喷雾干燥课程设计（模版）.doc

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1、 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，表达的文字要简洁，让别人能够知道你选择

2、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：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 t00 H0H0 I0L t1 H1H1 I1 L t2 H2H2 I2热

3、损失ql空气加热器冷凝水干燥塔 奶粉G2 tM1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：t00查得饱和水蒸汽压Ps0 m/mHg求湿含量H.（0 Ps0）（P-0 Ps0）.（.*.）（-.*.）Kg/Kg干热焓I0（.+.H0）t0+H0（.+.*.）*+*.KJ/Kg干湿比容H0（.+.H0）*（+ t0）（.+.*.）*（+）m3/Kg 干b加热后空气的状态参数：（。）（此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HH0Kg/Kg干热焓I（.+.* H）* t1+H1（.+.*.）*+*KJ/Kg干比容H（.+.

4、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的具体操作条件求取H2H2 I2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）G2CMtM1/W + Cl tM1 + l I0 +l(I1-I0) = G2CM tM2 /W + lI2 + ql CM 产品比热，全脂奶粉为.KJ/Kg (P349) Cl

5、 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）. Kg G2 每小时奶粉产量 （见物料衡算）Kg l 每蒸发千克水所需空气量Kg, l1/(H2H1) 将上式整理后可得Cl tM1（G2CM tM2 /WG2CMtM1/W+ ql）（I-I）(H2H1)（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) (

6、 (1.01+1.88 H2) t2+2492 H2 - I )/( H2H1) ( (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+1.88 H2) t2+2492 H2(1.01+1.88*0.0408)*80+2492*0.0408 KJ/Kg干 的求取：由H2.PS2 /（P-PS2）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

7、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）（.+.*.）*（+）m3/Kg 干物料衡算：（化工原理P228） 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W G1 G2 *（-W2）/(1-W1) （-.）（-.） Kg/hW G1 - G2 .- Kg/h C 每蒸发Kg水干空气用量（绝干量计）l(H2H1)（.-.） Kg干 Kg水每小时干空气量LW/(H2H1)Kg干h新鲜空气体积流量V0=LH*.m3/h热空气体积流量V=LH*.m3/h

8、新鲜空气体积流量V=LH*.m3/h热量衡算a输入系统热量新鲜空气输入： Q1=LI0 = 848760.5 = 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= G2CMtM1+WCl tM12022.0955+228.34.18755 KJ/h Q入Q1+ Q2+ Q35.13 105+1.09910+0.76105 KJ/hB 输出系统的热量排气带出的热量: Q1=LI2 = 8487188.7 =KJ/h 产品奶粉带出的热量： Q2G2CMtM22022.0970= KJ/h干燥室热损失： Q3= W ql228.3251= K

9、J/h Q出Q1+ Q2+ Q3=1.6015106+0.296105 +0.573105 KJ/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。 =(r0+CWt2)-CltM1)/l(I2I1) =(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= t1+10=160+10= 查得其饱和蒸汽压为 6.

10、303 Kgf/cm2(绝压)，汽化潜热为 2087.1KJ/kg并取热效率k=95%蒸汽消耗量: Dk=Q2/rk=1.09910 /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。 G1=432.45kg/h =1120kg/m3 V1=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孔=在0.51m/s间，适用选LP400：LP400：参数如下：生产能力：400l/h主要性能参数：离心盘喷嘴外径：280mm喷嘴个数： 6个喷嘴孔径： 5mm离心盘转速

11、： 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 n：离心盘转速7275rpm R：离心盘外半径140mm ：浓奶密度1120kgf/m3 ：浓奶表面张力0.005kgf/m=98.52-2 液滴离开转盘的初速度 A=0.09 rk：喷孔半径 m=0.09 ：浓奶运动粘度 z：喷嘴个数 =4.21

12、 G：浓奶体积流量m3/s G= = Ur= = R：离心盘外半径m =49.84m/s Ut=R=76 1.840.14=106.66m/sUH=2-3 喷洒液滴射程（喷距半径） S= B：进出口空气平均密度 B=B：平均粘度B=雷诺数Re=阻力系数设液滴重力沉降时为层流。则：UK= =0.m/s 为层流 UK=0. m/s S=2-4 离心喷雾器所需功率 N= V0液滴线速度 m/s G浓奶质量流量 kg/s N=0.001125106.6623、喷雾干燥塔主要尺寸的计算3-1 塔径D D= 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

13、。（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）U=0.1m/su0.3m/s，所以D合适。3-2 塔高 D H1=1.2D=1.2=mH2=D=4m选鼓形阀d=400mm H1 H2=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= =m d有效容积蒸发强度q经验=0.03t1-1=0.03160-1=3.8kg水/m3h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）液体通过内插头完成旋转运动，然后由嘴喷喷出。具有使液体旋转的内插头喷嘴，称为离心型压力喷嘴 。旋转型压力

14、喷嘴和离心压力喷嘴在雾化机理方面，没有什么差别。 2-1 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： 浓奶密度1120kg/m3 Q喷嘴流量 P压力式雾化器的操作压力，应在100150 kgf/cm2之间， 选取120kgf/cm2 CD孔板系数 CD=0.25 故 F= （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 此值需圆整为 个。2-2 喷咀旋转室的尺寸确定

15、由式： A1= nbh A=可得A1=A 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。A1 切向通道总的截面积R1 R1=R-3-=3-0.2=2.8mmn 增向通道个数 n=4h 液体入口高度A1=圆整取0.7 mm根据经验校核2R/b=23/0.4=15 其值在630之间h/b=710-4/0.410-3=1.75 其值在1.33.0之间2-3 喷嘴的生产能力 A=A() =2.34查图3-42，可得CD=0.26查图可得=630实际的Q =FCD=3.39大于1.073 m3/s

16、符合要求 由 可用来调节流量。 2-4 进旋转室切向通道长度L的计算 如图可知 R2 空气心外半径一般取 R2=44.5mm，取 R2=4mmR 旋转室半径，R=3mm = L= L 入口长度 经验校核 在0.97之间L/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

17、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=3.8 。V=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=H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D=经园整 D=3.5mH2=D=3.5（m）取d=0.40.5m 在此d=0.4m夹角应小于60，使产品不易堵塞。通过几何计算tg =47Q需 富裕15.6%240离心式 分布百分率 2.0 31.2 24.0 18.6

18、 24.0压力式 分布百分率 66.4 24.6 5.4 2.2 1.5（2）分离器尺寸及进口风速和阻力计算进口风速ui一般可取1525m/s，取ui=20m/s进口截面积F=F=D=0.95m 圆整为D=1mA= B=ui=D1=D/2=0.5m H1=2D=2m H2=2D=2mS1=D/8=0.125m D2=D/4=0.25mP= 标准型=8 =8=131.2mmH2O（3）分离总效率dc=取进入粉尘回收装置的量为15% 060um 60120um颗粒平均直径 30 90质量分率 2/15=% 13/15=%d/d0 7. 9粒级效率 0. 1.0分离率=0.9313.3%+1.07%

19、=%分离总效率总=0.85+0.15=99.07%0.15+0.85=%损耗率：1-总=1-99.86%=%4、风机的选型计算（ ）（1）送风机：风量一般应有1020%富裕量，取15%。 Q送=LvHO(1+0.15)=76100. 3(1+0.15)=m3/h Pt=(干燥室内压-大气压)+过滤器阻力降+加热器压降+热风分配器压降+沿程与局部压降一般要求干燥室内压为负压1015mmH2O，取15mmH2O 过滤器阻力升至1520mmH2O时需取下洗涤，取其阻力降为15mmH2O。热风分配器压降计算复杂，无资料介绍，估计为3040mmH2O，取40mmH2O。沿程与局部阻力估为：3040mmH

20、2O，取40mmH2O。Pt= -15-0+15+8.29+40+40=89mmH2OPto=Pt 据Pto=90.17mmH2O Q送=m3/h查1352表19 离心通风机主要性能参数：转速10rpm 全压： mmH2O流量：10m3/h 效率： % 所需功率： KW （2）排风机排风机富裕量一般为1530%，取25%。Q排=LvH2(1+0.25)=76101.0761.25=m3/hPt=出口动压一进口静压+旋风分离器压降+沿程、局部压降出口动压一般取15mmH2O，进口静压取-15mmH2O。旋风分离器压降131.2mmH2O沿程、局部压降估为35mmH2OPt=15-(-15)+13

21、1.2+35=196.2mmH2OPto=Pt据Pto=242.66mmH2O Q排=m3h选排风机型号为： 离心通风机主要性能参数：转速2240rpm 全压248mmH2O流量： m3/h 效率：91% 所需功率：14.1kw一般为使干燥室内形成1020mmH2O的负压，排风机的风量需比送负机的风量大2040%。风机选择合适5、高压泵（汇编4-18、乳品414）根据设计压力一般在100150Kgf/cm2，如120 Kgf/cm2，流量如430Kg/hr选取合适的泵6、其它辅助设备选用（1）浓奶保温槽：选RP6L5型，其贮液容积为500L，加热面积2.67m2， 容积内径900mm，电机功率

22、0.37kw，2台。（2）集粉箱：无具体型号，设计用长1m，宽0.5m，高0.5m的箱体。（3）旋转阀：采用普通式即可，动配合间隙小于0.05mm以保证气密性， 用型号l的旋转阀，叶轮容积1.0升，叶轮转速30rpm，所需功率0.4kw，排料量1吨/小时。（4）仪表盘：将就地集中测量的仪表读数全部在仪表盘上显示出，包括差压计、温度计、电流表（送风机、排风机、雾化器的电流）。五、设计结果的汇总：1、主要工艺参数（1）产量：年产全脂奶粉800吨，每小时产量为202kg，产品质量符合轻工部“全脂奶粉质量标准”。轻工部全脂乳粉一级产品的理化指标。化学指标：水分（不超过）2.50%，脂肪2530%。 复

23、原后的酸度不超过190T，铜不超过6mg/kg。 锡不超过100mg/kg，铅不超过2mg/kg。物理指标：溶解度不低于97%，杂质度不超过16ppm。微生物指标：杂菌数不超过50000个/g，大肠菌不检出。（2）浓奶：总固形物含量46%，温度55，每小时喷雾量G1=430.3kg/h。（3）蒸发水量：W=2kg/h（4）干燥空气用量：l=kg干/kg水（5）新鲜空气的状态及流量：t0=25 0=0.7 H0=0. 0kg/mg I0=3kj/kg UH0=0. 3m3/kg V0=6.43m3/h（6）热空气的状态及流量：t1=160 H1=0. 0kg/mg I1=27kj/kg UH1=

24、10m3/kg V1=9.9m3/h（7）排气的状态及流量：t2=82 2=0.1296 H2=0. 4kg/mg I2=1.2kj/kg UH0=1. 6m3/kg V0=88.36m3/h（8）加热蒸汽的状态及流量：T3=174.3 P=9.0kgf/cm2 D=554.7kg/h 2、干燥装置及主要辅助设计一览表序号名 称型 号数量主 要 性 能 参 数1送风机离心式通风机4-7D1全风压： mmH2O 转速： rpm流量： m3/h 效率： % 所需功率： kw2空气过滤器板式过滤器中空泡沫塑料1过滤面积： m2阻力降： mmH2O3空气加热器85组总散热面积： m2 受风面积： 2m

25、2通风净截面积： m2 阻力降： mmH2O4(1)干燥塔立式、并流、离心式1塔径： 0m 塔高： 8m 有效容积： m2蒸发强度： kg水/m3h 蒸发水量：.3kg/h(2)雾化器LP400离心式雾化器1喷雾量： l/h 转盘转速：75rpm 喷嘴孔径：mm喷嘴数：个 离心盘喷嘴外径： mm5旋风分离器标准切线型进口1分离器尺寸：D=m，A=m，B=mmH2O, D1=mD2=5m, H1=H2=m, S1=0m, H=m进口风速：1m/s 阻力降：1mmH2O分离效率： 6%6排风机离心通风机4-72-11 6C1风压： 8mmH2O 转速： 0rpm 流量： 0m3/h效率： 1% 所

26、需功率： kw7浓奶保温槽RP6L5型1贮液容积： ml 加热面积： m2 容器内径： mm 电机功率：0.37KW 2台8集粉箱无具体型号1长1m 宽0.5m 高0.5m9旋转阀普通式1型1叶轮容积：1.0升 叶轮转速：30rpm 所需功率：0.4kw排料量：1吨/小时 动配合间隙小于0.5mm六、带控制点的工艺流程图见所附A3图纸上。七、设计说明干燥塔设计的其他说明：1、热风分配装置（离心式喷雾干燥热风分配盘）热风以切线方向进入分配器。2、干燥塔上设有人孔、振荡荡器。振荡器。3、为使喷雾正常进行，在干燥塔上设有窥视镜及安全灯，。 4、塔体材料：乳粉喷雾干燥设备的内表面，凡与产品接触的部位普

27、遍采用不锈钢材料制成，钢厚23mm，干燥塔边上加角钢圈，顶部用槽钢固定起来。材料可用1cr18Ni9Ti。5、干燥室、热风分配装置、粉尘回收设备、热风管、空气加热器等应根据不同要求，必须附有一定厚度的绝热层（保温层），以减少热损失或设备停用时因乳粉吸潮而粘结。粉尘回收装置应有较高的。温度不超过90。游离脂肪合量高的乳粉很易引起变质，不耐保藏，喷雾前对浓奶进行两段均质可使游离脂肪含量降低，出粉后迅速冷却到20以下进行输粉为佳。6、对干燥设计过程中某些问题的探讨（1）喷雾干燥塔主要尺寸的确定中，我。干燥中此现象不明显，故不作深入探讨。（2）在LP400离心喷雾。（3）奶粉喷雾干燥带控制点的。由于设（个人在整个课程设计过程中的体会及想表达的。）产要求。八、参考文献按论文的正式格式写