压力式喷雾干燥器设计说明.docx
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压力式喷雾干燥器设计说明
一．设计题目----------------------------------------------2
二．设计任务及条件-------------------------------------2
三．工艺设计计算
1．物料衡算----------------------------------------------3
2．热量衡算----------------------------------------------3
3．雾滴干燥所需时间计算--------------------------3
4．压力式喷嘴主要尺寸的确定----------------------5
5．干燥塔主要尺寸的确定----------------------------6
6．主要附属设备的设计或选型---------------------11
四．设计结果汇总表------------------------------------13
五．参考文献---------------------------------------------13
六．心得体会---------------------------------------------13
七．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
金属0901班《材料工程原理B课程设计》
“压力式喷雾干燥器设计”任务书
指导教师：
刘亚云
（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，干燥物质为陶瓷面砖原料料浆，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w1＝40wt％（湿基）
（2）干粉含水量w2＝6wt％（湿基）
（3）料浆密度ρl＝1200kg/m3
（4）干粉密度ρp＝900kg/m3
（5）热风入塔温度t1＝450℃
（6）热风出塔温度t2＝70℃
（7）料浆入塔温度tm1＝20℃
（8）干粉出塔温度tm2＝50℃
（9）干粉平均粒径dp＝60μm
（10）干粉比热容cm＝1.04kJ/（kg·℃）
（11）料浆雾化压力2MPa（表压）
（12）取冬季的空气参数温度ta＝2℃，相对湿度φa＝70％
专业/班级
学号
姓名
生产能力（kg/hr）
金属0901
1103090118
戴朝松
1100
（三）工艺设计计算
1.物料衡算
（1）料液处理量G1
（2）水分蒸发量W
2.热量衡算
（1）使物料升温所需热量：
（2）根据经验，取热损失
（3）干燥塔出口空气的湿含量
据气象条件（年平均气温2℃，年平均相对湿度=70%），查空气H-I图，得干空气,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
（4）于是干空气消耗量
3.雾滴干燥所需时间计算
（1）汽化潜热的确定
由I-H图查得空气入塔的湿球温度℃，查手册得该温度下水的汽化潜热=2346kJ/kg。
（2）导热系数λ的确定
平均气膜温度为℃，在该温度下空气的热导热率。
（3）初始滴径的计算
（4）雾滴的临界直径
（5）液滴的临界湿含量的计算
（6）空气的临界湿含量的确定
（7）空气的临界温度的确定
由=0.050和=2M，查得=216.45℃
（8）传热温差、的计算
⑨雾滴干燥所需时间的计算
4.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，根据《喷雾干燥实用技术大全》中，图4-11查得
（2）当时，查图4-12得
（3）喷嘴孔径的计算
即=2.32mm，，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，2R1/b=8,即R1=8.8mm,圆整R1=9mm,即旋转室直径选用10mm。
因为，
所以
取a=9.0mm
（5）校核喷嘴的生产能力
圆整后基本不变，不必复算，可以满足设计要求。
旋转室通道长度和宽度之间的关系，可按选取。
（6）空气心半径的计算
由的关联图查得
（7）喷嘴出口处液膜速度的计算
平均速度
水平速度分量
垂直速度分量
合速度
5．干燥塔主要尺寸的确定
（1）塔径的计算
塔内空气各参数按常压考虑，其平均温度，查手册得空气粘度厘泊，空气密度。
1根据初始水平速度，计算出，
属于过渡区。
2由与，，，的列线图查得查得时，。
3当初始的瞬间，即当，由得。
4取一系列，，…；得一系列，，…；查得相应的，…；算出一系列相应的，，…；列出表1中。
5以为横坐标，为纵坐标，作-曲线，如图1所示。
用图解积分法求得
塔径D=2S=0.62m，圆整取为D=0.7m。
（2）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。
==
属于过渡区。
==3.46
b.由于查与，，，的列线图得=0.13。
c.据查与，，，的列线图得，则
表1停留时间与雾滴水平速度的关系
（m/s）
（s）
29.3
20.3
3.0
0
25
17.3
3.2
0.000414
15
10.4
3.7
0.00145
10
6.9
5.2
0.00456
7
4.8
6.2
0.00663
5
3.45
7.1
0.0085
3
2.07
8.7
0.0118
2
1.38
10.0
0.0145
1
0.69
12.5
0.0197
0.5
0.35
15.2
0.0253
0.3
0.21
17.3
0.0296
0.2
0.14
19.0
0.0332
图1曲线图
d.取一系列，由与，，，的列线图查得相应的再计算出相应的列于表2中。
e.以Re为横坐标，为纵坐标作图，如图2所示。
表2Re与、、的关系
（）
（）
66
6.4×
0.156
44
0
50
3.9×
0.263
32.7
2.0×
30
1.9×
0.621
21.3
1.6×
20
1.1×
0.95
13.2
1.3×
10
4.2×
2.4
6.54
0.02755
8
3.2×
4.1
5.12
0.04678
5
7.1×
5.8
3.27
0.0646
2
14.8
33
1.95
0.2365
0.5
10
320
0.3863
0.8526
0.35
8.5
0.2406
f．由=66，可计算出，据图2可求得从而可以算出停留时间==0.31=。
图2Re与曲线
g．类似地，由，，根据图4-45可求得，，，；亦可计算出相应的停留时间，，，如表2所示。
由此得到减速运动段的停留时间。
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。
圆整后为y=1.6m。
（3）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
=
=（0.773+1.2440.003）=2.06干空气
取热风管道中的气速为25，则
圆整后取干燥塔热风入口接管直径=370mm。
2热风出口接管直径
=（0.773+1.2440.141）
=
V=L=4516.71.19=5374.9
圆整后取
6.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。
干空气
采用蜗壳式旋风分离器,其进口宽度，高度，取进口速度为25m/s,则
即。
圆整后取。
其余各部分尺寸为
（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，
鼓风机的选型
鼓风机入口处的空气风度为2，湿含量=0.003
干空气
表3系统阻力估算表
（四）设计结果汇总表
通过上述设计计算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/h
1723.3
蒸发水量，kg/h
623.31
空气用量，kg干空气/h
4516.7
雾化器孔径，mm
5.0
干燥塔直径，m
0.7
干燥塔有效高度，m
1.6
旋风分离器直径，m
1
鼓风机型号
4-72-11No.4.5A
引风机型号
9-26NO.5A
（五）参考文献
1、《喷雾干燥实用技术大全》中国轻工业出版社刘广文编著
2、《化学单元过程及设备课程设计》化学工业出版社匡国柱史启才主编
（六）心得体会
这次设计经历让自己记忆十分深刻，期间有想过随便弄弄放弃掉，但还是坚持下来了。
一个表面上看来简简单单的设备的设计过程对自己来说真的很复杂。
我也越来月佩服那些设计师了，因为要掌握很多的专业知识，还要结合实际去设计。
这次经历让我看到了自己很多的不足，各种以后会用到的操作软件几乎是不会了。
这让自己很不好去操作，以后一定好好学习。
其实设计也是个快乐的过程，到最后结束的时候不论自己的设计合格不合格，都会有一点成就感的。
这份感觉会鞭策激励着我自己在以后的路上越走越远。
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