喷雾干燥课程设计模版DOCdoc.docx

1、喷雾干燥课程设计模版DOCdoc二、工艺流程确定（首先应初选你的工艺流程，如： ）选用并流、离心式喷雾干燥法进行奶粉的喷雾干燥。（接着要论证这一工艺过程的合理性，大致从牛奶的特性，如牛奶属热敏性、高营养等等，以及喷雾干燥的特性或优势，以说明要喷雾干燥这个单元操作是比较适合用来加工牛奶成为奶粉的）在接着要进行对比论证：1、为什么要采用并流立式？（优缺点，当然重点要突出优点）2、为什么要采用离心喷雾（有的的压力喷雾） ？（优缺点，当然重点要突出各自的优点，略述缺点）最后明确你的选择工艺流程。整个论证过程要突出对比，要充分论述并说明对于任务书提出的产品加工要求你为什么要选择这样的工艺流程，表达的文字

2、要简洁，让别人能够知道你选择的理由。喷雾干燥流程图：（此处要给出你确定的工艺流程简图 （步骤框图），让别人能够知道生产加工的总体框架，框图以美观、协调、步骤的前后工序明了，图形的画法按自己的理解思考）三、喷雾干燥装置的计算：1 物料及热量衡算（这部分主要进行干燥静力学计算，期间要确定一些状态参数，所有公式简单罗列了一下，有的自己可以用公式编辑器重新书写，图形和版面可以作些调整，但应围绕工整简洁，要用适当的语言表述计算过程进行以及逻辑推理关系，所有的公式应标明出处，关键参数的选择要充分说明理由） 空气状态参数的确定G1 tM1新鲜空气 蒸汽 热空气 浓奶 排气L t 0 0 H0 H0 I 0

3、L t1 H1 H1 I 1 L t 2 H2 H2 I 2 热损失 ql空气加热器 冷凝水 干燥塔 奶粉 G2 t M1物料、热量衡算图a 新鲜空气状态参数： （参化工原理 P）由设计条件给定：t0 0查得饱和水蒸汽压Ps0 m/mHg求湿含量 H . （ 0P ）（ P-0P ）s0s0 . （ . * . ）（-.*. ）Kg/Kg 干热焓 I 0 （ . + . H0） t0 + H0（ . + . * . ） * + * . KJ/Kg 干湿比容 H0 （ . + . H0） *（ + t 0）2（ . + . * . ） * （ +）m3/Kg 干b加热后空气的状态参数：（。）（此

4、处应充分说明预热后的温度 t1 是如何确定的，这样确定的依据是什么，要标明依据的来源）湿度 H H0 Kg/Kg 干热焓 I （ . + . * H ） * t 1+ H1（ . + . * .） * + * KJ/Kg 干比容 H（ . + . H） * （ + t）（ . + . * . ） * （ +）m3/Kg 干c排风状态参数确定：（乳粉生产基本知识 P258 ，乳与乳制品生产 P279,273,305）（此处要详细说明出口排风状态如何确定， 理由是什么， 在确定过程中有哪些注意点，如 文献介绍及实际生产中一般控制排气温度在，相对湿度控制在为好 ）比如选取 t2，然后根据所设计干燥塔

5、的具体操作条件求取 H2 H2 I 2 等参数奶粉出口温度一般比排气温度低就整个干燥器作热量衡算， （化工原理 下 P）3G2CM tM1 /W + Cl tM1 + l I 0 +l(I 1-I 0) = G2CM tM2 /W + lI 2 + qlCM 产品比热，全脂奶粉为 . KJ/Kg (P349)Cl 水的比热， . KJ/Kg tM1 浓奶温度，给定tM2 奶粉出口温度， 取 ql 每蒸发千克水干燥室的热损失，按工业生产经验取 KJ/Kg 水 (P305)W每小时蒸发水量（见物料衡算） . KgG2每小时奶粉产量 （见物料衡算） Kgl每蒸发千克水所需空气量 Kg, l 1/(H

6、 2H1)将上式整理后可得Cl tM1（ G2CM tM2 /W G2CMt M1 /W + q l）（ I-I） (H 2 H1)（ 234）方程左端表示干燥室补充热量与损失热量之差，用 表示4.187*55-(202*2.094*70/228.3-202*2.094*55/228.3+251)KJ/Kg 水（I- I） (H2H1)( (1.01+1.88 H2) t2+2492 H2 - I )/( H 2H1 )( (1.01+1.88 H2) t2+2492 H2 190.0)/ ( H20.0139) -48.5解得 H2 Kg/Kg 干(注意不能用简化式 )热焓 I (1.01+

7、1.88 H2) t2+2492 H2(1.01+1.88*0.0408)*80+2492*0.0408KJ/Kg 干的求取：由H . P（ P ）2S2/P-S24查得饱和水蒸汽压 PS2 . m/mHg. . * . （ - . ）（此处注意， 的计算结果不能大于 13%，否则产品的含水量无法保证，如果计算结果大于 13%，则应调整前面的参数选择，重新计算直到结果满意为止，如果计算结果符合小于 13%，则也要说明这个要求，并标明出处。这里是计算的一个关键点，请务必注意）比容H （ . + . H ）* （ + t ）（ .+. * .） * （ +）3m/Kg 干物料衡算：（化工原理 P2

8、28）a每小时需得奶粉量 G2 可由年产量， 年工作日，日工作班数及喷雾时间求取G2 * * * Kg/hB 每小时喷雾浓奶量及蒸发水分量 WG1G * （ -W）/(1-W)221（ - . ）（ - . ）Kg/hW G1 - G 2 . - Kg/hC每蒸发 Kg 水干空气用量（绝干量计）l (H 2 H1)（ . -.）Kg 干 Kg 水每小时干空气量L W/(H2H1) Kg 干 h新鲜空气体积流量5V0=LH * . 3m/h热空气体积流量3V =L H * . m/h新鲜空气体积流量V =L H * . 3m/h 热量衡算a输入系统热量新鲜空气输入：Q1=LI0= 8487 60

9、.5 = KJ/h加热器输入热量：Q2L （ I - I） 8487(190-60.5)= KJ/h浓奶带入的热量：Q3 = G2CM tM1 +WCl tM1202 2.09 55+228.34.187 55KJ/hQ Q12553 5.13 10+1.09910入+Q+Q10 +0.76KJ/hB 输出系统的热量排气带出的热量 :Q1=LI2= 8487 188.7 =KJ/h产品奶粉带出的热量：Q2G2M M2 2022.09 70= KJ/hC t干燥室热损失：Q3= W ql 228.3 251= KJ/hQ 出 Q1+ Q2+ Q3=1.6015106+0.296 105 +0.5

10、73 1056KJ/h可见热量收支平衡。（此处要说明整个系统的热量基本是平衡的，有的同学算出来如果差异比较大，则要注意调整前面的参数选择）C 干燥过程的热效率：表示每蒸发 1 公斤水分，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。 =(r 0+CWt 2)-C l t M1)/l (I 2I 1)=(2492+1.88*80-4.187*55)/37.17(190.0-60.5)= 即 50.1%d 空气加热器蒸汽消耗量： （喷雾干燥 P266 ）选取加热用饱和水蒸气温度 T= t 1+10=160+10= 查得其饱和蒸汽压为 6.303 Kgf/cm2( 绝压 ) ，汽化潜热为 2

11、087.1KJ/kg并取热效率 k=95%蒸汽消耗量 : D k=Q2/r k=1.099 10 /2087.1*0.95= Kg/h2、离心式雾化器的计算：根据现有的定型设备 LP150，用其有关数据进行参考设计。3G1 =432.45kg/h =1120kg/mG1432.45103V 1=386.12l / h11120故需生产能力为 400l/h 的离心雾化器。要使喷孔流速 U 孔在 0.51m/s 之间，可增大孔径至 5mm，仍采用 6 个喷孔。核算 U/36001000间，适用选 LP400：孔=m / s 在 0.51m/s02 64LP400：参数如下：生产能力： 400l/h

12、主要性能参数：离心盘喷嘴外径： 280mm7喷嘴个数：6 个喷嘴孔径：5mm离心盘转速：7275rpm离心盘线速度：104m/s（上述采用的是参考性设计， 因为离心雾化器结构比较复杂， 不可能重新进行设计，因此我们可以用现有型号的雾化器， 只是在生产能力方面作些调整，上述我们是通过扩大喷孔的孔径，但喷孔内的液流速度应在合理范围内，所以随后进行了校核，最后列出了主要性能参数。下面的计算要标明公式出处） 2-1 液滴直径 的计算=98.5 1n Rn：离心盘转速 7275rpmR：离心盘外半径 140mm3 ：浓奶表面张力 0.005kgf/m10.0 =98.50.10m75102-2 液滴离开

13、转盘的初速度0.350.25A=0.09 rkrk：喷孔半径 m(G / Z)0.80.00250.351510 30.25()=0.091120：浓奶运动粘度(0.386 / 36006) 0.8z：喷嘴个数=4.21G：浓奶体积流量 m3/sG= G1432.450.386m3 / h111208=2 n 27275761.84弧度 / s60600.8R0.40.35)Ur=0.4(1A0. 950.42 1.43AR761.840.80.140.4(10.351.43 )=0.44.210.95761.840. 424.210.14R：离心盘外半径 m=49.84m/sUt =R=76

14、 1.84 0.14=106.66m/sUH = ur2ut244210621m / s2-3 喷洒液滴射程（喷距半径）4lnu HS=uk3 BB ：进出口空气平均密度1H 11 H 2B =12vH1vH 2kg / m3222B ：平均粘度B = b1b 2cp22雷诺数 Reuh B7.5 10.1=2106B阻力系数18.51506Re0.6310.69设液滴重力沉降时为层流。则：UK=2 (B ) g(7) 2 (11)9.8118 B1820 6=0.m/sReukB7 050 50. 122 60. 8B为层流UK =0. m/sS= 4ln U H47.0 510 ln 1.

15、71m3BU K30.50.1 0.52-4 离心喷雾器所需功率N=2.25GV020.001125V02G1022gV 0 液滴线速度 m/sG浓奶质量流量 kg/sN=0.001125 106.662 432.45 1.54kw 36003、喷雾干燥塔主要尺寸的计算3-1 塔径 DD= 2.25S=2.251.523=m 圆整为 D=m验算塔内空气平均流速 U，应在 0.10.3m/s之间。（此处要验算塔内空气流速，若不在范围则要调整前面的参数）L vH1vH 27 1.016U=220.1m / sD 2360023600440.1m/su0.3m/s，所以 D 合适。3-2 塔高 DH

16、1 =1.2D=1.2=mH2 =D=4m10选鼓形阀 d=400mmH 1tgD / 2 d / 22 0.2H2H 20.4524 =48.560合适 （此处要注意为什么要下面锥体的顶角要小于 60）H=H1 +H2= =md有效容积 VD 2H142 4.80 62m24蒸发强度 q核算W22430kg水 / m3 hV623q 经验 =0.03t1-1=0.03160-1=3.8kg 水/m h二者近似相等 合适2、压力式雾化器计算在此选用 M 型雾化器而不用 S 型，。，喷孔不易堵塞。（此处要论述选择 M 型雾化器的原因及其特点）11液体通过内插头完成旋转运动，然后由嘴喷喷出。具有使

17、液体旋转的内插头喷嘴，称为离心型压力喷嘴 。旋转型压力喷嘴和离心压力喷嘴在雾化机理方面，没有什么差别。122-1 喷咀孔截面积、孔径及喷头个数的确定（ 1）喷咀孔截面积为使塔径不至过大，且与气流良好接触 ,根据经验 ,雾化角控制在 6070在此选。（出处？）由 =，查图 3-44 可查，得 A =再由 A =2.5 查图 3-42，可得流量系数 CD =据公式： FQ2g PCD 浓奶密度 1120kg/m3Q喷嘴流量G4.543Q11.0(m / s)36001103600P压力式雾化器的操作压力，应在100150 kgf/cm2 之间，选取 120kgf/cm2CD孔板系数 CD =0.2

18、5故1.07310 42F=9.8120m210 40.251120（2）孔径选取喷嘴孔径 do，根据经验一般为 11.5mm，选 1.2mm。（3）喷头个数的确定F2.9616 0n(个 )4d024(1.2103)213此值需圆整为 个。2-2 喷咀旋转室的尺寸确定由式： Aro RA 1= nbhA1r0)1 / 2A=A(R1可得 A1=r0 R( r0 )1/ 2A,R1A 喷咀的结构参数A =2.5r0 喷咀孔半径R 旋转室半径，取 R=3mmb液体入口宽度，取 b=0.4mm，b 太大，不会粘在壁上，分散开， b 太窄，阻力大。A 1 切向通道总的截面积R1 R1 =R- b 3

19、- 0.4 =3-0.2=2.8mm2 2n 增向通道个数 n=4h液体入口高度A 1=1.103/2 3 103(1.0 3 /32 ) (m2 ).52.0A11.04710h4 0.410nb63(m)圆整取 0.7 mm根据经验校核2R/b=23/0.4=15 其值在 630 之间-4 -3h/b=710 /0.4 10 =1.75 其值在 1.33.0 之间14r0)1/ 2r0 R r0)1 / 2) =2.34A=A(R1(nbh R1查图 3-42，可得 CD =0.260实际的 Q D 2g pr=FC=3.3910629.81120104110430.2610( m / s

20、)大于 1.073m3/s 符合要求Q1p1由可用来调节流量。Qp2-4 进旋转室切向通道长度 L 的计算如图可知L1 R22 R2R2 空气心外半径一般取R2=44.5mm，取R2=4mmR 旋转室半径， R=3mmL142322.65(mm)L2R22( R b) 2R2( R b) 2=42(30.4)232(30.4) 21.54mmL= L1 L2 1.54 2.65 2.10mm2 2L 入口长度经验校核L2.10在 0.97 之间b5.250.4L/b 在 0.97 时对流量系数没多大影响， 其值过大时， 压头损失过大， 过15小时，液体进入旋转室后就会出现散乱流动不能在室内均匀

21、旋转。2-5 喷咀芯结构厚度为 67mm，喷嘴孔长度取孔直径 1.2mm。3、干燥室（塔）主要尺寸的确定（曹 255、汇编 2-20、3031）因立式喷雾设备较卧式有如下优点：干燥塔生产能力大，占地面积小，设备蒸发强度大，干燥时间长，有利于提高设备的热效率等，故选择立式。采用多喷头式 n=3，呈多边三角形布置。其中心距为 1000mm。喷头与塔壁间距可取 10001200mm，在此取 1100mm，可减少周壁的沾粉现象，气流的截面速度下降，有利于设备热效率提高。q=0.03t1-1=0.03160-1=3.8WV=q。V干燥室的有效容积W干燥室的水分蒸发q干燥强度t1进入干燥室的热风温度V= 228.35 3.8 60.1( m3 )VVH2FD4H立式干燥室的有效高度F干燥室的截面积D干燥室的直径500D= 2 ( cos300 1100) 3355(mm)经园整 D=3.5m16V60.1m 圆整H1mH 16.8()7D 2(3.5)2