喷雾干燥器设计计算.
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工业大学课程设计任务书
一、课程设计的容 1.设计任务与要求
设计一喷雾干燥装置以干燥某种物料悬浮液。干燥介质为空气,热源为蒸气和电;雾化器采用旋转型压力喷嘴,选用热风-雾滴(或颗粒)并流向下的操作方式。 2.概述、原理、优点、流程
通过查阅喷雾干燥有关资料,熟悉喷雾干燥基本原理、优点和工艺流程。 3.根据计算的最主要尺寸绘制流程示意图 二、课程设计的要求与数据 料液处理量1G =300h kg /
料液含水量1ω=80%(湿基,质量分数) 产品含水量ω=2%(湿基,质量分数) 料液密度L ρ=11003/m kg 产品密度D ρ=9003/m kg 热风入塔温度 t 1=300℃ 热风出塔温度t 2=100℃ 料液入塔温度1θ=20℃ 产品出塔温度2θ=90℃
产品平均粒径dp =125μm 干物料比容热m c =2.5kJ/(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 70%
注意:以上数据仅作为例子,每个学生设计时应按下表要求独立自选参数3个,并登记入点名册,所选参数完全一致的学生无效,上述示例数据不能选。
三、课程设计应完成的工作
1、通过查阅喷雾干燥有关资料,熟悉喷雾干燥基本原理、优点和工艺流程。
2、工艺计算
3、主要设备尺寸的设计
4、绘制工艺流程
5、撰写课程设计说明书 四、课程设计进程安排
五、应收集的资料及主要参考文献
英南玉兰主编. 常用化工单元设备的设计. 华东理工大学2005年第一版。
发出任务书日期:2009年6月22日
指导教师签名:
计划完成日期: 2009年7月2日
基层教学单位责任人签章:
主管院长签章:
摘要
物料在加工成为成品之前,必须除去其中超过规定的湿分。化学工业中常用干燥法除湿,它是利用热能使湿物料中的水分汽化,并排出生成的蒸汽,以获得湿含量达到要求的产品。干燥过程中物料表面的水汽压强必须大于干燥介质中的水汽的分压,两者差别越大,干燥操作进行得越快。所以干燥介质应及时将汽化的水汽带走,以维持一定的扩散推动力。
喷雾干燥器是将溶液、浆液或悬浮液在热风中喷雾成细小液滴,液滴在下降过程中,水分被迅速汽化而达到干燥目的,从而获得粉末状或颗粒状的干产品。本文是设计一个喷雾干燥装置以干燥某种物料悬浮液。干燥介质为空气,热源为蒸汽和电;雾化器采用旋转型压力喷嘴,选用热风-雾滴(或颗粒)并流向下的操作方式。
本文就设计任务与要求,和所规定的工艺设计条件,在喷雾干燥器的原理,优点和流程方面作了详细的描述,同时在工艺设计计算过程中有详细,严谨的计算过程。主要针对的是物料、热量的衡算,喷雾干燥所需的时间,压力喷嘴主要尺寸的确定和干燥塔主要尺寸的确定,在文章的最后绘制了喷雾干燥装置的流程示意图。
关键词:喷雾干燥器干燥塔压力喷嘴
一、工艺设计条件
料液处理量G
1
=340kg/h
料液含水量ω
1
=59%(湿基,质量分数)产品含水量ω=2%(湿基,质量分数)
料液密度ρ
L =1100kg/m3产品密度ρ
D
=900kg/m3
热风入塔温度t
1=245℃热风出塔温度t
2
=100℃
料液入塔温度θ
1=20℃产品出塔温度θ
2
=90℃
产品平均粒径dp=125μm 干物料比容热c
2
m
=2.5kJ/(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70%
注意:以上数据仅作为例子,每个学生设计时应按下表要求独立自选参数3个,并登记入点名册,所选参数完全一致的学生无效,上述示例数据不能选。
二、设计基本容
1.设计任务与要求
设计一喷雾干燥装置以干燥某种物料悬浮液。干燥介质为空气,热源为蒸气和电;雾化器采用旋转型压力喷嘴,选用热风-雾滴(或颗粒)并流向下的操作方式。
2.概述、原理、优点、流程
(1)概述
喷雾干燥器是将溶液、浆液或悬浮液在热风中喷雾成细小液滴,液滴在下降过程中,水分被迅速汽化而达到干燥目的,从而获得粉末状或颗粒状的干产品。
(2)原理
在干燥塔顶部导入热风,同时将料液泵送至塔顶,经过雾化器喷成雾状的液滴,这些液
滴群的表面积很大,与高温热风接触后水分迅速蒸发,在极短的时间便成为干燥产品,从干燥塔底部排出。热风与液滴接触后温度显著降低,湿度增大,它作为废气由排风机排出,废气中夹带的微粉用分离装置回收。
物料干燥过程分为等速阶段和减速阶段两个部分进行。在等速阶段,水分蒸发是在液滴表面发生,蒸发速度由蒸汽通过周围气膜的扩散速度所控制。主要的推动力是周围热风和液滴的温度差,温度差越大蒸发速度越快,水分通过颗粒的扩散速度大于蒸发速度。当扩散速度降低而不能再维持颗粒表面的饱和时,蒸发速度开始减慢,干燥进入减速阶段。在减速阶段中,颗粒温度开始上升,干燥结束时,物料的温度接近于周围空气的温度。
(3)优点:
(a) 干燥速度十分迅速。料液经喷雾后,表面积很大。在热风气流中热交换迅速,水分蒸发极快,瞬间就可蒸发95%~98%的水分,完成干燥的时间一般仅需5~40s左右。
(b) 干燥过程中液滴的温度不高,产品质量较好。喷雾干燥使用的温度围非常广(80~800℃),即使采用高温热风,其排风温度仍不会很高。在干燥初期,物料温度不超过周围热空气的湿球温度50~60℃,干燥产品质量较好,不容易发生蛋白质变化,维生素损失,氧化等缺陷。对热敏性物料和产品的质量,基本上接近在真空下干燥的标准,防止物料过热变质。
(c) 产品具有良好的分散性,流动性和溶解性。由于干燥过程是在空气中完成的,产品基本上能保持与液滴相近似的中空球状或疏松团粒状的粉末状,具有良好的分散性,流动性和溶解性。
(d) 生产过程简化,操作控制方便。喷雾干燥通常用于处理湿含量40%~60%的溶液,特殊浆料即使湿含量高达90%,也可不经浓缩,同样能一次干燥成粉状产品。大部分产品干燥后不需要再进行粉碎和筛选,从而减少了生产工序,简化了生产工艺流程。产品的粒经,松密度,水分,在一定围,可用改变操作条件进行调整,控制管理都很方便。
(e) 防止发生公害,改善生产环境。由于喷雾干燥是在密闭的干燥塔进行的,这就避免了干燥产品在车间里飞扬。
(f) 适宜于连续化大规模生产。喷雾干燥能适应工业上大规模生产的要求,干燥产品经连续排料,在后处理上可结合冷却器和风力输送,组成连续生产作业线。
(g) 容易改变操错条件,控制或调节产品的质量指标。改变原料的浓度,热风温度等喷雾条件,可获得不同水分和粒度的产品。
(h) 可以满足对产品的各种要求。增加某些措施或运用操作上的灵活性,能制成不同形