喷雾干燥课程设计(模版)DOC

1、 二、工艺流程确定（首先应初选你的工艺流程，如：）选用并流、离心式喷雾干燥法进行奶粉的喷雾干燥。（接着要论证这一工艺过程的合理性，大致从牛奶的特性，如牛奶属热敏性、高营养等等，以及喷雾干燥的特性或优势，以说明要喷雾干燥这个单元操作是比较适合用来加工牛奶成为奶粉的）在接着要进行对比论证：1、为什么要采用并流立式？（优缺点，当然重点要突出优点）2、为什么要采用离心喷雾（有的的压力喷雾）？（优缺点，当然重点要突出各自的优点，略述缺点）最后明确你的选择工艺流程。整个论证过程要突出对比，要充分论述并说明对于任务书提出的产品加工要求你为什么要选择这样的工艺流程，表达的文字要简洁，让别人能够知道你选择的理由

2、。喷雾干燥流程图：（此处要给出你确定的工艺流程简图（步骤框图），让别人能够知道生产加工的总体框架，框图以美观、协调、步骤的前后工序明了，图形的画法按自己的理解思考）三、喷雾干燥装置的计算：1物料及热量衡算（这部分主要进行干燥静力学计算，期间要确定一些状态参数，所有公式简单罗列了一下，有的自己可以用公式编辑器重新书写，图形和版面可以作些调整，但应围绕工整简洁，要用适当的语言表述计算过程进行以及逻辑推理关系，所有的公式应标明出处，关键参数的选择要充分说明理由）物料、热量衡算图a新鲜空气状态参数：(参化工原理P216218)由设计条件给定：t0=ce0=查得25C饱和水蒸汽压P=m/mHgs0求湿含

3、量H=0.622(*P)/(P-P)0s00s0=0.622(0.7*23.76)/(760-0.7*23.76)=Kg/Kg干热焓I=(1.01+1.88H)t+2492H0000=(1.01+1.88*0.0139)*25+2492*0.0139=KJ/Kg干湿比容U=(0.773+1.244H)*(273+t)/273H000=(0.773+1.244*0.0139)*(273+25)/273=ms/Kg干b加热后空气的状态参数：(oooooooooo18)(此处应充分说明预热后的温度t1是如何确定的，这样确定的依据是什么，要标明依据的来源)湿度H1=H0=Kg/Kg干热焓I=(1.01

4、+1.88*H)*t1+2492H1=(1.01+1.88*0.0139)*150+2492*150=KJ/Kg干比容U=(0.773+1.244H)*(273+t)/273H111=(0.773+1.244*0.0139)*(273+150)/150=m3/Kg干c排风状态参数确定：(乳粉生产基本知识P258，乳与乳制品生产P279,273,305)(此处要详细说明出口排风状态如何确定，理由是什么，在确定过程中有哪些注意点，如文献介绍及实际生产中一般控制排气温度在7585，相对湿度控制在1013%为好.)比如选取t2=80C,然后根据所设计干燥塔的具体操作条件求取HUI巾等参数.奶粉出口温度

5、一般比排气温度低10C.2H222就整个干燥器作热量衡算，(化工原理下P230)G2CMtM1/W+CltM1+lI0+l(I1-I0)=G2CMtM2/W+lI2+qlCM产品比热，全脂奶粉为2.094KJ/KgC（P349）C水的比热，4.187KJ/KgCtM1浓奶温度，给定55CtM2奶粉出口温度，取70Cql每蒸发1千克水干燥室的热损失，按工业生产经验取251KJ/Kg水（P305）W每小时蒸发水量（见物料衡算）228.3KgG2每小时奶粉产量（见物料衡算）202Kgl每蒸发1千克水所需空气量Kg,1=1/（H2斗）将上式整理后可得CltM1（G2CMtM2/WG2CMtM1/W+q

6、l）=（I2-I1）（H2H1）（234）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-(202*2.094*70/228.3-202*2.094*55/228.3+251)=KJ/Kg水解得=(I2-I1)(H2H1)=(1.01+1.88H2)t2+2492H2-I1)/(H2H1)=(1.01+1.88H2)t2+2492H2-90.0)/(H20.0139)=-48.5H2=Kg/Kg干(注意不能用简化式)热焓=(1.01+1.88H2)t2+2492H2222=(1.01+1.88*0.0408)*80+2492*0.0408=KJ/Kg干的求取：由H2=0.6

7、22中2PS2/(P-中2PS2)查得80饱和水蒸汽压PS2=355.1m/mHg0.0408=0.622*355.1/(760355.1g)2（此处注意，中的计算结果不能大于13%，否则产品的含水量无法保证,2如果计算结果大于13%，则应调整前面的参数选择，重新计算直到结果满意为止，如果计算结果符合小于13%，则也要说明这个要求，并标明出处。这里是计算的一个关键点，请务必注意）比容U=(0.773+1.244H)*(273+t)/273H222=(0.773+1.224*0.0408)*(273+80)/273=m3/Kg干12物料衡算：(化工原理P228)a每小时需得奶粉量G可由年产量，年

8、工作日，日工作班数及喷2雾时间求取G=8*1/*2*=Kg/h2B每小时喷雾浓奶量及蒸发水分量WG=G*(1W)/(1W)1221=202(10.02)/(10.54)=Kg/hW=GG=430.3202=Kg/h12C每蒸发1Kg水干空气用量(绝干量计)l=1/(H2H1)=1/(0.0-0.0)=Kg干/Kg水每小时干空气量L=W/(H2H)=Kg干/h新鲜空气体积流量TOC o 1-5 h zV二Lu=84*0.863=ms/h0H0热空气体积流量=Lu=847*1.225=ms/h1H1新鲜空气体积流量=Lu=87*1.065=ms/h2H213热量衡算a输入系统热量新鲜空气输入：Q=

9、LI0=8487X60.5=KJ/h加热器输入热量：Q2=L(I-I)=8487X(190-60.5)=KJ/h浓奶带入的热量：Q=GCt+WCt=202X2.09X55+228.sX4.187X5532MM1lM1=KJ/h工Q入=Q+Q2+Q3=5.13X105+1.099X106+0.76X105=KJ/hB输出系统的热量排气带出的热量:Q1=LI2=8487X188.7=KJ/h产品奶粉带出的热量：Q2=G2CMtM2=202X2.09X70=KJ/h干燥室热损失：Q3=Wql=228.sX251=KJ/h工Q=Q+Q+Q=1.6015X106+0.296X105+0.573X105出

10、123=KJ/h可见热量收支平衡(此处要说明整个系统的热量基本是平衡的，有的同学算出来如果差异比较大，则要注意调整前面的参数选择)C干燥过程的热效率：表示每蒸发1公斤水分，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+ct)-ct)/l(I2I丿0W2lM121=(2492+1.88*80-4.187*55)/37.17(190.0-60.5)=即50.1%d空气加热器蒸汽消耗量：(喷雾干燥P266)选取加热用饱和水蒸气温度T=t+10=160+10=C1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nk=95%蒸汽消耗量:D=

11、Q/rn=1.099X106/2087.1*0.95=Kg/hk2k2、离心式雾化器的计算：p=1120kg/m3根据现有的定型设备LP150,用其有关数据进行参考设计。G1=432.45kg/hG=心x103二386.121/h1p11201故需生产能力为400l/h的离心雾化器。要使喷孔流速U在0.51m/s之间，可增大孔径至5mm，仍采用6个孔喷孔。核算口=/3600幻000二m/s在0.51m/s间，适用选LP400：孔兀C/x02x64LP400:参数如下：生产能力：4001/h主要性能参数：离心盘喷嘴外径：280mm1 1 喷嘴个数:6个喷嘴孔径:5mm离心盘转速:7275rpm离

12、心盘线速度:104m/s（上述采用的是参考性设计，因为离心雾化器结构比较复杂，不可能重新进行设计，因此我们可以用现有型号的雾化器，只是在生产能力方面作些调整，上述我们是通过扩大喷孔的孔径，但喷孔内的液流速度应在合理范围内，所以随后进行了校核，最后列出了主要性能参数。下面的计算要标明公式出处）2-1液滴直径Z的计算6=98.5XnRpn离心盘转速7275rpmR：离心盘外半径140mmp:浓奶密度1120kgf/m3a:浓奶表面张力0.005kgf/mk9851j0.06=98.5x=m75S.10 x102-2液滴离开转盘的初速度r0-35h0.25A=0.09亠(G/Z)0.8rk:喷孔半径

13、m=0.09=4.21G432.45G=0.386m3/hp112015x10-30.00250.35x(-)0.251120(0.386/3600 x6)0$M:浓奶运动粘度z：喷嘴个数G：浓奶体积流量m3/s 二761.84弧度/s2兀n2兀x7275=60600.350.8R0.4U=(1-)rA0.4A0.950.42R1.43761.840.8x0.140.40.35(1)-4.210.44.210.95x761.840.420.141.43R：离心盘外半径m=49.84m/sU=3R=761.84X0.14=106.66m/stU口=：u2+u2=、；442+1062=1m/sHr

14、t2-3喷洒液滴射程(喷距半径)S48pluS=Inh3ppuBkPB：进出口空气平均密度1+H1+H1+2P-P肿匕22vv+_H2_kg/m322MB：平均粘度p+pbib22+-cp27.-5x1x0.1210-6雷诺数R=UhPBepB阻力系数.申18.5_15R0.6310.6设液滴重力沉降时为层流。则：UK=2(pp)gB-18pB(7)2(11)9.8118x20-6=0.m/sR二沁二7。5xX82e卩2-6B为层流UK=0.m/spU47.0-5x101.7S=lnh二xln二1m3ppU30.5x0.10.5BK2-4离心喷雾器所需功率n=225GV2102x2g=0.00

15、1125V2GV0液滴线速度m/sG浓奶质量流量kg/s432.45N=0.001125X106.662X二1.54kw36003、喷雾干燥塔主要尺寸的计算3-1塔径DD=2.25S=2.25X1.523=m圆整为D=m验算塔内空气平均流速U,应在0.10.3m/s之间。71.0+162兀X2x36004=0.1m/s（此处要验算塔内空气流速，若不在范围则要调整前面的参数）v+vLH2U=2兀D2x360040.1m/su0.3m/s，所以D合适。3-2塔高H1=1.2D=1.2X=mH2=D=4m2选鼓形阀d=400mmTOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark78

16、 o Current Document aD/2-d/22-0.2tg=0.45 HYPERLINK l bookmark80 o Current Document 2H42a=48.560。合适（此处要注意为什么要下面锥体的顶角要小于60）H=H1+H2=md兀兀有效容积V二D2H=X2X4.80二62m2414蒸发强度q=W=224=30kg水/m3h核算V62q经验0.03q-l=0.03X160-l=3.8kg水/m3h二者近似相等合适2、压力式雾化器计算在此选用M型雾化器而不用S型，。，喷孔不易堵塞。（此处要论述选择M型雾化器的原因及其特点） 2 。具有使液体旋转的没有什么差别。液体

17、通过内插头完成旋转运动，然后由嘴喷喷出内插头喷嘴，称为离心型压力喷嘴。旋转型压力喷嘴和离心压力喷嘴在雾化机理方面2-1喷咀孔截面积、孔径及喷头个数的确定（1）喷咀孔截面积为使塔径不至过大，且与气流良好接触，根据经验,雾化角控制在6070C在此选。（出处？）由8=,查图3-44可查，得A=再由A=2.5查图3-42，可得流量系数CD=据公式：F二Q=Ci2gAP巩Pp浓奶密度1120kg/m3Q喷嘴流量=1.0-4（m3/s）G4.51=px3600110 x3600P压力式雾化器的操作压力，应在100150kgf/cm2之间,选取120kgf/cm2CD孔板系数CD=0.251.073x10-

18、4故F=m22x9.8x120 x10+40.25x1120（2）孔径选取喷嘴孔径do,根据经验一般为11.5mm,选1.2mm。（3）喷头个数的确定=（个）F2.9x61-60TOC o 1-5 h zn=兀兀d2x（1.2x10-3）404此值需圆整为个。2-2喷咀旋转室的尺寸确定由式：A=兀I*A1=nbhA11rVA=A(亠)1/2R1可得A1=(.)1/21A,R1A喷咀的结构参数A=2.5r0喷咀孔半径R旋转室半径，取R=3mmb液体入口宽度，取b=0.4mm，b太大，不会粘在壁上，分散开b太窄，阻力大。A1切向通道总的截面积b0.4RR=R-二3-=3-0.2=2.8mm1122

19、n增向通道个数n=4h液体入口高度A1=兀x1.10-3/2x3x10-31.0-3/22.0-3)=(m2)A1.047x10-6h=(m)nb4x0.4x10-3圆整取0.7mm根据经验校核2R/b=2X3/0.4=15其值在630之间h/b=7X10-4/0.4X10-3=1.75其值在1.33.0之间2-3喷嘴的生产能力 rnrRrA=A(亠)1/2=o(亠)i/2)=2.34RnbhR11查图3-42，可得CD=0.26查图可得0=630一i2gAp实际的Q=FCD厂=3.39x10-6x0.26x；2x9.81x120 x10410二110-4(m3/s)大于1.073m3/s符合

20、要求由由Q佳可用来调节流量。2-4进旋转室切向通道长度L的计算如图可知L=、:R2R21“2R2空气心外半径一般取R2=44.5mm,取R2=4mmR旋转室半径,R=3mmL=x,4232=2.65(mm)VR2(Rb)21L=.R2(Rb)22I=“2(30.4)2J32(30.4)2=1.54mmTL+L1.54+2.65210L=t2=2.10mm22L入口长度经验校核L2.10土=210=5.25在0.97之间b0.4L/b在0.97时对流量系数没多大影响，其值过大时，压头损失过大，过小时，液体进入旋转室后就会出现散乱流动不能在室内均匀旋转。2-5喷咀芯结构厚度为67mm,喷嘴孔长度取

21、孔直径1.2mm。3、干燥室（塔）主要尺寸的确定（曹255、汇编2-20、3031）因立式喷雾设备较卧式有如下优点：干燥塔生产能力大,占地面积小,设备蒸发强度大,干燥时间长,有利于提高设备的热效率等,故选择立式。采用多喷头式n=3,呈多边三角形布置。其中心距为1000mm。喷头与塔壁间距可取10001200mm,在此取1100mm,可减少周壁的沾粉现象,气流的截面速度下降,有利于设备热效率提高。q=0.03t-1=0.03X160-1=3.8WV=V干燥室的有效容积W干燥室的水分蒸发qq干燥强度t1进入干燥室的热风温度V=228.353.8二60.1(m3)H立式干燥室的有效高度F干燥室的截面

22、积D干燥室的直径D=2x+1100)二3355(mm)cos300经园整D=3.5mV1 H60.1沖)2二6.8(m)圆整TH二7m1H2=D=3.5（m）取d=0.40.5m在此d=0.4m夹角应小于60，使产品不易堵塞。0.2通过几何计算tga/2=.a=471520mmHO）时f2取下清洗。（注意说明清洗条件）2、空气加热器的选型计算（汇编4-24，乳品工业手册493502）此传热过程，换热器两（此处要说明为什么选用翅片式换热器及其特点或操作中的注意事项)。少该侧热阻。需要加热量Q需0.5TOC o 1-5 h zQL(I=70 x27一68)=16KJ/h需qt一t1一5传热效率工=

23、t0=004T-T17.3-5S0表面风速V的选取a由查4-3V-图的V=1.8m/s,N=8排。aaGLII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。受风面积FaaGF=G校正至20C,latm时空气的体积流量m3/ha3600Va7273+20hvho273+25=3600v293760 x0.83x2983600 x1.8=0.m2选型：据F=0.9965m2,8排查4-4表选GLII2-15-78。a2GLII2-15-78的主要参数：散热面积F0：37.62m2受风表面

24、积Fa：1.192m20a通风净截面积Ff：0.632m2总传热面积F=4X37.62=150.48m2o核算传热量：Q=KFOt供OmK无具体计算公式，故借用S、Uh型公式。K=19.77(Vr)0.608X10-3“L(l+H)70 x(1+0.0)V=rFx36000.6x3600f=3kg/m2-sK=19.77X3.3920608X10-3=0.0415kw/m2kAtAt:=+2-mlnAt/At12(1.3-25)-(17.3-160).14.3-25ln1.3-10=5CQ=KFt=015X1.48X57.55=kw供Om=1295144.8kJ/hQQ富裕15.6%240离心

25、式分布百分率2.031.224.018.624.0压力式分布百分率66.424.65.42.21.52）分离器尺寸及进口风速和阻力计算进口风速u.般可取1525m/s，取ui=20m/si进口截面积F=hvH2uix360070 x1.07620 x3600F=AxBD=0.95mA=0.5m2圆整为D=1mB=0.25m42xui2=8xvH221+0.441.6x18.221N/m2.7610 x1.076/ui=1m/s1/8x3600D1=D/2=0.5mS1=D/8=0.125mH1=2D=2mH2=2D=2mD2=D/4=0.25m卩=匚.匕2丄标准型Z=8=131.2mmH2O3

26、）分离总效率d=：9x2.1x10-6x0.25兀x12x10取进入粉尘回收装置的量为15%60120um9013/15=%7.91.0060um颗粒平均直径30质量分率2/15=%d/d0n粒级效率0.分离率n=0.93X13.3%+1.0X7%=%分离总效率n总=0.85+nx0.15=99.07%X0.15+0.85=%损耗率：1-n=1-99.86%=%总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=LvHO（1+0.15）=7610X0.3X（1+0.15）=m3/hPt=（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

27、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+8.29+40+40=89mmH2OPto匕二829x1.21+0.014二mmHO20.63据P=90.17mmHOQ=m3/hto2送查1352表19离心通风机主要性能参数：转速10rpm全压：mmH2O流量：10m3/h效率：%所需功率：KW排风机排风机富裕量一般为1530%，取25%。Q=Lv

28、H2(1+0.25)=7610X1.076X1.25=m3/h排H2Pt=出口动压一进口静压+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131.2mmH2O沿程、局部压降估为35mmH2OPt=15-(-15)+131.2+35=196.2mmH2OP=Pt-P0二196.2x淫二242.66mmHOtop1+0.04421.076据卩242.66叽0Q排=罰选排风机型号为：离心通风机主要性能参数：转速2240rpm全压248mmH2O流量：m3/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

29、的风量需比送负机的风量大2040%。15800一102二35.44%15800风机选择合适5、高压泵（汇编4-18、乳品414）根据设计压力一般在100150Kgf/cm2，女口120Kgf/cm2，流量如430Kg/hr选取合适的泵6、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2.67m2，65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1的旋转阀，叶轮容积1.0升，叶轮转速30rpm，所需功率0.4kw，

30、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）。五、设计结果的汇总：1、主要工艺参数（1）产量：年产全脂奶粉800吨，每小时产量为202kg，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46%,温

31、度55C，每小时喷雾量G=430.3kg/h。(3)蒸发水量：W=2kg/h干燥空气用量：l=kg干/kg水新鲜空气的状态及流量：t0=25C屮0=0.7H0=0.0kg/mgI0=3kj/kgUH0=0.3m3/kgV0=6.43m3/h热空气的状态及流量：t1=160CH1=0.0kg/mgI1=27kj/kgUH1=10m3/kgV1=9.9m3/h排气的状态及流量：t2=82C屮2=0296H2=0.4kg/mgI2=1.2kj/kgUH0=1.6m3/kgV0=88.36m3/h加热蒸汽的状态及流量：T3=174.3CP=9.0kgf/cm2D=554.7kg/h2、干燥装置及主要辅助设计一览表