化工原理课程设计(奶粉喷雾干燥)

化工原理

课程设计说明书

设计题目奶粉喷雾干燥____________

专业______________

班级____________________

姓名_______________________

指导老师__________________

XXXXXX大学

20XX年X月X日

化工原理课程设计任务书

专业：XXX

班级：XXX

姓名：XXX

一、设计题目：奶粉喷雾干燥

二、设计条件：

1、生产任务:年产全脂奶粉750吨（学号：1—6）；

800吨（学号:7—12）；

850吨（学号：13—18）；

900吨（学号:19—24）；

950吨（学号:25—30）；

1000吨（学号：31—36）

以年工作日310天（学号尾号为单数）；330天（学号尾数为双号）,

日工作二班，班实际喷雾时间6小时计。产品质量符合国家“全脂奶

粉质量标准二

2、进料状态：浓缩奶总固形物含量46%（学号

5,6,11,12,17,18,23,24,29,30,35,36）

48%（学号：

3,4,9,10,15,16,21,22,27,28,33,34）

50%（学号：

1,2,8,7,13,14,19,20,25,26,31,32）

温度55℃、密度1120kg/m2、表面张力0.049N/m、黏度15cp。

成品奶粉含水量*2.5%（一级品）、密度600kg/n?、比热2.IkJ/kg.Ko

3、簇新空气状态：to=2O℃、巾o=5O%（学号1—12）；

t0=23℃.巾产55%（学号13—24）；

t。=25℃、小。=6093（学号25—36）

大气压760nlmHg

4、热源：饱和水蒸气。

三、设计项目：

a）工艺流程的确定

b）喷雾干燥装置的计算

c）协助设备的选型与计算

d）绘制工艺流程图

e）编制设计说明书

四、设计时间和设计要求

时间：1.5周

要求：依据设计任务，确定方案合理，论证清晰，计算正确，简述简

明，图纸整齐无误，书写整齐清洁。

书目

一、工艺流程确定与论证.................................4

1.1论

证....................................................4

1.2喷雾干燥流程

图.......................................5

二、喷雾干燥的计算........................................5

2.1物料与热量衡

算.......................................5

2.1.1空气状态参数的确

定................................5

2.1.2物料衡

算...........................................8

2.1.3热量衡

算............................................9

2.2离心式雾化器的计

算.....................................10

2.2.1雾滴直径dL的计

算......................................10

2.2.2液滴离开转盘的初速

3.6其他协助设备选

用..........................................20

四、设计结果的汇总.........................................

20

4.1主要工艺参

数..............................................20

4.2干燥装置与主要协助设计一览

表.............................21

五、带限制点的工艺流程图................................22

六、设计说明................................................

22

七、对干燥设计过程中某些问题的探讨....................23

八、结束语..................................................

24

九、参考文献..............................................

24

一、工艺流程确定与论证

木工艺采纳并流、离心式喷雾干燥法进行奶粉的喷雾干燥。

1.1论证

奶粉喷雾干燥的原理是将浓缩乳借用机械力气，即压力或离心的方

法，通过喷雾器将乳分散为雾状的乳滴（直径为10T5um）,大大增加了其

表面积，同时送入热风的状况下雾滴和热风接触，浓乳中的水分便在

0.01-0.04s的瞬间内蒸发完毕，雾滴被干燥成球形颗粒落入干燥室的底

部，水蒸气被热风带走，从干燥室排风口排出，而且微粒表面的温度为干

燥介质的湿球温度（50〜60℃）,若连续出料，整个干燥过程仅需10〜30s,

故特殊适用于热敏性物料的干燥，蛋白质的变性很少，乳清蛋白依旧保持

良好的溶解性，酶的活性也没有丢失。具有较高的溶解度与冲调性，保持

其原有的养分成分与色、香、味。

喷雾干燥的特点是：①.干燥速度特别快速。②.干燥过程中的液滴温

度不高，产品质量较好。③.产品具有良好的分散性、流淌性和溶解性。

④.生产过程简化，操作限制便利。⑤.防止发生公害，改善生产环境。⑥.

相宜于连续化生产。⑦.简洁变更操作条件，限制或调整产品的质量指标。

⑧.可以满意对产品的各种要求。⑨适用于热敏性和非热敏性的干燥

但是其缺点是：①.设备比较困难，一次投资大。②.投资费用比较高。

③.设备的热效率不高，热消耗大，热效率约为3096-40%。④.对生产卫生

要求高的产品，设备的清扫工作量大。

牛乳的化学成分中的矿物质种类特别丰富，除了我们所熟知的钙以

外，磷、铁、锌、铜、锦、铝的含量都很多。最难得的是，牛乳是人体钙

的最佳来源，而且钙磷比例特别适当，利于钙的汲取。其主要成分由水、

脂肪、磷脂、蛋白质、乳糖、无机盐等组成。可以看出牛乳的主要成分中

含有脂肪等易氧化和热敏性的成分，这对于干燥来说是须要较高的要求，

而通过上述喷雾干燥优缺点的对比我们发觉喷雾干燥法适合于热敏性、易

氧化物料的干燥。

综上所述，该工艺适合采纳喷雾干燥技术制备乳粉。

1.1.1喷雾干燥依据喷雾和流体流淌方向分为并流型、逆流型和混合型。

本工艺采纳并流型喷雾干燥。

（1）逆流型操作特点是热利用率较高，但只适用于非热敏性物料的干燥,

而且若空塔速度超过限度将引起颗粒的严峻夹带，给回收系统增加负荷。

（2）混合型操作特点是气流与产品较充分接触，脱水效率高，但产品有

时与湿的热空气流接触，故干燥不匀称，内壁局部粘粉严峻。

（3）并流型操作特点是：①.被干燥物料允许在低温下进行干燥。②,由

于热风进入干燥室马上与喷雾液滴接触，室内温度急降，不会使干燥物料

受热过度，因此，相宜于热敏性物料的干燥。③.塔壁粘粉较少。④.由于

在干燥室内细粒干燥时间短、粗粒干燥时间长，产品具有比较匀称干燥的

特点，适合于液滴高度分散均一的喷雾场合。

综上所述，本工艺适合采纳并流型喷雾干燥。

1.1.2喷雾干燥依据雾化方法分为压力式、离心式和气流式喷雾干燥。本

工艺采纳并离心式喷雾干燥。

（1）压力式喷雾干燥的操作特点是结构简洁，制造成本低；修理简洁，

拆装便利；与气流式喷嘴相比，大大节约雾化用动力，但在生产过程中流

量调整实力差；不适应于处理纤维状或含大颗粒料液和高粘度料液或有固

液相界面悬浮液；压力式喷雾干燥的体积蒸发强度较低。

（2）气流式喷雾干燥的操作特点是结构简洁，加工便利、操作弹性大、

易于调整，但用于雾化的压缩空气的动力消耗较大，约为压力式和离心式

雾化器的5-8倍。

（3）离心式喷雾干燥的操作特点是：①.塔内只安装一个雾化器便可完

成生产任务。②.在肯定范围内，可以调整雾滴尺寸。③,生产实力调整范

围大。④.在调整处理量时，不须要变更雾化器工作状态。⑤,与压力式喷

雾干燥相比，可以适应叫高粘度的料液。

综上所述，本工艺采纳并离心式喷雾干燥。

虽然离心式喷雾干燥的不足之处有，喷雾机构造困难，修理麻烦，钢

材要求高质；高速旋转的传动部分要注润滑泊，常漏油污染奶粉；乳粉颗

粒中空气多，容重小，保存贮藏性差；无均质作用，只可适于立式烘箱。

但是这些缺点并不影响它的广泛运用。总的来看，离心喷雾干燥还是经济

的，特殊是大规模生产时，其经济性极为突出。当蒸发同样水分时，此法

要比其他干燥方法来得经济。在喷雾干燥设备中，每蒸发一公斤水分所需

的热量消耗约为850〜1400千卡。

因此最终确定本生产工艺选用并流、离心式喷雾干燥法进行奶粉的喷

雾干燥。

1.2喷雾干燥流程图

图1：女务T牌而住图

二、喷雾干燥装置的计算:

2.1物料与热量衡算

2.1.1空气状态参数的确定

G1％=55℃

Ho=O.00726

热损失QL

空气加热器冷凝水干燥塔奶

粉G2tM2=70℃

图2物料、热量衡算图

2.1.1.1簇新空气状态参数

由设计任务书给定条件：to=2O℃,(l)o=5O%

查得20℃饱和水蒸汽压Ps°=17.54mmHg(2338.59Pa)

湿度Ho=O.6224)oPso/(P-4)oPso)

=0.622*0.5*17.54/(760-0.5*17.54)

=0.00726kg水/kg绝干气

热焰Io=(l.01+1.8810to+249OHo

=(1.01+1.88*0.00726)*20+2490*0.00726

=38.554kJ/kg绝干气

湿比容uHO=(1/29+H/18)*22.4*(273+t0)/273

=(1/29+0.00726/18)*22.4*(273+20)/273

=0.8387nly湿空气)/kg绝干气

2.LL2加热后空气的状态参数：([2],P467o[7],P229-P233)

全脂乳粉的加工工艺流程中，喷雾干燥的操作要点为先将过滤的空气

由鼓风机吸进，通过空气加热器加热至130-160C后，送入喷雾干燥室。

如用电热或燃油炉加热，可使干燥介质的温度提高至200C以上。虽然提

高热空气温度可以提高热效率，强化干燥过程，削减干燥塔所需容积，但

是考虑到温度过高会影响乳粉的质量，如发生龟裂或焦化，所以干燥介质

的温度会受到限制。同时温度过低会使产品水分含量过高而不能达到标

准。故加热后的空气温度可确定为150℃。

湿度H尸H0=0.00726Kg水/Kg绝干气

热焰I产(L01+1.88*H1)*tI+2490H1

=(1.01+1.88*0.00726)*150+2490*0.00726

二171.628KJ/Kg绝干气

湿比容口川=(1/29+乩/18)*22.4*(273+t,)/273

=(1/29+0.00726/18)*22.4*(273+150)/273

=1.211m%湿空气)/kg绝干气

2.1.1.3排风状态参数确定:(汇编,Pl-8,[7],P305)

干燥的乳粉含水分2.5%以内，从塔底流出，热空气经旋风分别器收集

所携带的乳粉颗粒，净化后的空气被排风机送入大气中，排放温度为

80-90℃,相对湿度为1072%。选定排放温度为80C。但为了防止产品长

时间受高温影响而使产品变性，且同时也要防止露水的形成，故奶粉出口

温度一般比排气温度低10℃。

就整个干燥器作热量衡算，（［1］下册,P230）

GZCMIMI/W+Citwi+1Io+1=G£Mt«2/W+II2+QL

式中：G——产品比热，全脂奶粉为2.lkj/<g℃（任务书给定）

G----水的比热，4.187kJ/kg绝干气

tM1——浓奶温度，任务书给定55c（任务书给定）

5----奶粉出口温度，取70℃

Q..——每蒸发1kg水干燥室的热损失，按工业生产阅历取251kJ/kg

水（［7］,P305：对于保温相宜的干燥室而言：其散失的热量可取60千卡/

公斤水，相当于251.04kJ/kg水，而对于空气加热器的热损失可取40千

卡/公斤水，相当于167.36kJ/kg水。本工艺保温相宜，故采纳热损失为

251kJ/kg水。）

W----每小时蒸发水量（见物料衡算）221.77kg

G2----每小时奶粉产量（见物料衡算）215.05kg

1-----每蒸发1千克水所需空气量Kg,1=1/（H2-H（）

将上式整理后可得：

GtM1-（G2CMtM2/W-^Gt.n/W+QD=CL-IJ/^-H.）

方程左端表示干燥室补充热量与损失热量之差，用人表示。

A=4.187*55-（215.05*2.1*70/221.77-215.05*2.1*55/221.77+251）

=-51.2605KJ/Kg水

△二（12-。）/（乩一H1）

=[(1.01+1.88H2)tz+2490H2T1/(比一HJ

=[(1.01+1.88H2)*80+2490H2-171.628)/(H2-0.00726)

=-51.2605KJ/Kg水

解得:上=0.03388Kg水/Kg绝干气

热焰I2=(1.01+1.88II2)t2+2490H2

=(1.01+1.88*0.03388)*80+2490*0.03388

=170.25675kJ/kg绝干气

d)2的求取：由H2=0.622(1)2Ps2/(P-02PS2)

查得80c饱和水蒸汽压I%=355.ImniHg

0.03388=0.622*355.14)2/(760-355.1*4)2)

解得：d)2=ll.06%<12%

为保证乳粉水分含量的要求，必需严格限制排风相对湿度巾2口0〜

12%0由于认在此范围以内，所以含水量可以保证。

湿比容u(1/29+H/18)*22.4*(273+t2)/273

=(1/29+0.03388/18)*22.4*(273+80)/273

=1.0533nl[湿空气)/kg绝干气

2.1.2物料衡算：

2.1.2.1每小时需得奶粉量G2可由年产量，年工作日，日工作班数与喷

雾时间求取(相关数据由任务书给定：年产全脂奶粉800吨，年工作日为

310天，日工作二班，班实际喷雾时间6小时)

G2=800*1000/(310*2*6)=215.05kg/h

2.1.2.2每小时喷雾浓奶量与蒸发水重量W

GL—%)/。—M)

=215.05*(1-0.025)/(1-0.52)

=436.82Kg/h

W=G-G2=436.82-215.05=221.77kg/h

2.1.2.3每蒸发1kg水干空气用量(绝干量计)

L=1/(H2-H,)=1/(0.03388-0.00726)

=37.566kg绝干气/kg水

每小时干空气量

L=W/(H2-H1)=221.77/(0.03388-0.00726)=8330.9542Kg绝干气/h

簇新空气体积流量

3

V0=Lv„o=833O.9542*0.8387=6987.1713m/h

热空气体积流量

V尸Lu『8330.9542*1.211=10088.785m7h

排气体积流量

V2=LuH2=8330.9542*1.0533=8774.994m7h

2.1.3热量衡算

2.1.3.1输入系统热量

簇新空气输入:QLLW8330.9542*38.554=321191.61kJ/h

加热器输入热量:Q2=L(I-Io)=8330.9542*(171.628-38.554)=1108633.4

kj/h

浓奶带入的热量：Q3=G2CMtM1+WC1tMI=215.05*2.1*55+221.77*4.187*55

=75908.579KJ/h

2Q入=Qi+Q2+Q：行321191.61+1108633.4+75908.579=1505733.6kJ/h

2.1.3.2输出系统的热量

排气带出的热量:Q'尸LL=8330.9542*170.25675=1418401.2KJ/h

产品奶粉带出的热量：Q'2=G2G心2=215.05*2.1*70=31612.35KJ/h

干燥室热损失:Q,3=WQL=221.77*251=55664.27KJ/h

2Qdi=Q'Q'2+Q'3=1418401.2+31612.35+55664.27=1505677.8KJ/h

由于2Q出=2Q入，可见热量收支平衡。

2.1.3.3干燥过程的热效率：表示每蒸发1kg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=((r0+Cwt2)-Citvi)/I(I2—Io)

=((2490+1.88*80)-4.187*55)/37.566(170.25675-38.554)=48.7%

2.1.3.4空气加热器蒸汽消耗量：([5],P266)

选取加热用饱和水蒸气温度T=t1+10=150+10=160℃

查得其饱和蒸汽压为6.303Kgf/cm"绝压),汽化潜热为2087.IkJ/kg

并取热效率*=95%

蒸汽消耗量:Dk=QJrnk=l108633.4/2087.1*0.95=504.62kg/h

2.2离心式雾化器的计算：

依据现有的定型设备LP150,用其有关数据进行参考设计。

GF436.82kg/hP=1120kg/m!

V产生=随竺也=39。皿/〃

p、1120

故可选取生产实力为400L/h的离心雾化器。

要使喷孔流速U孔在0.5lm/s之间，可增大孔径至5mm,采纳6个喷孔。

核算U-390.02x103-6岫

-x52x6x3600

4

U孔在0.5~lm/s间，适用选LP400

LP400：参数如下：

生产实力：400L/h

主要性能参数：离心盘喷嘴外径：280mm

喷嘴个数：6个

喷嘴孔径：5mm

离心盘转速：7300r/niim

离心盘线速度：104m/s

上述采纳参考性设计，由于离心雾化器结构相对较困难，故不重新进

行设计，但可用现有型号的雾化器，并对生产实力方面的参数做微调。本

次设计通过扩大喷嘴口径和增加喷口数量使喷嘴的液体流速限制在

0.5~lm/s内，随后再对喷嘴的性能参数做相应的调整，最终列出主要性能

参数。

2.2.1雾滴直径&的计算([6],P432)

在忽视了分散盘形态对雾滴的影响时，有人提出下面的多管式分散盘

雾滴直径计算的阅历公式：＜=98.5x1^

式中：dL——雾滴直径(m)

N------分散盘转速7300(r/min)

r------分散盘半径0.14(m)

J-----料液表面张力0.049/9.81=0.005(kg/m)

PL-----料液密度1120(kg/m3)

2.2.2液滴离开转盘的初速度([6],P428)

2.2.2.1径向速度的计算

圆形通道分散盘，雾滴离开分散盘时径向速度按下式计算:

式中：J----雾滴的径向初速度(m/s)

①——分散盘的角速度且=-=764.4545〃//s)

6060

,——分散盘半径0.14(m)

c——常数；c=0.09身=。。9x-025°隈里x炉=().27998

(&谬1.083x1()：产8

N7300

莅----通道半径0.0025(m)

乙-----料液运动粘度巴="£=1.339xl0-5(m7s)

p112()

料液的体积流量5=43682]08310^(m3/s)

QL=x

p、1120x3600

N------分转盘转速7300(r/min)o

8ro.4035

将以上数据代入式〃，产(1一相/2产)4

2.2.2.2切向速度的计算

由于浅槽或叶片阻挡了料液的滑动，离开分散盘边缘时的切向速度近

似等于分散盘上圆周速度：%。=jrdN=3(窜730()=]06.97〃〃s

式中：d--------分散盘直径0.28(m)

切向速度(m/s)°

2.2.2.3料液离开分散盘时的合成速度

料液离开分散盘时是径向速度与切向速度的合成速度的运动形式，因

此最终雾滴离开分散盘时的速度为：

22

um()==V106.97+46.3=116.56/n/s

式中：(°——料液离开分散盘时的初速度(m/s)。

2.2.3雾滴水平飞行距离([6],P429-430)

雾滴离开分散盘边缘沿水平方向飞出，雾滴飞出的最大距离是确定干

燥器直径的主要依据。分散盘产生的雾距，通常是以9096-99%雾滴的着陆

半径作为最大雾距。但是实际雾距和理论值不能吻合，主要缘由在于：

①雾滴在喷出后因水分快速蒸发而使雾滴密度减小，因此飞行距离也缩

短。

②在干燥过程中雾滴的直径收缩或因崩裂而减小。

③干燥器热风的流淌，雾滴的飞行受到影响。

所以考虑到空气阻力的影响，计算雾距有下列公式：冗=丝必加约

3勿“(

式中：dp-----雾滴直径7.619x10-5(〃。

3

pL----料液密度1120(kg/m)

pa-----空气密度(kg/nO

wm0--------雾滴的初速度116.56帆/s

%——雾滴的运动终速度(m/s),可按雾滴在干燥室内的浮翔速度

考虑。

L——空气在平均温度下的运动粘度(m2/s)

5

20℃时，干空气的黏度：//al=1.81X10-Pa»5

干空气的运动黏度：匕="4・〃“]=0.8857X/G=1.603x105m2Is

80℃时，干空气的黏度:“2=2.11X10-5尸”

52

干空气的运动黏度：Val-fJa2・〃。2=。98156X=2.071x10-m/s

4——阻力系数，是Re的函数。

一.阻力系数＜=黑=掾=0.491

将以上数据代入公式/?=色包In以

3加5

h4x7.619x10"叫q

得:=1.573〃?

3x0.491x0.93360.2064

2.2.4离心喷雾器所需功率(课程设计指导书，P2-26,或参考干燥设冬设

计手册,P430)

分散盘雾化料液时理论上消耗功率…二彩驾

式中：灯----离心盘的圆周速度，即离心盘线速度104(m/s)

G----离心盘的生产实力，即(G二G)二空鲤=0.12134伏g/s)

36(X)

2.3喷雾干燥塔主要尺寸的计算

2.3.1塔径D([6],P179)

离心雾化器的干燥塔直径在一般状况下，塔径D依据下式计算:

D二(2〜2.8)R

式中：R——离心雾化器喷雾距半径，即雾滴水平飞行距离1.573m。

选取：D=2.25R=2.25X1.573=3.54m圆整为D=4m

验算：塔内空气平均流速U,应在0.l~0.3m/s之间。

式中：U-----空气平均流速(m/s)

L-----绝干空气流量8330.9542kg绝干气/h

D----喷雾干燥塔内径12.5m

vz/---平均湿比容，力小1.211和也2L0533m“湿空气)/kg绝干气

0.lm/s<U=0.2085<0.3m/s,所以选择D=4m合适。

2.3.2塔高

^=1.20=1.2X4=4.8m

H2=D=4m

选鼓形阀d=400mm

aD/2-di22-0.2…

tan—=-----------=-------=0.45

2H24

Aa=48.45°<60°合适

因为锥形壳体的应力，随半锥角Q的增大而增大；当«角很小时，

其应力值接近圆筒形壳体的应力值。所以在设计制造锥形容器时，Q角要

选择合适，不宜太大。

H=H,+H2=4.8+4=8.8m

有效容积V=9。2H।/x42x4.80=60.3/M2

44

蒸发强度q核算=弓==3.68依水/nth

q经验之q核算，由于二者近似相等，塔高选择合适。

三、协助设备的选型计算

3.1空气过滤器的选型计算（课程设计指导书P4-1、[7],P277）

材料采纳中空泡沫塑料，油浸式滤层，滤层用不锈钢细丝，形成绒团

（钢丝绒、铜丝绒、尼龙纤维、中孔泡沫塑料均可）喷以轻质定子油或真

空泵油（无味、无臭、无毒、挥发性低、化学稳定性高）制成每块50X50cm

左右单体厚约5〜12cm,当空气通过时，空气中杂质即被阻挡或为油膜吸

附于滤层中，每隔肯定时期拆下用碱水清洗，干燥后喷油重新安装，可接

着运用C

过滤面积：尸=也

m

式中：m----------滤层过滤强度，一般为400（T8000nf/ni2h

选取m=5000m7m2h

「=也=双2”也“397/圆整为

m5000

核算,〃=2=8330.9542x0.8387二彳解向/〃办

F1.5

空气阻力:HFO.5SV18

式中：S----------滤层厚度，通常取10cm

V----------过渡速度为」

3600

H尸0.5x10x(^^1)18=7.95〃〃〃”?。

3600

过滤时一部分孔被堵，导致山上升，至肯定程度(>15〜20〃〃〃"")

时取下清洗。进料时无压力，不会有漏奶等状况，清洗时仅需拆下进奶管

道，离心转盘，清洗简洁，轻巧。长期不清洗，使过滤器的阻力增大，从

而使进风量削减，影响生产实力。

3.2空气加热器的选型计算(课程设计指导书4-2“4,[7]P277~278)

空气加热器是以紫铜管或钢管上绕以紫铜的翅片，最终经搪锡而制成

具有肯定加热面积的加热器，干燥设备一般由若干加热器组成。目前在乳

粉生产上常用的有S型与GL型两种形式。

空气加热器是对簇新空气进行加热的必要设备，用饱和蒸汽作为热

源，在加

热管内流淌，簇新空气在加热管外经翅片间通过，经热交换后空气的温度

可达150170C,热空气的温度主要取决于加热面积，饱和蒸汽的压力与

质量。为强化传热，可采纳翅片式换热器，加大湍流程度，削减该侧热阻。

(1)须要加热量Q需

(2)传热效率F二—VJ5()-20二0867

Ts—To170-20

选定饱和蒸汽压力：8kgf/cm2查[1]P334的Ts=170℃

(3)表面风速七的选取

100.tooUO

—;-----吊

口打

6.5

4s

4

35

3

25

AS

atoa/so.ioQ.25O.JO0.35OMOASO.SO0550.600.6saiaO.TS0.90QM0.900.9s

I；_出风温度-进丁温度

―蒸汽温度-进风温度

由F查化工原理课程设计辅导书［4-3］Va-F图得V=2.75m/s,N=8

排。

GLH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、UH型钢制散热排

管便宜。故选用GLH型空气加热器。

(4)受风面积Fa

^=3666v；G:校正至20℃，latm时空气的体积流量面/h］

(5)选型：据f>0.706m\8排查［4-4］表选GLIkT5-54。

GLH2T5-54的主要参数：

散热面积F。：26.12m3受风表面积Fa：0.828m2

通风净截面积K：0.438m2

2

总传热面积FO=8X26.12=208.96m

（6）核算传热量：Qft=KFoAt.

K无详细计算公式，故借用S、U”型公式。

K=19.77（vyxICT，

+_8330.9542x(1+000726)

=532kgim1s

Fzx3600~0.438x3600

K=19.77X5.32°-X10-3=0.0546kw/m2k

缉加2_(170-20)-(170-]50)

△tm-=64.52

InA；1/Ar2

170-150

Q(ft=KFoAt.=O.0546X208.96X64.52=736.122kw

=2650041.4kJ/h

(265(X)41.4-1166982.5)-265(X)41.4x1()0%=55.96%

Q供泪需富有55.96%不在20、30%范围内

故在原有基础上减两组，即4排。

L862

(7)空气阻力△P=0.0853X(V,)X4=7.67mmH20

依据课程设计要求，离心雾化的粉尘回收选用旋风分别器:

采纳旋风分别器的主要有以下几个方面：

（1）分别效率高，提高产品得率，削减损耗，增进经济效果，同时削减

公害。

（2）分别器内壁应特别光滑，削减液体阻力，粉末不致于粘壁。

（3）若是室温太低，设计的旋风分别器外壁赐予保温，或外壁加蒸汽盘

管。

（4）尽可能削减旋风分别器只数，因只数多，每只口风速不易安排，只

耍其中一只入口风速低于规定速度，则严峻影响总效率，最好是单只，

阻力小，易于管理和清扫。

（5）易装卸，修理便利，密闭性能好。

（6）卸料装置简洁，可用鼓形阀。

3.3粉尘回收装置的选型和计算

（1）选型：采纳干式法回收，选用标准型切线入口的旋风分别器、

离心式喷雾机乳粉粒度谱。

粒径口m0~6060"120120^180180~240>240

离心式分布百分率2.031.224.018.624.0

压力式分布百分率66.424.65.42.21.5

（2）分别器尺寸与进口风速和阻力计算

进口风速U一般可取15~25m/s,取ui=20m/s

小为8330.9542x1.0533

进口截面积F二2=0.122"广

”,x360020x3600

F=AxB=-x-=—=0.122m2

248

/.D=0.987m圆整为D=lm

A=—=().5/nB=—=().25/H

24

8330.9542x1.0533

ui==19.5m/5

1/8x3600

Di=D/2=0.5mH1=2D=2mH2=2D=2m

S1=D/8=0.125mD2=D/4=0.25m

△P=g.f标准型C=8

=152.49mmH20

（3）分别总效或

9439x1.96x10-5x0.25.

-----------=J--------------------------=115C.37/m

NKuipsV5乃x17.2x600

取进入粉尘回收装置的量为15%

0〜60um60v120um

颗粒平均直径3090

质量分率2/15=13.3%13/15=86.7%

d/do2.718.14

n—一粒级效率0.931.0

分另I」率n=0.93X13.3%+1.0X86.37%=99.07%

分别总效率n总=0.85+nX0.15=99.07%X0.15+0.85=99.86%

损耗率：1-n总=1-99.86%=0.14%

3.4风机的选型计算([7],P281)

(1)送风机：风量一般应有10~20%富有量,取15%。

Q^=LVHO(1+O.15)=8330.9542x1.0533X(1+0.15)

=10091.243m7h

PL(干燥室内压-大气压)+过滤器阻力降+加热器压降+热风安

排器压

降+沿程与局部压降

一般要求干燥室内压为负压10"15nimH.0,取15mmH20

过滤器阻力升至15~20mmH2。时需取下洗涤，取其阻力降为15mmH20o

热风安排器压降计算困难，无资料介绍，估计为30~40mniH：。取40mmIL0。

沿程与局部阻力估为：30~40mmHO取40mmH20o

Pt=-15-0+15+7.67+40+40=87.67mmH20

Pt。=Pt♦2=87.67x—!^—=87.599〃?〃田,0

p1+0.00726

0.8387

PIO=87.599mmH20Q送=10091.243nf7h查[1]P365表25

选送风机型号为：离心通风机4-72-118C

主要性能参数：转速1250rpm全压：137nlm

流量：20800m7h效率：91%所需功率：10.3KW

(2)排风机

排风机富有量一般为15^30%,取25%o

Q排二LV“2(1+0.25)=8330.9542x1.0533X1.25=10968.743m7h

PL出口动压-进口静压+旋风分别器压降十沿程、局部压降

出口动压一般取15mmH20,进口静压取-15mmHQ。

旋风分别器压降152.49mmH20

沿程、局部压降估为3bmm出。

Pt=15-(-15)+152.49+35=187.49mmH20

Pto=Pt•包=187.49x=229.214，〃〃山。

p1+U.UJJoo

1.0533

据1兀=229.214加乩0Q/10968.743m3/h查[1]P365表25

选排风机型号为：离心通风机4-72-116C

主要性能参数：转速2240rpm全压248皿】凡0

流量：15800m7h效率：91%所需功率：14.Ikw

一般为使干燥室内形成10"20nimIL0的负压，排风机的风量需比送负机

的风量大20~40缸

由于20%<30.58%<40%,所以风机选择合适

3.5、高压泵(汇编478、[7],P414)

依据设计压力一般在100~150Kgf/cm2,如120Kgf/cnA流量如430Kg/h

选取合适的泵

3.6、其它协助设备选用

(1)浓奶保温槽:选RPL型，其贮液容积为500L,加热面积2.67倘

容积内径900ninb电机功率0.37kw,2台。

(2)集粉箱：无详细型号，设计用长1m,宽0.5m,高0.5m的箱体。

(3)旋转阀：采纳一般式即可，动协作间隙小于0.05mm以保证气密性，

月型号1的旋转阀，叶轮容积1.0升，叶轮转速30rpm,

所

需功率0.4kw,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)。

四、设计结果的汇总：

4.1主要工艺参数

(1)产量:年产全脂奶粉800吨,每小时产量为215.05kg,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25飞0%。

复原后的酸度不超过19°T,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乐杂质度不超过16ppm。

微生物指标：杂茵数不超过50000个/g,大肠菌不检出。

(2)浓奶：总固形物含量48乐温度55℃,每小时喷雾量G=436.82kg/h。

(3)蒸发水量：W=221.77kg/h

(4)干燥空气用量：L=37.566kg绝干气/kg水

（5）簇新空气的状态与流量：to=20℃*o=O.5

HE）.00726kg水/kg绝干气I0=38.554kJ/kg绝

干气

3

V„o=O.8387m“湿空气）/kg绝干气V0=6987.1713m/h

（6）热空气的状态与流量：t尸150C

II,=0.00726kg水/kg绝干气I尸171.628KJ/Kg绝

干气

VH1=1.211mY湿空气）/kg绝干气％=10088.785m7上

（7）排气的状态与流量：t2=80℃则二0.1106

H2=0.03388Kg水/Kg绝干勺I2=170.25675kJ/kg绝

干气

VFl2=l.0533nl"湿空气）/kg绝干气V2=8774.994m7h

2

（8）加热蒸汽的状态与流量：T3=170℃P=8.Okgf/cmDk=504.62kg/h

4.2干燥装置与主要协助设计一览表

序名称型号数主要性能参数

号量

离心式通风全风压：137nrniH2。转速：1250rpm

1送风机机1流量：20800m3/h效率：91%所

4-72-116C需功率：10.3kw

板式过滤器过滤面积：1.5而

空气过

2中空泡沫塑1阻力降：7.95mmHO

滤器2

料

总散热面积：208.96耐受风面

空气加积：0.828m2

3GLI12-15-544组

热器通风净截面积：0.438m2阻刀

降:7.67mmH20

塔径：4.0m塔高：8.8m有效

⑴干立式、并流、容积:60.3m2

41

燥塔离心式蒸发强度：3.681^水/111%蒸发

水量：221.77kg/h

喷雾量：390.02L/h转盘转速：

⑵雾LP400离心式7300rpm喷嘴孔径：05mm

1

化器雾化器喷嘴数：6个离心盘喷嘴外径：

280mm

分别器尺寸：D=lm,A=0.5m,

B=0.25mmH20,Di=0.5m,D2=0.25m,

旋风分标准切线型Hi=H=2m,Si=0.125m,H=4m

512

别器进口进口风速：19.5m/s阻力降：

152.94mlnH/)

分别效率:99.86%