《化工原理课程设计》--喷雾干燥设计

《化工原理课程设计》--喷雾干燥设计

化工原理

课程论文(设计)

授课时间：2013——2014年度第一学期

题目：喷雾干燥

课程名称：化工原理课程设计 __ 专业年级： _ 学号：______ _____ 姓名：_______ _ _______ 成绩：________________________ 指导教师： _____ __

年月日

化工原理课程设计任务书

姓名学号

一、设计题目

喷雾干燥系统设计

二、设计条件

1、物系：牛奶

2、原料含水率：45 % （①45；②50；③55）

3、生产率(原料量)：0.5 t / h （①0.3；②0.5；③0.7）

4、产品(乳粉)含水量：2 %

5、加热蒸汽压力：700 KPa （绝压）

6、车间空气温度：20 ℃

7、车间空气湿度：0.012 kg / kg （①0.012；②0.014；③0.016）

8、预热后进入干燥室的空气温度：150 ℃

9、离开干燥室的废气温度：80 ℃

10、离开干燥室的废气湿度：0.12 kg / kg

三、设计内容

1、计算所需过滤面积，选择新鲜空气过滤器和废气除尘器的型号。

2、计算所需空气流量和风压，选择进风机和

排风机的型号。

3、计算所需换热面积，选择换热器（预热器）

的型号。

4、画出整个喷雾干燥系统设备布置的流程图

（设备可用方框加文字表示）。

四、编写设计说明书

喷雾干燥系统设计

1.喷雾干燥的简介

喷雾干燥是采用雾化器将原料液分散为雾滴,并用热气体(空气、氮气或过热水蒸气)干燥雾滴而获得产品的一种干燥方法。原料液可以是溶液、悬浮液或乳

浊液，也可以是熔融液或膏糊液。根据干燥产品的要求，可以制成粉状、颗粒状、空心球或团粒状[1]。

喷雾干燥有以下优缺点[1]：

优点：①物聊干燥所需的时间很短,通常只要15-30秒,甚至只要几秒.

②容易改变操作条件以调节或控制产品的质量指标，例如粒度分

布、最终湿含量等。

③根据工艺上的要求，产品可制成粉末状、空心球状或疏松团粒

状，通常不需要粉碎即得成品，而且能在水中迅速溶解，例如

殊荣脱脂奶粉、速溶咖啡等。

④简化了工艺流程。

缺点：①容积给热系数较小，对于不能用高温在热体干燥的物料，所用设备就显得庞大了一些。而在低温操作时，空气消耗量大，因而动力消耗量

也随之增大。

②对气—固混合物的分离要求较高。对于很细的粉末状产品，要

选择可靠的气固分离装置，以免产品的损失和对周围环境的污

染。因此分离装置比较复杂

1.1喷雾干燥的原理[2]

喷雾干燥是一种悬浮粒子加工技术。将流体物料通过雾化器的作用，形成细微的液滴，使液滴与高温空气接触，水分迅速蒸发从而成为粉末

状产品。

1.2喷雾干燥工艺流程及其流程图[2]

⑴喷雾干燥工艺流程包括四个阶段：

①雾化；

②料物与空气接触（混合流动）；

③料物干燥（水分及挥发性物质蒸发）；

④干粉制品从空气中分离。

⑵喷雾干燥的流程图

图1：喷雾干燥流程图

2.喷雾干燥系统设计方案的确定

2.1空气用量计算[1]：

原料奶含水率%

45

1

=

W；产品奶粉含水率

2

2%

W=；

进入干燥塔的物料量11

1

0.5500

G t h kg h

--

=⋅=⋅。

备水分蒸发量W：

()

1

2

2

1

1.

39

.

219

2

100

)2

45

(

500

100

-

=

-

-

⨯

=

-

-

⨯

h

kg

W

W

W

G

气湿含量：;

.

012

.01

-

=kg

kg

X

因为空气经预热器温度保持不变，热空气湿含量：1

1

.

012

.0-

=

=kg

kg

X

X

废空气湿含量：1

2

0.12

X kg kg-

=⋅

绝干空气消耗量L：

1

1

2

.

39

.

2031

012

.0

12

.0

39

.

219

-

=

-

=

-

=h

kg

X

X

W

L

但是，实际空气用量要比计算值多10％～25％[]，所以：

1

0.10.233615.139.2031%)151(-=⨯=+⨯=h kg L L 实

13067.1938205

.110.2336-===h m L V ρ实实 （20℃时， 查表得，此时空气密度30 1.205kg m ρ=⋅）

离开干燥室的废弃温度：280T =℃，查表得32 1.000kg m ρ=⋅

离开干燥室空气量2L ：

1

22.16.227512.039.203139.2031-=⨯+=+=h kg LX L L

废气体积2V ：

1322

216.2215000

.116.2275-===h m L V ρ 2.2空气过滤器选型[5] 过滤面积计算公式：L A m

= 式中，A ——滤层的面积，2m ；

L ——通过滤层的空气量，3m

M ——滤层的过滤强度，32m m ，一般取m ＝4000～800032m m 为

宜。

设取m ＝500032m m ，由2.1，可知L ＝V 实=

2336.103m 。所以代入数据得过滤面积A ＝0.4672m 。

空气过滤器选型为

AF30-N02D-2-X2149

2.3废弃除尘器选型

由2.1，知废气量为13216.2215-=h m V 过滤面积计算：v F q = 式中，F ——布袋的过滤总面积，2m

v ——通过布袋过滤器的空气量，31m h -⋅

q ——布袋的单位面积负荷，321m m h --⋅⋅；