喷雾干燥器毕业设计说明书

喷雾干燥器毕业设计说明书内容摘要：

9 kJ m3 h1 K1），所用设备体积大，而且热效率不高。 而流态化干燥主要用于固态颗粒的干燥，其热容量系数较大（ 8000～ 25000 kJ m3 h1 K1）。 将这两种干燥器组合起来干燥液状物料，和单纯利用喷雾干燥相比，在相同处理量的情况下，喷雾流化床组合干燥减小了喷雾干燥塔的尺寸，节约了操作空间；产品质量较好。 喷雾干燥和流化床干燥的组合在食品、医药和轻工产品干燥中均有应用。 如奶粉的干燥，微囊化粉末酒的生产等。 其组合形式有二级干燥，也有三级干燥。 它由一个喷雾干燥器和一个振动流化床干燥器组 成。 采用此操作时，可适当提到进气温度，降低排气温度，以降低能耗并保证质量。 第三节 牛奶的喷雾干燥法 爱尔兰工业发展局的 McKeon 于 1985 年得出结论：在欧洲和北美，脱水食品的消费呈下降趋势，而在其他地方则呈上升趋势。 10年后此情形依旧相似。 McKeon指出，冰箱拥有率的上升导致发达国家市场上许多脱水食品需求的萎缩。 然而包括代肉品、早餐谷物制品和果汁等在内的 — 大类产品仍处快于速增长阶段。 但是，在世界范围内脱水食品仍然占重要的地位。 需要大规模的干燥操作的谷物和奶粉在国际贸易上的量相当大。 如目前（ 1997）新西 兰正在建立一个生产能力为 20t／ h 的奶粉生产厂。 牛奶在干燥过程中很容易损失其营养成分，干燥温度过高，干燥时间过长，牛奶粉末会变黄，口干也会变差。 故我们选择喷雾干燥，因为该干燥方法温度低，时间短，但喷雾干燥主要用来干燥液状物料，容积传热系数较低（ 83～ 418 kJ m3 h1 K1），所用设备体积大，而且热效率不高。 而流态化干燥主要用于固态颗粒的干燥，其热容量系数较大（ 8000～ 25000 kJ m3 h1 K1）。 将这两种干燥器组合起来干燥液状物料，和单纯利用喷雾干燥相比，在相同处理量的情况下 ，喷雾流化床组合干燥减小了喷雾干燥塔的尺寸，节约了操作空间；产品质量较好。 喷雾干燥和流化床干燥的组合在食品、医药和轻工产品干燥中均有应用。 如奶粉的干燥，微囊化粉末酒的生产等。 其组合形式有二级干燥，也有三级干燥。 它由一个喷雾干燥器和一个振动流化床干燥器组成。 采用此操作时，可适当提到进气温度，降低排气温度，以降低能耗并保证质量。 乳液的雾化装置选择转盘式，这是一种饶对称轴旋转的叶轮。 料液在靠近中心的位置进入转盘，在离心力的作用下加速流经叶片到达轮缘。 转盘的圆周速度为 100200m/s。 叶片呈辐射状矩形。 它有弯 曲的叶片，能借助离心力的作用去除料液中气泡。 用这种转盘生产的乳粉比用径向直叶片转盘生产的乳粉所夹杂的空气量要少，而散堆密度大。 转盘式雾化器在运行前要检查转盘上方罩壳与转盘的距离要尽量小（一般 2mm），以免从间隙中抽入空气面产生吸顶（或称泵吸） 10 作用，导致乳粉积聚到塔顶而焦化。 转盘式雾化器用的供料泵是用带调速电机的单螺杆泵或离心泵。 还有，最好将乳液预热到 6080 进行喷雾，以降低乳液粘度，从而可以提高进料浓度，以提高生产能力和经济效益，并且能提高乳粉的质量。 为避免因受热面加速老化增稠面使粘度增加，乳液的预热应在 喷雾之前进行。 推荐用的加热器型式有盘管式或刮壁式加热器。 乳品干燥的目的是制品的保存期延长，重量减轻，便于运输和使用。 经工业化处理的乳品：全脂乳粉、脱脂乳粉、乳清粉、富脂乳粉、豆乳粉、奶茶粉、冰淇淋粉和奶油等。 在这些乳制品中有加糖和不加糖的不同品种，并可制成速溶或普通品种。 由于乳制品的营养价值和口感好，已日益为人们所重视，故乳制品的加工技术和生产规模发展很快，使加工后的乳制品复溶性好、营养组成保存全面、成本降低。 在众多的乳制品加工中，主要采用的是喷雾干燥法。 它经历了卧箱式喷雾干燥，单塔立式喷雾干燥和喷雾 多 级干燥法。 目前我国的乳品工业已有多家工厂采用多级干燥生产乳粉，取得了很好的效果。 离心式喷雾干燥是喷雾干燥的一种，其优点是操作简单，其料液通道面积大，不易堵塞，而且动力消耗小，较气流式耗能低大约 48 倍。 但其也有缺点是结构比较复杂，需要有传动装置（例如用气体透平盘带动、齿轮带动、皮带传动及电机直接带动），液体分布装置和雾化轮，对加工制造要求高。 喷雾干燥的产品为细粒子，为了适应环境保护的要求，喷雾干燥系统只用旋风分离器分离产品、净化尾气还是不够的，一般还要用袋式除尘器净化。 使尾气中的含尘量低于 50mg/N﹒ m3 气体，或用湿式洗涤器，可将尾气含尘量降到 15～ 35mg/N﹒ m3气体。 一般采取该方法来对牛奶进行干燥。 11 第二章 设计计算 第一节 设计题目及工艺条件 本次设计的任务是设计处理量为 1500kg/h 的牛奶二级组合干燥系统中的喷雾干燥器。 主要工艺条件数据如下： 处理物料：牛奶 初始湿含量： W0=48%（湿基） 喷雾干燥后牛奶的湿含量： W=7% 牛乳的初始温度； Tm0=50℃ 进气温度： Tg0=180℃ 出气温度： T=80℃ 干粉的温度比出口气体温度低 10℃为： 70℃ 空气初温： t0=11℃ 牛奶浓缩温度： 40℃ 大气压： 空气的相对湿度： 0 =70% 牛奶比热： C 牛奶 =℃ = =℃ 奶粉的比热： C 奶粉 =℃ = =℃ 第二节 工艺计算 一、 物料衡算 (一 ) 干粉产量 12121 0 0 1 0 01 0 0 1 0 0c WWG G G （ 21） Gc—— 湿物料中绝对干燥物料量（ kg/h） G1—— 进入干燥器的原料液质量 1500kg/h G2—— 干粉产品量（ kg/h） W1—— 湿物料湿含量 48% W2—— 牛奶湿含量 7% 所以： 121 2100100 WGG W 1500 710048100 =（二） 水分蒸发量 W=G1G2== 12 （三） 空气用量 11℃水的饱和蒸汽压 PS为 ,即 PS= 《化工工程手册 —第 16 篇 — 干燥》第 69 页表 31 （四） 初始空气湿度 sosoo pp pH  （《化工工程手册 — 第 16篇 — 干燥》第 68页） （ 22） o —— 空气相对湿度 70% 湿度：  oH=湿比热容：)/( 0 5 CkgkJHCC OHH O  焓： kgkJHtHI OOO /4 3 0 5 4 9 2110 2 4 9 2)(  （五） 进口空气湿度 空气加热过程中湿含量不变 即： kgkgHH /0 0 5  kgkJHtCI H / 111 1  （六） 出口空气湿度 121 2 2 1()Hrt t H HC  （《化工原理下册》第 208页） （ 23） 得： H2=2 2 2 2(1 .0 1 1 .8 8 ) 2 4 9 2I H t H   （ 24） )(  kgkJ/ （七） 空气用量 hkgHH WL / 402  （八） 实际空气用量     hkgHLL / 440 实 （九） 风量计算 热风进风湿比容    2 7 3/2 7 32 4 7 111 tHV H  （出自《化工原理》下册第 203页） （ 25） 13    kgm / 7 3/1 8 02 7 30 0 5 4 7 3 出风湿比容    273/ 222 tHV H     kgm / 进风体积 hmVLV H / 7 3441 1  出风体积 hmVLV H / 7 3442 2  二、 热量衡算 加热器加热量     hkJIILQ P / 6401  （出自《化工原理》下册第 213 页） （ 26） 干燥器热损失：     1112202 mcmmmdPL tWttCGIILQ     hkJ / 546  表 输入热量 输出热量 空气 105 106 物料 105 105 qp 105 qL 105 105 105 相等 14 第三章 结构设计 第一节 雾化器的选择 离心式雾化器是离心喷雾干燥机的关键部件，它的转速低，振动大小及转速稳定性都直接影响雾化效果及干燥物的质量，雾化器可采用齿轮传动或用皮带转动或用电机直接驱动。 齿轮传动或皮带转动的雾化器耗能大，转速不稳定，雾滴不均匀，齿轮传动振动大，易磨损，尤其在高速时能耗大幅度增加。 电动喷头是新型的离心式雾化器，可解决以上问题，并可以无级调速，改善粘壁现象调节干燥物粒度大小。 本设计中离心雾化器选 用林州干燥设备厂生产的 RW2T 型高速离心雾化器。 功率 ~22KW，转速 11000~15000r/min，额定电压 380V，喷液量 200~3000kg/h，喷雾盘直径 210mm，传动方式两极斜齿轮，圆周转速 125~165m/s。 冷却方式为风冷，水冷（《喷雾干燥》第 125页）。 第二节 塔径的计算 离心雾化器喷雾矩半径计算 公式 0. 3 0. 25 0. 1699 0. 9( ) 6R D G n  （《喷雾干燥》第 234页） （ 31） D—— 喷雾盘直径（ m） G—— 喷雾量（ kg/h） n—— 转速（ r/min） D= G=1500kg/h n=15000r/min   mR 5 0 0   这是雾滴由干燥器中线沿径向运动的半径距离，因而干燥 器的直径 99( ~ )DR塔 （《喷雾干燥》第 234页） （ 32） mD 塔 取 m8塔D 空气在干燥塔中的平均速度 smRVVV C / 2 44221     15 第三节 塔高计算 一、 塔高 12H H H 12mmHH 圆柱体高度 下锥体高度 二、 计算干燥塔有效容积 AAWV=q （出自《喷雾干燥》第 233 页） （ 33） WA—— 水分蒸发量 kg/h qA —— 容积干燥强度。 根据 （出自《喷雾干燥》第 233 页）热风入口温度为 180℃，出口温度为 80℃时， qA取为 h mqWVAA  三、 有效高度 mRVh 22   为防止在锥角处粘壁，取 h= mhH  取为 5m 1 5  ∵ 1 ∴符合要求 .确定 1 5Hm 四、 下锥体高度 为使产品不容易在锥壁堆积，  不应小于 60176。 取  =60176。 2 ta n 6 0 ta n 6 0 4 6 .9 3H R m     取 2 7Hm 12 5 7 12H H H m     16 五、 用体积给热系数法验算干燥塔体积 圆柱体体积 : 2 2 311 3 .1 4 4 5 2 5 1 .2 0V R H m      圆锥体体积 : 2 2 32211 3 . 1 4 4 7 1 1 7 . 2 333V R H m       总体积 : 312 25 1. 2 11 7. 23 36 8. 43V V V m    总 干燥塔内有效平均温差 : 12121211( ) ( ) ( 180 40) ( 80 70)180 40lnln80 70mmm mmt t t tttttt       =℃ （ 34） V 为体积给热系数 .喷雾干燥取 125~2。