2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、<p><b>  1.任務(wù)書</b></p><p><b>  1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p>  設(shè)計(jì)日處理 30 噸鮮奶的全脂奶粉干燥裝置。</p><p><b>  1.2 任務(wù)說明</b></p><p>  原料為已經(jīng)濃縮至濃奶含水 58

2、%,成品奶粉含水控制在小于 3 %。</p><p><b>  1.3 設(shè)計(jì)內(nèi)容</b></p><p>  1、生產(chǎn)流程的確定,工藝條件選定。</p><p>  2、確定霧化器的形式及計(jì)算</p><p>  3、干燥塔工藝計(jì)算。包括空氣消耗量、加熱介質(zhì)消耗量及塔徑和塔高的計(jì)算。</p><p&

3、gt;  4、附屬設(shè)備的計(jì)算和選型。包括空氣加熱器、氣固分離器、氣液輸送機(jī)械、熱風(fēng)進(jìn)口及分布裝置和排料裝置。</p><p>  5、繪制噴霧干燥裝置工藝流程圖。</p><p>  6、編寫設(shè)計(jì)說明書一份。</p><p><b>  2.前言</b></p><p><b>  2.1 工藝背景</b

4、></p><p><b>  2.1.1 概述</b></p><p>  干燥器的種類有很多。常見的幾種干燥器的分類方法如下:</p><p> ?。?)按操作壓力可分為常壓型和真空型干燥器。</p><p> ?。?)按操作方式可分為連續(xù)式和間歇式干燥器。</p><p> ?。?)按

5、熱量傳遞的方式可分為:</p><p> ?、賹α骷訜嵝透稍锲?,如噴霧干燥器、氣流干燥器、流化床干燥器等;</p><p> ?、趥鲗?dǎo)加熱型干燥器,如耙式真空干燥器、滾筒干燥器、冷凍干燥器等;</p><p> ?、圯椛浼訜嵝透稍锲?,如紅外線干燥器、遠(yuǎn)紅外線干燥器等;</p><p>  ④介電加熱型干燥器,如微波加熱干燥器等。</p&

6、gt;<p>  在眾多干燥器中,對流加熱型干燥器的應(yīng)用最多。如化學(xué)工業(yè)中,干燥塑料、樹脂等;食品工業(yè)中,奶粉及調(diào)味品的干燥;醫(yī)學(xué)和生物化學(xué)領(lǐng)域中,干燥抗生素、酶、維生素、血漿等。</p><p>  2.1.2 奶粉干燥簡介</p><p>  鮮奶的主要成分有水分:87%~88%,總?cè)楣腆w:12%~13%,其中脂肪3.4%~3.8%、蛋白質(zhì)3.3%~3.5%、乳糖4.6%

7、~4.7%、無機(jī)鹽0.7%~0.75%,使用噴霧干燥器制成奶粉。</p><p>  鮮奶中含水量大,所以在噴霧干燥之前,總是需要將奶用蒸發(fā)方式濃縮到40%~50%的固含量,因?yàn)樵谡舭l(fā)器中蒸發(fā)水約比噴霧干燥器中蒸發(fā)水便宜十倍。</p><p>  2.1.3 噴霧干燥的原理</p><p>  將溶液、乳濁液、懸浮液或漿料在熱風(fēng)中噴霧成細(xì)小的液滴,在它下落的過程中,

8、液滴中的水分被蒸發(fā)而形成粉末或顆粒狀的產(chǎn)品,這樣的過程成為噴霧干燥。</p><p>  噴霧干燥的原理如圖1-1所示。</p><p>  在干燥塔的頂部導(dǎo)入熱風(fēng),同時(shí)用泵將料液送至塔頂,經(jīng)過霧化器噴成霧狀的液滴,這些液滴群的表面積很大,與高溫?zé)犸L(fēng)接觸后其中的水分蒸發(fā),在極短的時(shí)間內(nèi)便成為干燥產(chǎn)品,從干燥塔底部排出。熱風(fēng)與液滴接觸后高溫顯著降低,濕度增大,它作為廢氣由排風(fēng)機(jī)抽出。廢氣夾帶

9、的微粉用分離裝置回收。</p><p>  物料干燥分等速階段和降速階段兩個(gè)部分進(jìn)行。在等速階段,水分通過顆粒的擴(kuò)散速度大于蒸發(fā)速度。水分蒸發(fā)是在液滴表面發(fā)生,蒸發(fā)速度由蒸氣通過周圍熱風(fēng)的擴(kuò)散速度所控制。主要的推動力是周圍熱風(fēng)和液滴的溫度差,溫差越大蒸發(fā)速度越快。當(dāng)水分通過顆粒的擴(kuò)散速度開始減慢,干燥進(jìn)入減速階段。此時(shí)物料溫度開始上升,干燥結(jié)束時(shí)物料的溫度接近于周圍空氣的溫度。</p><p&

10、gt;  2.1.4 噴霧干燥的特點(diǎn)</p><p>  噴霧干燥具有許多優(yōu)點(diǎn),主要的有以下幾個(gè)方面:</p><p>  ⑴ 干燥速度快。由于料液經(jīng)噴霧后被霧化成幾十微米大小的液滴,所以單位體積液滴具有的表面積很大,每升料液經(jīng)噴霧后表面積可達(dá)300m2左右,因此傳質(zhì)、傳熱迅速,水分蒸發(fā)極快,干燥時(shí)間一般僅5~40s。</p><p> ?、?干燥過程中液滴的溫度較

11、低。噴霧干燥可以采用較高溫度的熱載體,但是干燥塔內(nèi)的溫度一般不會很高。在干燥初期,物料溫度不超過周圍熱空氣的濕球溫度,干燥產(chǎn)品質(zhì)量好,適合于熱敏性物料的干燥。</p><p> ?、?產(chǎn)品具有良好的分散性和溶解性。根據(jù)工藝要求,選用適當(dāng)?shù)撵F化器,可將料液噴成球狀液滴,由于干燥過程是在空氣中完成的,所得到的粉粒能保持與液滴相近似的球狀,因此具有良好的疏松性、流動性、分散性和溶解性。</p><p

12、> ?、?生產(chǎn)過程簡化,操作控制方便。即使是含水量高達(dá)90%的料液,不經(jīng)濃縮,同樣能一次獲得均勻的產(chǎn)品。大部分產(chǎn)品干燥后不需粉碎和篩選,從而簡化了生產(chǎn)工藝流程。對于產(chǎn)品粒徑大小、松密度、含水量等質(zhì)量指標(biāo),可改變操作條件進(jìn)行調(diào)整,控制管理都很方便。</p><p> ?、?產(chǎn)品純度高,生產(chǎn)環(huán)境好。由于干燥是在密閉的容器內(nèi)進(jìn)行的,雜質(zhì)不會混入產(chǎn)品,保證了產(chǎn)品純度。對于有毒氣和臭氣的物料??刹捎瞄]路循環(huán)系統(tǒng)的噴霧

13、干燥設(shè)備,防止污染,改善環(huán)境。</p><p> ?、?適宜于連續(xù)化大規(guī)模生產(chǎn)。干燥后的產(chǎn)品經(jīng)連續(xù)排料,在后處理上結(jié)合冷卻器和風(fēng)力輸送,組成連續(xù)生產(chǎn)作業(yè)線,實(shí)現(xiàn)自動化大規(guī)模生產(chǎn)。</p><p>  基于上述優(yōu)點(diǎn),噴霧干燥自20世紀(jì)40年代用于工業(yè)生產(chǎn)以來,已在化學(xué)工業(yè)、食品工業(yè)、醫(yī)藥、農(nóng)藥、陶瓷、水泥及冶金行業(yè)中獲得了廣泛的應(yīng)用。</p><p>  噴霧干燥也具

14、有以下幾個(gè)缺點(diǎn):</p><p>  ⑴ 當(dāng)熱風(fēng)溫度較低(低于150℃)時(shí),傳質(zhì)速率較低,需要的設(shè)備體積大,且低溫操作時(shí)空氣消耗量大,因而動力消耗隨之增大;</p><p> ?、?從廢氣中回收粉塵的分離設(shè)備要求高,附屬裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜,費(fèi)用較高;</p><p> ?、?對一些糊狀物料,干燥時(shí)需加水稀釋,增大了干燥設(shè)備的負(fù)荷。</p><p>

15、  但是這些缺點(diǎn)并不影響它的廣泛應(yīng)用,尤其是在大規(guī)模生產(chǎn)中,噴霧干燥的經(jīng)濟(jì)性極為突出。</p><p>  2.2 噴霧干燥方案的選定</p><p>  2.2.1 干燥裝置流程</p><p>  噴霧干燥獲得的產(chǎn)品達(dá)數(shù)百種,因此,噴霧干燥的流程也是多種多樣的。這里介紹的是基本類型。在實(shí)際生產(chǎn)中,可能多加幾件或者減少幾件設(shè)備,構(gòu)成生產(chǎn)流程,但離不開這種基本類型。

16、</p><p>  2.2.1.1 開放式噴霧干燥系統(tǒng)</p><p>  該系統(tǒng)的特征是噴霧的料液全部是水溶液,干燥介質(zhì)是來自大氣的空氣,空氣通過干燥器及除塵系統(tǒng)后,再排放到大氣中,不再循環(huán)使用,這是一種標(biāo)準(zhǔn)的流程。在工業(yè)生產(chǎn)中最為常見的是這種流程,如圖1-2所示。</p><p>  開放式噴霧干燥系統(tǒng)流程比較簡單,各種型式的霧化設(shè)備裝置都能使用,該系統(tǒng)的缺點(diǎn)

17、是載熱體消耗量較大。</p><p>  2.2.1.2 閉路循環(huán)噴霧干燥系統(tǒng)</p><p>  閉路循環(huán)噴霧干燥系統(tǒng),是基于干燥介質(zhì)為惰性氣體(例如N2氣)的再循環(huán)和再利用。當(dāng)然,特殊情況下也可以用空氣(如空氣-四氯化碳系統(tǒng))。干燥系統(tǒng)部件間連接處要保證氣密性密封,干燥室在低壓0.196MPa(200mmH2O)下操作。起流程如圖1-3所示。</p><p> 

18、 圖1- 3 閉路循環(huán)噴霧干燥系統(tǒng)</p><p>  1-貯料槽;2-冷卻塔;3-加熱器;4-鼓風(fēng)機(jī);5-洗滌-冷凝器;6-冷卻器;7-引風(fēng)機(jī);8-旋風(fēng)分離器</p><p>  通常在下述情況下需選擇閉路循環(huán)流程:</p><p> ?、?原料液由固體和有機(jī)溶劑組成;</p><p> ?、?要求有機(jī)溶劑全部回收;</p>

19、<p>  ③ 干燥有毒的固體粉粒狀產(chǎn)品;</p><p>  ④ 不允許氣味、溶劑蒸發(fā)和顆粒狀物質(zhì)的逸出,防止對環(huán)境大氣造成污染;</p><p> ?、?粉塵在空氣中可能形成爆炸混合物;</p><p> ?、?必須防止有機(jī)溶劑的爆炸和燃燒的危險(xiǎn);</p><p> ?、?在干燥過程中,由于氧化作用,粉塵不允許和氧接觸。<

20、/p><p>  在流程中,設(shè)置的洗滌-冷凝器,其目的之一是冷凝從物料中出來的進(jìn)入惰性氣體中的有機(jī)蒸汽,洗滌液就是固體中的有機(jī)溶劑;目的之二是洗滌氣體中的粉塵,防止堵塞加熱器。</p><p>  2.2.1.3 半閉路循環(huán)噴霧干燥系統(tǒng)</p><p>  這種流程表示在圖1-4上。此系統(tǒng)用空氣作為干燥介質(zhì)。這個(gè)系統(tǒng)的部件間的連接是非氣密性的,由系統(tǒng)排放到大氣中的空氣量

21、,相當(dāng)于漏入干燥系統(tǒng)的空氣量。干燥器在微真空下操作,壓力約在-10~-30mmH2O。</p><p>  排放的少量氣體,能夠較容易地處理,一般用作燃料的空氣。</p><p>  該系統(tǒng)用于有氣味和有毒的水溶液物料。但是,粉塵沒有爆炸和燃燒的危險(xiǎn)。需要間接加熱,以防止粉體(產(chǎn)品)同燃燒產(chǎn)物接觸。含有毒性顆?;驓馕兜纳倭颗欧艢怏w,通過燃燒室的火焰區(qū)域,將其惰性化(即氧化)或脫味,然后排放

22、到大氣中。</p><p>  2.2.1.4 自惰化(Self-inertizing)噴霧干燥系統(tǒng)</p><p>  它也是一個(gè)半閉路循環(huán)系統(tǒng)。此流程表示在圖1-5上。加熱器采用直接燃燒,允許采用高的干燥空氣入口溫度,可以提高干燥器熱效率。排放的氣體量等于在燃燒室燃燒產(chǎn)生的氣體體積量(大約為總氣體量的10%~15%)。如果排出的氣體有臭味,還可以將此部分氣體通入燃燒室進(jìn)行燃燒,并回收這

23、部分熱量,如圖1-6所示。</p><p>  圖1- 5自惰化噴霧干燥系統(tǒng)</p><p>  1-干燥器;2-直接燃燒加熱器;3-鼓風(fēng)機(jī);4-洗滌-冷凝器;5-冷卻器;6-循環(huán)泵;7-引風(fēng)機(jī);8-旋風(fēng)分離器</p><p>  圖1- 6 帶有預(yù)熱和燃燒的自惰化噴霧干燥系統(tǒng)</p><p>  1-干燥塔;2-直接燃燒加熱器;3-廢氣回收

24、熱交換器;4-鼓風(fēng)機(jī);</p><p>  5-冷卻器;6-循環(huán)泵;7-洗滌-冷凝器;8-引風(fēng)機(jī);9-旋風(fēng)分離器</p><p>  直接燃燒加熱這樣的流程,如果燃燒爐設(shè)計(jì)適宜,它可經(jīng)獲得完全燃燒的條件,采用非常少的過量燃料空氣操作,可以建立起自惰化系統(tǒng)。</p><p>  該流程用于水溶液物料,干燥產(chǎn)品不能和空氣及氧氣接觸,或有爆炸的危險(xiǎn),或通過氧化作用,破壞產(chǎn)

25、品質(zhì)量。</p><p>  該系統(tǒng)的特征就是采用直接燃燒加熱器,用燃燒氣體更可取,容易控制燃燒。在燃燒室中,采用精確調(diào)節(jié)過剩燃燒用空氣量,以得到低氧含量的循環(huán)干燥空氣流。</p><p>  一個(gè)自惰化系統(tǒng),不需要氮?dú)饧捌渌栊詺怏w。系統(tǒng)不需要?dú)饷苄悦芊狻?lt;/p><p>  干燥室在微真空下操作,在干燥器附近沒有粉塵。</p><p> 

26、 2.2.1.5 無菌的噴霧干燥系統(tǒng)</p><p>  藥品的噴霧干燥,要求生產(chǎn)得到的產(chǎn)品沒有污染和外來的特殊物質(zhì),要求非常凈化的條件,采用無菌的噴霧干燥流程能滿足這些條件。</p><p>  在無菌的流程中,設(shè)置高溫高效顆??諝膺^濾器和無菌液體過濾器,并結(jié)合無污染的霧化及粉體卸料系統(tǒng)。無菌系統(tǒng)主要用于制藥工業(yè)。無菌的噴霧干燥流程,示于圖1-7上。</p><p&g

27、t;  2.2.1.6 二級干燥系統(tǒng)</p><p>  上述的全部噴霧干燥流程,在一般情況下,都能滿足產(chǎn)品質(zhì)量(如顆粒尺寸分布、殘余濕含量、體積密度等)要求。上述的一級流程,代表著絕大多數(shù)的噴霧干燥系統(tǒng)。但是,為了進(jìn)一步改善產(chǎn)品質(zhì)量和提高干燥器的熱效率(這是永恒的要求),就需要增設(shè)噴霧干燥的流化床干燥的二級干燥系統(tǒng)。</p><p>  對于干燥非常復(fù)雜的產(chǎn)品,技術(shù)要求又非常嚴(yán)格,在一級

28、流程中很難完成時(shí),這時(shí)就采用二級流程(或其他組合方式)。噴霧干燥作為第一級,流化床作為二級干燥器或冷卻器,或兩者兼而有之,此流程如圖1-8所示。</p><p>  2.2.2 干燥器內(nèi)熱空氣和霧滴的流動方向</p><p>  在噴霧干燥塔內(nèi),氣體和霧滴的運(yùn)動方向和混合情況,直接影響到干燥產(chǎn)品的性質(zhì)和干燥時(shí)間,應(yīng)根據(jù)具體的工藝要求,合理選擇。</p><p>  

29、氣體和霧滴的運(yùn)動方向,取決于空氣入口和霧化器的相對位置,據(jù)此可分為并流、逆流和混合流三大類。</p><p>  2.2.2.1 并流型噴霧干燥器</p><p>  在干燥室內(nèi),霧滴和熱風(fēng)呈同方向流動,這類干燥器的特點(diǎn)是被干燥物料容許在低溫情況下進(jìn)行干燥。由于熱風(fēng)進(jìn)入干燥器內(nèi)立即與霧滴接觸,室內(nèi)溫度急降,不會使干燥物料受熱過度,因此適用于熱敏性物料的干燥。排出產(chǎn)品的溫度取決于排風(fēng)溫度。&

30、lt;/p><p>  并流式噴霧干燥器是工業(yè)上常用的基本型式,如圖1-9所示。圖中(a)、(b)為垂直下降并流型,這種型式塔壁粘粉較少,但由于噴嘴安裝在塔頂部,檢修和更換不方便。圖中(c)為垂直上升流型,這種型式要求干燥塔截面風(fēng)速大于干燥物料的沉降速度,以保證干燥物料能被帶走。由于細(xì)顆粒干燥時(shí)間短,粗顆粒干燥時(shí)間長,過大的顆粒或粘壁成塊,或落入塔底(定期排出,一般另作處理,不作產(chǎn)品)。故產(chǎn)品干燥均勻,且噴嘴維修方便

31、,但動力消耗較大。圖中(d)為水平并流式,熱風(fēng)在干燥室內(nèi)運(yùn)動的軌跡呈螺旋狀,干燥產(chǎn)品絕大部分從空氣中分離出來,落至室底,間歇或連續(xù)排出,小部分被氣流夾帶的產(chǎn)品經(jīng)氣固分離器加以回收。這種干燥器的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備高度低,對廠房要求低。缺點(diǎn)是氣流與霧滴混合效果較差,大顆粒可能未得到干燥即落入底面,從而影響產(chǎn)品質(zhì)量。</p><p>  圖1- 9 并流型噴霧干燥器</p><p>  2.2.2.2

32、逆流型噴霧干燥器</p><p>  在干燥室內(nèi),霧滴與熱風(fēng)呈反向流動。這類干燥器的特點(diǎn)是高溫?zé)犸L(fēng)進(jìn)入干燥室內(nèi)首先與將要完成干燥的粒子接觸,能最大限度的除掉產(chǎn)品的水分,過程的傳質(zhì)傳熱推動力大,熱利用率高。物料在干燥室內(nèi)停留時(shí)間長,適用于含水量較高物料的干燥。因產(chǎn)品與高溫氣體相接觸,故對于熱敏性物料一般不選用。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意塔內(nèi)氣流速度應(yīng)小于成品粉粒的沉降速度,以免產(chǎn)品的夾帶。常用于有壓力噴嘴的場合,如圖1-10所示

33、。</p><p>  2.2.2.3 混合流型噴霧干燥器</p><p>  在噴霧干燥室內(nèi),霧滴與熱風(fēng)呈混合交錯的流動,如圖1-11所示。其干燥性能介于并流和逆流之間,特點(diǎn)是霧滴運(yùn)動軌跡較長,適用于不易干燥的物料。但若設(shè)計(jì)不當(dāng),則會造成氣流分布不均勻,內(nèi)壁局部粘粉嚴(yán)重等弊病。</p><p>  霧滴和熱風(fēng)的接觸方式不同,對干燥室內(nèi)的溫度分布、霧滴(或顆粒)的運(yùn)

34、動軌跡、物料在干燥室中的停留時(shí)間以及產(chǎn)品質(zhì)量都很大影響。對于并流式,最熱的熱風(fēng)與濕含量最大的霧滴接觸,因而濕分迅速蒸發(fā),霧滴表面溫度接近空氣的濕球溫度,同時(shí)熱空氣溫度也顯著降低,因此從霧滴到干燥成品的整個(gè)過程中,物料的溫度不高,這對于熱敏性物料的干燥特別有利。由于濕分的迅速蒸發(fā),霧滴膨脹甚至破裂,因此并流式所得的干燥產(chǎn)品常為非球形的多孔顆粒,具有較低的松密度。對于逆流式,塔頂噴出的霧滴與塔底上來的較濕空氣相接觸,因此濕分蒸發(fā)速率較并流式

35、為慢。塔頂最熱的干空氣與最干的顆粒相接觸,所以對于能經(jīng)受高溫、要求濕含量較低和松密度較高的非熱敏性物料,采用逆流式最合適。此外,在逆流操作過程中,全過程的平均溫度差和分壓差較大,物料停留時(shí)間長,有利于過程的傳熱傳質(zhì),熱能的利用率也較高。對于混合流操作,實(shí)際上是并流和逆流兩者的結(jié)合,其特性也介于兩者之間。對于能耐高溫的物料,采用這種操作方式最為合適。</p><p>  2.2.3 操作條件</p>

36、<p>  在設(shè)計(jì)噴霧干燥器時(shí),首先必須確定設(shè)計(jì)參數(shù),它包括以下內(nèi)容:</p><p> ?、?要求獲得的產(chǎn)品的性質(zhì),粗?;蚴羌?xì)粒,空心或是實(shí)心結(jié)構(gòu),松密度的高低等;</p><p> ?、?選用的霧化方法;</p><p><b> ?、?進(jìn)料的濃度;</b></p><p>  ④ 干燥溫度,包括進(jìn)氣溫度和

37、排氣溫度;</p><p>  ⑤ 產(chǎn)品的排出方法及粉塵的回收形式;</p><p><b>  ⑥ 熱源;</b></p><p>  ⑦ 對設(shè)備材料的要求。</p><p>  2.2.4 霧化器型式</p><p>  霧化器是噴霧干燥裝置中的關(guān)鍵部件,它的設(shè)計(jì)直接影響到產(chǎn)品質(zhì)量的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指

38、標(biāo)。根據(jù)能量使用的不同,通常將霧化器分為氣流式、旋轉(zhuǎn)式及壓力式三種。</p><p>  2.2.4.1 氣流式霧化器</p><p>  氣流式噴霧是利用蒸汽或壓縮空氣的高速運(yùn)動(一般為200~300m/s),使料液在噴嘴出口處即產(chǎn)生液膜分裂并被霧化。由于料液速度不大(一般低于2m/s),而氣流速度很高,兩種流體存在著相當(dāng)高的相對速度,液膜被拉成絲狀,然后分裂成細(xì)小的霧滴。氣體壓力一般為

39、0.3~0.7MPa。</p><p>  根據(jù)流體通道的多少將氣流式噴嘴分為二流式、三流式及四流式幾種。典型的氣流式霧化器結(jié)構(gòu)如圖1-12所示。</p><p>  2.2.4.2 旋轉(zhuǎn)式霧化器</p><p>  旋轉(zhuǎn)式霧化器是將溶液供給到高速旋轉(zhuǎn)的離心盤上,由于受到離心力及氣液間的相對速度而產(chǎn)生的摩擦力的作用,液體被拉成薄膜,并以不斷增長的速度由盤的邊緣甩出而

40、形成霧滴。</p><p>  根據(jù)圓盤的結(jié)構(gòu)的不同,旋轉(zhuǎn)式霧化器可分為光滑盤和非光滑盤式霧化器。典型的旋轉(zhuǎn)式霧化器的結(jié)構(gòu)如圖1-13~圖1-15所示。</p><p>  2.2.4.3 壓力式霧化器</p><p>  壓力式霧化器又稱機(jī)械式霧化器,它是利用高壓泵使液體獲得很高的壓力(2~20MPa),并以一定的速度沿切線方向進(jìn)入噴嘴的旋轉(zhuǎn)室,使液體形成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動

41、,根據(jù)角動量守恒定律,愈靠近軸心,旋轉(zhuǎn)速度愈大,其靜壓強(qiáng)愈小,在噴嘴中央形成一股空氣流,而液體則形成繞空氣心旋轉(zhuǎn)的環(huán)形薄膜從噴嘴噴出,然后液膜伸長變薄并拉成絲,最后分裂成小霧滴,其過程可見圖1-16。壓力式霧化器可分為旋轉(zhuǎn)型及離心型兩類。</p><p>  圖1- 14 光滑盤旋轉(zhuǎn)霧化器的主要類型</p><p>  圖1- 15 非光滑式霧化器結(jié)構(gòu)示意圖</p><

42、p>  圖1- 16 壓力式噴嘴的工作原理示意圖</p><p>  2.2.4.4 霧化器的比較和選擇</p><p><b>  A 霧化器的比較</b></p><p>  工業(yè)噴霧干燥常采用的壓力式、旋轉(zhuǎn)式和氣流式三種霧化器各有特點(diǎn),如表格1所示,其缺點(diǎn)如表1-2所示。</p><p>  表格 1 三種霧

43、化器的比較</p><p><b>  B 霧化器的選擇</b></p><p>  對于任何霧化器的要求都是產(chǎn)生盡可能均勻的霧滴。如果有幾種不同的霧滴可供選擇時(shí),就應(yīng)考慮哪一種能經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)出性能最佳的霧滴。</p><p>  ⑴ 根據(jù)基本要求進(jìn)行選擇。一個(gè)理想的霧化器應(yīng)具有下列基本特征:</p><p><b&

44、gt;  ① 結(jié)構(gòu)簡單;</b></p><p><b> ?、?維修方便;</b></p><p> ?、?大小型干燥器都可采用;</p><p> ?、?可以通過調(diào)整霧化器的操作條件控制霧滴直徑分布;</p><p>  ⑤ 可用泵輸送設(shè)備、重力供料或虹吸進(jìn)料操作;</p><p>

45、; ?、?處理物料時(shí)無內(nèi)部磨損。</p><p>  有些霧化器雖然具有上述部分或全部特點(diǎn),但由于出現(xiàn)下列不希望產(chǎn)生的情況也不應(yīng)選用,如:霧化器操作方法與所需的供料系統(tǒng)不相匹配;霧化器產(chǎn)生的液滴特征與干燥室的結(jié)構(gòu)不相適應(yīng);霧化器的安裝空間不夠。</p><p> ?、?根據(jù)霧滴要求進(jìn)行選擇。在適當(dāng)?shù)牟僮鳁l件下,三種霧化器可以產(chǎn)生出粒度分布類似的料霧。在工業(yè)進(jìn)料速率情況下,如果要求產(chǎn)生粗液滴

46、時(shí),一般都采用壓力式噴嘴;如果要產(chǎn)生細(xì)液滴時(shí),則采用旋轉(zhuǎn)式霧化器。</p><p>  ⑶ 選擇的依據(jù)。若已確定某種物料適用于噴霧干燥法進(jìn)行干燥,那么,接著要解決的問題是選擇霧化器。在選擇時(shí),應(yīng)考慮下列幾個(gè)方面。</p><p> ?、?在霧化器進(jìn)料范圍內(nèi),能達(dá)到完全霧化。旋轉(zhuǎn)式或噴嘴式霧化器(包括壓力式和氣流式)在低、中、高速的供料范圍內(nèi),都能滿足各種生產(chǎn)能力的要求。</p>

47、<p>  ② 料液完全霧化時(shí),霧化器所需的功率(霧化器效率)問題。對于大多數(shù)噴霧干燥來說,各種霧化器所需的功率大致為同一數(shù)量級。在選擇霧化器時(shí),很少把所需功率作為一個(gè)重要問題來考慮。實(shí)際上,輸入霧化器的能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過理論上用于分裂液體為霧滴所需的能量,因此,其效率相當(dāng)?shù)?。通常只要在額定容量下能夠滿足所要求的噴霧特性就可以了,而不考慮效率這一問題。例如三流體噴嘴的效率特別低,然而只有用這種霧化器才能使某種高粘度料液霧化時(shí),效

48、率問題也就無關(guān)緊要了。</p><p> ?、?在相同進(jìn)料速率條件下,滴徑的分布情況。在低等和中等進(jìn)料速率時(shí),旋轉(zhuǎn)式和噴嘴式霧化器得到的霧滴直徑分布可以具有相同的特征。在高進(jìn)料速率時(shí),旋轉(zhuǎn)式霧化器所產(chǎn)生的霧滴一般具有較高的均勻性。</p><p> ?、?最大和最低滴徑(霧滴的均勻性)的要求。最大、最小或平均滴徑通常有一個(gè)范圍,這個(gè)范圍是產(chǎn)品特性所要求的。葉片式霧化輪、二流體噴嘴或旋轉(zhuǎn)氣流

49、杯霧化器,有利于要產(chǎn)生細(xì)霧滴的情況。葉片式霧化輪或壓力式噴嘴一般用于生產(chǎn)中等滴徑的情況,而光滑盤霧化輪或壓力式噴嘴適用于粗霧滴的生產(chǎn)。</p><p> ?、?操作彈性問題。從運(yùn)行的觀點(diǎn)出發(fā),旋轉(zhuǎn)式霧化器比噴嘴式霧化器的操作彈性要大。旋轉(zhuǎn)式霧化器可以在較寬的進(jìn)料速率下操作,而不至于使產(chǎn)品粒度有明顯的變化,干燥器的操作條件也不需改變霧化輪的轉(zhuǎn)速。</p><p>  對于給定的噴嘴來說,要增

50、加進(jìn)料速率,就需增加霧化壓力,同時(shí)滴徑分布也就改變了。如果對霧滴特性有嚴(yán)格的要求,就需采用多個(gè)相同的噴嘴。如果霧化壓力受到限制,而對霧滴特性的要求也不是很高時(shí),只需改變噴嘴孔徑就可以滿足要求。</p><p> ?、?干燥室的結(jié)構(gòu)要適應(yīng)于霧化器的操作。選擇各種霧化器時(shí),干燥室的結(jié)構(gòu)起著重要作用。從這一觀點(diǎn)出發(fā),噴嘴型霧化器的適應(yīng)性很強(qiáng)。噴嘴噴霧的狹長性質(zhì),能夠使其被置于并流、逆流和混合流操作的干燥室中,熱風(fēng)分布器

51、產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的或平行的氣流都可以,而旋轉(zhuǎn)式霧化器一般需要配置旋轉(zhuǎn)的熱風(fēng)流動方式。</p><p> ?、?物料的性質(zhì)要適應(yīng)于霧化器的操作。對于低粘度、非腐蝕性、非磨蝕性的物料,旋轉(zhuǎn)式和噴嘴式霧化器都適用,具有相同的功效。</p><p>  霧化輪還適用于處理腐蝕性和磨蝕性的泥漿及各種粉末狀物料,在高壓下用泵輸送有問題的產(chǎn)品,通常首先選用霧化輪(盡管氣流式噴嘴也能處理這樣的物料)。</p

52、><p>  氣流式噴嘴是處理長分子鏈結(jié)構(gòu)的料液(通常是高粘度及非牛頓型流體)的最好霧化設(shè)備。對于許多高粘度非牛頓型料液還可先預(yù)熱以最大限度地降低粘度,然后再用旋轉(zhuǎn)型或噴嘴型霧化器進(jìn)行霧化。</p><p>  每一種霧化器都可能有一些它不能適用的情況。例如含纖維質(zhì)的料液不宜用壓力式噴嘴進(jìn)行霧化。如果料液不能經(jīng)受撞擊,或雖然能夠滿足噴料量的要求,但需要的霧化空氣量太大,則氣流式噴嘴不適合。如果

53、料液是含有長鏈分子的聚合物,用葉輪式霧化器只能得到絲狀產(chǎn)物而不是顆粒產(chǎn)品。</p><p>  ⑧ 有關(guān)該產(chǎn)品的霧化器實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。對于一套新的噴霧干燥裝置,一般要根據(jù)該產(chǎn)品噴霧干燥的已有經(jīng)驗(yàn)來選擇霧化器。對于一個(gè)新產(chǎn)品,必須經(jīng)過實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)及中間試驗(yàn),然后根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果選擇最合適的霧化器。</p><p><b>  3.工藝計(jì)算</b></p><

54、p>  根據(jù)以上原理及理論,本干燥過程選取開放式噴霧干燥裝置系統(tǒng),并流干燥及壓力式霧化器。</p><p>  已知日處理量30噸鮮奶,三班(8小時(shí)/班)</p><p>  鮮奶含水量x0=88%;濃縮奶含水量x1=58%;成品含水量x2≤3%</p><p><b>  3.1 物料衡算</b></p><p>

55、;  時(shí)處理量Gc=G0(1-x0)/(3×8)=30×10^3×(1-88%)/24=150kg/h</p><p>  X1=x1/(1-x1)=58%/(1-58%)=1.381</p><p>  X2=x2/(1-x2)=3%/(1-3%)=0.0309</p><p>  W=Gc(X1-X2)=150×(1.38

56、1-0.0309)=202.515kg/h</p><p>  圖1- 17 噴霧干燥流程圖</p><p><b>  3.2 熱量衡算</b></p><p>  根據(jù)濕焓圖查得 夏季:t0=25℃,ψ0=78%,H0=0.0156kg/kg干氣</p><p>  冬季:t0=15℃,ψ0=70%,H0=0.007

57、425kg/kg干氣</p><p>  已知:r0=2500kJ/kg,Cpg=1.01 kJ/(kg·℃),Cpl=4.18 kJ/(kg·℃)</p><p>  cpm2=2.09 kJ/(kg·℃),θ1=50℃,θ2=60℃,Cpv=1.88 kJ/(kg·℃)</p><p>  取熱空氣進(jìn)口溫度t1=160℃,

58、出口溫度t2=85℃。</p><p>  夏季時(shí),H1=H0=0.0156kg/kg干氣</p><p>  則Q=V(cpg+cpvH1)(t1-t0)</p><p> ?。絍(1.01+1.88×0.0156)(160-25)</p><p><b>  =140.32V</b></p>

59、<p>  Q1=W(r0+cpvt2-cplθ1)</p><p> ?。?02.515×(2500+1.88×85-4.18×50)</p><p> ?。?96323.762kJ</p><p>  Q2=Gc(θ2-θ1)cpm2</p><p> ?。?50×(60-50)×

60、;2.09</p><p><b> ?。?135kJ</b></p><p>  Q3=V(cpg+cpvH1)(t2-t0)</p><p> ?。絍(1.01+1.88×0.0156)(85-25)</p><p><b> ?。?2.360V</b></p><

61、p>  Q損=0.1Q1=10%×496323.762=49632.376kJ</p><p>  由Q=Q1+Q2+Q3+Q損</p><p>  得140.32V=496323.762+3135+62.360V+49632.376</p><p>  空氣消耗量V=7043.24kg干氣/h。</p><p>  由W=V

62、(H2-H1)</p><p>  得H2=W/V+H1=202.515/7043.24+0.0156=0.0444kg/kg干氣</p><p>  查濕焓圖得ψ2=12%在11%~13%之間。</p><p>  空氣用量υH=(2.83×10-3+4.56×10-3H0)(t0+273)(m3/kg干氣)=0.8645 m3/kg干氣<

63、;/p><p>  V’=V×υH=7043.24×0.8645=6088.88m3/h</p><p>  在10atm下,以180℃的飽和蒸汽加熱</p><p>  r180℃=2019.3kJ/kg ;Q=988307.43kJ/kg</p><p>  蒸汽耗用量D180℃=Q/r=489.43kg/h</p&

64、gt;<p>  冬季時(shí),H1=H0=0.007425kg/kg干氣</p><p>  Q=V(cpg+cpvH1)(t1-t0)</p><p> ?。絍(1.01+1.88×0.007425)(160-15)</p><p><b>  =148.47V</b></p><p>  Q1=W

65、(r0+cpvt2-cplθ1)</p><p> ?。?02.515×(2500+1.88×85-4.18×50)</p><p> ?。?96323.762kJ</p><p>  Q2=Gc(θ2-θ1)cpm2</p><p> ?。?50×(60-50)×2.09</p>

66、<p><b> ?。?135kJ</b></p><p>  Q3=V(cpg+cpvH1)(t2-t0)</p><p> ?。?V(1.01+1.88×0.007425)(85-15)</p><p><b> ?。?1.68V</b></p><p>  Q損=0.1

67、Q1=10%×496323.762=49632.376kJ</p><p>  由Q=Q1+Q2+Q3+Q損</p><p>  得148.47V=496323.762+3135+71.68V +49632.376</p><p>  空氣消耗量V=7150.56kg干氣/h。</p><p>  由W=V(H2-H1)</p

68、><p>  得H2=W/V+H1=202.515/7150.56+0.007425=0.03575kg/kg干氣</p><p>  查濕焓圖得ψ2=12%在11%~13%之間。</p><p>  空氣用量υH=(2.83×10-3+4.56×10-3H0)(t0+273)(m3/kg干氣)=0.8248 m3/kg干氣</p>&

69、lt;p>  V’=V×υH=7150.56×0.8248=5897.78m3/h</p><p>  在10atm下,以180℃的飽和蒸汽加熱</p><p>  r180℃=2019.3kJ/kg ;Q=988307.43kJ/kg</p><p>  蒸汽耗用量D180℃=Q/r=525.75kg/h</p><p

70、>  由于夏季時(shí)的V’比較大,故以下計(jì)算取V’=6088.88m3/h</p><p>  3.3 霧化器的主要尺寸計(jì)算</p><p>  1、選霧化器霧化角θ=57°,噴嘴壓差Δp=12MPa,切入口為矩形。</p><p>  2、根據(jù)θ=43.5log(14A’)得A’=1.4595</p><p>  3、根據(jù)得A’

71、=1.4595時(shí),CD=0.39</p><p>  由Gc=150kg/h</p><p>  得G1=Gc/(1-x1)=150/(1-58%)=357.14kg/h</p><p>  qv=G1/(3600×ρw)=A0CD=9.07×10-5kg/s</p><p>  A0=1.57×10-6m2&l

72、t;/p><p><b>  由A0=d02</b></p><p>  得d0=1.41mm</p><p><b>  圓整后得1.4mm</b></p><p>  4、取R=8mm,b=1mm</p><p>  由d0=1.4mm得r0=0.7mm</p>

73、<p>  R1=R-=7.5mm</p><p>  雙矩形切向通道,A1=2bh</p><p><b>  由</b></p><p>  得h==1.8413mm</p><p>  圓整后,取h=2.0mm</p><p>  5、此時(shí),1.3437mm滿足設(shè)計(jì)要求。<

74、/p><p>  6、由A=4.3982mm</p><p>  查圖6-21得a=0.3488</p><p>  則rc=r0=0.6052mm</p><p><b>  7、液膜速度</b></p><p>  u0=2.22×10-4=233.33m/s>100m/s</p&

75、gt;<p><b>  符合要求</b></p><p>  ∴ux= u0 sin =111.34 m/s</p><p>  uy= u0 cos =205.05 m/s</p><p>  3.4 干燥器的主要尺寸計(jì)算</p><p>  3.4.1 臨界點(diǎn)幾個(gè)參數(shù)的計(jì)算</p>&l

76、t;p>  已知ρw=1094kg/m3,ρD=600kg/m3</p><p>  查得tθ=45℃,ρH2O=990.15kg/m3</p><p><b>  故2</b></p><p>  即霧滴的尺寸收縮了7.58%</p><p>  由于收縮而減少的值=0.3927D3</p><

77、;p>  除去的水分==388.83 D3</p><p>  剩下的水分==69.4227 D3</p><p>  臨界濕含量Xc==0.6060kg水/kg干料</p><p>  換算成濕基為ωc==0.3773,即含水37.73%</p><p>  以下計(jì)算臨界點(diǎn)處空氣的溫度tc。</p><p> 

78、 干燥第一階段水分蒸發(fā)量為</p><p>  W1=GC×(X1-XC) =150×(1.381-0.6060)=116.25kg/h</p><p>  此時(shí)空氣的濕含量Hc=H0+W1/V=0.03211kg水/kg干氣</p><p>  在I-H圖中,查得tc=116℃;tθ=46℃</p><p>  3.4.

79、2 干燥時(shí)間計(jì)算</p><p>  (1) 霧滴周圍氣膜的平均導(dǎo)熱系數(shù)λ。</p><p>  t平均=(t2+tθ)/2=65.5℃</p><p>  根據(jù)查得該溫度下空氣的導(dǎo)熱系數(shù)λ=29.315mW·m-1·K-1=0.1055kJ/(m·h·℃)</p><p>  (2) 霧滴干燥前后的尺

80、寸變化。</p><p>  已知平均霧滴直徑Dw==101.94μm,DD/DW=0.9242。</p><p>  所以DD=94.21μm。</p><p>  可以認(rèn)為臨界液滴直徑DC近似等于產(chǎn)品顆粒直徑DD,故DC=DD=94.21μm。</p><p>  (3)干燥第一階段所需時(shí)間τ1。</p><p>

81、  第一階段平均推動力的計(jì)算。</p><p>  空氣溫度160℃→116℃</p><p>  霧滴溫度50℃→46℃</p><p>  Δtm1=88.50℃,</p><p>  水的汽化潛熱r=2257kJ/kg。</p><p>  故τ1==5.0122×10-5h=0.1804s</p

82、><p>  (4)干燥第二階段所需時(shí)間τ2。</p><p>  已知物料臨界含濕量Xc=0.6060kg水/kg干料。</p><p>  該階段,空氣從116℃→85℃</p><p>  物料從46℃→60℃</p><p>  Δtm2=43.71℃,</p><p>  τ2==1.24

83、93×10-4h=0.4497s</p><p>  (5) 霧滴干燥所需時(shí)間τ=τ1+τ2=0.6301s</p><p>  3.4.3 塔徑計(jì)算</p><p>  已知霧滴初始水平分速度ux=111.34 m/s。塔內(nèi)平均空氣溫度t=(160+85)/2=122.5℃,壓力按常壓計(jì)。</p><p>  可查的空氣黏度μ=0

84、.023mPa·s</p><p>  ρ=0.8936kg/m3</p><p> ?。?) ux=111.34 m/s,則</p><p><b>  440.9722</b></p><p><b>  根據(jù)計(jì)算停留時(shí)間。</b></p><p> ?。?)

85、Re=Re0時(shí),ux=111.34 m/s,Re0=440.9722,τ=0。</p><p>  取Re=400,查圖6-25得</p><p> ?。?.3×10-3-4.8×10-3=0.0005</p><p><b> ?。?.6591s</b></p><p>  與此Re=400對應(yīng)的霧

86、滴水平飛行速度為</p><p>  ux==0.2525Re=101m/s</p><p>  以此類推,得到計(jì)算值列于表格2</p><p>  表格 2 停留時(shí)間τ與霧滴水平速度ux的關(guān)系</p><p>  以τ為橫坐標(biāo),ux為縱坐標(biāo)作圖,積分可得</p><p><b>  =0.5927m<

87、/b></p><p>  即霧滴由塔沿徑向運(yùn)動的半徑距離為0.5927m,因而塔直徑1.1854m,圓整后取D=1.2m。</p><p>  3.4.4 塔高的計(jì)算</p><p> ?。?) 霧滴沉降速度的計(jì)算</p><p><b>  25.5854</b></p><p>  查

88、圖6-25得Ref=1.05</p><p> ?。?.2651m/s</p><p>  (2) 霧滴減速運(yùn)動所需時(shí)間。</p><p>  已知uy=205.05 m/s</p><p><b>  812.1191</b></p><p><b>  ==25.5854</b

89、></p><p><b>  利用計(jì)算時(shí)間。</b></p><p>  表格 3 關(guān)系(φ=25.5854)</p><p>  同樣取一系列Re值,查得相應(yīng)ζRe2,以Re為橫軸,以為縱軸作圖,用圖解積分法求值,或用近似解法計(jì)算,結(jié)果見表格3。</p><p>  可見霧滴減速運(yùn)動所需時(shí)間為0.1007s。&

90、lt;/p><p> ?。?) 計(jì)算減速運(yùn)動時(shí)間內(nèi)霧滴下降的距離。</p><p>  由表格3中的數(shù)據(jù),做uy~τ曲線,按,用圖解積分法可得到霧滴減速下降的距離為2.9635m。</p><p>  因干燥所需時(shí)間為0.6301s,扣除減速運(yùn)動所需時(shí)間0.1007s,即為等速下降所需時(shí)間0.6301s -0.1007s=0.5294s,考慮安全因素,取等速下降時(shí)間為1

91、.0588s。已知0.2651m/s,故等速下降距離0.2651×1.0588=0.2807m,加上降速運(yùn)動距離2.9635m,噴霧干燥塔的有效高度H=2.9635﹢0.2807=3.2442m,實(shí)際塔高尚需考慮塔內(nèi)其他裝置所需高度。</p><p>  3.5 附屬設(shè)備的設(shè)計(jì)和選型</p><p>  在噴霧干燥系統(tǒng)中,主要的附屬設(shè)備有空氣加熱器、風(fēng)機(jī)、氣固分離設(shè)備、熱風(fēng)進(jìn)口分

92、布裝置及排料裝置,以下分別加以計(jì)算。</p><p>  3.5.1 空氣加熱器</p><p>  適用于噴霧干燥的空氣加熱器有五種類型:</p><p>  ① 蒸汽間接加熱器;</p><p> ?、?燃油或煤氣間接加熱器;</p><p> ?、?燃油或煤氣直接加熱器;</p><p>

93、<b> ?、?電加熱器;</b></p><p><b> ?、?液相加熱器。</b></p><p>  允許被噴霧干燥的物料與燃燒產(chǎn)物接觸時(shí)用空氣直接加熱器,不允許接觸時(shí)用間接加熱器。</p><p>  在熱空氣溫度要求不高的情況下(低于160℃),蒸汽間接加熱器受到廣泛應(yīng)用。它具有衛(wèi)生條件好,能保證產(chǎn)品質(zhì)量的優(yōu)點(diǎn)

94、,且以翅片式換熱器的應(yīng)用為最多。當(dāng)空氣速度為5m/s時(shí),傳熱系數(shù)約為55.6W/(m2·℃)。當(dāng)溫度要求較高時(shí),可采用其他型式的加熱器。</p><p>  采用飽和水蒸氣經(jīng)換熱器對空氣加熱</p><p>  Δtm=65.93℃</p><p>  A=149.91m2</p><p>  選用換熱面積為150.8 m2,φ=1

95、9mm,L=4500mm的換熱器。</p><p><b>  3.5.2 風(fēng)機(jī)</b></p><p>  噴霧干燥系統(tǒng)中采用的風(fēng)機(jī)一般均為離心式通風(fēng)機(jī),其風(fēng)壓一般為1000~15000Pa。風(fēng)機(jī)在干燥系統(tǒng)中主要有兩種布置方式:即單臺引風(fēng)機(jī)和雙臺鼓-引風(fēng)機(jī)結(jié)合方式。如圖1-18所示,單臺引風(fēng)機(jī)放置在粉塵回收裝置之后,使干燥器處于負(fù)壓操作。這種系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是粉塵及有害氣

96、體不會泄漏至大氣環(huán)境中,但由于干燥器內(nèi)的負(fù)壓較高,風(fēng)機(jī)頻繁啟動和停止會引起器內(nèi)局部失穩(wěn)以及外部空氣漏入塔內(nèi)。因此,單臺引風(fēng)機(jī)方式僅適用于小型噴霧干燥系統(tǒng)。對于大型噴霧干燥系統(tǒng),主要采用兩臺風(fēng)機(jī),一臺作為鼓風(fēng)機(jī),另一臺作為引風(fēng)機(jī)。這種系統(tǒng)具有很大的靈活性,可以通過調(diào)節(jié)管路壓力分布,改善干燥器的操作條件,使之處于接近大氣壓的微負(fù)壓下操作。這不僅兼顧了負(fù)壓操作的優(yōu)點(diǎn),又避免了由于大的負(fù)壓操作,使空氣落入系統(tǒng)中,造成干燥效率降低的缺點(diǎn),同時(shí),微

97、負(fù)壓操作又可保證粉塵回收裝置具有最高的回收率。</p><p>  在選擇通風(fēng)機(jī)時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn):</p><p> ?。?) 首先應(yīng)根據(jù)排、送空氣的不同性質(zhì),如清潔空氣,含有易燃、易爆、易腐蝕性氣體及含塵或高溫氣體,選擇不同類型的通風(fēng)機(jī);</p><p> ?。?) 根據(jù)計(jì)算所需的通風(fēng)量、風(fēng)壓及已確定采用的風(fēng)機(jī)類型,由通風(fēng)機(jī)產(chǎn)品樣本的性能曲線或性能選擇表,選取風(fēng)機(jī)

98、型號;</p><p> ?。?) 由于系統(tǒng)難以保證絕對密封,故對計(jì)算的空氣量,應(yīng)考慮必要的安全系數(shù),一般取附加量為10%~15%;</p><p> ?。?) 為保證干燥塔內(nèi)處于一定的負(fù)壓(一般為100~300Pa),設(shè)計(jì)時(shí)分別用進(jìn)風(fēng)和排風(fēng)兩臺風(fēng)機(jī)串聯(lián)使用,排風(fēng)機(jī)風(fēng)量和風(fēng)壓都要大于進(jìn)風(fēng)機(jī)。</p><p>  為保證干燥塔內(nèi)在一定的負(fù)壓(100~300Pa)下操作

99、,設(shè)計(jì)時(shí)分別用進(jìn)風(fēng)和排風(fēng)兩臺風(fēng)機(jī)串聯(lián)使用,排風(fēng)風(fēng)量和風(fēng)壓都要大于進(jìn)風(fēng)機(jī)。</p><p><b>  選擇依據(jù):</b></p><p> ?。?)根據(jù)被輸送氣體的性質(zhì)和操作條件確定泵的類型</p><p>  (2)根據(jù)具體管路對風(fēng)機(jī)提出的流量和壓頭要求確定泵的型號</p><p>  風(fēng)壓:進(jìn)風(fēng)機(jī) 120~16

100、0mmH2O</p><p>  排風(fēng)機(jī) 180~240mmH2O</p><p>  風(fēng)量:按實(shí)際計(jì)算的風(fēng)量(m3/h)進(jìn)風(fēng)增加10%~20%,出風(fēng)增加20%~40%。</p><p>  進(jìn)風(fēng)機(jī)Va=V’×(1+15%)=7002.212m3/h選用8-18-101No7</p><p>  排風(fēng)機(jī)Vb=V’×(

101、1+30%)=7915.544m3/h選用8-18-101No8</p><p>  3.5.3 氣固分離器</p><p>  料液經(jīng)噴霧干燥之后,大部分顆粒較大的產(chǎn)品落到干燥室底部排出,還有一部分細(xì)顆粒產(chǎn)品需由氣固分離裝置加以回收,通常采用分離器、袋濾器及濕式除塵器。電除塵器雖具有效率高、占地面積小、操作自動化等優(yōu)點(diǎn),但需用很高的電壓,設(shè)備費(fèi)用高,噴霧干燥過程中一般不用。</p&

102、gt;<p>  分離裝置的選擇,應(yīng)按噴霧干燥的不同操作條件、卸料方法、物料性質(zhì)等進(jìn)行合理的選擇、通常在噴霧干燥過程中,采用二級凈制回收系統(tǒng),如先經(jīng)過旋風(fēng)分離器再經(jīng)過袋濾器,或先通過旋風(fēng)分離器再用濕法洗滌器作為二級凈制。</p><p>  表格4列出了常用分離裝置的性能比較。</p><p>  表格 4 噴霧干燥常用分離裝置性能比較</p><p>

103、;  3.5.3.1 旋風(fēng)分離器</p><p>  旋風(fēng)分離器是利用含塵氣體在器內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的離心力使塵粒向壁移動,從而達(dá)到氣固分離的要求。旋風(fēng)分離器的種類繁多,分類也各有不同,但其技術(shù)性能均可以處理量、壓力損失和除塵效率三個(gè)指標(biāo)加以衡量。</p><p>  各種旋風(fēng)分離器的壓降Δp可以下式進(jìn)行計(jì)算</p><p>  式中 ζ───阻力系數(shù),不同型式的旋風(fēng)分

104、離器ζ值不同,可查化工手冊得;</p><p>  g───重力加速度,m/s2;</p><p>  ρ───氣體密度,kg/m3;</p><p>  νi───含塵氣體在旋風(fēng)分離器進(jìn)口的速度,m/s,通常為10~25m/s。</p><p>  旋風(fēng)分離的總效率η,可根據(jù)粒徑為x的顆粒質(zhì)量分率f與操作條件下該顆粒的分離效率ηx按下式進(jìn)行

105、計(jì)算:</p><p><b>  η=</b></p><p>  式中 ηx=1-exp [﹣2﹙CΨ﹚1/2n+2 ];</p><p>  C───旋風(fēng)分離器的尺寸函數(shù);</p><p>  Ψ───修正的慣性參數(shù);</p><p>  n───速度分布指數(shù)。</p>&l

106、t;p>  表格 5 各種型式旋風(fēng)分離器的尺寸比例表</p><p>  3.5.4 進(jìn)料泵的選型</p><p>  He=H=3.2442m</p><p>  qv=G1/ρ=0.3265m3/h</p><p>  選用泵型為IS50-32-125型離心泵</p><p>  3.5.5 熱風(fēng)進(jìn)口分布裝置

107、</p><p>  采用如上圖所示的垂直葉片分布器。</p><p>  3.5.6 排料裝置</p><p>  噴霧干燥器的產(chǎn)品通常由室底部排出,一部分細(xì)粉則在旋風(fēng)分離器排料口處排出。干燥室和旋風(fēng)分離器一般在負(fù)壓下操作,排料入庫或包裝在常壓下進(jìn)行。因此,排料裝置應(yīng)該盡可能地避免空氣漏入干燥室和旋風(fēng)分離器中,否則將會出現(xiàn)嚴(yán)重影響干燥效率和旋風(fēng)分離器的分離效率。其

108、主要分為:</p><p><b> ?。?) 間歇排料閥</b></p><p><b>  (2) 連續(xù)排料閥</b></p><p><b> ?。?) 渦旋氣封</b></p><p>  本設(shè)計(jì)主要選用連續(xù)排料閥進(jìn)行操作。</p><p>&l

109、t;b>  4.設(shè)計(jì)結(jié)果匯總表</b></p><p>  日處理量30噸鮮奶,三班(8小時(shí)/班)</p><p>  鮮奶含水量x0=88%;濃縮奶含水量x1=58%;成品含水量x2≤3%</p><p>  4.1 干燥過程結(jié)果匯總</p><p>  絕干物質(zhì)處理量Gc=150kg/h</p><p

110、>  含水量X1=1.381</p><p><b>  X2=0.0309</b></p><p>  水分蒸發(fā)量W=202.515kg/h</p><p>  4.2 霧化器主要尺寸</p><p>  霧化角θ=57°,噴嘴壓差Δp=12MPa</p><p>  切入口為雙

111、矩形,寬b=1mm,高h(yuǎn)=2.0mm。</p><p>  旋轉(zhuǎn)室半徑R=8mm</p><p>  噴嘴孔徑d0=1.4mm </p><p>  空氣心半徑rc=0.6052mm</p><p>  噴嘴處平均液流速度233.33m/s</p><p>  4.3 噴霧干燥器主要尺寸</p><

112、p><b>  塔徑D=1.2m</b></p><p>  塔高H=3.2442m</p><p>  噴霧干燥所需時(shí)間τ=0.6301s</p><p><b>  4.4 附屬設(shè)備</b></p><p>  換熱器選用換熱面積為150.8 m2,φ=19mm,L=4500mm的換熱器&

113、lt;/p><p>  飽和水蒸氣加熱(逆流),進(jìn)口溫度為180℃。</p><p>  進(jìn)風(fēng)機(jī)選用8-18-101No7</p><p>  排風(fēng)機(jī)選用8-18-101No8</p><p>  進(jìn)料泵選用泵型為IS50-32-125型離心泵</p><p>  氣固分離器選用旋風(fēng)分離器</p><p

114、>  熱風(fēng)進(jìn)口分布裝置 垂直葉片型分布器</p><p>  排料裝置采用連續(xù)排料閥</p><p><b>  5.主要參考書目</b></p><p>  1、金世琳編,《乳與乳制品生產(chǎn)》,輕工業(yè)出版社</p><p>  2、《食品常用數(shù)據(jù)手冊》,輕工業(yè)出版社</p><p>  3、

115、無錫輕工業(yè)學(xué)院等,《食品工廠機(jī)械和設(shè)備》,輕工業(yè)出版社</p><p>  4、化學(xué)工程手冊,第16篇 干燥,化學(xué)工業(yè)出版社</p><p>  5、張宇巖編,《乳與乳制品的物理化學(xué)》,輕工業(yè)出版社</p><p>  6、上海醫(yī)藥設(shè)計(jì)院,化學(xué)工藝設(shè)計(jì)手冊,化學(xué)工業(yè)出版社</p><p>  7、陳敏恒,《化工原理》,化學(xué)工業(yè)出版社</

116、p><p>  8、陳英南,《常用化工單元設(shè)備的設(shè)計(jì)》,華東理工大學(xué)出版社</p><p><b>  6.設(shè)計(jì)體會</b></p><p>  經(jīng)過3×24小時(shí)艱苦奮戰(zhàn),我終于趕在下午的考試之前完成了這份奶粉噴霧干燥設(shè)計(jì)說明書。通過本次實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),真正第一次將一年來所學(xué)的大部分化工原理理論應(yīng)用在實(shí)踐之中。同時(shí),完成本次設(shè)計(jì)還需要查閱大量相

117、關(guān)數(shù)據(jù)手冊,不僅僅參考教材所附錄的設(shè)計(jì)參數(shù),更包括諸如物質(zhì)特性的各式參數(shù)及相關(guān)計(jì)算公式。而且,在獲得各式參數(shù)的前提下,還應(yīng)當(dāng)結(jié)合實(shí)際過程進(jìn)行大量核算計(jì)算過程,以保證整個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的有效性。</p><p>  做設(shè)計(jì)說明書的過程中,必須時(shí)刻保持耐心和認(rèn)真的態(tài)度。否則出現(xiàn)演算錯誤時(shí),將直接導(dǎo)致后續(xù)計(jì)算數(shù)據(jù)無效。在結(jié)合模板進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),同樣會遇見許多似懂非懂的問題。每當(dāng)這個(gè)時(shí)候,就要參考于設(shè)計(jì)手冊和教材資料。但是,即使是

118、有各式各樣的參考資料的情況下,依然不能獨(dú)自完成時(shí),就必須向老師或者同學(xué)求助。在此,對教會我從濕焓圖上求tc的同學(xué)表示衷心的感謝;對“小木蟲”論壇上教會我origin 9安裝及積分的蟲友們表示由衷的感謝。</p><p>  從最開始選用電子版設(shè)計(jì),面臨的第一大難題是公式錄入。不僅耗時(shí)間,而且特別容易出錯。因此,在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中必須時(shí)刻保持足夠的耐心。當(dāng)然,即使是有時(shí)候能找到比較合適的圖片資料,也需要自己精心修正,

119、從繁雜的資料來源中找到適合本次設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)信息。每每完成一小段設(shè)計(jì)任務(wù)時(shí),回頭去檢查一遍,不僅是對這份設(shè)計(jì)說明書負(fù)責(zé),也是對自己負(fù)責(zé),也是對將來可能的成為一個(gè)工程設(shè)計(jì)師負(fù)責(zé)。也許最后的成績只是合格、良好和優(yōu)秀的差別,但在設(shè)計(jì)的過程中所學(xué)學(xué)習(xí)到的知識,是態(tài)度認(rèn)真與不認(rèn)真兩者無法相比較的。</p><p>  由此我想到,成功并不是一蹴而就的,而是點(diǎn)滴積累的過程。只有一點(diǎn)一滴,耐心做好每一小段事情,才會有可能在最后取得

120、比較圓滿和正確的結(jié)果。如果試圖走捷徑,這將是不理智的,也是不可能的。不斷積累、認(rèn)真負(fù)責(zé),逐步做到完美,最終必定會取得完美的結(jié)果。反過來,它又會激勵人去更加堅(jiān)定的走好每一步。</p><p>  在今后學(xué)習(xí)和工作中,我要始終抱著一個(gè)認(rèn)真的態(tài)度,戒驕戒躁,努力追求目標(biāo),不斷進(jìn)取。這一次的化工原理工程設(shè)計(jì),從某種意義上說,已經(jīng)不僅僅是一次對所學(xué)知識的運(yùn)用過程,這次課程也使我對未來的學(xué)習(xí)和工作產(chǎn)生了更深層的啟示和思考。&

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