食品科学与工程课程设计（干燥器的设计）

脉冲式气流干燥器的设计制造(木薯淀粉)2设计任务书 31.设计名称 32.设计任务及操作条件 33.设计流程 3设计内容 51.脉冲式气流干燥机的工作机理 41.1脉冲式气流干燥机的结构示意图 41.2脉冲式气流干燥器工作原理 42.木薯淀粉工艺要求 42.1木薯淀粉介绍 42.2木薯淀粉制作工艺流程 43.干燥器主体工艺尺寸计算计算 43.1基本参数的确定 43.2物料衡算和能量衡算 53.2.1物料衡算和热量衡算 53.2.2气流干燥管直径的计算 63.2.3气流干燥管长度的计算 74.辅助设备的选型及核算 4.1鼓风机 4.2加热器 4.3进料器 4.4分离器 4.5除尘器 参考文献 致谢 3设计任务书2000kg/批，1小时/批木薯淀粉脉冲式气流干燥器的设计2.设计任务及操作条件生产能力(按进料量计):2000Kg/h物料形态：散粒状；圆球状物料颗粒直径：平均粒径d,=200μm,最大粒径d,ma=500μm物料含水量(干基):x₁=25%;x₂=0.5%;临界含水量x。=2%物料参数：干料的比热容C,=1.26KJ/Kg●℃;密度p、=2000Kg/m³干燥介质：热空气空气性质：进口温度t,=400℃;初始湿度H₁=0.025Kg/Kg绝干料操作压强：常压3.设计流程首先是气体经过鼓风机经过加热器，通过加热后温度达到很高，然后就进入到了干燥器主体，也就是干燥管，与此同时，在加热空气的进口的上方，通过螺旋进料机将物料送入到干燥管中，高速的气体将物料吹上去，并在此同时将其干燥，干燥过后的气体和物料经过物料分离器和除尘器分开。现将大概流程图表示如干燥器干燥器主体除尘器分离器进料器风机4设计内容1.脉冲式气流干燥器的工作机理1.1脉冲式气流干燥器结构示意图1.2脉冲式气流干燥器工作原理脉冲式气流干燥器的特征是气流干燥管的管径交替缩小和扩大，采用脉冲式干燥管可以充分发挥甲酸段具有高的传热传质的作用，以强化干燥过程。加入的物料粒子首先进入管径小的干燥管内，粒子的得到加速，当其加速运动终了时，干燥管管径突然扩大，粒子依惯性进入管径大的干燥管。粒子在运动过程中，由于受到阻力而不断减速，直至减速终了时，干燥管又突然缩小，这样粒子又被加速，如此重复交替地使管径缩小和扩大，则粒子的运动速度也交替地加速和减速，空气和例子间的相对速度和传热面积均较大，从而强化了传热传质的速率，同时，在管径内气流速下降也相应增加了干燥时间。2.木薯淀粉工艺要求2.1木薯淀粉介绍木薯淀粉，是木薯经过淀粉提取后脱水干燥而成的粉末。木薯淀粉有原淀粉和各种变性淀粉两大类，广泛应用于食品工业及非食品工业。2.2木薯淀粉制作工艺流程采收及预处理→清洗和碎解搅拌→筛分→漂白→除砂→分离→脱水→干燥(脉冲式气流干燥器)3.干燥器主体工艺尺寸计算①木薯淀粉的基本参数5物料的粒子平均直径d=200μm物料的粒子最大直径dmx=500μm干物料比热C,=1.26KJ/(Kg·K)H₁=0.025Kg/Kg绝干物料。3.2物料衡算和热量衡算3.2.1物料衡算和热量衡算物料衡算气流干燥管内的物料衡算式为绝干物料量代入上式392=L(H,-0.025热量衡算气流干燥管内热量衡算式为LI₁+Gc(Cm+Cx₁)tm₁=LI₂+Ge(Cm+CX₂)tm₂对于水-空气系统，运用下式I=1.01t+(1.88t+2490)H其中，1.01KJ/(KJ·K)为干空气的比热容，1.88kJ/(kg·K)为水蒸汽比热容，2490kJ/kg为水的汽化潜热。进口空气的焓值为I.=1.01×400+(1.88×400+2490)×0.025=485kJ/kg6L×485+1600×(1.26+4.186×0.025)×20=L×(96+2669H₂)+1600×(1.26+4.186×0.005)×80将热量和物料衡算式联立求解得L=3650kJ/h;H₂=0.1324kg/kgI,=449kJ/kg(t₂-tm₂)=(t₂-t)t₂=81与假设的基本一致，可以不必再试算。3.2.2气流干燥管直径的计算②等速段气流干燥管的直径的计算空气在气流干燥管出口处的参数为t₂=95℃,H₂=0.1324kg/kg,查得v₂=1.28m³/kg,γg₂=0.963kg/m³,μ2=2.10×10~⁵kg·s/m²7空气出口速度，取作比最大粒子的沉降速度大3m/s,则U₂=U₇0⁰+3=3.48+3=6.48m/s3.2.3气流干燥管长度的计算南京化工学院计算法本例气流干燥管采用变直径，在例子加速运动段气流干燥管直径采用0.292ma.粒子加速段中(预热带)气流干燥管长度的计算预热物料所需热量O₁=G(cm+x₁c)t-t=151306kJ/h解得t=360℃Ha=H₁=0.025=1.96m³/kg,μ=3.24×10⁵Pa●s,Pa=iii.预热带粒子运动速度的运算传热量计算可用下式8用试算法求的b.加速段中表面蒸发带气流干燥管长度的计算以物料含水率的变化作分段计算，直到加速段结束为止。i.物料含水率由0.25-0.2区间当物料干燥至含水率为0.2时，空气的温度t,Lc(t₀-t₁)=Ge(x₂-x₁)[y₂+c(t,-t)]解得t,=308℃本段内的各项物理参数9平均含水率v=1.81m²/Ag,/=3.08×10~Pas,定性温度为得Re,=56ii.物料含水率由0.20-0.15区间①.热平衡求物料干燥至湿含量0.15时之温度t解之得t=254℃μ=2.82×10-⁵19.81,λ=0.0276(定性温度(281+61)/2=171℃)=0.506miii.物料含水率在0.15-0.10区间③.热平衡求物料干燥至湿含量0.10时之温度t解之得t=203.5℃该段内各项物理常数：μ=2.6×10~⁵19.81,λ=0.0264(定性温度(228.75+61)12=144.875℃)③.该段内给热量及Re’的计算：物料含水率由0.15-0.10区间气流干燥管长度的计算与计算L,相同粒子和空气相对速度的计算vg=1.587m³/kg,μg=2.62×10³Pa●s,d=2×10~⁴m,p=2000kg/m³,p。=0.92kg/m³,c,=1.18。因此在物料含水率为0.10处，空气和粒子间的相对速度为U=U-Um=22.3-21.4=0.9m/s0.0113+0.145+0.506+1.783=2.445mc.等速段中表面蒸发带气流干燥管长度的计算在例子等速运动段，气流干燥管直径采用扩大0.505m,物料含水率为0.1-0.02(物料临界含水率)是表面蒸发带。i.物料含水率由0.1-0.05区间解得t。=181.4℃本段内的各项物理参数平均温度=0.1139kg/kg平均湿度空气和物料间给热系数的计算传热平均温差将上述各数据代入下式得：ii.表面蒸发带，物料湿含量自0.05-0.02区间(0.02是物料临界湿含量)求干燥至湿含量0.02时气体的温度t解得t=119.0℃该段内各项物理常数te=(119+181.4)12=150.2℃H=(0.1271+0.1139)/2=0.1205颗粒沉降速度Re=2×10-4×1.37×0.825/2.27×10~⁵=9.95气速d.粒子等速段中，降速干燥带物料含水率由0.02-0.003区间气流干燥管长度计Q,=3650×0.3(119-95)=26280kacl/hRe=2×10-⁴×1.42×0.869/2.16×10-⁵=11.43U=6.58-1.42=5.16m/s平均传热温差=2971×0.2×31.8×L₇→L,=1.39m气流干燥管总长度L=L₁+L₂+L₃+L₄+L₅+L₆+L,=0.0113+0.145+0.506+1.783+0.284+1.38+1.394.辅助设备的选型及核算4.1鼓风机：在干燥的装置中所选用的风机一般都采用离心式风机。目前，国内尚无干燥器专用风机，一般选用4-72型离心式风机，该系列风机是为一般厂房及大型建筑物室内通风换气用的。干燥器选用4-72风机，流量偏大，压力偏低，为保证压力就要选用大一号的风机，其结果，使风机的流量更加偏大，装机容量增加，耗能加大，因此厂家设计生产了干燥设备通用送风专用GG系列离心式风机。干燥设备送风专用GG系列离心式风机用于输送洁净的、无腐蚀性和无黏性的空气。空气所含尘土及硬粒物不大于150mg/m³,气体温度不超过80℃。该系列风机为单吸入式，共有五个机号：4.5C、5C、6.3C、8C、10C。风机的出口位置以机壳的出风口角度表示，左右制成0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°共7种角度。经过计算，当我们假设风速为30m/s,那么计算得其流量大约为1800左右，因此我们选择4.5CY132S1-2型号的风机，其性能参数如下所示机号4.5,传动方式C,转速2390r/min,电动机型号Y132S1-2,功率5.5KW,V带型号B,V带根数2,V带内周长2240min,主轴带轮160×38×B2,电动机带轮132×38×B2,电动机导轨ST0201×02,其工作点如下工作点流量/(m³/h)全压/Pa12344.2加热器根据前面所选的所需热量选择对于空气加热的加热器，经过计算，其空气所需热量大约为8.9×10⁵KJ/h因此我们选择的是型号为RLY-YL3型燃煤热风炉，其技术参数如下所示型号燃烧器型号燃油量供热量/10⁴KJ/h外形尺寸(长×宽×高)/mm热风口(宽×长)/mm质量/kgRLY-30YL3250×3004.3进料器首先我们选择的是螺旋加料器。现在计算其参数。螺旋直径及螺旋转速的计算：因为物料没有强烈的粘性，可用下式进行：K—表示物料综合特性的经验系数，某些物料的K值可查表y—-物料的填充系数Y—物料堆积比重t/m³C—螺旋机加料机在倾斜工作时，输送量的校正系数圆整为标准直径，取D=0.3m。再求其螺旋轴的极限转数n圆整为标准转数，取n=90。由于过程中还需要矫正各个系数比较复杂，因此我们就根据输送量，选择LS型D100的，其性能参数如下：螺旋直径/mm螺距/mm转速/(r/min)输送量/m³/D1004.4分离器选用旋风分离器，旋风分离器是利用离心力利用净制气体的设备，其结构简单，制造简单，分离效率高，并可用于高温含尘气体的分离，所以在生产中得到广泛应用。旋风分离器能分离气体中粒径为5-200μm的尘粒，为了能分离含尘气体中不同大小的尘粒，一般由重力降尘室、旋风分离器及袋虑器组成除尘系统，含尘气体先在重力降尘室中除去较大的尘粒，然后在旋风分离器中除去大部分的尘粒，最后在袋虑器中除去大部分尘粒，最后在袋虑器中除去较小的尘粒。可根据尘粒的粒度分布及除尘的目的要求省去其中某个除尘设