噴霧干燥-2013

1、注意事項成績分布：設(shè)計報告70%，考試30%考試時間：7月5號（周五）下午13:30-14:30，開卷考試地點(diǎn)：七教-213答疑地點(diǎn)：研究生樓1205室 （64250885） 學(xué)號個位數(shù)學(xué)號個位數(shù)日處理量日處理量學(xué)號十位數(shù)學(xué)號十位數(shù)濃奶含水量濃奶含水量學(xué)號百位數(shù)學(xué)號百位數(shù)成品含水量成品含水量080500211015112.5212252233153533241845442.5520555536226566272575772.58308588393595892一、一、 概述概述1、 簡介簡介化學(xué)工業(yè)化學(xué)工業(yè)：塑料、樹脂等，：塑料、樹脂等， 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：粒子開始時被水所潤濕，然后沉沒至水中并最后溶解速溶：粒子開始時被水所潤濕，然后沉沒至水中并最后溶解。影響速溶的性質(zhì)：潤濕性，沉沒性分散性，溶解度。影響速溶的性質(zhì)：潤濕性，沉沒性分散性，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，因為在蒸發(fā)器中蒸發(fā)水約比在噴霧干燥器中的固含量，因為在蒸發(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%，無機(jī)鹽，無機(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。小時。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部分進(jìn)行。階

4、段兩個部分進(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程中液滴的溫度較低干燥過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)過程簡化，操作控制方便生產(chǎn)過程簡化，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，傳質(zhì)速率較低）時，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)備要求高對一些膏糊狀物料，干燥時需要加水稀釋對一些膏糊狀物料，干燥時需要加水

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： 開放式開放式 封閉循環(huán)式封閉循環(huán)式 是對加熱介質(zhì)的利用而言是對加熱介質(zhì)的利用而言選擇空氣為加熱介質(zhì)，采用開放式流程選擇空氣為加熱介質(zhì)，采用開放式流程 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方向、干燥器內(nèi)熱空氣和霧滴的流動方向 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。口空氣溫度比其它形式的操作要高。 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、工藝計算三、工藝計算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為所選擇的蒸汽對應(yīng)的汽化熱為所選擇的蒸汽對應(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，冬天兩個值都必須算，取注意：夏天，冬天兩個值都必須算，取V大做以后計算。大做以后計算。 求得求得V 物料衡算物料衡算 H2 根據(jù)根據(jù)H2, 設(shè)計的設(shè)計的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算、霧化器的主要尺寸計算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計算步驟計算步驟：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) )一個矩形入口：一個矩形入口：A1=bh

9、,兩個矩形入口：兩個矩形入口：A1=2bh計算得計算得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、計算空氣心半徑、計算空氣心半徑rc7、計算液膜平均速度、計算液膜平均速度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)計四、噴霧干燥器主要尺寸的設(shè)計塔高、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)的停留時間大于干燥過程所需要的時間。在塔內(nèi)的停留時間大于干燥過程所需要的時間。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、干燥時間的計算、干燥時間的計算干燥時間分為恒速干燥階段和降速干燥階段。干燥時間分為恒速干燥階段和降速干燥階段。(1) 恒速階段干燥時間恒速階段干燥時間 12281mcwwtDDr (2) 降速階段干燥時間降速階段干燥時間 :空氣空氣t1 tc1mt 物料物料1 c(tw) 222122mcDctXXrD 干干= = 1+ 23、塔徑計算、塔徑計算塔徑的設(shè)計應(yīng)使?jié)耢F滴不粘附到塔壁上。塔徑的設(shè)計應(yīng)使?jié)耢F滴不粘附到塔壁上。 0時，霧滴以時，

11、霧滴以ux水平速度運(yùn)動水平速度運(yùn)動經(jīng)過經(jīng)過 時間后，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)的停留時間，求出相應(yīng)的停留時間 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程中不同的時刻將霧滴自很高的初速度降至很低值的過程中不同的時刻 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)計的噴霧干燥塔的直。所設(shè)計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、塔高計算塔高計算 塔高設(shè)計應(yīng)使顆粒在塔內(nèi)的停留時間塔高設(shè)計應(yīng)使顆粒在塔內(nèi)的停留時間大于大于傳熱所需時間。傳熱所需時間。顆粒在塔內(nèi)的停留時間為恒速運(yùn)動與降速運(yùn)動時間之和。顆粒在塔內(nèi)的停

13、留時間為恒速運(yùn)動與降速運(yùn)動時間之和。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)動所需時間霧滴降速運(yùn)動所需時間 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 圖解求得降速過程所需距離圖解求得降速過程所需距離 等速過程所需距離：等速過程所需距離：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)計和選型五、附屬設(shè)備的設(shè)計和選型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。選擇加熱介質(zhì)，確定換熱器面積，型號。)(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)計時分別用進(jìn)風(fēng)和排風(fēng)兩臺風(fēng)機(jī)串聯(lián)使用，排風(fēng)風(fēng)量和風(fēng)壓計時分別用進(jìn)風(fēng)和排風(fēng)兩臺風(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)具體管路對風(fēng)機(jī)提出的流量和壓頭要求確定泵的型號的型號風(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)際計算

16、的風(fēng)量（風(fēng)量：按實(shí)際計算的風(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： 對可選擇的氣固分離器作一分析，了解其工作原理，選對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、空氣過濾器、空氣過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)備要畫成比例的外型相似圖主要設(shè)備要畫成比例的外型相似圖

17、3、 霧化器的結(jié)構(gòu)簡圖（標(biāo)明主要結(jié)構(gòu)尺寸）霧化器的結(jié)構(gòu)簡圖（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)計說明書要求設(shè)計說明書要求：1、 目錄目錄2、 任務(wù)書任務(wù)書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、 工藝計算工藝計算5、 設(shè)計結(jié)果匯總表設(shè)計結(jié)果匯總表6、 主要參考書目主要參考書目7、 設(shè)計體會設(shè)計體會附附：1、每天兩班（、每天兩班（7 7小時小時/ /班），或班），或3 3班（班（8 8小時小時/ /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