喷雾干燥装置备工艺设计

1、 食品工程原理课程设计说明书奶粉喷雾干燥装置工艺设计 日处理2.4吨浓奶料液的喷雾干燥装置设计学院：食品科技学院班级：海加1074班 姓名：陈义珊 学号：200711211105 设计时间：2010年5月10-23日指导老师：叶盛权 目录一 任务书1 设计任务-32 工艺条件设计条件-3二 工艺设计计算1 物料衡算-42 热量衡算-43 压力式喷嘴主要尺寸的确定-64 干燥塔主要尺寸的确定-75 主要附属设备的设计或选型-13三 设计结果汇总表-16四 主要符号说明-17五 参考文献-18六 心得体会-18七 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18喷雾干燥装置备工艺

2、设计一任务书：1.设计任务 采用压力式喷雾干燥浓牛奶液，干燥介质为热空气，热源为蒸汽和电；选用热风-雾滴并流向下的操作方式。2.工艺条件设计条件2. 1工艺条件操作周期：313天雾化压力17mpa (表压)；料液处理量g1=400 kg/h料液含水量=50%产品含水量=2%料液密度=1015kg/m3产品密度=900kg/m3新鲜空气温度t0=24热风入塔温度t1=160热风出塔温度 t2=80料液入塔温度= 45产品出塔温度= 60产品平均粒度=60干物料比热 = 4kj/(kg)加热蒸汽压力0.5mpa(表压)2. 2气象条件年平均气温24年平均相对湿度=60%二工艺设计计算1.物料衡算（

3、1）产品产量g2（2）水分蒸发量w2.热量衡算（1）干空气的用量l使物料升温所需热量：取热损失则由于据气象条件（年平均气温24，年平均相对湿度=60%），查空气h-i图，得干空气，干空气，干空气，因为假设干燥过程为等焓干燥，由曲线与线交点查得=0.035 。于是干空气消耗量实际进口空气量（2）雾滴干燥所需时间汽化潜热的确定由课本图11-1-3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=2385.6kj/kg。导热系数的确定由空气的物质性质表，查得160时，。初始滴径的计算液滴的临界直径液滴的临界湿含量的计算空气的临界湿含量的确定空气的临界温度的确定由=0.030和=17m，查得=80

4、传热温差、的计算雾滴干燥所需时间的计算3.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，当时，当时，查图4-12得 即=0.64mm，取圆整后=0.7mm (3)喷嘴其它主要尺寸的确定选矩形切线入口通道2个，已知,据经验取，旋转室直径选用10 mm ，故旋转室半径。因为 所以 由得 今取用 （4）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。（5）空气心半径的计算 由的关联图查得 （6）喷嘴出口处液膜速度的计算平均速度因为雾化角为，而液膜是与轴线成角喷射出去的，所以，

5、可以分解为4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。 根据初始水平速度，计算出，属于过度流。 由与，的列线图查得查得时，。 当初始的瞬间，即当，由得。此时的速度 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。 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=0.52m，圆整取为d=0.6m。(2)塔高的计算减速运动段的距离的计算a. 由初始垂直速度计算出。 =属于过渡流。=8.5b. 由于 查与，的列线图得=0.35。c. 据 查与，的列线图得，则 表1 停留时间与雾滴水平速度的

6、关系（m/s）(s)19267.20.90100351.440.00177024.51.810.00285017.52.210.00312510.52.980.00641573.700.0087103.55.240.01372.456.160.01651.757.080.01931.058.670.02420.710.00.03110.3512.50.0360.50.10515.170.044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2 re与、的关系（）（）4099.250.011144.703005.8

7、0.0173106.12.32520030.03370.77.28510010.135.41.727503.80.28317.72.735201.051.2907.14.533104.26.7503.56.05283.220.82.86.4550.358.50.1f由=300，可计算出，据图2可求得从而可以算出停留时间=0.31=。图2 re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。图3 -曲线等速运动段的距离的计算a 等速运动时间=-=1.29-0.0

8、65=1.225sb.等速运动段的距离=0.11.225=塔高的计算 塔的有效高度1.73+0.1225=圆整后取y=1.9m。（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1525 m/s。 热风进口接管直径= =（0.773+1.2440.012）=1.25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=390mm。 热风出口接管直径 =（0.773+1.2440.035） =v=l=85221.06=9033.32圆整后取5.主要附属设备的设计或选型(1)空气加热器湿空气先用翅片式蒸汽加热器由24升高到130，再用电加热器升高至160。翅片式蒸汽加热器

9、空气平均温度，有空气性能表中查得，当温度为77时，空气的密度，将湿空气由24升高到130所需热量为=8522(1+0.012)1.009(130-24)=922400kj/h0.5mpa蒸汽的饱和温度为151.7，汽化潜热为2113.2kj/kg，冷凝水的排出温度为151.7，则水蒸气消耗量为传热温差若选用srz10 6x型翅片式散热器，每片传热面积为15.42，通风净截面积为0.393，则质量流速为，查得传热系数，故所需传热面积为所需片数为，取8片。实际传热面积为123.3.因此，选srz10 6x型翅片式散热器共8片。电加热器湿空气从由130升高到160所需热量为=8522(1+0.012

10、)1.017(160130)=26312.6kj/h72.1kw即耗电量为73.1根据加热所需要的热负荷确定所需电功率，根据喷雾干燥表7-7，；所以 故可选用srq1-220/0.5的电加热器。(2)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80。干空气采用蜗卷式旋风分离器,其进口宽度，高度，取进口速度为25 m/s,则即。圆整后取。其余各部分尺寸为(3)袋滤器的选择 取进入袋滤器的气温为75干空气选过滤气速为3.5 ，则所需过滤面积为42.2。因此，可选择lsb-70顺喷脉冲袋式除尘器，其过滤面积为60，处理气量7920-19800，阻力为500-1200pa(4)风机的选择

11、 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24，湿含量 =0.012干空气表3 系统阻力估算表三设计结果汇总表 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/h400蒸发水量，kg/h196空气用量，kg干空气/h8522雾化器孔径，mm1.4干燥塔直径，m0.6干燥塔有效高度，m1.9空气加热器传热面积，m21

12、23.3电加热器耗电量，kw73.1布袋除尘器过滤面积，m266旋风分离器直径，m0.65布袋除尘器型号lsb-70鼓风机型号4-7-11 no.6c引风机型号9-19no.10d四主要符号说明符号 意义与单位 压力， 物料流量，kg/h 绝干物料流量，kg/h 料液密度，kg/m3 产品密度，kg/m3 空气密度，kg/m3 水分蒸发量，kg/h 空气温度， 空气湿球温度， 空气的临界温度， 传热温差， 物料入塔温度， 产品出塔温度， 绝干空气流量，kg/h 空气湿含量，kg/kg 空气的临界湿含量，kg/kg 湿空气的比焓，kj/kg 水的汽化潜热，kj/kg 空气的导热系数，w/(mk)

13、 物料干基含水量，% 液滴的临界湿含量，% 干物料比热，kj/(kg) 水的比热，kj/(kg) 雾化器流量，m3/s 排管传热系数符号 意义与单位 相对湿度，% 物料湿基含水量， 产品平均粒度， 初始液滴的直径， 液滴的临界直径， 喷嘴直径，mm 热风进口接管直径，mm 热风入口接管直径，mm 干燥塔直径，mm 喷嘴半径，mm 空气心半径，mm 雾滴干燥时间，s 喷嘴角度， 结构参数 流量系数 速度，m/s 空气黏度，cp 干燥塔高度，m 雷诺准数 旋转室宽度，mm 旋转室半径，mm 旋转室高度，mm 旋转室长度，mm 电压波动修正系数 设计安全系数，一般去1-1.3五参考文献1、喷雾干燥实

14、用技术大全 中国轻工业出版社 刘广文 编著2、流体力学泵与风机 中国建筑工业出版社 王宇清 主编3、化工原理课程设计 天津大学出版社 贾绍义、柴诚敬 主编4、喷雾干燥 化学工业出版社 王喜忠 于才渊 周才君 编著5、化工设计概论 侯文顺 主编六心得体会其实这次做这份课程设计，对于我来说，真是一项十分艰巨的挑战，首先，对于食品工程原理这门课程的知识，我掌握得不是很全面，理论基础比较薄弱，因此刚开始动手时，真时无从下手，茫然无措，虽然说有两个星期的时间，但是因为要边复习考试，所以时间还是有点紧，然后手头的资料又很少，对于课程设计中的难点想去查找一些资料都很难找到相关的书籍，上网能够找到的资料也很少，所以中间的过程可谓是一波三折。因为有些数据的确定需要经验值，但对于没有实践经历的我们，需要参考前人留下的经验值，虽然不一定是准确的，但对于正常的操作还是可用的。可以说，这次设计是在不断摸索，不断提问的情况下完成的，在设计过程中，结合了设计任务的具体要求，利用图书馆和网上的资料，广泛地应用于设计，认真分析、对比和筛选，使设计尽可能符合设计的要求，并使设计尽量完美。但还是可能会存在不少错误，希望