壓力式噴霧干燥器設(shè)計說明

1、目錄設(shè)計任2務(wù)及條件- 工藝設(shè)計計算1物料3衡算2熱八、量3衡算3霧滴干燥所需時間計算34壓力式噴嘴主要尺寸的確定55干燥塔主要尺寸的確定66主要附屬設(shè)備的設(shè)計或選型11四設(shè)計結(jié)果匯總表13五參考文獻(xiàn)13六心七附圖1 噴霧干燥裝置設(shè)計的工藝流程示意圖2 噴霧干燥塔的工藝條件圖金屬0901班材料工程原理 B課程設(shè)計“壓力式噴霧干燥器設(shè)計”任務(wù)書指導(dǎo)教師：劉亞云（一）設(shè)計題目壓力式噴霧干燥器設(shè)計。（二）設(shè)計任務(wù)及設(shè)計條件1、干粉生產(chǎn)能力： （濕基）見下表。2、設(shè)備型式：壓力式噴霧干燥器，干燥物質(zhì)為陶瓷面磚原料料漿，干燥介質(zhì)為空氣，熱源 為發(fā)生爐煤氣。3、設(shè)計條件：1）料漿含水量wi = 40wt

2、% （濕基）2）干粉含水量w2 = 6wt % （濕基）3）料漿密度p i = 1200kg/m34）干粉密度3p p= 900kg/m5）熱風(fēng)入塔溫度ti = 450C6）熱風(fēng)出塔溫度t2 = 70C7）料漿入塔溫度tm1= 20 C8）干粉出塔溫度tm2= 50 C9）干粉平均粒徑dp = 60m10）干粉比熱容cm= 1.04kJ/（kgC ）(11) 料漿霧化壓力2MPa(表壓)(12) 取冬季的空氣參數(shù)溫度ta= 2C,相對濕度$ a= 70%專業(yè)/班級學(xué)號姓名生產(chǎn)能力(kg/hr )金屬09011103090118戴朝松1100(三)工藝設(shè)計計算1. 物料衡算(1) 料液處理量G1

3、00 11100 衛(wèi)06 1723.3kg/h100 40(2) 水分蒸發(fā)量2. 熱量衡算(1)使物料升溫所需熱量:qmG2Cm(tm tm)1100 1.04 (50 20)W623.355.1kJ/kgH 2o根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，取熱損失q1 =210kJ/kgH2O(3)干燥塔出口空氣的濕含量q q +qm =210+55.仁265.1kJ/kgH2O-IjCwtm1q 4.186 20 265.1181.4H2 H1Ho Hi 0.003kg/kg 干空氣，h 464.5kJ / kg 干空氣，任取 H'=He=0.04,代入上式得12'=I e=464.5-181.4(0.04

4、-0.003)=457.8查I-H圖得H2=0.141kg水/kg干空氣12=439.6kj/kgWH2 H1(4) 于是干空氣消耗量4516.7kg干空氣 /h0.141 0.0033. 霧滴干燥所需時間計算(1)汽化潛熱的確定 由I-H圖查得空氣入塔的濕球溫度tw tas 65 C ,查手冊得該溫度下水的汽化潛 熱=2346kJ/kg。(2)導(dǎo)熱系數(shù)入的確定1平均氣膜溫度為-？ 65 7067.5 C ,在該溫度下空氣的熱導(dǎo)熱率22.944 10 5KW /(m C)。(3) 初始滴徑dl的計算X140100 400.67kg水 /kg 干物料X26100 60.06kg水 / kg干物料

5、dp0p 1 X11311 X2dp900 1 0.67 131200 1 0.0660 63.4 m(4) 霧滴的臨界直徑 dpc dp 60 m(5) 液滴的臨界濕含量Xc的計算Xcdpdp01 0.40.46063.4w1100012000.45kg水/ kg干物料(6) 空氣的臨界濕含量Hc的確定Hc H10.0030.050G 1 i 兀 XcL1723.3 1 0.4 0.67 0.454516.7(7) 空氣的臨界溫度tc的確定 由 Hc=0.050 和 P =2MPa，查得 tc =216.45 C(8) 傳熱溫差tm1、 tm2的計算tm1t1tm1tctm1tm2tcln&

6、amp;tctwtwt2tm2lnt2twtm2266.93oC64.91oC霧滴干燥所需時間的計算l (d p0 d pc )pdpc2(XX2)8 tm1tm22346 1200(63.42 602) 10 1238 2.944 10266.9331.48 10 h 0.533s2346 900 60210 1212 2.944 10(0.45 0.06)64.914. 壓力式噴嘴主要尺寸的確定，根據(jù)噴霧干燥實(shí)用(1)為了使塔徑不至于過大，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取噴嘴角48技術(shù)大全中，圖4-11查得A 0.9(2)當(dāng) A 0.9時，查圖 4-12 得Cd=0.41(3)噴嘴孔徑的計算Gi/( i 360

7、0)1723.3/(1200 3600)4.0 101/2VCd.2 Pi2.32 103m4.0 10即 r0=2.32mm d°0.41 .2 10612002r04.64mm，圓整后取 do=5mm(4)噴嘴其它主要尺寸的確定選矩形切線入口通道2個，據(jù)經(jīng)驗(yàn)取b 2.2mm ,2R/b=8,即R=8.8mm圓整R=9mm, 即旋轉(zhuǎn)室直徑選用10 mm。因?yàn)閎2 2A 2ab， R2 R| 9 7.9mm2 2所以1 1a0尺(0 )23.14 2.32 9(2.32戶 3972bA (R2)2 2.2 0.9( 7.9 )取 a=9.0mm0 R )(0 )1/22ab )(R2

8、)(5) 校核噴嘴的生產(chǎn)能力0.897mm(2.32 9 2.32f/2(2 9 2.2 )( 7.9 )圓整后A'基本不變，不必復(fù)算，可以滿足設(shè)計要求。 旋轉(zhuǎn)室通道長度I和寬度b之間的關(guān)系，可按I 3b選取。I 3 2.2 6.6mm(6) 空氣心半徑l的計算“r°R 3.14 2.32 9 , “A00 11.66A 2 9 2.2由A與a的關(guān)聯(lián)圖查得a。0.55rc r0 1 a02.32. 1 0.551.56mm(7) 噴嘴出口處液膜速度的計算平均速度_Vuo22rorc4.0 102 23.142.322 1.56210 643.2m/s水平速度分量Ux0uo t

9、an19.2m / s2垂直速度分量uy0 u043.2m/ s合速度1ures0 (Ux02 Uy。2)247.3m/s 5 干燥塔主要尺寸的確定(1) 塔徑的計算塔內(nèi)空氣各參數(shù)按常壓考慮，其平均溫度 -450 70260°C，查手冊得空氣粘2度a 0.0278厘泊，空氣密度a 0.671kg/m3。x0根據(jù)初始水平速度ux0 19.2m/s，計算出民,dp0ux0 a634 103 曲 °67 29.30.0278屬于過渡區(qū)。由Re與，Re2 ,/ Re，B的列線圖查得查得Re0 時，B &3.0 10 2。當(dāng)初始的瞬間，即當(dāng)由IB0得 0。取一系列Re1100

10、 ,Re270，；得一系列血，ux2，；查得相應(yīng)的B,，B2；算出一系列相應(yīng)的；列出表1中。以 為橫坐標(biāo)，ux為縱坐標(biāo)，作-ux曲線，如圖1所示。用圖解積分法求得0.033uxd0.31m0 x塔徑D=2S=0.62m圓整取為D=0.7m。(2) 塔高的計算減速運(yùn)動段的距離Y1的計算a.由初始垂直速度uy0計算出Re0Re° =p0Uy063.4 10 3 43.2 0.670.027866屬于過渡區(qū)。4g ad；( la)_4 9.8 0.67 (0.0634 10 3)3(1200 0.67) =3 463 (0.0278 10 3)2b.由于f Ref,查Re與Re2，/ Re

11、，B的列線圖得Ref =0.13。c.據(jù)Re。查Re與，Re2/Re，B的列線圖得o ReO 6.4 103，則1°Re；131.56 10 46.4 103.46表1停留時間與霧滴水平速度Ux的關(guān)系Reux Redp a(m/s)B 1024dp2 lp B B03 a(s)29.320.33.002517.33.20.0004141510.43.70.00145106.95.20.0045674.86.20.0066353.457.10.008532.078.70.011821.3810.00.014510.6912.50.01970.50.3515.20.02530.30.21

12、17.30.0296圖1Ux曲線圖d.取一系列Rei300, Re2200, ,Ref 1.8，由 Re 與，Re2， /Re, B 的列線圖查的iRe2, 2Re2，f Ref;再計算出相應(yīng)的1i Rei12 Re21f Re：,列于表2中。e.以Re為橫坐標(biāo),1Re2為縱坐標(biāo)作圖，如圖2所示。0.20.1419.00.0332ReRe21 103Re2Re a u ay人d| a(m/ s)24 ldld Re3 aRe2(s)666.4 X 1030.156440503.9 X 1030.26332.72.0 X 10 3301.9 X 1030.62121.31.6 X 10 3203

13、1.1 x 100.9513.21.3 X 10 2表2 Re與1Re2Uy、 的關(guān)系104.2 X 1022.46.540.02755823.2 X 104.15.120.0467857.1 X 1025.83.270.0646214.8331.950.23650.5103200.38630.85260.358.50.2406409 d Ref 由Rei =66,可計算出比！ 44m/s，據(jù)圖2可求得3002從而可以算出圖2 Re 與1Re2-曲線g.類似地，由Re2, Rea，Ref，根據(jù)圖4-45可求得，409 d Re200Re2，409 d Re0.35Re2;亦可計算出相應(yīng)的停留時

14、間2，3，如表2所示。由此得到減速運(yùn)動段的停留時間0.24s。h 由表2的Uy， 數(shù)據(jù)，作-Uy曲線如圖3所示。用圖解積分法可得減速運(yùn)0.8526動段的距離y1Uyd1.52m。圓整后為y=1.6m。（3）熱風(fēng)進(jìn)出口接管直徑的確定停留時間4 | d： 66 d Re23 a 50 Re2=0.3166 d Re50 Re22= 2.32 10 2s。在干燥系統(tǒng)中，一般取風(fēng)管中的風(fēng)速為1525m/s 熱風(fēng)進(jìn)口接管直徑d1vH1=(0.7731.244HJ273 t1273(0.773+1.2440.003 ) 273 450 =2.06 m3/kg 干空氣273g3V Lvhi 4516.7 2

15、.069304.4m /s取熱風(fēng)管道中的氣速為25m3/s，則di9304.40.363m36004 25圓整后取干燥塔熱風(fēng)入口接管直徑 d1 =370mm熱風(fēng)出口接管直徑d2(0.773 1.244H2)273 t2273(0.773+1.2440.141)27331.19m /kg干空氣V2=L H2 =4516.7 1.19=5374.9 mV3 L H3 4516.7 1.285909m /h采用蝸殼式旋風(fēng)分離器,其進(jìn)口寬度b 0.225D，高度a 0.3D，取進(jìn)口速度為25 m/s,則/h5374.90.276m25 36004圓整后取d2280mm6.主要附屬設(shè)備的設(shè)計或選型(1)

16、旋風(fēng)分離器進(jìn)入旋風(fēng)分離器的含塵氣體近似按空氣處理,取溫度為95 C273 953H3 (0.773 1.244 0.141)1.28m3 /kg干空氣59090.225D 0.3D 2536003600即D 0.973m。圓整后取D 1000mm。其余各部分尺寸為L10.8D800mmL2 2D 2000mmb 0.225D225mma 0.3D300mmd 0.35D350mml 0.7D700mmd'0.2D200mm（2）風(fēng)機(jī)的選擇干燥塔的操作壓力一般為0-100（表壓），所以本系數(shù)需2臺風(fēng)機(jī)，即干燥塔 前安裝1臺鼓風(fēng)機(jī)，干燥塔后安裝1臺引風(fēng)機(jī)，阻力也可以干燥塔為基準(zhǔn)分前段 （從

17、空氣過濾器至塔）阻力和后段（塔后的設(shè)備及管道等）阻力。在操作條件下，熱 風(fēng)流經(jīng)各設(shè)備及管道等的阻力如表 3所示，鼓風(fēng)機(jī)的選型鼓風(fēng)機(jī)入口處的空氣風(fēng)度為2 C，濕含量H。=0.003273 2H0 （0.773 1.244 0.003）0.78m3/kg 干空氣Vo L H0 4516.7 0.783523m3/ h表3系統(tǒng)阻力估算表設(shè)備壓降，pa設(shè)備壓降，pa空氣過濾器200P旋風(fēng)分離器1500空氣加熱器300布袋除塵器1500加熱塔200P 干燥塔100（塔）熱風(fēng)分布器200消音器400管道、閥門、彎頭等宰 600管道、閥門、彎頭卜等800合計1500合計4300系統(tǒng)前風(fēng)溫按150 C計，密度

18、為0.83kg/m3，則所需風(fēng)壓（規(guī)定狀態(tài)下）為15001.20.832169pa3、,故選用4-72-11NO.4.5A離心機(jī)，風(fēng)量為 5730m / h,風(fēng)壓為2530pa。2引風(fēng)機(jī)的選型系統(tǒng)后段風(fēng)溫按80 C計，密度為1.000 kg/m3,則引風(fēng)機(jī)所需風(fēng)壓為（規(guī)定狀態(tài)下）為43001.21.0005160pa。取引風(fēng)機(jī)入口處的風(fēng)溫為75 C,濕含量為H2 0.035.vh5 （0.773 1.244H2） 27- 1.22m3/kg空氣2733V5 vh5L 1.22 4516.75510m /h故選用9 19NO.5A離心通風(fēng)機(jī)，風(fēng)量為 5903m3/h，全壓為5750Pa。（四）設(shè)計結(jié)果匯總表通過上述設(shè)計計算得到的本設(shè)計示例設(shè)計結(jié)果匯總表設(shè)計結(jié)果匯總表料液處理量，kg/h1723.3蒸發(fā)水量，kg/h623.31空氣用量，kg干空氣/h4516.7霧化器孔徑，mm5.0干燥塔直徑，m0.7干燥塔有效高度，m1.6旋風(fēng)分離器直徑，m1鼓風(fēng)機(jī)型號4-72-11 NO.4.5A五）參考文獻(xiàn)1、噴霧干燥實(shí)用技術(shù)大全2、化學(xué)單