喷雾干燥-2013
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1、雾滴大小的估算
（
Dw
500 3 p
，Δp-atm,Dw-μm）
干产品的平均直径DD
D D w 1 X2 1/ 3
D D 1 X1
W
2、干燥时间的计算 干燥时间分为恒速干燥阶段和降速干燥阶段。
(1) 恒速阶段干燥时间
rw Dw2 Dc2
1
8tm1
tm1 :空气t1 物料θ1
tc θc(tw)
一合理的使用组合。 旋风分离器， 袋滤器， 湿法除尘
4、热风进口分布装置
5、排料装置 描述其重要性及主要的型式
6、空气过滤器
工艺流程图要求：
1、 主要管线用双线 2、 主要设备要画成比例的外型相似图 3、 雾化器的结构简图（标明主要结构尺寸） 4、 主要进出物流
设计说明书要求：
1、 目录 2、 任务书 3、 前言（工艺背景，流程选择，喷雾干燥优缺点等） 4、 工艺计算 5、 设计结果汇总表 6、 主要参考书目 7、 设计体会
2、 利用图6-22由θ求喷嘴结构参数A’
3、利用图6-20由A’查得cD
V cDF
2p
F
1 4
d
Biblioteka Baidu
2 0
求得d0加以圆整
4、矩形入口：根据h/b=1.3~3,2R/b=6~30,选定R,b
由
A
(
r0 R A1
)(
r0 R1
)1
/
2
R1=R-b/2
算得A1(A1-全部入口通道总面积)
一个矩形入口：A1=bh,
学号十位数 浓奶含水量 学号百位数 成品含水量
0
50
0
2
1
51
1
2.5
2
52
2
3
3
53
3
2
4
54
4
2.5
5
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5
3
6
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6
2
7
57
7
2.5
8
58
8
3
9
58
9
2
喷雾干燥器的设计
一、 概述 1、简介 化学工业：塑料、树脂等， 洗衣粉最早使用 食品工业：奶粉，调味品 速溶：粒子开始时被水所润湿，然后沉没至水中并最后溶解。 影响速溶的性质：润湿性，沉没性分散性，溶解度。 医学和生物化学：抗生素，酶，维生素，血浆等
两个矩形入口：A1=2bh
计算得h。
5、圆整d0,h后核算生产能力
A
(
r0 R
A1
)(
r0 R1
)1 /
2
与原值相比
6、计算空气心半径rc 7、计算液膜平均速度u0 (大于100m/s),及其分速度ux,uy
四、喷雾干燥器主要尺寸的设计
塔高、塔径
为保证使雾滴干燥成含水量符合要求的产品，应使雾滴在 塔内的停留时间大于干燥过程所需要的时间。
X1
x1 1 x1
注意：鲜奶的含水量为88%，实际进入喷雾干燥器的应为浓奶 （含水50%~60%）
2、热量衡算
所需加热蒸汽量
D
Q予 r
(r为所选择的蒸汽对应的汽化热)
Q予 V ( I1 I0 ) V ( C pg C pv H1 )( t1 t0 )
Q予 Q1 Q2 Q3 Q损
Q1 W ( r0 c pvt2 c pL1 ) V ( H2 H1 )( r0 c pvt2 c pL1 )
0.692 0.676
0.527
4
(2 104 )2 1100 3 0.026 103
1 (0.0128 2
0.0171) 10 3
(359
300)
2.02 103
作u~曲线，按 s1 0降 ud图解求得降速过程所需距离
恒＝干－降
等速过程所需距离：s2=(2~3)恒uf
喷雾干燥有效高度：
选择依据：
（1）根据被输送气体的性质和操作条件确定泵的类型 （2）根据具体管路对风机提出的流量和压头要求确定泵 的型号 风压：进风机 120~160mmH2O
排风机 180~240mmH2O 风量：按实际计算的风量（m3/h）进风增加10%~20%， 出风增加20%~40%
3、气固分离器： 对可选择的气固分离器作一分析，了解其工作原理，选择
注意事项
成绩分布：设计报告70%，考试30% 考试时间：7月5号（周五）下午13:30-14:30，开
卷 考试地点：七教-213 答疑地点：研究生楼1205室 （64250885）
学号个位数 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
日处理量 8 10 12 15 18 20 22 25 30 35
并流操作的优点是其允许的进 口空气温度比其它形式的操作要高。
混合流
3、雾化器形式 气流式，旋转式，压力式
压力式使用较多
压力式喷嘴的工作原理示意图
三、工艺计算 1、物料衡算
w Gc ( X1 X 2 ) V ( H2 H1 )
Gc G1( 1 x1 ) G2( 1 x2 )
X2
x2 1 x2
Q2 Gc (2 1 )c pm2
c pm2 c ps c pL X 2 Q3 V ( c pg c pv H1 )( t2 t0 )
Q损=10%Q1
Q予 Q1 Q2 Q3 Q损
求得V 物料衡算 H2 根据H2, 设计的t2求j2，必须满足 j11 %~13%，否则重新设定t2值。
缺点：
①当热风温度较低（低于150℃）时，传质速率较低 ②从废气中回收粉尘的分离设备要求高 ③对一些膏糊状物料，干燥时需要加水稀释
二、喷雾干燥方案的选定 1、干燥装置流程：
开放式
封闭循环式
是对加热介质的利用而言
选择空气为加热介质，采用开放式流程
自惰循环式
2、干燥器内热空气和雾滴的流动方向
逆流
并流
Re
[
R2e105
d
Re Re 2
R2e10 05
d Re Re 2
]
164
(1.00-1.00)×10-2=0
100
(1.45-1.00)×10-2=0.45×10-2
50
(2.22-1.00)×10-2=1.22×10-2
·
·
·
·
·
·
·
·
0.5
(15.2-1.00)×10-2=14.2×10-2
H=(1.5~3)(s1+s2) 五、附属设备的设计和选型 1、空气加热器（予热器）
Q V (I1 I 0)
Q KAtm
选择加热介质，确定换热器面积，型号。
2、风机： 为保证干燥塔内在一定的负压（100~300Pa）下操作，设 计时分别用进风和排风两台风机串联使用，排风风量和风压都 要大于进风机。
(2) 降速阶段干燥时间
rDc2D Xc X2
2
12tm 2
干= 1+2
3、塔径计算
塔径的设计应使湿雾滴不粘附到塔壁上。
0时，雾滴以ux水平速度运动 经过时间后，雾滴水平速度下降至 u
Re
Dwux
＝4Dw2 w 3
[
R2e105
d
Re Re 2
R2e1005
d
Re Re 2
]
取一系列Re，求出相应的停留时间和雾滴水平飞行速度ux
4、塔高计算
塔高设计应使颗粒在塔内的停留时间大于传热所需时间。
颗粒在塔内的停留时间为恒速运动与降速运动时间之和。
a.恒速下降速度
f
Re2f
4
Dw3
(
w 3 2
)g
查图6-25得Ref,
Re f
Dwux
,求得恒速下降速度uf
b.雾滴降速运动所需时间
＝4Dw2 w 3
RRee0
d Re
Re2
359 7.80E+04 1.28E-05 300 5.85E+04 1.71E-05 200 3.08E+04 3.26E-05
62.7 51.9 34.6
0 2.02E-03 7.67E-03
4 1.33E+02 1.89E-01
3.9 1.27E+02
＝4Dw2 w 3
RRee0
d Re
Re2
附：
1、每天两班（7小时/班），或3班（8小时/班）
2、原乳（鲜奶）干物质含量12%
3、浓奶密度： w=1094kg/m3 4、成品密度： D=600kg/m3
5、物料混合比热cm2=2.09kJ/kg.℃ 6、热空气：进口温度150~170℃，出口温度（80~90℃）试
差计算得到
7、物料：进料温度50℃左右，出口温度60℃左右
V V H
H ( 2.83103 4.56103 H0 )( t0 273 )
m3/h
注意：夏天，冬天两个值都必须算，取V’大做以后计算。
3、雾化器的主要尺寸计算
d0-喷嘴直径，R-旋律室半径， 入口为圆形：din; 入口为矩形：h,b
计算步骤：
1、 选定雾化器θ（55 °~60°），喷嘴切向入口断面形状
4Dw3 ( w 3 2
)g
f
Re
2 f
取一系列Re值（上限为uy初值，下限为uf），查得相应
ζRe2,以Re为横轴，以1/(ζRe2-)为纵轴作图，用图解积分法
求
RRee0
d Re
Re2
值，或由数值积分（Excel,Origin）求得。
Re
Re 2
1 Re 2
uy
Re
Dw
/s
/s
0
0.0102 0.0276 · · · ·
0.321
ux Re Dw /( m / s )
28.4 17.3 8.65 · · · · 0.0865
将雾滴自很高的初速度降至很低值的过程中不同的时刻
与其速度ux的关系作图，用图解积分或数值积分求出雾滴沿半 径方向的飞行距离即 sx uxd 。所设计的喷雾干燥塔的直 径D 应大于2sx，取D=(1.5~2)×2sx。
2、喷雾干燥的原理：
喷雾干燥：
将溶液、乳浊液、悬浮液或浆料在热风中喷雾成细小的液滴， 在它下落过程中，水分被蒸发而形成粉末状或颗粒状的产品。 物料干燥分等速和降速阶段两个部分进行。
图6－1 喷雾干燥示意图
3、喷雾干燥的特点：
优点：
①干燥速度快 ②干燥过程中液滴的温度较低 ③产品具有良好分散性和溶解性 ④生产过程简化，操作控制方便 ⑤产品纯度高，生产环境好 ⑥适宜于连续化大规模生产
8 、 新 鲜 空 气 状 态 ： 夏 天 t0=25℃, j0=78%, 冬 天 t0=15℃,
j0=70%
9、乳滴直径20~150微米（
Dw
500 3 p
，Δp-atm,Dw-μm）
10、雾化角：55 °~60°
11、喷嘴压力：2~20MPa 12、喷嘴直径：0.5~6mm
统一购买： 课程设计报告本 3号图纸 直角坐标纸（可选）
在喷雾干燥之前，总是需要将牛奶用蒸发方法浓缩到40 % ~50%的固含量，因为在蒸发器中蒸发水约比在喷雾干燥器中 蒸发水便宜十倍。 鲜奶的主要成分： 水分：87 % ~88%，总乳固体：12% ~13% 其 中 ： 脂 肪 3.4%~3.8% ， 蛋 白 质 3.3%~3.5% ， 乳 糖 4.6 % ~4.7%，无机盐0.7 % ~0.75% 日处理为鲜奶，日处理可以每天2~3班，每班8~10小时。
结束
谢谢观看！ 2020
（
Dw
500 3 p
，Δp-atm,Dw-μm）
干产品的平均直径DD
D D w 1 X2 1/ 3
D D 1 X1
W
2、干燥时间的计算 干燥时间分为恒速干燥阶段和降速干燥阶段。
(1) 恒速阶段干燥时间
rw Dw2 Dc2
1
8tm1
tm1 :空气t1 物料θ1
tc θc(tw)
一合理的使用组合。 旋风分离器， 袋滤器， 湿法除尘
4、热风进口分布装置
5、排料装置 描述其重要性及主要的型式
6、空气过滤器
工艺流程图要求：
1、 主要管线用双线 2、 主要设备要画成比例的外型相似图 3、 雾化器的结构简图（标明主要结构尺寸） 4、 主要进出物流
设计说明书要求：
1、 目录 2、 任务书 3、 前言（工艺背景，流程选择，喷雾干燥优缺点等） 4、 工艺计算 5、 设计结果汇总表 6、 主要参考书目 7、 设计体会
2、 利用图6-22由θ求喷嘴结构参数A’
3、利用图6-20由A’查得cD
V cDF
2p
F
1 4
d
Biblioteka Baidu
2 0
求得d0加以圆整
4、矩形入口：根据h/b=1.3~3,2R/b=6~30,选定R,b
由
A
(
r0 R A1
)(
r0 R1
)1
/
2
R1=R-b/2
算得A1(A1-全部入口通道总面积)
一个矩形入口：A1=bh,
学号十位数 浓奶含水量 学号百位数 成品含水量
0
50
0
2
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51
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2.5
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54
4
2.5
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55
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2
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7
2.5
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8
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2
喷雾干燥器的设计
一、 概述 1、简介 化学工业：塑料、树脂等， 洗衣粉最早使用 食品工业：奶粉，调味品 速溶：粒子开始时被水所润湿，然后沉没至水中并最后溶解。 影响速溶的性质：润湿性，沉没性分散性，溶解度。 医学和生物化学：抗生素，酶，维生素，血浆等
两个矩形入口：A1=2bh
计算得h。
5、圆整d0,h后核算生产能力
A
(
r0 R
A1
)(
r0 R1
)1 /
2
与原值相比
6、计算空气心半径rc 7、计算液膜平均速度u0 (大于100m/s),及其分速度ux,uy
四、喷雾干燥器主要尺寸的设计
塔高、塔径
为保证使雾滴干燥成含水量符合要求的产品，应使雾滴在 塔内的停留时间大于干燥过程所需要的时间。
X1
x1 1 x1
注意：鲜奶的含水量为88%，实际进入喷雾干燥器的应为浓奶 （含水50%~60%）
2、热量衡算
所需加热蒸汽量
D
Q予 r
(r为所选择的蒸汽对应的汽化热)
Q予 V ( I1 I0 ) V ( C pg C pv H1 )( t1 t0 )
Q予 Q1 Q2 Q3 Q损
Q1 W ( r0 c pvt2 c pL1 ) V ( H2 H1 )( r0 c pvt2 c pL1 )
0.692 0.676
0.527
4
(2 104 )2 1100 3 0.026 103
1 (0.0128 2
0.0171) 10 3
(359
300)
2.02 103
作u~曲线，按 s1 0降 ud图解求得降速过程所需距离
恒＝干－降
等速过程所需距离：s2=(2~3)恒uf
喷雾干燥有效高度：
选择依据：
（1）根据被输送气体的性质和操作条件确定泵的类型 （2）根据具体管路对风机提出的流量和压头要求确定泵 的型号 风压：进风机 120~160mmH2O
排风机 180~240mmH2O 风量：按实际计算的风量（m3/h）进风增加10%~20%， 出风增加20%~40%
3、气固分离器： 对可选择的气固分离器作一分析，了解其工作原理，选择
注意事项
成绩分布：设计报告70%，考试30% 考试时间：7月5号（周五）下午13:30-14:30，开
卷 考试地点：七教-213 答疑地点：研究生楼1205室 （64250885）
学号个位数 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
日处理量 8 10 12 15 18 20 22 25 30 35
并流操作的优点是其允许的进 口空气温度比其它形式的操作要高。
混合流
3、雾化器形式 气流式，旋转式，压力式
压力式使用较多
压力式喷嘴的工作原理示意图
三、工艺计算 1、物料衡算
w Gc ( X1 X 2 ) V ( H2 H1 )
Gc G1( 1 x1 ) G2( 1 x2 )
X2
x2 1 x2
Q2 Gc (2 1 )c pm2
c pm2 c ps c pL X 2 Q3 V ( c pg c pv H1 )( t2 t0 )
Q损=10%Q1
Q予 Q1 Q2 Q3 Q损
求得V 物料衡算 H2 根据H2, 设计的t2求j2，必须满足 j11 %~13%，否则重新设定t2值。
缺点：
①当热风温度较低（低于150℃）时，传质速率较低 ②从废气中回收粉尘的分离设备要求高 ③对一些膏糊状物料，干燥时需要加水稀释
二、喷雾干燥方案的选定 1、干燥装置流程：
开放式
封闭循环式
是对加热介质的利用而言
选择空气为加热介质，采用开放式流程
自惰循环式
2、干燥器内热空气和雾滴的流动方向
逆流
并流
Re
[
R2e105
d
Re Re 2
R2e10 05
d Re Re 2
]
164
(1.00-1.00)×10-2=0
100
(1.45-1.00)×10-2=0.45×10-2
50
(2.22-1.00)×10-2=1.22×10-2
·
·
·
·
·
·
·
·
0.5
(15.2-1.00)×10-2=14.2×10-2
H=(1.5~3)(s1+s2) 五、附属设备的设计和选型 1、空气加热器（予热器）
Q V (I1 I 0)
Q KAtm
选择加热介质，确定换热器面积，型号。
2、风机： 为保证干燥塔内在一定的负压（100~300Pa）下操作，设 计时分别用进风和排风两台风机串联使用，排风风量和风压都 要大于进风机。
(2) 降速阶段干燥时间
rDc2D Xc X2
2
12tm 2
干= 1+2
3、塔径计算
塔径的设计应使湿雾滴不粘附到塔壁上。
0时，雾滴以ux水平速度运动 经过时间后，雾滴水平速度下降至 u
Re
Dwux
＝4Dw2 w 3
[
R2e105
d
Re Re 2
R2e1005
d
Re Re 2
]
取一系列Re，求出相应的停留时间和雾滴水平飞行速度ux
4、塔高计算
塔高设计应使颗粒在塔内的停留时间大于传热所需时间。
颗粒在塔内的停留时间为恒速运动与降速运动时间之和。
a.恒速下降速度
f
Re2f
4
Dw3
(
w 3 2
)g
查图6-25得Ref,
Re f
Dwux
,求得恒速下降速度uf
b.雾滴降速运动所需时间
＝4Dw2 w 3
RRee0
d Re
Re2
359 7.80E+04 1.28E-05 300 5.85E+04 1.71E-05 200 3.08E+04 3.26E-05
62.7 51.9 34.6
0 2.02E-03 7.67E-03
4 1.33E+02 1.89E-01
3.9 1.27E+02
＝4Dw2 w 3
RRee0
d Re
Re2
附：
1、每天两班（7小时/班），或3班（8小时/班）
2、原乳（鲜奶）干物质含量12%
3、浓奶密度： w=1094kg/m3 4、成品密度： D=600kg/m3
5、物料混合比热cm2=2.09kJ/kg.℃ 6、热空气：进口温度150~170℃，出口温度（80~90℃）试
差计算得到
7、物料：进料温度50℃左右，出口温度60℃左右
V V H
H ( 2.83103 4.56103 H0 )( t0 273 )
m3/h
注意：夏天，冬天两个值都必须算，取V’大做以后计算。
3、雾化器的主要尺寸计算
d0-喷嘴直径，R-旋律室半径， 入口为圆形：din; 入口为矩形：h,b
计算步骤：
1、 选定雾化器θ（55 °~60°），喷嘴切向入口断面形状
4Dw3 ( w 3 2
)g
f
Re
2 f
取一系列Re值（上限为uy初值，下限为uf），查得相应
ζRe2,以Re为横轴，以1/(ζRe2-)为纵轴作图，用图解积分法
求
RRee0
d Re
Re2
值，或由数值积分（Excel,Origin）求得。
Re
Re 2
1 Re 2
uy
Re
Dw
/s
/s
0
0.0102 0.0276 · · · ·
0.321
ux Re Dw /( m / s )
28.4 17.3 8.65 · · · · 0.0865
将雾滴自很高的初速度降至很低值的过程中不同的时刻
与其速度ux的关系作图，用图解积分或数值积分求出雾滴沿半 径方向的飞行距离即 sx uxd 。所设计的喷雾干燥塔的直 径D 应大于2sx，取D=(1.5~2)×2sx。
2、喷雾干燥的原理：
喷雾干燥：
将溶液、乳浊液、悬浮液或浆料在热风中喷雾成细小的液滴， 在它下落过程中，水分被蒸发而形成粉末状或颗粒状的产品。 物料干燥分等速和降速阶段两个部分进行。
图6－1 喷雾干燥示意图
3、喷雾干燥的特点：
优点：
①干燥速度快 ②干燥过程中液滴的温度较低 ③产品具有良好分散性和溶解性 ④生产过程简化，操作控制方便 ⑤产品纯度高，生产环境好 ⑥适宜于连续化大规模生产
8 、 新 鲜 空 气 状 态 ： 夏 天 t0=25℃, j0=78%, 冬 天 t0=15℃,
j0=70%
9、乳滴直径20~150微米（
Dw
500 3 p
，Δp-atm,Dw-μm）
10、雾化角：55 °~60°
11、喷嘴压力：2~20MPa 12、喷嘴直径：0.5~6mm
统一购买： 课程设计报告本 3号图纸 直角坐标纸（可选）
在喷雾干燥之前，总是需要将牛奶用蒸发方法浓缩到40 % ~50%的固含量，因为在蒸发器中蒸发水约比在喷雾干燥器中 蒸发水便宜十倍。 鲜奶的主要成分： 水分：87 % ~88%，总乳固体：12% ~13% 其 中 ： 脂 肪 3.4%~3.8% ， 蛋 白 质 3.3%~3.5% ， 乳 糖 4.6 % ~4.7%，无机盐0.7 % ~0.75% 日处理为鲜奶，日处理可以每天2~3班，每班8~10小时。
结束
谢谢观看！ 2020