產(chǎn)量為800kg每h噴霧干燥設(shè)備設(shè)計(jì)

1、噴霧干燥器的設(shè)計(jì)課 程 設(shè) 計(jì) 課程名稱 食品機(jī)械與設(shè)備課程設(shè)計(jì) 題目名稱 噴霧干燥裝置設(shè)計(jì) 學(xué)生學(xué)院 輕工化工學(xué)院 專業(yè)班級(jí) 食品科學(xué)與工程 學(xué) 號(hào) * 學(xué)生姓名 _ * 指導(dǎo)教師 * 2013 年 10 月 17 日26廣東工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)題目名稱產(chǎn)量為800kg/h的噴霧干燥設(shè)備設(shè)計(jì)學(xué)生學(xué)院輕工化工學(xué)院專業(yè)班級(jí)食品科學(xué)與工程10（1）班姓 名*學(xué) 號(hào)*一、課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容1、通過(guò)查閱有關(guān)資料，熟悉基本工作原理、特點(diǎn)和流程組成的設(shè)備及結(jié)構(gòu)。2、進(jìn)行工藝參數(shù)的確定3、主要設(shè)備工作部件尺寸的設(shè)計(jì)4、繪制裝配圖 5、撰寫課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)二、課程設(shè)計(jì)的要求與數(shù)據(jù)料液處理量G 800kg/h料液含

2、水量 80%（濕基，質(zhì)量分?jǐn)?shù)）；產(chǎn)品含水量 2%（濕基，質(zhì)量分?jǐn)?shù)）料液密度 1100 kg/m3 ；產(chǎn)品密度 900 kg/m3熱風(fēng)入塔溫度 300；熱風(fēng)出塔溫度 100 料液入塔溫度 18 ；產(chǎn)品出塔溫度 90 產(chǎn)品平均粒徑 130 ；干物料比容熱 2.0 kJ/(kg·）加熱蒸汽壓力（表壓）0.4 MPa；料液霧化壓力（表壓）4 MPa年平均空氣溫度12 ；年平均空氣相對(duì)濕度75%三、課程設(shè)計(jì)應(yīng)完成的工作1課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（紙質(zhì)版和電子版） 各1份（3000字）2設(shè)備裝配圖（A4）1張，裝訂在說(shuō)明書(shū)的最后面。 四、課程設(shè)計(jì)進(jìn)程安排序號(hào)設(shè)計(jì)各階段內(nèi)容地點(diǎn)起止日期1上午布置及講解設(shè)計(jì)任

3、務(wù)；下午查閱資料及有關(guān)文獻(xiàn)第一周周一2有關(guān)工藝設(shè)計(jì)計(jì)算第一周周二至周五3裝配圖繪制第二周周一至周三4撰寫課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)第二周周四、五五、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn)1 陳英南, 劉玉蘭. 常用化工單元設(shè)備的設(shè)計(jì)M. 杭州：華東理工大學(xué)出版社，20052 張?jiān)Ｖ?食品加工技術(shù)裝備M. 北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，20003 無(wú)錫輕工大學(xué)，天津輕工業(yè)學(xué)院.食品工廠機(jī)械與設(shè)備M.北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，19894 崔建云. 食品加工機(jī)械與設(shè)備M . 北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，20085 李功樣，陳蘭英，崔英德. 常用化工單元設(shè)備設(shè)計(jì)M. 廣州: 華南理工大學(xué)出版社，20034 GB/T 14690-1993

4、-1993，技術(shù)制圖比例S北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，1993發(fā)出任務(wù)書(shū)日期： 2013 年 10月 7日 指導(dǎo)教師簽名：計(jì)劃完成日期： 2013 年 10月17日 基層教學(xué)單位責(zé)任人簽章：主管院長(zhǎng)簽章：設(shè)計(jì)題目 噴霧干燥裝置設(shè)計(jì)姓名 黎嘉俊班級(jí)食品科學(xué)與工程10（1）班設(shè)計(jì)分組第 組設(shè)計(jì)（論文）起始時(shí)間 2013 年 10 月 7 日至 3013 年 10 月 17 日設(shè)計(jì)完成情況： 獨(dú)立完成，達(dá)到要求 能夠完成，達(dá)到要求 能夠完成，基本達(dá)到要求 不能按時(shí)完成，達(dá)不到基本要求說(shuō)明書(shū)（論文）敘述 清楚 比較清楚 基本清楚 不清楚工作態(tài)度情況（學(xué)生對(duì)設(shè)計(jì)的認(rèn)真程度、紀(jì)律及出勤情況）： 認(rèn)真 較認(rèn)真 一

5、般 不認(rèn)真圖面是否清晰 清晰 比較清晰 基本清晰 不清晰計(jì)算是否正確 正確 基本正確 不正確設(shè)計(jì)（論文）是否符合規(guī)范要求 是 基本規(guī)范 否成績(jī)?cè)u(píng)定: 優(yōu)秀 良好 中等 及格 不及格指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日摘要 這次的課程設(shè)計(jì)內(nèi)容是噴霧干燥裝置。 噴霧干燥往往是制造過(guò)程中最后的一個(gè)步驟，它就是經(jīng)由不斷的噴霧、混合和干燥來(lái)使物質(zhì)從液體變?yōu)榉勰?。在眾多?chǔ)存食物的技術(shù)中，噴霧干燥法有其獨(dú)特的優(yōu)越性。因?yàn)榇思夹g(shù)所使用的溫度并不是很高，所以在去除微生物污染的同時(shí)，仍可以有效保留食物的味道、色澤和營(yíng)養(yǎng)。噴霧干燥法通常被用于去除原料中水份。除此之外，它還有著其它多種用途，例如：改變物質(zhì)的大小、外形或密度，它

6、能在生產(chǎn)過(guò)程中協(xié)助添加其它成份，有助于生產(chǎn)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)最嚴(yán)格的產(chǎn)品。目錄一、工藝設(shè)計(jì)條件3二、干燥裝置流程3三、工藝流程圖4四、工藝設(shè)計(jì)計(jì)算4（一）物料衡算41.絕干物料流量42.產(chǎn)品產(chǎn)量43.水分蒸發(fā)量W4（二）熱量衡算51.物料升溫所需熱量52.汽化水的熱損失53.干燥塔出口空氣的濕度54.空氣消耗量6（三）霧滴干燥所需時(shí)間71.霧滴臨界含水量72.初始滴徑73.汽化潛熱84.導(dǎo)熱系數(shù)85.恒速階段物料表面溫度86.空氣臨界溫度87.霧滴在恒速階段的干燥時(shí)間88.霧滴在降速階段的干燥時(shí)間99.霧滴干燥所需時(shí)間9（四）壓力噴嘴主要尺寸的確定91.霧化角92.流量系數(shù)93.噴嘴孔徑104.噴嘴旋轉(zhuǎn)

7、室尺寸105.核算噴嘴的生產(chǎn)能力106.空氣心半徑117.噴嘴出口處液膜速度及其分速度、11（五）干燥塔主要尺寸的確定121.塔徑122.塔高143.干燥塔熱風(fēng)進(jìn)出口接管管徑17（六）主要附屬設(shè)備的選型171.空氣加熱器172.旋風(fēng)分離器183.袋濾器194.風(fēng)機(jī)19（七）工藝設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果匯總20五、設(shè)計(jì)小結(jié)21六、參考文獻(xiàn)21一、工藝設(shè)計(jì)條件干燥物料為懸浮液，干燥介質(zhì)為空氣，熱源為蒸汽和電；霧化器采用旋轉(zhuǎn)型壓力式噴嘴，選用熱風(fēng)霧滴并流向下的操作方式。具體工藝參數(shù)如下：料液處理量 料液含水量 （濕基）；產(chǎn)品含水量 （濕基）料液密度 ；產(chǎn)品密度 熱風(fēng)入塔溫度 ；熱風(fēng)出塔溫度 料液入塔溫度 ；產(chǎn)品

8、出塔溫度 產(chǎn)品平均粒徑 ；產(chǎn)品比熱容 加熱蒸汽壓力（表壓） ；料液霧化壓力（表壓） 年平均溫度 12； 年平均相對(duì)濕度 75%二、干燥裝置流程干燥裝置采用開(kāi)放式流程。熱風(fēng)在系統(tǒng)中使用一次，經(jīng)袋濾器除塵后，就排入大氣中，不再循環(huán)使用。三、工藝流程圖1-截止閥 2-料液過(guò)濾器 3-料泵 4-空氣過(guò)濾器 5-鼓風(fēng)機(jī)6-翅片加熱器 7-電加熱器 8-霧化器 9-干燥塔 10-卸料閥11-旋風(fēng)分離器 12-布袋過(guò)濾器 13-引風(fēng)機(jī) 14-蝶閥 15-消音器圖1 噴霧干燥裝置工藝流程示意圖四、工藝設(shè)計(jì)計(jì)算（一）物料衡算1.絕干物料流量2.產(chǎn)品產(chǎn)量3.水分蒸發(fā)量W（二）熱量衡算1.物料升溫所需熱量2.汽化水

9、的熱損失計(jì)算，3.干燥塔出口空氣的濕度根據(jù)熱量衡算 即，為一直線方程根據(jù)給出的工藝設(shè)計(jì)條件，由濕空氣的H-I圖查出，。當(dāng)時(shí)，由濕空氣的H-I圖查出，。任取，則I連結(jié)點(diǎn)和點(diǎn)，并延長(zhǎng)與線相交于點(diǎn)D，點(diǎn)D就是出口空氣狀態(tài)點(diǎn)。由H-I圖查出，圖2 求解過(guò)程示意圖4.空氣消耗量絕干空氣的消耗量為實(shí)際空氣消耗量為（三）霧滴干燥所需時(shí)間1.霧滴臨界含水量物料在干燥塔進(jìn)出口處的干基含水量分別為即在恒速干燥階段液滴體積收縮了37%液滴在恒速干燥階段由于收縮而減小的體積為除去的水分質(zhì)量為剩余的水分質(zhì)量為臨界含水量為2.初始滴徑由3.汽化潛熱熱空氣入塔溫度，濕度，由濕空氣H-I圖查出，熱空氣入塔狀態(tài)下的濕球溫度，查

10、手冊(cè)得水在的汽化潛熱。4.導(dǎo)熱系數(shù)平均氣膜溫度為 查手冊(cè)得空氣在77下的導(dǎo)熱系數(shù)5.恒速階段物料表面溫度即空氣的絕熱飽和溫度，可以取空氣入塔狀態(tài)下的濕球溫度6.空氣臨界溫度恒速階段的水分蒸發(fā)量為空氣的臨界濕度為在H-I圖中，過(guò)作垂線，與AD交于點(diǎn)C，點(diǎn)C溫度即為空氣臨界溫度，由H-I查出7.霧滴在恒速階段的干燥時(shí)間恒速階段熱空氣與液滴的溫度變化空氣：液滴：平均推動(dòng)力為8.霧滴在降速階段的干燥時(shí)間降速階段熱空氣與物料的溫度變化空氣：物料：平均推動(dòng)力為9.霧滴干燥所需時(shí)間（四）壓力噴嘴主要尺寸的確定1.霧化角為了了使塔徑不致過(guò)大，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，選取。2.流量系數(shù)，由的關(guān)聯(lián)圖查出，噴嘴結(jié)構(gòu)參數(shù)。，由的關(guān)

11、聯(lián)圖查出，流量系數(shù)。3.噴嘴孔徑由由圓整，取。4.噴嘴旋轉(zhuǎn)室尺寸噴嘴孔半徑取1mm，即選用矩形切向通道，切身通道寬度取1.2mm，即旋轉(zhuǎn)室直徑為10mm，則半徑由及圓整，取5.核算噴嘴的生產(chǎn)能力經(jīng)圓整后與原很接近，不必復(fù)算，可以滿足設(shè)計(jì)要求。6.空氣心半徑，由的關(guān)聯(lián)圖查出，由7.噴嘴出口處液膜速度及其分速度、液膜與軸線成角噴出，可分解成徑向速度和軸向速度圖3 離心型壓力式霧化器結(jié)構(gòu)示意圖表1 壓力噴嘴主要尺寸單位：噴嘴旋轉(zhuǎn)室尺寸49 °30.7311.254.43.0（五）干燥塔主要尺寸的確定1.塔徑塔內(nèi)空氣的平均溫度為 由手冊(cè)查出，在200下，空氣的動(dòng)力粘度為，空氣的密度為。（1）

12、 由徑向分速度，計(jì)算時(shí)的雷諾數(shù)（2） 取一系列，求出相應(yīng)的霧滴水平飛行速度和停留時(shí)間。如取Re=100，由，與對(duì)應(yīng)的霧滴水平飛行速度為由與的列線圖查出相應(yīng)的的停留時(shí)間為其余各項(xiàng)計(jì)算結(jié)果列于表2。表2 停留時(shí)間與霧滴水平運(yùn)動(dòng)速度的關(guān)系Re333056.92000.0036533.61000.0066317.5500.02348.75250.04644.38150.07142.63100.09131.7580.1031.4040.1460.70020.2020.35010.2530.1750.50.3130.0875（3） 以為橫坐標(biāo)，為縱坐標(biāo)畫出關(guān)系曲線，如圖4，用圖解積分可得即霧滴由沿徑向運(yùn)動(dòng)

13、的半徑距離為，則塔直徑為圓整后取。ux,m/s,s圖4 關(guān)系曲線圖2.塔高（4） 降速運(yùn)動(dòng)時(shí)間內(nèi)霧滴的下降距離時(shí)，霧滴軸向運(yùn)動(dòng)的雷諾數(shù)為由的關(guān)系列線圖查出，霧滴由降速運(yùn)動(dòng)變?yōu)榈人龠\(yùn)動(dòng)時(shí)的瞬時(shí)雷諾數(shù)為。可見(jiàn)霧滴在降速階段的雷諾數(shù)變化范圍為3.8223。由查出取一系列雷諾數(shù)，由的關(guān)系列線圖查出相應(yīng)的值，再計(jì)算出相應(yīng)的值，結(jié)果列于表3。表3 與及的關(guān)系Re223039.04020035.00.0060810017.50.0241508.750.0433254.380.0654101.750.12150.1020.8750.2273.8123.80.1310.6650.290以Re為橫坐標(biāo)，為縱坐標(biāo)作

14、圖，得到關(guān)系曲線， 如圖5。1/(Re2)Re圖5 關(guān)系曲線圖以Re=250為例，霧滴在降速運(yùn)動(dòng)時(shí)間內(nèi)的軸向分速度為對(duì)關(guān)系曲線圖解積分得 則停留時(shí)間為其余各項(xiàng)計(jì)算結(jié)果列于表3。以為橫坐標(biāo)，為縱坐標(biāo)作圖，得到關(guān)系曲線，如圖6。由圖解積分得到霧滴降速運(yùn)動(dòng)時(shí)間內(nèi)的下降距離為uy ,m/s圖6 關(guān)系曲線圖（5） 等速運(yùn)動(dòng)時(shí)間內(nèi)霧滴的下降距離霧滴在等速運(yùn)動(dòng)時(shí)間內(nèi)的沉降速度為霧滴等速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為霧滴在等速運(yùn)動(dòng)時(shí)間內(nèi)的下降距離為（6） 塔的有效高度圓整后，取。3.干燥塔熱風(fēng)進(jìn)出口接管管徑（7） 熱風(fēng)進(jìn)口接管管徑熱風(fēng)進(jìn)口流量為取熱風(fēng)進(jìn)口接管內(nèi)的氣速為，則進(jìn)口接管管徑為圓整后熱風(fēng)進(jìn)口接管管徑取。（8） 熱風(fēng)出口

15、接管管徑 熱風(fēng)出口流量為取熱風(fēng)出口接管內(nèi)的氣速為，則出口接管管徑為圓整后熱風(fēng)出口接管管徑取。（六）主要附屬設(shè)備的選型1.空氣加熱器環(huán)境空氣先用翅片式加熱器由12加熱到130，再用電加熱器加熱到300。（9） 翅片式加熱器濕空氣由12升溫至130的傳換熱量為實(shí)際空氣消耗量由手冊(cè)查出，蒸汽壓力為時(shí)，蒸汽的飽和溫度為，汽化潛熱為，取冷凝水的排出溫度為151，則水蒸汽消耗量為加熱器的熱效率為由散熱排管的選擇曲線查出，選擇7R型排管，表面風(fēng)速為，則所需排管的受風(fēng)面積為7R型散熱排管由型串聯(lián)而成，單組散熱面積為，總散熱面積為。（10） 電加熱器所需電加熱器的總功率為2.旋風(fēng)分離器進(jìn)入進(jìn)入旋風(fēng)分離器的含塵氣

16、體按空氣處理，氣體溫度取95 ，濕度為含塵氣體流量為選用擴(kuò)散式旋風(fēng)分離器，查CLK型旋風(fēng)分離器主要性能表，選用兩臺(tái)CLK-6.0型擴(kuò)散式旋風(fēng)分離器，進(jìn)口風(fēng)速為 。3.袋濾器進(jìn)入袋濾器的氣體溫度取90，濕度為氣體流量為過(guò)濾氣速取，所需過(guò)濾面積為查脈沖袋濾器造型表，選用DMC-60型脈沖袋濾器。其過(guò)濾面積為，處理氣量為，設(shè)備阻力為。4.風(fēng)機(jī)系統(tǒng)中采用兩臺(tái)風(fēng)機(jī)，一臺(tái)為鼓風(fēng)機(jī)，安裝在干燥塔前；另一臺(tái)為引風(fēng)機(jī)，安裝在干燥塔后。設(shè)備阻力以干燥塔為基準(zhǔn)分前段阻力和后段阻力。在操作條件下，空氣流經(jīng)系統(tǒng)各設(shè)備和管道的阻力大體如表4所示。表4 干燥系統(tǒng)阻力估算表設(shè)備壓降設(shè)備壓降空氣過(guò)濾器200干燥塔100翅片式加

17、熱器300旋風(fēng)分離器1500電加熱器200脈沖袋濾器1500熱風(fēng)分布器200消音器400管道、閥門、彎頭等600管道、閥門、彎頭等800合計(jì)1500合計(jì)4300（11） 鼓風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)機(jī)入口處的空氣溫度為，濕度為鼓風(fēng)機(jī)所需風(fēng)量為系統(tǒng)前段空氣的平均溫度取150，由手冊(cè)查出，空氣在150下的密度為，則系統(tǒng)前段所需風(fēng)壓為選用型離心通風(fēng)機(jī)，其風(fēng)量為，風(fēng)壓為。（12） 引風(fēng)機(jī)引風(fēng)機(jī)入口處的空氣溫度取，濕度為引風(fēng)機(jī)所需風(fēng)量為系統(tǒng)后段空氣的平均溫度取90，由手冊(cè)查出，空氣在90下的密度為，則引風(fēng)機(jī)所需風(fēng)壓為選用型離心通風(fēng)機(jī)，其風(fēng)量為，風(fēng)壓為。（七）工藝設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果匯總表5 工藝設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果匯總表料液處理量800翅片式加熱器散熱面積67.5水分蒸發(fā)量636.73電加熱器功率426產(chǎn)品產(chǎn)量163.27袋濾器過(guò)濾面積45.9絕干空氣消耗量8378旋風(fēng)分離器型號(hào)壓力噴嘴孔徑2袋濾器型號(hào)干燥塔直徑1.5鼓風(fēng)機(jī)型號(hào) C4-73-11干燥塔有效高度4引風(fēng)機(jī)型號(hào)五、設(shè)計(jì)小結(jié)這次機(jī)械課程設(shè)計(jì)是一給定流量來(lái)計(jì)算工程