食品工程原理课程设计奶粉喷雾干燥
封面
（按要求的格式制作）
食品工程原理课程设计任务书
专业：XXX
班级：XXX
姓名：XXX
一、计题目：年产全脂奶粉——奶粉喷雾干燥
二、设计条件：
1、生产任务：年产全脂奶粉750吨（学号：1--9）；
800吨( 例）
850吨（学号：10--18）；
900吨（学号：19--24）；
950吨（学号：25--30）
以年工作日310天（例），300（学号尾号为单数）；330天（学号尾数为双号），日工作二班，班实际喷雾时间6小时计。产品质量符合国家“全脂奶粉质量标准”。
2、进料状态：浓缩奶总固形物含量48%（例）
46%（学号5,6,11,12,17,18,23,24,29,30）
50%（学号：3,4,9,10,15,16,21,22,27,28）
52%（学号：1,2,8,7,13,14,19,20,25,26）温度55℃、密度1120kg/m2、表面张力0.049N/m、黏度15cp。
成品奶粉含水量≯2.5%（一级品）、密度600 kg/m2、比热2.1kJ/kg.K。
3、新鲜空气状态：t
0=20℃、ф
=50%（例）
t
0=22℃、ф
=52%（学号1—10）；
t0=23℃、ф0=55%（学号11—20）；
t 0=25℃、ф
=60%（学号21—30）
大气压760mmHg
4、热源：饱和水蒸气。
三、设计项目：
a)工艺流程的确定
b)喷雾干燥装置的计算
c)辅助设备的选型及计算
d)绘制工艺流程图（涉及各设备平面图）
e)编制设计说明书
四、设计时间和设计要求
时间：1周
要求：根据设计任务，确定方案合理，论证清楚，计算正确，简述简明，图纸整洁无误，书写整齐清洁。
目录
（按照要求标明章节和页码）
如：
一、工艺流程确定及论证 (4)
1.1论证 (4)
1.2喷雾干燥流程图 (5)
二、喷雾干燥的计算 (5)
2.1物料及热量衡算 (5)
2.1.1空气状态参数的确定 (5)
2.1.2物料衡算 (8)
2.1.3热量衡算 (9)
2.2离心式雾化器的计算 (10)
2.2.1雾滴直径d L的计算 (10)
2.2.2液滴离开转盘的初速度 (11)
2.2.3雾滴水平飞行距离 (12)
2.2.4离心喷雾器所需功率 (13)
2.3喷雾干燥塔主要尺寸的计算 (13)
2.3.1塔径D (13)
2.3.2塔高H (14)
三、辅助设备的选型计算 (14)
3.1空气过滤选型器的计算 (14)
3.2空气加热器的选型计算 (15)
3.3粉尘回收装置的选型计算（喷） (18)
3.4风机的选型计算 (19)
3.5高压泵 (20)
3.6其他辅助设备选用 (20)
四、设计结果的汇总 (20)
4.1主要工艺参数 (20)
4.2干燥装置及主要辅助设计一览表 (21)
五、工艺流程图 (22)
六、设计说明 (22)
七、对干燥设计过程中某些问题的探讨 (23)
八、结束语 (24)
九、参考文献 (24)
1、工艺流程确定及论证
本工艺采用并流、离心式喷雾干燥法进行奶粉的喷雾干燥。
（首先应初选你的工艺流程，如：）
选用并流、离心式喷雾干燥法进行奶粉的喷雾干燥。
（接着要论证这一工艺过程的合理性，大致从牛奶的特性，如牛奶属热敏性、高营养等等，以及喷雾干燥的特性或优势，以说明要喷雾干燥这个单元操作是比较适合用来加工牛奶成为奶粉的）
在接着要进行对比论证：
1、为什么要采用并流立式（优缺点，当然重点要突出优点）
2、为什么要采用离心喷雾（有的的压力喷雾）（优缺点，当然重点要突出各
自的优点，略述缺点）
最后明确你的选择工艺流程。整个论证过程要突出对比，要充分论述并说明对于任务书提出的产品加工要求你为什么要选择这样的工艺流程，表达的文字要简洁，让别人能够知道你选择的理由。
例：
1.1论证
奶粉喷雾干燥的原理是将浓缩乳借用机械力量，即压力或离心的方法，通过喷雾器将乳分散为雾状的乳滴（直径为10-15um），大大增加了其表面积，同时送入热风的情况下雾滴和热风接触，浓乳中的水分便在0.01-0.04s的瞬间内蒸发完毕，雾滴被干燥成球形颗粒落入干燥室的底部，水蒸气被热风带走，从干燥室排风口排出，而且微粒表面的温度为干燥介质的湿球温度（50～60℃），若连续出料，整个干燥过程仅需10～30s，故特别适用于热敏性物料的干燥，蛋白质的变性很少，乳清蛋白依然保持良好的溶解性，酶的活性也没有丧失。具有较高的溶解度及冲调性，保持其原有的营养成分及色、香、味。
喷雾干燥的特点是：①.干燥速度十分迅速。②.干燥过程中的液滴温度不高，产品质量较好。③.产品具有良好的分散性、流动性和溶解性。④.生产过程简化，操作控制方便。⑤.防止发生公害，改善生产环境。⑥.适宜于连续化生产。⑦.容易改变操作条件，控制或调节产品的质量指标。⑧.可以满足对产品的各种要求。⑨适用于热敏性和非热敏性的干燥
但是其缺点是：①.设备比较复杂，一次投资大。②.投资费用比较高。③.设备的热效率不高，热消耗大，热效率约为30%-40%。④.对生产卫生要求高的产品，设备的清扫工作量大。
牛乳的化学成分中的矿物质种类非常丰富，除了我们所熟知的钙以外，磷、铁、锌、铜、锰、钼的含量都很多。最难得的是，牛乳是人体钙的最佳来源，而且钙磷比例非常适当，利于钙的吸收。其主要成分由水、脂肪、磷脂、蛋白质、乳糖、无机盐等组成。可以看出牛乳的主要成分中含有脂肪等易氧化和热敏性的成分，这对于干燥来说是需要较高的要求，而通过上述喷雾干燥优缺点的对比我们发现喷雾干燥法适合于热敏性、易氧化物料的干燥。
综上所述，该工艺适合采用喷雾干燥技术制备乳粉。
1.1.1喷雾干燥按照喷雾和流体流动方向分为并流型、逆流型和混合型。本工艺采用并流型喷雾干燥。
（1）逆流型操作特点是热利用率较高，但只适用于非热敏性物料的干燥，而且若空塔速度超过限度将引起颗粒的严重夹带，给回收系统增加负荷。
（2）混合型操作特点是气流与产品较充分接触，脱水效率高，但产品有时与湿的热空气流接触，故干燥不均匀，内壁局部粘粉严重。
（3）并流型操作特点是：①.被干燥物料允许在低温下进行干燥。②.由于热风进入干燥室立即与喷雾液滴接触，室内温度急降，不会使干燥物料受热过度，因此，适宜于热敏性物料的干燥。③.塔壁粘粉较少。④.由于在干燥室内细粒干燥
时间短、粗粒干燥时间长，产品具有比较均匀干燥的特点，适合于液滴高度分散均一的喷雾场合。
综上所述，本工艺适合采用并流型喷雾干燥。
1.1.2喷雾干燥按照雾化方法分为压力式、离心式和气流式喷雾干燥。本工艺采用并离心式喷雾干燥。
（1）压力式喷雾干燥的操作特点是结构简单，制造成本低；维修简单，拆装方便；与气流式喷嘴相比，大大节省雾化用动力，但在生产过程中流量调节能力差；不适应于处理纤维状或含大颗粒料液和高粘度料液或有固液相界面悬浮液；压力式喷雾干燥的体积蒸发强度较低。
（2）气流式喷雾干燥的操作特点是结构简单，加工方便、操作弹性大、易于调节，但用于雾化的压缩空气的动力消耗较大，约为压力式和离心式雾化器的5-8倍。
（3）离心式喷雾干燥的操作特点是：①.塔内只安装一个雾化器便可完成生产任务。②.在一定范围内，可以调节雾滴尺寸。③.生产能力调节范围大。④.在调节处理量时，不需要改变雾化器工作状态。⑤.与压力式喷雾干燥相比，可以适应叫高粘度的料液。
综上所述，本工艺采用并离心式喷雾干燥。
虽然离心式喷雾干燥的不足之处有，喷雾机构造复杂，维修麻烦，钢材要求高质；高速旋转的传动部分要注润滑油，常漏油污染奶粉；乳粉颗粒中空气多，容重小，保存贮藏性差；无均质作用，只可适于立式烘箱。但是这些缺点并不影响它的广泛使用。总的来看，离心喷雾干燥还是经济的，特别是大规模生产时，其经济性极为突出。当蒸发同样水分时，此法要比其他干燥方法来得经济。在喷雾干燥设备中，每蒸发一公斤水分所需的热量消耗约为850～1400千卡。
因此最终确定本生产工艺选用并流、离心式喷雾干燥法进行奶粉的喷雾干燥。
1.2喷雾干燥流程图
图
二、喷雾干燥装置的计算：
2.1物料及热量衡算
2.1.1空气状态参数的确定
L t02 t0=20
H0
Q L 空气加热器冷凝水干燥塔奶粉G2 t M2=70℃
图2物料、热量衡算图
由设计任务书给定条件：t0＝20℃,ф0＝50%
查得20℃饱和水蒸汽压Ps0＝17.54 mmHg (2338.59Pa)
湿度H0=0.622ф0P s0/(P-ф0P s0)
=0.622*0.5*17.54/(760-0.5*17.54)
=0.00726kg水/kg绝干气
热焓I0=(1.01+1.88H0) t0+2490H0
=(1.01+1.88*0.00726)*20+2490*0.00726
=38.554kJ/kg绝干气
湿比容υH0=(1/29+H/18)*22.4*(273+t0)/273
=(1/29+0.00726/18)*22.4*(273+ 20)/273
=0.8387m3(湿空气)/kg绝干气
2
全脂乳粉的加工工艺流程中，喷雾干燥的操作要点为先将过滤的空气由鼓风机吸进，通过空气加热器加热至130-160℃后，送入喷雾干燥室。如用电热或燃油炉加热，可使干燥介质的温度提高至200℃以上。虽然提高热空气温度可以提高热效率，强化干燥过程，减少干燥塔所需容积，但是考虑到温度过高会影响乳粉的质量，如发生龟裂或焦化，所以干燥介质的温度会受到限制。同时温度过低会使产品水分含量过高而不能达到标准。故加热后的空气温度可确定为150℃。
湿度H1=H0=0.00726Kg水/Kg绝干气
热焓I1=(1.01+1.88*H1)*t1+2490H1
=(1.01+1.88*0.00726)*150+2490*0.00726
=171.628KJ/Kg绝干气
湿比容υH1＝(1/29+ H1/18)*22.4*(273+ t1)/273
=(1/29+0.00726/18)*22.4*(273+ 150)/273
=1.211m3(湿空气)/kg绝干气
G2可由年产量，年工作日，日工作班数及喷雾时间求取（相关数据由任务书给定：年产全脂奶粉800吨，年工作日为310天，日工作二班，班实际喷雾时间6小时）
G2=800*1000/(310*2*6)=215.05kg/h
每小时喷雾浓奶量及蒸发水分量W
G1=G2*(1-W2)/(1-W1)
=215.05*(1-0.025)/(1-0.52)
=436.82Kg/h
W=G1-G2=436.82-215.05=221.77kg/h
g水干空气用量（绝干量计）
L=1/(H2－H1)＝1/(0.03388-0.00726）
=37.566kg绝干气/kg水
每小时干空气量
L＝W/(H2－H1)＝221.77/（0.03388-0.00726）=8330.9542Kg绝干气/h
新鲜空气体积流量
V0=LυH0=8330.9542*0.8387=6987.1713m3/h
热空气体积流量
V1=LυH1=8330.9542*1.211=10088.785m3/h
排气体积流量
V2=LυH2＝8330.9542*1.0533=8774.994m3/h
新鲜空气输入:Q1=LI0=8330.9542*38.554=321191.61kJ/h
加热器输入热量：Q2=L(I1- I0)＝8330.9542*(171.628 -38.554)=1108633.4 kJ/h
浓奶带入的热量：Q3=G2C M t M1+WC l t M1＝215.05*2.1*55+221.77*4.187*55
=75908.579KJ/h
ΣQ入=Q1+ Q2+ Q3=321191.61+1108633.4+75908.579=1505733.6kJ/h
输出系统的热量
排气带出的热量:Q’1=LI2 =8330.9542*170.25675 =1418401.2KJ/h
产品奶粉带出的热量：Q’2＝G2C M t M2＝215.05*2.1*70=31612.35KJ/h 干燥室热损失：Q’3= WQL＝221.77*251=55664.27KJ/h
ΣQ出＝Q’1+ Q’2+ Q’3= 1418401.2+31612.35+55664.27=1505677.8 KJ/h
由于ΣQ
出＝ΣQ
入
，可见热量收支平衡。
η=((r0+C W t2)-C l t M1)/l(I2－I0)
=((2490+1.88*80)-4.187*55)/37.566(170.25675-38.554)=48.7%
选取加热用饱和水蒸气温度T= t1+10=150+10=160℃
查得其饱和蒸汽压为6.303Kgf/cm2(绝压)，汽化潜热为2087.1kJ/kg 并取热效率ηk=95%
蒸汽消耗量:D k=Q2/rηk=1108633.4/2087.1*0.95=504.62kg/h
2.2离心式雾化器的计算：
根据现有的定型设备LP150，用其有关数据进行参考设计。
G1=436.82kg/h ρ=1120kg/m3
V1=
3
1
1
436.8210
390.02/
1120
G
L h ρ
?
==
故可选取生产能力为400L/h的离心雾化器。
L
的计算
在忽略了分散盘形状对雾滴的影响时，有人提出下面的多管式分散盘雾滴直
径计算的经验公式：98.5
L
d=
式中：d
L
-----雾滴直径(m)
N------分散盘转速7300(r/min)
r------分散盘半径0.14(m)
L
σ-----料液表面张力0.049/9.81=0.005(kg/m)
L
ρ-----料液密度1120(kg/m3)
圆形通道分散盘，雾滴离开分散盘时径向速度按下式计算：
式中：
0r
u-----雾滴的径向初速度(m/s)
ω-----分散盘的角速度227300
764.454(/) 6060
N
rad s ππ?
==
r-----分散盘半径0.14(m)
c------常数；0.350.355
040.80.8
0.0025 1.339100.090.090.279981.08310()()7300
L L r c Q N ν--??==?=? 0r -----通道半径0.0025(m)
L ν-----料液运动粘度50.015 1.339101120
μρ-==?(m 2/s) L Q -----料液的体积流量4311
436.82 1.08310(m /s)11203600G ρ-==?? N------分转盘转速7300(r/min)。 将以上数据代入式0.80.4
0.400.950.42 1.43
0.35
(1)r r u c c r ωω=- 由于浅槽或叶片阻止了料液的滑动，离开分散盘边缘时的切向速度近似等于分散盘上圆周速度：00.287300106.97/60
t u dN m s ππ??=== 式中：d--------分散盘直径0.28(m)
0t u -----切向速度(m/s)。
料液离开分散盘时是径向速度与切向速度的合成速度的运动形式，因此最后
雾滴离开分散盘时的速度为：0116.56/m u m s === 式中：0m u -----料液离开分散盘时的初速度(m/s)。
雾滴离开分散盘边缘沿水平方向飞出，雾滴飞出的最大距离是确定干燥器直径的主要依据。分散盘产生的雾距，通常是以90%-99%雾滴的降落半径作为最大雾距。但是实际雾距和理论值不能吻合，主要原因在于：
① 雾滴在喷出后因水分迅速蒸发而使雾滴密度减小，因此飞行距离也缩短。 ② 在干燥过程中雾滴的直径收缩或因崩裂而减小。
③ 干燥器热风的流动，雾滴的飞行受到影响。 所以考虑到空气阻力的影响，计算雾距有下列公式：04ln 3p L m a m
d u R u ρξρ=
式中：p d -----雾滴直径57.61910()m -?
L ρ-----料液密度1120(kg/m 3)
a ρ-----空气密度(kg/m 3)
0m u -----雾滴的初速度116.56/m s
m u -----雾滴的运动终速度(m/s)，可按雾滴在干燥室内的浮翔速度考虑。
a ν-----空气在平均温度下的运动粘度(m 2/s)
20℃时，干空气的黏度：1a μ=1.81×510Pa s -g
干空气的运动黏度：5211110.8857 1.60310/a a a a m s νρμμ-==?=?g
80℃时，干空气的黏度：2a μ=2.11×510Pa s -g
干空气的运动黏度：5222220.98156 2.07110/a a a a m s νρμμ-==?=?g
ξ-----阻力系数，是Re 的函数。
∴阻力系数0.60.618.518.50.491423
e R ξ=== 将以上数据代入公式04ln 3p L
m a m
d u R u ρξρ= 得：547.619101120116.56ln 1.57330.4910.93360.2064
R m -???==?? 分散盘雾化料液时理论上消耗功率：202.251022GV N g
=? 式中：0V -----离心盘的圆周速度，即离心盘线速度104(m/s)
G -----离心盘的生产能力，即(G =1G )=
436.820.12134(/)3600
kg s = 2.3 喷雾干燥塔主要尺寸的计算
2.3.1 塔径D
离心雾化器的干燥塔直径在一般情况下，塔径D 按照下式计算：
D=(2~2.8)R
式中：R-----离心雾化器喷雾距半径，即雾滴水平飞行距离1.573m 。
选取：D= 2.25R=2.25×1.573=3.54m 圆整为D=4m
验算：塔内空气平均流速U ，应在0.1~0.3m/s 之间。
式中：U------空气平均流速(m/s)
L------绝干空气流量8330.9542kg 绝干气/h
D----喷雾干燥塔内径12.5m
H v --- 平均湿比容，1H v =1.211和2H v 1.0533m 3(湿空气)/kg 绝干气
0.1m/s 2.3.2 塔高 D H 1=1.2D=1.2×4=4.8m H 2=D=4m 选鼓形阀d=400mm 2/2/220.2tan 0.4524 D d H α --=== ∴α=48.45°<60°合适 d 因为锥形壳体的应力，随半锥角α的增大而增大；当α角很小时，其应力值接近圆筒形壳体的应力值。所以在设计制造锥形容器时，α角要选择合适，不宜太大 。 H=H 1+H 2= 4.8+4=8.8m 有效容积22214 4.8060.344V D H m ππ= =??= 蒸发强度3221.7 3.68/60.3W q kg m h V ===核算水 q q ≈经验核算，由于二者近似相等，塔高选择合适。 三、辅助设备的选型计算 3.1空气过滤器的选型计算 材料采用中空泡沫塑料，油浸式滤层，滤层用不锈钢细丝，形成绒团（钢丝绒、铜丝绒、尼龙纤维、中孔泡沫塑料均可）喷以轻质定子油或真空泵油（无味、无臭、无毒、挥发性低、化学稳定性高）制成每块50×50cm 左右单体厚约5～12cm ，当空气通过时，空气中杂质即被阻挡或为油膜吸附于滤层中，每隔一定时期拆下用碱水清洗，干燥后喷油重新安装，可继续使用。 过滤面积: Ho Lv F m = 式中：m-------滤层过滤强度，一般为4000~8000m 3/m 2 h 选取m= 5000 m 3/m 2h 28330.95420.8387 1.3975000 O H Lv F m m ?=== 圆整为1.5m 2 核算328330.95420.83874658.1/1.5O H Lv m m m h F ?=== 空气阻力：H f =0.5SV 1.8 式中：S-------滤层厚度，通常取10?cm V-------过渡速度为 s m m /3600 H f =0.521.84658.110()7.953600mmH O ??= 过滤时一部分孔被堵，导致H f 上升，至一定程度 （O mmH 220~15>）时取下清洗。进料时无压力，不会有漏奶等情况，清洗时仅需拆下进奶管道，离心转盘，清洗容易，轻便。长期不清洗，使过滤器的阻力增大，从而使进风量减少，影响生产能力。 根据课程设计要求，离心雾化的粉尘回收选用旋风分离器： 采用旋风分离器的主要有以下几个方面： （1）分离效率高，提高产品得率，减少损耗，增进经济效果， 同时减少公害。 （2）分离器内壁应非常光滑，减少液体阻力，粉末不致于粘壁。 （3）若是室温太低，设计的旋风分离器外壁给予保温，或外壁加蒸汽盘管。 （4）尽可能减少旋风分离器只数，因只数多，每只口风速不易分配，只要其中 一只入口风速低于规定速度，则严重影响总效率，最好是单只，阻力小，易于管理和清扫。 （5）易装卸，修理方便，密闭性能好。 （6）缷料装置简单，可用鼓形阀。 3.3 粉尘回收装置的选型和计算 （1） 选型：采用干式法回收，选用标准型切线入口的旋风分离器、 离心式喷雾机乳粉粒度谱。 粒径μm 0~60 60~120 120~180 180~240 >240 离心式 分布百分率 2.0 31.2 24.0 18.6 24.0 压力式 分布百分率 66.4 24.6 5.4 2.2 1.5 （2） 分离器尺寸及进口风速和阻力计算 进口风速u i 一般可取15~25m/s ，取ui=20m/s 进口截面积F=228330.9542 1.05330.1223600203600 H i Lv m u ?==?? F=2 248 D D D A?B =?==0.122m 2 ∴D=0.987m 圆整为D=1m A=m D 5.02= B=m D 25.04 = D 1=D/2=0.5m H 1=2D=2m H 2=2D=2m S 1=D/8=0.125m D 2=D/4=0.25m 3.4 风机的选型计算 （1）送风机：风量一般应有10~20%富裕量，取15%。 Q 送=Lv HO (1+0.15)= 8330.9542 1.0533?×(1+0.15) =10091.243m 3/h P t =(干燥室内压-大气压)+过滤器阻力降+加热器压降+热风分配器压 降+沿程与局部压降 一般要求干燥室内压为负压10~15mmH 2O ，取15mmH 2O 过滤器阻力升至15~20mmH 2O 时需取下洗涤，取其阻力降为15mmH 2O 。 热风分配器压降计算复杂，无资料介绍，估计为30~40mmH 2O ，取40mmH 2O 。 沿程与局部阻力估为：30~40mmH 2O ，取40mmH 2O 。 P t = -15-0+15+7.67+40+40=87.67mmH 2O P to =P t 21.287.6787.59910.007260.8387 o mmH O ρρ ?=?=+ 据P to =87.599mmH 2O Q 送=10091.243m 3/h 查 [1] P365表25 选送风机型号为： 离心通风机 4-72-11 8C 主要性能参数：转速1250rpm 全压：137mmH 2O 流量：20800m 3/h 效率：91% 所需功率：10.3KW （2）排风机 排风机富裕量一般为15~30%，取25%。 Q 排=Lv H2(1+0.25)= 8330.9542 1.0533?×1.25=10968.743m 3/h P t =出口动压-进口静压+旋风分离器压降+沿程、局部压降 出口动压一般取15mmH 2O ，进口静压取-15mmH 2O 。 旋风分离器压降152.49mmH 2O 沿程、局部压降估为35mmH 2O P t =15-(-15)+ 152.49+35=187.49mmH 2O P to =Pt 021.2229.21410.033881.0533 187.49mmH O ρρ ?=?=+ 据P to =229.214mmH 2O Q 排= 10968.743m 3∕h 查 [1] P365表25 选排风机型号为： 离心通风机 4-72-11 6C 主要性能参数：转速2240rpm 全压248mmH 2O 流量： 15800m 3/h 效率：91% 所需功率：14.1kw 一般为使干燥室内形成10~20mmH2O的负压，排风机的风量需比送负机的风量大20~40%。 由于20%30.58%40% <<,所以风机选择合适 3.5、高压泵 根据设计压力一般在100~150Kgf/cm2，如120 Kgf/cm2，流量如430Kg/h 选取合适的泵 3.6、其它辅助设备选用 （1）浓奶保温槽：选RP 6L 5 型，其贮液容积为500L，加热面积2.67m2， 容积内径900mm，电机功率0.37kw，2台。 （2）集粉箱：无具体型号，设计用长1m，宽0.5m，高0.5m的箱体。 （3）旋转阀：采用普通式即可，动配合间隙小于0.05mm以保证气密性， 用型号l的旋转阀，叶轮容积1.0升，叶轮转速30rpm，所 需功率0.4kw，排料量1吨/小时。 （4）仪表盘：将就地集中测量的仪表读数全部在仪表盘上显示出，包括差压计、温度计、电流表（送风机、排风机、雾化器的电流）。 四、设计结果的汇总： 4.1主要工艺参数 （1）产量：年产全脂奶粉800吨，每小时产量为215.05kg，产品质量符合轻工部“全脂奶粉质量标准”。 轻工部全脂乳粉一级产品的理化指标。 化学指标：水分（不超过）2.50%，脂肪25~30%。 复原后的酸度不超过190T，铜不超过6mg/kg。 锡不超过100mg/kg，铅不超过2mg/kg。 物理指标：溶解度不低于97%，杂质度不超过16ppm。 微生物指标：杂菌数不超过50000个/g，大肠菌不检出。 （2）浓奶：总固形物含量48%，温度55℃，每小时喷雾量G1=436.82kg/h。（3）蒸发水量：W=221.77kg/h （4）干燥空气用量：L=37.566kg绝干气/kg水 （5）新鲜空气的状态及流量：t0=20℃ψ0=0.5 H0=0.00726kg水/kg绝干气I0=38.554kJ/kg绝干气 V H0=0.8387m3(湿空气)/kg绝干气V0=6987.1713m3/h （6）热空气的状态及流量：t1=150℃ H1=0.00726kg水/kg绝干气I1=171.628KJ/Kg绝干气 V H1=1.211m3(湿空气)/kg绝干气V1=10088.785m3/h （7）排气的状态及流量：t2=80℃ψ2=0.1106 H2=0.03388 Kg水/Kg绝干气I2=170.25675kJ/kg绝干气 V H2=1.0533m3(湿空气)/kg绝干气V2=8774.994m3/h （8）加热蒸汽的状态及流量：T3=170℃P=8.0kgf/cm2D k=504.62kg/h 五、工艺流程图 见所附A3图纸上（手绘） 七、对干燥设计过程中某些问题的探讨 （1）在LP400离心喷雾机设计过程中，为达密封要求，除图示用过渡配合并拧紧螺栓外，可在螺栓与离心盘间要密封部位加上密封垫圈，这种方法更便于拆卸。另一种方法，将离心盘与喷嘴配合部位做成锥形，喷嘴装上拧紧后可自然而然达到密封要求。 （2）节能将是喷雾干燥未来发展的趋势，节能的措施有以下几点①提高进口温度和降低出口温度，但进塔热风温度不可过高，温度太高会使奶粉颜色变深，影响产品品质。②提高料液固形物含量。③提高料液的温度。④排放的气体进行部分再循环利用。⑤利用热交换器回收余热。⑥采用二级或三级干燥。 （3）牛奶喷雾干燥也可以采用泡沫干燥的方法。泡沫干燥是将高压气体注入进料泵与雾化器之间的气液混合器中，使气体与液体充分混合并经雾化后形成泡沫。雾化后雾滴的不同部位有许多微小的气泡，这些气泡在高温下膨胀、破裂，加大了传质表面积，也提高了传质速率，节约了能源。 （4）喷雾干燥过程中，被干燥的物料粘附在干燥器的内壁上，一般称之为粘壁现象。粘壁现象是设计者和操作者必须考虑的问题。因为粘壁后的物料若长时间停留在内壁上会烧焦或变质，如果结块落入干燥器底部会使产品不能达到规定的湿含量。所以清除粘壁非常有必要，常用的方法有振荡法、空气吹扫法、转动刮刀连续清除法、转动链条连续清除法和针对粘壁部位，特别设置电动或气动刷子间歇清除。 （5）旋风分离器的性能主要有三个指标，即含尘气体的处理量，压力损失以及分离效率。在选择旋风分离器形式时，要充分考虑上述因素，同时还要兼顾到布置空间要求、产品的粒度要求等，一般来说，旋风压降较大时，其分离效率也较高，但同时颗粒的磨损也会加剧。因此，对于易磨损、又有产品粒度要求时，应选择低速低压的旋风分离器。旋风分离器一般作为一级分离设备，对于回收率要求较高时，采用二级设备如袋滤器。 参考文献： [1]夏清，陈常贵.化工原理上册.天津大学出版社，2005. [2]朱文学等.食品干燥原理与技术.科学出版社，2009. [3]于才渊，王宝和，王喜忠.干燥装置设计手册,化学工业出版社,2005. [4]张裕中.食品加工技术装备.中国轻工业出版社，2007. [5] 王喜忠,于才渊,周才君.喷雾干燥.化学工业出版社，2003. [6] 刘广文.干燥设备设计手册.机械工业出版社，2009. [7] 曹慧兴.乳粉生产基本知识.轻工业出版社，1984. [8] 张和平，张佳程.乳品工艺学.中国轻工业出版社，2007. [9] 林弘通，陶云章.乳粉制造工程.轻工业出版社，1987. 目录 设计任务书.................................................................................................................. II 第一章概述 (2) 1.1流化床干燥器简介 (2) 1.2设计方案简介 (6) 第二章设计计算 (8) 2.1 物料衡算 (8) 2.2空气和物料出口温度的确定 (9) 2.3干燥器的热量衡算 (11) 2.4干燥器的热效率 (12) 第三章干燥器工艺尺寸设计 (13) 3.1流化速度的确定 (13) 3.2流化床层底面积的计算 (13) 3.3干燥器长度和宽度 (15) 3.4停留时间 (15) 3.5干燥器高度 (15) 3.6干燥器结构设计 (16) 第四章附属设备的设计与选型 (19) 4.1风机的选择 (19) 4.2气固分离器 (19) 4.3加料器 (21) 第五章设计结果列表 (22) 附录 (24) 主要参数说明 (24) I 设计任务书 一、设计题目 2.2万吨/年流化床干燥器设计 二、设计任务及操作条件 1.设计任务 生产能力（进料量） 2.2万吨/年（以干燥产品计） 操作周期260 天/年 进料湿含量13%（湿基） 出口湿含量1%（湿基） 2.操作条件 干燥介质湿空气（110℃含湿量取0.01kg/kg干空气） 湿空气离开预热器温度（即干燥器进口温度）110℃ 气体出口温度自选 热源饱和蒸汽，压力自选 物料进口温度15 ℃ 物料出口温度自选 操作压力常压 颗粒平均粒径0.4 mm 3.设备型式流化床干燥器 4.厂址合肥 三、设计内容： 1、设计方案的选择及流程说明 2、工艺计算 3、主要设备工艺尺寸设计 （1）硫化床层底面积的确定； （2）干燥器的宽度、长度和高度的确定及结构设计 4、辅助设备选型与计算 5、设计结果汇总 6、工艺流程图、干燥器设备图、平面布置图 7、设计评述 II 封面（按要求的格式制作） 食品工程原理课程设计任务书 专业：XXX 班级：XXX 姓名：XXX 一、计题目：年产全脂奶粉——奶粉喷雾干燥 二、设计条件： 1、生产任务：年产全脂奶粉750吨（学号：1--9）； 800吨( 例） 850吨（学号：10--18）； 900吨（学号：19--24）； 950吨（学号：25--30） 以年工作日310天（例），300（学号尾号为单数）；330天（学号尾数为双号），日工作二班，班实际喷雾时间6小时计。产品质量符合国家“全脂奶粉质量标准”。 2、进料状态：浓缩奶总固形物含量48%（例） 46%（学号5,6,11,12,17,18,23,24,29,30） 50%（学号：3,4,9,10,15,16,21,22,27,28） 52%（学号：1,2,8,7,13,14,19,20,25,26）温度55℃、密度1120kg/m2、表面张力0.049N/m、黏度15cp。 成品奶粉含水量≯2.5%（一级品）、密度600 kg/m2、比热2.1kJ/kg.K。 3、新鲜空气状态：t 0=20℃、ф =50%（例） t 0=22℃、ф =52%（学号1—10）； t 0=23℃、ф =55%（学号11—20）； t =25℃、ф =60%（学号21—30） 大气压760mmHg 4、热源：饱和水蒸气。 三、设计项目： a)工艺流程的确定 b)喷雾干燥装置的计算 c)辅助设备的选型及计算 d)绘制工艺流程图（涉及各设备平面图） e)编制设计说明书 四、设计时间和设计要求 时间：1周 要求：根据设计任务，确定方案合理，论证清楚，计算正确，简述简明，图纸整洁无误，书写整齐清洁。 喷雾干燥器的设计 一、 概述 (一) 喷雾干燥的原理 喷雾干燥是将溶液、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，从而获得粉末或颗粒状的产品。 物料的干燥过程分为等速阶段和降速阶段。在等速阶段，水分通过颗粒的扩散速率大于汽化速率，水分汽化是在液滴表面发生，等速阶段又称为表面汽化控制阶段。当水分通过颗粒的扩散速率降低而不能维持颗粒表面的充分润湿时，汽化速率开始减慢，干燥进入降速阶段，降速阶段又称为内部迁移控制阶段。 (二) 喷雾干燥的特点 1. 喷雾干燥的优点主要是： （1） 干燥速度快。 （2） 产品具有良好的分散性和溶解性。 （3） 生产过程简化，操作控制方便。 （4） 产品纯度高，生产环境好。 （5） 适宜于连续化大规模生产。 2. 喷雾干燥的缺点有： （1） 低温操作时，传质速率较低，热效率较低，空气消耗量大，动力消耗也随之增 大。 （2） 从废气中回收粉尘的设备投资大。 （3） 干燥膏糊状物料时，干燥设备的负荷较大。 二、 工艺设计条件 干燥物料为悬浮液，干燥介质为空气，热源为蒸汽和电；雾化器采用旋转型压力式喷嘴，选用热风——雾滴并流向下的操作方式。具体工艺参数如下： 料液处理量 h kg G /3301= 料液含水量 %801=w （湿基）； 产品含水量 %22=w （湿基） 料液密度 31/1100m kg =ρ； 产品密度 32/900m kg =ρ 热风入塔温度 ℃t 3001=； 热风出塔温度 ℃t 1002= 料液入塔温度 ℃201=θ； 产品出塔温度 ℃902=θ 产品平均粒径 m d μ1252=； 产品比热容 )/(5.22℃kg kJ c ?= 加热蒸汽压力（表压） M P a 4.0； 料液雾化压力（表压） M P a 4 年平均温度 12℃； 年平均相对湿度 70% 化工原理课程设计流 化床干燥器 Revised on November 25, 2020 目录 I 设计任务书 一、设计题目 万吨/年流化床干燥器设计 二、设计任务及操作条件 1.设计任务 生产能力（进料量）万吨/年（以干燥产品计） 操作周期260天/年 进料湿含量13%（湿基） 出口湿含量1%（湿基） 2.操作条件 干燥介质湿空气（110℃含湿量取kg干空气） 湿空气离开预热器温度（即干燥器进口温度）110℃ 气体出口温度自选 热源饱和蒸汽，压力自选 物料进口温度15℃ 物料出口温度自选 操作压力常压 颗粒平均粒径 3.设备型式流化床干燥器 4.厂址合肥 三、设计内容： 1、设计方案的选择及流程说明 2、工艺计算 3、主要设备工艺尺寸设计 （1）硫化床层底面积的确定； （2）干燥器的宽度、长度和高度的确定及结构设计 4、辅助设备选型与计算 5、设计结果汇总 6、工艺流程图、干燥器设备图、平面布置图 7、设计评述 II 第一章概述 流化床干燥器简介 将大量固体颗粒悬浮于运动着的流体之中，从而使颗粒具有类似于流体的某些表观特性，这种流固接触状态称为固体流态化。 流化床干燥器就是将流态化技术应用于固体颗粒干燥的一种工业设备，目前在化工、轻工、医学、食品以及建材工业中都得到了广泛应用。 1）流态化现象 图1流态化现象图 空气流速和床内压降的关系为： 图2空气流速和床内压降关系图 空气流速和床层高度的关系为： 流化床的操作范围：u mf ~u t 图3空气流速和床层高度关系图 2）流化床干燥器的特征 优点： （1）床层温度均匀，体积传热系数大（2300~7000W/m3·℃）。生产能力大，可在小装置中处理大量的物料。 （2）由于气固相间激烈的混合和分散以及两者间快速的给热，使物料床层温度均一且易于调节，为得到干燥均一的产品提供了良好的外部条件。 Velocity Heig ht0fb ed Fixed Fluidized A D B C E U mf Velocity ured rop U mf 广东工业大学课程设计任务书 一、课程设计的内容 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 陈英南刘玉兰主编. 常用化工单元设备的设计. 华东理工大学出版社2005年第一版。 发出任务书日期：2009年6月22日 指导教师签名： 化工原理课程设计--脉冲气流干燥器设计 化工原理课程设计 题目: 脉冲气流干燥器设计 系别: 化学材料与工程系 专业:_ 学号: 姓名: 指导教师: 二零一四年一月二十七日 目录 设计任务书 (5) 1.概述 (5) 1.1气流干燥的特点 (5) 1.2设计方案简介 (5) 2.工艺计算及主体设备设计 (6) 2.1已知的基本条件 (6) 2.2物料衡算和热量衡算 (6) 2.2.1物料衡算 (6) 2.2.2热量衡算 (7) t (7) 2.2.3校核假设的物料出口温度2m 2.3气流干燥管直径的计算 (8) 2.3.1加速段气流干燥管直径的计算 (8) 2.3.2加速运动段管高的计算 (8) 2.3.3减速段管高的计算 (13) 2.4总的干燥管的高度 (21) 3.辅助设备的选择与计算 (21) 3.1管路的选择与计算 (21) 3.2加料装置 (22) 3.3风机 (22) 3.4热风加热装置 (22) 3.5分离装置 (23) 4.主要符号和单位 (23) 5. 干燥装置的工艺流程 (25) 6.设计评价 (25) 附录 (25) 参考文献 (28) 设计任务书 本次以重油燃烧气为干燥介质，对物料进行干燥，分离，保证品质，在设计过程中涉及工艺计算及主体设备设计，风机的选择，热风加热装置，加料装置的选择等，通过循环让物料及过程中产生的中间物及废料达到最高利用率。 1.概述 1.1气流干燥的特点 气流干燥在我国是一种应用最广发最久远的干燥器，随着不同新型气流干燥器的开发成功，气流干燥我干燥领域方兴未艾。由于干燥时间短适合容易受高温变质物料的干燥；不适合粘性大的物料干燥，管道较厂一般超过20米，安装的限制制约了其发展。 气流干燥器的主要缺点在于干燥管太高，为降低其高度，近年来出现了几种新型的气流干燥器：①多级气流干燥器。将几个较短的干燥管串联使用，每个干燥管都单独设置旋风分离器和风机，从而增加了入口段的总长度。②脉冲式气流干燥器。采用直径交替缩小和扩大的干燥管（脉冲管），由于管内气速交替变化，从而增大了气流与颗粒的相对速度。③旋风式气流干燥器。使携带物料颗粒的气流，从切线方向进入旋风干燥室，以增大气体与颗粒之间的相对速度，也降低了气流干燥器的高度。 在气流干燥器中，主要除去表面水分，物料的停留时间短,温升不高,所以适宜于处理热敏性、易氧化、易燃烧的细粒物料。但不能用于处理不允许损伤晶粒的物料。目前，气流干燥在制药、塑料、食品、化肥和染料等工业中应用较广。 1.2设计方案简介 。 物料呈颗粒状，圆球形，处理量为3000kg/h，颗粒平均直径在200m 本设计采用脉冲式气流干燥器来干燥物料，可以减少干燥管的高度和节省设备的成本。脉冲式干燥器由于其不断变化的管径，可以使颗粒在管内保持与干燥气流的相对快速运动，增强了干燥的效果并减少了干燥的时间。 目录 一、课程设计目的和任务 (2) 设计目的 (2) 二、控制对象喷雾干燥塔的分析 (2) 喷雾干燥塔背景描述 (2) 喷雾干燥塔工艺流程简介 (3) 燃烧系统 (3) 干燥系统 (4) 投料系统 (4) 除尘系统 (4) 三、控制系统的硬件设计 (5) 喷雾干燥塔控制功能描述 (5) 控制网络拓扑图 (6) 控制系统的 I/O清单 (6) PLC的选型报告 (8) PLC的I/O端子接线图 (10) 四、控制系统的软件设计 (10) 软件说明书 (10) 控制系统软件程序 (13) 五、控制系统流程图 (15) 燃烧系统流程图 (15) 投料系统流程图 (17) 燃烧系统流程图 (19) 除尘系统流程图 (20) 六、控制系统调试报告 (21) 系统准备阶段 (21) 点火启动过程 (21) 投料系统进入工作过程 (21) 除尘系统进入工作 (21) 手自切换系统 (21) 安全保护系统 (21) 报警系统 (21) 真实调试结果 (21) 七、心得体会 (22) 一、课程设计目的和任务 设计目的 PLC课程设计A教学的主要任务是在学生修完《可编程序控制器 A》理论课程后，进行的实践教学。通过课程设计既能验证所学的基本理论知识，同时也可以培养学生的基本操作技能与设计能力，使课堂上所学理论知识得以在实践中运用，做到“学以致用”的教学目标。主要做到以下几点： 1）掌握可编程序控制器在本专业上具体应用的设计过程和实现方法； 2）加深对可编程序控制器原理、应用、编程的进一步理解； 3）结合对有关顺序控制系统和保护控制系统的可编程序控制器的实现过程加深对 PLC控制系统的理解与掌握； 4）拓展可编程序控制器及其在相关行业中应用的相关知识。 设计任务 本次设计的主要任务是在研究喷雾干燥塔系统的工艺流程的基础上，基于 M340 PLC 对喷雾干燥塔控制系统硬件设计，编写喷雾干燥塔控制系统下位机软件，并对控制系统进行调试。本课程设计为后续实践课程《计算机控制系统课程设计》的下位机部分，并与《计算机控制系统课程设计》的上位机程序设计组成一套完整的计算机控制系统实践环节体系。 二、控制对象喷雾干燥塔的分析 喷雾干燥塔背景描述 喷雾干燥塔将液态的料浆经喷枪雾化后喷入干燥塔内，干燥塔利用燃料燃烧的能量将鼓风机送入的空气进行加热;热空气在干燥塔内将雾化的料浆干燥为超细颗粒粉态成品。粉状成品在塔内利用旋风分离原理从热空气中分离出来，有塔的底部翻版阀定期排入收集袋中的合格原料。热空气则通过布袋除尘器除尘后排除。喷雾干燥塔控制系统主要由燃烧、干燥、投料、除尘等几个主要部分组成。主要用于把液态原料制备成固体粉末原料的设备。它被广泛得使用于化工、食品、陶瓷等诸多行业，作为原料或成品加工的设备，该设备一般都作为一套相对独立 流化床干燥器设计说明书 设计者： 学号： 班级： 指导老师： 设计日期： 第一节 概述 将大量固体颗粒悬浮于运动着的流体之中，从而使颗粒具有类似于流体的某些表观特性，这种流固接触状态称为固体流态化。 流化床干燥器就是将流态化技术应用于固体颗粒干燥的一种工业设备，目前在化工、轻工、医学、食品以及建材工业中都得到了广泛应用。 一、 流态化现象 空气流速和床内压降的关系为： 空气流速和床层高度的关系为： Press ure drop U mf 流化床的操作范围：u mf ~u t 二、 流化床干燥器的特征 优点： （1）床层温度均匀，体积传热系数大（2300~7000W /m3·℃）。生产能力大，可在小装置中处理大量的物料。 （2）由于气固相间激烈的混合和分散以及两者间快速的给热，使物料床层温度均一且易于调节，为得到干燥均一的产品提供了良好的外部条件。 （3）物料干燥速度大，在干燥器中停留时间短，所以适用于某些热敏性物料的干燥。 （4）物料在床内的停留时间可根据工艺要求任意调节，故对难干燥或要求干燥产品含湿量低的过程非常适用。 （5）设备结构简单，造价低，可动部件少，便于制造、操作和维修。 （6）在同一设备内，既可进行连续操作，又可进行间歇操作。 缺点： （1）床层内物料返混严重，对单级式连续干燥器，物料在设备内停留时间不均匀，有可能使部分未干燥的物料随着产品一起排出床层外。 （2）一般不适用于易粘结或结块、含湿量过高物料的干燥，因为容易发生物料粘结到设备壁面上或堵床现象。 （3）对被干燥物料的粒度有一定限制，一般要求不小于30、不大于6mm 。 （4）对产品外观要求严格的物料不宜采用。干燥贵重和有毒的物料时，对回收装量要求苛刻。 （5）不适用于易粘结获结块的物料。 三、流化床干燥器的形式 1、单层圆筒形流化床干燥器 连续操作的单层流化床干燥器可用于初步干燥大量的物料，特别适用于表面水分的干燥。然而，为了获得均匀的干燥产品，则需延长物料在床层内的停留时间，与此相应的是提高床层高度从而造成较大的压强降。在内部迁移控制干燥阶段， Velocity Heigh t 0f bed Fixed Fluidized A D B C E U mf 二、工艺流程确定 （首先应初选你的工艺流程，如：） 选用并流、离心式喷雾干燥法进行奶粉的喷雾干燥。 （接着要论证这一工艺过程的合理性，大致从牛奶的特性，如牛奶属热敏性、高营养等等，以及喷雾干燥的特性或优势，以说明要喷雾干燥这个单元操作是比较适合用来加工牛奶成为奶粉的） 在接着要进行对比论证： 1、? 2、为什么要采用并流立式（优缺点，当然重点要突出优点） 3、为什么要采用离心喷雾（有的的压力喷雾）（优缺点，当然重点要突出 各自的优点，略述缺点） 最后明确你的选择工艺流程。整个论证过程要突出对比，要充分论述并说明对于任务书提出的产品加工要求你为什么要选择这样的工艺流程，表达的文字要简洁，让别人能够知道你选择的理由。 喷雾干燥流程图： （此处要给出你确定的工艺流程简图（步骤框图），让别人能够知道生产加工的总体框架，框图以美观、协调、步骤的前后工序明了，图形的画法按自己的理解思考） ) 三、喷雾干燥装置的计算： １物料及热量衡算 （这部分主要进行干燥静力学计算，期间要确定一些状态参数，所有公式简单罗列了一下，有的自己可以用公式编辑器重新书写，图形和版面可以作些调整，但应围绕工整简洁，要用适当的语言表述计算过程进行以及逻辑推理关系，所有的公式应标明出处，关键参数的选择要充分说明理由） １－１空气状态参数的确定 G1 t M1 新鲜空气蒸汽热空气浓奶排气 ~ L t 0ф0 H0υH0I0 ２ 热损失q l 空气加热器冷凝水干燥塔奶粉G2 t M1 物料、热量衡算图 \ a 新鲜空气状态参数：（参化工原理P２１６～２１８） 由设计条件给定：t0＝℃ф0＝ 查得２５℃饱和水蒸汽压P s0＝ m/mHg 求湿含量H ＝０.６２２（ф0P s0）／（P-ф0P s0） 化工原理课程设计 目录 设计任务书................................................................. 第一章概述................................................................. 3.. 1.1流化床干燥器简介................................................... 3. 1.2设计方案简介........................................................ 7.第二章设计计算............................................................. 9. 2.1物料衡算............................................................ 9. 2.2空气和物料出口温度的确定......................................... 1.0 2.3干燥器的热量衡算 (12) 2.4干燥器的热效率.................................................... 1.3第三章干燥器工艺尺寸设计 (14) 3.1流化速度的确定.................................................... 1.4 3.2流化床层底面积的计算 (14) 3.3干燥器长度和宽度 (16) 3.4停留时间.......................................................... 1.6 3.5干燥器高度........................................................ 1.6 3.6干燥器结构设计 (17) 第四章附属设备的设计与选型 (20) 4.1风机的选择 (20) 4.2气固分离器 (20) 4.3加料器 (22) 第五章设计结果列表 (23) 附录 (25) 主要参数说明 (25) 设计任务书 一、设计题目 2.2万吨/年流化床干燥器设计 二、设计任务及操作条件 1?设计任务 生产能力（进料量）22万吨/年（以干燥产品计） 操作周期__________ 260 天/年 进料湿含量_______ 13% （湿基） 出口湿含量1% （湿基） I 一、课程设计目的和任务 1.1 设计目的 PLC课程设计A教学的主要任务是在学生修完《可编程序控制器 A》理论课程后，进行的实践教学。通过课程设计既能验证所学的基本理论知识，同时也可以培养学生的基本操作技能与设计能力，使课堂上所学理论知识得以在实践中运用，做到“学以致用”的教学目标。主要做到以下几点： 1）掌握可编程序控制器在本专业上具体应用的设计过程和实现方法； 2）加深对可编程序控制器原理、应用、编程的进一步理解； 3）结合对有关顺序控制系统和保护控制系统的可编程序控制器的实现过程加深对 PLC控制系统的理解与掌握； 4）拓展可编程序控制器及其在相关行业中应用的相关知识。 1.2 设计任务 本次设计的主要任务是在研究喷雾干燥塔系统的工艺流程的基础上，基于 M340 PLC 对喷雾干燥塔控制系统硬件设计，编写喷雾干燥塔控制系统下位机软件，并对控制系统进行调试。本课程设计为后续实践课程《计算机控制系统课程设计》的下位机部分，并与《计算机控制系统课程设计》的上位机程序设计组成一套完整的计算机控制系统实践环节体系。 二、控制对象喷雾干燥塔的分析 2.1喷雾干燥塔背景描述 喷雾干燥塔将液态的料浆经喷枪雾化后喷入干燥塔内，干燥塔利用燃料燃烧的能量将鼓风机送入的空气进行加热;热空气在干燥塔内将雾化的料浆干燥为超细颗粒粉态成品。粉状成品在塔内利用旋风分离原理从热空气中分离出来，有塔的底部翻版阀定期排入收集袋中的合格原料。热空气则通过布袋除尘器除尘后排除。喷雾干燥塔控制系统主要由燃烧、干燥、投料、除尘等几个主要部分组成。主要用于把液态原料制备成固体粉末原料的设备。它被广泛得使用于化工、食品、陶瓷等诸多行业，作为原料或成品加工的设备，该设备一般都作为一套相对独立的系统进行成套供应。 2.2 喷雾干燥塔工艺流程简介 目录 1 概述 (3) 1.1干燥技术现状及进展 (3) 1.1.1干燥技术的概况 (3) 1.1.2干燥技术现状 (3) 1.2气流干燥器的简介 (4) 1.2.1气流干燥器的简介 (4) 1.2.2脉冲式气流干燥器的简介 (5) 2.设计任务及要求 (5) 2.1设计题目 (5) 2.2设计任务及操作条件 (5) 2.3设计内容 (5) 3.干燥器主体工艺尺寸计算计算 (6) 3.1基本参数的确定 (6) 3.2 物料衡算和能量衡算 (6) 3.2.1物料衡算和热量衡算 (6) 3.2.2气流干燥管直径的计算 (7) 3.2.3气流干燥管长度的计算 (8) 4.辅助设备的选型及核算 (17) 4.1鼓风机 (18) 4.2加热器 (18) 4.3进料器 (18) 4.4分离器 (19) 4.5除尘器 (19) 5.设计结果汇总 (19) 6 结论 (19) 参考文献 (19) 致谢……………………………………………………………………………… 附图 一. 概述： 1.1 干燥技术现状及进展 人们通常把采用热物理方式将热量传给含水的物料并将此热量作为潜热而是水分蒸发、分离操作的过程称为干燥。其特征是采用加热、降温、减压或其他能量传递的方式使物料中的水分挥发，冷凝、升华等相变过程与物料分离以达到去湿的目的。 干燥技术的应用，在我国具有十分悠久的历史，文明于世界的造纸技术，就显示了干燥技术的应用，现代干燥技术在国民生产中应用的程度与一个国家的综合国力和国民生活质量的水平密切相关，从某种意义上来说，它标志着这个国家国民经济和社会文明的发达程度。 1.1.1干燥技术的概况 干燥技术的目的是除去某些原料、半成品中的水分或溶剂，就化学工业而言目的哦在于，使物料便于包装、运输、加工和使用，具体为 （1）悬浮液和滤饼状的化工原料和产品，可经干燥成为固体，便于包装和运输。 （2）不少的化工原料和产品，由于水分的存在，有利于微生物的繁殖，易霉烂、虫蛀或变质，这类物料经过干燥便于贮藏，例如生物化学制品、抗生素及食品等，若含水量超过规定标准，易于变质影响使用期限，需要经干燥后才有利于贮藏。 （3）为了使用方便。例如食盐、尿素和硫胺等，当其干燥至含水率为0.2-0.5%左右时，物料不易结块，使用比较方便。 （4）便于加工。一些化工原料，由于加工工艺要求，需要粉碎到一定的粒度范围和含水率，以利于在加工和使用。 （5）为了提高产品的质量。某些化工原料和产品，其质量的高低和含水量有关，物料经过干燥处理，水分除去后，有效成分相应增加，提高了产品质量。 1.1.2干燥技术现状 干燥技术有很宽的服务领域，面对众多的产业，理化性质各不相同的物料，产品质量及其他方面千差万别的要求，干燥技术是一门跨学科、跨行业、具有实验性科学性的技术。 干燥时比较古老。通用和必不可少的化工单元操作。据报道，到目前为止已有400多种形式的干燥器，其中，有100多种形式应用较多。由于高的汽化潜热和以热空气为干燥介质（最通用）导致了固有的热效率低，使干燥成为可与蒸馏相比的高能耗单元操作。一般工业发达的国家（美国、英国等）干燥能耗占全国总能耗的10%-15%。同时它又是一个缺乏能够精确指导实践的科学理论和设计方法。在实际中，依靠经验和小规模实验的数据来指导设计、制造、生产还是主要的方法。因此，往往导致其结局是装臵效果不佳、甚至于报废。因此，在建设工业装臵时，尤其是在设备安装之前，一定要进行充分的、有说服力的实验，以试验作为工业装臵建设的依据。这就是干燥技术应用的显著特点。 1.1.3 干燥技术的进展 传统的干燥器主要有厢式干燥器、隧道干燥器、转筒干燥器、转鼓干燥器、带式干燥器、盘式干燥器、桨叶式干燥器、流化床干燥器、喷动床干燥器、喷雾干燥器、气流干燥器、真空冷冻干燥器、太阳能干燥器、微波和高频干燥器、红外热辐射干燥器等。此外，在各个行业，例如谷物、水果和蔬菜、石油化工、燃料和颜料、食品、乳制品、中药材等行业也由适合自身特点的专用干燥技术和和干燥器。这些传统干燥技术发展历史较长、成熟可靠，在世界各国已经得到广泛 化工原理课程设计任务书 专业： 班级： 姓名： 一、设计题目：奶粉喷雾干燥 二、设计条件： 1、生产任务：年产全脂奶粉840吨（学号：13--18）； 以年工作日330天，日工作二班，班实际喷雾时间6小时计。产品质量 符合国家“全脂奶粉质量标准”。 2、进料状态：浓缩奶总固形物含50% 温度55℃、密度1120kg/m2、表面张力0.049N/m、黏度15cp。 成品奶粉含水量≯2.5%（一级品）、密度600 kg/m2、比热2.1kJ/kg. 3、新鲜空气状态：t 0=23℃、ф =55% 大气压760mmHg 4、热源：饱和水蒸气。 三、设计项目： a)工艺流程的确定 b)喷雾干燥装置的计算 c)辅助设备的选型及计算 d)绘制工艺流程图 e)编制设计说明书 四、设计时间和设计要求 时间：1.5周 要求：根据设计任务，确定方案合理，论证清楚，计算正确，简述简明，图纸整洁无误，书写整齐清洁。 目录 一、工艺流程确定及论证 (3) 1.1论证 (3) 1.1.1.本工艺采用喷雾干燥技术制备乳粉。 (3) 1.1.2本工艺采用压力式喷雾干燥 (4) 1.1.3本工艺采用并流型喷雾干燥 (5) 1.2喷雾干燥流程图 (6) 二、喷雾干燥装置的计算： (7) 2.1物料及热量衡算 (7) 2.1.1空气状态参数的确定 (7) 2.1.2排风状态参数确定： (8) 2.1.2物料衡算： (10) 2.1.3热量衡算 (11) 2.2.压力式雾化器计算 (12) 2.2.1 喷咀孔截面积、孔径及喷头个数的确定 (14) 2.2.2 喷咀旋转室的尺寸确定 (15) 2.2.3 喷嘴的生产能力 (16) 2.2.4 进旋转室切向通道长度L的计算 (16) 2.2.5 喷咀芯结构 (17) 2.2.6 干燥室（塔）主要尺寸的确定 (17) 三、辅助设备的选型计算（汇编4-1、曹277、乳品工业手册492） (18) 3.1空气过滤器的选型计算 (18) 3.2空气加热器的选型计算(汇编4-2~4，乳品工业手册493~502) (19) 3.2.1需要加热量Q需 (19) 3.2.2传热效率 (20) 3.2.3表面风速Va的选取 (20) 3.2.4受风面积F a (21) 3.2.5选型 (21) 3.2.6核算传热量 (21) 3.2.7空气阻力 (22) 3.3 粉尘回收装置的选型和计算 (22) 3.4 风机的选型计算 (23) 3.5高压泵（汇编4-18、乳品414） (24) 3.6其它辅助设备选用 (24) 四、设计结果的汇总： (25) 4.1主要工艺参数 (25) 4.2干燥装置及主要辅助设计一览表 (26) 五、带控制点的工艺流程图 (27) 六、设计说明 (27) 七、结束语 (28) 八、参考文献 (28) 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 目录 1.喷雾干燥的简介 (4) 1.1喷雾干燥的原理 (4) 2.喷雾干燥系统设计方案的确定 (5) 3加热器[4] (7) 4.计算热流量及平均温差[6] (7) 4.3 阻力损失计算 (9) 4.4 传热计算 (10) 5.进风机的选择 (11) 5.1 风量计算 (11) 5.2 风压计算 (12) 6 排风机的选型 (13) 6.1风量计算 (13) 6.2 风压计算 (13) 参考文献： (14) 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 目录 一．设计题目----------------------------------------------2 二．设计任务及条件-------------------------------------2 三．工艺设计计算 1．物料衡算----------------------------------------------3 2．热量衡算----------------------------------------------3 3．雾滴干燥所需时间 计算--------------------------3 4．压力式喷嘴主要尺寸的确定----------------------5 5．干燥塔主要尺寸的确定----------------------------6 6．主要附属设备的设计或选型---------------------11 四．设计结果汇总表------------------------------------13 五．参考文献---------------------------------------------13 六．心得体会---------------------------------------------13 七．附图 1喷雾干燥装置设计的工艺流程示意图 2喷雾干燥塔的工艺条件图 金属0901班《材料工程原理B课程设计》 “压力式喷雾干燥器设计”任务书 指导教师：刘亚云（一）设计题目 压力式喷雾干燥器设计。 （二）设计任务及设计条件 1、干粉生产能力：（湿基）见下表。 2、设备型式：压力式喷雾干燥器，干燥物质为陶瓷面砖原料料浆，干燥介质为空气，热源 为发生炉煤气。 3、设计条件： （1）料浆含水量 w1＝40wt％（湿基） （2）干粉含水量 w2＝6wt％（湿基） （3）料浆密度ρl＝1200kg/m3 （4）干粉密度ρp＝900kg/m3 （5）热风入塔温度 t1＝450℃ （6）热风出塔温度 t2＝70℃ （7）料浆入塔温度 t m1＝20℃ （8）干粉出塔温度 t m2＝50℃ （9）干粉平均粒径 d p＝60μm （10）干粉比热容 c m＝1.04kJ/(kg·℃) （11）料浆雾化压力 2MPa（表压） （12）取冬季的空气参数温度t a＝2℃，相对湿度φa＝70％ 化工原理课程设计 计算说明书 （2013 ~2014 学年第一学期） 设计题目卧式多室流化床干燥器 院系生命科学学院 专业班级生物工程1101 姓名 学号 指导教师 成绩 日期：2013年12月 7日 目录 一、设计任务书 0 二、干燥原理 (2) （一）干燥概述 (2) （二）干燥原理 (2) 三、干燥流程的确定与说明 (4) （一）干燥器的选择方法 (4) （二）几种常见干燥器 (4) （三）干燥中主要设备和机器的确定 (6) （四）干燥流程的说明 (7) 四、流化床干燥器的工艺计算 (9) （一）干燥流程的确定 (9) （二）物料和热量衡算 (9) （三）干燥器的设计 (12) 五、辅助设备的设计与选型 (18) （一）送风机和排风机 (18) （二）气——固分离器 (20) （三）供料装置 (21) 六、设计计算汇总结果 (21) 七、认识与体会 (23) 八、参考文献 (24) 九、主要符号及说明 (25) 一、设计任务书 二、干燥原理 （一）干燥概述 干燥通常是指将热量加于湿物料并排除挥发湿分（大多数情况下是水），而获得一定湿含量固体产品的过程。湿分以松散的化学结合或以液态溶液存在于固体中，或积集在固体的毛细微结构中。 当湿物料作热力干燥时，以下两种过程相继发生： 过程1．能量（大多数是热量）从周围环境传递至物料表面使湿分蒸发。 过程2．内部湿分传递到物料表面，随之由于上述过程而蒸发。 干燥速率由上述两个过程中较慢的一个速率控制，从周围环境将热能传递到湿物料的方式有对流、传导或辐射。在某些情况下可能是这些传热方式联合作用，工业干燥器在型式和设计上的差别与采用的主要传热方法有关。在大多数情况下，热量先传到湿物料的表面热按后传入物料内部，但是，介电、射频或微波干燥时供应的能量在物料内部产生热量后传至外表面。 整个干燥过程中两个过程相继发生，并先后控制干燥速率。 （二）干燥原理 ．外部条件控制的干燥过程（过程 ） 在干燥过程中基本的外部变量为温度、湿度、空气的流速和方向、物料的物理形态、搅动状况，以及在干燥操作时干燥器的持料方法。外部干燥条件在干燥的初始阶段，因为物料表面的水分以蒸汽形式通过物料表面的气膜向周围扩散，这种传质过程伴随传热进行，故强化传热便可加速干燥。 目录 一、课程设计目的和任务 (3) 设计目的 (3) 二、控制对象喷雾干燥塔的分析 (4) 喷雾干燥塔背景描述 (4) 喷雾干燥塔工艺流程简介 (5) 燃烧系统 (6) 干燥系统 (7) 投料系统 (7) 除尘系统 (8) 三、控制系统的硬件设计 (8) 喷雾干燥塔控制功能描述 (9) 控制网络拓扑图 (11) 控制系统的 I/O清单 (11) PLC的选型报告 (16) PLC的I/O端子接线图 (20) 四、控制系统的软件设计 (20) 软件说明书 (20) 控制系统软件程序 (25) 五、控制系统流程图 (33) 燃烧系统流程图 (33) 投料系统流程图 (36) 燃烧系统流程图 (38) 除尘系统流程图 (40) 六、控制系统调试报告 (42) 系统准备阶段 (42) 点火启动过程 (42) 投料系统进入工作过程 (42) 除尘系统进入工作 (43) 手自切换系统 (43) 安全保护系统 (43) 报警系统 (43) 真实调试结果 (44) 七、心得体会 (44) 一、课程设计目的和任务 设计目的 PLC课程设计A教学的主要任务是在学生修完《可编程序控制器A》理论课 程后，进行的实践教学。通过课程设计既能验证所学的基本理论知识，同时也可以培养学生的基本操作技能与设计能力，使课堂上所学理论知识得以在实践中运用，做到“学以致用”的教学目标。主要做到以下几点： 1）掌握可编程序控制器在本专业上具体应用的设计过程和实现方法； 2）加深对可编程序控制器原理、应用、编程的进一步理解； 3）结合对有关顺序控制系统和保护控制系统的可编程序控制器的实现过程 加深对 PLC控制系统的理解与掌握； 4）拓展可编程序控制器及其在相关行业中应用的相关知识。 设计任务 本次设计的主要任务是在研究喷雾干燥塔系统的工艺流程的基础上，基于 M340 PLC 对喷雾干燥塔控制系统硬件设计，编写喷雾干燥塔控制系统下位机软件，并对控制系统进行调试。本课程设计为后续实践课程《计算机控制系统课程设计》的下位机部分，并与《计算机控制系统课程设计》的上位机程序设计组成一套完整的计算机控制系统实践环节体系。 二、控制对象喷雾干燥塔的分析 喷雾干燥塔背景描述 喷雾干燥塔将液态的料浆经喷枪雾化后喷入干燥塔内，干燥塔利 食品机械与设备实验报告 喷雾干燥实验 （一）实验目的 ①了解喷雾干燥设备流程及气动离心雾化器工作原理； ②熟识喷雾干燥的操作； ③通过实验深入了解喷雾干燥的优点和缺点； ④了解喷雾干燥产品形态。 （二）实验原理与内容 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、乳浊液、悬浮液。 液体的雾化器将料液分散为雾滴，增大干燥过程的传热传质速率。雾化器是喷雾干燥的关键部件之一，目前常用的有3种，即压力式雾化器、离心式雾化器、气流式雾化器。 雾化的液体与热气流的接触表面积很大，它与较高温度的气流一接触就迅速进行传热传质，雾滴水分吸收热量后又迅速蒸发成水蒸气，空气既作载热体又作载湿体。在干燥初期，雾滴很小，物料内部湿含 量的扩散传递而造成的干燥阻力几乎等于零，物 料的温度一直处于物料的表面湿球温度，为恒速 干燥阶段。在物料表面没有充水分时，物料就开 始升温并在内部形成温度梯度，为降速干燥阶段。 若当温度梯度很大，物料内部的蒸汽压大于物料 粒子表面内聚力时，粒子即会爆开，瞬时增大传 质蒸发表面。因此喷雾干燥的粉末大多是非球形。 本实验是采用离心喷雾，实验内容包括 1、喷雾干燥设备流程及设备结构介绍； 2、喷雾干燥设备使用操作要点介绍； 3、喷雾干燥； 4、干燥产品形态观察。 （三）实验仪器、设备 小型离心喷雾干燥设备（移动式高速离心喷雾干燥机，型号LPG—5，江苏省常州先锋干燥设备有限公司）。设备参数：离心盘直径50mm、干燥室直径800mm,圆筒高600毫米，筒锥角度60°。这样的离心喷雾高速旋转的动力是采 自压缩空气，压缩空气推动涡轮通过挠性轴带 动离心盘转动,液料从加工料中均匀滴入离心 盘中央受离心力的作用以切线方向甩出,绕成 大小均匀的雾状水滴，分别于干燥室中；由于 离心盘转速高达2.5万转/分。挠性轴细小，故 注意操作，小心加料均匀，防止结焦以保证离 心盘的动力平衡。 实验材料：牛奶 测量仪器：小型离心喷雾干燥设备上热电 偶温度计(进出风)、形态观察仪器。 （四）实验步骤 1．测定实验环境温度、牛奶含水率及可溶性固性物含量等。 2.认真检查设备流程和各部件的结构构造。 3.启动排风机，检查系统部分连接是否良好,有无漏气的地方。 4.接上加热电源预热干燥室，设定温度为190℃。 5.达到所要求的温度，即启动离心转盘到正常运转、并慢慢进少量的物料，观察雾滴的在干燥室中状态，调节供料量直到能看见雾状液滴在干燥室中运动，稳定供料。 6.干燥操作完成后，停止进料、停加热器及停止离心盘转动，待出口温度低于80℃后再停止排风机。 7.拆卸管道、分离器，收集粉料。 8.取出离心喷雾头小心拆开清洗，后抹干安装好垂直放置,盒中保存。 注意：拆洗离心转盘,要特别小心，因它是桡性轴很容易压变形而致损坏。 9．测定产品的含水率及观测形态。 （五）实验装置流程图 目录 第一章工艺流程图及方案设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 第一节方框流程图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 第二节工艺流程简图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 第三节方案的论证说明. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4 第二章物料衡算和能量衡算. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5 第一节有关空气及物料的参数. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5 第二节物料衡算. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6 第三节能量衡算. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7 第三章附属设备的设计及选型. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8 第一节空气加热器的设计及选型. . . . . . . . . . . . . . . . . 8 第二节喷嘴的设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. ..13 第三节风机的选型. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . ..14 第四节旋风分离器的设计及选型.. . . . . . . . . . . .. . . . .16 第五节设计结果一览表. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . 18 第四章设计体会. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 参考文献. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20化工原理课程设计流化床干燥器汇总
食品工程原理课程设计奶粉喷雾干燥
喷雾干燥器的设计
化工原理课程设计流化床干燥器
喷雾干燥器设计计算
化工原理课程设计--脉冲气流干燥器设计
喷雾干燥塔控制系统设计 PLC总课程设计报告
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喷雾干燥课程设计(模版)
化工原理课程设计流化床干燥器
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化工原理干燥器课程设计
化工原理课程设计 奶粉喷雾干燥
《化工原理课程设计》--喷雾干燥设计
压力式喷雾干燥器设计
化工原理课程设计流化床干燥器
喷雾干燥塔控制系统设计plc总课程设计报告
喷雾干燥实验报告
物料干燥课程设计