压力式喷雾干燥器设计说明

1、目录设计任2务及条件- 工艺设计计算1物料3衡算2热八、量3衡算3雾滴干燥所需时间计算34压力式喷嘴主要尺寸的确定55干燥塔主要尺寸的确定66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金属0901班材料工程原理 B课程设计“压力式喷雾干燥器设计”任务书指导教师：刘亚云（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、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 为发生炉煤气。3、设计条件：1）料浆含水量wi = 40wt

2、% （湿基）2）干粉含水量w2 = 6wt % （湿基）3）料浆密度p i = 1200kg/m34）干粉密度3p p= 900kg/m5）热风入塔温度ti = 450C6）热风出塔温度t2 = 70C7）料浆入塔温度tm1= 20 C8）干粉出塔温度tm2= 50 C9）干粉平均粒径dp = 60m10）干粉比热容cm= 1.04kJ/（kgC ）(11) 料浆雾化压力2MPa(表压)(12) 取冬季的空气参数温度ta= 2C,相对湿度$ a= 70%专业/班级学号姓名生产能力(kg/hr )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G1

3、00 11100 卫06 1723.3kg/h100 40(2) 水分蒸发量2. 热量衡算(1)使物料升温所需热量:qmG2Cm(tm tm)1100 1.04 (50 20)W623.355.1kJ/kgH 2o根据经验，取热损失q1 =210kJ/kgH2O(3)干燥塔出口空气的湿含量q q +qm =210+55.仁265.1kJ/kgH2O-IjCwtm1q 4.186 20 265.1181.4H2 H1Ho Hi 0.003kg/kg 干空气，h 464.5kJ / kg 干空气，任取 H'=He=0.04,代入上式得12'=I e=464.5-181.4(0.04

4、-0.003)=457.8查I-H图得H2=0.141kg水/kg干空气12=439.6kj/kgWH2 H1(4) 于是干空气消耗量4516.7kg干空气 /h0.141 0.0033. 雾滴干燥所需时间计算(1)汽化潜热的确定 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=2346kJ/kg。(2)导热系数入的确定1平均气膜温度为-？ 65 7067.5 C ,在该温度下空气的热导热率22.944 10 5KW /(m C)。(3) 初始滴径dl的计算X140100 400.67kg水 /kg 干物料X26100 60.06kg水 / kg干物料

5、dp0p 1 X11311 X2dp900 1 0.67 131200 1 0.0660 63.4 m(4) 雾滴的临界直径 dpc dp 60 m(5) 液滴的临界湿含量Xc的计算Xcdpdp01 0.40.46063.4w1100012000.45kg水/ kg干物料(6) 空气的临界湿含量Hc的确定Hc H10.0030.050G 1 i 兀 XcL1723.3 1 0.4 0.67 0.454516.7(7) 空气的临界温度tc的确定 由 Hc=0.050 和 P =2MPa，查得 tc =216.45 C(8) 传热温差tm1、 tm2的计算tm1t1tm1tctm1tm2tcln&

6、amp;tctwtwt2tm2lnt2twtm2266.93oC64.91oC雾滴干燥所需时间的计算l (d p0 d pc )pdpc2(XX2)8 tm1tm22346 1200(63.42 602) 10 1238 2.944 10266.9331.48 10 h 0.533s2346 900 60210 1212 2.944 10(0.45 0.06)64.914. 压力式喷嘴主要尺寸的确定，根据喷雾干燥实用(1)为了使塔径不至于过大，根据经验取喷嘴角48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Gi/( i 360

7、0)1723.3/(1200 3600)4.0 101/2VCd.2 Pi2.32 103m4.0 10即 r0=2.32mm d°0.41 .2 10612002r04.64mm，圆整后取 do=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R=9mm, 即旋转室直径选用10 mm。因为b2 2A 2ab， R2 R| 9 7.9mm2 2所以1 1a0尺(0 )23.14 2.32 9(2.32户 3972bA (R2)2 2.2 0.9( 7.9 )取 a=9.0mm0 R )(0 )1/22ab )(R2

8、)(5) 校核喷嘴的生产能力0.897mm(2.32 9 2.32f/2(2 9 2.2 )( 7.9 )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 2.2 6.6mm(6) 空气心半径l的计算“r°R 3.14 2.32 9 , “A00 11.66A 2 9 2.2由A与a的关联图查得a。0.55rc r0 1 a02.32. 1 0.551.56mm(7) 喷嘴出口处液膜速度的计算平均速度_Vuo22rorc4.0 102 23.142.322 1.56210 643.2m/s水平速度分量Ux0uo t

9、an19.2m / s2垂直速度分量uy0 u043.2m/ s合速度1ures0 (Ux02 Uy。2)247.3m/s 5 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 70260°C，查手册得空气粘2度a 0.0278厘泊，空气密度a 0.671kg/m3。x0根据初始水平速度ux0 19.2m/s，计算出民,dp0ux0 a634 103 曲 °67 29.30.0278属于过渡区。由Re与，Re2 ,/ Re，B的列线图查得查得Re0 时，B &3.0 10 2。当初始的瞬间，即当由IB0得 0。取一系列Re1100

10、 ,Re270，；得一系列血，ux2，；查得相应的B,，B2；算出一系列相应的；列出表1中。以 为横坐标，ux为纵坐标，作-ux曲线，如图1所示。用图解积分法求得0.033uxd0.31m0 x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的计算a.由初始垂直速度uy0计算出Re0Re° =p0Uy063.4 10 3 43.2 0.670.027866属于过渡区。4g ad；( la)_4 9.8 0.67 (0.0634 10 3)3(1200 0.67) =3 463 (0.0278 10 3)2b.由于f Ref,查Re与Re2，/ Re

11、，B的列线图得Ref =0.13。c.据Re。查Re与，Re2/Re，B的列线图得o ReO 6.4 103，则1°Re；131.56 10 46.4 103.46表1停留时间与雾滴水平速度Ux的关系Reux Redp a(m/s)B 1024dp2 lp B B03 a(s)29.320.33.002517.33.20.0004141510.43.70.00145106.95.20.0045674.86.20.0066353.457.10.008532.078.70.011821.3810.00.014510.6912.50.01970.50.3515.20.02530.30.21

12、17.30.0296图1Ux曲线图d.取一系列Rei300, Re2200, ,Ref 1.8，由 Re 与，Re2， /Re, B 的列线图查的iRe2, 2Re2，f Ref;再计算出相应的1i Rei12 Re21f Re：,列于表2中。e.以Re为横坐标,1Re2为纵坐标作图，如图2所示。0.20.1419.00.0332ReRe21 103Re2Re a u ay人d| a(m/ s)24 ldld Re3 aRe2(s)666.4 X 1030.156440503.9 X 1030.26332.72.0 X 10 3301.9 X 1030.62121.31.6 X 10 3203

13、1.1 x 100.9513.21.3 X 10 2表2 Re与1Re2Uy、 的关系104.2 X 1022.46.540.02755823.2 X 104.15.120.0467857.1 X 1025.83.270.0646214.8331.950.23650.5103200.38630.85260.358.50.2406409 d Ref 由Rei =66,可计算出比！ 44m/s，据图2可求得3002从而可以算出图2 Re 与1Re2-曲线g.类似地，由Re2, Rea，Ref，根据图4-45可求得，409 d Re200Re2，409 d Re0.35Re2;亦可计算出相应的停留时

14、间2，3，如表2所示。由此得到减速运动段的停留时间0.24s。h 由表2的Uy， 数据，作-Uy曲线如图3所示。用图解积分法可得减速运0.8526动段的距离y1Uyd1.52m。圆整后为y=1.6m。（3）热风进出口接管直径的确定停留时间4 | d： 66 d Re23 a 50 Re2=0.3166 d Re50 Re22= 2.32 10 2s。在干燥系统中，一般取风管中的风速为1525m/s 热风进口接管直径d1vH1=(0.7731.244HJ273 t1273(0.773+1.2440.003 ) 273 450 =2.06 m3/kg 干空气273g3V Lvhi 4516.7 2

15、.069304.4m /s取热风管道中的气速为25m3/s，则di9304.40.363m36004 25圆整后取干燥塔热风入口接管直径 d1 =370mm热风出口接管直径d2(0.773 1.244H2)273 t2273(0.773+1.2440.141)27331.19m /kg干空气V2=L H2 =4516.7 1.19=5374.9 mV3 L H3 4516.7 1.285909m /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/h5374.90.276m25 36004圆整后取d2280mm6.主要附属设备的设计或选型(1)

16、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 C273 953H3 (0.773 1.244 0.141)1.28m3 /kg干空气59090.225D 0.3D 2536003600即D 0.973m。圆整后取D 1000mm。其余各部分尺寸为L10.8D800mmL2 2D 2000mmb 0.225D225mma 0.3D300mmd 0.35D350mml 0.7D700mmd'0.2D200mm（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

17、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2 C，湿含量H。=0.003273 2H0 （0.773 1.244 0.003）0.78m3/kg 干空气Vo L H0 4516.7 0.783523m3/ h表3系统阻力估算表设备压降，pa设备压降，pa空气过滤器200P旋风分离器1500空气加热器300布袋除尘器1500加热塔200P 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、弯头卜等800合计1500合计4300系统前风温按150 C计，密度

18、为0.83kg/m3，则所需风压（规定状态下）为15001.20.832169pa3、,故选用4-72-11NO.4.5A离心机，风量为 5730m / h,风压为2530pa。2引风机的选型系统后段风温按80 C计，密度为1.000 kg/m3,则引风机所需风压为（规定状态下）为43001.21.0005160pa。取引风机入口处的风温为75 C,湿含量为H2 0.035.vh5 （0.773 1.244H2） 27- 1.22m3/kg空气2733V5 vh5L 1.22 4516.75510m /h故选用9 19NO.5A离心通风机，风量为 5903m3/h，全压为5750Pa。（四）设计结果汇总表通过上述设计计算得到的本设计示例设计结果汇总表设计结果汇总表料液处理量，kg/h1723.3蒸发水量，kg/h623.31空气用量，kg干空气/h4516.7雾化器孔径，mm5.0干燥塔直径，m0.7干燥塔有效高度，m1.6旋风分离器直径，m1鼓风机型号4-72-11 NO.4.5A五）参考文献1、喷雾干燥实用技术大全2、化学单