喷雾干燥课程设计模版DOCdocWord下载.docx
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(此处应充分说明预热后的温度t1是如何确定的,这样确
定的依据是什么,要标明依据的来源)
湿度H1=H0=Kg/Kg干
热焓I1=(1.01+1.88*H1)*t1+2492H1
=(1.01+1.88*0.0139)*150+2492*150
比容υ
H1
=(0.773+1.244H
)*(273+t
)/273
1
=(0.773+1.244*0.0139)*(273+150)/150
c排风状态参数确定:
(乳粉生产基本知识P258,乳与乳制品生产P279,273,305)
(此处要详细说明出口排风状态如何确定,理由是什么,在确定
过程中有哪些注意点,如文献介绍及实际生产中一般控制排气温度在7
5~85℃,相对湿度控制在10~13%为好.)
比如选取t2=80℃,然后根据所设计干燥塔的具体操作条件求
取H2υH2I2ф2等参数.奶粉出口温度一般比排气温度低10℃.
就整个干燥器作热量衡算,(化工原理下P230)
3
G2CMtM1/W+CltM1+lI0+l(I1-I0)=G2CMtM2/W+lI2+ql
CM产品比热,全脂奶粉为2.094KJ/Kg℃(P349)
Cl水的比热,4.187KJ/Kg℃
tM1浓奶温度,给定55℃
tM2奶粉出口温度,取70℃
ql每蒸发1千克水干燥室的热损失,
按工业生产经验取251KJ/Kg水(P305)
W每小时蒸发水量(见物料衡算)228.3Kg
G2每小时奶粉产量(见物料衡算)202Kg
l每蒸发1千克水所需空气量Kg,l=1/(H2-H1)
将上式整理后可得
CltM1
-(G2CMtM2/W-G2CMtM1/W+ql)=(I
-I
)/(H2-H1)
(234)
2
方程左端表示干燥室补充热量与损失热量之差,用表示.
=4.187*55-(202*2.094*70/228.3-202*2.094*55/228.3+251)
=KJ/Kg水
=(I2-I1)/(H2-H1)
=((1.01+1.88H2)t2+2492H2-I1)/(H2-H1)
=((1.01+1.88H2)t2+2492H2–190.0)/(H2-0.0139)=-48.5
解得H2=Kg/Kg干
(注意不能用简化式)
热焓I2=(1.01+1.88H2)t2+2492H2
=(1.01+1.88*0.0408)*80+2492*0.0408
ф
的求取:
由
H=0.622ф2P
(
ф2P)
S2
/
P-
4
查得80℃饱和水蒸汽压PS2=355.1m/mHg
0.0408=0.622*355.1/(760-355.1ф2)ф2=
(此处注意,ф2的计算结果不能大于13%,否则产品的含水量无法保证,如果计算结果大于13%,则应调整前面的参数选择,重新计算直到结果满意为止,如果计算结果符合小于13%,则也要说明这个要求,并标明出处。
这里是
计算的一个关键点,请务必注意)
比容
υH2=(0.
773+1.244H2)*(273+t2)/273
=(0.773
+1.224*0.0408)*(273+80)/273
m/Kg干
1-2
物料衡算:
(化工原理P228)
a每小时需得奶粉量G2可由年产量,年工作日,日工作班数及喷
雾时间求取.
G2=8*1/*2*=Kg/h
B每小时喷雾浓奶量及蒸发水分量W
G
=G*(1-W)/(1-W
)
=202(1-0.02)/(1-0.54)
=Kg/h
W=G1-G2=430.3-202=Kg/h
C每蒸发1Kg水干空气用量(绝干量计)
l=1/(H2-H1)=1/(0.0-0.0)
=Kg干/Kg水
每小时干空气量
L=W/(H2-H1)==Kg干/h
新鲜空气体积流量
5
V0=LυH0=84*0.863=
m/h
热空气体积流量
V1=LυH1=847*1.225=m/h
V2=LυH2=87*1.065=
1-3热量衡算
a输入系统热量
新鲜空气输入:
Q1
=LI
×
=848760.5=KJ/h
加热器输入热量:
Q2=L(I2-I1)=8487×
(190-60.5)=KJ/h
浓奶带入的热量:
Q3=G2CMtM1+WCltM1=202×
2.09×
55+228.3×
4.187×
55
=KJ/h
ΣQ=Q1
6
3=5.13×
10
+1.099
入
+Q+Q
10+0.76
B输出系统的热量
排气带出的热量:
Q’1
=8487188.7=KJ/h
产品奶粉带出的热量:
Q’2=G2
MM2=202×
2.09×
70=KJ/h
Ct
干燥室热损失:
Q’3=Wql=228.3×
251=KJ/h
ΣQ出=Q’1+Q’2+Q’3=1.6015×
106+0.296×
105+0.573×
105
6
可见热量收支平衡。
(此处要说明整个系统的热量基本是平衡的,有的同学
算出来如果差异比较大,则要注意调整前面的参数选择)
C干燥过程的热效率:
表示每蒸发1公斤水分,干燥器内所需加入的热量
中用于汽化水分所耗热量的百分率。
η=((r0+CWt2)-CltM1)/l(I2-I1)
=(2492+1.88*80-4.187*55)/37.17(190.0-60.5)=即50.1%
d空气加热器蒸汽消耗量:
(喷雾干燥P266)
选取加热用饱和水蒸气温度T=t1+10=160+10=℃
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:
Dk=Q2/rηk=1.099×
106/2087.1*0.95=Kg/h
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=432.45kg/h
ρ=1120kg/m
G1'
432.45
V1=
386.12l/h
11120
故需生产能力为400l/h的离心雾化器。
要使喷孔流速U孔在0.5~1m/s之间,可增大孔径至5mm,仍采用6个
喷孔。
核算U
/3600
1000
间,适用选LP400:
孔
=
m/s在0.5~1m/s
026
LP400:
参数如下:
生产能力:
400l/h
主要性能参数:
离心盘喷嘴外径:
280mm
7
喷嘴个数:
6个
喷嘴孔径:
5mm
离心盘转速:
7275rpm
离心盘线速度:
104m/s
(上述采用的是参考性设计,因为离心雾化器结构比较复杂,不可能重新进行设计,因此我们可以用现有型号的雾化器,只是在生产能力方面作些调整,上述我们是通过扩大喷孔的孔径,但喷孔内的液流速度应在合理范围内,所以
随后进行了校核,最后列出了主要性能参数。
下面的计算要标明公式出处)2-1液滴直径ζ的计算
δ=98.5×
1
nR
n:
离心盘转速7275rpm
R:
离心盘外半径140mm
σ:
浓奶表面张力0.005kgf/m
0.0
δ=98.5
0.10
m
75
2-2液滴离开转盘的初速度
0.35
0.25
A=0.09rk
rk:
喷孔半径m
(G/Z)0.8
0.0025
15
103
=0.09
1120
μ:
浓奶运动粘度
(0.386/3600
6)0.8
z:
喷嘴个数
=4.21
G:
浓奶体积流量m3/s
G=G1'
0.386m3/h
8
ω=
2n2
7275
761.84弧度/s
60
0.8
R
0.4
Ur=
(1
A
0.95
0.421.43
761.840.8
0.140.4
1.43)
4.21
0.95
761.84
0.42
0.14
离心盘外半径m
=49.84m/s
Ut=ωR=761.84×
0.14=106.66m/s
UH=ur2
ut2
442
1062
1m/s
2-3喷洒液滴射程(喷距半径)
ln
uH
S=
uk
3B
ρB:
进出口空气平均密度
H1
1H2
ρB=
vH1
vH2
kg/m3
μB:
平均粘度
μB=b1
b2
cp
雷诺数Re
uhB
7.51
0.1
210
B
阻力系数
18.5
06
Re0.6
310.6
9
设液滴重力沉降时为层流。
则:
UK=
2(
B)g
(7)2(11)9.81
18B
18
206
=0.m/s
Re
705
05
0.1
26
0.8
为层流
UK=0.m/s
S=4
lnUH
7.05
10ln1.7
1m
UK
0.5
0.10.5
2-4离心喷雾器所需功率
N=
2.25GV02
0.001125V02G
102
2g
V0——液滴线速度m/s
G——浓奶质量流量kg/s
∴N=0.001125×
106.662×
432.451.54kw3600
3、喷雾干燥塔主要尺寸的计算
3-1塔径D
D=2.25S=2.25×
1.523=m圆整为D=m
验算塔内空气平均流速U,应在0.1~0.3m/s之间。
(此处要验算塔内空气流速,若不在范围则要调整前面的参数)
LvH1
71.0
16
U=
0.1m/s
D2
3600
0.1m/s<
u<
0.3m/s,所以D合适。
3-2塔高D
H1=1.2D=1.2×
=m
H2=D=4m
选鼓形阀d=400mm
tg
D/2d/2
20.2
H2
H2
0.45
∴α=48.5°
<
60°
合适(此处要注意为什么要
下面锥体的顶角要小于60°
H=H1+H2==m
d
有效容积V
D2H1
24.8062m2
蒸发强度q核算
W
224
30kg水/m3h
V
62
q经验=0.03t1-1=0.03×
160-1=3.8kg水/mh
二者近似相等∴合适
2、压力式雾化器计算
在此选用M型雾化器而不用S型,。
,喷孔不易堵塞。
(此处要论述选择M型雾化器的原因及其特点)
11
液体通过内插头完成旋转运动,然后由嘴喷喷出。
具有使液体旋转的内插头喷嘴,称为离心型压力喷嘴。
旋转型压力喷嘴和离心压力喷嘴在雾化机理方面,没有什么差别。
12
2-1喷咀孔截面积、孔径及喷头个数的确定
(1)喷咀孔截面积
为使塔径不至过大,且与气流良好接触,根据经验,雾化角控制在60~70℃
在此选°
(出处?
由θ=°
,查图3-44可查,得A=
再由A=2.5查图3-42,可得流量系数CD=
据公式:
F
Q
2gP
CD
ρ——浓奶密度1120kg/m3
Q——喷嘴流量
G'
4.5
1.0
(m/s)
110
△P——压力式雾化器的操作压力,应在
100~150kgf/cm2之间,
选取120kgf/cm2
CD——孔板系数CD=0.25
故
1.073
104
F=
9.8
120
(2)孔径
选取喷嘴孔径do,根据经验一般为1~1.5mm,选1.2mm。
(3)喷头个数的确定
F
2.96
160
n
(个)
d02
(1.2
103)2
13
此值需圆整为个。
2-2喷咀旋转室的尺寸确定
由式:
A
roR
A1=nbh
A1
r0
1/2
∵A=A(
R1
∴可得A1=
r0R
(r0)1/2
A'
A——喷咀的结构参数
A=2.5
r0——喷咀孔半径
R——旋转室半径,取R=3mm
b——液体入口宽度,取b=0.4mm,b太大,不会粘在壁上,分散开,b太窄,阻力大。
A1——切向通道总的截面积
R1——R1=R-b3-0.4=3-0.2=2.8mm
22
n——增向通道个数n=4
h——液体入口高度
A1=
1.103/23103
(1.03/3
2)(m2)
.5
2.0
1.047
h
40.4
nb
3(m)
圆整取0.7mm
根据经验校核
2R/b=2×
3/0.4=15其值在6~30之间
-4-3
h/b=7×
10/0.4×
10=1.75其值在1.3~3.0之间
14
1/2
r0Rr0
)=2.34
A=A((
nbhR1
查图3-42,可得CD=0.26
∴实际的Q
’·
D’
2gp
r
=F
C
=3.39
9.81
104
0.26
(m/s)
大于1.073
m3/s符合要求
p1
可用来调节流量。
p
2-4进旋转室切向通道长度L的计算
如图可知
L1R22R2
R2——空气心外半径一般取
R2=4~4.5mm,取
R2
=4mm
R——旋转室半径,R=3mm
L1
42
32
2.65(mm)
L2
R22
(Rb)2
(3
0.4)2
0.4)2
1.54mm
L=L1L21.542.652.10mm
L——入口长度经验校核
L
2.10
在0.9~7之间
b
5.25
L/b在0.9~7时对流量系数没多大影响,其值过大时,压头损失过大,过
小时,液体进入旋转室后就会出现散乱流动不能在室内均匀旋转。
2-5喷咀芯结构
厚度为6~7mm,喷嘴孔长度取孔直径1.2mm。
3、干燥室(塔)主要尺寸的确定(曹255、汇编2-20、30~31)
因立式喷雾设备较卧式有如下优点:
干燥塔生产能力大,占地面积小,设备蒸发强度大,干燥时间长,有利于
提高设备的热效率等,故选择立式。
采用多喷头式n=3,呈多边三角形布置。
其中心距为1000mm。
喷头与塔壁间距可取1000~1200mm,在此取1100mm,可减少周壁的沾粉
现象,气流的截面速度下降,有利于设备热效率提高。
q=0.03t1-1=0.03×
160-1=3.8
V=
q
V——干燥室的有效容积
W——干燥室的水分蒸发
q——干燥强度
t1——进入干燥室的热风温度
V=228.353.860.1(m3)
H
D
H——立式干燥室的有效高度
F——干燥室的截面积
D——干燥室的直径
500
D=2(cos3001100)3355(mm)
经园整D=3.5m
∴
60.1
m圆整
6.8(
(3.5)2
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