化工原理课程设计-乳浊液的干燥.docx

化工原理课程设计题目：乳浊液物料的干燥专业： 姓名： 指导老师： 一、设计题目：乳浊液物料的干燥奶粉喷雾干燥二、设计条件：1、生产任务：年产全脂奶粉920吨。以年工作日310天，日工作二班，班实际喷雾时间6小时计。产品质量符合国家“全脂奶粉质量标准”。2、进料状态：浓缩奶总固形物含量50%。温度55、密度1120kg/m3、表面张力0.049n/m、黏度15cp。成品奶粉含水量2.5%（一级品）、密度600 kg/m3、比热2.1kj/kgk。3、新鲜空气状态：t0=25、0=60%，大气压760mmhg4、热源：饱和水蒸气。三、设计项目：a) 工艺流程的确定b) 喷雾干燥装置的计算c) 辅助设备的选型及计算d) 绘制工艺流程图e) 编制设计说明书目录一、工艺流程确定及论证 41.1论证 41.2喷雾干燥流程图 8二、喷雾干燥的计算 82.1物料及热量衡算 82.1.1空气状态参数的确定 82.1.2物料衡算 122.1.3热量衡算 132.2离心式雾化器的计算 142.2.1液滴直径的计算 152.2.2液滴离开转盘的初速度 152.2.3液滴水平飞行距离 172.2.4离心喷雾器所需功率 182.3喷雾干燥塔主要尺寸的计算 182.3.1塔径d 182.3.2塔高h 19三、辅助设备的选型计算 193.1空气过滤器的选型计算 193.2空气加热器的选型计算 203.3粉尘回收装置的选型和计算 223.4风机的选型计算 243.5其他辅助设备选用 25四、设计结果总汇 264.1主要工艺参数 264.2干燥装置及主要辅助设计一览表 27五、设计说明 28六、结束语 30七、参考文献 32一、工艺流程确定及论证本工艺采用并流离心式喷雾干燥法对奶粉进行喷雾干燥。1.1论证乳粉是一种干燥粉末状乳制品，具有耐保藏、使用方便的特点。生产乳粉的目的在于保留牛乳营养成分的同时，除去乳中大量水分，使牛乳由含水88%的液体状态转变成含水2%的粉末状态，从而大大缩小牛乳体积，既利于包装运输，又便于保藏和使用。乳粉的主要化学成分有水分、脂肪、蛋白质、乳糖、灰分、乳酸等，因含量差异而形成各种种类的乳粉。乳粉的营养价值一般通过乳脂肪及非脂乳固体部分来体现。1.1.1.本工艺采用喷雾干燥技术制备乳粉。喷雾干燥，是指用单独一次工序，将溶液、乳浊液、悬浮液或含有水分的膏糊状物料变成粉状、颗粒或块状的干燥产品。其形成取决于物料的物理特性，以及喷雾干燥设备的流程和操作。奶粉喷雾干燥的原理是将浓缩乳借用机械力量，即压力或离心的方法，通过喷雾器将乳分散为雾状的乳滴（直径为10-15um），大大增加了其表面积，同时送入热风的情况下雾滴和热风接触，浓乳中的水分便在0.01-0.04s的瞬间内蒸发完毕，雾滴被干燥成球形颗粒落入干燥室的底部，水蒸气被热风带走，从干燥室排风口排出，而且微粒表面的温度为干燥介质的湿球温度（5060），若连续出料，整个干燥过程仅需1030s，故特别适用于热敏性物料的干燥，蛋白质的变性很少，乳清蛋白依然保持良好的溶解性，酶的活性也没有丧失。具有较高的溶解度及冲调性，保持其原有的营养成分及色、香、味。喷雾干燥的特点如下：（1） 干燥速度快：由于料液经喷雾后雾化成几十微米大小的液滴，所以单位重量的表面积很大，每公升料液经喷雾后表面积可达300左右，因此热交换迅速，水分蒸发极快，干燥时间一般只要几秒钟，多则几十秒钟，具有瞬间干燥的特点。 （2） 干燥过程中液滴的温度比较低：喷雾干燥可以采用较高的温度的载热体，但是干燥塔内的温度一般不会很高。当液滴仍有大量水分存在时，它的温度不超过热空气的湿球温度，例如塔内热空气温度100时，物料温度约5060。所以适合于热敏性物料的干燥，能够保持产品良好的色泽和香味。 （3）干燥产品具有良好的分散性和溶解性能：根据工艺上的要求，选用适当的雾化器，可将料液喷成球状液滴，由于干燥过程是在空气中完成的，所得到的粉粒能保持与液滴相近似的球状，因此具有良好的疏松性、流动性、分散性，冲调时能迅速溶解。 （4）产品纯度高，环境卫生好：由于干燥是在密闭的容器内进行的，杂质不会混入产品，保证了产品纯度。生产有毒气、臭气物料时，可采用封闭循环或“自惰”循环系统的喷雾干燥设备，将毒气、臭气烧毁，防止公害，改善环境。 （5）生产过程简化，操作控制方便：即使含水量高达90%的料液，不经浓缩，同样能一次获得均匀的干燥产品。大部分产品干燥后不需粉碎和筛选，从而简化了生产工艺流程。对于产品粒径大小、松密度、含水量等质量指标，可改变操作条件进行调整，控制管理都很方便。 （6）适宜于连续化大规模生产：干燥后的产品经连续排料，在后处理上结合冷却器和风力输送，组成连续生产作业线，实现自动化大规模生产。其主要缺点有：（1）当热风温度低于150 时，热交换的情况较差，需要的设备体积大。在用低温操作时空气消耗量大，因而动力耗用量随之增大。（2）为了保证乳粉水分含量的要求，必须严格控制各种产品干燥时排风的相对湿度，一般为10%13%，故需消耗较多的空气量，从而增加了风机的容量及电耗，同时也增加了粉尘回收装置的负荷，影响了产品得率。（3）对某些膏糊状物料，干燥时需加水稀释，这样就增加了干燥设备的负荷。 （4）由于设备体积庞大，对生产卫生要求高的产品时，设备的清扫工作量较大。 （5）设备的热效率较低，在进风温度不高时，热效率约3040%左右。1.1.2本工艺采用离心式喷雾干燥喷雾干燥按照雾化方法分为压力式、离心式和气流式喷雾干燥。离心喷雾是将浓奶送入离心盘雾化机中，由于离心盘的高速旋转，被喷成雾状，遇热空气干燥成乳粉。离心喷雾盘的线速度为100150m/s。用离心喷雾法生产奶粉时，离心喷雾盘的线速度越高，雾滴越小。乳粉颗粒越小，同热空气接触的比表面积越大，热交换速度越快，热效率也越高，热效率也越高，但是小颗粒奶粉的冲调性能较差。离心式喷雾干燥的操作特点有：（1）塔内只安装一个雾化器便可完成生产任务。（2）在一定范围内，可以调节雾滴尺寸。（3）生产能力调节范围大。（4）在调节处理量时，不需要改变雾化器工作状态。（5）与压力式喷雾干燥相比，可以适应叫高粘度的料液。压力喷雾干燥中，浓奶由高压泵打入喷嘴中，经喷嘴喷出的浓奶被雾化成雾滴，雾滴遇热空气变成乳粉。为了使浓奶在喷嘴出口处除了具有向前喷出的速度以外，还具有旋转运动，使用带斜槽的芯子同板眼搭配（称为s型），还有一种是孔板上带斜槽同板眼搭配（称为m型），两种喷头具有同样的雾化效果。压力越高，雾化效果越好，奶粉颗料越细，干燥效率越高。但是颗粒细小的乳粉，冲调性能不好。压力式喷雾干燥对料液的要求较高，在进雾化器前必须进行过滤，以防杂质堵塞雾化器。这种结构较紧凑，生产能力大，耗能量较少，且能改变内部元件不同飞雾炬形状。主要缺点是在一定的雾化压力下喷雾量不能在线调节。气流式喷雾干燥的操作特点是结构简单，加工方便、操作弹性大、易于调节，但用于雾化的压缩空气的动力消耗较大，约为压力式和离心式雾化器的5-8倍。1.1.3本工艺采用并流型喷雾干燥喷雾干燥按照喷雾和流体流动方向分为并流型、逆流型和混合型三类。（1）逆流型操作特点是热利用率较高，但只适用于非热敏性物料的干燥，而且若空塔速度超过限度将引起颗粒的严重夹带，给回收系统增加负荷。（2）混合型操作特点是气流与产品较充分接触，脱水效率高，但产品有时与湿的热空气流接触，故干燥不均匀，内壁局部粘粉严重。（3） 并流型操作特点是：被干燥物料允许在低温下进行干燥。由于热风进入干燥室立即与喷雾液滴接触，室内温度急降，不会使干燥物料受热过度，因此，适宜于热敏性物料的干燥。塔壁粘粉较少。由于在干燥室内细粒干燥时间短、粗粒干燥时间长，产品具有比较均匀干燥的特点，适合于液滴高度分散均一的喷雾场合。综上所述，本生产工艺选用并流、离心式喷雾干燥法对奶粉进行喷雾干燥处理。1.2喷雾干燥流程图包装成品 新鲜空气过 筛 空气过滤器排 放冷 却 送风机奶 粉排风机 旋风分离器喷雾干燥空气预热器 离心式喷雾器浓缩乳图1 喷雾干燥流程图二、喷雾干燥装置的计算2.1物料及热量衡算2.1.1空气状态参数的确定g1 tm1=55新鲜空气蒸汽热空气浓奶排气l t00 h0h0 i0l t1 h1h1 i1 l t2 h2h2 i22t0=25，0=60% t1=150,h1=0.01189 t2=80，h2=0.03871h0=0.01189热损失ql空气加热器冷凝水干燥塔 奶粉g2 tm2=70图2物料、热量衡算图2.1.1.1新鲜空气状态参数由设计任务书给定条件：t025,060%查得25饱和水蒸汽压ps023.76 mmhg (3167.89pa)湿度h0=0.6220ps0/(p-0ps0)=0.6220.623.76/(760-0.623.76)=0.01189kg水/kg绝干气热焓i0=(1.01+1.88h0) t0+2490h0=(1.01+1.880.01189)25+24900.01189=55.414kj/kg绝干气湿比容h0=(1/29+h/18)22.4(273+t0)/273=(1/29+0.01189/18)22.4(273+ 25)/273=0.8593 m3(湿空气)/kg绝干气2.1.1.2加热后空气的状态参数全脂乳粉的加工工艺流程中，喷雾干燥的操作要点为先将过滤的空气由鼓风机吸进，通过空气加热器加热至130-160后，送入喷雾干燥室。如用电热或燃油炉加热，可使干燥介质的温度提高至200以上。虽然提高热空气温度可以提高热效率，强化干燥过程，减少干燥塔所需容积，但是考虑到温度过高会影响乳粉的质量，如发生龟裂或焦化，所以干燥介质的温度会受到限制。同时温度过低会使产品水分含量过高而不能达到标准。故加热后的空气温度可确定为150。湿度h1=h0=0.01189kg水/kg绝干气热焓i1=(1.01+1.88h1)t1+2490h1=(1.01+1.880.01189)150+24900.01189=184.459kj/kg绝干气湿比容h1(1/29+ h1/18)22.4(273+ t1)/273=(1/29+0.01189/18)22.4(273+ 150)/273=1.220 m3(湿空气)/kg绝干气2.1.1.3排风状态参数确定干燥的乳粉含水分2.5%以内，从塔底流出，热空气经旋风分离器收集所携带的乳粉颗粒，净化后的空气被排风机送入大气中，排放温度为80-90，相对湿度为10-12%。选定排放温度为80。但为了防止产品长时间受高温影响而使产品变性，且同时也要防止露水的形成，故奶粉出口温度一般比排气温度低10。就整个干燥器作热量衡算，g2cmtm1/w + cl tm1 +li0 +l(i1-i0) = g2cm tm2 /w + li2 +ql式中：cm-产品比热，全脂奶粉为2.1kj/kg (任务书给定) cl-水的比热，4.187kj/kg绝干气 tm1-浓奶温度，任务书给定55(任务书给定) tm2-奶粉出口温度，取70 ql-每蒸发1kg水干燥室的热损失，按工业生产经验取251kj/kg水（7,p305：对于保温适宜的干燥室而言：其散失的热量可取60千卡/公斤水，相当于251.04kj/kg水，而对于空气加热器的热损失可取40千卡/公斤水，相当于167.36kj/kg水。本工艺保温适宜，故采用热损失为251kj/kg水。） w-每小时蒸发水量（见物料衡算）234.94kg g2-每小时奶粉产量 （见物料衡算）247.31kg l-每蒸发千克水所需空气量kg,l1/(h2h1) 将上式整理后可得：cl tm1-(g2cm tm2 /wg2cmtm1/w+ ql)=(i2-i1)/(h2-h1)方程左端表示干燥室补充热量与损失热量之差，用表示。=4.18755-(247.312.170/234.94-247.312.155/234.94+251)=-53.8735 kj/kg水=(i2-i1)/(h2h1) =(1.01+1.88h2)t2+2490h2-i1/(h2h1) =(1.01+1.88h2)80+2490h2-184.459)/(h2-0.01189)=-53.8735kj/kg水解得:h20.03871 kg水/kg绝干气热焓i2(1.01+1.88 h2)t2+2490 h2(1.01+1.880.03871)80+24900.03871 183.00988 kj/kg绝干气2的求取：由h20.6222ps2/(p-2ps2)查得80饱和水蒸汽压ps2355.1mmhg0.038710.622355.12/(760-355.12)解得：212.54%13%为保证乳粉水分含量的要求，必须严格控制排风相对湿度2=1013%。由于2在此范围以内，所以含水量可以保证。湿比容h2=(1/29+h/18)22.4(273+t2)/273=(1/29+0.03871/18)22.4(273+80)/273=1.061m3(湿空气)/kg绝干气2.1.2物料衡算 2.1.2.1每小时需得奶粉量g2可由年产量，年工作日，日工作班数及喷雾时间求取（相关数据由任务书给定：年产全脂奶粉920吨，年工作日为310天，日工作二班，班实际喷雾时间6小时）g2=9201000/(31026)= 247.31 kg/h2.1.2.2 每小时喷雾浓奶量及蒸发水分量wg1=g2(1-w2)/(1-w1) =247.31(1-0.025)/(1-0.50)=482.25 kg/hw=g1-g2=482.25 -247.31=234.94 kg/h 2.1.2.3每蒸发1kg水干空气用量（绝干量计）l=1/(h2h1)1/(0.03871-0.01189）=37.286 kg绝干气/kg水每小时干空气量lw/(h2h1)234.94/（0.03871-0.01189）=8759.881 kg绝干气/h新鲜空气体积流量v0=lh0=8759.8810.8593=7527.366 m3/h热空气体积流量v1=lh1=8759.8811.220=10687.055 m3/h排气体积流量v2=lh28759.8811.061=9294.234 m3/h2.1.3热量衡算2.1.3.1输入系统热量新鲜空气输入:q1=li0=8759.88155.414=485420.05 kj/h加热器输入热量：q2=l(i1- i0)8759.881(184.459 -55.414)=1130418.84 kj/h浓奶带入的热量：q3=g2cmtm1+wcl tm1247.312.155+234.9474.18755 =82669.07 kj/h q入=q1+ q2+ q3=485420.05+1130418.84+82669.07=1698507.96 kj/h2.1.3.2 输出系统的热量排气带出的热量:q1=li2 =8759.881183.00988 =1603144.77 kj/h产品奶粉带出的热量：q2g2cmtm2247.312.170=36354.57 kj/h干燥室热损失：q3= wql234.94251=58969.94 kj/hq出q1+ q2+ q3= 1603144.77+36354.57+58969.94=1698469.28kj/h由于q出q入，可见热量收支平衡。2.1.3.3 干燥过程的热效率：表示每蒸发1kg水分，干燥器内所需加入的热量中用于汽化水分所耗热量的百分率。=(r0+cwt2)-cltm1)/l(i2i0) =(2490+1.8880)-4.18755)/ 37.286(183.00988-55.414)=50.66% 2.1.3.4 空气加热器蒸汽消耗量：选取加热用饱和水蒸气温度t= t1+10=150+10=160查得其饱和蒸汽压为6.303kgf/cm2(绝压)，汽化潜热为2087.1kj/kg并取热效率k=95%蒸汽消耗量:dk=q2/rk=1130418.84/(2087.10.95)= 570.13 kg/h2.2离心式雾化器的计算根据现有的定型设备lp150，用其有关数据进行参考设计。 g1=482.25kg/h =1120kg/m3 v1=g11=482.25103/1120=430.58l/h故可选取生产能力为450l/h的离心雾化器。要使喷孔流速u孔在0.51m/s之间，可增大孔径至5.5mm，采用6个喷孔。核算u孔u孔在0.51m/s间，适用选lp500lp500参数如下：生产能力：500l/h主要性能参数：离心盘喷嘴外径：280mm喷嘴个数： 6个喷嘴孔径： 5.5mm离心盘转速： 7350r/mim离心盘线速度： 104m/s上述采用参考性设计，由于离心雾化器结构相对较复杂，故不重新进行设计，但可用现有型号的雾化器，并对生产能力方面的参数做微调。本次设计通过扩大喷嘴口径和增加喷口数量使喷嘴的液体流速控制在0.51m/s内，随后再对喷嘴的性能参数做相应的调整，最后列出主要性能参数。2.2.1液滴直径的计算在忽略了分散盘形状对雾滴的影响时，有人提出下面的多管式分散盘雾滴直径计算的经验公式：=98.51nr式中：-液滴直径m n-分散盘转速7350 r/min r-分散盘半径0.14m -料液表面张力0.049/9.81=0.005 kgf/m -料液密度1120kg/m3=98.51nr=m2.2.2液滴离开转盘的初速度2.2.2.1径向速度的计算当离心盘为圆槽式时，液滴离开分散盘时径向速度按下式计算：式中：-雾滴的径向初速度(m/s) -分散盘的角速度 -分散盘半径0.14(m) a-常数； -通道半径0.00275(m) -料液运动粘度(m2/s) -料液的体积流量 n-分转盘转速7350(r/min)。将以上数据代入式 2.2.2.2切向速度的计算由于浅槽或叶片阻止了料液的滑动，离开分散盘边缘时的切向速度近似等于分散盘上圆周速度：式中：d-分散盘直径0.28(m)-切向速度(m/s)。2.2.2.3料液离开分散盘时的合成速度料液离开分散盘时是径向速度与切向速度的合成速度的运动形式，因此最后雾滴离开分散盘时的速度为：式中：-料液离开分散盘时的初速度(m/s)。2.2.3液滴水平飞行距离液滴离开分散盘边缘沿水平方向飞出，液滴飞出的最大距离是确定干燥器直径的主要依据。分散盘产生的雾距，通常是以90%-99%液滴的降落半径作为最大雾距。但是实际液距和理论值不能吻合，主要原因在于： 液滴在喷出后因水分迅速蒸发而使液滴密度减小，因此飞行距离也缩短。 在干燥过程中液滴的直径收缩或因崩裂而减小。 干燥器热风的流动，液滴的飞行受到影响。所以考虑到空气阻力的影响，计算液距有下列公式：式中：-液滴直径 -料液密度1120(kg/m3) -空气密度(kg/m3) -液滴的初速度110.06m/s -液滴的运动终速度(m/s)，可按液滴在干燥室内的浮翔速度考虑。 -空气在平均温度下的运动粘度(m2/s)25时，干空气的黏度：=1.835干空气的运动黏度：80时，干空气的黏度：=2.11干空气的运动黏度： -阻力系数，是re的函数。阻力系数将以上数据代入公式得：2.2.4离心喷雾器所需功率分散盘雾化料液时理论上消耗功率：式中：-离心盘的圆周速度，即离心盘线速度104(m/s) -离心盘的生产能力，即(=)= 2.3 喷雾干燥塔主要尺寸的计算2.3.1 塔径d 离心雾化器的干燥塔直径在一般情况下，塔径d按照下式计算：d=(22.8)r式中：r-离心雾化器喷雾距半径，即雾滴水平飞行距离1.488m。选取：d= 2.25r=2.251.488=3.348 m 圆整为d=4m验算：塔内空气平均流速u，应在0.10.3m/s之间。式中：u-空气平均流速(m/s) l-绝干空气流量8759.881kg绝干气/h d-喷雾干燥塔内径12.5m - 平均湿比容，=1.220和=1.061m3(湿空气)/kg绝干气0.1m/su=0.22080.3m/s，所以选择d=4m合适。d2.3.2 塔高h h1=1.2d=1.24=4.8mh1h2=d=4m选鼓形阀d=400mmh2d=48.45q需 富裕55.63%不在2030%范围内 故在原有基础上减两组，即4排。（7）空气阻力p=0.0853（vr）1.8624=0.08535.621.8624=8.49mmh2o3.3 粉尘回收装置的选型和计算根据课程设计要求，离心雾化的粉尘回收选用旋风分离器。采用旋风分离器的主要有以下几个方面：（1）分离效率高，提高产品得率，减少损耗，增进经济效果， 同时减少公害。（2）分离器内壁应非常光滑，减少液体阻力，粉末不致于粘壁。（3）若是室温太低，设计的旋风分离器外壁给予保温，或外壁加蒸汽盘管。（4）尽可能减少旋风分离器只数，因只数多，每只口风速不易分配，只要其中一只入口风速低于规定速度，则严重影响总效率，最好是单只，阻力小，易于管理和清扫。（5）易装卸，修理方便，密闭性能好。（6）缷料装置简单，可用鼓形阀。（1） 选型：采用干式法回收，选用标准型切线入口的旋风分离器、离心式喷雾机乳粉粒度谱。粒径m 060 60120 120180 180240 240离心式 分布百分率 2.0 31.2 24.0 18.6 24.0压力式 分布百分率 66.4 24.6 5.4 2.2 1.5（2）分离器尺寸及进口风速和阻力计算进口风速ui一般可取1525m/s，取ui=22m/s进口截面积f=f=0.117m2d=0.967m 圆整为d=1.2ma= b=ui=d1=d/2=0.6m h1=2d=2.4m h2=2d=2.4ms1=d/8=0.15m d2=d/4=0.3mp= 标准型=8 =82.086mmh2o（3）分离总效率dc= 取进入粉尘回收装置的量为15% 060um 60120um颗粒平均直径 30 90质量分率 2/15=13.3% 13/15=86.7%d/d0 2.71 8.14粒级效率 0.93 1.0分离率=0.9313.3%+1.086.7%=99.07%分离总效率总=0.85+0.15=0.85+99.07%0.15=99.86%损耗率：1-总=1-99.86%=0.14%3.4 风机的选型计算（1）送风机：风量一般应有1020%富裕量，取15%。 q送=lh0 (1+0.15)= 8759.8810.8593(1+0.15)=8656.47 m3/h pt=(干燥室内压-大气压)+过滤器阻力降+加热器压降+热风分配器压降+沿程与局部压降一般要求干燥室内压为负压1015mmh2o，取15mmh2o过滤器阻力升至1520mmh2o时需取下洗涤，取其阻力降为15mmh2o。热风分配器压降计算复杂，无资料介绍，估计为3040mmh2o，取40mmh2o。沿程与局部阻力估为：3040mmh2o，取40mmh2o。pt= -15-0+15+8.49+40+40=88.49 mmh2opto=pt 据pto=90.18mmh2o q送=8656.47m3/h 查【1】p365表25选送风机型号为： 离心通风机 4-72-11 8c主要性能参数：转速1250rpm 全压：137mmh2o流量：20800m3/h 效率：91% 所需功率：10.3kw （2）排风机排风机富裕量一般为1530%，取25%。q排=lvh2(1+0.25)= 8759.8811.0611.25=11617.79 m3/hpt=出口动压-进口静压+旋风分离器压降+沿程、局部压降出口动压一般取15mmh2o，进口静压取-15mmh2o。旋风分离器压降152.49mmh2o沿程、局部压降估为35mmh2opt=15-(-15)+ 82.086+35=147.086 mmh2opto=pt 据pto=180.29mmh2o q排= 11617.79m3h 查【1】p365表25选排风机型号为： 离心通风机 4-72-11 6c主要性能参数：转速2240rpm 全压248mmh2o流量： 15800m3/h 效率：91% 所需功率：14.1kw一般为使干燥室内形成1020mmh2o的负压，排风机的风量需比送负机的风量大2040%。由于，所以风机选择合适3.5 其它辅助设备选用（1）浓奶保温槽：选rp6l5型，其贮液容积为500l，加热面积2.67m2， 容积内径900mm，电机功率0.37kw，2台。（2）集粉箱：无具体型号，设计用长1m，宽0.5m，高0.5m的箱体。（3）旋转阀：采用普通式即可，动配合间隙小于0.05mm以保证气密性， 用型号l的旋转阀，叶轮容积1.0升，叶轮转速30rpm，所需功率0.4kw，排料量1吨/小时。（4）仪表盘：将就地集中测量的仪表读数全部在仪表盘上显示出，包括差压计、温度计、电流表（送风机、排风机、雾化器的电流）。四、设计结果总汇：4.1 主要工艺参数（1）产量：年产全脂奶粉920吨，每小时产量为247.31kg，产品质量符合轻工部“全脂奶粉质量标准”。轻工部全脂乳粉一级产品的理化指标。化学指标：水分（不超过）2.50%，脂肪2530%。 复原后的酸度不超过190t，铜不超过6mg/kg。 锡不超过100mg/kg，铅不超过2mg/kg。物理指标：溶解度不低于97%，杂质度不超过16ppm。微生物指标：杂菌数不超过50000个/g，大肠菌不检出。（2）浓奶：总固形物含量50%，温度55，每小时喷雾量g1=482.25kg/h。（3）蒸发水量：w=234.94kg/h（4）干燥空气用量：l=37.286kg绝干气/kg水（5）新鲜空气的状态及流量：t0=25 060% h0=0.01189kg水/kg绝干气 i0=55.414kj/kg绝干气 h0=0.8593m3(湿空气)/kg绝干气 v0=7527.366m3/h（6）热空气的状态及流量：t1=150 h1=0.01189kg水/kg绝干气 i1=184.459kj/kg绝干气 h1=1.220m3(湿空气)/kg绝干气 v1=10687.055m3/h（7）排气的状态及流量：t2=80 20.1254 h2=0.03871 kg水/kg绝干气 i2=183.00988kj/kg绝干气 h2=1.061m3(湿空气)/kg绝干气 v2=9294.234m3/h（8）加热蒸汽的状态及流量：t3=170 p=8.0kgf/cm2 dk=570.13kg/h4.2 干燥装置及主要辅助设计一览表序号名 称型 号数量主 要 性 能 参 数1送风机离心式通风机4-72-11 8c1全风压：137mmh2o 转速：1250rpm流量：20800m3/h 效率：91 % 所需功率：10.3kw2空气过滤器板式过滤器1过滤面积：1.5m2阻力降：9.09mmh2o3空气加热器glii2-15-544组总散热面积：208.96m2 受风面积：0.828m2通风净截面积：0.438 m2 阻力降：8.49mmh2o4(1)干燥塔立式、并流、离心式1塔径：4. 0m 塔高：8. 8m 有效容积：60.3m2蒸发强度： 3.89kg水/m3h 蒸发水量：234.94 kg/h(2)雾化器lp500离心式雾化器1喷雾量：430.58l/h 转盘转速：7350rpm 喷嘴孔径：5.5mm喷嘴数：6个 离心盘喷嘴外径：280 mm5旋风分离器标准切线型进口1分离器尺寸：d=1.2m，a=0.6m，b=0.3m, d1=0.6m，d2=0.3m, h1=h2=2.4m, s1=0.15m, h=4.8m进口风速：14.34m/s 阻力降：82.086mmh2o分离效率：99.86%6排风机离心通风机4-72-11 6c1风压：248mmh2o，转速： 2240rpm，流量： 15800m3/h，效率： 91% 所需功率：14.1 kw7浓奶保温槽rp6l5型1贮液容积：500 ml 加热面积： 2.67m2 容器内径：900 mm 电机功率：0.37kw 2台8集粉箱无具体型号1长1m 宽0.5m 高0.5m9旋转阀普通式1型1叶轮容积：1.0升 叶轮转速：30rpm 所需功率：0.4kw排料量：1吨/小时 动配合间隙小于0.5mm五、设计说明干燥塔设计的其他说明：1、热风分配装置（离心式喷雾干燥热风分配盘）热风以切线方向进入分配器，通过多孔板，在导板空气分散器作用下，热风便能均匀地、螺旋式地进入喷雾塔内，喷出来的雾距塔顶的距离靠空气分散器来调节，空气分散器挂在锥形支座中间部位比较适合。分配器风道截面随风量的减小而变小，这样可使风道中的风速和动压基本一致。为了防止粘粉的焦化，在喷雾塔顶热风引入导管处设有用冷风冷却的三角形风道。2、干燥塔上设有人孔、振荡荡器。振荡器使喷至塔壁上的奶粉尽可能地被振荡下来，以防止焦化，但总不可避免某些奶粉粘在壁上，因此每隔一段时间就需人入内扫出，因此须设人孔。振动器安装在塔壁上及圆锥底部，各两个。3、为使喷雾正常进行，在干燥塔上设有窥视镜及安全灯，安全灯主要起照明作用，为防止出现不测事件，其电压控制在36v。4、塔体材料：乳粉喷雾干燥设备的内表面，凡与产品接触的部位普遍采用不锈钢材料制成，钢厚23mm，干燥塔边上加角钢圈，顶部用槽钢固定起来。材料可用1cr18ni9ti。5、干燥室、热风分配装置、粉尘回收设备、热风管、空气加热器等应根据不同要求，必须附有一定厚度的绝热层（保温层），以减少热损失或设备停用时因乳粉吸潮而粘结。粉尘回收装置应有较高的回收率，同时应便于清洗，操作方便，干燥后的乳粉应迅速自干燥室内自动卸出，并及时进行冷却。干燥设备的设计应合理，尽量使干燥过程的排风温度不超过90。游离脂肪合量高的乳粉很易引起变质，不耐保藏，喷雾前对浓奶进行两段均质可使游离脂肪含量降低，出粉后迅速冷却到20以下进行输粉为佳。6、对干燥设计过程中某些问题的探讨（1）在lp500离心喷雾机设计过程中，为达密封要求，除图示用过渡配合并拧紧螺栓外，可在螺栓与离心盘间要密封部位加上密封垫圈，这种方法更便于拆卸。另一种方法，将离心盘与喷嘴配合部位做成锥形，喷嘴装上拧紧后可自然而然达到密封要求（2）奶粉喷雾干燥带控制点的工艺流程图中，弯管处直径一般为管径的3倍左右，以减少阻力降。（3）旋风分离器的性能主要有三个指标，即含尘气体的处理量，压力损失以及分离效率。在选择旋风分离器形式时，要充分考虑上述因素，同时还要兼顾到布置空间要求、产品的粒度要求等，一般来说，旋风压降较大时，其分离效率也较高，但同时颗粒的磨损也会加剧。因此，对于易磨损、又有产品粒度要求时，应选择低速低压的旋风分离器。旋风分离器一般作为一级分离设备，对于回收率要求较高时，采用二级设备如袋滤器。（4）节能将是喷雾干燥未来发展的趋势，节能的措施有以下几点：提高进口温度和降低出口温度，但进塔热风温度不可过高，温度太高会使奶粉颜色变深，影响产品品质。提高料液固形物含量。提高料液的温度。排放的气体进行部分再循环利用。利用热交换器回收余热。采用二级或三级干燥。（5）空气过滤器定期清洗，长期不清洗，会使过滤器的阻力增大，从而使进风量减少，影响生产能力。另外，浸油不完全将影响过滤效果，使乳粉的杂质增加。空气过滤器也有采用泡沫塑料作为滤层的。（6）喷雾干燥器设计时，除了考虑产品要求，如生产能力、产品残余水分、产品粒度及分布、产品密度、产品收率、吸湿性等基本要求外，还应考虑环保要求。设备的振动。喷雾干燥系统需配备的风机等动力设备的振动对工厂环境及建筑物都会产生影响。在设计及选型时应有减振措施。噪声。主要是风机的噪声，噪声有时会达到100db以上，长期在这种环境下工作身心会受到一定损伤。排放气体的要求。主要包括两部分：一部分时有燃烧热源时产生燃烧气体的排放；另一部分是尾气的排放。（7）旋风分离器在乳粉生产上尚存在下列弊病：旋风分离器分离效率低，旋风分离内壁粘粉严重，即使器外采用保温措施，粘壁