压力式喷雾干燥塔设计计算书

目录TOC\o"1-5"\h\z设计题目 2设计任务及条件 2工艺设计计算物料衡算 3热量衡算 3雾滴干燥所需时间计算 3压力式喷嘴主要尺寸的确定 5干燥塔主要尺寸的确定 6主要附属设备的设计或选型 11设计结果汇总表 13参考文献 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w=40wt%（湿基）1（2）干粉含水量w2=6wt%（湿基）（3）料浆密度Pi=1200kg/m3（4）干粉密度P=900kg/m3p（5）热风入塔温度t]=450°C（6）热风出塔温度t2=70°C（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d=60um（10）干粉比热容c=1.04kJ/（kg・°C）（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%（13）进料量1100kg/h（干基）（三）工艺设计计算物料衡算（1）料液处理量G1性=110仪1 2性=110仪1 2100-^100-6

1W40=1723.3kg/h（2）水分蒸发量WW=g-G2=1723.3-1100=623.31kg/h热量衡算（1）使物料升温所需热量:623.3吭（m=1100XL04x（50-2°）=55.1kj/kgH。623.32

根据经验，取热损失01=210kJ/kgH2o干燥塔出口空气的湿含量£q=q+q=210+55.1=265.1kJ/kgH2oI-I L—a__=ct1-£q=4.186X20-265.1=-181.42 1据气象条件(年平均气温2。如年平均相对湿度中=70%)，查空气H-I图，得H=H1=0.003kg/kg干空气,I1=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I-H图得H2=0.141kg水/kg干空气I2=439.6kj/kg于是干空气消耗量L=工_L=工_H2-H1623.30.141—0.003=4516.7kg干空气/h3.雾滴干燥所需时间t计算汽化潜热Y的确定由I-H图查得空气入塔的湿球温度tw=七=65。°，查手册得该温度下水的汽化潜热y=2346kJ/kg。导热系数入的确定平均气膜温度为1・(65+70)=67.5°C,在该温度下空气的热导热率人=2.944x10-5KW/(m・C)。初始滴径％的计算

竺1—= 40 =0.67kg水/kg干物料1-① 100-401① 2-—=0.06kg竺1—= 40 =0.67kg水/kg干物料1-① 100-401① 2-—=0.06kg水/kg干物料1—① 100—62(p1+X—p 1〔P12X2/¥3dp(9001+0.67¥33x60=63.4pm雾滴的临界直径d=d=60pmpc1「_(d:3]]PX= 5c1-当①-11-1-p-dJp0/—>P1(5)液滴的临界湿含量Xc的计算(60S10001I 51—0.40.4-163.4；1200=0.45kg水/kg干物料(6)空气的临界湿含量H的确定H=H+GJ1)(X广乂.)c1 L1723.3(1—0.4)(0.67—0.45)=0.003+ 4516.7=0.050(7)空气的临界温度t的确定由H=0.050和P=2MPa,查得t=216.45°Cc(8)Atml传热温差A*、At2(t—t)-(t—t)1一~m1_c一—=266.93°Cln1^m1t—tcw的计算Atm21)-«气2)=64.91。ClntcAtm2t2—tm2

⑨雾滴干燥所需时间T的计算YP(d2—d2)ypd2(X一X)C=L——p0 pc+p——pcc 2—8XAt 12XAt2346x1200(63.42-602)x10-122346x900x602x10-12x(0.45-0.06)= + 8x2.944x10-3x266.93 12x2.944x10-3x64.91=1.48x10-3h=0.533s压力式喷嘴主要尺寸的确定为了使塔径不至于过大，根据经验取喷嘴角&=48。，根据《喷雾干燥实用技术大全》中，图4-11查得A'=0.9当A'=0.9时，查图4-12得CD=0.41喷嘴孔径的计算V=g/(p1x3600)=1723.3/(1200x3600)=4.0x10-43.14x0.41x(2x3.14x0.41x(2x2x10612004.0x10-41/2即r°=2.32mm，d=2r=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，2R1/b=8,即R1=8.8mm,圆整R1=9mm,即旋转室直径选用10mm。b2.2因为A=2ab，R=R—-2=9-—^=7.9mm所以a=箜(大=3」4乂5x9x(2.32)2=8.972bAR2x2.2x0.9 7.92取a=9.0mm校核喷嘴的生产能力a /兀rRr 兀x2.32x9、/2.32、A=(— )(f)1/2=( )( )1/2=0.897mm2ab R2x9x2.2 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l=3b选取。l=3x2.2=6.6mm空气心半径二的计算A-兀\%=3.14x2.32x9=166o=A1 2x9x2.2 .1由A与a的关联图查得。°=0.55r=r°J1-%=2.32xJ1-0.55=1.56mm喷嘴出口处液膜速度的计算平均速度V、 ,4.0x10-4"°-兀。2—r2尸3.14x(2.3，；562)x10-6—."、0水平速度分量u=utan彳=19.2m/s垂直速度分量u=u=43.2m/s合速度1u0-(u2+u2)2=47.3m/s干燥塔主要尺寸的确定(1)塔径的计算查手册得空气粘塔内空气各参数按常压考虑，其平均温度1(450+70)=260C,查手册得空气粘2度r=0.0278厘泊，空气密度p=0.671kg/m3。①根据初始水平速度ux0=19.2m/s，计算出髦,0.0278Re=d0气。P=63.4x10-3皿2xO.67=2930.02780Ra属于过渡区。

②由Re与C，匚Re2，」Re，B的列线图查得查得Re0时，B=B0=3.0x10-2。③当初始的瞬间，即当T=0，由T=^3/^i[b-B]得1=0。a④取一系列Re1=100，Re2=70，…；得一系列u1，u2，…；查得相应的B「B…；算出一系列相应的T，T，…；列出表1中。2 1 2⑤以T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S=j0-033ud=0.31m塔径D=2S=0.62m，圆整取为D=0.7m。塔高的计算①减速运动段的距离％的计算a.由初始垂直速度\。计算出Re0。Re_dpyy0p,_63.4x10-3x43.2x0.67=660.02780_日0.0278a属于过渡区。3x(0.0278x10-3)2W=4gPadp(P/-P“)_4x9.8x0.67x(0.0634x103x(0.0278x10-3)2匚Re2，。/Re，B的列线图得Re广0.13。c.据Rec.据Re查Re与。，匚Re2，C/Re，B的列线图得匚Re2=6.4x103，则 = =1.56x10-4CRe2-w 6.4x103-3.46表1停留时间T与雾滴水平速度ux的关系Reu=d~a—Repa(m/s)Bx102t=4dp2Pi[B-B]3目 0a(s)29.320.33.002517.33.20.000414

1510.43.70.00145106.95.20.0045674.86.20.0066353.457.10.008532.078.70.011821.3810.00.014510.6912.50.01970.50.3515.20.02530.30.2117.30.02960.20.1419.00.0332图1T-U曲线图d.取一系列Re「300,Re2=200,...,Ref=1.8,由Re与匚,匚Re2,匚/Re,B的列线图查得相应的匚Re2,匚Re2,...°Re2；再计算出相应的112 2ff1Q1QRe2-w，QRe2-w…1 , ,列于表2中。QRe2-w

ffe.以Ree.以Re为横坐标，QRe2-w为纵坐标作图，如图2所示。ReCRe2——1——X103LCRe2—w」Re旦U— aydpla(m/s)T,=4P,"；jdRe3旦 CRe2—wa(s)666.4X1030.156440503.9X1030.26332.72.0X10-3301.9X1030.62121.31.6X10-3201.1X1030.9513.21.3X10-2104.2X1022.46.540.0275583.2X1024.15.120.0467857.1X1025.83.270.0646214.8331.950.23650.5103200.38630.85260.358.580.2406—表2Re与^?u、T，的关系yf.由Re=66，可计算出u=44m/s，据图2可求得j40\dRe从而可以算出1 贝 300匚Re2—w停留时间t'=%!j66dRe=0.31j66dRe=2.32x10-2s。1 3旦 50CRe2—w 50匚Re2—wa

j409dRe200j409dRe200匚Re2—Vg.类似地’由Re2，Re3，…Re广根据图4-45可求得j409dRe；亦可计算出相应的停留时间，，，，『，如表2所示。由此得0.35CRe2—V 2 3到减速运动段的停留时间T'=0.24s。h.由表2的\ 『数据，作『-\曲线如图3所示。用图解积分法可得减速运动段的距离y=j0.8526udi=1.52m。圆整后为y=1.6m。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15~25m/s。①热风进口接管直径di273+1v,广(0.773+1.244H1)273i、273+450 一、-=(0.773+1.244x0.003)—云 =2.06m3/k干空气匕=Lv,1=4516.7x2.06=9304.4m3/s取热风管道中的气速为25m3/s，则9304.4 =0.363m3600x-x254圆整后取干燥塔热风入口接管直径d1=370mm。②热风出口接管直径d2273+1v^2=(0.773+1.244H2)2732、273+70=(0.773+1.244x0.141) 273=1.19m3/kg干空气V=Lv =4516.7x1.19=5374.9m3/h2 h2

J-53749 9—=0.276m4x25x3600圆整后取d=280mm26.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95°C。273+95 uh3=(0.773+1.244x0.141)273 =1.28m3/kg干空气匕=Lh3=4516.7x1.28=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59093600 - 590936000.225Dx0.3Dx25=—i=3600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=0.35D=350mml=0.7D=700mmd'=0.2D=200mm(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，①鼓风机的选型鼓风机入口处的空气风度为2°C，湿含量H0=0.003

273+2ho=(0.773+1.244x0.003)273=0.78m3/kg273+21500xk0.83)=2169pa匕=Lh0=4516.7x0.78=35231500xk0.83)=2169pa表3系统阻力估算表设备压降，pa设备压降，