噴霧干燥器設計計算.

1、-PAGE . z.*工業(yè)大學課程設計任務書一、課程設計的內(nèi)容1設計任務與要求設計一噴霧枯燥裝置以枯燥*種物料懸浮液。枯燥介質(zhì)為空氣，熱源為蒸氣和電；霧化器采用旋轉(zhuǎn)型壓力噴嘴，選用熱風-霧滴或顆粒并流向下的操作方式。2概述、原理、優(yōu)點、流程通過查閱噴霧枯燥有關資料，熟悉噴霧枯燥根本原理、優(yōu)點和工藝流程。3根據(jù)計算的最主要尺寸繪制流程示意圖二、課程設計的要求與數(shù)據(jù)料液處理量300料液含水量80濕基，質(zhì)量分數(shù) 產(chǎn)品含水量=2%(濕基，質(zhì)量分數(shù))料液密度=1100 產(chǎn)品密度=900熱風入塔溫度 t300 熱風出塔溫度t=100料液入塔溫度=20 產(chǎn)品出塔溫度90產(chǎn)品平均粒徑=125m 干物料比容熱=

2、2.5kJ/(kg.) 加熱蒸汽壓力表壓0.4MPa 料液霧化壓力表壓4MPa年平均空氣溫度12 年平均空氣相對濕度 70注意：以上數(shù)據(jù)僅作為例子，每個學生設計時應按下表要求獨立自選參數(shù)3個，并登記入點名冊，所選參數(shù)完全一致的學生無效，上述例如數(shù)據(jù)不能選。自選參數(shù)料液處理量G，kg/h料液含水量，產(chǎn)品含水量，%熱風入塔溫度 t，熱風出塔溫度t ，霧化角自選*圍200600409018200300901204060必選任選一任選一必選三、課程設計應完成的工作1、通過查閱噴霧枯燥有關資料，熟悉噴霧枯燥根本原理、優(yōu)點和工藝流程。2、工藝計算3、主要設備尺寸的設計4、繪制工藝流程5、撰寫課程設計說明書

3、四、課程設計進程安排序號設計各階段內(nèi)容地點起止日期1布置課程設計內(nèi)容與課題講授教1-3192查閱噴霧枯燥有關資料教1-3196.243工藝計算教1-3194主要設備尺寸的設計教1-3195繪制工藝流程教1-3196.306撰寫課程設計說明書教1-319五、應收集的資料及主要參考文獻陳英南 *玉蘭主編. 常用化工單元設備的設計. 華東理工大學2005年第一版。發(fā)出任務書日期：2009年6月22日指導教師簽名：方案完成日期： 2009年7月2日基層教學單位責任人簽章：主管院長簽章：摘要物料在加工成為成品之前，必須除去其中超過規(guī)定的濕分。化學工業(yè)中常用枯燥法除濕，它是利用熱能使?jié)裎锪现械乃制?/p>

4、排出生成的蒸汽，以獲得濕含量到達要求的產(chǎn)品。枯燥過程中物料外表的水汽壓強必須大于枯燥介質(zhì)中的水汽的分壓，兩者差異越大，枯燥操作進展得越快。所以枯燥介質(zhì)應及時將汽化的水汽帶走，以維持一定的擴散推動力。噴霧枯燥器是將溶液、漿液或懸浮液在熱風中噴霧成細小液滴，液滴在下降過程中，水分被迅速汽化而到達枯燥目的，從而獲得粉末狀或顆粒狀的干產(chǎn)品。本文是設計一個噴霧枯燥裝置以枯燥*種物料懸浮液。枯燥介質(zhì)為空氣，熱源為蒸汽和電；霧化器采用旋轉(zhuǎn)型壓力噴嘴，選用熱風-霧滴或顆粒并流向下的操作方式。本文就設計任務與要求，和所規(guī)定的工藝設計條件，在噴霧枯燥器的原理，優(yōu)點和流程方面作了詳細的描述，同時在工藝設計計算過程中

5、有詳細，嚴謹?shù)挠嬎氵^程。主要針對的是物料、熱量的衡算，噴霧枯燥所需的時間，壓力噴嘴主要尺寸確實定和枯燥塔主要尺寸確實定，在文章的最后繪制了噴霧枯燥裝置的流程示意圖。關鍵詞：噴霧枯燥器 枯燥塔 壓力噴嘴一、工藝設計條件料液處理量 G340kg/h料液含水量59濕基，質(zhì)量分數(shù) 產(chǎn)品含水量=2%(濕基，質(zhì)量分數(shù))料液密度=1100kg/m 產(chǎn)品密度=900kg/m熱風入塔溫度 t245 熱風出塔溫度t=100料液入塔溫度=20 產(chǎn)品出塔溫度90產(chǎn)品平均粒徑dp=125m 干物料比容熱c=2.5kJ/(kg.)加熱蒸汽壓力表壓0.4MPa 料液霧化壓力表壓4MPa年平均空氣溫度12 年平均空氣相對濕度

6、 70注意：以上數(shù)據(jù)僅作為例子，每個學生設計時應按下表要求獨立自選參數(shù)3個，并登記入點名冊，所選參數(shù)完全一致的學生無效，上述例如數(shù)據(jù)不能選。自選參數(shù)料液處理量G，kg/h料液含水量，產(chǎn)品含水量，%熱風入塔溫度 t，熱風出塔溫度t，霧化角自選*圍200600409018200300901204060必選任選一任選一必選二、設計根本內(nèi)容1設計任務與要求設計一噴霧枯燥裝置以枯燥*種物料懸浮液?？菰锝橘|(zhì)為空氣，熱源為蒸氣和電；霧化器采用旋轉(zhuǎn)型壓力噴嘴，選用熱風-霧滴或顆粒并流向下的操作方式。2概述、原理、優(yōu)點、流程1概述噴霧枯燥器是將溶液、漿液或懸浮液在熱風中噴霧成細小液滴，液滴在下降過程中，水分被迅

7、速汽化而到達枯燥目的，從而獲得粉末狀或顆粒狀的干產(chǎn)品。2原理在枯燥塔頂部導入熱風，同時將料液泵送至塔頂，經(jīng)過霧化器噴成霧狀的液滴，這些液滴群的外表積很大，與高溫熱風接觸后水分迅速蒸發(fā)，在極短的時間內(nèi)便成為枯燥產(chǎn)品，從枯燥塔底部排出。熱風與液滴接觸后溫度顯著降低，濕度增大，它作為廢氣由排風機排出，廢氣中夾帶的微粉用別離裝置回收。物料枯燥過程分為等速階段和減速階段兩個局部進展。在等速階段，水分蒸發(fā)是在液滴外表發(fā)生，蒸發(fā)速度由蒸汽通過周圍氣膜的擴散速度所控制。主要的推動力是周圍熱風和液滴的溫度差，溫度差越大蒸發(fā)速度越快，水分通過顆粒的擴散速度大于蒸發(fā)速度。當擴散速度降低而不能再維持顆粒外表的飽和時，

8、蒸發(fā)速度 開場減慢，枯燥進入減速階段。在減速階段中，顆粒溫度開場上升，枯燥完畢時，物料的溫度接近于周圍空氣的溫度。3優(yōu)點：(a) 枯燥速度十分迅速。料液經(jīng)噴霧后，外表積很大。在熱風氣流中熱交換迅速，水分蒸發(fā)極快，瞬間就可蒸發(fā)9598的水分，完成枯燥的時間一般僅需540s左右。(b) 枯燥過程中液滴的溫度不高，產(chǎn)品質(zhì)量較好。噴霧枯燥使用的溫度*圍非常廣80800，即使采用高溫熱風，其排風溫度仍不會很高。在枯燥初期，物料溫度不超過周圍熱空氣的濕球溫度5060，枯燥產(chǎn)品質(zhì)量較好，不容易發(fā)生蛋白質(zhì)變化，維生素損失，氧化等缺陷。對熱敏性物料和產(chǎn)品的質(zhì)量，根本上接近在真空下枯燥的標準，防止物料過熱變質(zhì)。(

9、c)產(chǎn)品具有良好的分散性，流動性和溶解性。由于枯燥過程是在空氣中完成的，產(chǎn)品根本上能保持與液滴相近似的中空球狀或疏松團粒狀的粉末狀，具有良好的分散性，流動性和溶解性。(d) 生產(chǎn)過程簡化，操作控制方便。噴霧枯燥通常用于處理濕含量4060的溶液，特殊漿料即使?jié)窈扛哌_90，也可不經(jīng)濃縮，同樣能一次枯燥成粉狀產(chǎn)品。大局部產(chǎn)品枯燥后不需要再進展粉碎和篩選，從而減少了生產(chǎn)工序，簡化了生產(chǎn)工藝流程。產(chǎn)品的粒經(jīng)，松密度，水分，在一定*圍內(nèi)，可用改變操作條件進展調(diào)整，控制管理都很方便。(e) 防止發(fā)生公害，改善生產(chǎn)環(huán)境。由于噴霧枯燥是在密閉的枯燥塔內(nèi)進展的，這就防止了枯燥產(chǎn)品在車間里飛揚。(f) 適宜于連續(xù)

10、化大規(guī)模生產(chǎn)。噴霧枯燥能適應工業(yè)上大規(guī)模生產(chǎn)的要求，枯燥產(chǎn)品經(jīng)連續(xù)排料，在后處理上可結合冷卻器和風力輸送，組成連續(xù)生產(chǎn)作業(yè)線。(g) 容易改變操錯條件，控制或調(diào)節(jié)產(chǎn)品的質(zhì)量指標。改變原料的濃度，熱風溫度等噴霧條件，可獲得不同水分和粒度的產(chǎn)品。(h) 可以滿足對產(chǎn)品的各種要求。增加*些措施或運用操作上的靈活性，能制成不同形狀球形、粉末、疏松團粒、性質(zhì)流動性、速溶性、色、香、味的產(chǎn)品。(4) 流程常用噴霧枯燥工藝流程：霧化熱氣流中加熱水分蒸發(fā)枯燥氣固別離收集產(chǎn)品；主要構成：枯燥器、霧化器、旋風別離器、卸料器、空氣加熱器、過濾器、風機和泵等。3工藝設計計算3.1物料衡算 產(chǎn)品產(chǎn)量GGG340142.

11、2(kg/h) 水分蒸發(fā)量WWGG340-142.2197.8(kg/h)3.2熱量衡算 物料升溫所需的熱量qq125.88 (kJ/kg 水) 熱損失q根據(jù)經(jīng)歷取q210kJ/kg 水 枯燥塔出口空氣的濕含量H(qqC)(125.882104.18620)252.16C為水的比熱；4.186kJ/(kg)I，I2分別為空氣進入枯燥器前和離開枯燥器時的熱焓，kJ/kg干氣；H，H2分別為空氣進入枯燥器前和離開枯燥器時的濕度，kg水/kg干氣；根據(jù)年平均空氣溫度為12，年平均空氣相對濕度70，查空氣的IH圖得H= H=0.006, I=320kJ/kg，任取HH=0.04，代入上式得：I= I=

12、320223.50(0.040.006)=311.43 kJ/kg根據(jù)HI圖，查得H0.078kg水/kg干空氣 干空氣的消耗量L=2746.6 (kg干空氣/h)3.3霧滴枯燥所需時間 汽化潛熱r確實定由I-H圖查得空氣入塔狀態(tài)下的濕球溫度t=54，該溫度下水的汽化潛熱r2400kJ/kg 導熱系數(shù)確實定平均氣膜溫度為54+100/277，在該溫度下空氣的導熱系數(shù)310KW/(mK) 初始滴徑d d可由下式計算dd*表示溶液每千克干固體含濕量，*表示干產(chǎn)品每千克干固體含濕量，由于*1.44kg水/kg干物料，*=0.0204kg水/kg干物料，所以d125156m 霧滴臨界直徑ddd125m

13、 霧滴臨界濕含量* 可以下式計算*110.5910.36kg水/kg干料進一步換算成濕基濕含量：C0.36/(1+0.36)=0.262，即含水量26.2。 空氣臨界濕含量H枯燥第一階段水分蒸發(fā)量為W13400.41(59/410.36)=151.04kg/hH=0.006+204.91/3571=0.0610 kg水/kg干氣 空氣臨界溫度t查I-H圖得t135 傳熱溫度差恒速階段傳熱溫度差t140.9 降速階段傳熱溫度差t33.9 霧滴的枯燥時間1.61s3.4 壓力噴嘴主要尺寸確實定 為了使塔徑不致過大，根據(jù)經(jīng)歷選取霧化角58，由A關聯(lián)圖查得A2.0 當A2.0 ，查CA關聯(lián)圖得流量系數(shù)

14、C0.28 噴嘴孔徑的計算，由式可得Q為流量d222.1410m圓整后取d3mm 噴嘴其他主要尺寸確實定。選矩形切線入口通道2個，根據(jù)經(jīng)歷取b=1.2mm，2R/b=8，即R=4.8mm，圓整R=5mm，即旋轉(zhuǎn)室直徑為10mm因為對于矩形通道液體旋轉(zhuǎn)半徑R=R-b/2=5-1.2/2=4.4mm，所以由式可求出矩形切線入口通道高度h：h2.86mm 0噴嘴孔半徑取h3mm 校核噴嘴的生產(chǎn)能力：由于A1.910圓整后，A根本不變，不必復算，可以滿足設計要求。 空氣心半徑r由下式計算出幾何特性參數(shù)A：A3.27利用Aa關聯(lián)圖圖6-21可查得a=0.43，因此rr1.51.132mm 噴嘴出口處液膜

15、速度的計算。噴嘴出口處液膜噴出平均速度，徑向分速度，軸向分速度分別為28.26m/ssin/228.26sin58/213.7m/scos/228.26cos58/224.7m/s3.5枯燥塔主要尺寸確實定 塔徑的計算塔內(nèi)空氣的平均溫度為100+300/2200，該溫度下空氣的動力粘度0.0260mPa.s，空氣的密度0.746kg/mA、根據(jù)徑向分速度，計算出0時的雷諾數(shù)RR61.5即在R R 時，13.7 m/s, R =61.5, =0B、取一系列R =100, R =50, R=0.5,利用式R和式4A 求出相應的霧滴水平飛行速度及相應的停留時間如取R=50,與R50對應的霧滴飛行速度

16、為R5011.15m/s利用圖R與R列線圖得 A2.22101.10101.1210相應的停留時間為4A1.12105.6910s其余各組計算結果列于表 表1間關系計算結果R，sR0.173 R/ms149.550251510864210.5(1.121.10)100(2.221.10)101.1210(3.241.10)102.1410(4.351.10)103.2510(5.251.10)104.1510(5.761.10)104.6610(6.571.10)105.4710(7.701.10)106.6010(10.201.10)109.1010(12.41.10)1011.310(15

17、.21.10)1014.11000.05690.10860.1650.21070.23660.27770.33510.4620.57370.715833.33211.1485.5743.3442.2301.7841.3380.8920.4460.2230.111C、以為橫坐標，為縱坐標畫出關系曲線如圖1，由圖解積分得：Sd1.012m圖1采用梯形法作圖解積分：橫軸，每隔0.02取一點:*0,*1,*2*n-1,*n,即*1*0=*2*1=*n*n-1=h。但最后一格取為0.018,故需另列一項。從圖上讀出與*相應的Y值，即Y0,Y1,Y2,Yn-1,Yn于是，積分值Sd=hY0/2+Y1+Y2

18、+Yn-1/2+h(Yn-1+Yn)/2=0.0231.62/2+14.15+6.7+4.1+2.75+1.81+1.34+0.94+0.75+0.59+0.48+0.4+0.35+0.3+0.26+0.23/2+0.018(0.23+0.11)/2=1.012則，塔徑為D2S21.0122.023m圓整取D2.1m 塔高的計算A、降速運動時間內(nèi)霧滴的下降距離H的計算i、根據(jù)初始軸向分速度24.72m/s，計算出R：R213428.4由于R，因此根據(jù)圖R與R 查得R10.2，并由R213 可查得R3.210，則0.036110同樣取一系列雷諾數(shù)R=200, R=100, R=3.9,，由圖R與R 查得相應的R，R，R ，再計算出對應值，結果列于表 表2 R與，u及的關系RR10u=R/ms/s38930020015010050201053.983000575003100020000110003700980410176126.90.01210.01730.03240.05030.