接触应力计算·32

3.5.3校核弯曲应力·34

3.6拖轮及轴承计算·35

3.6.1托轮·35

3.6.2托轮轴·36

3.6.3滚动轴承计算·36

3.6.4轴的弯矩核算·37

3.7挡轮及轴的计算·38

3.7.1挡轮·38

3.7.2挡轮受力·38

3.7.3挡轮参数的确定··39

3.7.4挡轮轴及轴承的选择·40

3.8传动装置的计算·40

3.8.1传动功率的确定··40

3.8.2传动装置的确定··41

3.8.3齿轮的计算·41

第4章经济环保性分析·43

4.1经济性·43

4.2环保性·43

第5章结论·45

参考文献·47

结束语·49

附录（外文翻译）·51

第1章绪论

1.1干燥技术的概况

干燥技术的应用，在我国具有十分悠久的历史。

闻名于世的造纸技术，就显示了干

燥技术的应用。

《天工开物》一书中，描述了人工加热干燥过程，总结了我国劳动人民的干燥实践，反映了我国古代劳动人民的高度智慧。

在解放前，我国干燥技术的应用，一般仍停留在手工作坊的阶段。

解放以后，干燥技术的应用发展很快，20世纪50年代初期，分散悬浮态干燥技术（如气流干燥器等）开始工业应用，干燥技术的研究工作也普遍开展，高效的干燥器也在生产中应用。

随着工业现代化的进展，化学工业的机械化、大型化和自动化水平的提高，作为化工单元操作设备之一的干燥器，也必将更加迅速的发展。

干燥是将物料去除水分或其他挥发成分的操作，涉及面很广。

随着生产的发展，对干燥技术、干燥装备的需求有了更高的要求。

由于原有工业基础较薄弱，产量小，大多数用电烘箱、蒸汽烘箱等干燥物料。

为适应工农业生产的需要，开展了对喷雾、气流、流化等干燥装置的开发以及对农产品、食品、药品、生物制品等的干燥过程及装置的研究开发工作。

干燥是许多工业生产中的重要工艺过程之一，它直接影响到产品的性能、形态、质量以及过程的能耗等。

干燥技术的覆盖面较广，既涉及复杂的热、质传递机理，又与物系的特性、处理规模等密切相关，最后体现在各种不同的设备结构及工艺上。

干燥技术随着有关产业的发展有着比较大的进展，因为干燥涉及不同品类产品的品质、性状、干燥前后的不同物态。

而干燥的能耗在工业发达国家要超过能耗总量的10%，

因此干燥过程的节能是涉及面广的长远课题。

同时大量的干燥需求也必然促使干燥装置制造业的发展。

其中机电一体化、加工制造标准化、调控水平等也都是体现干燥装置水平的内涵。

由此认为我国目前干燥技术的发展方兴未艾。

随着干燥有关产品的发展，对其品质的提高、能量单耗的降低、操作的可靠程度，都会对干燥技术及装置提出更高的要求。

对于干燥装置制造业来说，满足上述要求，乃至逐步形成具有当代世界水平或领先水平的产品及企业也是必要的。

若干干燥工作开展不多的产品，如造纸、食品、矿冶等方面的加强以及干燥基础理论研究，已有机种及新机种的开发，机电一体化程度的提高、制造标准的接轨等都将是今后的工作内容。

干燥的目的是除去某些原料、半成品中的水分或溶剂，就化学工业而言目的在于，

使物料便于包装、运输、贮藏、加工和使用。

具体为：

悬浮液和滤饼状的化工原料和产品，可经干燥成为固体，便于包装和运输。

不少的化工原料和产品，由于水分的存在，有利于微生物的繁殖，易霉烂、虫蛀或变质，这类物料经过干燥便于贮藏。

例如生物化学制品、抗生素及食品等，若含水量超过规定标准，易于变质，影响使用期限，需要经干燥后才有利于贮藏。

为了使用方便。

例如食盐、尿素和硫铵等，当其干燥到含水率为0.2%——0.5%左右时，物料不易结块，使用比较方便。

便于加工。

一些化工原料，由于加工工艺要求，需要粉碎（或造粒）到一定的粒度范围和含水率，以利于再加工和利用。

如磷矿石经粉碎干燥可以提高化学反应速度；催化剂半成品的造粒干燥，可使其保持一定含水率和粒度范围，有利于压片成型等。

为了提高产品的质量。

某些化工原料和产品，其质量的高低与含水量有关。

物料经过干燥处理，水分除去后，有效成分相应增加，提高了产品质量。

例如涤纶切片在纺丝前，干燥到含水率为0.02%以下，可以防止在抽丝时产生气泡，提高丝的质量。

化学工业中的干燥方法有三类：

机械除湿法、加热干燥法、化学除湿法。

机械除湿法，是用压榨机对湿物料加压，将其中一部分水分挤出。

物料中除去的水分量主要决定施加压力的大小。

物料经机械除湿后仍保留很高的水分，一般为40%——60%左右。

粒状物料或不许受压的物料可用离心机脱水，经过离心机除去水分后，残留在物料中的水分为5%——10%左右。

其他，还有各种类型的过滤机，也是机械除湿法常用的设备。

机械除湿法只能除去物料中部分自由水分，结合水分仍残留在物料中。

因此，物料经过机械除湿后含水量仍然较高，一般不能达到化工工艺要求的较低的含水量。

加热干燥法，是化学工业中常用的干燥方法，它借助热能加热物料、气化物料中的水分。

除去计1kg的

水分，需要消耗一定的热量。

例如用空气来干燥物料时，空气预先被加热送入干燥器，将热量传给物料，同时气化物料中的水分，形成水蒸气，并随空气带出干燥器。

物料经过加热干燥，能够除去物料中的结合水分，达到化工工艺上所要求的含水量。

化学除湿法，是利用吸湿剂除去气体、液体和固体物料中少量的水分。

由于吸湿剂的除湿能力有限，仅用于除去物料中的微量水分，化工生产中应用极少。

化学工业中固体物料的干燥，一般是先用机械除湿法，除去物料中大量的非结合水分，再用加热干燥法除去残留的部分水分（包括非结合水分和结合水分）。

1.2干燥原理

干燥操作是传热传质同时伴随发生的除湿过程。

干燥所需的热量是由于干燥介质通过对流、传导、热辐射及介电的方式传给被干燥物料的，使物料中的湿分获得热量后变成蒸汽从其中分离出来，最后得到湿含量较低的且达到某一规定要求的干燥产品。

在干燥过程中，干燥过程原理主要涉及湿物料和干燥介质在热力干燥过程中所表现的热力学及物理特性及其变化规律；湿物料内部以及与干燥介质间的热量和质量传递过程机理；干燥过程动力学原理；干燥过程的模型、模拟等内容。

简单地讲，湿物料在热力干燥时通常会相继经历以下两个主要的阶段。

阶段1，能量（主要为热量）从周围环境传递至物料表面使其表面湿分蒸发。

液体以近不变的速度从物料表面排除，而物料温度则维持在湿球温度左右。

此过程的干燥速率主要取决于干燥介质的温度、湿度、流速、作用表面积以及压力等外部条件。

此过程称外部条件控制过程，也称恒速干燥过程。

阶段2，当物料表面不再有充足的水分供表面蒸发后，多余的热量会通过热传导传递至湿物料内部，使物料温度上升，并在其内部形成温度梯度；而湿分则由内部向表面迁移，至物料表面后进而被不饱和的干燥介质带走，显然此时的干燥速率会低于恒速干燥阶段的干燥速率。

湿物料内部的热量和质量的传递速率主要取决于物料性质（如热导率、质量传递系数等）以及其自身的温度和湿含量等因素。

此过程称内部条件控制过程，也称降速干燥过程。

干燥理论的任务是要搞清楚上述干燥过程中所涉及的诸多参数，如被干燥物质与干燥介质的物性参数、干燥器的结构参数、干燥过程的操作参数等，与干燥时间的关系以及它们所遵循的规律；干燥过程中含湿物质内部及外部的湿分与热量传递