噴霧干燥-2013

1、注意事項(xiàng)成績(jī)分布：設(shè)計(jì)報(bào)告70%，考試30%考試時(shí)間：7月5號(hào)（周五）下午13:30-14:30，開(kāi)卷考試地點(diǎn)：七教-213答疑地點(diǎn)：研究生樓1205室 （64250885） 學(xué)號(hào)個(gè)位數(shù)學(xué)號(hào)個(gè)位數(shù)日處理量日處理量學(xué)號(hào)十位數(shù)學(xué)號(hào)十位數(shù)濃奶含水量濃奶含水量學(xué)號(hào)百位數(shù)學(xué)號(hào)百位數(shù)成品含水量成品含水量080500211015112.5212252233153533241845442.5520555536226566272575772.58308588393595892一、一、 概述概述1、 簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介化學(xué)工業(yè)化學(xué)工業(yè)：塑料、樹(shù)脂等，：塑料、樹(shù)脂等， 洗衣粉最早使用洗衣粉最早使用食品工業(yè)食品工業(yè)：奶粉，調(diào)味

2、品：奶粉，調(diào)味品速溶：粒子開(kāi)始時(shí)被水所潤(rùn)濕，然后沉沒(méi)至水中并最后溶解速溶：粒子開(kāi)始時(shí)被水所潤(rùn)濕，然后沉沒(méi)至水中并最后溶解。影響速溶的性質(zhì)：潤(rùn)濕性，沉沒(méi)性分散性，溶解度。影響速溶的性質(zhì)：潤(rùn)濕性，沉沒(méi)性分散性，溶解度。醫(yī)學(xué)和生物化學(xué)醫(yī)學(xué)和生物化學(xué)：抗生素，酶，維生素，血漿等：抗生素，酶，維生素，血漿等 在在噴霧干燥之前，總是需要將牛奶用蒸發(fā)方法濃縮到噴霧干燥之前，總是需要將牛奶用蒸發(fā)方法濃縮到40 % 50%的固含量，因?yàn)樵谡舭l(fā)器中蒸發(fā)水約比在噴霧干燥器中的固含量，因?yàn)樵谡舭l(fā)器中蒸發(fā)水約比在噴霧干燥器中蒸發(fā)水便宜十倍。蒸發(fā)水便宜十倍。鮮奶的主要成分：鮮奶的主要成分：水分：水分：87 % 88%，總

3、乳固體：，總?cè)楣腆w：12% 13%其中：脂肪其中：脂肪3.4%3.8%，蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)3.3%3.5%，乳糖，乳糖4.6 % 4.7%，無(wú)機(jī)鹽，無(wú)機(jī)鹽0.7 % 0.75%日處理為鮮奶，日處理可以每天日處理為鮮奶，日處理可以每天23班，每班班，每班810小時(shí)。小時(shí)。2、噴霧干燥的原理：、噴霧干燥的原理：噴霧干燥噴霧干燥：將溶液、乳濁液、懸浮液或漿料在熱風(fēng)中噴霧成細(xì)小的液滴將溶液、乳濁液、懸浮液或漿料在熱風(fēng)中噴霧成細(xì)小的液滴，在它下落過(guò)程中，水分被蒸發(fā)而形成粉末狀或顆粒狀的產(chǎn)，在它下落過(guò)程中，水分被蒸發(fā)而形成粉末狀或顆粒狀的產(chǎn)品。品。 物料干燥分物料干燥分等速和降速等速和降速階段兩個(gè)部分進(jìn)行。階

4、段兩個(gè)部分進(jìn)行。 圖圖61 噴霧干燥示意圖噴霧干燥示意圖 3 3、噴霧干燥的特點(diǎn)：、噴霧干燥的特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：干燥速度快干燥速度快干燥過(guò)程中液滴的溫度較低干燥過(guò)程中液滴的溫度較低產(chǎn)品具有良好分散性和溶解性產(chǎn)品具有良好分散性和溶解性生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)化，操作控制方便生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)化，操作控制方便產(chǎn)品純度高，生產(chǎn)環(huán)境好產(chǎn)品純度高，生產(chǎn)環(huán)境好適宜于連續(xù)化大規(guī)模生產(chǎn)適宜于連續(xù)化大規(guī)模生產(chǎn)缺點(diǎn)缺點(diǎn)：當(dāng)熱風(fēng)溫度較低（低于當(dāng)熱風(fēng)溫度較低（低于150150）時(shí)，傳質(zhì)速率較低）時(shí)，傳質(zhì)速率較低從廢氣中回收粉塵的分離設(shè)備要求高從廢氣中回收粉塵的分離設(shè)備要求高對(duì)一些膏糊狀物料，干燥時(shí)需要加水稀釋對(duì)一些膏糊狀物料，干燥時(shí)需要加水

5、稀釋 二、噴霧干燥方案的選定二、噴霧干燥方案的選定1、干燥裝置流程：、干燥裝置流程： 開(kāi)放式開(kāi)放式 封閉循環(huán)式封閉循環(huán)式 是對(duì)加熱介質(zhì)的利用而言是對(duì)加熱介質(zhì)的利用而言選擇空氣為加熱介質(zhì)，采用開(kāi)放式流程選擇空氣為加熱介質(zhì)，采用開(kāi)放式流程 自惰循環(huán)式自惰循環(huán)式 2、干燥器內(nèi)熱空氣和霧滴的流動(dòng)方向、干燥器內(nèi)熱空氣和霧滴的流動(dòng)方向 并流并流 逆流逆流 混合流混合流 并流操作的優(yōu)點(diǎn)是其允許的進(jìn)并流操作的優(yōu)點(diǎn)是其允許的進(jìn)口空氣溫度比其它形式的操作要高?？诳諝鉁囟缺绕渌问降牟僮饕?。 3 3、霧化器形式、霧化器形式氣流式，旋轉(zhuǎn)式，壓力式氣流式，旋轉(zhuǎn)式，壓力式 壓力式噴嘴的工作原理示意圖壓力式噴嘴的工作原理

6、示意圖 壓力式使用較多壓力式使用較多 三、工藝計(jì)算三、工藝計(jì)算1、物料衡算、物料衡算)HH(V)XX(Gwc1221 )x(G)x(GGc221111 1111xxX 2212xxX 注意注意：鮮奶的含水量為：鮮奶的含水量為8888% %，實(shí)際進(jìn)入噴霧干燥器的應(yīng)為濃奶，實(shí)際進(jìn)入噴霧干燥器的應(yīng)為濃奶（含水（含水5050% %6060% %） 2、熱量衡算、熱量衡算所需加熱蒸汽量所需加熱蒸汽量 (r(r為所選擇的蒸汽對(duì)應(yīng)的汽化熱為所選擇的蒸汽對(duì)應(yīng)的汽化熱) )tt)(HCC(V)II(VQpvpg01101 予予rQD予予 損損予予QQQQQ 321)ctcr(WQpLpv1201 )ctcr)(

7、HH(VpLpv12012 2122pmcc )(GQ 22XcccpLpspm )tt)(Hcc(VQpvpg0213 Q損損=10%=10%Q1損損予予QQQQQ 321HVV )t)(H.(H27310564108320033 m3/h注意：夏天，冬天兩個(gè)值都必須算，取注意：夏天，冬天兩個(gè)值都必須算，取V大做以后計(jì)算。大做以后計(jì)算。 求得求得V 物料衡算物料衡算 H2 根據(jù)根據(jù)H2, 設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)的t2求求j j2，必須滿足，必須滿足 jj11 % %13%，否則重新設(shè)定，否則重新設(shè)定t2值。值。 3、霧化器的主要尺寸計(jì)算、霧化器的主要尺寸計(jì)算d0-噴嘴直徑，噴嘴直徑，R- -旋律室半徑，

8、旋律室半徑，入口為圓形：入口為圓形：din; 入口為矩形：入口為矩形：h, ,b計(jì)算步驟計(jì)算步驟：1、 選定霧化器選定霧化器（55 55 6060），噴嘴切向入口斷面形狀），噴嘴切向入口斷面形狀2、 利用圖利用圖6-226-22由由求噴嘴結(jié)構(gòu)參數(shù)求噴嘴結(jié)構(gòu)參數(shù)A3、利用圖、利用圖6-20由由A查得查得cD 求得求得d0加以圓整加以圓整 pDFcV 22041dF 4、矩形入口：根據(jù)、矩形入口：根據(jù)h/ /b= =1.33,2,2R/ /b= =630, ,選定選定R, ,b由由 R1=R-b/2算得算得A1(A1-全部入口通道總面積全部入口通道總面積) )一個(gè)矩形入口：一個(gè)矩形入口：A1=bh

9、,兩個(gè)矩形入口：兩個(gè)矩形入口：A1=2bh計(jì)算得計(jì)算得h。211010/RrARr)(A 5、圓整、圓整d0,h后核算生產(chǎn)能力后核算生產(chǎn)能力 211010/RrARr)(A 與原值相比與原值相比6、計(jì)算空氣心半徑、計(jì)算空氣心半徑rc7、計(jì)算液膜平均速度、計(jì)算液膜平均速度u0 ( (大于大于100m/s),),及其分速度及其分速度ux,uy 四、噴霧干燥器主要尺寸的設(shè)計(jì)四、噴霧干燥器主要尺寸的設(shè)計(jì)塔高、塔徑塔高、塔徑為保證使霧滴干燥成含水量符合要求的產(chǎn)品，應(yīng)使霧滴為保證使霧滴干燥成含水量符合要求的產(chǎn)品，應(yīng)使霧滴在塔內(nèi)的停留時(shí)間大于干燥過(guò)程所需要的時(shí)間。在塔內(nèi)的停留時(shí)間大于干燥過(guò)程所需要的時(shí)間。1

10、 1、霧滴大小的估算、霧滴大小的估算 （ ，p- -atm, ,Dw-m）3500pwD 干產(chǎn)品的平均直徑干產(chǎn)品的平均直徑DDWXXDDDDw3/11112 2、干燥時(shí)間的計(jì)算、干燥時(shí)間的計(jì)算干燥時(shí)間分為恒速干燥階段和降速干燥階段。干燥時(shí)間分為恒速干燥階段和降速干燥階段。(1) 恒速階段干燥時(shí)間恒速階段干燥時(shí)間 12281mcwwtDDr (2) 降速階段干燥時(shí)間降速階段干燥時(shí)間 :空氣空氣t1 tc1mt 物料物料1 c(tw) 222122mcDctXXrD 干干= = 1+ 23、塔徑計(jì)算、塔徑計(jì)算塔徑的設(shè)計(jì)應(yīng)使?jié)耢F滴不粘附到塔壁上。塔徑的設(shè)計(jì)應(yīng)使?jié)耢F滴不粘附到塔壁上。 0時(shí)，霧滴以時(shí)，

11、霧滴以u(píng)x水平速度運(yùn)動(dòng)水平速度運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)經(jīng)過(guò) 時(shí)間后，霧滴水平速度下降至?xí)r間后，霧滴水平速度下降至 u取一系列取一系列Re，求出相應(yīng)的停留時(shí)間，求出相應(yīng)的停留時(shí)間 和霧滴水平飛行速度和霧滴水平飛行速度ux xwuDRe ReRedReRedDReReww 55010210222234 將霧滴自很高的初速度降至很低值的過(guò)程中不同的時(shí)刻將霧滴自很高的初速度降至很低值的過(guò)程中不同的時(shí)刻 與其速度與其速度ux的關(guān)系作圖，用圖解積分或數(shù)值積分求出霧滴沿半的關(guān)系作圖，用圖解積分或數(shù)值積分求出霧滴沿半徑方向的飛行距離即徑方向的飛行距離即 。所設(shè)計(jì)的噴霧干燥塔的直。所設(shè)計(jì)的噴霧干燥塔的直徑徑D 應(yīng)大于應(yīng)大于2

12、2sx，取，取D=(1.52)2sx。 dusxx ReRedReRedReRe 55010210222 s/ )s/m/(DReuwx Re164100500.5(1.00-1.00)10-2=0(1.45-1.00)10-2=0.4510-2(2.22-1.00)10-2=1.2210-2(15.2-1.00)10-2=14.210-200.01020.02760.32128.417.38.650.08654、塔高計(jì)算塔高計(jì)算 塔高設(shè)計(jì)應(yīng)使顆粒在塔內(nèi)的停留時(shí)間塔高設(shè)計(jì)應(yīng)使顆粒在塔內(nèi)的停留時(shí)間大于大于傳熱所需時(shí)間。傳熱所需時(shí)間。顆粒在塔內(nèi)的停留時(shí)間為恒速運(yùn)動(dòng)與降速運(yùn)動(dòng)時(shí)間之和。顆粒在塔內(nèi)的停

13、留時(shí)間為恒速運(yùn)動(dòng)與降速運(yùn)動(dòng)時(shí)間之和。a.恒速下降速度恒速下降速度2323)(4Re gDwwff查圖查圖6-256-25得得Ref, ,求得恒速下降速度求得恒速下降速度ufb.霧滴降速運(yùn)動(dòng)所需時(shí)間霧滴降速運(yùn)動(dòng)所需時(shí)間 xwuDfRe 02234ReRewwReRedD 22334ffwwReg)(D 取一系列取一系列Re值（上限為值（上限為uy初值，下限為初值，下限為uf），查得相應(yīng)），查得相應(yīng)Re2,以以Re為橫軸，以為橫軸，以1/(1/(Re2- )為縱軸作圖，用圖解積分法為縱軸作圖，用圖解積分法求求 值，或值，或由數(shù)值積分（由數(shù)值積分（Excel,OriginExcel,Origin）求

14、得。求得。 02ReReReRed 02234ReRewwReRedD 333241002. 2)300359(10)0171. 00128. 0(2110026. 031100)102(4 降降 01uds作作u 曲線，按曲線，按 圖解求得降速過(guò)程所需距離圖解求得降速過(guò)程所需距離 等速過(guò)程所需距離：等速過(guò)程所需距離：s2=(23) 恒恒uf噴霧干燥有效高度：噴霧干燥有效高度：降降干干恒恒 H=(1.53)(s1+s2) 五、附屬設(shè)備的設(shè)計(jì)和選型五、附屬設(shè)備的設(shè)計(jì)和選型1、空氣加熱器（予熱器）、空氣加熱器（予熱器）選擇加熱介質(zhì)，確定換熱器面積，型號(hào)。選擇加熱介質(zhì)，確定換熱器面積，型號(hào)。)(01

15、IIVQ mtKAQ 2、風(fēng)機(jī)：、風(fēng)機(jī)：為保證干燥塔內(nèi)在一定的負(fù)壓（為保證干燥塔內(nèi)在一定的負(fù)壓（100300Pa）下操作，設(shè)）下操作，設(shè)計(jì)時(shí)分別用進(jìn)風(fēng)和排風(fēng)兩臺(tái)風(fēng)機(jī)串聯(lián)使用，排風(fēng)風(fēng)量和風(fēng)壓計(jì)時(shí)分別用進(jìn)風(fēng)和排風(fēng)兩臺(tái)風(fēng)機(jī)串聯(lián)使用，排風(fēng)風(fēng)量和風(fēng)壓都要大于進(jìn)風(fēng)機(jī)。都要大于進(jìn)風(fēng)機(jī)。選擇依據(jù)選擇依據(jù)：（1 1）根據(jù)被輸送氣體的性質(zhì)和操作條件確定泵的類型）根據(jù)被輸送氣體的性質(zhì)和操作條件確定泵的類型（2 2）根據(jù)具體管路對(duì)風(fēng)機(jī)提出的流量和壓頭要求確定泵）根據(jù)具體管路對(duì)風(fēng)機(jī)提出的流量和壓頭要求確定泵的型號(hào)的型號(hào)風(fēng)壓：進(jìn)風(fēng)機(jī)風(fēng)壓：進(jìn)風(fēng)機(jī) 120160mmH2O 排風(fēng)機(jī)排風(fēng)機(jī) 180240mmH2O風(fēng)量：按實(shí)際計(jì)算

16、的風(fēng)量（風(fēng)量：按實(shí)際計(jì)算的風(fēng)量（m3/h）進(jìn)風(fēng)增加）進(jìn)風(fēng)增加10%20%，出風(fēng)增加出風(fēng)增加20%40%3、氣固分離器：、氣固分離器： 對(duì)可選擇的氣固分離器作一分析，了解其工作原理，選對(duì)可選擇的氣固分離器作一分析，了解其工作原理，選擇一合理的使用組合。擇一合理的使用組合。 旋風(fēng)分離器，旋風(fēng)分離器， 袋濾器，袋濾器， 濕法除塵濕法除塵 4、熱風(fēng)進(jìn)口分布裝置、熱風(fēng)進(jìn)口分布裝置5、排料裝置、排料裝置描述其重要性及主要的型式描述其重要性及主要的型式6、空氣過(guò)濾器、空氣過(guò)濾器工藝流程圖要求：工藝流程圖要求：1、 主要管線用雙線主要管線用雙線2、 主要設(shè)備要畫(huà)成比例的外型相似圖主要設(shè)備要畫(huà)成比例的外型相似圖

17、3、 霧化器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖（標(biāo)明主要結(jié)構(gòu)尺寸）霧化器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖（標(biāo)明主要結(jié)構(gòu)尺寸）4、 主要進(jìn)出物流主要進(jìn)出物流設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)要求設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)要求：1、 目錄目錄2、 任務(wù)書(shū)任務(wù)書(shū)3、 前言（工藝背景，流程選擇，噴霧干燥優(yōu)缺點(diǎn)等）前言（工藝背景，流程選擇，噴霧干燥優(yōu)缺點(diǎn)等）4、 工藝計(jì)算工藝計(jì)算5、 設(shè)計(jì)結(jié)果匯總表設(shè)計(jì)結(jié)果匯總表6、 主要參考書(shū)目主要參考書(shū)目7、 設(shè)計(jì)體會(huì)設(shè)計(jì)體會(huì)附附：1、每天兩班（、每天兩班（7 7小時(shí)小時(shí)/ /班），或班），或3 3班（班（8 8小時(shí)小時(shí)/ /班）班）2、原乳（鮮奶）干物質(zhì)含量、原乳（鮮奶）干物質(zhì)含量12%3、濃奶密度：、濃奶密度： w=1094kg/m34、成品密度：、成品密度： D=600kg/m35、物料混合比熱、物料混合比熱cm2=2.09kJ/kg.6、熱空氣：進(jìn)口溫度、熱空氣：進(jìn)口溫度150170，出口溫度（，出口溫度（8090