盤(pán)式連續(xù)干燥機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程較為復(fù)雜，現(xiàn)舉例說(shuō)明：
1、設(shè)計(jì)參數(shù)
物料名稱(chēng)：維生素C， 無(wú)色晶體， 80~300目細(xì)粉；
物料濕分：乙醇，需回收；
濕料含濕率：w1=15%；
產(chǎn)品含濕率：w2=0.1%；
產(chǎn) 量： 10T/d G2=10000/24=416.67kg/h；
進(jìn)料溫度：tm1=20℃；
出料溫度： tm2=50℃；
排氣溫度： t2= 58℃ (蒸汽在排出干燥機(jī)前有多次被加熱盤(pán)背面加熱升溫過(guò)程)
物料比熱： Cm=1.5kj/kg.℃；
乙醇比熱： Cw=2.85 kj/kg.℃；
乙醇汽化潛熱: r=950kj/kg；
乙醇沸點(diǎn)：78.3℃；
加熱介質(zhì)：熱水；
熱水進(jìn)水溫度： T1=75℃；
熱水出水溫度： T2=72℃；
盤(pán)式干燥機(jī)工作真空度： -0.06MPa(表壓)
2、物料衡算
產(chǎn)品干基含水率: wd2= w2/(1-w2)=0.1/(100-0.1)=0.001kg/kg
絕干物料產(chǎn)量: G= G2 x (1-w2)=416.67x(1-0.001)=416.254kg/h
濕物料產(chǎn)量:
G1 = G2x[(1-w2)/ (1-w1)]=416.67x[(1-0.001)/(1-0.15)]=489.71kg/h
3、計(jì)算乙醇總蒸發(fā)量Δw
Δw = G1-G2 = 489.71- 416.67=73.04kg/h
4、干燥熱量計(jì)算
Qd = Δw×(r+Cwx(tm2-tm1))+G×(Cm+CwxWd2)×(tm2-tm1)
= 73.04x(950+2.85x(50-20))+416.254x(1.5+2.85x0.001)x(50-20)
= 98589.36kj/h
因該干燥是在低真空狀態(tài)下進(jìn)行，且要求回收溶劑，系統(tǒng)沒(méi)有另行引入干氣體，其計(jì)算干燥熱量時(shí)稍有不同，一般按水分出料溫度下蒸發(fā)，計(jì)算偏于安全。
5、傳熱對(duì)數(shù)溫差計(jì)算
ΔT = [(T1-tm1)-(T2-tm2)]÷ln[(T1-tm1)/(T2-tm2)]
= [(75-20)-(72-50)]÷ln[(75-20)/(72-50)] =36.02℃
6、干燥面積的計(jì)算
A = Qd / ( k.ΔT) = 98589.36/(23x3600/1000x36.02) = 33.06m2
其中k = 23w/m2.℃按經(jīng)驗(yàn)選取。
擬選擇2200/12型盤(pán)式干燥器，總加熱面積36.9m2。
7、管殼式冷凝器計(jì)算
（1）計(jì)算干燥機(jī)泄漏量Mg。冷凝器的工作負(fù)荷為干燥機(jī)蒸發(fā)出的乙醇蒸汽和泄露進(jìn)來(lái)的空氣，其中乙醇蒸汽經(jīng)降溫而冷凝為液體，空氣則僅有降溫過(guò)程，但空氣的泄入量影響冷凝器的傳熱系數(shù)?？諝庑孤┝縈g可查相應(yīng)圖表數(shù)據(jù)而確定，由盤(pán)式干燥器容積24m3，查得箱體泄漏量7kg/h，兩端軸承處泄露估計(jì)為4kg/h，則總的泄漏量為Mg=11kg/h。
（2）乙醇蒸汽飽和溫度計(jì)算。乙醇在-0.06MPa(工作壓強(qiáng)P=41.3kPa)單一組分下的飽和蒸汽溫度約為59℃，但由于混合氣體中含有大量泄漏進(jìn)來(lái)的空氣，進(jìn)入冷凝器的乙醇濕氣并不飽和，其濕度為X=Δw/Mg=6.64kg/kg，根據(jù)濕度定義X=Pw.Gw/(P-Pw)Gg得乙醇剛進(jìn)入冷凝器的蒸汽分壓Pw
Pw=PGgX/(Gw+GgX)=33.34kPa
其中Gg-空氣分子量，Gg=29 ；Gw-乙醇分子量，Gw=46； Pw-乙醇蒸汽分壓，kPa；P-干燥器工作總壓強(qiáng)，kPa；
查乙醇的蒸汽壓表，在Pw=33.34kPa時(shí)的飽和溫度為tw=51℃。
隨著冷凝的進(jìn)行，乙醇在冷凝器中的濃度逐步降低，蒸汽壓和飽和溫度也下降，假設(shè)乙醇冷凝回收率為95%，則排出冷凝器前的乙醇蒸汽為
X2=(1-0.95)Δw/Mg=0.332kg/kg
Pw2=PGgX2/(Gw+GgX2)=7.148 kPa
查乙醇蒸汽壓表，在Pw2=7.148kPa時(shí)的飽和溫度約為tw2=21℃。為此，如僅選用一臺(tái)冷凝器，則冷卻后的蒸汽溫度應(yīng)選為tc=20℃，否則，在冷凝器的后半部分將無(wú)法實(shí)現(xiàn)冷凝。如采用兩臺(tái)串聯(lián)，后一臺(tái)冷凝器仍應(yīng)為t'c=20℃，前一臺(tái)冷凝溫度可稍高于該值，可參考Pw=33.34kPa選取。
（3）按質(zhì)量比加權(quán)計(jì)算乙醇蒸汽和空氣混合物的比熱容Ch 空氣比熱 Cg=1.013kj/kg. 乙醇蒸汽比熱Cw=1.51kj/ kj/kg. ℃
空氣質(zhì)量分率 Rg=Mg/(Mg+Δw)=11/(11+73.04)=0.13
乙醇蒸汽質(zhì)量分率 Rw=Δw /( Mg+Δw)=73.04/(11+73.04)=0.87
混合氣體比熱容 Ch=Cg.Rg+Cw.Rw =1.45kj/kg. ℃
(4) 冷凝器冷負(fù)荷Qc
Qc=Δw r+(Δw+Mg).Ch(t2-tc)
=73.04×950+(73.04+11)×1.45×(58-20)=74108.6kj/h
(隨著冷凝進(jìn)行，蒸汽溫度逐步降低，在此則按t2計(jì)算，偏于安全)
(5) 冷凝器換熱面積Ac
因最終乙醇蒸汽的飽和溫度為21℃，可選取常溫水作為冷卻介質(zhì)，現(xiàn)選取給水溫度Tc1=7℃，排水溫度Tc2=15℃，則傳熱溫差為：
ΔTcc= [(t'w-Tc1)-(t'c-Tc2)]÷ln[(t'w-Tc1)/( t'c-Tc2)]
= [(39.5-7)-(20-15)]÷ln[(39.5-7)/(20-15)]=14.69℃
Ac=Qc/(Kc. ΔTc)=74108.6÷250÷14.69=20.18m2
其中Kc=250kj/ m2.℃.h，按經(jīng)驗(yàn)選取；
飽和蒸汽溫度取冷凝器前后平均值t'w=(58+21)/2=39.5℃
以上計(jì)算，沒(méi)有考慮冷凝過(guò)程中乙醇含量逐漸降低對(duì)傳熱系數(shù)和傳熱溫差的影響，實(shí)際過(guò)程將是變溫冷凝過(guò)程，乙醇蒸汽含量隨冷凝而逐漸降低，氣體流量下降，流速降低，不凝氣體濃度加大，總傳熱系數(shù)降低。另外，乙醇蒸汽的飽和溫度逐漸降低，導(dǎo)致傳熱溫差降低，比熱容 也是逐漸下降，接近不凝氣體的比熱容，因此，應(yīng)逐段計(jì)算其傳熱系數(shù)和傳熱溫差，更為合理。本例因設(shè)備較小，采用了簡(jiǎn)化計(jì)算方法。
本冷凝器是按管殼式間接冷卻方式計(jì)算，也可選用翅片式換熱器作冷凝器，或采用直冷冷凝器，各種冷凝方式的差別詳見(jiàn)附屬裝置有關(guān)章節(jié)。
(6) 冷卻介質(zhì)流量L L= Qc/C. ΔT=74108.6/4.18/(15-7)=2216kg/h
8、真空泵選型計(jì)算 盤(pán)式干燥機(jī)工作壓強(qiáng)為P=41.3kPa，假設(shè)系統(tǒng)至冷凝器出口處時(shí)壓降為
ΔP=5kPa，則冷凝器出口處抽氣量
則：V=1000RTw2•Mg/Gg/(P-ΔP-Pw2)
=1000×8.314×294×11÷29÷(41300-5000-7148)=31.8m3/h
其中Tw2=273+21=294，Pw2=7.148 kPa，
真空機(jī)組有效抽速 Sp=1.3V=41.3m3/h
K=1.3 為抽速損失系數(shù)，工作壓力P=41.3kPa。
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