压力式喷雾干燥塔设计计算书

1、目录1 .设计题目22 .设计任务及条件23 .工艺设计计算1. 物料衡算32. 热量衡算33. 雾滴干燥所需时间工计算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114 .设计结果汇总表135 .参考文献13“压力式喷雾干燥塔设计”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、设备型式：压力式喷雾干燥器，干燥物质为陶瓷原料料浆，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w1=40wt%(湿基)(2)干粉含水量w2=6wt%(湿基)(3)料浆密度3pi=1200kg/

2、m(4)干粉密度3pp=900kg/m(5)热风入塔温度t1=450C(6)热风出塔温度t2=70C(7)料浆入塔温度tm1=20C(8)干粉出塔温度tm2=50C(9)干粉平均粒径dp=60m(10)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(J)a=70%(13)进料量1100kg/h(干基)(三)工艺设计计算1 .物料衡算(1)料液处理量Gi10021001=11001006100-40=1723.3kg/h(2)水分蒸发量WW=G-G2=1723.3-1100=623.31kg/h2 .热量衡算(1)使物

3、料升温所需热量:=55.1kJ/kgH2OG2cm(tm-tm)二11001.04(50-20)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“q=q+qm=210+55.1=265.JokJ/kgHI2-I12-=cwtm1-xq=4.18620-265.1=-181.4H2-H1据气象条件(年平均气温2C,年平均相对湿度邛=70%),查空气H-I图，得Ho=0.003kg/kg干空气，Ii=464.5kJ/kg干空气，任取H2'=He=0.04,代入上式得I2'=Ie=464.5-181.4(0.04-0.003)=457.8查

4、I-H图得H2=0.141kg水/kg干空气I2=439.6kj/kg(4)于是干空气消耗量,W623.3L=4516.7kg干仝气/hH2-Hi0.141-0.0033.雾滴干燥所需时间工计算(1)汽化潜热学的确定由I-H图查得空气入塔的湿球温度tw=tas=65c,查手册得该温度下水的汽化潜热=2346kJ/kg0(2)导热系数入的确定1平均气膜温度为一,(65+70)=67.5C,在该温度下空气的热导热率22=2.944M10“KW/(mC)。(3)初始滴径dl的计算X三40X21-1100-40261-2-100-6=0.67kg水/kg干物料=0.06kg水/kg干物料dp0dp99

5、001+0.67)3幡60120010.0663.4m(4)雾滴的临界直径dpc=3=60mpcp(5)液滴的临界湿含量Xc的计算XcLUd：w11-0.4I,166031100010.41.>163.4JJ1200J=0.45kg水/kg干物料(6)空气的临界湿含量Hc的确定G11-1X1-XcHc=H111-c1L1723.31-0.40.67-0.454516.7=0.003=0.050(7)空气的临界温度tc的确定由Hc=0.050和P=2MPa,查得tc=216.45C(8)传热温差Atm1、Atm2的计算：tm1=266.93Ct-tlntm1tc一tw：tm2tc一tw)一

6、H2一tm2t-tlnt2-tm2-64.91C雾滴干燥所需时间T的计算G(dpo2-dpc2):pdJ(Xc-Xz)T=+8,Ltmi二,tm223461200(63.42-602)10,2234690060210,2(0.45-0.06)二3382.94410266.93122.9441064.91=1.4810，h=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/(R3600)-1723.3/(120

7、03600)-4.010“=2.32103m即r0=2.32mm,d0=2r0=4.64mm,圆整后取d0=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10mm因为所以A=2ab,_b_2.2一R2=R19-=7.9mm22_11加r°Rr°-_3.14父2.32父92.32w()一()2bAR222.20.97.9=8.97取a=9.0mm(5)校核喷嘴的生产能力二卢2ab)(r0)1/2R2(二2.3292.32)1/2292.27.9；=0.897mm圆整后A基本不变

8、，不必复算，可以满足设计要求旋转室通道长度l和宽度b之间的关系，可按l=3b选取。l=32,2=6.6mm(6)空气心半径rc的计算r0R1A0三3.142.329二1.66292.2由A与a的关联图查得a°=0.55rc=r01一a。=2.32,1-0.55=1.56mm(7)喷嘴出口处液膜速度的计算平均速度Vu0=22-二r0-rc_4=43.2m/s4,0103.142,322-1.56210*水平速度分量PUx0=U0tan=19,2m/s2垂直速度分量uy0=u0=43.2m/s合速度122、2Ures0=(Ux0Uy0)2=47.3m/s5.干燥塔主要尺寸的确定(1)塔径

9、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2度均=0.0278厘泊，空气密度Pa=0.671kg/m3。 根据初始水平速度Ux0=19.2m/s,计算出“,cdp°Ux0：a63.410419.20.67»cRe0=29.3力0.0278属于过渡区。 由Re与U,，Re2,，/Re,B的列线图查得查得Re。时，3=3=3.0父10立。2当初始的瞬间，即当T0=0,由T=4dLAlB_B0得7=0。3% 取一系列Rei=100,Re2=70,;得一系列uxi,uX2,;查得相应的B1,B2,；算出一系列相应的Ti,72,；列出表1中

10、。 以1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0.033Su<=0.31m-0x塔径D=2S=0.62m圆整取为D=0.7m塔高的计算减速运动段的距离Y的计算a.由初始垂直速度q0计算出ReORe0dp0Uy07aa_63.41043.20.67一0.0278=66属于过渡区。4gPad：(P|->a)_4-9.8父0.67父(0.0634M10b3(1200-0.67)、南一3；-3(0.027810二)2一.b.由于甲=，fRej,查Re与，Re2,，/Re,B的列线图得Re=0.13。c.据Re0查Re与'，,Re2,，/Re,B

11、的列线图得，。Re2=6.4父103,则1；Re216.4103-3.46=1.5610”表1停留时间七与雾滴水平速度Ux的关系Reux=RedpPa(m/s)B黑1024dp2P|T=pIbB03也0(s)29.320.33.002517.33.20.0004141510.43.70.00145106.95.20.0045674.86.20.0066353.457.10.008532.078.70.011821.3810.00.014510.6912.50.01970.50.3515.20.02530.30.2117.30.02960.20.1419.00.033200.0050,010.0

12、150.020.0250.030.035d.取一系列Re=300,Re2=200，Ref=1.8,由Re与U,Re2,U/Re,B的列线图查得相应的4Re232Re2,，fRef;再计算出相应的1*Re"，列于表2中1e.以Re为横坐标，-匕为纵坐标作图，如图2所小Re2-_4Rd：=0.31停留时间i3a66dRe50,Re2-1-;66dRe50Re2：=2.32父102s。,1表2Re与T一2%、丁的关系Re2-1-yReRRe2H12一1103，Re2川-Re也Uy=diPa(m/s)T_4Pldl2dRe3Na'。Re2中(s)666.4X1030.15644050

13、33.9X100.26332.72.0X10-301.9义1030.62121.31.6义10-201.1x1030.9513.21.3X10-10一，一24.2X102.46.540.0275583.2X1024.15.120.046785,_27.1x105.83.270.0646214.8331.950.23650.5103200.38630.85260.358.5oO0.2406409dRef.由Rei=66,可计算出现=44m/s,据图2可求得d3dRe从而可以算出300Re-一,1图2Re与T一L曲线Re2-1-409dRe200Re2,，“，409dRe0-35'Re2亦

14、可计算出相应的停留时间.2,.3,如表2所小。由此得g.类似地，由Re2,Re3,Re-根据图4-45可求得,到减速运动段的停留时间T'=0.24s。h.由表2的Uy,丁数据，作”-Uy曲线如图3所示。用图解积分法可得减速运0.8526动段的距离必=Uydf=1.52m。圆整后为y=1.6m。(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1525m/0热风进口接管直径d1Vhi=(0.7731.244Hi)273t1273=(0.773+1.244x0.003)273*450=2.06m3/kg干空气273g3M=LvH1=4516.72.06=9304.4m3/sd

15、19304.4JT3600-254取热风管道中的气速为25m3/s,则=0.363m圆整后取干燥塔热风入口接管直径d=370mm热风出口接管直径d2vH2=(0.7731.244H2)273t2273=(0.773+1.2420.141)27370273=1.19m3/kg干空气V2=L、H=4516.71.19=5374.9m3/h2J5374.9二0.276m->253600圆整后取d2=280mm6.主要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952。uH3=（0.773+1.244父0.141）273*95=1.28m3/kg干空气27

16、33V3=LH3=4516.71.28=5909m3/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25m/s,则V359090.225D0.3D25=-=36003600即D=0.973m。圆整后取D=1000mm。其余各部分尺寸为L=0.8D=800mmL2=2D=2000mmb=0.225D=225mma=0.3D=300mmd=0.35D350mmlu0.7D=700mm,d=0.2D=200mm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2七，湿含量H0=0.003c、2732cc3,一uHo=(0.773+1.244父0.003)=0.78m/kg干空气273V0=LH0=4516.70.78=3523m3/h表3系统阻力估算表设备压降，pa设备压降，paP空气过滤器200r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w亨600管道、阀门、弯匚L等800合计1500合计4300系统前风温按150七计，密度为0.83kg/m3,则所需风压（规定状态下）为121500：I12=2169pa,0.83故选用4-72-11No.4.5A离心机，风量为5730m3/h,风压为2530pa。2引风机的选型系统后段风温按80七计，密度为1.000kg/m3,则引风机所需风压为（规定状态下）为I 1.2）4300x.l=5160pa。II .000）取引风机入口处的风温为75七，湿含量为H2=0.035.、273753-vh5=（0.773+1.244H2）=1.22m/kg仝气273V5=vh5L=1.224