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。
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。
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。
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2章工艺流程设计及设备论证。
2.1 工艺流程叙述及论证。
喷雾干燥工艺流程四个阶段：
雾化；料物与空气接触（混合流动）；
料物干燥（水分及挥发性物质蒸发）；
干粉制品从空气中分离。
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 / h
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。
12、产品出口温度。
13、浓缩乳比热容。
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3章物料衡算。
1、空气用量计算[1]
原料奶含水量（湿基）；产品奶粉含水量（湿基）
进入干燥塔的物料量。
水分蒸发量。
所以。因为空气经预热器湿度保持不变，所以。
又。所以绝干空气流量。
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。
在20℃时，查[1]得此时空气密度。
所以。离开干燥室的废气温度：℃，查[1]得。
离开干燥室空气量：
废气体积：
2、生产产品量计算[1]
第四章热量衡算[1]
图2： 连续干燥过程的热量衡算示意图。
输入系统热量。
新鲜空气输入：
预热器输入热量：
浓缩乳带入的热量：
所以。输出系统热量。
排气带出的热量：
产品奶粉带出的热量：
干燥室热损失：（-每蒸发1k**干燥室的热损失，按工业生产经验取251kj/kg）
所以。综上所述，，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
表12）喷嘴尺寸的计算。
已知数据。奶粉的产量。
浓缩乳质量流量。
料液雾化压力。
浓缩乳密度。
浓缩乳粘度。
雾化角及流量系数。
为了使塔径不至于过大，根据经验，选取。
查图4得。当时，查图5得。
图5与的关联图图6与的关联图。
喷雾旋转室尺寸。由式。则。
即，圆整后取。
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，，即，圆整，亦即旋转室直径为10mm。
因为。所以。
取a=5.0mm
校核喷嘴的生产能力。
圆整后基本不变，不必复算，可以满足设计要求。
空气心半径的计算。
查图7图7 与的关联图。
得。喷嘴出口处液膜速度的计算。
平均速度。水平速度分量。
垂直速度分量。
合速度。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。
单位： 3）雾滴干燥所需时间。
汽化潜热的确定。
图8 湿空气的h-i图。
由图8查得空气入塔的湿球温度，查手册得该温度下水的汽化潜热为。
导热系数的确定。
平均气膜温度查手册得。
初始滴径的计算。
产品平均粒度。
液滴临界的直径的计算。
液滴的临界湿含量的计算。
空气临界湿含量及临界温度的确定。
查图8得空气的临界温度。
传热温差、的计算。
雾滴干燥所需时间的计算。
4）塔径的计算。
图9 与、、、的列线图。
空气的参数。
塔内空气各参数按常压考虑，其平均温度，查手册得空气粘度。
的计算。进出塔内空气的平均湿度。
热空气湿比体积。
塔内空气平均密度。
雾滴初始水平分速度。
属于过渡流。
由图9查得时，
由式得。 取一系列，，.得一系列，，.查得相应的，..据式算出一系列相应的，，.列于表3中。
以为横坐标，为纵坐标，作曲线，如图10所示。用**积分法求得[7]
塔径，圆整取为。
表3 停留时间与雾滴水平速度的关系。
图10 求塔径的曲线图。
5）塔高的计算。
减速运动段的距离的计算。
a. 由初始垂直速度计算出。
属于过渡流。
b. 由于，查图9得。
c. 据查图9，
则。d. 取一系列，，.得一系列，，.179；查得相应的，..列于表4,中。
e. 以为横坐标，为纵坐标作图，如图11所示。
表4 与、及的关系。
图11 与曲线。
f. 由，可计算出，据图10可求得，从而可以算出停留时间。
g. 类似地由，，.据图11可求得，，.亦可计算出相应的停留时间，，.如表4所示。由此得到减速运动段的停留时间。
h. 由表4的，数据，作曲线如图12所示。用**积分法可得减速运动段的距离。
图12 关系曲线图。
等速运动距离的计算。
a. 等速运动时间。
b. 等速运动段的距离。
塔高的计算。
塔的有效高度圆整后取。
4）热风进出口接管直径的确定。
在干燥系统中，一般取风管中的风速为15-25m/s
热风进口接管直径。
取热风管道中的气速为25m/s，则。
圆整后取干燥塔热风入口接管直径。
热风出口接管直径。
圆整后取。2、空气过滤器选型[5]
过滤面积计算公式：
式中，a——滤层的面积，；
l——通过滤层的空气量，
m——滤层的过滤强度，，一般取m＝4000～8000为宜。
设取m＝5000，由前面计算可知l＝=2342.59。所以代入数据得过滤面积a＝0.469。
空气过滤器选型为af30-n02d-2-x2149
3、废弃除尘器选型[5]
《化工原理课程设计喷雾干燥设计
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