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沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 目錄
沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院
本科畢業(yè)論文
題 目： Ф3000干燥機(jī)設(shè)計
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化
班 級： 機(jī) 制1101
學(xué)生姓名： 程 玉 坡
指導(dǎo)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(shè)計（論文）任務(wù)書
機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)
1101班
學(xué)生：程玉坡
畢業(yè)設(shè)計（論文）題目：
Φ3000干燥機(jī)設(shè)計
畢業(yè)設(shè)計（論文）內(nèi)容：
1.設(shè)計說明書一份
2.CAD圖紙一套（包括總裝圖、零件圖 ）
3.文獻(xiàn)綜述（不少于3000字）
畢業(yè)設(shè)計（論文）專題部分：
Φ3000干燥機(jī)結(jié)構(gòu)
起止時間： 2015年3月6日至 2015年6月5日
指導(dǎo)教師： 簽字 2015年 3 月 6 日
摘要
目前，干燥技術(shù)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(chǎn)品的形式，質(zhì)量，性能和工藝等。在烘干技術(shù)，覆蓋面積廣，涉及廣，即與傳熱傳質(zhì)原理，和的特點和治療規(guī)模有密切的關(guān)系，最終反映在不同的器件結(jié)構(gòu)和制造工藝。目前我國的干燥技術(shù)可以追溯到6000多年前的陶器制造業(yè)和曬鹽技術(shù)的沿海地區(qū)，自1949年以來，一些現(xiàn)代干燥技術(shù)，如噴霧干燥，空氣干燥，和流化床干燥，已適用于國內(nèi)的工業(yè)產(chǎn)權(quán);但到目前為止，仍然有必要在生產(chǎn)過程中的創(chuàng)新。七十年代以后，隨著烘干技術(shù)，裝備制造精細(xì)化生產(chǎn)和應(yīng)用的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，科學(xué)技術(shù)交流，滲透和增長，干燥技術(shù)的各個地區(qū)之間也有巨大的發(fā)展和進(jìn)步，一大批優(yōu)秀的干燥劑進(jìn)入市場。此外，一些新的設(shè)計也慢慢成熟。結(jié)果表明，干燥技術(shù)在國民經(jīng)濟(jì)的好處占據(jù)越來越重，并且廣泛應(yīng)用于各種行業(yè)。然而，干燥技術(shù)的工藝極其復(fù)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(yīng)用和理論研究..干燥技術(shù)的研究方法主要是從宏觀方面宣誓和理論推導(dǎo)譴責(zé)，宣傳的主要因素和干燥的效果進(jìn)行總結(jié)，以提高干燥性能。隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和世界經(jīng)濟(jì)一體化和是生產(chǎn)的需求，一定要理論創(chuàng)新推動機(jī)設(shè)計，越來越走向經(jīng)濟(jì)，高效，可靠，環(huán)保的發(fā)展方向，標(biāo)準(zhǔn)化，自動化，大型應(yīng)該是具有非常廣闊的前景。
關(guān)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(shù)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(shù) 4
2.1流化床干燥機(jī) 4
2.2 優(yōu)點 4
第三章 振動干燥技術(shù) 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(jī)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(diào)節(jié)和測試 12
4.4機(jī)體的計算 13
4.5振動電機(jī)的選擇 19
4.6彈簧的核算 20
4.7 干燥機(jī)的力學(xué)分析 24
結(jié) 論 25
參 考 文 獻(xiàn) 26
致 謝 27
沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 緒論
第一章 緒 論
1.1干燥技術(shù)的現(xiàn)狀及前景
就目前來講，干燥技術(shù)對于大多數(shù)工業(yè)制造的產(chǎn)業(yè)是非常重要的工藝，它能夠直接影響到產(chǎn)品的形態(tài)、質(zhì)量、性能和過程等。干燥技術(shù)覆蓋面積廣，涉及復(fù)雜，即跟熱和質(zhì)傳遞原理有關(guān)，又跟物系的特性、處理的規(guī)模等息息相關(guān)，最后體現(xiàn)在各種不同的設(shè)備結(jié)構(gòu)及制造工藝上。
目前我國的干燥技術(shù)，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(shù)等，1949年以來，一些現(xiàn)代化的干燥技術(shù)，比如噴霧干燥，氣流干燥、，和流化床干燥等，都已應(yīng)用到國內(nèi)的工業(yè)生產(chǎn)之中；但到目前為止，依然存在在生產(chǎn)過程中需要革新。七十年代以后，隨著干燥技術(shù)的發(fā)展、設(shè)備制造的精細(xì)化，以及在生產(chǎn)應(yīng)用中巨大的進(jìn)展?？茖W(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，各個地區(qū)科學(xué)技術(shù)之間的交流、滲透和成長，干燥技術(shù)也有了翻天覆地的發(fā)展和進(jìn)步，大量優(yōu)秀的干燥劑涌入市場，此外，一些新的設(shè)計也在慢慢成熟。數(shù)據(jù)顯示，干燥技術(shù)所產(chǎn)生的效益在國民經(jīng)濟(jì)中占據(jù)的比重越來越重，在各個行業(yè)中廣泛應(yīng)用。但是干燥技術(shù)的過程極其復(fù)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(yīng)用和理論研究。干燥技術(shù)的研究方法主要是從宏觀方面進(jìn)行申討，在大量的誓言和理論的推導(dǎo)下，總結(jié)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(jīng)濟(jì)與世界經(jīng)濟(jì)的一體化發(fā)展，還有就是生產(chǎn)的需求，一定要通過理論創(chuàng)新的方式來促進(jìn)干燥機(jī)的設(shè)計，越來越向著經(jīng)濟(jì)、高效、可靠、環(huán)保、標(biāo)準(zhǔn)化、自動化、大型化的方向發(fā)展，應(yīng)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(jīng)過熱量的進(jìn)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(xué)結(jié)合形式或以液態(tài)溶液中，或者在固體的毛細(xì)結(jié)構(gòu)中聚集，這種液體的氣壓在低于蒸汽壓時，稱之為結(jié)合水，游離在表面的濕分稱為非結(jié)合水。
當(dāng)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(nèi)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(xué)科技而言，主要是為了方便物料的包裝、儲藏、運(yùn)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(chǎn)品，可經(jīng)干燥成為固體便于包裝、運(yùn)輸。
（2） 因為水分的存在，不少的化工原料和半成品在運(yùn)輸和儲藏的過程中會出現(xiàn)腐爛，變質(zhì)或者蟲蛀。
（3） 為了使用方便。例如食鹽，尿素和硫氨等，當(dāng)起干燥到含水量為0.2~0.5%左右時，物料不易結(jié)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(zhǔn)，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(chǎn)品的質(zhì)量，某些化工原料和產(chǎn)品，其質(zhì)量的高低與含水量有關(guān)。物料經(jīng)過干燥處理水分除去后，有效成分相應(yīng)增加，提高了產(chǎn)品質(zhì)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(chǎn)生氣泡，提高絲的質(zhì)量。
1.4干燥的方法
就化學(xué)工藝而言，干燥的方法大致分為三類；機(jī)械除濕，加熱干燥，化學(xué)除濕，機(jī)械除濕就是用壓榨機(jī)對濕物料進(jìn)行壓力增加，用機(jī)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(jīng)過機(jī)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(chǎn)品，可以用離心的方式經(jīng)過離心力去除水分，但是殘留依然會很重。機(jī)械出事的設(shè)備還有過濾機(jī)等等。但是機(jī)械除濕對于結(jié)合水并沒有太好的作用。所以機(jī)械除濕后物料的含水量依然較高，是不肯能達(dá)到化學(xué)除濕的效果的。加熱干燥，是化學(xué)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(yù)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(jīng)過加熱干燥，才能大量除去物料中的結(jié)合水分，達(dá)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(yīng)用與化工產(chǎn)業(yè)。
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沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 流化床干燥技術(shù)
第二章 流化床干燥技術(shù)
2.1流化床干燥機(jī)
流化床技術(shù)包括各種節(jié)能型流態(tài)化工藝設(shè)備，涉及石油化工，生物化工，??醫(yī)藥，食品，水產(chǎn)品，糧油飼料，采礦和納米材料領(lǐng)域的傳熱傳質(zhì)生產(chǎn)。如干燥，燃燒，燃燒，冷卻，分離，造粒，是獲得粉粒狀產(chǎn)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(zhì)中，材料是均勻混合足夠的熱和質(zhì)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(qiáng)度可達(dá)到360KgH2O /米2小時，熱容量系數(shù)高達(dá)25000KJ / M3H度。該材料的攪拌減少空氣膜阻力，熱效率高，能達(dá)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(yùn)輸和處理。
干燥熱敏感的產(chǎn)品可以避免材料局部過熱，適應(yīng)性。分子量不降解，不破壞產(chǎn)品的物理和化學(xué)特性。
由于流化床給予物質(zhì)和流體提供較大的接觸面積，使物料均勻混合和傳熱傳質(zhì)，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(shè)施。
干燥和冷卻可以有效地進(jìn)行流化床中的模塊，所以，節(jié)約投資、降低生產(chǎn)成本。
自動收集重要的數(shù)據(jù)為每段床干燥介質(zhì)溫度，負(fù)壓，和計算機(jī)控制，滿足干燥工藝的要求。
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(chǎn)品。
根據(jù)設(shè)備內(nèi)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(chǎn)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(jīng)銷商。氣流與物料顆粒的反向流動
技術(shù)系統(tǒng)，開放系統(tǒng)
這樣的系統(tǒng)通常采用鼓引風(fēng)裝置，使流化床處于微負(fù)壓環(huán)境。廢氣凈化裝置進(jìn)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(xì)粉團(tuán)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(tuán)產(chǎn)量，篩選出粉塵從集熱器排氣回團(tuán)聚室再處理。
滾動擠壓造粒系統(tǒng)
滾動到攪拌機(jī)分層粉末噴涂液體或顆粒的團(tuán)聚造粒，擠出造粒設(shè)備。
沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 震動干燥技術(shù)
第三章 振動干燥技術(shù)
3.1振動干燥的過程
在濕物料加熱振動干燥機(jī)（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(jī)械設(shè)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(jī)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(jìn)一步加工的需要的材料。如木材干燥成型生產(chǎn)，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(yùn)輸和存儲進(jìn)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(chǎn)發(fā)展的需要，各種機(jī)械化干燥機(jī)更廣泛的應(yīng)用。
??振動干燥過程需要完成熱量與質(zhì)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(nèi)部。內(nèi)部水分?jǐn)U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(zhì)作為一個整體。干燥速度取決于材料表面的擴(kuò)散速率和內(nèi)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(dāng)物料水分含量降低到一定程度，減少內(nèi)部水分?jǐn)U散率表面，與表面小于蒸發(fā)速率，干燥速率是由內(nèi)部的擴(kuò)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(jī)操作根據(jù)不同的特點，操作壓力，加熱濕物料運(yùn)動方式或結(jié)構(gòu)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(dǎo)，輻射型，介質(zhì)類型和其他類型。也被稱為對流干燥機(jī)直接干燥，干燥用熱對流換熱的濕物料，產(chǎn)生的蒸汽不直接接觸介質(zhì)；也被稱為間接傳導(dǎo)干燥機(jī)干燥機(jī)，用來傳遞熱量從熱源到濕物料通過金屬隔板導(dǎo)電方式，產(chǎn)生的蒸汽可以真空吸收水分，導(dǎo)致少量吹掃氣或低溫冷凝器表面冷凝等方法去除個人設(shè)置。不要使用這種類型的干燥器的干燥介質(zhì)，熱效率較高，產(chǎn)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(fù)雜的結(jié)構(gòu)，在真空下經(jīng)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(nèi)，被濕料后表面選擇性地吸收到熱干燥；介電式干燥機(jī)是利用高頻電場的熱效應(yīng)，使里面的濕物料干燥。
通過對濕物料運(yùn)動，干燥機(jī)可分為固定床，攪拌，噴霧和模塊化；按結(jié)構(gòu)，干燥機(jī)可分為廂式干燥機(jī)干燥機(jī)，輸送機(jī)，滾筒干燥機(jī)干燥，李，機(jī)械攪拌干燥機(jī)，回轉(zhuǎn)干燥機(jī)，流化床干燥機(jī)，氣流式干燥機(jī)，振動干燥機(jī)，噴霧干燥機(jī)，干燥機(jī)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(chǎn)品的水分含量，從而控制產(chǎn)品的干燥質(zhì)量。然而，多的層數(shù) - 床機(jī)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(shè)備的結(jié)構(gòu)的復(fù)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(chǎn)品的水分含量達(dá)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(jī)下部的兩個振動電機(jī)同步反向回轉(zhuǎn)，使安裝于其上的多層環(huán)狀孔板組成的主機(jī)產(chǎn)生垂直振動與扭振，從而使由進(jìn)料口進(jìn)入的物料沿水平環(huán)狀孔板自上層向下層連續(xù)跳躍運(yùn)動。熱空氣則自下層向上層通過各層孔板穿過物料層，達(dá)到物料均勻干燥目的。
3.2.2性能特點
節(jié)約能源，當(dāng)材料的相對較熱的空氣線，全逆向接觸，這相比⑵烘缸干燥質(zhì)量相同的類型，效果好。材料水平環(huán)形隔板的跳躍運(yùn)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(yùn)動，如此緊湊，占地僅為同一類型干燥機(jī)的1/5。堅固耐用，密封可靠，維修方便，重量輕。
廣泛使用。
物質(zhì)的運(yùn)動速度可調(diào)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(yīng)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(chǎn)效率高。當(dāng)物料的運(yùn)動與熱空氣反復(fù)充分接觸，熱效率高，因而產(chǎn)量是2.2到3次每小時，干燥機(jī)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(jìn)風(fēng)口 2出風(fēng)口 3出風(fēng)口隔振彈簧 4出料口 5隔振彈簧 6機(jī)架
7振動電機(jī) 8底盤 9主機(jī) 10進(jìn)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
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(jī)具有良好的性能和經(jīng)濟(jì)性，還是有很多地方學(xué)習(xí)和提高。一個很多人做了很多工作，在這一領(lǐng)域，但仍然有很多未解決的問題，無論是在實驗或分析的機(jī)制，是不完美的。例如：
（1）一種獨(dú)立的因素，如：研究氣體的速度，床厚度，強(qiáng)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(jī)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(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足實際生產(chǎn)的需要.
（3）除了床厚度和振動的強(qiáng)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(jī)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(jìn)一步分析影響..
（5）實際的干燥塔設(shè)計主要依賴于經(jīng)驗，具有很大的盲目性，理論依據(jù)不足。
沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 振動式單循環(huán)干燥機(jī)計算
第四章 振動式單循環(huán)干燥機(jī)的計算
4.1干燥過程
干燥機(jī)在操作時，由于在干燥器下安裝與由電機(jī)本體的振動和圓周方向，這使得在同步伴隨著圓周運(yùn)動所產(chǎn)生的材料的扭轉(zhuǎn)振動下所產(chǎn)生的同步振動的兩個交叉對稱布局;在從鼓風(fēng)機(jī)濕空氣進(jìn)入，通過加熱熱風(fēng)爐，中心進(jìn)入烘缸，并通過內(nèi)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(jī)吹出氣缸布風(fēng)孔，廢氣經(jīng)過風(fēng)口進(jìn)入旋風(fēng)分離器材料的細(xì)顆粒從與由引風(fēng)機(jī)引線。
4.2干燥物料
物料名稱：沉淀微粉碳
生產(chǎn)能力G2:2.5t/h
干燥前含水量W:12%
干燥后含水量W2:0.5%
結(jié)合水：3%
干物料比熱容cs:1.256kJ(kg0c)
堆積密度 ρb： 1300kg/m3
真空密度 ρs： 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：θ1：200c
著火溫度:2200c
熱風(fēng)溫度t2:3500c
熱源：用重油燃燒氣體
4.3實驗參數(shù)的調(diào)節(jié)和測試
實驗的部分測試裝置如圖
風(fēng)溫；進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口的風(fēng)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(qiáng)度：在實驗中振動強(qiáng)度的改變是由于調(diào)節(jié)偏心塊的重合程度或者振動電機(jī)的安裝角度改變來實現(xiàn)的。振幅的測定是由此在干燥機(jī)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(yīng)的圓環(huán)數(shù)值便是主機(jī)的雙振幅值，為振動方向的數(shù)值。
風(fēng)速：通過調(diào)節(jié)離心風(fēng)機(jī)入風(fēng)口風(fēng)門的開閉程度來控制進(jìn)風(fēng)量的大小，可以獲得不同的風(fēng)速，風(fēng)速由安裝在干燥機(jī)進(jìn)風(fēng)口上的皮托管測得的壓差（單位mm，這里換算成m），經(jīng)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/M3
為熱空氣的密度 ，KG/M3
然后根據(jù)風(fēng)量和風(fēng)速的關(guān)系，可算出風(fēng)量值。
4.1 實驗系統(tǒng)圖
1．引風(fēng)機(jī) 2.旋風(fēng)分離器 3.干燥機(jī) 4.熱風(fēng)爐 5.鼓風(fēng)機(jī) 6.皮托管、U管
7 皮托管、U型管 8熱電偶 9熱電偶
4.4機(jī)體的計算
（1）多孔板的確定 在物料的預(yù)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(fēng)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?shù)目账L(fēng)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(fēng)溫度為：
t1-70=0.19×(200-70)
則t1=155 (℃)
從流化床干燥器所進(jìn)入的顆粒物料，按其調(diào)和平均直徑計算，結(jié)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(fēng)速為：
v= （4-1）
這樣可以形成良好的流態(tài)化層。
（3）風(fēng)量的確定
t2=200℃,x1=0.02㎏(水)/ ㎏（干空氣）， t w=50.5℃,
γww=2380KJ/㎏, C0-C*=0.02,
（4-2）
θ=94℃
絕對干料的加料量
（4-3）
蒸發(fā)的水量:
（4-4）
所需的風(fēng)量：
若設(shè)備的熱損失按干燥所需的熱風(fēng)量15%計算，則所需熱風(fēng)量
熱風(fēng)濕度增加為：
熱風(fēng)在離開塔頂?shù)臐穸龋?
在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，對空氣和水系統(tǒng)：空氣濕比容
=（0.773+1.244x） （4-6）
當(dāng)t=,=0.043
則V=(0.773+1.244 (干空氣)
在t=,=0.043空氣濕比容(干空氣)
故在塔頂?shù)娘L(fēng)量為
L=7755(m/h)=24.35(m/s)
4塔徑的決定
在塔頂空塔風(fēng)速（v=0.85m/s）,故塔徑為：
（4-7）
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(fēng)溫度按個干燥階段的區(qū)間進(jìn)行計算。
降速干燥階段區(qū)間，根據(jù)熱平衡：
（4-8）
7050
當(dāng),用試算法求得：t=192
等速干燥階段區(qū)間
L （4-9）
7050
物料在塔頂部預(yù)熱階段區(qū)間
（4-10）
在塔頂預(yù)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
（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
空塔風(fēng)速 =0.94(m/s) （4-11）
孔速 （4-12）
在平均溫度下,粒徑為0.50mm的粒子沉降速度計算如下:
（4-13）
（4-14）
多孔板徑為10mm,開孔率為 35%
故
當(dāng)1.0<時
則 q= （4-15）
則cos=0.99943,sin=0.00057
(2)等速干燥階段區(qū)間 按以上同樣計算， 其結(jié)果為：
（7）熱容系數(shù)
降速干燥階段區(qū)間
等速干燥階段區(qū)間
物料在塔頂預(yù)熱階段空間
（8）多孔板干燥階段區(qū)間
（4-16）
算作一層
等速干燥階段區(qū)間
n= （4-17）
考慮有一層余量 故n=2層
物料在塔頂預(yù)熱的空間
因設(shè)計雙層，故多孔板數(shù)為8層
對于整機(jī)的重量估算
外筒：
（550+1508+550+400）3000=6107310mm
(注：各單位均以毫米計算，以下同上)
內(nèi)筒：（1440+60）
孔板：
擋板：
280
加強(qiáng)筋：
圍圈：
1900
底板：
1900
筋板：（DZG07-06）
600
筋板：（DZG07-04）
(60
筋板：（DZG07-10）
400
筋板：（DZG07-05）
546
筋板：（DZG07-07）
600
筋板：(DZG07-09)
筋板：(DZG07-11)
圓筒
掛板：
[
整體估算結(jié)果：723548715.5mm
碳素結(jié)構(gòu)剛：密度7。85t/m
計算得出m=5139533910
最后核算為 5140kg
4.5振動電機(jī)的選擇
激振力與參振的質(zhì)量、振動的參數(shù)有關(guān)，受熱風(fēng)的參數(shù)影響甚微，可參照振動輸送機(jī)計算方法確定。下邊以強(qiáng)制型振動在精度內(nèi)，可不必考慮結(jié)合系數(shù)及隔振彈簧剛度等，采用另一經(jīng)驗公式計算激振力。
(4-19)
式中，n為振動電機(jī)轉(zhuǎn)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(jī)體+物料=5140㎏+12500㎏=17640㎏
選擇電機(jī)為YZO-20-6
故符合要求。
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(shè)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(jī)在設(shè)計上有12個彈簧，對于每一個彈簧，由材料力學(xué)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(chǎn)生入圖1所示的變形，其垂直方向剛度計算公式為： (4-20)
式中： 為垂直方向載荷，
N 為有載荷 所引起的垂直方向變形量, m ；
G為彈簧的剪切彈性模量，一般可取
G=8
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：
彈簧的水平剛度為：
()
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- ；
為彈簧的自由高度；
為彈簧的靜變形量。
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(shè)計 與傳給地基載荷，震動導(dǎo)入硫化讀一干燥有利，但對周圍環(huán)境十分有害，應(yīng)設(shè)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(dá)到安全程度。
A 、 隔振設(shè)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(jī)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(zhì)體計算質(zhì)量，
為避免在機(jī)器在工作和啟動停車的過程中，隔振彈簧沖擊之后脫落機(jī)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<
隔振彈簧 選擇及剛度，強(qiáng)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(nèi)摩擦小，能耗少等優(yōu)點。但是體積越大，易產(chǎn)生噪音，橫向剛度小，容易使機(jī)器產(chǎn)生橫向搖晃等缺點。經(jīng)過上述校核，彈簧符合要求。
隔振設(shè)計 與傳給地基載荷，震動導(dǎo)入硫化讀一干燥有利，但對周圍環(huán)境十分有害，應(yīng)設(shè)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(dá)到安全程度。
A 、 隔振設(shè)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(jī)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(zhì)體計算質(zhì)量，
為避免在機(jī)器在工作和啟動停車的過程中，隔振彈簧沖擊之后脫落機(jī)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<
隔振彈簧 選擇及剛度，強(qiáng)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(nèi)摩擦小，能耗少等優(yōu)點。但是體積越大，易產(chǎn)生噪音，橫向剛度小，容易使機(jī)器產(chǎn)生橫向搖晃等缺點。經(jīng)過上述校核，彈簧符合要求。
4.7 干燥機(jī)的力學(xué)分析
由于干燥機(jī)振動的特性，大體可以將干燥機(jī)簡化成如圖4.1所以的力學(xué)模型。在下圖的力學(xué)模型上，我們可以清晰的看到，干燥機(jī)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(jī)的力學(xué)模型的兩個穩(wěn)定振動方程式為：
m （4-22）
（4-23）
式中：
為煩躁機(jī)振動集體饒z軸轉(zhuǎn)動的角速度；
m干燥機(jī)振動集體的總質(zhì)量；
為趕在即振動集體在z方向上的加速度；
m干燥機(jī)振動集體的總質(zhì)量；
為趕在即振動集體在z方向上的加速度；
為 方向上的彈簧剛度；
為干燥機(jī)的振動集體對軸的轉(zhuǎn)動慣量；
為方向的激振力；
為繞軸的激振力矩。
干燥機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，所以如果不進(jìn)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(fèi)；而且，簡化以后的結(jié)果是完全符合精度要求。
為 方向上的彈簧剛度；
為干燥機(jī)的振動集體對軸的轉(zhuǎn)動慣量；
為方向的激振力；
為繞軸的激振力矩。
干燥機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，所以如果不進(jìn)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(fèi)；而且，簡化以后的結(jié)果是完全符合精度要求。
沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 結(jié)論
結(jié) 論
本次設(shè)計的題目是振動式單循環(huán)干燥機(jī)的機(jī)械設(shè)計,主要是設(shè)計了干燥機(jī)的機(jī)體;
主要技術(shù)參數(shù)如下;
干燥管直徑:3000mm
電機(jī)功率：1.5kw
電機(jī)型號：GB5218
材料:
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(nèi)部 濕分的遷移是無聊性質(zhì),溫度和濕含量函數(shù),細(xì)過程稱為內(nèi)部條件控制過程.也稱降速干燥過程。
沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 參考文獻(xiàn)
參 考 文 獻(xiàn)
1.Mu jumdar A S. Handbook of industrial drying[M],NewYork:1987
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4劉東敏,振動硫化干燥機(jī)參數(shù)極其設(shè)計方法的研究[D],沈陽：東北工學(xué)院,1991
5故延安,李秀芹,振動硫化干燥機(jī)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(jī)性能的分析[D],沈陽：東北工學(xué)院,1993
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12．袁喜春,CZG-20 振動式水平圓周運(yùn)動干燥機(jī)強(qiáng)度分析[D] 沈陽 東北大學(xué)
13聞綁春 ,劉樹春,張純宇,機(jī)械振動學(xué)[M],北京：冶金工業(yè)出版社,2000
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沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 致謝
致 謝
本論文是在趙艷春老師的精心指導(dǎo)下完成的。在畢業(yè)設(shè)計期間，老師給予了我極大的支持和幫助及鼓勵，在學(xué)術(shù)上給予的諄諄的教誨，使我在學(xué)術(shù)上養(yǎng)成了積極塌實，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)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(guān)心也上午我難忘。在此，謹(jǐn)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(dǎo)員老師，學(xué)院的領(lǐng)導(dǎo)表示感謝，是在你們的教導(dǎo)下才使我有無論是在學(xué)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(xué)表示感謝，感謝他們對我最大的鼓勵和幫助。
畢業(yè)設(shè)計（論文）指導(dǎo)教師評閱意見表
專業(yè)
機(jī)械設(shè)計制造及其自動化
班級
1101
姓名
程玉坡
題目
Ф3000干燥機(jī)設(shè)計
指
導(dǎo)
教
師
評
語
程玉坡同學(xué)在畢業(yè)設(shè)計中，設(shè)計題目為Ф3000干燥機(jī)設(shè)計，經(jīng)檢查得出以下結(jié)論：
1．完成圖紙和設(shè)計計算說明書的規(guī)定畢業(yè)設(shè)計的工作量。
2．設(shè)計計算書參數(shù)選取及計算正確，應(yīng)用基礎(chǔ)理論知識的能力較強(qiáng)，文中插圖較合理。
3．結(jié)構(gòu)設(shè)計較好， 視圖表達(dá)較為清晰，能用計算機(jī)進(jìn)行繪圖。
4．具有良好的專業(yè)知識基礎(chǔ)，能夠結(jié)合題目進(jìn)行分析運(yùn)算，基礎(chǔ)概念清楚。
5．能夠結(jié)合題目查閱技術(shù)文獻(xiàn)，參考文獻(xiàn)較多。
可以參加答辯。
簽字： 2015年 5月 25日
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姓名
程玉坡
題目
Ф3000干燥機(jī)設(shè)計
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程玉坡同學(xué)在畢業(yè)設(shè)計中，設(shè)計題目為Ф3000干燥機(jī)設(shè)計，經(jīng)檢查得出以下結(jié)論：
1．完成畢業(yè)設(shè)計的工作量。
2．設(shè)計計算較正確，應(yīng)用基礎(chǔ)理論知識的能力較強(qiáng)，文中插圖較合理。
3．結(jié)構(gòu)設(shè)計較好， 視圖表達(dá)較為清晰 。
4．具有良好的專業(yè)知識基礎(chǔ)，能夠結(jié)合題目進(jìn)行分析運(yùn)算，基礎(chǔ)概念清楚。
5．能夠結(jié)合題目查閱技術(shù)文獻(xiàn)，參考文獻(xiàn)數(shù)目可以達(dá)到要求。
可以參加答辯。
簽字： 2015年 5月 25日
畢業(yè)設(shè)計(論文)答辯記錄
專業(yè)班級: 機(jī)制1101 學(xué) 號：311202235 姓 名: 程玉坡
答辯內(nèi)容記錄:
記錄人：
沈 陽 化 工 大 學(xué) 科 亞 學(xué) 院
本科生畢業(yè)設(shè)計成績考核評價表
畢業(yè)設(shè)計
名 稱
Ф3000干燥機(jī)設(shè)計
專 業(yè)
機(jī)械設(shè)計制造及其自動化
班級
1101
姓名
程玉坡
評價人
權(quán)重
評價點
得分
指導(dǎo)教師
10
圖紙完備、整潔，設(shè)計說明書的撰寫質(zhì)量
5
分析、計算、論證的綜合能力
5
能綜合運(yùn)用所學(xué)知識和專業(yè)知識，獨(dú)立工作能力強(qiáng)
5
畢業(yè)實習(xí)表現(xiàn)、進(jìn)度表書寫情況
評閱人
10
設(shè)計的有重大改進(jìn)或獨(dú)特見解，有一定應(yīng)用價值
5
設(shè)計的難度和工作量，結(jié)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(shè)計規(guī)范
5
說明書的條理性、語言、書寫、圖表水平
答辯小組
10
設(shè)計規(guī)格符合要求及答辯規(guī)范程度
10
答辯掛圖準(zhǔn)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
10
是否有創(chuàng)新意識，設(shè)計是否有新意
教師、評閱人和答辯小組按以上各條的相應(yīng)評價點給出得分，合計總分?jǐn)?shù)。
在總成績分?jǐn)?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(cè)成績欄中。
注意：有嚴(yán)重抄襲現(xiàn)象的學(xué)生成績應(yīng)定為不及格，有抄襲現(xiàn)象但不嚴(yán)重的學(xué)生成績應(yīng)降檔處理。指導(dǎo)教師、評閱人及答辯小組對此應(yīng)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。
合計分?jǐn)?shù)
成績
答辯小組：
年 月 日
沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯成績評定
沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯委員會于 2015 年 6 月 5 日 審查了機(jī) 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 專業(yè) 程玉坡 的畢業(yè)設(shè)計（論文）。
設(shè)計（論文）題目： Ф3000干燥機(jī)設(shè)計
設(shè)計（論文）專題部分： 主軸箱內(nèi)主軸設(shè)計
論文）共 27 頁，設(shè)計圖紙 4 張
指導(dǎo)教師：
評 閱 人：
畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯委員會意見：
成績：
學(xué)院答辯委員會
主任委員（簽章）
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