压力式喷雾干燥器设计

1、干粉产量1100kg/h压力式喷雾干燥器设计2212.热量衡算3.雾滴干燥所需时间T计算4.压力式喷嘴主要尺寸的确定5.干燥塔主要尺寸的确定6.主要附属设备的设计或选型11四.设计结果汇总表13五.参考文献13六.心得体会13七.附图1喷雾干燥装置设计的工艺流程示意图2喷雾干燥塔的工艺条件图目录.设计任务及条件 三.工艺设计计算物料衡算干粉产量1100kg/h压力式喷雾干燥器设计2温度ta= 2 C,相对湿度0 a= 70%金属09010901班材料工程原理B B课程设计“压力式喷雾干燥器设计”任务书（一）设计题目压力式喷雾干燥器设计。（二）设计任务及设计条件1、干粉生产能力：（湿基）见下表。

2、2、设备型式：压力式喷雾干燥器，干燥物质为陶瓷面砖原料料浆，干燥介质为空气，热源专业/班级学号姓名生产能力（kg/hr ）指导教师：刘亚云3、设计条件：(1)料浆含水量w1 = 40wt % (湿基)(2)干粉含水量w2 = 6wt % (湿基)(3)料浆密度3p i= 1200kg/m(4)干粉密度p P= 900kg/m3(5)热风入塔温度t1 = 450 C(6)热风出塔温度t2 = 70 C(7)料浆入塔温度tm1 = 20 C(8)干粉出塔温度tm2= 50 C(9)干粉平均粒径dp = 60 11 m（10）干粉比热容cm= 1.04kJ/(kg（11）料浆雾化压力2MPa（表压）

3、为发生炉煤气。（12）取冬季的空气参数C )干粉产量1100kg/h压力式喷雾干燥器设计3= 55.1kJ/kgH 2oH2 -H1金属09011103090118戴朝松1100( (三)工艺设计计算1物料衡算(1)料液处理量 G16弋器=1100豔=1723.35(2)水分蒸发量WW =G -G2 =1723.3-1100 = 623.31kg/h2.热量衡算(1)使物料升温所需热量:qG2Cm(tm?-tml) 1100 % 1.04 % (50 - 20)qm -W623.3(2)根据经验，取热损失q1=210kJ/kgH2O(3)干燥塔出口空气的湿含量Z q=q+qm = 2 1 0+

4、 55. 1 =265. 2bkJ/kgHI _|21-2 q =4.186X20 265.1 =181.4据气象条件(年平均气温2C，年平均相对湿度=70%),查空气H-I图，得H。=H1 =0.003kg/kg 干空气，丨勺=464.5kJ / kg 干空气，任取 H2=He=0.04,代入上式得干粉产量1100kg/h压力式喷雾干燥器设计4|2=| e=464.5-181.4(0.04-0.003)=457.8 查 I-H 图得 H2=0.141kg 水 /kg 干空气干粉产量1100kg/h压力式喷雾干燥器设计5623.3X1 =二=40= 0.67kg水 / kg干物料1-叫 100

5、-406X2 = = -= 0.06kg 水 / kg 干物料2 1-豹2100-6p 1 + X1 申dp0 =1卩1 1+X2丿dp|.360=63.仆11200 1+ 0.06 丿(5)液滴的临界湿含量Xc的计算10.4 1l2=439.6kj/kg(4)于是干空气消耗量H2-H10.141 -0.003 =4516.7kg 干空气 /h3.雾滴干燥所需时间T计算(1)汽化潜热Y的确定由I-H图查得空气入塔的湿球温度tw =tas =65 c，查手册得该温度下水的汽化潜热 Y=2346kJ/kg。(2)导热系数入的确定1平均气膜温度为(65+70 )=67.5 c ,在该温度下空气的热导

6、热率乙=2.944xi0KW /(m C)。(3)初始滴径dl的计算(4)雾滴的临界直径dpc =dp =604m-0.45kg水/kg干物料f dpP 11 w t1 -dp0 丿IpJ1Jt1 IXc = -g -1 一叫！干粉产量1100kg/h压力式喷雾干燥器设计6H = H +G1 0 -1 X X1 -Xc )L= 0.003+空吐0空4516.7(8)传热温差山tm1、itm2的计算Atm1In匕tc tw也tm2-切)-(鮎七2)= 64.91ct t I % Iw In-t2 tm2+ 2346 咒 900 X 602 咒 10 工 X (0.45 - 0.06) 12X2.

7、944X10 七 64.91(6)空气的临界湿含量He的确定= 0.050(7)空气的临界温度tc的确定由 HC=0.050 和 P =2M Pa，查得 tc=216.45 C壯1 -tm1 )-(tc tw ) _ _ _ _ _Cx-x=266.93 C雾滴干燥所需时间T的计算_ YR(d p02d pc2)P pdp c2(XcX2) T 8汕切12AA tm22346X 1200(63.42 -602)X10-*2-8 X 2.944 咒10七 266.93= 1.48X10h =0.533s4.压力式喷嘴主要尺寸的确定(1)为了使塔径不至于过大，根据经验取喷嘴角P =48。,根据喷雾

8、干燥实用技 术大全中，图4-11查得A= 0.9(2)当 A=0.9时，查图 4-12 得CD =0.41(3)喷嘴孔径的计算V =G1/(RX3600) =1723.3/(1200X3600) =4.0勺0 鼻干粉产量1100kg/h压力式喷雾干燥器设计V7即旋转室直径选用10 mm因为A =2ab，-P =9-22 = 7.9mm2 2所以兀0尺1r0 X22bA(Rr)比空22(竺丄8 9722.2天0.97.9A=(兀0尺/01/2兀 X 2.32x9、232)(h=%)(79宀 0.897mm2ab R2.1/2即 r0=2.32mm, d。=25 = 4.64mm，圆整后取 do=

9、5mm。(4)喷嘴其它主要尺寸的确定选矩形切线入口通道2个，据经验取b=2.2mm ,2R/b=8,即R=8.8mm圆整Ri=9mm,取 a=9.0mm(5)校核喷嘴的生产能力圆整后A基本不变，不必复算，可以满足设计要求。旋转室通道长度I和宽度b之间的关系，可按I =3b选取。I =3 X 2.2 = 6.6mm(6)空气心半径rc的计算出空竺9 =1.662X9X2.2由A与a的关联图查得a。=0.55c = r0 j1-a0 =2.32x J1 -0.55 = 1.56mm(7)喷嘴出口处液膜速度的计算V4310*严护. 1馭 0.41咒(2咒2咒1%00ro = 2.32x10讣干粉产量

10、1100kg/h压力式喷雾干燥器设计V8U0 =4.0咒10兀(r02 rc2 ) 3.14%(2.322 1.562 )x1043.2m/s平均速度水平速度分量干粉产量1100kg/h压力式喷雾干燥器设计9PUxo = UQ tan = 19.2m / s2垂直速度分量UyQ =UQ = 43.2m/s合速度UresQ = (UXQ + UyQ ) = 47.3m/s5.干燥塔主要尺寸的确定(1)塔径的计算塔内空气各参数按常压考虑，其平均温度 (450 +70) = 260c，查手册得空气粘度=0.0278 厘泊，空气密度0.671kg/m3 o 根据初始水平速度Uxo=19.2m/s，计算

11、出，Re。=dpQUxQpa 63.4X10X19.2X0.67o=29.30.0278属于过渡区。由Re与匚，匚Re2，匚/Re, B的列线图查得查得 Rq时，B = 4=3.0 x10,。当初始的瞬间，即当4d 2 PTQ = 0，由 T = 77- B - B0 得 T = 0 0取一系列Re100，Re2=70，；得一系列Ux1，Ux2，；查得相应的B,，B2；算出一系列相应的5，S，；列出表1中。以T为横坐标，Ux为纵坐标，作T -Ux曲线，如图1所示。用图解积分法求得Q.Q33uxdT =0.31m塔径D=2S=0.62m圆整取为D=0.7m(2)塔高的计算减速运动段的距离Y1的计

12、算干粉产量1100kg/h压力式喷雾干燥器设计10干粉产量1100kg/h压力式喷雾干燥器设计11Re0 = d=63443空0f巴0.02783 23x(0.0278x103)b.c.a.由初始垂直速度Uy0计算出Re。属于过渡区。4gPad3(Pi P) _ 4x9.8x0.67 咒(0.0634 咒 10)3(1200-0.67) “ ”- -=-=3.46由于屮=匚fRef,查Re与匚，匚Re2，匚/Re, B的列线图得Ref =0.13。据Re。查Re与匚，匚Re2，匚/Re，B的列线图得匚。ReO=6.4x103，则Re2屮=6.4X103 -3.46 二1.560表1停留时间T与

13、雾滴水平速度ux的关系Re巴u= -RedpPa(m/s)2BX1024d p2Pi T - P 1 B- B0 3巴0(s)29.320.33.002517.33.20.0004141510.43.70.00145106.95.20.0045674.86.20.0066353.457.10.008532.078.70.011821.3810.00.014510.6912.50.01970.50.3515.20.0253干粉产量1100kg/h压力式喷雾干燥器设计12列线图查得相应SRe2-匚2 Re；-屮1，G，列于表2中。e.以Re为横坐标,仏2_屮为纵坐标作图，如图2所示。0.30.21

14、17.30.02960.20.1419.00.0332d.取一系列 Rei =300, Re2 =200，Ref =1.8 ,由 Re与匚，匚 Re2，匚 / Re , B 的的qRe2&2Re2SRe2；再计算出相应的1 1103Re匚Re2ge2屮10U厂 Re；ay d,Pa(m/ s),4Pldl2dRe3巴匚Re2屮(s)666.4 X 1030.156440503.9 X 1030.26332.72.0 X 10301.9 X 1030.62121.31.6 X 10表2 Re与Uy、工的关系图1T-Ux曲线图干粉产量1100kg/h压力式喷雾干燥器设计13201.1 X 1030

15、.9513.21.3 X 10，1024.2 X 102.46.540.0275583.2 X 1024.15.120.04678527.1 X 105.83.270.0646214.8331.950.23650.5103200.38630.85260.358.5OC0.2406409 d Ref.由Re,=66,可计算出Uyi =44m/s，据图2可求得f ” d d RR 从而可以算出 300 J Re -W/甘口斗、,4Rd|2 F66dRe CC, r66 d Re停留时间 T；=丄二_=0.31 f =2.32x10 S。13巴50匚Re2-屮如匚Re2屮a图2 Re与宀曲线409

16、d Reg.类似地，由Re2, Re3，Ref，根据图4-45可求得，打港士，-409 H Dpd R R幕；亦可计算出相应的停留时间右，如表2所示。由此得3 J Re 一屮 到减速运动段的停留时间 r = 0.24s。h.由表2的Uy , T 数据，作T -Uy曲线如图3所示。用图解积分法可得减速运干粉产量1100kg/h压力式喷雾干燥器设计273149304.4=(0.773+1.24护 0.141)273 + 70273= 1.19m3 / kg干空气V2 =L 巾2 =4516.7% 1.19=5374.9m3 /hdP374.90.276m什5咒3600圆整后取d 280mm6.主要

17、附属设备的设计或选型(1)旋风分离器进入旋风分离器的含尘气体近似按空气处理，取温度为95乜o0.8526动段的距离yj = 0 Uydt =1.52m o圆整后为y=1.6mo(3)热风进出口接管直径的确定在干燥系统中，一般取风管中的风速为1525 m/so 热风进口接管直径d1VH1 = (0.773+1.244H1)27|31=(0.773+1.244次0.003) 273 十450 =2.06m3/kg干空气273gM =LVH1 =4516.7x2.06 =9304.4m3/s取热风管道中的气速为25m3/s，则d = I - = 0.363 m#3600 三X25圆整后取干燥塔热风入

18、口接管直径 d1 =370mmo热风出口接管直径d2(o.7”.244)2732273+953OH3 =(0.773 + 1.244X0.141) -= 1.28m3/kg干空气干粉产量1100kg/h压力式喷雾干燥器设计153V3 =L0H3 =4516.7x1.28 =5909m /h采用蜗壳式旋风分离器,其进口宽度b =0.225D，高度a = 0.3D，取进口速度为25 m/s,则V30.225DX0.3DX25 =3600即D = 0.973m。圆整后取5909-3600D =1000m m。其余各部分尺寸为L1 =0.8D = 800mmL2 = 2D = 2000 mmb =0.

19、225D = 225mma =0.3D =300mmd =0.35D = 350mmI =0.7D =700mmd =0.2D =200mm（2）风机的选择干燥塔的操作压力一般为0-100（表压），所以本系数需2台风机，即干燥塔前安装1台鼓风机，干燥塔后安装1台引风机，阻力也可以干燥塔为基准分前段（从空气过滤器至塔）阻力和后段（塔后的设备及管道等）阻力。在操作条件下，热风流经各设备及管道等的阻力如表 3所示,鼓风机的选型鼓风机入口处的空气风度为2P，湿含量Ho =0.003273 + 2VH 0 = (0.773 +1.244X 0.003)-= 0.78m3 / kg 干空气273V0 =L

20、UH0 =4516.7X0.78 =3523m3/h表3系统阻力估算表干粉产量1100kg/h压力式喷雾干燥器设计16干粉产量1100kg/h压力式喷雾干燥器设计174300 M上一 111.000 丿=5160pa。设备压降，pa设备压降，pa空气过滤器200旋风分离器1500空气加热器300布袋除尘器1500加热塔200干燥塔100（塔）热风分布器200消音器400管道、阀门、弯头等宰 600管道、阀门、弯头等800合计1500合计4300系统前风温按1509计，密度为0.83kg/m3，则所需风压（规定状态下）为1500 咒(12】=2169paV0.83 丿故选用4-72-11NO.4.5A离心机，风量为