化工原理干燥课程设计（DOC38页）

化工原理课程设计课题名称年产量2222吨奶粉的干燥工艺设计班级姓名指导教师时间目录第一章绪论...................错误!未定义书签。1.1产品生产的国内外发展概况及意义错误!未定义书签。1.2原料的性质及来源............错误!未定义书签。1.3设计所采用的分离方法及特点..错误!未定义书签。第二章工艺流程设计及设备论证...错误!未定义书签。2.1工艺流程叙述及论证..........错误!未定义书签。2.2工艺参数的选择论证..........错误!未定义书签。2.3设备论证....................错误!未定义书签。第三章物料衡算................错误!未定义书签。第四章能量衡算...............错误!未定义书签。第五章设备设计计算与选型......错误!未定义书签。第六章非工艺部分..............错误!未定义书签。6.1安全........................错误!未定义书签。6.2三废情况及环保的大体方案....错误!未定义书签。主要参考文献....................错误!未定义书签。结束语..........................错误!未定义书签。1第一章绪论1.1产品生产的国内外发展概况及意义奶粉容易冲调，方便携带，营养丰富。冲调时，即使用温水也能迅速溶解，适宜保存，并便于携带。国内奶粉市场竞争日趋激烈，国内外奶粉品牌都在加紧抢占终端资源，随着我国本土奶粉品牌在研发、工艺、质量控制以及发展战略等方面的日渐成熟，我国奶粉的市场竞争将进入白热化阶段。1.2原料的性质及来源牛奶顾名思义是从雌性奶牛身上所挤出来的。牛奶含有丰富的矿物质，钙、磷、铁、锌、锰、铜、钼。主要成份有水、脂肪、磷脂、蛋白质、乳糖、无机盐等。1.3设计所采用的分离方法及特点[1]喷雾干燥是用喷雾器将含水量在80%以上的溶液、悬浮液、浆状或熔融液等喷成细雾滴分散在热气流之中，使水分迅速蒸发而达到干燥的目的,从而获得粉末或颗粒状的产品。喷雾干燥的特点：1)喷雾干燥操作是连续的，其系统可以是全自动控制操作2)只要干燥条件保持恒定，干燥产品特性就保持恒定3)喷雾干燥系统适用于热敏性和非热敏性物料的干燥，适用于水溶液和有机溶剂物料的干燥4)喷雾干燥操作具有非常大的灵活性。喷雾能力每小时几千克至200t2第二章工艺流程设计及设备论证2.1工艺流程叙述及论证⑴喷雾干燥工艺流程四个阶段：①雾化；②料物与空气接触（混合流动）；③料物干燥（水分及挥发性物质蒸发）；④干粉制品从空气中分离。⑵喷雾干燥的流程图图1：喷雾干燥流程图2.2工艺参数的选择论证1、物系：牛奶2、原料含水率：45%33、生产率(原料量)：0.5t/h4、产品(乳粉)含水量：2%5、加热蒸汽压力：700KPa（绝压）6、车间空气温度：20℃7、车间空气湿度：0.012kg/kg绝干气8、预热后进入干燥室的空气温度：150℃9、离开干燥室的废气温度：80℃10、离开干燥室的废气湿度：0.12kg/kg绝干气11、湿物料进料温度℃55112、产品出口温度℃70213、浓缩乳比热容）（KCkg/kJ1.2s2.3设备论证1、计算所需空气流量和风压，选择进风机和排风机的型号。2、计算所需换热面积，选择换热器（预热器）的型号。3、计算所需喷雾干燥系统设备。4第三章物料衡算1、空气用量计算[1]原料奶含水量（湿基）%45ω1；产品奶粉含水量（湿基）%2ω2进入干燥塔的物料量1110.5500Gthkgh。水分蒸发量）（）（2112XXGHHLW82.045.0145.0ω-1ω111X02.002.0102.0ω-1ω222Xkg/h27545.01500ω111）（）（GG所以h/kg220W因为空气经预热器湿度保持不变，所以绝干气kg/kg012.010HH又绝干气kg/kg12.02H所以绝干空气流量h/kg04.2037012.012.022012HHWL由于上面所计算的为理想状态下，但是实际空气用量要比理想状态下多15%~25%，所以1.59.234215.104.2037%)151(hkgLL实在20℃时，查[1]得此时空气密度301.205kgm所以13006.1944205.159.2342hmLV实实5离开干燥室的废气温度：280T℃，查[1]得321.000kgm离开干燥室空气量2L：122·48.228112.0104.20371hkgHLL）（）（废气体积2V：13222·48.2281000.148.2281hmLV2、生产产品量计算[1]h/kg61.28002.0145.01500ω1ω12112）（）（GG第四章热量衡算[1]图2：连续干燥过程的热量衡算示意图绝干气）（）（kg/K53.50012.0249020012.088.101.12490t88.101.10000JHHI绝干气）（）（kg/K76.184012.02490150012.088.101.12490t88.101.11111JHHI6绝干气）（）（kg/K65.39712.024908012.088.101.12490t88.101.12222JHHIkg/95.87755187.482.015.273551.2ws1111KJCXCI）（，kg/48.72670187.42.0015.273701.2ws2222KJCXCI）（，输入系统热量①新鲜空气输入：h/07.11837153.5059.234201KJLIQ②预热器输入热量：h/86.31444553.5076.18459.2342012KJIILQ）（）（③浓缩乳带入的热量：h/16.8307355187.4220551.261.280ws1123KJWCCGQ所以h/1013.51083.0101.3102.15555321KJQQQQ入输出系统热量①排气带出的热量：h/91.42153065.39759.234221KJLIQ，②产品奶粉带出的热量：h/67.41249701.261.280s222KJCGQ，③干燥室热损失：h/552202512203KJWQQL，（LQ---每蒸发1kg水干燥室的热损失，按工业生产经验取251kJ/kg）所以h/1015.51054.01041.0102.45555321KJQQQQ，，，出综上所述，出入QQ，可见热量收支平衡7第五章设备设计计算与选型由于新鲜空气有杂质以及灰尘，会影响干燥过程，所以进行过滤；加以安装空气过滤器和废弃除尘器，会在下文进行选型计算。对流程图的更新：图3：喷雾干燥流程图（新）1、干燥器主要尺寸计算[3][6]（1）雾化器的选取图4压力式雾化器结构示意图8设计采用压力式雾化器，压力式喷嘴结构简单，造价成本低；全部零件，维修简单，拆装方便，与气流式喷嘴相比，大大节省雾化用动力。压力式喷嘴的雾滴（或颗粒）的尺寸范围（低粘度、牛顿型流体）如表1压力式喷嘴的雾滴（或颗粒）的尺寸范围压力/Mpa平均尺寸/um压力/Mpa平均尺寸/um1015~302.5~550~1505~1030~501.5~2.5150~350表1（2）喷嘴尺寸的计算①已知数据奶粉的产量h/kg61.280/t22222年G浓缩乳质量流量hkgG/5001料液雾化压力MpaP5.2浓缩乳密度3/7.1482mkg浓缩乳粘度cp64.23②雾化角及流量系数DC为了使塔径不至于过大，根据经验，选取4848,查图4得9.0,A当9.0,A时，查图5得41.0DC图5与,A的关联图图6DC与,A的关联图9③喷雾旋转室尺寸由式gpg2rg2rVl200t20）（）（DDCHC则m1012.17.1482/105.2241.07.14823600/500/p2r32/162/1l0）（DCVm1024.2r2d300即mm24.2d0，圆整后取mm50.2d0④喷嘴其他主要尺寸的确定选矩形切线入口通道两个，据经验取b=1.2mm，8b/21R，即mm8.41R，圆整mm51R，亦即旋转室直径为10mm。因为mm4.422.152b12RRab21A所以mm85.44.425.19.02.12525.1rbA2ra2/12/12010RR，取a=5.0mm⑤校核喷嘴的生产能力87.04.425.12.152525.1rab2r2/12/12010RRA，圆整后，A基本不变，不必复算，可以满足设计要求。⑥空气心半径cr的计算64.12.152525.1r1100ARA查图710图70A与0a的关联图得62.0a0mm77.025.10.62-1ra1r00c⑦喷嘴出口处液膜速度的计算平均速度s/m75.301077.025.17.14823600/500rru6222c200）（）（V水平速度分量s/m69.13248tg75.302tguu00x垂直速度分量s/m75.30uu00y合速度sm/66.33uuu2/120y20x0res11综上所述，压力式喷嘴主要尺寸如下表表2压力喷嘴主要尺寸单位：mmcr喷嘴旋转室尺寸0rb1R2Ra48°0.77mm1.25mm1.2mm5mm4.4mm5mm（3）雾滴干燥所需时间①汽化潜热的确定图8湿空气的H-I图由图8查得空气入塔的湿球温度℃42wt，查手册得该温度下水的汽化潜热为kgkJ/3.2330。②导热系数的确定平均气膜温度℃752708022wttt查手册得)/(1097.25℃mkW12③初始滴径0lD的计算产品平均粒度umDP160umDXXDPl185160)02.0182.0117207.1482(11313121120）（④液滴临界的直径lcD的计算umDDPlc160⑤液滴的临界湿含量cX的计算绝干料水/kg0.24kg}1482.71000])185160(1[-{[0.4545.011}])(1[{1133011lwlPcDDwwX⑥空气临界湿含量cH及临界温度ct的确定031.03600342.2)24.082.0()45.01(500012.0))(1(1111LXXwGHHcc查图8得空气的临界温度℃130ct⑦传热温差1mt、2mt的计算℃）（）（）（）（）（）（2.767013055150ln7013055150ln11111wcwcmttttttt℃）（）（）（）（）（）（9.27708070130ln708070130ln22222tttttttwcwcm⑧雾滴干燥所需时间的计算s87.39.271097.21202.024.0106.17.14823.23302.761097.28106.185.117203.2330128582582222221220）（）（）（）（mclcmlcltXXDtDD13（4）塔径的计算图9Re与、2Re、