畢業(yè)設(shè)計(jì)化工原理課程設(shè)計(jì)奶粉噴霧干燥畢業(yè)論文

1、化工原理 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書專業(yè)：班級(jí)：一、 設(shè)計(jì)題目：奶粉噴霧干燥二、 設(shè)計(jì)條件：1、生產(chǎn)任務(wù)：年產(chǎn)全脂奶粉840噸（學(xué)號(hào)：13-18）； 以年工作日330天，日工作二班，班實(shí)際噴霧時(shí)間6小時(shí)計(jì)。產(chǎn)品質(zhì)量符合國(guó)家“全脂奶粉質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)”。2、進(jìn)料狀態(tài)：濃縮奶總固形物含50%溫度55、密度1120kg/m2、表面力0.049N/m、黏度15cp。成品奶粉含水量2.5%（一級(jí)品）、密度600 kg/m2、比熱2.1kJ/kg.3、新鮮空氣狀態(tài)： t0=23、0=55% 大氣壓760mmHg4、熱源：飽和水蒸氣。三、設(shè)計(jì)項(xiàng)目：a) 工藝流程的確定b) 噴霧干燥裝置的計(jì)算c) 輔助設(shè)備的選型與計(jì)算d) 繪制

2、工藝流程圖e) 編制設(shè)計(jì)說明書四、設(shè)計(jì)時(shí)間和設(shè)計(jì)要求時(shí)間：1.5周要求：根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，確定方案合理，論證清楚，計(jì)算正確，簡(jiǎn)述簡(jiǎn)明，圖紙整潔無(wú)誤，書寫整齊清潔。目錄一、工藝流程確定與論證31.1論證31.1.1.本工藝采用噴霧干燥技術(shù)制備乳粉。31.1.2本工藝采用壓力式噴霧干燥41.1.3本工藝采用并流型噴霧干燥51.2噴霧干燥流程圖6二、噴霧干燥裝置的計(jì)算：72.1物料與熱量衡算72.1.1空氣狀態(tài)參數(shù)的確定72.1.2排風(fēng)狀態(tài)參數(shù)確定：82.1.2物料衡算：102.1.3熱量衡算112.2.壓力式霧化器計(jì)算122.2.1 噴咀孔截面積、孔徑與噴頭個(gè)數(shù)的確定142.2.2 噴咀旋轉(zhuǎn)室的尺寸確

3、定152.2.3 噴嘴的生產(chǎn)能力162.2.4 進(jìn)旋轉(zhuǎn)室切向通道長(zhǎng)度L的計(jì)算162.2.5 噴咀芯結(jié)構(gòu)172.2.6 干燥室（塔）主要尺寸的確定17三、輔助設(shè)備的選型計(jì)算（匯編4-1、277、乳品工業(yè)手冊(cè)492）183.1空氣過濾器的選型計(jì)算183.2空氣加熱器的選型計(jì)算(匯編4-24，乳品工業(yè)手冊(cè)493502)193.2.1需要加熱量Q需193.2.2傳熱效率203.2.3表面風(fēng)速Va的選取203.2.4受風(fēng)面積Fa213.2.5選型213.2.6核算傳熱量213.2.7空氣阻力223.3 粉塵回收裝置的選型和計(jì)算223.4 風(fēng)機(jī)的選型計(jì)算233.5高壓泵（匯編4-18、乳品414）243.

4、6其它輔助設(shè)備選用24四、設(shè)計(jì)結(jié)果的匯總：254.1主要工藝參數(shù)254.2干燥裝置與主要輔助設(shè)計(jì)一覽表26五、帶控制點(diǎn)的工藝流程圖27六、設(shè)計(jì)說明27七、結(jié)束語(yǔ)28八、參考文獻(xiàn)28一、工藝流程確定與論證本工藝采用并流、壓力式噴霧干燥法對(duì)奶粉進(jìn)行噴霧干燥。1.1論證乳粉是一種干燥粉末狀乳制品，具有耐保藏、使用方便的特點(diǎn)。生產(chǎn)乳粉的目的在于保留牛乳營(yíng)養(yǎng)成分的同時(shí)，除去乳量水分，使牛乳由含水88%的液體狀態(tài)轉(zhuǎn)變成含水2%的粉末狀態(tài)，從而大大縮小牛乳體積，既利于包裝運(yùn)輸，又便于保藏和使用。乳粉的主要化學(xué)成分有水分、脂肪、蛋白質(zhì)、乳糖、灰分、乳酸等，因含量差異而形成各種種類的乳粉。乳粉的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值一般通過

5、乳脂肪與非脂乳固體部分來體現(xiàn)。1.1.1.本工藝采用噴霧干燥技術(shù)制備乳粉。噴霧干燥，是指用單獨(dú)一次工序，將溶液、乳濁液、懸浮液或含有水分的膏糊狀物料變成粉狀、顆粒或塊狀的干燥產(chǎn)品。其形成取決于物料的物理特性，以與噴霧干燥設(shè)備的流程和操。奶粉噴霧干燥的原理是將濃縮乳借用機(jī)械力量，即壓力或離心的方法，通過噴霧器將乳分散為霧狀的乳滴（直徑為10-15um），大大增加了其表面積，同時(shí)送入熱風(fēng)的情況下霧滴和熱風(fēng)接觸，濃乳中的水分便在0.01-0.04s的瞬間蒸發(fā)完畢，霧滴被干燥成球形顆粒落入干燥室的底部，水蒸氣被熱風(fēng)帶走，從干燥室排風(fēng)口排出，而且微粒表面的溫度為干燥介質(zhì)的濕球溫度（5060），若連續(xù)出料

6、，整個(gè)干燥過程僅需1030s，故特別適用于熱敏性物料的干燥，蛋白質(zhì)的變性很少，乳清蛋白依然保持良好的溶解性，酶的活性也沒有喪失。具有較高的溶解度與沖調(diào)性，保持其原有的營(yíng)養(yǎng)成分與色、香、味。噴霧干燥的特點(diǎn)如下：（1） 干燥速度快：由于料液經(jīng)噴霧后霧化成幾十微米大小的液滴，所以單位重量的表面積很大，每公升料液經(jīng)噴霧后表面積可達(dá)300左右，因此熱交換迅速，水分蒸發(fā)極快，干燥時(shí)間一般只要幾秒鐘，多則幾十秒鐘，具有瞬間干燥的特點(diǎn)。 （2） 干燥過程中液滴的溫度比較低：噴霧干燥可以采用較高的溫度的載熱體，但是干燥塔的溫度一般不會(huì)很高。當(dāng)液滴仍有大量水分存在時(shí)，它的溫度不超過熱空氣的濕球溫度，例如塔熱空氣溫

7、度>>100時(shí)，物料溫度約5060。所以適合于熱敏性物料的干燥，能夠保持產(chǎn)品良好的色澤和香味。 （3）干燥產(chǎn)品具有良好的分散性和溶解性能：根據(jù)工藝上的要求，選用適當(dāng)?shù)撵F化器，可將料液噴成球狀液滴，由于干燥過程是在空氣中完成的，所得到的粉粒能保持與液滴相近似的球狀，因此具有良好的疏松性、流動(dòng)性、分散性，沖調(diào)時(shí)能迅速溶解。 （4）產(chǎn)品純度高，環(huán)境衛(wèi)生好：由于干燥是在密閉的容器進(jìn)行的，雜質(zhì)不會(huì)混入產(chǎn)品，保證了產(chǎn)品純度。生產(chǎn)有毒氣、臭氣物料時(shí)，可采用封閉循環(huán)或“自惰”循環(huán)系統(tǒng)的噴霧干燥設(shè)備，將毒氣、臭氣燒毀，防止公害，改善環(huán)境。 （5）生產(chǎn)過程簡(jiǎn)化，操作控制方便：即使含水量高達(dá)90%的料液

8、，不經(jīng)濃縮，同樣能一次獲得均勻的干燥產(chǎn)品。大部分產(chǎn)品干燥后不需粉碎和篩選，從而簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝流程。對(duì)于產(chǎn)品粒徑大小、松密度、含水量等質(zhì)量指標(biāo)，可改變操作條件進(jìn)行調(diào)整，控制管理都很方便。 （6）適宜于連續(xù)化大規(guī)模生產(chǎn)：干燥后的產(chǎn)品經(jīng)連續(xù)排料，在后處理上結(jié)合冷卻器和風(fēng)力輸送，組成連續(xù)生產(chǎn)作業(yè)線，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化大規(guī)模生產(chǎn)。其主要缺點(diǎn)有：（1）當(dāng)熱風(fēng)溫度低于150 時(shí)，熱交換的情況較差，需要的設(shè)備體積大。在用低溫操作時(shí)空氣消耗量大，因而動(dòng)力耗用量隨之增大。（2）為了保證乳粉水分含量的要求，必須嚴(yán)格控制各種產(chǎn)品干燥時(shí)排風(fēng)的相對(duì)濕度，一般為10%13%，故需消耗較多的空氣量，從而增加了風(fēng)機(jī)的容量與電耗，同時(shí)也

9、增加了粉塵回收裝置的負(fù)荷，影響了產(chǎn)品得率。（3）對(duì)某些膏糊狀物料，干燥時(shí)需加水稀釋，這樣就增加了干燥設(shè)備的負(fù)荷。 （4）由于設(shè)備體積龐大，對(duì)生產(chǎn)衛(wèi)生要求高的產(chǎn)品時(shí)，設(shè)備的清掃工作量較大。 （5）設(shè)備的熱效率較低，在進(jìn)風(fēng)溫度不高時(shí)，熱效率約3040%左右。1.1.2本工藝采用壓力式噴霧干燥噴霧干燥按照霧化方法分為壓力式、離心式和氣流式噴霧干燥。離心式主要是利用高速旋轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生很大的離心力，使料液被甩出去而分散霧化。離心式的特點(diǎn)是可以處理較粘稠；料液含有顆粒的物料；霧化均勻，不易堵塞霧化器。缺點(diǎn)是只能采用立式，由于高速旋轉(zhuǎn)，故對(duì)旋轉(zhuǎn)軸與軸承、齒輪等要求很嚴(yán)，乳粉中氣泡較多，不利于保藏等。壓力式噴霧干

10、燥器是通過高壓設(shè)備給料液加壓后通過霧化器霧化，其壓力一般在220MP。與離心式相比，其結(jié)構(gòu)較緊湊，生產(chǎn)能力大，耗能量少，而且改變部元件能改變不同的霧炬形狀，調(diào)節(jié)霧化壓力能調(diào)整產(chǎn)品粒度4。壓力式的主要缺點(diǎn)是高粘度物料不易霧化；噴嘴易堵塞；噴嘴易受磨損。對(duì)于低粘度的料液，采用壓力式較適宜。因此在奶粉噴霧干燥中選擇壓力式。1.1.3本工藝采用并流型噴霧干燥噴霧干燥按照噴霧和流體流動(dòng)方向分為并流型、逆流型和混合型三類。（1）逆流型操作特點(diǎn)是熱利用率較高，但只適用于非熱敏性物料的干燥，而且若空塔速度超過限度將引起顆粒的嚴(yán)重夾帶，給回收系統(tǒng)增加負(fù)荷。（2）混合型操作特點(diǎn)是氣流與產(chǎn)品較充分接觸，脫水效率高，

11、但產(chǎn)品有時(shí)與濕的熱空氣流接觸，故干燥不均勻，壁局部粘粉嚴(yán)重。（3） 并流型操作特點(diǎn)是：被干燥物料允許在低溫下進(jìn)行干燥。由于熱風(fēng)進(jìn)入干燥室立即與噴霧液滴接觸，室溫度急降，不會(huì)使干燥物料受熱過度，因此，適宜于熱敏性物料的干燥。塔壁粘粉較少。由于在干燥室細(xì)粒干燥時(shí)間短、粗粒干燥時(shí)間長(zhǎng)，產(chǎn)品具有比較均勻干燥的特點(diǎn)，適合于液滴高度分散均一的噴霧場(chǎng)合。綜上所述，本生產(chǎn)工藝選用并流、壓力式噴霧干燥法對(duì)奶粉進(jìn)行噴霧干燥處理。1.2噴霧干燥流程圖空氣加熱器干燥室袋濾器進(jìn)料裝置集粉裝置鼓風(fēng)機(jī)空氣過濾排風(fēng)機(jī)濃縮料液冷卻廢氣新鮮空氣熱風(fēng)霧化器篩粉包裝圖1 噴霧干燥流程圖二、噴霧干燥裝置的計(jì)算：2.1物料與熱量衡算2.

12、1.1空氣狀態(tài)參數(shù)的確定G1 tM1=55新鮮空氣蒸汽熱空氣濃奶排氣L t00 H0H0 I0L t1H1H1 I1L t2H2H2 I22t0=23，0=55% t1=150,H1=0.00963 t2=80，H2=0.0364H0=0.00963熱損失QL空氣加熱器冷凝水干燥塔奶粉G2 tM2=70圖2物料、熱量衡算圖2.1.1.1新鮮空氣狀態(tài)參數(shù)：（參化工原理P216218）由設(shè)計(jì)條件給定：t023055% 查得23飽和水蒸汽壓Ps021.07 mmHg （2809.24Pa）濕度H0=0.6220Ps0/(P-0Ps0)=0.622*0.55*21.07/(760-0.55*21.07

13、)=0.00963kg水/kg絕干氣熱焓I0=(1.01+1.88H0) t0+2490H0=(1.01+1.88*0.00963)*23+2490*0.00963=47.625kJ/kg絕干氣濕比容H0=(1/29+H/18)*22.4*(273+t0)/273=(1/29+0.00963/18)*22.4*(273+ 23)/273=0.8505m3(濕空氣)/kg絕干氣2.1.1.2加熱后空氣的狀態(tài)參數(shù)：（2，P467。7,P229-P233）全脂乳粉的加工工藝流程中，噴霧干燥的操作要點(diǎn)為先將過濾的空氣由鼓風(fēng)機(jī)吸進(jìn)，通過空氣加熱器加熱至130-160后，送入噴霧干燥室。如用電熱或燃油爐加

14、熱，可使干燥介質(zhì)的溫度提高至200以上。雖然提高熱空氣溫度可以提高熱效率，強(qiáng)化干燥過程，減少干燥塔所需容積，但是考慮到溫度過高會(huì)影響乳粉的質(zhì)量，如發(fā)生龜裂或焦化，所以干燥介質(zhì)的溫度會(huì)受到限制。同時(shí)溫度過低會(huì)使產(chǎn)品水分含量過高而不能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。故加熱后的空氣溫度可確定為150。濕度H1=H0=0.00963Kg水/Kg絕干氣熱焓I1=(1.01+1.88*H1)*t1+2490H1=(1.01+1.88*0.00963)*150+2490*0.00963=178.194KJ/Kg絕干氣濕比容H1(1/29+ H1/18)*22.4*(273+ t1)/273=(1/29+0.00963/18)*2

15、2.4*(273+ 150)/273=1.215m3(濕空氣)/kg絕干氣2.1.2排風(fēng)狀態(tài)參數(shù)確定：（乳粉生產(chǎn)基本知識(shí) P258，乳與乳制品生產(chǎn)P279,273,305）干燥的乳粉含水量在2.5%以，從塔底流出，熱空氣經(jīng)旋風(fēng)分離器收集所攜帶的乳粉顆粒，凈化后的空氣被排風(fēng)機(jī)送入大氣中，排放溫度為8090，相對(duì)濕度為1013%。選定排放溫度為80，但為了防止產(chǎn)品長(zhǎng)時(shí)間受高溫影響而使產(chǎn)品變性，且同時(shí)要防止露水的形成，故奶粉出口溫度一般比排氣溫度低10。就整個(gè)干燥器做物料衡算：（化工原理下P230）.式中：CM-產(chǎn)品比熱，全脂奶粉為2.1kJ/kg (任務(wù)書給定)Cl-水的比熱，4.187kJ/kg

16、絕干氣 tM1-濃奶溫度，任務(wù)書給定55(任務(wù)書給定)tM2-奶粉出口溫度，取70QL-每蒸發(fā)1kg水干燥室的熱損失，按工業(yè)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)取251kJ/kg水（7,P305：對(duì)于保溫適宜的干燥室而言：其散失的熱量可取60千卡/公斤水，相當(dāng)于251.04kJ/kg水，而對(duì)于空氣加熱器的熱損失可取40千卡/公斤水，相當(dāng)于167.36kJ/kg水。本工藝保溫適宜，故采用熱損失為251kJ/kg水。） W-每小時(shí)蒸發(fā)水量（見物料衡算）201.514kgG2-每小時(shí)奶粉產(chǎn)量 （見物料衡算）212.12kg L-每蒸發(fā)千克水所需空氣量Kg,l1/(H2H1) 將上式整理后可得：方程左端表示干燥室補(bǔ)充熱量與損失熱

17、量之差，用表示。=4.187*55(212.12*2.1*70/201.514212.12*2.1*55/201.514251)=53.873KJ/Kg水=(I2I1)/(H2H1) =(1.01+1.88H2)t2+2490H2-I1/(H2H1) =(1.01+1.88H2)*80+2490H2-178.194) /(H2-0.00963)=53.873KJ/Kg水解得:H20.03635 Kg水/Kg絕干氣熱焓 I2(1.01+1.88 H2)t2+2490 H2 (1.01+1.88*0.03635)*80+2490*0.03635 176.779kJ/kg絕干氣2的求?。河刹榈?0飽

18、和水蒸汽壓355.1mmHg0.036350.622*355.12/(760-355.1*2)解得： 211.82%13%為保證乳粉水分含量的要求，必須嚴(yán)格控制排風(fēng)相對(duì)濕度2=1013%。由于2在此圍以，所以含水量可以保證。濕比容H2=(1/29+H2/18)*22.4*(273+t2)/273=(1/29+0.03635/18)*22.4*(273+80)/273=1.0573m3(濕空氣)/kg絕干氣2.1.2物料衡算：2.1.2.1每小時(shí)需得奶粉量G2可由年產(chǎn)量，年工作日，日工作班數(shù)與噴霧時(shí)間求?。ㄏ嚓P(guān)數(shù)據(jù)由任務(wù)書給定：年產(chǎn)全脂奶粉880噸，年工作日為330天，日工作二班，班實(shí)際噴霧時(shí)間

19、6小時(shí)）=212.12kg/h2.1.2.2每小時(shí)噴霧濃奶量與蒸發(fā)水分量W=212.12*(1-0.025)/(1-0.50)=413.634kg/hW=G1-G2=413.634212.12=201.514kg/h 2.1.2.3每蒸發(fā)1kg水干空氣用量（絕干量計(jì)） L=1/(H2H1)1/(0.03635-0.00963）=37.425kg絕干氣/kg水每小時(shí)干空氣量LW/(H2H1)201.514/（0.03635-0.00963）=7541.69Kg絕干氣/h新鮮空氣體積流量V0=LH0=7541.69*0.8505=6414.21m3/h熱空氣體積流量V1=LH1=7541.69*1

20、.215=9163.15m3/h干燥空氣體積流量V2=LH2=7541.69*1.0573=7973.83m3/h2.1.3熱量衡算2.1.3.1輸入系統(tǒng)熱量新鮮空氣輸入：=7541.69×47.625=359172.97KJ/h熱器輸入熱量： 7541.69×(178.194-47.625)=984710.92 KJ/h濃奶帶入的熱量：212.12×2.1×55+201.514×4.187×5570905.51KJ/h3.6×10+9.85×10+0.71×10 14.16×10KJ/h2.1

21、.3.2 輸出系統(tǒng)的熱量排氣帶出的熱量: =7541.69×176.779=1333212.4KJ/h產(chǎn)品奶粉帶出的熱量： 212.12×2.1×70=31181.64KJ/h干燥室熱損失：201.514×251=50580.014KJ/h13.33×10+0.31×10+0.51×1014.15×10KJ/hQ入Q出可見熱量收支平衡。2.1.3.3 干燥過程的熱效率表示每蒸發(fā)1kg水分，干燥器所需加入的熱量中用于汽化水分所耗熱量的百分率。=(r0+CWt2)-CltM1)/L(I2I0) =(2490+1.88*

22、80)-4.187*55)/ (37.425 (176.779-47.625) )=49.9% 2.1.3.4 空氣加熱器蒸汽消耗量：（5 噴霧干燥,P266）選取加熱用飽和水蒸氣溫度T= t1+10=150+10=160查得其飽和蒸汽壓為6.303Kgf/cm2(絕壓)，汽化潛熱為2087.1kJ/kg并取熱效率k=95%蒸汽消耗量:Dk=Q2/rk=984710.92/2087.1*0.95=496.64kg/h2.2.壓力式霧化器計(jì)算壓力式噴嘴在結(jié)構(gòu)上的共同特點(diǎn)是使液體獲得旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，即液體獲得離心慣性力，然后由噴嘴孔高速噴出。壓力噴嘴一般分為旋轉(zhuǎn)型壓力噴嘴和離心型壓力噴嘴兩種類型。液體通

23、過插頭完成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，然后由嘴噴噴出。具有使液體旋轉(zhuǎn)的插頭噴嘴，稱為離心型壓力噴嘴3。旋轉(zhuǎn)型壓力噴嘴則是液體經(jīng)過旋轉(zhuǎn)室噴出的噴嘴，與離心型相比，其流量更大，適于生產(chǎn)能力較大的干燥設(shè)備。因而在此選用旋轉(zhuǎn)型壓力噴嘴。2.2.1 噴咀孔截面積、孔徑與噴頭個(gè)數(shù)的確定2.2.1.1 噴咀孔截面積 霧化角增大，流量系數(shù)CD減小，使噴咀的料液處理量降低，而塔徑卻需增大3。因而為使塔徑不至過大，且與氣流良好接觸,根據(jù)經(jīng)驗(yàn),霧化角控制在6070°。在此選65°。由=65°，查圖3-44可查，得A=2.5再由A=2.5查圖3-42，可得孔板系數(shù)CD=0.25據(jù)公式：濃奶密度1120kg

24、/m3 Q噴嘴流量P壓力式霧化器的操作壓力，應(yīng)在100150 kgf/cm2之間， 選取120kgf/cm2 CD孔板系數(shù) CD=0.25 故 F=2.2.1.2 孔徑選取噴嘴孔徑do，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)一般為11.5mm，選1.2mm，則r0=0.6mm。2.2.1.3 噴頭個(gè)數(shù)的確定此值需圓整為3個(gè)。2.2.2 噴咀旋轉(zhuǎn)室的尺寸確定 由式： A1=nbhA=可得A1=A噴咀的結(jié)構(gòu)參數(shù) A=2.5r0噴咀孔半徑R 旋轉(zhuǎn)室半徑，取R=3mmb液體入口寬度，取b=0.4mm，b太大，不會(huì)粘在壁上，分散開，b太窄，阻力大。A1切向通道總的截面積R1 R1=R-3-=3-0.2=2.8mmn 增向通道個(gè)數(shù) n

25、=4h 液體入口高度A1=1.047×10-6m整取0.9mm根據(jù)經(jīng)驗(yàn)校核2R/b=2×3/0.4=15 其值在630之間h/b=7×10-4/0.4×10-3=1.75其值在1.33.0之間2.2.3 噴嘴的生產(chǎn)能力 A=A2.34查圖3-42，可得CD=0.26查圖可得=630實(shí)際的Q=F·CD=1.07×10-4m3/s大于 m3/s 符合要求由 可用來調(diào)節(jié)流量。2.2.4 進(jìn)旋轉(zhuǎn)室切向通道長(zhǎng)度L的計(jì)算 如圖可知R2空氣心外半徑一般取 R2=44.5mm，取 R2=4mmR 旋轉(zhuǎn)室半徑，R=3mm = L=L入口長(zhǎng)度 經(jīng)驗(yàn)校核

26、在0.97之間L/b在0.97時(shí)對(duì)流量系數(shù)沒有多大影響。當(dāng)L/b過大時(shí)，壓頭損失過大。L/b過小時(shí)，液體進(jìn)入旋轉(zhuǎn)室后就會(huì)出現(xiàn)散亂流動(dòng)，不能在室均勻地旋轉(zhuǎn)。2.2.5 噴咀芯結(jié)構(gòu) 厚度為67mm，噴嘴孔長(zhǎng)度取孔直徑1.2mm。2.2.6 干燥室（塔）主要尺寸的確定因立式噴霧設(shè)備較臥式有如下優(yōu)點(diǎn)6：干燥塔生產(chǎn)能力大，占地面積小，設(shè)備蒸發(fā)強(qiáng)度大，干燥時(shí)間長(zhǎng)，有利于提高設(shè)備的熱效率等，故選擇立式。采用多噴頭式n=3，呈多邊三角形布置。其中心距為1000mm。噴頭與塔壁間距可取10001200mm，在此取1100mm，可減少周壁的沾粉現(xiàn)象，氣流的截面速度下降，有利于設(shè)備熱效率提高。q=0.03t1-1=

27、0.03×150-1=3.5 kg水/m3hV=V干燥室的有效容積W干燥室的水分蒸發(fā) q干燥強(qiáng)度t1進(jìn)入干燥室的熱風(fēng)溫度V=H立式干燥室的有效高度F干燥室的截面積D干燥室的直徑D=經(jīng)圓整 D=3.5mH2=D=3.5（m）取d=0.40.5m 在此d=0.4m夾角應(yīng)小于60°，使產(chǎn)品不易堵塞。通過幾何計(jì)算=48°<60°符合要求。因?yàn)殄F形殼體的應(yīng)力，隨半錐角的增大而增大；當(dāng)角很小時(shí)，其應(yīng)力值接近圓筒形殼體的應(yīng)力值。所以在設(shè)計(jì)制造錐形容器時(shí)，角要選擇合適，不宜太大 。三、輔助設(shè)備的選型計(jì)算（匯編4-1、277、乳品工業(yè)手冊(cè)492）3.1空氣過濾器的選

28、型計(jì)算材料采用中空泡沫塑料，油浸式濾層，濾層用不銹鋼細(xì)絲，形成絨團(tuán)（鋼絲絨、銅絲絨、尼龍纖維、中孔泡沫塑料均可）噴以輕質(zhì)定子油或真空泵油（無(wú)味、無(wú)臭、無(wú)毒、揮發(fā)性低、化學(xué)穩(wěn)定性高）制成每塊50×50cm左右單體厚約512cm，當(dāng)空氣通過時(shí)，空氣中雜質(zhì)即被阻擋或?yàn)橛湍の接跒V層中，每隔一定時(shí)期拆下用堿水清洗，干燥后噴油重新安裝，可繼續(xù)使用。F=m為濾層過濾強(qiáng)度，一般為40008000m3/m2 h選m=5000m3/m2h圓整為1.3m2核算m=空氣阻力Hf=0.5sv1.8 S：濾層厚度，通常取10 cm V：過渡速度為 Hf=0.5過濾時(shí)一部分孔被堵，導(dǎo)致Hf上升，至一定

29、程度（）時(shí)取下清洗。進(jìn)料時(shí)無(wú)壓力，不會(huì)有漏奶等情況，清洗時(shí)僅需拆下進(jìn)奶管道，離心轉(zhuǎn)盤，清洗容易，輕便。長(zhǎng)期不清洗，使過濾器的阻力增大，從而使進(jìn)風(fēng)量減少，影響生產(chǎn)能力。3.2空氣加熱器的選型計(jì)算(匯編4-24，乳品工業(yè)手冊(cè)493502)空氣加熱器是以紫銅管或鋼管上繞以紫銅的翅片，最后經(jīng)搪錫而制成具有一定加熱面積的加熱器，干燥設(shè)備一般由若干加熱器組成。目前在乳粉生產(chǎn)上常用的有S型與GL型兩種形式。空氣加熱器是對(duì)新鮮空氣進(jìn)行加熱的必要設(shè)備，用飽和蒸汽作為熱源，在加熱管流動(dòng)，新鮮空氣在加熱管外經(jīng)翅片間通過，經(jīng)熱交換后空氣的溫度可達(dá)150170，熱空氣的溫度主要取決于加熱面積，飽和蒸汽的壓力與質(zhì)量。為強(qiáng)

30、化傳熱，可采用翅片式換熱器，加大湍流程度，減少該側(cè)熱阻。3.2.1需要加熱量Q需 Q需=3.2.2傳熱效率選定飽和蒸汽壓力：6.3kgf/cm2查1P334的TS=1603.2.3表面風(fēng)速Va的選取GLII型鋼制空氣熱交換器比GLI型散熱排管的傳熱系數(shù)高，比I型散熱排管重量輕，體積小，消耗金屬少，且造價(jià)比S、UII型鋼制散熱排管便宜。故選用GLII型空氣加熱器。由查4-3 Va-圖的Va=1.5m/s，N=8排。3.2.4受風(fēng)面積Fa G：校正至20，latm時(shí)空氣的體積流量m3/h =1.176m23.2.5選型 據(jù)Fa=1.176m2，8排查4-4表選GLII2-15-78。 GLII2-

31、15-78的主要參數(shù)： 散熱面積F0：37.62m2 受風(fēng)表面積Fa：1.192m2通風(fēng)凈截面積Ff：0.632m2總傳熱面積Fo=8×37.62=300.96m23.2.6核算傳熱量 Q供=KFOtm K無(wú)具體計(jì)算公式，故借用S、UII型公式。K=19.77(Vr)×10 Vr= K=19.77×3.35×10=0.041kw/m2ktm=Q供=KFOtm=0.041×300.96×48.52=598.72kw=2155407.8kJ/h富裕（2155407.8-1040000）/2155407.8=51.7% Q供>Q需 富

32、裕51.7%2030%，故在原有基礎(chǔ)上減2組，即6排。校驗(yàn)得富裕=38%，不在2030%圍，再減2排，即4排。校驗(yàn)得富裕=29%，符合要求。3.2.7空氣阻力P =0.0853×（Vr）×4 =0.0853×3.35×4=3.24mmH2O3.3 粉塵回收裝置的選型和計(jì)算粉塵回收設(shè)備主要有布袋過濾器和旋風(fēng)分離器兩種。對(duì)于乳粉生產(chǎn)而言，旋風(fēng)分離器的回收率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于布袋過濾器，經(jīng)濟(jì)損失極大8。此外，布袋過濾器操作方便，動(dòng)力消耗少，布袋的積粉便于清理。因此乳粉生產(chǎn)通常采用布袋過濾器。（1）V通過布袋過渡器的空氣量 q布袋的允許通過負(fù)荷，一般150200m3/m2

33、h，選170 m3/m2h。 F=（2）確定規(guī)格、只數(shù)、組數(shù)Z= Z 運(yùn)行時(shí)的只數(shù)d布袋直徑，150200mm，選180mm。l布袋長(zhǎng)度，2m3.5m，選3m。 Z= 圓整為28只一般有二組、一組使用，一組備用。（3）核算qq= m3/m2h 在150200圍，故可。（4）計(jì)算阻力P=（K0Zp+a0）qb0 P空氣通過布袋時(shí)的阻力ZP織物的沾塵度，對(duì)乳粉而言：ZP=500g/m2k0、a0、b0是常數(shù)，對(duì)棉織絨布而言。k0=2.45×10-4  a0=7.56×10-3 b0=1.14P=（2.45×10-4×500+7.56

34、15;10-3）×1881.14 =50.9(mmH20)P上升到一定程度，如80 mmH20，應(yīng)更換、清洗。3.4 風(fēng)機(jī)的選型計(jì)算（1）送風(fēng)機(jī)：風(fēng)量一般應(yīng)有1020%富裕量，取15%。 Q送=LvHO(1+0.15)= 7541.69×0.8505×(1+0.15)=7376m3/h Pt=(干燥室壓-大氣壓)+過濾器阻力降+加熱器壓降+熱風(fēng)分配器壓降+沿程與局部壓降一般要求干燥室壓為負(fù)壓1015mmH2O，取15mmH2O 過濾器阻力升至1520mmH2O時(shí)需取下洗滌，取其阻力降為15mmH2O。熱風(fēng)分配器壓降計(jì)算復(fù)雜，無(wú)資料介紹，估計(jì)為3040mmH2O，取

35、40mmH2O。沿程與局部阻力估為：3040mmH2O，取40mmH2O。Pt= -15-0+15+4.35+40+40=84.35mmH2OPto=Pt據(jù)Pto=86.13mmH2O Q送=7376m3/h查表選4-72-11 6D離心通風(fēng)機(jī)主要性能參數(shù)：轉(zhuǎn)速1450rpm 全壓：104mmH2O流量：10200m3/h 效率：91% 所需功率：4KW （2）排風(fēng)機(jī)排風(fēng)機(jī)富裕量一般為1530%，取25%。Q排=LvH2(1+0.25)= 7541.69×1.0573×1.25=9967.3m3/hPt=出口動(dòng)壓一進(jìn)口靜壓+旋風(fēng)分離器壓降+沿程、局部壓降出口動(dòng)壓一般取15m

36、mH2O，進(jìn)口靜壓取-15mmH2O。空氣通過布袋時(shí)壓降45.44mmH2O沿程、局部壓降估為40mmH2OPt=15-(-15)+45.44+40=115.44mmH2OPto=Pt據(jù)Pto=172.04mmH2O Q排=9967.3m3h 查1365表25選排風(fēng)機(jī)型號(hào)為： 離心通風(fēng)機(jī)4-72-11 6C主要性能參數(shù)：轉(zhuǎn)速2240rpm 全壓248mmH2O流量：15800m3/h 效率：91% 所需功率：14.1kw一般為使干燥室形成1020mmH2O的負(fù)壓，排風(fēng)機(jī)的風(fēng)量需比送風(fēng)機(jī)的風(fēng)量大2040%。由于20%<35.44%<40%,所以風(fēng)機(jī)選擇合適3.5高壓泵（匯編4-18、

37、乳品414）根據(jù)設(shè)計(jì)壓力一般在100150Kgf/cm2，如120 Kgf/cm2，流量如430Kg/hr據(jù)此選擇RPO2或RPO3型高壓泵，其輸出量更接近設(shè)計(jì)值，更加經(jīng)濟(jì)。3.6其它輔助設(shè)備選用（1）濃奶保溫槽：選RP6L5型，其貯液容積為500L，加熱面積2.67m2，容積徑900mm，電機(jī)功率0.37kw，2臺(tái)。（2）集粉箱：無(wú)具體型號(hào)，設(shè)計(jì)用長(zhǎng)1m，寬0.5m，高0.5m的箱體。（3）旋轉(zhuǎn)閥：采用普通式即可，動(dòng)配合間隙小于0.05mm以保證氣密性，用型號(hào)l的旋轉(zhuǎn)閥，葉輪容積1.0升，葉輪轉(zhuǎn)速30rpm，所需功率0.4kw，排料量1噸/小時(shí)。（4）儀表盤：將就地集中測(cè)量的儀表讀數(shù)全部在儀

38、表盤上顯示出，包括差壓計(jì)、溫度計(jì)、電流表（送風(fēng)機(jī)、排風(fēng)機(jī)、霧化器的電流）。四、設(shè)計(jì)結(jié)果的匯總：4.1主要工藝參數(shù)（1）產(chǎn)量：年產(chǎn)全脂奶粉840噸，每小時(shí)產(chǎn)量為212.12kg，產(chǎn)品質(zhì)量符合輕工部“全脂奶粉質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)”。輕工部全脂乳粉一級(jí)產(chǎn)品的理化指標(biāo)?；瘜W(xué)指標(biāo)：水分（不超過）2.50%，脂肪2530%。 復(fù)原后的酸度不超過190T，銅不超過6mg/kg。 錫不超過100mg/kg，鉛不超過2mg/kg。物理指標(biāo)：溶解度不低于97%，雜質(zhì)度不超過16ppm。微生物指標(biāo)：雜菌數(shù)不超過50000個(gè)/g，大腸菌不檢出。（2）濃奶：總固形物含量50%，溫度55，每小時(shí)噴霧量G1=413.63kg/h。（3

39、）蒸發(fā)水量：W=201.514kg/h（4）干燥空氣用量：L=7541.69kg干/kg水（5）新鮮空氣的狀態(tài)與流量：t0=230=55% H0=0,00963kg/mg I0=47.625kJ/kgVH0=0.8505m3/kg V0=6414.21m3/h（6）熱空氣的狀態(tài)與流量：t1=160 H1=0.00963kg/mg I1=178.194kJ/kg VH1=1.215m3/kg V1=9163.15m3/h（7）排氣的狀態(tài)與流量：t2=822=11.7% H2=0.03635kg/mg I2=176.779kJ/kgVH2=1.0573m3/kg V2=7973.83m3/h（8）

40、加熱蒸汽的狀態(tài)與流量：T3=160P=6.303kgf/cm2 D=496.64kg/h4.2干燥裝置與主要輔助設(shè)計(jì)一覽表序號(hào)名 稱型 號(hào)數(shù)量主 要 性 能 參 數(shù)1送風(fēng)機(jī)離心式通風(fēng)機(jī)4-72-11 6D1全風(fēng)壓：104mmH2O 轉(zhuǎn)速：1450rpm流量：10200m3/h 效率：91% 所需功率：4kw2空氣過濾器中空泡沫塑料過濾器1過濾面積：1.3 m2阻力降：8.82mmH2O3空氣加熱器GLII2-24-784組總散熱面積：300.96m2 受風(fēng)面積：1.192 m2 通風(fēng)凈截面積：0.632m2阻力降：3.24mmH2O4(1)干燥塔立式、并流、離心式1塔徑：3.5m 塔高：9.5m 有效容積：57.78m3蒸發(fā)強(qiáng)度：3.5 kg水/m3h 蒸發(fā)水量：201.154kg/h(2)霧化器旋轉(zhuǎn)型壓力式霧化器1噴霧量：9.16×10-5 轉(zhuǎn)速：15000rpm 噴嘴孔徑：1.2mm 噴嘴數(shù)：3個(gè) 5布袋過濾器脈沖式1過濾面積：F=46.9m2,允許負(fù)荷：q=188 m3