食品科學(xué)與工程課程設(shè)計（干燥器的設(shè)計）

脈沖式氣流干燥器的設(shè)計制造(木薯淀粉)2設(shè)計任務(wù)書 31.設(shè)計名稱 32.設(shè)計任務(wù)及操作條件 33.設(shè)計流程 3設(shè)計內(nèi)容 51.脈沖式氣流干燥機(jī)的工作機(jī)理 41.1脈沖式氣流干燥機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖 41.2脈沖式氣流干燥器工作原理 42.木薯淀粉工藝要求 42.1木薯淀粉介紹 42.2木薯淀粉制作工藝流程 43.干燥器主體工藝尺寸計算計算 43.1基本參數(shù)的確定 43.2物料衡算和能量衡算 53.2.1物料衡算和熱量衡算 53.2.2氣流干燥管直徑的計算 63.2.3氣流干燥管長度的計算 74.輔助設(shè)備的選型及核算 4.1鼓風(fēng)機(jī) 4.2加熱器 4.3進(jìn)料器 4.4分離器 4.5除塵器 參考文獻(xiàn) 致謝 3設(shè)計任務(wù)書2000kg/批，1小時/批木薯淀粉脈沖式氣流干燥器的設(shè)計2.設(shè)計任務(wù)及操作條件生產(chǎn)能力(按進(jìn)料量計):2000Kg/h物料形態(tài)：散粒狀；圓球狀物料顆粒直徑：平均粒徑d,=200μm,最大粒徑d,ma=500μm物料含水量(干基):x?=25%;x?=0.5%;臨界含水量x。=2%物料參數(shù)：干料的比熱容C,=1.26KJ/Kg●℃;密度p、=2000Kg/m3干燥介質(zhì)：熱空氣空氣性質(zhì)：進(jìn)口溫度t,=400℃;初始濕度H?=0.025Kg/Kg絕干料操作壓強(qiáng)：常壓3.設(shè)計流程首先是氣體經(jīng)過鼓風(fēng)機(jī)經(jīng)過加熱器，通過加熱后溫度達(dá)到很高，然后就進(jìn)入到了干燥器主體，也就是干燥管，與此同時，在加熱空氣的進(jìn)口的上方，通過螺旋進(jìn)料機(jī)將物料送入到干燥管中，高速的氣體將物料吹上去，并在此同時將其干燥，干燥過后的氣體和物料經(jīng)過物料分離器和除塵器分開?，F(xiàn)將大概流程圖表示如干燥器干燥器主體除塵器分離器進(jìn)料器風(fēng)機(jī)4設(shè)計內(nèi)容1.脈沖式氣流干燥器的工作機(jī)理1.1脈沖式氣流干燥器結(jié)構(gòu)示意圖1.2脈沖式氣流干燥器工作原理脈沖式氣流干燥器的特征是氣流干燥管的管徑交替縮小和擴(kuò)大，采用脈沖式干燥管可以充分發(fā)揮甲酸段具有高的傳熱傳質(zhì)的作用，以強(qiáng)化干燥過程。加入的物料粒子首先進(jìn)入管徑小的干燥管內(nèi)，粒子的得到加速，當(dāng)其加速運(yùn)動終了時，干燥管管徑突然擴(kuò)大，粒子依慣性進(jìn)入管徑大的干燥管。粒子在運(yùn)動過程中，由于受到阻力而不斷減速，直至減速終了時，干燥管又突然縮小，這樣粒子又被加速，如此重復(fù)交替地使管徑縮小和擴(kuò)大，則粒子的運(yùn)動速度也交替地加速和減速，空氣和例子間的相對速度和傳熱面積均較大，從而強(qiáng)化了傳熱傳質(zhì)的速率，同時，在管徑內(nèi)氣流速下降也相應(yīng)增加了干燥時間。2.木薯淀粉工藝要求2.1木薯淀粉介紹木薯淀粉，是木薯經(jīng)過淀粉提取后脫水干燥而成的粉末。木薯淀粉有原淀粉和各種變性淀粉兩大類，廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)及非食品工業(yè)。2.2木薯淀粉制作工藝流程采收及預(yù)處理→清洗和碎解攪拌→篩分→漂白→除砂→分離→脫水→干燥(脈沖式氣流干燥器)3.干燥器主體工藝尺寸計算①木薯淀粉的基本參數(shù)5物料的粒子平均直徑d=200μm物料的粒子最大直徑dmx=500μm干物料比熱C,=1.26KJ/(Kg·K)H?=0.025Kg/Kg絕干物料。3.2物料衡算和熱量衡算3.2.1物料衡算和熱量衡算物料衡算氣流干燥管內(nèi)的物料衡算式為絕干物料量代入上式392=L(H,-0.025熱量衡算氣流干燥管內(nèi)熱量衡算式為LI?+Gc(Cm+Cx?)tm?=LI?+Ge(Cm+CX?)tm?對于水-空氣系統(tǒng)，運(yùn)用下式I=1.01t+(1.88t+2490)H其中，1.01KJ/(KJ·K)為干空氣的比熱容，1.88kJ/(kg·K)為水蒸汽比熱容，2490kJ/kg為水的汽化潛熱。進(jìn)口空氣的焓值為I.=1.01×400+(1.88×400+2490)×0.025=485kJ/kg6L×485+1600×(1.26+4.186×0.025)×20=L×(96+2669H?)+1600×(1.26+4.186×0.005)×80將熱量和物料衡算式聯(lián)立求解得L=3650kJ/h;H?=0.1324kg/kgI,=449kJ/kg(t?-tm?)=(t?-t)t?=81與假設(shè)的基本一致，可以不必再試算。3.2.2氣流干燥管直徑的計算②等速段氣流干燥管的直徑的計算空氣在氣流干燥管出口處的參數(shù)為t?=95℃,H?=0.1324kg/kg,查得v?=1.28m3/kg,γg?=0.963kg/m3,μ2=2.10×10~?kg·s/m27空氣出口速度，取作比最大粒子的沉降速度大3m/s,則U?=U?0?+3=3.48+3=6.48m/s3.2.3氣流干燥管長度的計算南京化工學(xué)院計算法本例氣流干燥管采用變直徑，在例子加速運(yùn)動段氣流干燥管直徑采用0.292ma.粒子加速段中(預(yù)熱帶)氣流干燥管長度的計算預(yù)熱物料所需熱量O?=G(cm+x?c)t-t=151306kJ/h解得t=360℃Ha=H?=0.025=1.96m3/kg,μ=3.24×10?Pa●s,Pa=iii.預(yù)熱帶粒子運(yùn)動速度的運(yùn)算傳熱量計算可用下式8用試算法求的b.加速段中表面蒸發(fā)帶氣流干燥管長度的計算以物料含水率的變化作分段計算，直到加速段結(jié)束為止。i.物料含水率由0.25-0.2區(qū)間當(dāng)物料干燥至含水率為0.2時，空氣的溫度t,Lc(t?-t?)=Ge(x?-x?)[y?+c(t,-t)]解得t,=308℃本段內(nèi)的各項物理參數(shù)9平均含水率v=1.81m2/Ag,/=3.08×10~Pas,定性溫度為得Re,=56ii.物料含水率由0.20-0.15區(qū)間①.熱平衡求物料干燥至濕含量0.15時之溫度t解之得t=254℃μ=2.82×10-?19.81,λ=0.0276(定性溫度(281+61)/2=171℃)=0.506miii.物料含水率在0.15-0.10區(qū)間③.熱平衡求物料干燥至濕含量0.10時之溫度t解之得t=203.5℃該段內(nèi)各項物理常數(shù)：μ=2.6×10~?19.81,λ=0.0264(定性溫度(228.75+61)12=144.875℃)③.該段內(nèi)給熱量及Re’的計算：物料含水率由0.15-0.10區(qū)間氣流干燥管長度的計算與計算L,相同粒子和空氣相對速度的計算vg=1.587m3/kg,μg=2.62×103Pa●s,d=2×10~?m,p=2000kg/m3,p。=0.92kg/m3,c,=1.18。因此在物料含水率為0.10處，空氣和粒子間的相對速度為U=U-Um=22.3-21.4=0.9m/s0.0113+0.145+0.506+1.783=2.445mc.等速段中表面蒸發(fā)帶氣流干燥管長度的計算在例子等速運(yùn)動段，氣流干燥管直徑采用擴(kuò)大0.505m,物料含水率為0.1-0.02(物料臨界含水率)是表面蒸發(fā)帶。i.物料含水率由0.1-0.05區(qū)間解得t。=181.4℃本段內(nèi)的各項物理參數(shù)平均溫度=0.1139kg/kg平均濕度空氣和物料間給熱系數(shù)的計算傳熱平均溫差將上述各數(shù)據(jù)代入下式得：ii.表面蒸發(fā)帶，物料濕含量自0.05-0.02區(qū)間(0.02是物料臨界濕含量)求干燥至濕含量0.02時氣體的溫度t解得t=119.0℃該段內(nèi)各項物理常數(shù)te=(119+181.4)12=150.2℃H=(0.1271+0.1139)/2=0.1205顆粒沉降速度Re=2×10-4×1.37×0.825/2.27×10~?=9.95氣速d.粒子等速段中，降速干燥帶物料含水率由0.02-0.003區(qū)間氣流干燥管長度計Q,=3650×0.3(119-95)=26280kacl/hRe=2×10-?×1.42×0.869/2.16×10-?=11.43U=6.58-1.42=5.16m/s平均傳熱溫差=2971×0.2×31.8×L?→L,=1.39m氣流干燥管總長度L=L?+L?+L?+L?+L?+L?+L,=0.0113+0.145+0.506+1.783+0.284+1.38+1.394.輔助設(shè)備的選型及核算4.1鼓風(fēng)機(jī)：在干燥的裝置中所選用的風(fēng)機(jī)一般都采用離心式風(fēng)機(jī)。目前，國內(nèi)尚無干燥器專用風(fēng)機(jī)，一般選用4-72型離心式風(fēng)機(jī)，該系列風(fēng)機(jī)是為一般廠房及大型建筑物室內(nèi)通風(fēng)換氣用的。干燥器選用4-72風(fēng)機(jī)，流量偏大，壓力偏低，為保證壓力就要選用大一號的風(fēng)機(jī)，其結(jié)果，使風(fēng)機(jī)的流量更加偏大，裝機(jī)容量增加，耗能加大，因此廠家設(shè)計生產(chǎn)了干燥設(shè)備通用送風(fēng)專用GG系列離心式風(fēng)機(jī)。干燥設(shè)備送風(fēng)專用GG系列離心式風(fēng)機(jī)用于輸送潔凈的、無腐蝕性和無黏性的空氣?？諝馑瑝m土及硬粒物不大于150mg/m3,氣體溫度不超過80℃。該系列風(fēng)機(jī)為單吸入式，共有五個機(jī)號：4.5C、5C、6.3C、8C、10C。風(fēng)機(jī)的出口位置以機(jī)殼的出風(fēng)口角度表示，左右制成0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°共7種角度。經(jīng)過計算，當(dāng)我們假設(shè)風(fēng)速為30m/s,那么計算得其流量大約為1800左右，因此我們選擇4.5CY132S1-2型號的風(fēng)機(jī)，其性能參數(shù)如下所示機(jī)號4.5,傳動方式C,轉(zhuǎn)速2390r/min,電動機(jī)型號Y132S1-2,功率5.5KW,V帶型號B,V帶根數(shù)2,V帶內(nèi)周長2240min,主軸帶輪160×38×B2,電動機(jī)帶輪132×38×B2,電動機(jī)導(dǎo)軌ST0201×02,其工作點(diǎn)如下工作點(diǎn)流量/(m3/h)全壓/Pa12344.2加熱器根據(jù)前面所選的所需熱量選擇對于空氣加熱的加熱器，經(jīng)過計算，其空氣所需熱量大約為8.9×10?KJ/h因此我們選擇的是型號為RLY-YL3型燃煤熱風(fēng)爐，其技術(shù)參數(shù)如下所示型號燃燒器型號燃油量供熱量/10?KJ/h外形尺寸(長×寬×高)/mm熱風(fēng)口(寬×長)/mm質(zhì)量/kgRLY-30YL3250×3004.3進(jìn)料器首先我們選擇的是螺旋加料器?，F(xiàn)在計算其參數(shù)。螺旋直徑及螺旋轉(zhuǎn)速的計算：因?yàn)槲锪蠜]有強(qiáng)烈的粘性，可用下式進(jìn)行：K—表示物料綜合特性的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，某些物料的K值可查表y—-物料的填充系數(shù)Y—物料堆積比重t/m3C—螺旋機(jī)加料機(jī)在傾斜工作時，輸送量的校正系數(shù)圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑，取D=0.3m。再求其螺旋軸的極限轉(zhuǎn)數(shù)n圓整為標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)數(shù)，取n=90。由于過程中還需要矯正各個系數(shù)比較復(fù)雜，因此我們就根據(jù)輸送量，選擇LS型D100的，其性能參數(shù)如下：螺旋直徑/mm螺距/mm轉(zhuǎn)速/(r/min)輸送量/m3/D1004.4分離器選用旋風(fēng)分離器，旋風(fēng)分離器是利用離心力利用凈制氣體的設(shè)備，其結(jié)構(gòu)簡單，制造簡單，分離效率高，并可用于高溫含塵氣體的分離，所以在生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。旋風(fēng)分離器能分離氣體中粒徑為5-200μm的塵粒，為了能分離含塵氣體中不同大小的塵粒，一般由重力降塵室、旋風(fēng)分離器及袋慮器組成除塵系統(tǒng)，含塵氣體先在重力降塵室中除去較大的塵粒，然后在旋風(fēng)分離器中除去大部分的塵粒，最后在袋慮器中除去大部分塵粒，最后在袋慮器中除去較小的塵粒?？筛鶕?jù)塵粒的粒度分布及除塵的目的要求省去其中某個除塵設(shè)