振动流化床干燥器的设计

式子中，tg1、tg2进气、排气温度，℃；cg为空气比热容，J/(kg℃)；?g为空气密度，kg/m3（此处按进气温度计）

(4)由热平衡确定的床层面积S

S=Vg/3600u0 (2.8)

式子中，u0为空床气速，m/s。

(5)由产量要求和干燥时间确定床层面积 用式S=Vg/3600u0来确定床层时，没有考虑物料在传热传质方面的差异，因而，得通过试验找到必须的干燥时间?d，在依规定的产量要求来确定床层面积。设单位时间的干燥处理量为Gm、床层初始高为H0、物料堆密度为?m 、运动速度为us、床宽为B，长为L,则有

Us=Gm/BH0 ?m 3600 (2.9) L=us?d (2.10) S=LB= Gm?d/3600H0?m (2.11) ?d是在振动流化床工况下实验得出的，它表达了物料在一定条件下传热传质规律，但是这些数据都会与工业中有很大打实际差距，估应比较两种方法计算出的面积，取其大者作为最终结果。不过，当用?d和产量计算的面积小时，须对热平衡计算的条件予以修正，否则，提供给干燥其的热量有可能不足。

(6)排气湿度计算 设进气湿度为y1，排气湿度为y2，则有

y2=y1+

(2.12)

再由t-x图上查出该湿度下的露点温度，判断是否有结露的可能。如排气已接近饱和，须对热工参数做必要调整。

(7)热效率?h，热介质的总热量只有一部分在干燥机内放出，其余作为废气排出系统外。在干燥机内放出的热量与总热量之比成为热效率，显然，热效率是干燥机重要的性能指标。

?h=式中，tg0为大气温度，℃。

(2.13)

由上式看出，提高进风温度、降低排气温度是提高热效率的重要途径。据文献查阅，工程中适当提高料层厚度易于获得较高热效率，这是因为它可采用较高的进风温度，而且由于热风在料层中路径较长，放热充分，排气温度也可较低。一般振动流化床的热效率在30%--60%之间。

第2.2节 结构设计

(1)振动的设计

①振动方式选择 强制振动型和固有振动型都有很成功的设计先例，它们各有各的特点。

强制振动型利用安装在机体两侧的振动电机产生直线振动，振动电机安装角度决定振动方向角，改变固定偏心块和可动偏心块之间的夹角即可调节激振力的大小。由于振频通常高于固有频率，起动和停车过共振区时，机体产生较大振幅，尤其在停车时，剧烈的摇晃会产生很大的冲击力，采用适当的措施可减轻这种现象。

②振动电机选配和位置 振动流化床的正常运行时两台振动电机合成振动实现的，因而要求两台振动电机必须严格同步。为确保这一点，除在设计选型时要考虑必要条件外，现场调整是必不可少的。现场安装前，应选择同一厂家生产的同一型号电机，测定性能去曲线接近相同，异步转速相近，轴与轴承、密封之间的摩擦阻距相等或相近。选配好的振动电机装机实验时，当偏心角相等时，主机不得有较大横向振幅。

振动电机位置放在床体中间，电机座板可在180度范围调整，使激振角可按需要调节。同时由于电机位置接近质心，易于调整机体前后平衡。从而保证振动流化床进料端与排料端振幅相同。

③振幅调整 两台振动电机的四对偏心块相对位置决定主机振幅。一般振动电机在轴头或其他部位标有刻度，指示出可动偏心块和固定偏心块之夹角。调整振幅是可依照振动电机的操作说明来调节。

④振动方向角δ调整 电机安装在电机座板上，电机座板与下箱体法兰用24个螺栓连接在一起，每两孔夹角15°，调整电机座板与下箱体法兰的安装位置，即可改变振动方向角。δ调整也必须两台电机同步调整，确保同一高度。振动轨迹如图所示：

(2)上下箱体

①上箱体 上箱体将干燥区同大气分隔开防止粉尘外逸污染环境。上箱体与床层同宽，高度与普通流化床相似。基于必须尽量降低参振质量的目的，上箱体设计为薄壁结构，壁厚2-4mm。焊装加强筋。

②下箱体 下箱体以其基本功能是机体和空气分配室，它和分布板共同完成将热风均匀送入床层的任务。下箱体进风面积为分布板的6-8倍。

(3)气体分布板 气体分布板用来支承物料，并将空气均匀分布于料层中。 分布板的压降△p1是气体通过分布板的阻力，与孔径和孔速有关，为使气体布气均匀，必须是分布板压降等于入风口动压的100倍，即：

△p1=cd

(2.14)

式中，cd为分布板阻力系数，1.5-2.5，孔小时取大值；uh为小孔气速，m/s；uin为进风口风速，m/s。

当由热平衡计算确定出风总量后，一般uin便可确定，于是可由上边公式计算分布板压降和小孔风速uh。

查资料得出孔速和分布板的压降的一组数据列于下表2.1中。 分布板开孔率 是分布板的重要特征参数，由下式确定

?=Sh/S=u0/uh (2.15) 式中Sh为分布板开孔面积，㎡；S为分布板面积，㎡。

设计中开孔率为1%～5%，其下限常用于颗粒较细、密度较小的物料。当在多孔板下加设均风和防漏网时，开孔率可取7%～8%。加上编织网后床层压降无明显变化, 而在实际生产中可有效地防止漏料。

表2.1 压降/mmH2o

孔直径/mm

U孔=20～22m/s

1～1.5 1.6～2.0 2.2～2.5 2.6～3.0 3.1～3.5 3.6～4.0

54～50 50～48 47.5～45.5 45～42 41.5～38 37.5～35

U孔=30～35m/s

58～55 54.5～51.5 51～48 47.5～44.5 44～43.5 43～40 压降/mmH2o

=100

(4)料层厚度控制机排料方式 在部分振动流化床中，料层厚度是由给料量、振动参数及风参数确定的，一旦这些参数调整好后，料层厚度即确定，操作过程中无法另行控制，这类干燥机的操作弹性较小。在干燥机的排料端加装控制堰，如图所示，这便是料层可控的振动流化床。调整手柄，可方便地调整控制堰板的上沿高度和下沿与分布板间隙。当物料颗粒均匀、干湿状态密度有较大差异时，使堰板下沿贴近分布板，上沿高度则控制料层厚度，干燥完好的物料浮在床层上

部，依溢流方式排出机外。当物料粒度差异较大或干湿状态密度变化不大时，不能溢流排料此时，堰板下沿与分布板间隙以及堰板上沿高度应协同调整，利用堰板的节流作用调整料层厚度及排料速度。

查阅文献知道，料层可控制的振动流化床，较易控制物料在床层中的停留时间。

(5)结构设计中物料停留时间的受结构的影响 VFB 中物料的平均停留时间VFB 中物料的平均停留时间受风速、床高、振动强度、激振角度大小的影响

① 由于热空气对物料仅提供垂直向上的作用力, 风速的变化对物料的平均停留时间影响极小;

②当风量及振动条件一定, 床层高度对物料平均停留时间的影响也较小 ③振动强度对物料平均停留时间有很大的影响, 振动强度减小, 物料的平均停留时间增长。

④振动电机的偏振角越大，物料在平均停留时间就越长

第2.3节 激振力和振源功率确定

激振力与参振质量、振动参数有关，受热风参数影响甚微，可参照振动输送机计算方法确定，下边以强制型振动流化床为例说明。这类机器，一般用两台真性能相近的振动电机安装在机体两侧，计算公式为：

mj=m+Kmme (2.16)

F=m0w2r=(KS-mj?2) A (2.17)

式中，mj为振动质体的计算质量，kg?s2/cm；F为激振力，kg；Km为物料结合系数，取0.2；me为床上物料量，kg；m为参振体质量，kg；m0为偏心块质量，kg；Ks为折算到振动方向上的隔振簧刚度（Ks=∑Ksin2δ），kg/cm；α为相位角，α=tg-13；f为振动系统等效阻尼，f=0.14mjw；r为偏心块合成偏距，cm。

每台振动电机的激振力应为0.5F。因目前工业上使用的振动电机均已系列化标准化，故可按计算出的激振力在现有型谱上找到相应的电机功率，所以不对激振电机另行计算。

在工程精度内，用下式计算激振力：