化工原理干燥课程设计(DOC38页)

化工原理课程设计课题名称年产量２222吨奶粉的干燥工艺设计班级姓名指导教师时间目录第一章绪论.................. 错误!未定义书签。

１.1 产品生产的国内外发展概况及意义ﻩ错误!未定义书签。

1.2 原料的性质及来源ﻩ错误!未定义书签。

1.３设计所采用的分离方法及特点ﻩ错误!未定义书签。

第二章工艺流程设计及设备论证.. 错误!未定义书签。

２.1 工艺流程叙述及论证......... 错误!未定义书签。

2.２工艺参数的选择论证.......... 错误!未定义书签。

2.３设备论证.................... 错误!未定义书签。

第三章物料衡算ﻩ错误!未定义书签。

第四章能量衡算............... 错误!未定义书签。

第五章设备设计计算与选型...... 错误!未定义书签。

第六章非工艺部分ﻩ错误!未定义书签。

６.1安全ﻩ错误!未定义书签。

６.2 三废情况及环保的大体方案ﻩ错误!未定义书签。

主要参考文献.................... 错误!未定义书签。

结束语.......................... 错误!未定义书签。

第一章绪论1．1 产品生产的国内外发展概况及意义奶粉容易冲调，方便携带,营养丰富。

冲调时,即使用温水也能迅速溶解，适宜保存,并便于携带。

国内奶粉市场竞争日趋激烈,国内外奶粉品牌都在加紧抢占终端资源,随着我国本土奶粉品牌在研发、工艺、质量控制以及发展战略等方面的日渐成熟，我国奶粉的市场竞争将进入白热化阶段。

1．2 原料的性质及来源牛奶顾名思义是从雌性奶牛身上所挤出来的。

牛奶含有丰富的矿物质，钙、磷、铁、锌、锰、铜、钼。

主要成份有水、脂肪、磷脂、蛋白质、乳糖、无机盐等。

１．3 设计所采用的分离方法及特点[１]喷雾干燥是用喷雾器将含水量在８０%以上的溶液、悬浮液、浆状或熔融液等喷成细雾滴分散在热气流之中,使水分迅速蒸发而达到干燥的目的,从而获得粉末或颗粒状的产品。

喷雾干燥的特点:1)喷雾干燥操作是连续的,其系统可以是全自动控制操作2)只要干燥条件保持恒定，干燥产品特性就保持恒定3)喷雾干燥系统适用于热敏性和非热敏性物料的干燥，适用于水溶液和有机溶剂物料的干燥4)喷雾干燥操作具有非常大的灵活性。

喷雾能力每小时几千克至２00ｔ第二章工艺流程设计及设备论证2.1 工艺流程叙述及论证⑴喷雾干燥工艺流程四个阶段: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2.2 工艺参数的选择论证1、物系：牛奶２、原料含水率:45 ％3、生产率(原料量):0.5 t / h4、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 绝干气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 绝干气11、湿物料进料温度℃551=θ12、产品出口温度℃702=θ13、浓缩乳比热容）（K C kg /kJ 1.2s =2.３ 设备论证1、计算所需空气流量和风压,选择进风机和排风机的型号。

2、计算所需换热面积,选择换热器（预热器）的型号。

3、计算所需喷雾干燥系统设备。

第三章 物料衡算1、空气用量计算[1]原料奶含水量(湿基)%45ω1=；产品奶粉含水量(湿基）%2ω2= 进入干燥塔的物料量1110.5500G t h kg h --=⋅=⋅。

水分蒸发量）（）（2112X X G H H L W -=-=82.045.0145.0ω-1ω111=-==X 02.002.0102.0ω-1ω222=-==Xkg/h 27545.01500ω111=-⨯=-=）（）（G G所以h /kg 220=W因为空气经预热器湿度保持不变,所以绝干气kg /kg 012.010==H H又绝干气kg /kg 12.02=H所以绝干空气流量h /kg 04.2037012.012.022012=-=-=H H W L由于上面所计算的为理想状态下,但是实际空气用量要比理想状态下多15%~２5%，所以1.59.234215.104.2037%)151(-=⨯=+⨯=h kg L L 实在2０℃时,查[1］得此时空气密度30 1.205kg m ρ=⋅所以13006.1944205.159.2342-===h m L V ρ实实离开干燥室的废气温度：280T =℃，查[1]得32 1.000kg m ρ=⋅离开干燥室空气量2L :122·48.228112.0104.20371-=+⨯=+=h kg H L L ）（）（ 废气体积2V ：13222·48.2281000.148.2281-===h m L V ρ2、生产产品量计算［1]h /kg 61.28002.0145.01500ω1ω12112=--⨯=--=）（）（G G第四章 热量衡算[1]图2： 连续干燥过程的热量衡算示意图绝干气）（）（kg /K 53.50012.024*******.088.101.12490t 88.101.10000J H H I =⨯+⨯⨯+=+⨯+=绝干气）（）（kg /K 76.184012.024********.088.101.12490t 88.101.11111J H H I =⨯+⨯⨯+=+⨯+=绝干气）（）（kg /K 65.39712.024908012.088.101.12490t 88.101.12222J H H I =⨯+⨯⨯+=+⨯+=kg /95.87755187.482.015.273551.2w s 1111KJ C X C I =⨯⨯++⨯=+=）（，θθkg /48.72670187.42.0015.273701.2w s 2222KJ C X C I =⨯⨯++⨯=+=）（，θθ输入系统热量①新鲜空气输入:h /07.11837153.5059.234201KJ LI Q =⨯==②预热器输入热量:h /86.31444553.5076.18459.2342012KJ I I L Q =-⨯=-=）（）（ ③浓缩乳带入的热量:h /16.8307355187.4220551.261.280w s 1123KJ WC C G Q =⨯⨯+⨯⨯=+=θθ所以h /1013.51083.0101.3102.15555321KJ Q Q Q Q ⨯=⨯+⨯+⨯=++=∑入输出系统热量①排气带出的热量：h /91.42153065.39759.234221KJ LI Q =⨯==，②产品奶粉带出的热量:h /67.41249701.261.280s 222KJ C G Q =⨯⨯==θ，③干燥室热损失:h /552202512203KJ WQ Q L =⨯==，(L Q －－-每蒸发1kg 水干燥室的热损失,按工业生产经验取251kJ/kg ）所以h /1015.51054.01041.0102.45555321KJ Q Q Q Q ⨯=⨯+⨯+⨯=++=∑，，，出综上所述,出入Q Q ∑=∑，可见热量收支平衡第五章设备设计计算与选型由于新鲜空气有杂质以及灰尘,会影响干燥过程,所以进行过滤；加以安装空气过滤器和废弃除尘器,会在下文进行选型计算。

对流程图的更新：图3:喷雾干燥流程图(新）1、干燥器主要尺寸计算[3][6]（1）雾化器的选取图4 压力式雾化器结构示意图设计采用压力式雾化器，压力式喷嘴结构简单,造价成本低；全部零件,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。

压力式喷嘴的雾滴（或颗粒)的尺寸范围(低粘度、牛顿型流体）如表１压力式喷嘴的雾滴（或颗粒)的尺寸范围压力/Mpa 平均尺寸/ｕm 压力/Mpa 平均尺寸/ｕm >10 15～3０２．5～550~15０ 5~1030~５0１.5~2．51５0～350表1（2）喷嘴尺寸的计算①已知数据奶粉的产量h /kg 61.280/t 22222==年G 浓缩乳质量流量h kg G /5001= 料液雾化压力Mpa P 5.2=∆ 浓缩乳密度3/7.1482m kg =ρ 浓缩乳粘度cp 64.23=μ②雾化角及流量系数D C 为了使塔径不至于过大,根据经验，选取 48=β48=β，查图４得9.0,=A 当9.0,=A 时，查图５得41.0=D C图5 β与,A 的关联图 图6 D C 与,A 的关联图③喷雾旋转室尺寸由式gpg 2r g 2r V l 200t 20ρππ∆==）（）（D D C H C 则m1012.17.1482/105.2241.07.14823600/500/p 2r 32/162/1l 0-⨯=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯⨯⨯⨯⨯=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡∆=πρπ）（D C V m 1024.2r 2d 300-⨯==即mm 24.2d 0=,圆整后取mm 50.2d 0=④喷嘴其他主要尺寸的确定选矩形切线入口通道两个，据经验取ｂ=1.2mm,8b /21=R ，即m m 8.41=R ,圆整m m 51=R ，亦即旋转室直径为1０mm 。

因为mm 4.422.152b 12=-=-=R R ab 21=A所以mm 85.44.425.19.02.12525.1r bA 2r a 2/12/12010=⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯⨯=⎪⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛=ππR R ，取a=5.0mm⑤校核喷嘴的生产能力87.04.425.12.152525.1r ab2r 2/12/12010=⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯⨯=⎪⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛=ππR R A ，圆整后，A 基本不变，不必复算，可以满足设计要求。

⑥空气心半径c r 的计算 64.12.152525.1r 1100=⨯⨯⨯⨯==ππA R A查图7图70A 与0a 的关联图得62.0a 0=mm 77.025.10.62-1r a 1r 00c =⨯=-=⑦喷嘴出口处液膜速度的计算平均速度()s /m 75.301077.025.17.14823600/500r r u 6222c200=⨯-⨯⨯=-=-）（）（ππV 水平速度分量s /m 69.13248tg75.302tgu u 00x =︒⨯==β垂直速度分量s /m 75.30u u 00y ==合速度()s m /66.33u u u 2/12y 20x 0res =+=综上所述,压力式喷嘴主要尺寸如下表表２ 压力喷嘴主要尺寸mmθc r 喷嘴旋转室尺寸0r b 1R 2R a48°0.77 mm1．２5ｍｍ 1．2 mm 5 ｍm4.４ m ｍ5 mm（3）雾滴干燥所需时间τ①汽化潜热γ的确定图8 湿空气的H-Ｉ图由图8查得空气入塔的湿球温度℃42=w t ,查手册得该温度下水的汽化潜热为kg kJ /3.2330=γ。