喷雾干燥器设计计算
喷雾干燥器设计计算.

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。
LPG-200喷雾干燥技术方案

目录一、设备设计条件二、计算过程T:136干燥1611煅烧29制粒88三、系统描述四、工艺流程简图五、设备技术参数表六、设备机构性能阐述七、设备配置明细表八、备品备件明细表九、供货周期十、工程说明十一、其他事宜一、设备设计条件1、工艺条件物料名称:西药固含量 20%:终水含量: 5%水分蒸发量: 200kg/h雾滴雾化方式:离心式加热方式:蒸汽散热器+电加热补偿进风温度: 280℃-350℃排风温度: 90℃产品捕集方式:主塔+二级旋风分离器系统材质要求:内外不锈钢304制作2、设计气象条件(标准)大气压力: 101.3KPa环境温度: 20℃相对湿度: 80%3、公用工程4.1、电源动力电源: 420V,3相,50HZ功率:动力32.3KW(其中电加热功率为252KW)4.2、压缩空气压力: 0.6 MPa用量:0.3m3/min4.3、用水量压力:清洗水枪用量: 150kg/h二、设备设计参数1、确定的参数(1)水分蒸发量W水=200kg/h(2)干燥进风温度t1=300℃(3)干燥排风温度t2=90℃(4)环境温度t0=20℃(5)环境温度下空气含湿量d0=0.01kg水/kg干空气(6)原料温度:θ1= 20℃(7)产品温度比排风温度低20-30℃,即θ2=50-60℃(未经冷却)(8)干燥进风含湿量d1,在间接换热时,d1=d0=0.01kg水/kg干空气2、塔径计算喷距半径:R=3.46d0.3×G0.25×n-0.16∴R=1.65m喷雾塔内径:一般物料喷雾塔内径为D1=(1~1.1)×2R,取:D1=1.06×(2R)= 3.63m故圆整为D=3.65m,合理雾化器的选用:初选LPG200型高速离心雾化器,雾化盘直径为0.13m,转速为 17600 rpm。
喷距计算(在无热风的情况下):三、系统描述初选型:LPG200型喷雾干燥机组加热系统:蒸汽散热器+电加热补偿细粉捕集系统:主塔+二级旋风分离器+水膜除尘器介质循环系统:送引风机开式循环空气过滤系统:初、中空气过滤器供料系统:螺杆泵可调式自动供料控制系统:数显式仪表显示温度、压力、压差,普通控制变量参数等等四、工艺流程图五、设备技术参数表六、设备机构性能阐述1、供料系统螺杆泵采用了变频调速,有效控制进料量。
ZLPG系列喷雾干燥器设计计算书

ZLPG系列喷雾干燥器设计计算书一、设计参数的确定1、喷雾干燥成套设备设计计算基本型的确定考虑到我国现阶段工厂企业的规模,规定以ZLPG32型喷雾干燥机组为设计计算的基本型比较合适。
以下ZLPG32型为例计算。
干燥除去的水分量W=50kg/h换算成标准单位为1.39x10-2kg/s2、设计计算的基本参数的确定假设物料的初含水分ω1=80%物料终含水分ω2=3%湿物料的平均比热C m=3.28KJ/(kg绝干物料℃)干物料温度θ1=60℃气体初始温度t0=20℃气体进风温度t1=200℃气体出风温度t2=90℃3、进入干燥器原料液体重量G1的计算G1=W(100-ω2)/(ω1-ω2)=50(100-3)/(80-3)=63kg/h4、绝对干物料G2的计算G2=G1-W=63-50=13kg/h5、空气消耗量L的计算L=W/(X2-X1)式中X2、X1分别为进出干燥器的空气湿含量,kg水汽/kg绝干空气。
根据t0=20℃φ=80% 在I-X焓湿图上查得:X0=0.0118kg水蒸汽/kg干空气I0=11.76Kcal/kg干空气当t1=200℃,t2=90℃时,在I-X焓湿图上查得:I1=I2=59 Kcal/kg干空气X2=0.0525 kg水蒸汽/kg干空气则L=W/ (X2- X0)=50/(0.525-0.0118)=1244kg绝干空气/h 假设设备漏气8%则实际空气消耗量L=1244/0.92=1352kg绝干空气/h6、进风风量Q1的计算空气在20℃时的空气比容为V0=0.862m3/kg干空气则进风量Q1=L V0=1352X0.862=1166m3/h7、排风量Q2的计算当尾气为90℃排出的含湿空气比容V2=1.11m3/ kg干空气则排风量Q2=L V2=1352x1.11=1501 m3/h8、冷风风量Q3的确定按截面风速0.5m/s计算,则冷风风量Q3=0.785x(3.352-3.22)x3600/0.5=1300m3/h 9、预热器中消耗的热量Q P的计算Q P=L(I1-I0)=1352(59-11.76)=63868.48KJ/h140℃蒸汽的汽化潜热为2148.7KJ/kg假设预热器的热损失为10%则Q P’= Q P/0.9=70965KJ/h10、干燥系统消耗的总热量Q的计算Q=1.01L(t2-t0)+W(2490+1.88t2)+GxC m(θ1- t0)=1.01x1352x(90-20)+50(2490+1.88x90)+13x3.28x40 =95586.4+132960+1705.6=230252KJ/h11、向干燥器补充的热量Q D的计算Q D=Q- Q P’=230252-70965=159287KJ/h=44.2kw取电加热补偿为45KW12、空气散热器的面积F的计算假设蒸汽压力为0.6Mpa,则蒸汽温度为T=158℃,其比热焓为I01=659.4Ikcal/kg 冷凝水比热焓为I11=160.38 kcal/kg对数平均温度“Δt=[(T-t0)-(T-t1)]/ln[(T-t0)/(T-t1)]=[(158-20)-(158-140)]/ln[(158-20)/(158-140)]=58.91℃散热器面积F= Q P’/20Δt=70965/20x58.91=60.3m2二、干燥塔以及辅助设备的确定1、干燥塔直径D的确定D=2(R99)2.04(R99)2.04为圆盘下面2米出的喷距半径(R99)2.04=4.33D20.2G0.25N-0.16式中D2-圆盘直径mG-供料速度(kg/h)N-圆盘转速(kg/h)(R99)2.04=4.33x0.120.2x630.2518000-0.16=4.33x0.65x2.81x0.2=1.58mD=2x(R99)2.04=1.58x2=3.16m取D=3.2m2、干燥塔有效高度H1离心喷雾H/D=0.5-1,取H1=D=3.2m3、旋风分离器直径D1确定按进口风速18m/s计算,则D1=0.43实际取D1=0.45m4、脉冲除尘器的确定按气体处理为1500m3/h 取MC-24型脉冲除尘器5、空气过滤器的选择取高效空气过滤器的迎风风速为1.1m/s则高效空气过滤器为630x630x220取中效空气过滤器的迎风风速为2m/s则中效空气过滤器为630x630x600取初效空气过滤器的迎风风速为1.5m/s则初效空气过滤器为595x595x406、风机功率的计算取各部分的压力损失为:空气过滤器ΔP1=338.44pa空气热交换器ΔP2=220pa电加热ΔP3=196.13pa管道ΔP4=1200pa旋风分离器ΔP5=1450pa布袋除尘器ΔP6=1200pa干燥塔ΔP7=200pa其它ΔP8=198.13pa冷风风道ΔP9=392pa冷风管道ΔP10=310.62pa则送风风机压强P1=ΔP1+ΔP2+ΔP3=338.44+220+196.13=754.57pa则引风风机压强P2=ΔP5+ΔP6+ΔP7+ΔP8=1200+1450+1200+200+196.13 =4246.13pa则冷风风机压强P2=ΔP9+ΔP10=392+310.62=702.62 pa符号说明。
喷雾干燥机 计算公式

喷雾干燥机计算公式
喷雾干燥机蒸发量的计算公式是:Q=A×(H1-H2)×W,其中,Q 表示蒸发量,A表示干燥气体含水分量,H1表示进风口湿空气相对湿度,H2表示出风口湿空气相对湿度,W表示物料进料量。
此外,正确计算和控制喷雾干燥机蒸发量,能够有效提高干燥效率,缩短干燥时间,减少能耗和生产成本。
同时,通过对蒸发量的实时监测和调节,可以确保干燥产品质量的稳定性和一致性,提高产品市场竞争力。
请注意,喷雾干燥机的蒸发量会受到多种因素的影响,包括进气温度和相对湿度、出气温度和相对湿度、进料浓度、进料温度以及喷雾器性能和操作等。
因此,在使用上述公式计算蒸发量时,需要结合实际情况进行适当调整。
喷雾干燥器设计计算

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: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。
食品工程原理课程设计任务书-喷雾干燥

食品工程原理课程设计任务书设计题目:喷雾式干燥奶粉干燥器设计班级:xxx指导教师:xxx小组成员:xxx设计时间:xxx目录一、设计任务书 (2)1.1设计题目 (2)1.2设计条件 (2)1.3设计要求 (2)1.4设计任务分工 (2)二、设计方案简介 (3)2.1喷雾干燥的原理和特点 (3)2.1.1喷雾干燥的原理 (3)2.1.2喷雾干燥的特点 (3)2.2喷雾干燥方案的拟定及说明 (4)2.2.1本工艺采用压力式喷雾干燥 (4)2.2.2本工艺采用并流型喷雾干燥 (5)2.3工艺流程图 (5)三、工艺设计计算 (6)3.1物料及热量衡算 (6)3.1.1空气状态参数的确定 (6)3.1.2物料衡算 (8)3.1.3热量衡算 (8)3.2喷雾干燥时间计算 (8)3.3压力式喷嘴的主要尺寸确定 (9)3.4喷雾干燥塔主要尺寸的计算 (11)四、主要附属设备的选型计算 (11)4.1空气加热器 (11)4.2旋风分离器 (12)4.3布袋过滤器的选择 (13)4.4风机的选择 (13)五、工艺设计计算结果汇总 (14)参考文献 (15)附录 (15)一、设计任务书1.1设计题目喷雾式奶粉干燥器设计1.2设计条件①已知条件干燥塔热风温度:140℃排风相对湿度:15%车间空气温度:25℃相对湿度:60%浓缩奶的流量:400 kg/h浓缩奶固形物:45%浓奶滴的临界含水量:45%(湿基)密度:1000 kg/m3干燥后的奶粉含水量:2.5%密度:1250 kg/m3奶滴的初始和临界点时的直径:120 μm和45 μm奶粉的平衡含水量为4%平均雾滴直径Dw=200 μm空气加热的传热系数:1200 W/(m2·k)加热压力:700kPa(表压)②查得条件浓缩奶比热2.1kJ/kg·K1.3设计要求根据设计条件对干燥器进行工艺计算(物料衡算和热量衡算),结构计算(直径、管长等),然后对附属设备进行选型计算,绘制出干燥系统图及换热器总装置图。
干燥技术第三节喷雾干燥塔的结构设计和尺寸估算精编版

干燥技术第三节喷雾干燥塔的结构设计和尺寸估算精编版喷雾干燥塔是一种常用的干燥设备,广泛应用于化工、制药、食品等行业。
其结构设计和尺寸估算对于确保设备正常运行和达到预期干燥效果非常重要。
下面将详细介绍喷雾干燥塔的结构设计和尺寸估算。
首先是结构设计方面,喷雾干燥塔通常由喷雾室、干燥室、排气室和底座等组成。
喷雾室是喷雾干燥塔的顶部,用于将物料和干燥介质进行接触和混合。
喷雾室通常由喷雾装置、喷嘴和混合器等组成。
喷雾装置通常采用压力喷雾器或者离心喷雾器,用于将悬浮在空气中的物料颗粒雾化成小的颗粒。
喷嘴的设计决定了雾化的效果,同时还需要考虑喷嘴材质和清洗方式等。
混合器通常采用旋流器或者静态混合器等,用于将物料和干燥介质充分混合。
干燥室是喷雾干燥塔的主体部分,用于将雾化的物料颗粒进行脱水和干燥。
干燥室通常采用圆柱形或者锥形结构,结构上通常分为三个区域:热气氛区、物料干燥区和除尘区。
热气氛区是靠近喷雾室的区域,用于提供热量并将潮湿的空气预热。
物料干燥区是干燥室最长的区域,用于进行物料的脱水和干燥。
除尘区位于干燥室的底部,用于收集和排除干燥后的物料和粉尘。
排气室是喷雾干燥塔的底部,用于排放含有水蒸气和粉尘的废气。
排气室通常设有排气口和排气管道,通过排气管道将废气排出设备。
排气室的设计需要考虑到废气的流速和空气的分布情况,以确保废气能够有效排放。
底座是喷雾干燥塔的支撑结构,通常采用钢结构或者混凝土结构。
底座的设计需要考虑到设备的稳定性和承载力,以确保设备能够安全稳定地运行。
其次是尺寸估算方面,喷雾干燥塔的尺寸估算涉及到喷雾室、干燥室和排气室的容积计算以及主要设备的尺寸估算。
喷雾室的容积计算通常根据物料的流量和停留时间来确定。
流量一般根据工艺要求来确定,停留时间一般根据物料干燥的要求和实际运行情况来确定。
干燥室的容积计算通常根据物料的湿度、干燥介质的温度和湿度以及物料的干燥速度来确定。
干燥速度一般根据实验结果或者经验来确定,并结合物料的湿度和干燥介质的温度和湿度进行修正。
干燥技术喷雾干燥塔的结构设计和尺寸估算

干燥技术喷雾干燥塔的结构设计和尺寸估算喷雾干燥技术是一种常用的固体颗粒物料的干燥方法,其主要原理是通过加热将湿物料转变为颗粒状物料,并通过喷雾器将物料雾化成小颗粒后向干燥塔中送入,同时通过热风将物料中的水分蒸发,最终得到干燥的颗粒物料。
喷雾干燥塔是喷雾干燥设备的核心部件,其结构设计和尺寸估算对于干燥效果的好坏和设备的稳定运行起着至关重要的作用。
喷雾干燥塔的结构设计包括塔体结构、喷雾器、气体分布装置等几个方面。
塔体结构通常采用圆柱形或者矩形结构,其主要参数包括塔体直径、高度、进出料口的位置和尺寸等。
喷雾器是将物料雾化成小颗粒的关键装置,其结构包括进料管、雾化室和喷嘴等部分,喷嘴的结构形式有压缩空气喷嘴、旋转喷嘴和气雾双流喷嘴等多种类型。
气体分布装置则是保证干燥过程中气体均匀分布的关键装置,其结构形式包括静态气体分布装置和动态气体分布装置。
尺寸估算是确定喷雾干燥塔大小的重要步骤,主要包括塔体体积、喷嘴数量和排气量等参数的估算。
塔体体积的估算通常根据物料的产量和干燥工艺要求来确定,一般可以按照物料的输送速度和停留时间来计算。
喷嘴数量的估算则需要根据喷雾室的尺寸和物料的雾化要求来确定,通常需要保证雾化均匀、颗粒大小一致和覆盖面积广等方面考虑。
排气量的估算则是根据物料的湿度和干燥工艺要求来确定,一般要保证干燥过程中的排湿量能够满足要求。
总之,喷雾干燥塔的结构设计和尺寸估算是干燥设备设计中的重要环节,其设计合理与否直接影响到干燥效果和设备的稳定运行。
在设计过程中需要综合考虑物料的性质、生产工艺要求和设备的实际情况,通过合理的结构设计和尺寸估算来满足工艺要求并提高生产效率。
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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: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G1=340kg/h料液含水量ω1=59%(湿基,质量分数)产品含水量ω=2%(湿基,质量分数)料液密度ρL =1100kg/m3产品密度ρD=900kg/m3热风入塔温度t1=245℃热风出塔温度t2=100℃料液入塔温度θ1=20℃产品出塔温度θ2=90℃产品平均粒径dp=125μm 干物料比容热c2m=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(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,在极短的时间内便成为干燥产品,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范围非常广(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,在一定范围内,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内进行的,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,能制成不同形状(球形、粉末、疏松团粒)、性质(流动性、速溶性)、色、香、味的产品。
(4) 流程常用喷雾干燥工艺流程:雾化→热气流中加热→水分蒸发干燥→气固分离→收集产品; 主要构成:干燥器、雾化器、旋风分离器、卸料器、空气加热器、过滤器、风机和泵等。
3.工艺设计计算 3.1物料衡算 ① 产品产量G 2 G 2=G 1×2111ωω--=340×02.0159.01--=142.2 (kg/h) ② 水分蒸发量WW =G 1-G 2=340-142.2=197.8(kg/h) 3.2热量衡算① 物料升温所需的热量q m q m =W c G m )θθ1222(-=8.19720905.22.142)(-⨯⨯=125.88 (kJ/kg 水) ② 热损失q l根据经验取q l =210(kJ/kg 水) ③ 干燥塔出口空气的湿含量H 21212H H I I --=-(q m +q l -C W θ1)=-(125.88+210-4.186×20)=-252.16C W 为水的比热;4.186kJ/(kg ·℃)I 1,I 2分别为空气进入干燥器前和离开干燥器时的热焓,kJ/kg 干气; H 1,H 2分别为空气进入干燥器前和离开干燥器时的湿度,kg 水/kg 干气; 根据年平均空气温度为12℃,年平均空气相对湿度70%,查空气的I -H 图得H 0= H 1=0.006, I 1=320kJ/kg ,任取H '1=H e =0.04,代入上式得: I '2= I e =320-223.50×(0.04-0.006)=311.43 kJ/kg根据H -I 图,查得H 2=0.078(kg 水/kg 干空气) ④ 干空气的消耗量 L =12H H W-=006.0078.08.197-=2746.6 (kg 干空气/h)3.3雾滴干燥所需时间 ① 汽化潜热r 的确定由I-H 图查得空气入塔状态下的湿球温度t W =54℃,该温度下水的汽化潜热r =2400kJ/kg② 导热系数λ的确定平均气膜温度为(54+100)/2=77℃,在该温度下空气的导热系数λ=3×105-KW/(m ·K)③ 初始滴径d 0p d 0p 可由下式计算 d 0p =(ls ρρ×2111X X ++)3/1·d p (X 1表示溶液每千克干固体含湿量,X 2表示干产品每千克干固体含湿量,)由于X 1=4159=1.44(kg 水/kg 干物料),X 2=982=0.0204kg 水/kg 干物料, 所以d 0p =(1100900×0204.0144.11++)3/1×125=156μm④ 雾滴临界直径d pc d pc =d p =125μm⑤ 雾滴临界湿含量X C 可以下式计算X C =111ω-{ω1-[1-(0p pC d d )3]l ρρω}=59.011-{0.59-[1-(156125)]3×11001000}=0.36kg 水/kg 干料 进一步换算成湿基湿含量:C C =0.36/(1+0.36)=0.262,即含水量26.2%。
⑥ 空气临界湿含量H C干燥第一阶段水分蒸发量为W1=340×0.41×(59/41-0.36)=151.04 kg/h H C =0.006+204.91/3571=0.0610 kg 水/kg 干气 ⑦ 空气临界温度t C 查I-H 图得t C =135℃ ⑧ 传热温度差 恒速阶段传热温度差 △t 1=WC W C t t t t t t -----1111ln)()(θθ=5413520245ln )54135()20245(-----=140.9 ℃降速阶段传热温度差 △t 2=2222ln)()(θθ-----t t t t t t WC W C =9010054135ln )90100()54135(-----=33.9℃ ⑨ 雾滴的干燥时间ττ=12028)(t d d pC p L λ△γρ-+22212)(t X X d C PC D λ△γρ-τ=9.140103810)25.165.1(110024005822⨯⨯⨯⨯-⨯⨯--+9.3310312)0204.036.0(1025.19002400582⨯⨯⨯-⨯⨯⨯⨯-- =1.61(s )3.4 压力喷嘴主要尺寸的确定① 为了使塔径不致过大,根据经验选取雾化角θ=58°,由A ′—θ关联图查得A ′=2.0② 当A ′=2.0 ,查C 0—A ′关联图得流量系数C 0=0.28 ③喷嘴孔径的计算,由式可得(Q 为流量)d 0=2[LP C Qρ△π/20]2/1=2[1100/104228.014.3)36001100/(3406⨯⨯⨯⨯⨯]2/1=2.14×103-m圆整后取d 0=3mm④ 喷嘴其他主要尺寸的确定。