喷雾干燥装置备工艺设计解读

1、广东诲译大学食品工程原理课程设计说明书奶粉喷雾干燥装置工艺设计日处理2.4吨浓奶料液的喷雾干燥装置设计学院：食品科技学院班级：海加1074班姓名：陈义珊学号：200711211105设计时间：2010年5月10-23日指导老师:叶盛权 目录任务书1设计任务32.工艺条件设计条件3工艺设计计算1.物料衡算42.热量衡算43.压力式喷嘴主要尺寸的确疋64.干燥塔主要尺寸的确定75.主要附属设备的设计或选型13三.设计结果汇总表16四.主要符号说明17五.参考文献18六.七.心得体会18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喷雾干燥装置备工艺设计任务书：1设计任务采用压力式喷

2、雾干燥浓牛奶液，干燥介质为热空气，热源为蒸汽和电；选用热风噂滴并流向下的操作方式。2工艺条件设计条件2.工艺条件操作周期：313天雾化压力17Mpa（表压）；料液处理量G=400kg/h料液含水量=50%1产品含水量=2%2料液密度=1015kg/m3l产品密度=900kg/m3s新鲜空气温度t）=24C热风入塔温度1=1600热风出塔温度t）=80U料液入塔温度=45c1产品出塔温度=60c2产品平均粒度d=60mP干物料比热c=4kJ/（kgm加热蒸汽压力0.5Mpa（表压）2.2气象条件年平均气温24c年平均相对湿度=60%二工艺设计计算物料衡算产品产量g210010050GGl4002

3、04kg/h2110010022水分蒸发量WWGG400204196kg/h12热量衡算（1）干空气的用量L使物料升温所需热量:2044(6045)19662.4kJ/kgHo2取热损失q=210kJ/kgHoTOC o 1-5 h zL2则qq+q=210+62.4=272.4kJ/kgH)Lm2由于cq4.18745272.484HHw121据气象条件（年平均气温24c，年平均相对湿度=60%）,查空气H-I图，得HH0.012kg/kg干空气，I52.kJ/kg干空气，I179.6J/kg干空气,o101因为假设干燥过程为等焓干燥，由10%曲线与H线交点查得H=0.035。212于是干空

4、气消耗量1960.0350.0128522kg干空气/h实际进空气量LL(1H)8522(10.012)8624kg干空气/h0雾滴干燥所需时间汽化潜热的确定由课本图11-1-3查得空-入塔的湿球温度tt46.7c,查手册得该温度下水was的汽化潜热=2385.6kJ/kg导热系数久的确定由空气的物质性质表,查得160c时，0.036刖/(mk)o初始滴径d的计算l21215010050210021kg水/kg干物料0.02g水/kg干物料X3d1d1Xpl2液滴的临界直径200AX6072.1m101510.02dd60mlcp液滴的临界湿含量X的计算TOC o 1-5 h z1dX1亠c1

5、1d1i10.5160310.572.190010150.25cg水/kg干物料空气的临界湿含量H的确定cHHc1G1XX111L0.01240010.510.2585220.030空气的临界温度t的确定c由H=0.030和P=17MPa，查得t=80Ccc传热温差t、t的计算m1m2122 122 tt160t11c2m11tln-1tc2ttt80tcw22m21ttlncwt22雾滴干燥所需时间的计算(d2d2)d2(XX)ll1csIcc28ttamiam2458046.766Cn160450ln8046.746.7806026.1Cn8046.70ln80602385.61015(7

6、2.1602)101280.0364103663.57316104h1.2%2385.69006021012(0.250.02)120.036410326.13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50，根据喷雾干燥实用技术大全中，图4-11查得，当50时，A1,当A1时，查图4-12得C=0.43DC(r2)D0(r2)4igr0P|6.4104m01015)400/(36000.431.71071015即r=0.64mm，取圆整后r=0.7mm00d2r14im00(3)喷嘴其它主要尺寸的确定选矩形切线入通道2个，已知a=()(R)21,据经验取b121mm,旋

7、转室直径选用10mm因为RR21故旋转室半径R110T5mmo所以rR-01A4.5nm3.140.751(將4.334 A4.335(由A2ab得a12.1675mmi2b21今取用a2.2mm校核喷嘴的生产能力A(_30)1/2(一0lL)l7)1/20.99nm2abR22.214.52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l和宽度b之间的关系，可按l3b选取。l313mm空气心半径r的计算carR3.140.75oA2.500A22.211由A与a的关联图查得a0.450rr1a0.710.450.52nmc0喷嘴出处液膜速度的计算平均速度400/36001015

8、158.8b/s因为雾化角为3.140.720.522106，而液膜是与轴线成一角喷射出去的，所以，u可以分解为u与u20 xy4.usin158.8sin50022158850ucos158.8cos022干燥塔主要尺寸的确定67.1n/s143.9n/s(1)塔径的计算塔内空气各参数按常压考虑,其平均温度180160120C，查手册得空气粘2度0.0229厘泊，空气密度0.898g/m3o根据初始水平速度ux67.计算出寫,ndu72.110667.10.898Relxa19200.0229103a属于过度流。由Re与，Re2,/Re,B的列线图查得查得Re时，BB9103。当初始的瞬间，

9、即当004d20,由一1+BB得30a00。此时的速度uu67.1mx/s取一系列Re100,Re70,；得系列u,u,；杳得相应的B,12x1x21B；算出一系列相应的2,，；列出表1中。12以为横坐标，u为纵坐标，作-u曲线，如图1所示。用图解积分法求得xx0.044ud0.26n塔径D=2S=0.52m，圆整取为D=0.6m。(2)塔高的计算减速运动段的距离y的计算1a.由初始垂直速度计算出Re0。duRe=1y0a7211061439.8984070.0229103属于过渡流。4gd3(a1)49.80.898(72.1106)3(10150.898)or=8.53(0.0229103

10、)2b.由于查Re与，Re2,/Re,B的列线图得Ref=0.35c.据Re0杳Re与Re2,/Re,B的列线图得Re29.25104,则oo表1停留时间1Re2oo9.251048.51.1105与雾滴水平速度u的关系xReuRexdla(m/s)B1024d2仆仆BB30a(s)19267.20.90100351.440.00177024.51.810.00285017.52.210.00312510.52.980.00641573.700.0087103.55.240.01372.456.160.01651.757.080.01931.058.670.02420.710.00.03110

11、.3512.50.0360.50.10515.170.044u曲线图xd取一系列Re300,Re200,Re1.8,由Re与,Re2,/Re,B的62s/muo5o040212f列线图查得相应的Re2,Re2,Re2;再计算出相应的1122ffRe2Re211221Re2ff，列于表2中。e.以Re为横坐标,1Re2为纵坐标作图，如图2所示。表2Re与、u、的关系Re2yReRe21103Reuydla(m/s)4d2dRe11丄U3Re2ll3Re2a(s)4099.25x1040.011144.703005.8x1040.0173106.12.325x1032003x1040.03370.

12、77.285x1031001x1040.135.41.727x102503.8x1030.28317.72.735x102201.05x1031.2907.14.533x102104.2x1026.7503.56.052x10283.2x10220.82.86.455x1020.358.50.1f.由Re=300,可计算出u144.7n/s，据图2可求得409从而可以1y13ooRe2算出停留时间=丄1409dRe=0.31409dRe=2.325103so13300Re2300Re2a273 ReRe与1一曲线Re2g.类似地，由Re,Re,23Re厂根据图4-45可求得,409200dRe

13、Re2409dRe0.35Re2；亦可计算出相应的停留时间2，如表2所示。由此得到减速运动段的停留时间6.455102s。h.由表2的u,数据，作-u曲线如图3所示。用图解积分法可得减速运yy动段的距离y0.06455ud1.73n。10y-u曲线y等速运动段的距离y的计算2a.等速运动时间=1.29-0.065=1.225sb.等速运动段的距离y2y=u=0.11.225=0.1225m2f塔高的计算塔的有效高度yyy1.73+01225=_.85n2圆整后取y=1.9mo热风进出接管直径的确定在干燥系统中，一般取风管中的风速为1525m/s热风进接管直径d1273tv=(0.7731.24

14、4H)TOC o 1-5 h zH11273=(0.773+1.2440.012)273160=1.25m3/k干空气273gVLv85221.2510652.5na/s1H1取热风管道中的气速为25m3/s,则d10.388n:10652.5-3600254圆整后取干燥塔热风入接管直径d=390mm。1热风出接管直径d2273t(O.773第叫r=(0.773+1.2440.035)27380=1.06n3/kg干空气V2=LH2=85221.06=9033.3/hd2:9033.32：42536000.358圆整后取d360mm25主要附属设备的设计或选型(1空气加热器湿空气先用翅片式蒸汽

15、加热器由24C升高到130C，再用电加热器升高至160C。翅片式蒸汽加热器tt24130空气平均温度T一24存77C，有空气性能表中查得，当温度为L-iL-i77C时，空气的密度1.0农g/m3,c1.009J/(kgC)pl将湿空气由24C升高到130C所需热量为QL(1H)c(13024)=8522(1+0.012)x1.009x(13024)=922400kJ/h10p10.5Mpa蒸汽的饱和温度为151.7C，汽化潜热为2113.2kJ/k,冷凝水的排出温度为151.7C，则水蒸气消耗量为92鵲436h传热温差tm159.8C13024151.724151.7130若选用SRZ10 x

16、6X型翅片式散热器，每片传热面积为15.42m2,通风净截面积为0.393m2,则质量流速为85：2(16.1(kg/(m2s),查得传热系数0.3933600K138.*J/(m2hC),故所需传热面积为1Q9224001111.5n2Kt138.359.81m11115所需片数为;7-茫7.23,取8片。实际传热面积为123.3m2.因此，选SRZ10 x15.426X型翅片式散热器共8片。电加热器 湿空气从由130C升高到160C所需热量为QL(1H)c(160130)=8522(l+0.012)xl.017x(160130)=26312.6kJ/h0p272.1kW即耗电量为73.1根

17、据加热所需要的热负荷确定所需电功率NQk860k-1根据喷雾干燥表7-7,k1；k1.312所以NQk86011173.11.386010.1kW故可选用SRQ1-220/0.5的电加热器。(2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80Co27380(0.7731.2440.035)1.06m3/kg干空气h3273VL85221.069033.32na/hH3采用蜗卷式旋风分离器,其进宽度b25m/s,则0225)0.332536009033.323600即D1.2加。圆整后取D1300mm。L10.3)1040mmL22D2600mmb0.225D300mma0.3)3

18、90mmd0.35D455mml0.7D910mmd0.3)260mm其余各部分尺寸为0.225D，高度a0.3)，取进速度为袋滤器的选择取进入袋滤器的气温为75C27375(0-7731-2440-O35)2731-04n3/kg干空气VL85221.048862.88n3/hH4选过滤气速为3.5m/min，则所需过滤面积为42.2m2o因此，可选择LSB-70顺喷脉冲袋式除尘器，其过滤面积为60m2，处理气量7920-19800m3/h，阻力为500-1200Pa（4）风机的选择干燥塔的操作压力一般为0一-100（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

19、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处的空气风度为24C，湿含量H0=0.01227324（0.7731.2440.012）0.86n3/kg干空气h0273VL85220.867328.92na/h0H0表3系统阻力估算表设备压降，pa设备压降，pa空气过滤器200旋风分离器2000空气加热器100布袋除尘器1200电加热器400干燥塔100（塔）热风分布:器200出tV（4Q消音器400管道、阀门、弯头q等600管道、阀门、弯i头等800合计1500合计4500

20、系统前风温按120C计，密度为0.%g/m3，则所需风压（规定状态下）为1.215000.92000pa故选用4-72-11No.6（离心机，风量为9209m3/h,风压为2176pa。2引风机的选型系统后段风温按80C计，密度为1.000kg/m3,则引风机所需风压为(规定状态下)为45005400pa。1.000取引风机入处的风温为75C，湿含量为H0.035.227375v(0.7731.244H)1.04m3/kg空气h52273VvL1.0485228862.8和3/hh5故选用919NO.10D离心通风机，风量为9445m3/h,全压为5891Pa。三设计结果汇总表通过上述设计计算

21、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/h400蒸发水量，kg/h196空气用量，kg干空气/h8522雾化器孔径，mm1.4干燥塔直径，m0.6干燥塔有效高度，m1.9空气加热器传热面积，m2123.3电加热器耗电量，kw73.1布袋除尘器过滤面积，m266旋风分离器直径，m0.65布袋除尘器型号LSB-70鼓风机型号4-7-11No.6C引风机型号9-19NO.10D四主要符号说明符号PG意义与单位压力，Pa物料流量，kg/h绝干物料流量，kg/h料液密度，kg/m3产品密度，kg/m3空气密度，kg/m3水分蒸发量，kg/h空气温度，c空气湿球温度，c空气的临界温度

22、，C传热温差，C物料入塔温度，C产品出塔温度，C绝干空气流量，kg/h空气湿含量，kg/kg空气的临界湿含量，kg/kg湿空气的比焓，kJ/kg水的汽化潜热，kJ/kg空气的导热系数，W/(mk)物料干基含水量，液滴的临界湿含量，干物料比热，kj/(kg)cwVK水的比热，kj/(kgj)雾化器流量，m3/s排管传热系数符号意义与单位相对湿度，%物料湿基含水量，d产品平均粒度，mP初始液滴的直径，md液滴的临界直径，mlcd0喷嘴直径，mm热风进接管直径，mmd2热风入接管直径，mmD干燥塔直径，mm10喷嘴半径，mmr空气心半径，mmc雾滴干燥时间，s喷嘴角度，A结构参数CD流量系数u速度，m/s空气黏度，cpay干燥塔高度，mRe雷诺准数b旋转室宽度，mmR旋转室半径，mmh旋转室高度，mml旋转室长度，mmki电压波动修正系数k