喷雾干燥器的设计

喷雾干燥器的 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 喷雾干燥器的设计 1、​ 概述 (1)​ 喷雾干燥的原理 喷雾干燥是将溶液、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，从而获得粉末或颗粒状的产品。 物料的干燥过程分为等速阶段和降速阶段。在等速阶段，水分通过颗粒的扩散速率大于汽化速率，水分汽化是在液滴 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面发生，等速阶段又称为表面汽化控制阶段。当水分通过颗粒的扩散速率降低而不能维持颗粒表面的充分润湿时，汽化速率开始减慢，干燥进入降速阶段，降速阶段又称为内部迁移控制阶段。 (2)​ 喷雾干燥的特点 1.​ 喷雾干燥的优点主要是： （1）​ 干燥速度快。 （2）​ 产品具有良好的分散性和溶解性。 （3）​ 生产过程简化，操作控制方便。 （4）​ 产品纯度高，生产环境好。 （5）​ 适宜于连续化大规模生产。 2.​ 喷雾干燥的缺点有： （1）​ 低温操作时，传质速率较低，热效率较低，空气消耗量大，动力消耗也随之增大。 （2）​ 从废气中回收粉尘的设备投资大。 （3）​ 干燥膏糊状物料时，干燥设备的负荷较大。 2、​ 工艺设计条件 干燥物料为悬浮液，干燥介质为空气，热源为蒸汽和电；雾化器采用旋转型压力式喷嘴，选用热风——雾滴并流向下的操作方式。具体工艺参数如下： 料液处理量 料液含水量 （湿基）； 产品含水量 （湿基） 料液密度 ； 产品密度 热风入塔温度 ； 热风出塔温度 料液入塔温度 ； 产品出塔温度 产品平均粒径 ； 产品比热容 加热蒸汽压力（表压） ； 料液雾化压力（表压） 年平均温度 12℃； 年平均相对湿度 70% 3、​ 干燥装置流程 干燥装置采用开放式流程。热风在系统中使用一次，经袋滤器除尘后，就排入大气中，不再循环使用。 4、​ 工艺流程图 1——料液贮罐 2——料液过滤器 3——截止阀 4——隔膜泵 5——稳压罐 6——空气过滤器 7——鼓风机 8——翅片式加热器 9——电加热器 10——干燥塔 11——星形卸料阀 12——旋风分离器 13——雾化器 14——袋滤器 15——碟阀 16——引风机 17——消音器 图1 喷雾干燥装置工艺流程示意图 5、​ 工艺设计计算 (1)​ 物料衡算 1.​ 绝干物料流量 2.​ 产品产量 3.​ 水分蒸发量W (2)​ 热量衡算 1.​ 物料升温所需热量 2.​ 汽化 水的热损失 计算 ， 3.​ 干燥塔出口空气的湿度 根据热量衡算 即 ，为一直线方程 根据给出的工艺设计条件， ， ，由湿空气的H-I图查出， 。当 时，由湿空气的H-I图查出， 。任取 ，则 连结点 和点 ，并延长与 线相交于点D，点D就是出口空气状态点。由H-I图查出， 图2 求解过程示意图 4.​ 空气消耗量 绝干空气的消耗量为 实际空气消耗量为 (3)​ 雾滴干燥所需时间 1.​ 雾滴临界含水量 物料在干燥塔进出口处的干基含水量分别为 即在恒速干燥阶段液滴体积收缩了37% 液滴在恒速干燥阶段由于收缩而减小的体积为 除去的水分质量为` 剩余的水分质量为 临界含水量为 2.​ 初始滴径 由 3.​ 汽化潜热 热空气入塔温度 ，湿度 ，由湿空气H-I图查出，热空气入塔状态下的湿球温度 ，查手册得水在 的汽化潜热 。 4.​ 导热系数 平均气膜温度为 查手册得空气在77℃下的导热系数 5.​ 恒速阶段物料表面温度 即空气的绝热饱和温度 ，可以取空气入塔状态下的湿球温度 6.​ 空气临界温度 恒速阶段的水分蒸发量为 空气的临界湿度为 在H-I图中，过 作垂线，与AD交于点C，点C温度即为空气临界温度 ，由H-I查出 7.​ 雾滴在恒速阶段的干燥时间 恒速阶段热空气与液滴的温度变化 空气： 液滴： 平均推动力为 8.​ 雾滴在降速阶段的干燥时间 降速阶段热空气与物料的温度变化 空气： 物料： 平均推动力为 9.​ 雾滴干燥所需时间 (4)​ 压力喷嘴主要 尺寸 手机海报尺寸公章尺寸朋友圈海报尺寸停车场尺寸印章尺寸 的确定 1.​ 雾化角 为了了使塔径不致过大，根据经验，选取 。 2.​ 流量系数 ，由 的关联图查出，喷嘴结构参数 。 ，由 的关联图查出，流量系数 。 3.​ 喷嘴孔径 由 由 圆整，取 。 4.​ 喷嘴旋转室尺寸 喷嘴孔半径取1mm，即 选用矩形切向通道，切身通道宽度取1.2mm，即 旋转室直径为10mm，则半径 由 及 圆整，取 5.​ 核算喷嘴的生产能力 经圆整后 与原 很接近，不必复算，可以满足设计要求。 6.​ 空气心半径 ，由 的关联图查出， 由 7.​ 喷嘴出口处液膜速度 及其分速度 、 液膜与轴线成 角喷出， 可分解成径向速度 和轴向速度 图3 离心型压力式雾化器结构示意图 表1 压力喷嘴主要尺寸 单位： 喷嘴旋转室尺寸 49 ° 2 0.73 1 1.2 5 4.4 3.0 (5)​ 干燥塔主要尺寸的确定 1.​ 塔径 塔内空气的平均温度为 由手册查出，在200℃下，空气的动力粘度为 ，空气的密度为 。 （1）​ 由径向分速度 ，计算 时的雷诺数 （2）​ 取一系列 ，求出相应的雾滴水平飞行速度 和停留时间 。 如取Re=100，由 ，与 对应的雾滴水平飞行速度为 由 与 的列线图查出 相应的的停留时间为 其余各项计算结果列于表2。 表2 停留时间 与雾滴水平运动速度 的关系 Re 135 0 23.6 100 0.00663 17.5 50 0.0234 8.75 25 0.0464 4.38 15 0.0714 2.63 10 0.0913 1.75 8 0.103 1.40 6 0.120 1.05 4 0.146 0.700 2 0.202 0.350 1 0.253 0.175 0.5 0.313 0.0875 （3）​ 以 为横坐标， 为纵坐标画出 关系曲线，如图4，用图解积分可得 即雾滴由沿径向运动的半径距离为 ，则塔直径为 圆整后取 。 图4 关系曲线图 2.​ 塔高 （1）​ 降速运动时间内雾滴的下降距离 ① 时，雾滴轴向运动的雷诺数 为 由 的关系列线图查出，雾滴由降速运动变为等速运动时的瞬时雷诺数为 。可见雾滴在降速阶段的雷诺数变化范围为3.8～295。 由 查出 ②取一系列雷诺数 ，由 的关系列线图查出相应的 值，再计算出相应的 值，结果列于表3。 表3 与 及 的关系 Re 295 0 51.6 0 250 43.8 0.00249 200 35.0 0.00608 100 17.5 0.0241 50 8.75 0.0433 25 4.38 0.0654 10 1.75 0.121 5 0.102 0.875 0.227 3.8 123.8 ∞ 0.131 0.665 0.290 ③以Re为横坐标， 为纵坐标作图，得到 关系曲线， 如图5。 图5 关系曲线图 ④以Re=250为例，雾滴在降速运动时间内的轴向分速度为 对 关系曲线图解积分得 则停留时间为 其余各项计算结果列于表3。 ⑤以 为横坐标， 为纵坐标作图，得到 关系曲线，如图6。由图解积分得到雾滴降速运动时间内的下降距离为 图6 关系曲线图 （2）​ 等速运动时间内雾滴的下降距离 雾滴在等速运动时间内的沉降速度为 雾滴等速运动的时间为 雾滴在等速运动时间内的下降距离为 （3）​ 塔的有效高度 圆整后，取 。 3.​ 干燥塔热风进出口接管管径 （1）​ 热风进口接管管径 热风进口流量为 取热风进口接管内的气速为 ，则进口接管管径为 圆整后热风进口接管管径取 。 （2）​ 热风出口接管管径 热风出口流量为 取热风出口接管内的气速为 ，则出口接管管径为 圆整后热风出口接管管径取 。 (6)​ 主要附属设备的选型 1.​ 空气加热器 环境空气先用翅片式加热器由12℃加热到130℃，再用电加热器加热到300℃。 （1）​ 翅片式加热器 湿空气由12℃升温至130℃的传换热量为 ——实际空气消耗量 由手册查出，蒸汽压力为 时，蒸汽的饱和温度为 ，汽化潜热为 ，取冷凝水的排出温度为151℃，则水蒸汽消耗量为 加热器的热效率为 由散热排管的选择曲线查出，选择7R型排管，表面风速为 ，则所需排管的受风面积为 7R型散热排管由 型串联而成，单组散热面积为 ，总散热面积为 。 （2）​ 电加热器 所需电加热器的总功率为 2.​ 旋风分离器 进入进入旋风分离器的含尘气体按空气处理，气体温度取95℃ ，湿度为 含尘气体流量为 选用扩散式旋风分离器，查CLK型旋风分离器主要性能表，选用两台CLK-4.0型扩散式旋风分离器，进口风速为 。 3.​ 袋滤器 进入袋滤器的气体温度取90℃，湿度为 气体流量为 过滤气速取 ，所需过滤面积为 查脉冲袋滤器造型表，选用DMC-36型脉冲袋滤器。其过滤面积为 ，处理气量为 ，设备阻力为 。 4.​ 风机 系统中采用两台风机，一台为鼓风机，安装在干燥塔前；另一台为引风机，安装在干燥塔后。设备阻力以干燥塔为基准分前段阻力和后段阻力。在操作条件下，空气流经系统各设备和管道的阻力大体如表4所示。 表4 干燥系统阻力估算表 设备 压降 设备 压降 空气过滤器 200 干燥塔 100 翅片式加热器 300 旋风分离器 1500 电加热器 200 脉冲袋滤器 1500 热风分布器 200 消音器 400 管道、阀门、弯头等 600 管道、阀门、弯头等 800 合计 1500 合计 4300 （1）​ 鼓风机 鼓风机入口处的空气温度为 ，湿度为 鼓风机所需风量为 系统前段空气的平均温度取150℃，由手册查出，空气在150℃下的密度为 ，则系统前段所需风压为 选用 型离心通风机，其风量为 ，风压为 。 （2）​ 引风机 引风机入口处的空气温度取 ，湿度为 引风机所需风量为 系统后段空气的平均温度取90℃，由手册查出，空气在90℃下的密度为 ，则引风机所需风压为 选用 型离心通风机，其风量为 ，风压为 。 (7)​ 工艺设计计算结果汇总 表5 工艺设计计算结果汇总表 料液处理量 330 翅片式加热器散热面积 67.5 水分蒸发量 262.7 电加热器功率 199 产品产量 67.3 袋滤器过滤面积 27 绝干空气消耗量 3921 旋风分离器型号 压力喷嘴孔径 2 袋滤器型号 干燥塔直径 1.5 鼓风机型号 干燥塔有效高度 4 引风机型号 参考文献 [1]李功样，陈兰英，崔英德．常用化工单元设备设计．广州：华南理工大学出版社，2003 [2]姚玉英．化工原理（上）．天津：天津大学出版社，1999 [3]姚玉英．化工原理（下）．天津：天津大学出版社，1999 [4]郭少兰．运用Excel软件在化工图解积分法计算中的应用[J]．萍乡高等专科学校学报，1998（4）：70～71