噴霧干燥課程設計(模版)

1、 二、工藝流程確定 （首先應初選你的工藝流程，如：）選用并流、離心式噴霧干燥法進行奶粉的噴霧干燥。（接著要論證這一工藝過程的合理性，大致從牛奶的特性，如牛奶屬熱敏性、高營養(yǎng)等等，以及噴霧干燥的特性或優(yōu)勢，以說明要噴霧干燥這個單元操作是比較適合用來加工牛奶成為奶粉的）在接著要進行對比論證：1、 為什么要采用并流立式？（優(yōu)缺點，當然重點要突出優(yōu)點）2、 為什么要采用離心噴霧（有的的壓力噴霧）？（優(yōu)缺點，當然重點要突出各自的優(yōu)點，略述缺點）最后明確你的選擇工藝流程。整個論證過程要突出對比，要充分論述并說明對于任務書提出的產品加工要求你為什么要選擇這樣的工藝流程，表達的文字要簡潔，讓別人能夠知道你選擇

2、的理由。 噴霧干燥流程圖：（此處要給出你確定的工藝流程簡圖（步驟框圖），讓別人能夠知道生產加工的總體框架，框圖以美觀、協(xié)調、步驟的前后工序明了，圖形的畫法按自己的理解思考）三、噴霧干燥裝置的計算：物料及熱量衡算（這部分主要進行干燥靜力學計算，期間要確定一些狀態(tài)參數(shù)，所有公式簡單羅列了一下，有的自己可以用公式編輯器重新書寫，圖形和版面可以作些調整，但應圍繞工整簡潔，要用適當?shù)恼Z言表述計算過程進行以及邏輯推理關系，所有的公式應標明出處，關鍵參數(shù)的選擇要充分說明理由）空氣狀態(tài)參數(shù)的確定G1 tM1新鮮空氣蒸汽熱空氣濃奶排氣L t00 H0H0 I0L t1 H1H1 I1 L t2 H2H2 I2熱

3、損失ql空氣加熱器冷凝水干燥塔 奶粉G2 tM1物料、熱量衡算圖 a新鮮空氣狀態(tài)參數(shù)：（參化工原理P）由設計條件給定：t00查得飽和水蒸汽壓Ps0 m/mHg求濕含量H.（0 Ps0）（P-0 Ps0）.（.*.）（-.*.）Kg/Kg干熱焓I0（.+.H0）t0+H0（.+.*.）*+*.KJ/Kg干濕比容H0（.+.H0）*（+ t0）（.+.*.）*（+）m3/Kg 干b加熱后空氣的狀態(tài)參數(shù)：（。）（此處應充分說明預熱后的溫度t1 是如何確定的，這樣確定的依據是什么，要標明依據的來源）濕度HH0Kg/Kg干熱焓I（.+.* H）* t1+H1（.+.*.）*+*KJ/Kg干比容H（.+.

4、H）*（+ t）（.+.*.）*（+）m3/Kg 干c排風狀態(tài)參數(shù)確定：（乳粉生產基本知識 P258，乳與乳制品生產P279,273,305）（此處要詳細說明出口排風狀態(tài)如何確定，理由是什么，在確定過程中有哪些注意點，如文獻介紹及實際生產中一般控制排氣溫度在，相對濕度控制在為好）比如選取t2，然后根據所設計干燥塔的具體操作條件求取H2H2 I2等參數(shù)奶粉出口溫度一般比排氣溫度低就整個干燥器作熱量衡算，（化工原理下P）G2CMtM1/W + Cl tM1 + l I0 +l(I1-I0) = G2CM tM2 /W + lI2 + ql CM 產品比熱，全脂奶粉為.KJ/Kg (P349) Cl

5、 水的比熱，. KJ/Kg tM1濃奶溫度，給定 tM2 奶粉出口溫度，取 ql 每蒸發(fā)千克水干燥室的熱損失，按工業(yè)生產經驗取 KJ/Kg水(P305) W 每小時蒸發(fā)水量（見物料衡算）. Kg G2 每小時奶粉產量 （見物料衡算）Kg l 每蒸發(fā)千克水所需空氣量Kg, l1/(H2H1) 將上式整理后可得Cl tM1（G2CM tM2 /WG2CMtM1/W+ ql）（I-I）(H2H1)（234）方程左端表示干燥室補充熱量與損失熱量之差，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(注意不能用簡化式) 熱焓I(1.01+1.88 H2) t2+2492 H2(1.01+1.88*0.0408)*80+2492*0.0408 KJ/Kg干 的求?。河蒆2.PS2 /（P-PS2）查得飽和水蒸汽壓PS2.m/mHg.*.（-.） （此處注意，的計算結果不能大于13%，否則產品的含水量無法保證，如果計算結果大于13%，則應調整前面的參數(shù)選擇，重新計算直到結果滿意為止，如果

7、計算結果符合小于13%，則也要說明這個要求，并標明出處。這里是計算的一個關鍵點，請務必注意）比容H（.+.H）*（+ t）（.+.*.）*（+）m3/Kg 干物料衡算：（化工原理P228） a每小時需得奶粉量G2可由年產量，年工作日，日工作班數(shù)及噴霧時間求取G2*Kg/hB 每小時噴霧濃奶量及蒸發(fā)水分量W G1 G2 *（-W2）/(1-W1) （-.）（-.） Kg/hW G1 - G2 .- Kg/h C 每蒸發(fā)Kg水干空氣用量（絕干量計）l(H2H1)（.-.） Kg干 Kg水每小時干空氣量LW/(H2H1)Kg干h新鮮空氣體積流量V0=LH*.m3/h熱空氣體積流量V=LH*.m3/h

8、新鮮空氣體積流量V=LH*.m3/h熱量衡算a輸入系統(tǒng)熱量新鮮空氣輸入： Q1=LI0 = 848760.5 = KJ/h 加熱器輸入熱量：Q2L（I- I）8487(190-60.5)= KJ/h濃奶帶入的熱量：Q3= G2CMtM1+WCl tM12022.0955+228.34.18755 KJ/h Q入Q1+ Q2+ Q35.13 105+1.09910+0.76105 KJ/hB 輸出系統(tǒng)的熱量排氣帶出的熱量: Q1=LI2 = 8487188.7 =KJ/h 產品奶粉帶出的熱量： Q2G2CMtM22022.0970= KJ/h干燥室熱損失： Q3= W ql228.3251= K

9、J/h Q出Q1+ Q2+ Q3=1.6015106+0.296105 +0.573105 KJ/h可見熱量收支平衡。（此處要說明整個系統(tǒng)的熱量基本是平衡的，有的同學算出來如果差異比較大，則要注意調整前面的參數(shù)選擇）C 干燥過程的熱效率：表示每蒸發(fā)1公斤水分，干燥器內所需加入的熱量中用于汽化水分所耗熱量的百分率。 =(r0+CWt2)-CltM1)/l(I2I1) =(2492+1.88*80-4.187*55)/37.17(190.0-60.5)= 即 50.1%d 空氣加熱器蒸汽消耗量：（噴霧干燥 P266）選取加熱用飽和水蒸氣溫度T= t1+10=160+10= 查得其飽和蒸汽壓為 6.

10、303 Kgf/cm2(絕壓)，汽化潛熱為 2087.1KJ/kg并取熱效率k=95%蒸汽消耗量: Dk=Q2/rk=1.09910 /2087.1*0.95= Kg/h2、離心式霧化器的計算： 根據現(xiàn)有的定型設備LP150，用其有關數(shù)據進行參考設計。 G1=432.45kg/h =1120kg/m3 V1=故需生產能力為400l/h的離心霧化器。要使噴孔流速U孔在0.51m/s之間，可增大孔徑至5mm，仍采用6個噴孔。核算U孔=在0.51m/s間，適用選LP400：LP400：參數(shù)如下：生產能力：400l/h主要性能參數(shù)：離心盤噴嘴外徑：280mm噴嘴個數(shù)： 6個噴嘴孔徑： 5mm離心盤轉速

11、： 7275rpm離心盤線速度： 104m/s （上述采用的是參考性設計，因為離心霧化器結構比較復雜，不可能重新進行設計，因此我們可以用現(xiàn)有型號的霧化器，只是在生產能力方面作些調整，上述我們是通過擴大噴孔的孔徑，但噴孔內的液流速度應在合理范圍內，所以隨后進行了校核，最后列出了主要性能參數(shù)。下面的計算要標明公式出處）2-1 液滴直徑的計算 =98.5 n：離心盤轉速7275rpm R：離心盤外半徑140mm ：濃奶密度1120kgf/m3 ：濃奶表面張力0.005kgf/m=98.52-2 液滴離開轉盤的初速度 A=0.09 rk：噴孔半徑 m=0.09 ：濃奶運動粘度 z：噴嘴個數(shù) =4.21

12、 G：濃奶體積流量m3/s G= = Ur= = R：離心盤外半徑m =49.84m/s Ut=R=76 1.840.14=106.66m/sUH=2-3 噴灑液滴射程（噴距半徑） S= B：進出口空氣平均密度 B=B：平均粘度B=雷諾數(shù)Re=阻力系數(shù)設液滴重力沉降時為層流。則：UK= =0.m/s 為層流 UK=0. m/s S=2-4 離心噴霧器所需功率 N= V0液滴線速度 m/s G濃奶質量流量 kg/s N=0.001125106.6623、噴霧干燥塔主要尺寸的計算3-1 塔徑D D= 2.25S=2.251.523=m 圓整為D=m驗算塔內空氣平均流速U，應在0.10.3m/s之間

13、。（此處要驗算塔內空氣流速，若不在范圍則要調整前面的參數(shù)）U=0.1m/su0.3m/s，所以D合適。3-2 塔高 D H1=1.2D=1.2=mH2=D=4m選鼓形閥d=400mm H1 H2=48.560合適（此處要注意為什么要下面錐體的頂角要小于60） H=H1+H2= =m d有效容積蒸發(fā)強度q經驗=0.03t1-1=0.03160-1=3.8kg水/m3h二者近似相等 合適2、壓力式霧化器計算在此選用M型霧化器而不用S型，。，噴孔不易堵塞。（此處要論述選擇M型霧化器的原因及其特點）液體通過內插頭完成旋轉運動，然后由嘴噴噴出。具有使液體旋轉的內插頭噴嘴，稱為離心型壓力噴嘴 。旋轉型壓力

14、噴嘴和離心壓力噴嘴在霧化機理方面，沒有什么差別。 2-1 噴咀孔截面積、孔徑及噴頭個數(shù)的確定 （1）噴咀孔截面積 為使塔徑不至過大，且與氣流良好接觸,根據經驗,霧化角控制在6070在此選。（出處？）由=，查圖3-44可查，得A=再由A=2.5查圖3-42，可得流量系數(shù)CD=據公式： 濃奶密度1120kg/m3 Q噴嘴流量 P壓力式霧化器的操作壓力，應在100150 kgf/cm2之間， 選取120kgf/cm2 CD孔板系數(shù) CD=0.25 故 F= （2）孔徑 選取噴嘴孔徑do，根據經驗一般為11.5mm，選1.2mm。 （3）噴頭個數(shù)的確定 此值需圓整為 個。2-2 噴咀旋轉室的尺寸確定

15、由式： A1= nbh A=可得A1=A 噴咀的結構參數(shù) A=2.5r0 噴咀孔半徑R 旋轉室半徑，取R=3mmb 液體入口寬度，取b=0.4mm，b太大，不會粘在壁上，分散開，b太窄，阻力大。A1 切向通道總的截面積R1 R1=R-3-=3-0.2=2.8mmn 增向通道個數(shù) n=4h 液體入口高度A1=圓整取0.7 mm根據經驗校核2R/b=23/0.4=15 其值在630之間h/b=710-4/0.410-3=1.75 其值在1.33.0之間2-3 噴嘴的生產能力 A=A() =2.34查圖3-42，可得CD=0.26查圖可得=630實際的Q =FCD=3.39大于1.073 m3/s

16、符合要求 由 可用來調節(jié)流量。 2-4 進旋轉室切向通道長度L的計算 如圖可知 R2 空氣心外半徑一般取 R2=44.5mm，取 R2=4mmR 旋轉室半徑，R=3mm = L= L 入口長度 經驗校核 在0.97之間L/b在0.97時對流量系數(shù)沒多大影響，其值過大時，壓頭損失過大，過小時，液體進入旋轉室后就會出現(xiàn)散亂流動不能在室內均勻旋轉。 2-5 噴咀芯結構 厚度為67mm，噴嘴孔長度取孔直徑1.2mm。 3、干燥室（塔）主要尺寸的確定（曹255、匯編2-20、3031）因立式噴霧設備較臥式有如下優(yōu)點：干燥塔生產能力大，占地面積小，設備蒸發(fā)強度大，干燥時間長，有利于提高設備的熱效率等，故選

17、擇立式。采用多噴頭式n=3，呈多邊三角形布置。其中心距為1000mm。噴頭與塔壁間距可取10001200mm，在此取1100mm，可減少周壁的沾粉現(xiàn)象，氣流的截面速度下降，有利于設備熱效率提高。q=0.03t1-1=0.03160-1=3.8 。V=V干燥室的有效容積W干燥室的水分蒸發(fā) q干燥強度t1進入干燥室的熱風溫度V=H立式干燥室的有效高度F干燥室的截面積D干燥室的直徑D=經園整 D=3.5mH2=D=3.5（m）取d=0.40.5m 在此d=0.4m夾角應小于60，使產品不易堵塞。通過幾何計算tg =47Q需 富裕15.6%240離心式 分布百分率 2.0 31.2 24.0 18.6

18、 24.0壓力式 分布百分率 66.4 24.6 5.4 2.2 1.5（2）分離器尺寸及進口風速和阻力計算進口風速ui一般可取1525m/s，取ui=20m/s進口截面積F=F=D=0.95m 圓整為D=1mA= B=ui=D1=D/2=0.5m H1=2D=2m H2=2D=2mS1=D/8=0.125m D2=D/4=0.25mP= 標準型=8 =8=131.2mmH2O（3）分離總效率dc=取進入粉塵回收裝置的量為15% 060um 60120um顆粒平均直徑 30 90質量分率 2/15=% 13/15=%d/d0 7. 9粒級效率 0. 1.0分離率=0.9313.3%+1.07%

19、=%分離總效率總=0.85+0.15=99.07%0.15+0.85=%損耗率：1-總=1-99.86%=%4、風機的選型計算（ ）（1）送風機：風量一般應有1020%富裕量，取15%。 Q送=LvHO(1+0.15)=76100. 3(1+0.15)=m3/h Pt=(干燥室內壓-大氣壓)+過濾器阻力降+加熱器壓降+熱風分配器壓降+沿程與局部壓降一般要求干燥室內壓為負壓1015mmH2O，取15mmH2O 過濾器阻力升至1520mmH2O時需取下洗滌，取其阻力降為15mmH2O。熱風分配器壓降計算復雜，無資料介紹，估計為3040mmH2O，取40mmH2O。沿程與局部阻力估為：3040mmH

20、2O，取40mmH2O。Pt= -15-0+15+8.29+40+40=89mmH2OPto=Pt 據Pto=90.17mmH2O Q送=m3/h查1352表19 離心通風機主要性能參數(shù)：轉速10rpm 全壓： mmH2O流量：10m3/h 效率： % 所需功率： KW （2）排風機排風機富裕量一般為1530%，取25%。Q排=LvH2(1+0.25)=76101.0761.25=m3/hPt=出口動壓一進口靜壓+旋風分離器壓降+沿程、局部壓降出口動壓一般取15mmH2O，進口靜壓取-15mmH2O。旋風分離器壓降131.2mmH2O沿程、局部壓降估為35mmH2OPt=15-(-15)+13

21、1.2+35=196.2mmH2OPto=Pt據Pto=242.66mmH2O Q排=m3h選排風機型號為： 離心通風機主要性能參數(shù)：轉速2240rpm 全壓248mmH2O流量： m3/h 效率：91% 所需功率：14.1kw一般為使干燥室內形成1020mmH2O的負壓，排風機的風量需比送負機的風量大2040%。風機選擇合適5、高壓泵（匯編4-18、乳品414）根據設計壓力一般在100150Kgf/cm2，如120 Kgf/cm2，流量如430Kg/hr選取合適的泵6、其它輔助設備選用（1）濃奶保溫槽：選RP6L5型，其貯液容積為500L，加熱面積2.67m2， 容積內徑900mm，電機功率

22、0.37kw，2臺。（2）集粉箱：無具體型號，設計用長1m，寬0.5m，高0.5m的箱體。（3）旋轉閥：采用普通式即可，動配合間隙小于0.05mm以保證氣密性， 用型號l的旋轉閥，葉輪容積1.0升，葉輪轉速30rpm，所需功率0.4kw，排料量1噸/小時。（4）儀表盤：將就地集中測量的儀表讀數(shù)全部在儀表盤上顯示出，包括差壓計、溫度計、電流表（送風機、排風機、霧化器的電流）。五、設計結果的匯總：1、主要工藝參數(shù)（1）產量：年產全脂奶粉800噸，每小時產量為202kg，產品質量符合輕工部“全脂奶粉質量標準”。輕工部全脂乳粉一級產品的理化指標。化學指標：水分（不超過）2.50%，脂肪2530%。 復

23、原后的酸度不超過190T，銅不超過6mg/kg。 錫不超過100mg/kg，鉛不超過2mg/kg。物理指標：溶解度不低于97%，雜質度不超過16ppm。微生物指標：雜菌數(shù)不超過50000個/g，大腸菌不檢出。（2）濃奶：總固形物含量46%，溫度55，每小時噴霧量G1=430.3kg/h。（3）蒸發(fā)水量：W=2kg/h（4）干燥空氣用量：l=kg干/kg水（5）新鮮空氣的狀態(tài)及流量：t0=25 0=0.7 H0=0. 0kg/mg I0=3kj/kg UH0=0. 3m3/kg V0=6.43m3/h（6）熱空氣的狀態(tài)及流量：t1=160 H1=0. 0kg/mg I1=27kj/kg UH1=

24、10m3/kg V1=9.9m3/h（7）排氣的狀態(tài)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）加熱蒸汽的狀態(tài)及流量：T3=174.3 P=9.0kgf/cm2 D=554.7kg/h 2、干燥裝置及主要輔助設計一覽表序號名 稱型 號數(shù)量主 要 性 能 參 數(shù)1送風機離心式通風機4-7D1全風壓： mmH2O 轉速： rpm流量： m3/h 效率： % 所需功率： kw2空氣過濾器板式過濾器中空泡沫塑料1過濾面積： m2阻力降： mmH2O3空氣加熱器85組總散熱面積： m2 受風面積： 2m2通風凈截面積： m2 阻力降： mmH2O4(1)干燥塔立式、并流、離心式1塔徑： 0m 塔高： 8m 有效容積： m2蒸發(fā)強度： kg水/m3h 蒸發(fā)水量：.3kg/h(2)霧化器LP400離心式霧化器1噴霧量： l/h 轉盤轉速：75rpm 噴嘴孔徑：m