产量为800kg每h喷雾干燥设备设计.doc
《产量为800kg每h喷雾干燥设备设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《产量为800kg每h喷雾干燥设备设计.doc（26页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
喷雾干燥器的设计
课程设计
课程名称食品机械与设备课程设计
题目名称喷雾干燥装置设计
学生学院轻工化工学院
专业班级食品科学与工程
学号******
学生姓名_****
指导教师*****
2013年10月17日
26
广东工业大学课程设计任务书
题目名称
产量为800kg/h的喷雾干燥设备设计
学生学院
轻工化工学院
专业班级
食品科学与工程10
（1）班
姓名
***
学号
*****
一、课程设计的内容
1、通过查阅有关资料，熟悉基本工作原理、特点和流程组成的设备及结构。
2、进行工艺参数的确定
3、主要设备工作部件尺寸的设计
4、绘制装配图
5、撰写课程设计说明书
二、课程设计的要求与数据
料液处理量 G１＝800kg/h
料液含水量 ω１＝80%（湿基，质量分数）；
产品含水量 ω２＝2%（湿基，质量分数）
料液密度 ρＬ＝1100kg/m3； 产品密度 ρＤ＝900kg/m3
热风入塔温度 ｔ＝300℃； 热风出塔温度 ｔ＝100℃
料液入塔温度 θ１＝18℃； 产品出塔温度 θ２＝90℃
产品平均粒径 ｄＰ＝130μｍ；
干物料比容热 ｃｍ２＝2.0kJ/（kg·℃）
加热蒸汽压力（表压） 0.4MPa；
料液雾化压力（表压） 4MPa
年平均空气温度 12℃；
年平均空气相对湿度 75%
三、课程设计应完成的工作
1．课程设计说明书（纸质版和电子版）各1份（3000字）
2．设备装配图（A4）1张，装订在说明书的最后面。
四、课程设计进程安排
序号
设计各阶段内容
地点
起止日期
1
上午布置及讲解设计任务；下午查阅资料及有关文献
第一周周一
2
有关工艺设计计算
第一周周二至周五
3
装配图绘制
第二周周一至周三
4
撰写课程设计说明书
第二周周四、五
五、应收集的资料及主要参考文献
[1]陈英南,刘玉兰.常用化工单元设备的设计[M].杭州：
华东理工大学出版社，2005
[2]张裕中.食品加工技术装备[M].北京：
中国轻工业出版社，2000
[3]无锡轻工大学，天津轻工业学院.食品工厂机械与设备[M].北京：
中国轻工业出版社，1989
[4]崔建云.食品加工机械与设备[M].北京：
中国轻工业出版社，2008
[5]李功样，陈兰英，崔英德.常用化工单元设备设计[M].广州:
华南理工大学出版社，2003
[4]GB/T14690-1993-1993，技术制图比例[S]．北京：
中国标准出版社，1993．
发出任务书日期：
2013年10月7日指导教师签名：
计划完成日期：
2013年10月17日基层教学单位责任人签章：
主管院长签章：
设计题目
喷雾干燥装置设计
姓名
黎嘉俊
班级
食品科学与工程10
（1）班
设计分组
第组
设计（论文）起始时间
2013年10月7日至3013年10月17日
设计完成情况：
独立完成，达到要求
能够完成，达到要求
能够完成，基本达到要求
不能按时完成，达不到基本要求
说明书（论文）叙述
清楚
比较清楚
基本清楚
不清楚
工作态度情况（学生对设计的认真程度、纪律及出勤情况）：
认真
较认真
一般
不认真
图面是否清晰
清晰
比较清晰
基本清晰
不清晰
计算是否正确
正确基本正确不正确
设计（论文）是否符合规范要求
是基本规范否
成绩评定:
优秀
良好
中等
及格
不及格
指导教师签字：
年月日
摘要
这次的课程设计内容是喷雾干燥装置。
喷雾干燥往往是制造过程中最后的一个步骤，它就是经由不断的喷雾、混合和干燥来使物质从液体变为粉末。
在众多储存食物的技术中，喷雾干燥法有其独特的优越性。
因为此技术所使用的温度并不是很高，所以在去除微生物污染的同时，仍可以有效保留食物的味道、色泽和营养。
喷雾干燥法通常被用于去除原料中水份。
除此之外，它还有着其它多种用途，例如：
改变物质的大小、外形或密度，它能在生产过程中协助添加其它成份，有助于生产质量标准最严格的产品。
目录
一、工艺设计条件 3
二、干燥装置流程 3
三、工艺流程图 4
四、工艺设计计算 4
（一）物料衡算 4
1.绝干物料流量 4
2.产品产量 4
3.水分蒸发量W 4
（二）热量衡算 5
1.物料升温所需热量 5
2.汽化水的热损失 5
3.干燥塔出口空气的湿度 5
4.空气消耗量 6
（三）雾滴干燥所需时间 7
1.雾滴临界含水量 7
2.初始滴径 7
3.汽化潜热 8
4.导热系数 8
5.恒速阶段物料表面温度 8
6.空气临界温度 8
7.雾滴在恒速阶段的干燥时间 8
8.雾滴在降速阶段的干燥时间 9
9.雾滴干燥所需时间 9
（四）压力喷嘴主要尺寸的确定 9
1.雾化角 9
2.流量系数 9
3.喷嘴孔径 10
4.喷嘴旋转室尺寸 10
5.核算喷嘴的生产能力 10
6.空气心半径 11
7.喷嘴出口处液膜速度及其分速度、 11
（五）干燥塔主要尺寸的确定 12
1.塔径 12
2.塔高 14
3.干燥塔热风进出口接管管径 17
（六）主要附属设备的选型 17
1.空气加热器 17
2.旋风分离器 18
3.袋滤器 19
4.风机 19
（七）工艺设计计算结果汇总 20
五、设计小结 21
六、参考文献 21
一、工艺设计条件
干燥物料为悬浮液，干燥介质为空气，热源为蒸汽和电；雾化器采用旋转型压力式喷嘴，选用热风——雾滴并流向下的操作方式。
具体工艺参数如下：
料液处理量
料液含水量（湿基）； 产品含水量（湿基）
料液密度； 产品密度
热风入塔温度； 热风出塔温度
料液入塔温度； 产品出塔温度
产品平均粒径； 产品比热容
加热蒸汽压力（表压）； 料液雾化压力（表压）
年平均温度12℃； 年平均相对湿度75%
二、干燥装置流程
干燥装置采用开放式流程。
热风在系统中使用一次，经袋滤器除尘后，就排入大气中，不再循环使用。
三、工艺流程图
1-截止阀2-料液过滤器3-料泵4-空气过滤器5-鼓风机
6-翅片加热器7-电加热器8-雾化器9-干燥塔10-卸料阀
11-旋风分离器12-布袋过滤器13-引风机14-蝶阀15-消音器
图1喷雾干燥装置工艺流程示意图
四、工艺设计计算
（一）物料衡算
1.绝干物料流量
2.产品产量
3.水分蒸发量W
（二）热量衡算
1.物料升温所需热量
2.汽化水的热损失
计算
，
3.干燥塔出口空气的湿度
根据热量衡算
即，为一直线方程
根据给出的工艺设计条件，，，由湿空气的H-I图查出，。
当时，由湿空气的H-I图查出，。
任取，则
I
连结点和点，并延长与线相交于点D，点D就是出口空气状态点。
由H-I图查出，
图2求解过程示意图
4.空气消耗量
绝干空气的消耗量为
实际空气消耗量为
（三）雾滴干燥所需时间
1.雾滴临界含水量
物料在干燥塔进出口处的干基含水量分别为
即在恒速干燥阶段液滴体积收缩了37%
液滴在恒速干燥阶段由于收缩而减小的体积为
除去的水分质量为`
剩余的水分质量为
临界含水量为
2.初始滴径
由
3.汽化潜热
热空气入塔温度，湿度，由湿空气H-I图查出，热空气入塔状态下的湿球温度，查手册得水在的汽化潜热。
4.导热系数
平均气膜温度为
查手册得空气在77℃下的导热系数
5.恒速阶段物料表面温度
即空气的绝热饱和温度，可以取空气入塔状态下的湿球温度
6.空气临界温度
恒速阶段的水分蒸发量为
空气的临界湿度为
在H-I图中，过作垂线，与AD交于点C，点C温度即为空气临界温度，由H-I查出
7.雾滴在恒速阶段的干燥时间
恒速阶段热空气与液滴的温度变化
空气：
液滴：
平均推动力为
8.雾滴在降速阶段的干燥时间
降速阶段热空气与物料的温度变化
空气：
物料：
平均推动力为
9.雾滴干燥所需时间
（四）压力喷嘴主要尺寸的确定
1.雾化角
为了了使塔径不致过大，根据经验，选取。
2.流量系数
，由的关联图查出，喷嘴结构参数。
，由的关联图查出，流量系数。
3.喷嘴孔径
由
由
圆整，取。
4.喷嘴旋转室尺寸
喷嘴孔半径取1mm，即
选用矩形切向通道，切身通道宽度取1.2mm，即
旋转室直径为10mm，则半径
由及
圆整，取
5.核算喷嘴的生产能力
经圆整后
与原很接近，不必复算，可以满足设计要求。
6.空气心半径
，由的关联图查出，
由
7.喷嘴出口处液膜速度及其分速度、
液膜与轴线成角喷出，可分解成径向速度和轴向速度
图3离心型压力式雾化器结构示意图
表1压力喷嘴主要尺寸
单位：
喷嘴旋转室尺寸
49°
3
0.73
1
1.2
5
4.4
3.0
（五）干燥塔主要尺寸的确定
1.塔径
塔内空气的平均温度为
由手册查出，在200℃下，空气的动力粘度为，空气的密度为。
（1）由径向分速度，计算时的雷诺数
（2）取一系列，求出相应的雾滴水平飞行速度和停留时间。
如取Re=100，由，与对应的雾滴水平飞行速度为
由与的列线图查出
相应的的停留时间为
其余各项计算结果列于表2。
表2停留时间与雾滴水平运动速度的关系
Re
333
0
56.9
200
0.00365
33.6
100
0.00663
17.5
50
0.0234
8.75
25
0.0464
4.38
15
0.0714
2.63
10
0.0913
1.75
8
0.103
1.40
4
0.146
0.700
2
0.202
0.350
1
0.253
0.175
0.5
0.313
0.0875
（3）以为横坐标，为纵坐标画出关系曲线，如图4，用图解积分可得
即雾滴由沿径向运动的半径距离为，则塔直径为
圆整后取。
ux,m/s
τ,s
图4关系曲线图
2.塔高
（4）降速运动时间内雾滴的下降距离
①时，雾滴轴向运动的雷诺数为
由的关系列线图查出，雾滴由降速运动变为等速运动时的瞬时雷诺数为。
可见雾滴在降速阶段的雷诺数变化范围为3.8～223。
由查出
②取一系列雷诺数，由的关系列线图查出相应的值，再计算出相应的值，结果列于表3。
表3与及的关系
Re
223
0
39.04
0
200
35.0
0.00608
100
17.5
0.0241
50
8.75
0.0433
25
4.38
0.0654
10
1.75
0.121
5
0.102
0.875
0.227
3.8
123.8
∞
0.131
0.665
0.290
③以Re为横坐标，为纵坐标作图，得到关系曲线，如图5。
1/（ξRe2－φ）
Re
图5关系曲线图
④以Re=250为例，雾滴在降速运动时间内的轴向分速度为
对关系曲线图解积分得
则停留时间为
其余各项计算结果列于表3。
⑤以为横坐标，为纵坐标作图，得到关系曲线，如图6。
由图解积分得到雾滴降速运动时间内的下降距离为
uy,m/s
图6关系曲线图
（5）等速运动时间内雾滴的下降距离
雾滴在等速运动时间内的沉降速度为
雾滴等速运动的时间为
雾滴在等速运动时间内的下降距离为
（6）塔的有效高度
圆整后，取。
3.干燥塔热风进出口接管管径
（7）热风进口接管管径
热风进口流量为
取热风进口接管内的气速为，则进口接管管径为
圆整后热风进口接管管径取。
（8）热风出口接管管径
热风出口流量为
取热风出口接管内的气速为，则出口接管管径为
圆整后热风出口接管管径取。
（六）主要附属设备的选型
1.空气加热器
环境空气先用翅片式加热器由12℃加热到130℃，再用电加热器加热到300℃。
（9）翅片式加热器
湿空气由12℃升温至130℃的传换热量为
——实际空气消耗量
由手册查出，蒸汽压力为时，蒸汽的饱和温度为，汽化潜热为，取冷凝水的排出温度为151℃，则水蒸汽消耗量为
加热器的热效率为
由散热排管的选择曲线查出，选择7R型排管，表面风速为，则所需排管的受风面积为
7R型散热排管由型串联而成，单组散热面积为，总散热面积为。
（10）电加热器
所需电加热器的总功率为
2.旋风分离器
进入进入旋风分离器的含尘气体按空气处理，气体温度取95℃，湿度为
含尘气体流量为
选用扩散式旋风分离器，查CLK型旋风分离器主要性能表，选用两台CLK-6.0型扩散式旋风分离器，进口风速为。
3.袋滤器
进入袋滤器的气体温度取90℃，湿度为
气体流量为
过滤气速取，所需过滤面积为
查脉冲袋滤器造型表，选用DMC-60型脉冲袋滤器。
其过滤面积为，处理气量为，设备阻力为。
4.风机
系统中采用两台风机，一台为鼓风机，安装在干燥塔前；另一台为引风机，安装在干燥塔后。
设备阻力以干燥塔为基准分前段阻力和后段阻力。
在操作条件下，空气流经系统各设备和管道的阻力大体如表4所示。
表4干燥系统阻力估算表
设备
压降
设备
压降
空气过滤器
200
干燥塔
100
翅片式加热器
300
旋风分离器
1500
电加热器
200
脉冲袋滤器
1500
热风分布器
200
消音器
400
管道、阀门、弯头等
600
管道、阀门、弯头等
800
合计
1500
合计
4300
（11）鼓风机
鼓风机入口处的空气温度为，湿度为
鼓风机所需风量为
系统前段空气的平均温度取150℃，由手册查出，空气在150℃下的密度为，则系统前段所需风压为
选用型离心通风机，其风量为，风压为。
（12）引风机
引风机入口处的空气温度取，湿度为
引风机所需风量为
系统后段空气的平均温度取90℃，由手册查出，空气在90℃下的密度为，则引风机所需风压为
选用型离心通风机，其风量为，风压为。
（七）工艺设计计算结果汇总
表5工艺设计计算结果汇总表
料液处理量
800
翅片式加热器散热面积
67.5
水分蒸发量
636.73
电加热器功率
426
产品产量
163.27
袋滤器过滤面积
45.9
绝干空气消耗量
8378
旋风分离器型号
压力喷嘴孔径
2
袋滤器型号
干燥塔直径
1.5
鼓风机型号
C4-73-11
干燥塔有效高度
4
引风机型号
五、设计小结
这次机械课程设计是一给定流量来计算工程的物料衡算以及干燥特性，在根据自己的计算选择合适的主要设备和附属设备。
设计过程中涉及大量的数据预算以及参数对比。
需要学生多动脑筋多思考，在提高学生逻辑运算能力的基础上，进一步提高到相关机械设备的认识和对机械设计的熟练程度以及以后从事相关工作取得宝贵的经验。
六、参考文献
[1]李功样，陈兰英，崔英德．常用化工单元设备设计．广州：
华南理工大学出版社，2003
[2]姚玉英．化工原理（上）．天津：
天津大学出版社，1999
[3]姚玉英．化工原理（下）．天津：
天津大学出版社，1999
[4]郭少兰．运用Excel软件在化工图解积分法计算中的应用[J]．萍乡高等专科学校学报，1998（4）：
70～71
升级会员 