噴霧干燥設(shè)計(jì)

1、一、一、概述概述1、簡介簡介化學(xué)工業(yè)化學(xué)工業(yè)：塑料、樹脂等，：塑料、樹脂等，洗衣粉最早使用洗衣粉最早使用食品工業(yè)食品工業(yè)：奶粉，調(diào)味品：奶粉，調(diào)味品速溶：粒子開始時(shí)被水所潤濕，然后沉沒至水中并最后溶解速溶：粒子開始時(shí)被水所潤濕，然后沉沒至水中并最后溶解。影響速溶的性質(zhì)：潤濕性，沉沒性分散性，溶解度。影響速溶的性質(zhì)：潤濕性，沉沒性分散性，溶解度。醫(yī)學(xué)和生物化學(xué)醫(yī)學(xué)和生物化學(xué)：抗生素，酶，維生素，血漿等：抗生素，酶，維生素，血漿等在噴霧干燥之前，總是需要將牛奶用蒸發(fā)方法濃縮到在噴霧干燥之前，總是需要將牛奶用蒸發(fā)方法濃縮到40%50%的固含量，因?yàn)樵谡舭l(fā)器中蒸發(fā)水約比在噴霧干燥器的固含量，因?yàn)樵谡舭l(fā)

2、器中蒸發(fā)水約比在噴霧干燥器中蒸發(fā)水便宜十倍。中蒸發(fā)水便宜十倍。鮮奶的主要成分：鮮奶的主要成分：水分：水分：87%88%，總?cè)楣腆w：，總?cè)楣腆w：12%13%其中：脂肪其中：脂肪3.4%3.8%，蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)3.3%3.5%，乳糖，乳糖4.6%4.7%，無機(jī)鹽，無機(jī)鹽0.7%0.75%日處理為鮮奶，日處理可以每天日處理為鮮奶，日處理可以每天23班，每班班，每班810小時(shí)。小時(shí)。2、噴霧干燥的原理：、噴霧干燥的原理：噴霧干燥噴霧干燥：將溶液、乳濁液、懸浮液或漿料在熱風(fēng)中噴霧成細(xì)小的液滴將溶液、乳濁液、懸浮液或漿料在熱風(fēng)中噴霧成細(xì)小的液滴，在它下落過程中，水分被蒸發(fā)而形成粉末狀或顆粒狀的產(chǎn)，在它下落

3、過程中，水分被蒸發(fā)而形成粉末狀或顆粒狀的產(chǎn)品。品。物料干燥分物料干燥分等速和降速等速和降速階段兩個(gè)部分進(jìn)行。階段兩個(gè)部分進(jìn)行。圖圖61噴霧干燥示意圖噴霧干燥示意圖3 3、噴霧干燥的特點(diǎn)：、噴霧干燥的特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：干燥速度快干燥速度快干燥過程中液滴的溫度較低干燥過程中液滴的溫度較低產(chǎn)品具有良好分散性和溶解性產(chǎn)品具有良好分散性和溶解性生產(chǎn)過程簡化，操作控制方便生產(chǎn)過程簡化，操作控制方便產(chǎn)品純度高，生產(chǎn)環(huán)境好產(chǎn)品純度高，生產(chǎn)環(huán)境好適宜于連續(xù)化大規(guī)模生產(chǎn)適宜于連續(xù)化大規(guī)模生產(chǎn)缺點(diǎn)缺點(diǎn)：當(dāng)熱風(fēng)溫度較低（低于當(dāng)熱風(fēng)溫度較低（低于150150）時(shí)，傳質(zhì)速率較低）時(shí)，傳質(zhì)速率較低從廢氣中回收粉塵的分離設(shè)備要

4、求高從廢氣中回收粉塵的分離設(shè)備要求高對一些膏糊狀物料，干燥時(shí)需要加水稀釋對一些膏糊狀物料，干燥時(shí)需要加水稀釋二、噴霧干燥方案的選定二、噴霧干燥方案的選定1、干燥裝置流程：、干燥裝置流程：開放式開放式封閉循環(huán)式封閉循環(huán)式是對加熱介質(zhì)的利用而言是對加熱介質(zhì)的利用而言選擇空氣為加熱介質(zhì)，采用開放式流程選擇空氣為加熱介質(zhì)，采用開放式流程自惰循環(huán)式自惰循環(huán)式2、干燥器內(nèi)熱空氣和霧滴的流動方向、干燥器內(nèi)熱空氣和霧滴的流動方向并流并流逆流逆流混合流混合流并流操作的優(yōu)點(diǎn)是其允許的進(jìn)并流操作的優(yōu)點(diǎn)是其允許的進(jìn)口空氣溫度比其它形式的操作要高。口空氣溫度比其它形式的操作要高。3 3、霧化器形式、霧化器形式氣流式，旋

5、轉(zhuǎn)式，壓力式氣流式，旋轉(zhuǎn)式，壓力式壓力式噴嘴的工作原理示意圖壓力式噴嘴的工作原理示意圖壓力式使用較多壓力式使用較多三、工藝計(jì)算三、工藝計(jì)算1、物料衡算、物料衡算)HH(V)XX(Gwc1221 )x(G)x(GGc221111 1111xxX 2212xxX 注意注意：鮮奶的含水量為：鮮奶的含水量為8888% %，實(shí)際進(jìn)入噴霧干燥器的應(yīng)為濃奶，實(shí)際進(jìn)入噴霧干燥器的應(yīng)為濃奶（含水（含水5050% %6060% %） 2、熱量衡算、熱量衡算所需加熱蒸汽量所需加熱蒸汽量 (r(r為所選擇的蒸汽對應(yīng)的汽化熱為所選擇的蒸汽對應(yīng)的汽化熱)tt)(HCC(V)II(VQpvpg01101 予予rQD予予 損

6、損予予QQQQQ 321)ctcr(WQpLpv1201 )ctcr)(HH(VpLpv12012 2122pmcc )(GQ 22XcccpLpspm )tt)(Hcc(VQpvpg0213 Q損損=10%=10%Q1損損予予QQQQQ 321HVV )t)(H.(H27310564108320033 m3/h注意：夏天，冬天兩個(gè)值都必須算，取注意：夏天，冬天兩個(gè)值都必須算，取V大做以后計(jì)算。大做以后計(jì)算。 求得求得V 物料衡算物料衡算 H2根據(jù)根據(jù)H2,設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)的t2求求j j2，必須滿足，必須滿足 jj11% %13%，否則重新設(shè)定，否則重新設(shè)定t2值。值。 3、霧化器的主要尺寸計(jì)算、

7、霧化器的主要尺寸計(jì)算d0-噴嘴直徑，噴嘴直徑，R- -旋律室半徑，旋律室半徑，入口為圓形：入口為圓形：din;入口為矩形：入口為矩形：h, ,b計(jì)算步驟計(jì)算步驟：1、選定霧化器選定霧化器（55 55 6060），噴嘴切向入口斷面形狀），噴嘴切向入口斷面形狀2、利用圖利用圖6-226-22由由求噴嘴結(jié)構(gòu)參數(shù)求噴嘴結(jié)構(gòu)參數(shù)A3、利用圖、利用圖6-20由由A查得查得cD求得求得d0加以圓整加以圓整 pDFcV 22041dF 4、矩形入口：根據(jù)、矩形入口：根據(jù)h/ /b= =1.33,2,2R/ /b= =630, ,選定選定R, ,b由由 R1=R-b/2算得算得A1(A1-全部入口通道總面積全部

8、入口通道總面積) )一個(gè)矩形入口：一個(gè)矩形入口：A1=bh,兩個(gè)矩形入口：兩個(gè)矩形入口：A1=2bh計(jì)算得計(jì)算得h。211010/RrARr)(A 5、圓整、圓整d0,h后核算生產(chǎn)能力后核算生產(chǎn)能力 211010/RrARr)(A 與原值相比與原值相比6、計(jì)算空氣心半徑、計(jì)算空氣心半徑rc7、計(jì)算液膜平均速度、計(jì)算液膜平均速度u0( (大于大于100m/s),),及其分速度及其分速度ux,uy四、噴霧干燥器主要尺寸的設(shè)計(jì)四、噴霧干燥器主要尺寸的設(shè)計(jì)塔高、塔徑塔高、塔徑為保證使霧滴干燥成含水量符合要求的產(chǎn)品，應(yīng)使霧滴為保證使霧滴干燥成含水量符合要求的產(chǎn)品，應(yīng)使霧滴在塔內(nèi)的停留時(shí)間大于干燥過程所需

9、要的時(shí)間。在塔內(nèi)的停留時(shí)間大于干燥過程所需要的時(shí)間。1 1、霧滴大小的估算、霧滴大小的估算 （，p- -atm, ,Dw-m）3500pwD 干產(chǎn)品的平均直徑干產(chǎn)品的平均直徑DDWXXDDDDw3/11112 2、干燥時(shí)間的計(jì)算、干燥時(shí)間的計(jì)算干燥時(shí)間分為恒速干燥階段和降速干燥階段。干燥時(shí)間分為恒速干燥階段和降速干燥階段。(1)恒速階段干燥時(shí)間恒速階段干燥時(shí)間 12281mcwwtDDr (2)降速階段干燥時(shí)間降速階段干燥時(shí)間:空氣空氣t1tc1mt 物料物料1c(tw) 222122mcDctXXrD 干干= = 1+ 23、塔徑計(jì)算、塔徑計(jì)算塔徑的設(shè)計(jì)應(yīng)使?jié)耢F滴不粘附到塔壁上。塔徑的設(shè)計(jì)應(yīng)

10、使?jié)耢F滴不粘附到塔壁上。 0時(shí)，霧滴以時(shí)，霧滴以ux水平速度運(yùn)動水平速度運(yùn)動經(jīng)過經(jīng)過 時(shí)間后，霧滴水平速度下降至?xí)r間后，霧滴水平速度下降至 u取一系列取一系列Re，求出相應(yīng)的停留時(shí)間，求出相應(yīng)的停留時(shí)間 和霧滴水平飛行速度和霧滴水平飛行速度ux xwuDRe ReRedReRedDReReww 55010210222234 將霧滴自很高的初速度降至很低值的過程中不同的時(shí)刻將霧滴自很高的初速度降至很低值的過程中不同的時(shí)刻 與其速度與其速度ux的關(guān)系作圖，用圖解積分或數(shù)值積分求出霧滴沿半的關(guān)系作圖，用圖解積分或數(shù)值積分求出霧滴沿半徑方向的飛行距離即徑方向的飛行距離即 。所設(shè)計(jì)的噴霧干燥塔的直。所設(shè)

11、計(jì)的噴霧干燥塔的直徑徑D 應(yīng)大于應(yīng)大于2 2sx，取，取D=(1.52)2sx。 dusxx ReRedReRedReRe 55010210222 s/ )s/m/(DReuwx Re164100500.5(1.00-1.00)10-2=0(1.45-1.00)10-2=0.4510-2(2.22-1.00)10-2=1.2210-2(15.2-1.00)10-2=14.210-200.01020.02760.32128.417.38.650.08654、塔高計(jì)算塔高計(jì)算塔高設(shè)計(jì)應(yīng)使顆粒在塔內(nèi)的停留時(shí)間塔高設(shè)計(jì)應(yīng)使顆粒在塔內(nèi)的停留時(shí)間大于大于傳熱所需時(shí)間。傳熱所需時(shí)間。顆粒在塔內(nèi)的停留時(shí)間為恒

12、速運(yùn)動與降速運(yùn)動時(shí)間之和。顆粒在塔內(nèi)的停留時(shí)間為恒速運(yùn)動與降速運(yùn)動時(shí)間之和。a.恒速下降速度恒速下降速度2323)(4Re gDwwff查圖查圖6-256-25得得Ref,求得恒速下降速度求得恒速下降速度ufb.霧滴降速運(yùn)動所需時(shí)間霧滴降速運(yùn)動所需時(shí)間 xwuDfRe 02234ReRewwReRedD 22334ffwwReg)(D 取一系列取一系列Re值（上限為值（上限為uy初值，下限為初值，下限為uf），查得相應(yīng)），查得相應(yīng)Re2,以以Re為橫軸，以為橫軸，以1/(1/(Re2- )為縱軸作圖，用圖解積分法為縱軸作圖，用圖解積分法求求 值，或值，或由數(shù)值積分（由數(shù)值積分（Excel,Or

13、iginExcel,Origin）求得。求得。 02ReReReRed 02234ReRewwReRedD 333241002230035910017800128021100260311001024 .)().(.)( 降降 01uds作作u 曲線，按曲線，按圖解求得降速過程所需距離圖解求得降速過程所需距離等速過程所需距離：等速過程所需距離：s2=(23) 恒恒uf噴霧干燥有效高度：噴霧干燥有效高度：降降干干恒恒 H=(1.53)(s1+s2)五、附屬設(shè)備的設(shè)計(jì)和選型五、附屬設(shè)備的設(shè)計(jì)和選型1、空氣加熱器（予熱器）、空氣加熱器（予熱器）選擇加熱介質(zhì)，確定換熱器面積，型號。選擇加熱介質(zhì)，確定換熱

14、器面積，型號。)II(VQ21 mtKAQ 2、風(fēng)機(jī)：、風(fēng)機(jī)：為保證干燥塔內(nèi)在一定的負(fù)壓（為保證干燥塔內(nèi)在一定的負(fù)壓（100300Pa）下操作，設(shè)）下操作，設(shè)計(jì)時(shí)分別用進(jìn)風(fēng)和排風(fēng)兩臺風(fēng)機(jī)串聯(lián)使用，排風(fēng)風(fēng)量和風(fēng)壓計(jì)時(shí)分別用進(jìn)風(fēng)和排風(fēng)兩臺風(fēng)機(jī)串聯(lián)使用，排風(fēng)風(fēng)量和風(fēng)壓都要大于進(jìn)風(fēng)機(jī)。都要大于進(jìn)風(fēng)機(jī)。選擇依據(jù)選擇依據(jù)：（1 1）根據(jù)被輸送氣體的性質(zhì)和操作條件確定泵的類型）根據(jù)被輸送氣體的性質(zhì)和操作條件確定泵的類型（2 2）根據(jù)具體管路對風(fēng)機(jī)提出的流量和壓頭要求確定泵）根據(jù)具體管路對風(fēng)機(jī)提出的流量和壓頭要求確定泵的型號的型號風(fēng)壓：進(jìn)風(fēng)機(jī)風(fēng)壓：進(jìn)風(fēng)機(jī) 120160mmH2O排風(fēng)機(jī)排風(fēng)機(jī) 180240mmH2O風(fēng)量：按實(shí)際計(jì)算的風(fēng)量（風(fēng)量：按實(shí)際計(jì)