化工原理课程设计(优选)

1、化工原理课程设计说明书设计题目奶粉喷雾干燥专业班级姓名指导老师XXXXXX 大学20XX年X月X日化工原理 课程设计任务书专业： XXX 班级： XXX 姓名：XXX一、设计题目 ： 奶粉喷雾干燥二、设计条件 ：1、生产任务：年产全脂奶粉 750 吨（学号： 1-6）；800 吨（学号： 712）；850 吨 （学号： 13-18）；900 吨（学号： 19-24）；950 吨（学号： 25-30）； 1000 吨（学号： 31-36） 以年工作日 310天（学号尾号为单数）；330 天（学号尾数为双号） ，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、

2、进料状态：浓缩奶总固形物含量 46%（学号 5,6,11,12,17,18,23,24,29,30,35,3）6 48%（学号： 3,4,9,10,15,16,21,22,27,28,33,34） 50%（学号： 1,2,8,7,13,14,19,20,25,26,31,32） 温度55C、密度1120kg/m2、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/m2、比热2.1kJ/kg.K 。3 、新鲜空气状态：t°=20C、巾0=50% （学号1 12）; t0=23C、巾 0=55% （学号 13 24）;to=25C、巾 0=60

3、% （学号 25 36） 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）编制设计说明书四、设计时间和设计要求时间： 1.5 周 要求：根据设计任务，确定方案合理，论证清楚，计算正确，简述简明，图 纸整洁无误，书写整齐清洁。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 5二、喷雾干燥的计算 52.1物料及热量衡算 52.1.1空气状态参数的确定 52.1.2物料衡算 82.1.3热量衡算 92.2离心式雾化器的计算 102.2.1雾滴直径dL的计算 102.2.2液滴离开转盘的

4、初速度 112.2.3雾滴水平飞行距离 122.2.4离心喷雾器所需功率 132.3喷雾干燥塔主要尺寸的计算132.3.1 塔径 D 132.3.2 塔高 H 14三、辅助设备的选型计算 143.1空气过滤选型器的计算 143.2空气加热器的选型计算 153.3粉尘回收装置的选型计算（喷） 183.4风机的选型计算 193.5高压泵 203.6其他辅助设备选用 20四、设计结果的汇总204.1主要工艺参数 204.2干燥装置及主要辅助设计一览表21五、带控制点的工艺流程图 22六、设计说明 22七、对干燥设计过程中某些问题的探讨 23八、结束语 24九、参考文献 24一、工艺流程确定及论证 本

5、工艺采用并流、离心式喷雾干燥法进行奶粉的喷雾干燥。1.1 论证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（5060C）,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

6、及冲调性，保持其原有的营养成分及色、香、味。喷雾干燥的特点是：干燥速度十分迅速。干燥过程中的液滴温度不高， 产品质量较好。产品具有良好的分散性、流动性和溶解性。.生产过程简化， 操作控制方便。防止发生公害，改善生产环境。 适宜于连续化生产。. 容易改变操作条件，控制或调节产品的质量指标。可以满足对产品的各种要求。适用于热敏性和非热敏性的干燥但是其缺点是：设备比较复杂，一次投资大。投资费用比较高。. 设备的热效率不高，热消耗大，热效率约为 30%-40%。.对生产卫生要求高的 产品，设备的清扫工作量大。牛乳的化学成分中的矿物质种类非常丰富，除了我们所熟知的钙以外，磷、 铁、锌、铜、锰、钼的含量都

7、很多。最难得的是，牛乳是人体钙的最佳来源，而 且钙磷比例非常适当，利于钙的吸收。其主要成分由水、脂肪、磷脂、蛋白质、 乳糖、无机盐等组成。 可以看出牛乳的主要成分中含有脂肪等易氧化和热敏性的 成分，这对于干燥来说是需要较高的要求， 而通过上述喷雾干燥优缺点的对比我 们发现喷雾干燥法适合于热敏性、易氧化物料的干燥。综上所述，该工艺适合采用喷雾干燥技术制备乳粉。1.1.1 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。本工艺 采用并流型喷雾干燥。（ 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）

8、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，本工艺适合采用并流型喷雾干燥。1.1.2 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。本工艺采 用并离心式喷雾干燥。（ 1） 压力式喷雾干燥的操作特点是结构简单，

9、制造成本低；维修简单，拆装方 便；与气流式喷嘴相比， 大大节省雾化用动力， 但在生产过程中流量调节能力差； 不适应于处理纤维状或含大颗粒料液和高粘度料液或有固液相界面悬浮液； 压力 式喷雾干燥的体积蒸发强度较低。(2) 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。(3) 离心式喷雾干燥的操作特点是：塔内只安装一个雾化器便可完成生产任务。在一定范围内，可以调节雾滴尺寸。生产能力调节范围大。在调 节处理量时，不需要改变雾化器工作状态。.与压力式喷雾干燥相比，可以适应叫高粘度的料液。综上所述，本工艺采用并

10、离心式喷雾干燥。虽然离心式喷雾干燥的不足之处有， 喷雾机构造复杂，维修麻烦，钢材要求 高质；高速旋转的传动部分要注润滑油，常漏油污染奶粉；乳粉颗粒中空气多， 容重小，保存贮藏性差；无均质作用，只可适于立式烘箱。但是这些缺点并不影 响它的广泛使用。总的来看，离心喷雾干燥还是经济的，特别是大规模生产时， 其经济性极为突出。当蒸发同样水分时，此法要比其他干燥方法来得经济。 在喷 雾干燥设备中，每蒸发一公斤水分所需的热量消耗约为8501400千卡。因此最终确定本生产工艺选用并流、离心式喷雾干燥法进行奶粉的喷雾干 燥。1.2喷雾干燥流程图图1:喷雾干燥流程图、喷雾干燥装置的计算:2.1物料及热量衡算2.

11、1.1空气状态参数的确定图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：to = 20C ,二50%查得 20°C 饱和水蒸汽压 Ps)= 17.54 mmHg (2338.59Pa)湿度 Ho=O.622(0Pso/(P-®Pso)=0.622*0.5*17.54/(760-0.5*17.54)=0.00726kg 水/kg 绝干气热焓 l0=(1.01+1.88H0)t0+2490H0=(1.01+1.88*0.00726)*20+2490*0.00726=38.554kJ/kg 绝干气湿比容 u0=(1/29+H/18)*22.4*(273+t

12、 0)/273=(1/29+0.00726/18)*22.4*(273+ 20)/273=0.8387m3(湿空气)/kg绝干气2.1.1.2 加热后空气的状态参数：(2 , P467。7,P229-P233 )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- 160C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200C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

13、到标准。故加热后的空气温度可确定为150C。湿度H1=H0=0.00726Kg水/Kg绝干气热焓 I1=(1.01+1.88*H1)*t 1+2490H1=(1.01+1.88*0.00726)*150+2490*0.00726=171.628KJ/Kg 绝干气湿比容 U1 = (1/29+ H1/18)*22.4*(273+ ti)/273=(1/29+0.00726/18)*22.4*(273+ 150)/273=1.211m3(湿空气)/kg绝干气2.1.1.3 排风状态参数确定：(汇编,P1-8 , 7,P305 )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

14、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 C,相对湿度为10-12%。选定排放温度为80E。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10C。就整个干燥器作热量衡算，(1下册,P230)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 C (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°C (任务书给定)tM2-奶粉出口温度，取70 CQ

15、L 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) 221.77kgG2 每小时奶粉产量 (见物料衡算) 215.05kgI-每蒸发1千克水所需空气量 Kg,l = 1/(H 2-H) 将上式整理后可得：Cl tM1-(G2CM tM2 /W-G2CMtM1/W+QL)=(I2-I1)

16、/(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。<4.187*55-(215.05*2.1*70/221.77-215.05*2.1*55/221.77+251)=-51.2605KJ/Kg 水Y(|2-|1)/(H2 Hi)=(1.01+1.88H2)t2+2490H2-I1/(H2H1)=(1.01+1.88H2)*80+2490H2-171.628)/(H2-0.00726)=-51.2605KJ/Kg 水解得：H2 = 0.03388 Kg水/Kg绝干气热焓 I2= (1.01+1.88 H2)t2+2490 H2=(1.01+1.88*0.03388)*80+

17、2490*0.03388=170.25675kJ/kg 绝干气巾2的求取：由 "=0.622巾2Ps2/(P-巾2氐)查得80r饱和水蒸汽压 Ps2= 355.1mmHg0.03388= 0.622*355.1(2/(760-355.1* 解得：血=11.06% < 12%为保证乳粉水分含量的要求，必须严格控制排风相对湿度血=1012%。由于巾2在此范围以内，所以含水量可以保证。湿比容 U2=(1/29+H/18)*22.4*(273+t 2)/273 =(1/29+0.03388/18)*22.4*(273+80)/273=1.0533m3(湿空气)/kg绝干气2.1.2 物

18、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 800吨，年工作日为 310天，日工 作二班，班实际喷雾时间 6 小时)G2=800*1000/(310*2*6)=215.05kg/h2.1.2.2 每小时喷雾浓奶量及蒸发水分量 WG1=G2*(1-W2)/(1-W1)=215.05*(1-0.025)/(1-0.52)=436.82Kg/hW=G1-G2=436.82-215.05=221.77kg/h2.1.2.3每蒸发1kg水干空气用量(绝干量计)L=1/(H 2 Hi) = 1/(0.03388-0.00

19、726)=37.566kg绝干气/kg水每小时干空气量L = W/(H 2 Hi) = 221.77/ (0.03388-0.00726 =8330.9542Kg 绝干气/h新鲜空气体积流量V0=L uH0=8330.9542*0.8387=6987.1713mf/h热空气体积流量V1=L uH1 =8330.9542*1.211=10088.785mi/h排气体积流量V2=L uH2 = 8330.9542*1.0533=8774.994mf/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=8330.9542*38.554=321191.61kJ/h加热器输入

20、热量：Q2=L(I 仁 |0) = 8330.9542*(171.628 -38.554)=1108633.4 kJ/h浓奶带入的热量：Q3=G2CMtM1+WCl tM1 = 215.05*2.1*55+221.77*4.187*55=75908.579KJ/h艺Q入=Q1+ Q2+ Q3=321191.61+1108633.4+75908.579=1505733.6kJ/h2.1.3.2 输出系统的热量排气带出的热量 :Q'1=L|2 =8330.9542*170.25675 =1418401.2KJ/h产品奶粉带出的热量： Q 2 = G2CMtM2 = 215.05*2.1*7

21、0=31612.35KJ/h干燥室热损失：Q 3= WQL = 221.77*25 仁55664.27KJ/h工Qb = Q 1+ Q'2+ Q'3= 1418401.2+31612.35+55664.27=1505677.8 KJ/h由于XQ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。n =(r+CWt2)-Cl tM1 )/l(12 10)=(2490+1.88*80)-4.187*55)/37.566(170.25675-38.554)=48.7%2.134空气加热器蒸汽消耗量

22、：（5,P266 ）选取加热用饱和水蒸气温度 T= ti+10=150+10=160°C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n=95%蒸汽消耗量：Dk=Q2/r n1108633.4/2087.1*0.95=504.62kg/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=436.82kg/hp =1120kg/mV1=G1436.82 1031120390.02L/h故可选取生产能力为400L/h的离心雾化器。可增大孔径至5mm,采用6个喷孔。0.9196 m sLP400要使喷孔流速

23、U孔在0.51m/s之间,核算 u 孔39°.02 1032-56 3600 4U孔在0.51m/s间，适用选LP400:参数如下： 生产能力：400L/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：5mm离心盘转速：7300r/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雾滴直径dL的计算（6，P432

24、）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:dL 98.5 爲:式中：dL-雾滴直径（m）N分散盘转速7300(r/min)r-分散盘半径0.14(m)料液表面张力 0.049/9.81=0.005(kg/m)料液密度1120(kg/m3)1dL 98.5 N ,r l98.51、°.00573000.14 11207.619 10 5m2.2.2液滴离开转盘的初速度（6，P428）2.2.2.1径向速度的计算圆形通道分散盘，雾滴离开分散盘时径向速度按下式计算:0.8 0.4rUr0(10.350.40.950.421.43c r式中：Uro

25、-雾滴的径向初速度（m/s）分散盘的角速度2 N602730060764.454(rad / s)r分散盘半径0.14（m）c常数；c0.090.35(Ql )0.8(N0.090.00250.351.339 101.083 1073004)0.80.27998rg -通道半径 0.0025(m)料液运动粘度一需 g 1°5（承）Ql料液的体积流量色 證鑫1.083 10伽讥）N分转盘转速7300(r/min)。0.80.4r0.3504将以上数据代入式0.9746.4540.8 0.140.40.27998(1c c r46.3m / s0.350.40.950.421.43 )0

26、.27998746.4540.14222.2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：ut0 dN 0.28 7300 106.97m/s60式中：d分散盘直径0.28(m)Uto切向速度(m/s)。222.3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：Um。、.、U0 u；o.106.972 46.3? 116.56m/s式中：Umo-料液离开分散盘时的初速度(m/s)。2.2.3雾滴水平飞行距离(6 ，P429-430)雾滴离开分散盘边缘沿水平方向飞出，雾滴飞出

27、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?雾滴的降落半径作为最大 雾距。但是实际雾距和理论值不能吻合，主要原因在于： 雾滴在喷出后因水分迅速蒸发而使雾滴密度减小，因此飞行距离也缩短。 在干燥过程中雾滴的直径收缩或因崩裂而减小。 干燥器热风的流动，雾滴的飞行受到影响。所以考虑到空气阻力的影响，计算雾距有下列公式：R 4dp L ln Um03 aum雾滴直径7.619 10 5(m)式中：dp料液密度1120(kg/m3)空气密度(kg/m3)a1 a221 比 1 H2VH1VH221 0.07261.2111 0.033881.053320.9336k

28、g / m3Um0雾滴的初速度116.56m/sUm 雾滴的运动终速度(m/s)，可按雾滴在干燥室内的浮翔速度考虑Um21 dp( l a)g18(7.619 105)2 (1120 0.9336) 9.8118 1.837 105 0.93360.2064m/ s20C时，干空气的黏度：a1=1.81 XlO5Pa|s干空气的运动黏度：al ai| al 0.8857 ai 1.603 lo'm'/s80 C时，干空气的黏度:干空气的运动黏度：1.81a2 =2.11 X 10 5Pa|sa2 0.98156 a2a1 a2a 2a2 a210 51.96 10 5Pa|s2

29、.071 10 5m2/sdLUm0a1 a221.603 2.071210 51.837 10 5m2/s阻力系数阻力系数，是Re的函数7.619 10 5 116.56 0.93361.96 10423<100018.518.54230'60.491将以上数据代入公式R 如上In3 aUm得：R 47.619 10 51120ln 吨3 0.491 0.93360.20641.573m2.2.4离心喷雾器所需功率（课程设计指导书,P430）P2-26，或参考干燥设备设计手册,分散盘雾化料液时理论上消耗功率：N 2.25GV。102 2g式中：乂 离心盘的圆周速度，即离心盘线速

30、度104（m/s）G -一 离心盘的生产能力，即(G = GJ=厶36.82 0.12134( kg / s)360022.25 0.12134 104102 2 9.811.4755KW2.3喷雾干燥塔主要尺寸的计算2.3.1 塔径 D （6，P179）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1.573m选取：D= 2.25R=2.25 >1.573=3.54m 圆整为 D=4m验算:塔内空气平均流速U，应在 0.10.3m/s之间。8330.9542 焙1 “533式中:L Vh 1 Vh 2 U -

31、 匸D2 36004U-空气平均流速（m/s）4 42 36000.2085m/ sL绝干空气流量8330.9542kg绝干气/hD-喷雾干燥塔内径12.5mvH - 平均湿比容，vH1 =1.211和vH21.0533m3（湿空气）/kg绝干气0.1m/s<U=0.2085<0.3m/s,所以选择 D=4m 合适。2.3.2塔高H1=1.2D=1.2 X 4=4.8mH2=D=4m选鼓形阀d=400mm四空S 0.452H24.a =48.45° <60° 合适因为锥形壳体的应力，随半锥角a的增大而增大；当 接近圆筒形壳体的应力值。所以在设计制造锥形容器

32、时， 太大。Da角很小时，其应力值 a角要选择合适，不宜H=H 1+H2= 4.8+4=8.8m有效容积V D24蒸发强度q核算2 244.8060.3m422173.68 kg水 /m3h60.3q经验 °.03t11WV0.03 150 13.5kg水/ m3hq经验q核算，由于二者近似相等，塔高选择合适。三、辅助设备的选型计算3.1空气过滤器的选型计算（课程设计指导书P4-1、7,P277 ）材料采用中空泡沫塑料，油浸式滤层，滤层用不锈钢细丝，形成绒团（钢丝 绒、铜丝绒、尼龙纤维、中孔泡沫塑料均可）喷以轻质定子油或真空泵油（无味、无臭、无毒、挥发性低、化学稳定性高)制成每块 5

33、0 x 50cm左右单体厚约5 12cm,当空气通过时，空气中杂质即被阻挡或为油膜吸附于滤层中，每隔一定时 期拆下用碱水清洗，干燥后喷油重新安装，可继续使用。过滤面积：F如m式中：m滤层过滤强度，一般为 40008000m3/m2 h选取 m= 5000 m3/m2hLvh。m8330.9542 0.8387500021.397m 圆整为 1.5mLvh。8330.9542 0.83873 / 2核算 m-4658.1m /m hF1.5空气阻力：Hf=0.5SV1.8式中：S滤层厚度，通常取10 cmV过渡速度为m / s3600Hf=0.5 10 (4658.1)1.87.95mmH2O3

34、600过滤时一部分孔被堵，导致 Hf上升，至一定程度 (15 20mmH2O )时 取下清洗。进料时无压力，不会有漏奶等情况，清洗时仅需拆下进奶管道，离心 转盘，清洗容易，轻便。长期不清洗，使过滤器的阻力增大，从而使进风量减少， 影响生产能力。3.2空气加热器的选型计算(课程设计指导书4-24, 7P277278)空气加热器是以紫铜管或钢管上绕以紫铜的翅片，最后经搪锡而制成具有一 定加热面积的加热器，干燥设备一般由若干加热器组成。目前在乳粉生产上常用 的有S型及GL型两种形式。空气加热器是对新鲜空气进行加热的必要设备，用饱和蒸汽作为热源，在加热管内流动，新鲜空气在加热管外经翅片间通过，经热交换

35、后空气的温度可达 150170C，热空气的温度主要取决于加热面积，饱和蒸汽的压力及质量。为强 化传热，可采用翅片式换热器，加大湍流程度，减少该侧热阻。(1) 需要加热量Q需Q需 丄亠 833。9542(171.62838554) n66982.5KJ/h0.95(2)传热效率Ft1 to150 20Ts T。170 200.867选定饱和蒸汽压力：8kgf/cm2查1P334的Ts=170C(3) 表面风速Va的选取6555 心功5.: E言富黒岸an?(2/s。曲血口血出凤制At逍埠溫度 黑汽祖坝-进泌血嗖由F查化工原理课程设计辅导书4-3 Va-F图得Va=2.75m/s, N=8排。GL

36、II型钢制空气热交换器比GLI型散热排管的传热系数高，比I型散热 排管重量轻，体积小，消耗金属少，且造价比S、UII型钢制散热排管便宜。故选用GLII型空气加热器。(4) 受风面积FaFaG360(VaG '校正至20°C, I atm时空气的体积流量m3/h,273 20Lvh° 273208330.9542 0.83872932930.706m3600va3600 2.75(5) 选型：据 Fa=0.706m2, 8 排 查4-4表选 GLII 2-15-54GLII 2-15-54的主要参数：散热面积Fo： 26.12m2受风表面积Fa： 0.828m2通风净

37、截面积Ff: 0.438m2总传热面积 Fo=8X 26.12=208.96n?(6) 核算传热量：Q供=KFo tmK无具体计算公式，故借用 S、Uii型公式K=19.77(Vr)0.608X 10-3Vr=L(1 Ho)833°.9542 (1 0.00726)5.32kg/m2 s Ff 36000.438 3600K=19.77X 5.320.608x 10-3=0.0546kw/m2k tm=t1t2In t| / t2(170 20) (170 150),170 20 In170 15064.52Q 供=KFoAtm=0.0546 X08.96 64.52=736.122

38、kw=2650041.4kJ/h富裕 2650041.4 1166982.5 26500414 100% 55.96%Q供Q需 富裕55.96%不在2030%范围内故在原有基础上减两组，即4排。(7) 空气阻力厶 P=0.0853X( Vr) 1.862 X4=7.67mmH2O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

39、，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) 卸料装置简单，可用鼓形阀。3.3 粉尘回收装置的选型和计算(1)(2)进口风速Ui 一般可取1525m/s,取ui=20m/s8330.9542 1.0533进口截面积F=UiLvH 2360020 36000.122m2F=D20.122m2D=0.987m八 DA= 0.5m2.8330.9542 Ui=圆整为D=1mDB= 0.25m41.05331/8 3600D1=D/2=0.5mS1=D/8=0.125m19.5m

40、 / sH1=2D=2mD2=D/4=0.25mH2=2D=2m P=2BUi2标准型Z =81 H2ui21 0.033881.0533219.521492.957N /m=152.49mmH2O(3) 分离总效率dc=NUi s996 10 5 °2515.5 m517.2 600取进入粉尘回收装置的量为15%060um60120um颗粒平均直径3090质量分率2/15=13.3%13/15=86.7%d/do2.718.14粒级效率0.931.0选型：采用干式法回收，选用标准型切线入口的旋风分离器、粒径卩m06060120120180180240>240离心式分布百分率2

41、.031.224.018.624.0压力式分布百分率66.424.65.42.21.5离心式喷雾机乳粉粒度谱。分离器尺寸及进口风速和阻力计算分离率n =0.93X 13.3%+1.OX 86.37%=99.07%分离总效率 n总=0.85+ nX15=99.07%x0.15+0.85=99.86%损耗率：1-n 总=1-99.86%=0.14%3.4风机的选型计算(7,P281)(1) 送风机：风量一般应有1020%富裕量，取15%。Q 送=Lvho(1+0.15)= 8330.9542 1.0533 X1+0.15)=10091.243mf/hPt=(干燥室内压-大气压)+过滤器阻力降+加热

42、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 1015mmH2 O,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+7.67+40+40=87.67mmH2OPto=Pt °87.671.21 0.0072687.599mmH2O0.8387查1 P365 表 25据 Pt°=87.599mmH2OQ 送=10091.243m3/h选送风机型号为：离心

43、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)= 8330.9542 1.0533 X1.25=10968.743m3/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)+ 152.49+35=187.49mmH2OPt°=Pt187.491.21 0

44、.03388229.214mmH2O1.0533据 Pt°=229.214mmH2OQ 排=10968.743m3 / h 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%。15800 10968.74330.58%15800由于20% 30.58% 40%,所以风机选择合适3.5、高压泵（汇编 4-18、7,P414）根据设计压力一般在100150Kgf/cm2

45、,女口 120 Kgf/cm2,流量如430Kg/h 选取合适的泵3.6、其它辅助设备选用（1） 浓奶保温槽：选RPLs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0.05m m以保证气密性，用型号I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、设计结果的汇总：4.

46、1主要工艺参数（1）产量：年产全脂奶粉800吨，每小时产量为215.05kg，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19°T，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48%,温度55C，每小时喷雾量Gi=436.82kg/h。(3) 蒸发水量：W=221.77kg/h(4) 干燥空气用量：L=37.566kg绝干气/

47、kg水(5) 新鲜空气的状态及流量：t0=20C収=0.5l0=38.554kJ/kg 绝干气V0=6987.1713m3/h|1=171.628KJ/Kg 绝干气V1=10088.785m3/hH0=0.00726kg水/kg 绝干气VHo=0.8387m3(湿空气)/kg绝干气(6)热空气的状态及流量：t1=150CH1=0.00726kg 水/kg 绝干气VH1=1.211m3(湿空气)/kg绝干气(7) 排气的状态及流量：t2=80C收=0.1106H2=0.03388 Kg 水/Kg 绝干气l2=170.25675kJ/kg绝干气VH2=1.0533m3(湿空气)/kg 绝干气 V2

48、=8774.994m3/h(8) 加热蒸汽的状态及流量：T3=170CP=8.0kgf/cm2Dk=504.62kg/h 4.2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 6C1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中空泡沫塑料1过滤面积：1.5m2阻力降：7.95mmH2O3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：7.67mmH2O4(1)干燥塔立式、并流、离心式1塔径：

49、4. 0m 塔高：8. 8m 有效容积：60.3m2 蒸发强度：3.68kg水/m3h蒸发水量：221.77kg/h(2)雾化器LP400离心式雾化器1喷雾量：390.02L/h 转盘转速：7300rpm 喷嘴孔径：0 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=1m , A=0.5m , B=0.25mmH 2O, D1=0.5m, D2=0.25m, H 1=H2=2m, S1=0.125m, H=4m 进口风速：19.5m/s 阻力降：152.94mmH2O 分离效率：99.86%6排风机离心通风机4-72-11 6C1风压：248mmH

50、2O，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：0.37KW2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、带控制点的工艺流程图见所附A3图纸上。六、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