化工原理。课程**(设计)
授课时间：2013——2023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： 4545； ②50； ③55）
3、生产率(原料量)： 0.5 t / h0.3； 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 / kg0.012； 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。
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、悬浮液或乳浊液，也可以是熔融液或膏糊液。根据干燥产品的要求，可以制成粉状、颗粒状、空心球或团粒状[1]。
喷雾干燥有以下优缺点[1]：
优点：① 物聊干燥所需的时间很短，通常只要15-30秒，甚至只要几秒。
容易改变操作条件以调节或控制产品的质量指标，例如粒度分布、最终湿含量等。
根据工艺上的要求，产品可制成粉末状、空心球状或疏松团粒状，通常不需要粉碎即得成品，而且能在水中迅速溶解，例如殊荣脱脂奶粉、速溶咖啡等。
简化了工艺流程。
缺点：① 容积给热系数较小，对于不能用高温在热体干燥的物料，所用设备就显得庞大了一些。而在低温操作时，空气消耗量大，因而动力消耗量也随之增大。
对气—固混合物的分离要求较高。对于很细的粉末状产品，要选择可靠的气固分离装置，以免产品的损失和对周围环境的污染。因此分离装置比较复杂。
1.1喷雾干燥的原理[2]
喷雾干燥是一种悬浮粒子加工技术。将流体物料通过雾化器的作用，形成细微的液滴，使液滴与高温空气接触，水分迅速蒸发从而成为粉末状产品。
1.2喷雾干燥工艺流程及其流程图[2]
喷雾干燥工艺流程包括四个阶段：
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。
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图1： 喷雾干燥流程图。
2.1空气用量计算[1]：
原料奶含水率；产品奶粉含水率；
进入干燥塔的物料量。
备水分蒸发量：
气湿含量：
因为空气经预热器温度保持不变，热空气湿含量：
废空气湿含量：
绝干空气消耗量：
但是，实际空气用量要比计算值多10％～25％所以：
20℃时， 查表得，此时空气密度）
离开干燥室的废弃温度：℃，查表得。
离开干燥室空气量：
废气体积：
2.2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2.1，可知l＝=2336.10。所以代入数据得过滤面积a＝0.467。
空气过滤器选型为af30-n02d-2-x2149
2.3废弃除尘器选型。
由2.1，知废气量为。
过滤面积计算：
式中，f——布袋的过滤总面积，
通过布袋过滤器的空气量，
布袋的单位面积负荷，；
值为140～200；
取＝150代入上式，得f＝14.77。
实际过滤面积
根据过滤面积，查得mc24-1型脉冲袋式除尘器与之相近[4]，可以选用此除尘器，其参数如下：
基于设计基本要求的条件，车间温度t0＝20℃；热空气温度t1＝150℃；
所以，根据平均温度查表可得，定比热熔cp1＝1.022kj/(kg·℃)热导率λ1＝3.087×10－2 w·m－1·℃－1，密度ρ＝0.
986kg/m3，，粘度μ1＝2.13×10－5 pa·s；
由2.1可知，新鲜空气用量；
已知加热蒸汽在700kpa（绝压）下处理，查附录6得此时温度t1＝164.7℃，
假设用于加热的蒸汽处理量：ms2＝2000kg/h，4.1.按空气加热所需来计算换热器的热流量。
86215w
计算平均温差：
查书[6]，得气体和气体间进行换热是的k值大致为12～35，先取k值为20,则所需传热面积为：
4.2初步选定换热器的型号。
在决定管数和管长时，要先选定管内流速。空气在管内流速范围为5～30，设取＝25。设所需单程管数为n，φ25mm×2.5的管内径为0.02m，则管内流量：
解得，n=84根。又有传热面积 a＝75.63m2
可求得单程管长：
若选用4.5m长的管，2管程，则一台换热器的总管数为4.5×84＝378 根。查《化工原理》附录十九得相近浮头式换热器的主要参数，见表2-1
可对表2-1中的数据做核算如下：
每程的管数：，管程流通面积：
由表2－1，查得的0.0311很符合。
传热面积：，比查得的68.2m2稍大，这是由于管长的一小部分需用于在管板上固定管子。应以查得的68.2m2为准。
中心排管数，查得的＝11似乎太小；现未知浮式6管程的具体排管方式，暂存疑。以下按式：，取整＝17。
4.3.1 管程[6]
流速： 雷诺数：
摩擦系数：取钢管绝对粗糙度ε＝0.1mm，得相对粗糙度。
根据＝，查图，得＝0.035
管内阻力损失：
回弯阻力损失：
管程总损失：
4.3.2 壳程
取折流挡板间距h＝0.2m
计算截面积：
计算流速：雷诺数：
由于，摩擦系数：
折流挡板数：
取nb=22
管束损失：缺口损失：
壳程损失：核算下来，管程及壳程的阻力损失都不从多10kpa，又都不小于1kpa。故适用。
4.4.1 管程给热系数[9]
由4.3.1已算出的＝，由于是对于空气，
nu=0.02re0.8=0.02
4.4.2壳程给热系数。
查资料知饱和水蒸汽对管壁的给热系数＝或。
4.4.3 传热系数k。
计算公式为：
式中，k——空气加热器的传热系数，；
——加热管的壁厚，m；
喷雾干燥课程设计 模版
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