喷雾干燥器的设计.docx

1、喷雾干燥器的设计喷雾干燥器的设计概述（一）喷雾干燥的原理喷雾干燥是将溶液、浆液或悬浮液在热风中喷雾成细小液滴，液滴在下降过程中，水分 被迅速汽化而达到干燥目的，从而获得粉末或颗粒状的产品。物料的干燥过程分为等速阶段和降速阶段。在等速阶段，水分通过颗粒的扩散速率大于 汽化速率，水分汽化是在液滴表面发生，等速阶段又称为表面汽化控制阶段。当水分通过颗 粒的扩散速率降低而不能维持颗粒表面的充分润湿时，汽化速率开始减慢，干燥进入降速阶 段，降速阶段又称为内部迁移控制阶段。（二）喷雾干燥的特点1.喷雾干燥的优点主要是：（1） 干燥速度快。（2） 产品具有良好的分散性和溶解性。（4） 生产过程简化，操作控制

2、方便。（5） 产品纯度高，生产环境好。（6） 适宜于连续化大规模生产。2.喷雾干燥的缺点有：（1）低温操作时，传质速率较低，热效率较低，空气消耗量大，动力消耗也随之增大。（2） 从废气中回收粉尘的设备投资大。（3） 干燥膏糊状物料时，干燥设备的负荷较大。工艺设计条件干燥物料为悬浮液，干燥介质为空气，热源为蒸汽和电；雾化器采用旋转型压力式喷嘴, 选用热风一一雾滴并流向下的操作方式。具体工艺参数如下：料液处理量 G、=33Og/力三、干燥装置流程干燥装置采用开放式流程。热风在系统中使用一次，经袋滤器除尘后，就排入大气中, 不再循环使用。四、工艺流程图1一一料液贮雒 2料液过滤器 3一截止阀 4隔膜

3、泵 5稳压罐 6一空气过滤器 7一鼓风机 8翅片式加热器 9一一电加热器10干燥塔 11星形卸料阀 12一一族风分离器 13雾化器14袋滤器 15一一碟阀 16引风机 17一一消音器图1喷雾干燥装置工艺流程示意图五、工艺设计计算(一)物料衡算1.绝干物料流量GG = GI(l-w1) = 330(1-80%) = Skg/h2.产品产量G,=1(1-) = 330(1-80%) =67 ? 1 一昭 1-2% 63.水分蒸发量WW=G G? =330 - 673 = 2627匕/力.热量衡算1.物料升温所需热量2.汽化水的热损失侑按经验公=计算Wa 燥塔表面对周围空气的传热系数，a = 33.

4、4 + 0.21tw 干燥塔外表面温度,取J = 4ora = 33.4 + 0.21 x40=41 .SkJ/(in2 t?)F 干燥塔散热面积，取F = 30/zr0 温一室温，4 = 40-12 = 2妙L他水3.干燥塔出口空气的湿度根据热量衡算J2 1 1 - 叽一比= 1 一一(如 +%) + _ -(133.6 + 44.8)+ 4.187 x 20 -94.1 kJ/kg水H H、即一人=-947,为一直线方程 H H、根据给出的工艺设计条件，/0 = 2V , 0 = 70%,由湿空气的H-I图查出，Hx = H = 0.006kg水/kg绝干气。当r严300匕时，由湿空气的H

5、-I图查出，/, = 3202/kg绝干气。任取刃=0.05kg水/kg绝干气，则I/=_94.7x(0.05 - 0.006) + 320 = 315 .弘丿/kg绝干气连结点= 0.006匕水/kg绝干气，11 =320kJ/kg绝干气)和点B（H=005kg水/kg绝干气，I =3158R/g绝干气），并延长与r2 =100r线相交于点1u320kJ/k晚F 气 54X2 t300C图2 求解过程示意图4.空气消耗量绝干空气的消耗量为实际空气消耗量为r=L(l + /0 ) = 3921 x(l + 0.006)= 3944/?雾滴干燥所需时间1.雾滴临界含水量尢.物料在干燥塔进出口处的

6、干基含水量分别为X.=一 = =0.020灯水/匕绝干料1 -叫 1 - 2%4 _P J +31100 1 + 0.020 x 3=0.63pz 1 + X1 J900 1 + 4 _dc 液滴临界滴径dc=d, =125“心 初始液滴滴径即在晅速干燥阶段液滴体积收缩了 37% 液滴在恒速干燥阶段由于收缩而减小的体积为除去的水分质量为、剩余的水分质量为学（0.80p 一0.75几.） O临界含水量为2.初始滴径心= 198/277?1 0.63 0.633.汽化潜热广热空气入塔温度-=3001，湿度耳=0006蚣/鏡绝干气，由湿空气H-I图查出,热空气入塔状态下的湿球温度tw = 54t?，

7、查手册得水在54匕的汽化潜热F = 2369kJ/kg。4. -,导热系数几平均气膜温度为、4+W = 77T2查手册得空气在77T下的导热系数/I = 3x 10讣W/（加匕）6.恒速阶段物料表面温度即空气的绝热饱和温度匕，可以取空气入塔状态下的湿球温度4 = g.=54r7.空气临界温度J恒速阶段的水分蒸发疑为州=G(X1 - X J = 66(4 - 0.59)= 225. kg/h空气的临界湿度为在H-I图中，过日亡作垂线，与AD交于点C,点C温度即为空气临界温度由H-I 查出tc = i25r8.雾滴在恒速阶段的干燥时间右恒速阶段热空气与液滴的温度变化空气：30（亡12比 液滴：2叱

8、54匕平均推动力为,300-20In 125-54A/=(3OO-2O)-(125-54)= 152X?=1.685“仏 2 - 心2)_ 2369 X1100 (1.98 x 1 (T4- (1.25 x 1 (T。 8 8x3x105x152.39.雾滴在降速阶段的干燥时间门降速阶段热空气与物料的温度变化空气：12SCt100X物料：54匕t9CT平均推动力为(125-54)-(100-90)in= 31.ir100-901.705_ -“2)_ 2369x(1.25x107)2 %900x(0.59-0.020)T1 12加2 12x3x10_5x31.110. 雾滴干燥所需时间rr =

9、 rl+r2 = 1.68+ 1.70 = 3 38s（六）压力喷嘴主要尺寸的确定1X雾化角&为了 了使塔径不致过大，根据经验，选取& = 49。3.流量系数C。& = 49。，由&与A的关联图查出，喷嘴结构参数A=1.0oA = l.o9由A与Co的关联图查出，流量系数C（） = 0.45 o4.喷嘴孔径（）330由 F = fd2圆整，取 = 2mm。5.喷嘴旋转室尺寸喷嘴孔半径取Imm,即心=选用矩形切向通道，切身通道宽度取1. 2mm,即b = 1.2mm旋转室直径为10mm,则半径R = 5mm/?! = R-匕=5 - = 4.4/n/z?2 2由 A = 2bh 及 A = =

10、1.03.14x 1 x5 I 1h = = -= =3A2mm圆整，取h = 3.0mm6.核算喷嘴的生产能力经圆整后与原A=.0很接近，不必复算，可以满足设计要求。7.空气心半径心A = 28,由a与A的关联图查出，a = 0.47由 a = 1-Jr = “) J a = 1 x J1 - 0.47 = 0.73?8.喷嘴出口处液膜速度知及其分速度八 叫n液膜与轴线成一角喷出，可分解成径向速度化和轴向速度vur = wn sin = 56.8xsin = 23.6m/sx 0 2 2/v = uh cos = 56.8xcos = 5.7m/s0 2 2图3离心型压力式雾化器结构示意图表

11、1压力喷嘴主要尺寸单位：mmerc喷嘴旋转室尺寸bR&h49 215(七)干燥塔主要尺寸的确定1.塔径塔内空气的平均温度为由手册查出，在200C下，空气的动力粘度为“ =0026?Ps,空气的密度为Pa = 0.15kg/(1) Y由径向分速度心，计算： = ()时的雷诺数Re。门 dai a 1.98 x 1 (T4 x 23.6 x 0.75 , =Re0 = = ： = 135儿 0.026x10-Re = Re() = 135时u x = 23.6m/s, r = 0(3)取一系列Re,求出相应的雾滴水平飞行速度化和停留时间丁。如取Re二100,由= 化乞 与Re = 100对应的雾滴

12、水平飞行速度为Re- Lia 100 x 0.026 xlO3 一 ，= ： =17.5/77/5心p 1.98x10x0.75由zk 卅的列线图查出A 广油(Re)_()0 歹&2 -f -6/(Re- = L45xlQ2-15x10-2 =0 3x10-2J,35 Re2相应的的停留时间为丁 _ 4A心| _ 4x0.3xl0-2 x (1.98xl04)2 x 1100 _ 心、,咱T 議 3x0.026x10-* * X其余各项计算结果列于表2。表2停留时间丁与雾滴水平运动速度你的关系Relx J (Re) 严 6/(Re) h .Re2 h。Re2_S S(1351005025151

13、086421(1.15-1.15)x10-2 =0 (145-1.15)x10-2 =o.3xlO2 (2.21-1.15)x10-2 =i 06x10-2 (3.25-1.15)x10-2 =2.1x10- (4.38 -15)x10- =3.23x10-2 (5.28-1.15)x10-2 =4 13x10-2 (5.80-1.15)xl02 =4.65xl02 (6.58-1.15)xl02 =5.43xl02 (7.77 - 1.15)x10-2 =6.62x10-2 (10.3-1.15)xl02 =9.15xl02 (12.6-1.15)xl02 =11.45xl02 (15.3-

14、1.15)xl02 =14.15xl0-20(4)“ 以7为横坐标，心为纵坐标画出心:关系曲线，如图4,用图解积分可得u cIt = 0.732 m即雾滴由沿径向运动的半径距离为5 = 0.732/h ,则塔直径为D = 25 = 2x0.732 = 1.464/2/圆整后取D = 1.50/noT ,S图4心z关系曲线图2.塔高(1)降速运动时间内雾滴的下降距离0r = 0时，雾滴轴向运动的雷诺数Rc()为1.98x10x51.7x0.75 “0.026 xlO3= 123.84 x 9.81 x 0.75 x (1.98 x 10“) x (1100- 0.75)3x(0.026xl03)2由Rc与Re2的关系列