化工原理课程设计-奶粉喷雾干燥设计.docx

1、四川大学化工原理课程设计奶粉喷雾干燥系统设计化工原理课程设计题 目 奶粉喷雾干燥系统设计 学 院 食品学院 专 业 食品科学与工程 学生姓名 学 号 年级 级 指导教师 老师 2化工原理课程设计奶粉喷雾干燥系统设计目录1.数据41.1设计任务书41.2查得数据52.流程图及流程说明62.1流程图62.2流程说明63.流程和参数的选择说明与论证73.1设计任务73.2喷雾装置流程选择73.2.1确定喷雾装置流程73.2.2废弃回收考虑103.2.3确定风机位置113.3干燥器内热空气和雾滴的流动方向113.4工艺条件的选择123.4.1 空气进出口温度的选择123.4.2料浆进出口温度的选择13

2、4. 干燥器主要尺寸的计算134.1喷嘴设计134.1.1 目的134.1.2基本数据144.1.3 基本原理及假设144.1.4 计算步骤154.1.5计算结果列表174.2物热衡算和干燥时间计算184.2.1 目的184.2.2 基本数据184.2.3基本原理及假设184.2.4 计算步骤194.2.5计算结果列表214.3 塔径计算224.3.1 目的224.3.2 基本数据224.3.3 基本原理及假设234.3.4 计算步骤234.3.5 计算结果列表244.4 塔高计算244.4.1 目的244.4.2 基本数据254.4.3 基本原理及假设254.4.4 计算步骤254.4.5

3、计算结果列表265. 校核计算275.1 热损失校核计算275.1.1基本数据275.1.2 计算步骤275.2空塔气速校核计算285.2.1 基本数据285.2.2 计算步骤286附属设备的选型计算296.1 换热器296.1.1 初选换热器型号296.1.2 计算步骤306.2 旋风分离器306.2.1 基本数据306.2.2 计算步骤316.3 风机326.3.1确定各个通风管道的尺寸326.3.2 确定各通风管道内的气体体积流量和空气密度346.3.3 直管阻力损失的计算346.3.4 局部阻力损失计算366.3.5 整个通风管道的压差376.3.6 全风压的计算376.3.7 根据计

4、算数据选取风机型号377.设计评价387.1方案概述387.2 设计特点387.2.1干燥方法特点387.2.2喷雾干燥空气-雾滴流向特点397.2.3 雾化方式及喷嘴特点397.2.4操作参数的选择及能耗考虑407.2.5干燥塔设计特点407.2.6 附属设备特点417.3 设计欠缺418.设计结果概览419.主要符号说明4210.参考文献4311.体会与建议4412. 附录451. 题目及数据1.1设计任务书设 计 者： 班级：指导教师：设计日期： 一、设计任务题 目：设计喷雾干燥器以制取奶粉已知数据：1、浓缩牛奶1.1 含湿量（以湿基计）： 48 %1.2 压力（表压，kPa）： 200

5、050002、奶粉2.1 含湿量（以湿基计）： 3.1%2.2 产品量 （t/a）： 52002.3 产品粒度： Dp = 60100m m 3、干燥介质：空气，t0 = 20，j0 = 80%；j2 30%二、设计内容设计说明书一份，其内容包括：1目录 2 题目及数据3 流程图流程说明 4 流程和方案的选择说明与论证5 干燥器主要尺寸的计算 6 附属设备选型计算7 设计评价 8 设计结果概览9 参考文献（指设计中使用到的）10 体会与建议 工艺流程图一张 喷雾干燥塔工艺条件图一张1.2查得数据已知数据：1.2.1 浓缩牛奶 含湿量（以湿基计）： 48 % 压力（表压，kPa）： 4000kP

6、a 粘度： 20cP 表面张力： 5010-5 N/m 密度： 1182kg/m31.2.2 奶粉含湿量（以湿基计）： 3.1%产品量 （t/a）： 5200产品粒度： Dp = 60100 m 密度： 1632kg/m31.2.3干燥介质空气，t0 = 20，j0 = 80%；j2 100时，物料温度约5060。所以适合于热敏性物料的干燥，能够保持产品良好的色泽和香味。 （3）干燥产品具有良好的分散性和溶解性能：根据工艺上的要求，选用适当的雾化器，可将料液喷成球状液滴，由于干燥过程是在空气中完成的，所得到的粉粒能保持与液滴相近似的球状，因此具有良好的疏松性、流动性、分散性，冲调时能迅速溶解。

7、 （4）产品纯度高，环境卫生好：由于干燥是在密闭的容器内进行的，杂质不会混入产品，保证了产品纯度。生产有毒气、臭气物料时，可采用封闭循环或“自惰”循环系统的喷雾干燥设备，将毒气、臭气烧毁，防止公害，改善环境。 （5）生产过程简化，操作控制方便：即使含水量高达90%的料液，不经浓缩，同样能一次获得均匀的干燥产品。大部分产品干燥后不需粉碎和筛选，从而简化了生产工艺流程。对于产品粒径大小、松密度、含水量等质量指标，可改变操作条件进行调整，控制管理都很方便。 （6）适宜于连续化大规模生产：干燥后的产品经连续排料，在后处理上结合冷却器和风力输送，组成连续生产作业线，实现自动化大规模生产。其主要缺点有：（

8、1）当热风温度低于150 时，热交换的情况较差，需要的设备体积大。在用低温操作时空气消耗量大，因而动力耗用量随之增大。（2）为了保证乳粉水分含量的要求，必须严格控制各种产品干燥时排风的相对湿度，一般为10%13%，故需消耗较多的空气量，从而增加了风机的容量及电耗，同时也增加了粉尘回收装置的负荷，影响了产品得率。（3）对某些膏糊状物料，干燥时需加水稀释，这样就增加了干燥设备的负荷。 （4）由于设备体积庞大，对生产卫生要求高的产品时，设备的清扫工作量较大。 （5）设备的热效率较低，在进风温度不高时，热效率约3040%左右。3.2.1.3 本工艺采用压力式喷嘴喷雾雾化器有三种型式：气流式喷嘴：采用压

9、缩空气或蒸汽以很高的速度（300米/秒或更高）从喷嘴喷出，靠气液两相间的速度差所产生的摩擦力，使料液分散为雾滴，可生成5m以下的细粒子。压力式喷嘴：采用高压泵使液体获得高压。高压液体通过喷嘴时，将液体压力能转变为动能，使液体高速喷出而分散为雾滴。该喷嘴可制备各粗颗粒产品（120150m）。压力越高，雾化效果越好，奶粉颗料越细，干燥效率越高。但是颗粒细小的乳粉，冲调性能不好。压力式喷雾干燥对料液的要求较高，在进雾化器前必须进行过滤，以防杂质堵塞雾化器。这种结构较紧凑，生产能力大，耗能量较少，且能改变内部元件不同飞雾炬形状。主要缺点是在一定的雾化压力下喷雾量不能在线调节。气流式喷雾干燥的操作特点是

10、结构简单，加工方便、操作弹性大、易于调节，但用于雾化的压缩空气的动力消耗较大，约为压力式和离心式雾化器的5-8倍。旋转式雾化器：料液在高速转盘（圆周速度为90140m/s）中受到离心力的作用从盘中甩出而雾化。利用该雾化器可得到粒度均匀，颗粒较细（30120m）的产品。用离心喷雾法生产奶粉时，离心喷雾盘的线速度越高，雾滴越小。乳粉颗粒越小，同热空气接触的比表面积越大，热交换速度越快，热效率也越高，但是小颗粒奶粉的冲调性能较差。离心式喷雾干燥的操作特点有：（1）塔内只安装一个雾化器便可完成生产任务。（2）在一定范围内，可以调节雾滴尺寸。（3）生产能力调节范围大。（4）在调节处理量时，不需要改变雾化

11、器工作状态。（5）与压力式喷雾干燥相比，可以适应叫高粘度的料液。结合所得奶粉粒径（141m）及各喷雾雾化器的特点，我们选择压力式喷嘴来进行奶粉喷雾干燥。3.2.1.4 本工艺采用并流干燥在干燥室中，雾滴和空气的接触方式有三种：并流、逆流和混合流2，接触方式的不同，对于干燥器内温度分布，液滴、颗粒的运动轨迹，物料在干燥室内的停留时间及产品性质有很大的影响。并流：雾滴与热气流同向向下流动，雾滴在塔顶与高温热气流接触，传热传质推动力在此区域最大，雾滴中水分迅速汽化，气流温度迅速降低，如果在恒速干燥段，物料雾滴保持湿球温度。故并流操作时，允许热风有较高的进风速度。但在塔下部，产品与温度较低，湿度较大的

12、废气相遇，传热传质推动力减小。整个塔中气流与物料温度都较低，适于热敏性物料的干燥。但产品有可能吸湿，所以应十分关注出口废气的温度和湿度。并流操作中废气夹带的颗粒量较大，则除尘器负荷较大。雾滴与气流同向向上流动，是另一种并流方式，其操作特性与前者相同。两种方式比较，后者因雾滴与气流都在塔底送入，输入料液能耗相对低些，也易于清洗雾化器，但当热空气温度不够高或塔内气速低时，会发生严重的粘壁现象。并流型操作特点是：被干燥物料允许在低温下进行干燥。由于热风进入干燥室立即与喷雾液滴接触，室内温度急降，不会使干燥物料受热过度，因此，适宜于热敏性物料的干燥。塔壁粘粉较少。由于在干燥室内细粒干燥时间短、粗粒干燥

13、时间长，产品具有比较均匀干燥的特点，适合于液滴高度分散均一的喷雾场合。逆流：雾滴与气流反向流动，传质传热推动力较均匀，传质传热效率也较大，同时延续了颗粒的下降运动，使其停留时间增长，有利于干燥，热利用率较高。逆流操作进口高温空气与干产品相接处，可以最大限度的除去产品中水分，适于非热敏性物料，但空气进口温度将受到产品允许温度的限制。逆流操作中还要选择适宜的塔内气速，以避免废气中颗粒夹带量过多，增大除尘器负荷。逆流型操作特点是热利用率较高，但只适用于非热敏性物料的干燥，而且若空塔速度超过限度将引起颗粒的严重夹带，给回收系统增加负荷。混合流：既有并流又有逆流的运动，其干燥性能介于并流和逆流之间。混合

14、流的特点是雾滴运动轨迹较长，延长了颗粒在塔内的停留时间，从而可降低塔的高度。但若设计和操作不好易造成气流分布不匀和湿物料粘壁。混合型操作特点是气流与产品较充分接触，脱水效率高，但产品有时与湿的热空气流接触，故干燥不均匀，内壁局部粘粉严重。由于奶粉属于热敏性物料，而并流型喷雾干燥适用于热敏性物料，且奶粉干燥应尽可能快速以减少营养物质流失，所以我们选择并流干燥操作。3.2.2废弃回收考虑雾滴干燥后的产品降落到干燥室的锥形体器壁并滑行至锥形底阀通过排灰装置排出。少量细粉随空气气流进入分离装置（如旋风分离器、布袋过滤器等）进一步分离。由于奶粉颗粒性质，易扬尘，且回收可增大生产效率，因此选择分离装置进一

15、步分离回收，选择旋风分离器3。旋风分离器的优点如下：1) 把固体颗粒从气流中分离出来,应用在产品回收和污染控制。2) 超高效率,长寿命,和低能耗。3) 可靠性高。4) 结构简单，造价低 （相较于湿法除尘器，布袋除尘器和电除尘器）。5) 没有转动部件。6) 旋风分离器可以在高压的条件下使用。7) 使用中对温度没有特别限制，特殊制造的分离器可以在很高的温度下操作。8) 高温条件下，分离器可以涂耐火材料或用特种钢制造。9) 通常收集的尘粒都保持干态。10) 在一定的负荷下，压力损失保持不变。11) 粉尘负荷的增加并不降低总的分离效率。12) 一定范围内气体流量的变化，对效率的影响不大。13) 在整个

16、使用寿命中，分离器的效率都可保持不变。14) 绝大部分的尘粒都可用旋风分离器收集。15) 对具有摩磨损性的尘粒，分离器可以用厚板或特殊材料制造。16) 易磨损区域可以设计成易更换件。结合旋风分离器优点和奶粉性质，选择旋风分离器。3.2.3确定风机位置将风机放在系统前面，使整个系统处于正压下操作。流程中可以用风机来输送空气。用一个风机时，若风机放在系统前面，则整个系统处在正压下操作，要求输送管道、干燥器、分离器密封良好，不能向外漏气漏粉；若风机放在系统后面，则整个系统在负压下操作，对密封要求仍然高，以免外界气体吸入，但粉尘不会跑出。结合喷雾干燥奶粉性质及正压操作、负压操作的特点，我们选择将风机放

17、在系统前面，使整个系统处于正压下操作。3.3干燥器内热空气和雾滴的流动方向本工艺选择并流干燥。干燥器内热空气和雾滴的流动方向为并流。论证如下：在干燥室中，雾滴和空气的接触方式有三种：并流、逆流和混合流，接触方式的不同，对于干燥器内温度分布，液滴、颗粒的运动轨迹，物料在干燥室内的停留时间及产品性质有很大的影响。并流：雾滴与热气流同向向下流动，雾滴在塔顶与高温热气流接触，传热传质推动力在此区域最大，雾滴中水分迅速汽化，气流温度迅速降低，如果在恒速干燥段，物料雾滴保持湿球温度。故并流操作时，允许热风有较高的进风速度。但在塔下部，产品与温度较低，湿度较大的废气相遇，传热传质推动力减小。整个塔中气流与物

18、料温度都较低，适于热敏性物料的干燥。但产品有可能吸湿，所以应十分关注出口废气的温度和湿度。并流操作中废气夹带的颗粒量较大，则除尘器负荷较大。雾滴与气流同向向上流动，是另一种并流方式，其操作特性与前者相同。两种方式比较，后者因雾滴与气流都在塔底送入，输入料液能耗相对低些，也易于清洗雾化器，但当热空气温度不够高或塔内气速低时，会发生严重的粘壁现象。并流型操作特点是：被干燥物料允许在低温下进行干燥。由于热风进入干燥室立即与喷雾液滴接触，室内温度急降，不会使干燥物料受热过度，因此，适宜于热敏性物料的干燥。塔壁粘粉较少。由于在干燥室内细粒干燥时间短、粗粒干燥时间长，产品具有比较均匀干燥的特点，适合于液滴

19、高度分散均一的喷雾场合。逆流：雾滴与气流反向流动，传质传热推动力较均匀，传质传热效率也较大，同时延续了颗粒的下降运动，使其停留时间增长，有利于干燥，热利用率较高。逆流操作进口高温空气与干产品相接处，可以最大限度的除去产品中水分，适于非热敏性物料，但空气进口温度将受到产品允许温度的限制。逆流操作中还要选择适宜的塔内气速，以避免废气中颗粒夹带量过多，增大除尘器负荷。逆流型操作特点是热利用率较高，但只适用于非热敏性物料的干燥，而且若空塔速度超过限度将引起颗粒的严重夹带，给回收系统增加负荷。混合流：既有并流又有逆流的运动，其干燥性能介于并流和逆流之间。混合流的特点是雾滴运动轨迹较长，延长了颗粒在塔内的

20、停留时间，从而可降低塔的高度。但若设计和操作不好易造成气流分布不匀和湿物料粘壁。混合型操作特点是气流与产品较充分接触，脱水效率高，但产品有时与湿的热空气流接触，故干燥不均匀，内壁局部粘粉严重。由于奶粉属于热敏性物料，而并流型喷雾干燥适用于热敏性物料，且奶粉干燥应尽可能快速以减少营养物质流失，所以我们选择并流干燥操作。3.4工艺条件的选择3.4.1 空气进出口温度的选择3.4.1.1空气进口温度的选择在同样的干燥任务下，进风温度越高，则需要的空气量越少，相应的风机，除尘设备，干燥塔体积，管道等也将缩小。换热器有所增大，但蒸汽耗量要减少。总的结果是运转费用要减少。因此，在保证产品质量的前提下，应尽

21、可能采用高的热风入口温度，同时还要考虑物料的特性和所选加热介质的温度限制。一般用空气进行加热时，选择120180之间4。如果温度过低无法达到所要求的奶粉水含量，且所需空气量过大。如果温度过高则影响奶粉质量，奶粉将在180时变质，我们应选择在不影响奶粉质量的前提下最高的温度以提高效率，因此选择1755。3.4.1.2 空气出口温度的选择排风温度过高，热损失大，热效率低。但若过低，在空气出口相对湿度大的情况下，可能在干燥器后面的管道和除尘设备中冷凝出水滴，破坏正常操作，影响产品质量。有资料介绍排风温度应比热空气进入干燥器时的绝热饱和温度高2050。一般来说，应结合产品特性和工艺要求，以及出口废气的

22、相对湿度来综合考虑确定排风温度。如果定到80会过高，排空热损失会过大，又应高出绝热饱和温度，因此定到756。3.4.2料浆进出口温度的选择3.4.2.1浓缩奶进口温度的选择浓缩奶的进口温度不宜过高，会给前期准备工作造成过大负荷；如果进口温度过低则相应的相对湿含量会相对过高，导致在干燥塔中加热负荷过重，对进口热风的需求量过大。因此选定55。3.4.2.2 奶粉出口温度的选择当干燥处于恒速段时，物料出口温度等于与之接触的空气的湿球温度，若干燥过程已处于降速段，则物料温度一般介于所接触空气的湿球温度之间7。一般传热的温差在1020，而且奶粉的变性温度为80，因此选择60为奶粉的出口温度8，即保证传热

23、温差又不会导致奶粉变性，最大程度保存奶粉的营养价值。4. 干燥器主要尺寸的计算4.1喷嘴设计4.1.1 目的喷雾干燥可分为四个阶段：料液雾化为雾滴；雾滴与热空气接触（混合和流动）；雾滴干燥；干燥产品与空气分离。料液雾化的目的在于将料液分散为微细的雾滴而使液体具有很大的表面积。当雾滴与空气接触时，传热传质迅速进行，雾滴很快汽化而得以干燥。在雾化过程中，得到均一的雾滴是很重要的，因此雾化器是喷雾干燥器的关键部件。由上述论证可知我们选择压力式喷嘴，因此结合所选的喷嘴压力、喷嘴类型、奶粉产量、液态奶的湿含量和奶粉湿含量，我们需要确定合适的喷嘴尺寸，包括喷射角大小、液滴的径向分速度轴向分速度，及液滴的平

24、均直径和最大直径。雾滴与热空气接触，热量由空气传递给雾滴，雾滴吸热后水份汽化进入空气，因而是传热传质同时发生的过程。同时，雾滴离开雾化器的速度要比周围空气的速度大得多因此，气液之间还有动量传递。研究雾滴干燥的目的主要是求出完成干燥任务所需要的干燥时间，从而确定干燥室的主要尺寸。物料在干燥室内的停留时间必须大于物料干燥所需的时间。4.1.2基本数据由设计任务书可知：喷嘴压力： 浓缩奶粘度：20cP浓缩奶含水量： 奶粉含水量奶粉产量： 奶粉密度：奶粉产量单位换算: 绝干物料的量：浓缩奶质量流量：浓缩奶密度：浓缩奶体积流量：4.1.3 基本原理及假设4.1.3.1 基本原理在压力式喷雾器中，液体以切

25、线方向进入喷嘴旋转室，形成一个绕半径为rc的空气心的液膜沿喷嘴而喷出。雾化角为，旋转室半径为R，喷孔直径为d0（d0=2r0），切向入口的宽度和高度分别为b和h。切向入口也可为圆形。4.1.3.2 假设因此，根据经验选择雾化角和切向入口断面形状，由半经验公式计算喷嘴结构参数A，计算喷嘴的流量系数CD，计算喷口直径d0，并圆整d0值。再确定喷嘴和旋转室的尺寸，计算A1并且圆整h，根据经验取h/b=1.33.太长流动阻力大，太短流体发生散乱流动，不能均匀旋转。旋转室直径D（=2R）可按D/b=2.630的范围内选取。喷嘴长径比L0/d0=0.51，过长增加流动阻力损失。4.1.3.3校正计算喷射角

26、的范围应在4060之间。进口切向速度Ui应在315m/s范围内。校核喷嘴的生产能力。必须使QQ，否则不能完成生产任务，不能满足要求，需要重新调整计算。4.1.4 计算步骤由经验取喷雾角：喷嘴结构系数：流量系数：喷孔直径：圆整后： 喷孔半径：根据经验值选：旋转室半径： 切向进口宽度：切向进口个数：切向进口面积：切向进口高度： 切向进口高度圆整值：切向进口面积圆整值：校正： 在1.33的范围内切向进口速度： Ax校正值： 喷雾角校正值：流量系数校正值：校正流量：A：有效截面系数：空气芯半径：合速度： 径向分速度：轴向分速度：自由速度： 水滴直径：喷雾牛奶粒径：雾滴颗数： 1.5倍Dp： 按1.5D

27、p计算雾滴颗数：4.1.5计算结果列表喷嘴设计计算结果见表4-1。表4-1 喷嘴设计计算结果列表所计算物理量所得计算结果喷孔直径圆整值d03.7mm喷孔半径r01.85mm切向进口高度圆整值h3.20mm切向进口面积圆整值A123.04mm2切向进口速度Ui14.8115m/s喷雾角校正值57空气芯半径Rc1.475mm合速度u080.748m/s径向分速度ux038.2653m/s轴向分速度uy071.1056m/s自由速度Um29.4305m/s水滴直径Dw65.4675m雾滴直径d194m雾滴颗数n731581294颗/秒1.5Dp141m按1.5Dp计算的雾滴颗数216764828颗/

28、秒4.2物热衡算和干燥时间计算4.2.1 目的1) 确定干燥塔出口空气状态，物料出口温度，空气用量。2) 确定干燥过程的临界点（恒速干燥段和降速干燥段的分界点）。3) 确定干燥时间。4.2.2 基本数据浓缩奶干基湿含量：奶粉干基湿含量：绝干物料量：汽化水份量：奶粉粒径：入口空气干基湿比热：4.2.3基本原理及假设在物热衡算中，涉及到四个基本温度，分别是空气进出干燥塔温度和物料进出干燥塔的温度，通过计算水份汽化吸热、奶粉比热、牛奶升温吸热，和干燥塔热损失，做干燥塔物热平衡计算，从而保证所得奶粉湿含量及干燥塔出口空气相对湿度在要求范围内。4.2.4 计算步骤假定空气进干燥塔温度：空气出干燥塔温度：

29、牛奶进干燥塔温度：奶粉出干燥塔温度：水份汽化吸热：奶粉比热： 牛奶升温吸热：假设的干燥塔热损失：绝干空气用量（初算）：干燥塔入口空气湿度：干燥塔出口空气湿度：干燥塔出口空气相对湿度：匀速段除水：临界湿含量：空气临界湿度：水分汽化段平均雾滴直径：空气临界温度：湿球温度：由试差法得tw=44.05恒速段水份汽化潜热：计算K1的温度：恒速段空气热传导系数：恒速段传热推动力：恒速段干燥速率：恒速段干燥时间： 降速段水份汽化潜热：计算k2的温度： 降速段空气热传导系数：降速段传热推动力：降速干燥时间：总干燥时间：4.2.5计算结果列表物热衡算与干燥时间计算结果见表4-2.表4-2 物热衡算与干燥时间计算

30、结果表所计算物理量计算结果汽化水份量W0.1732kg/s水份汽化吸热Qw416kW奶粉比热Cm1.8014kJ/kg牛奶升温吸热Qm1.751kW假设的干燥塔热损失QL42kW绝干空气用量（初算）L4.4742kg/s干燥塔入口空气湿度H10.0117干燥塔出口空气湿度H20.0504干燥塔出口空气相对湿度14.9751%奶粉粒径dc112.58m匀速段除水Wc0.154kg/s临界湿含量Xc0.1291空气临界湿度Hc0.0462续表4-2 物热衡算与干燥时间计算结果表水分汽化段平均雾滴直径dm0.000127m空气临界温度Tc85.51湿球温度tw44.05恒速段干燥时间t10.975s

31、降速段干燥时间t20.52s总干燥时间t1.497s4.3 塔径计算4.3.1 目的在喷雾干燥塔内，空气雾滴的运动是非常复杂的，它涉及空气分布器的配置与涉及，雾化器的配置与操作，雾滴在干燥时的特性，干燥室的大小以及空气颗粒在室内的运动状况等，以至不能准确地计算雾滴运动轨迹。但计算塔径非常有必要。如果干燥塔的塔径过大会造成热气流无法集中干燥，造成热能损失和送风量的不必要消耗，增大能耗。如果干燥塔的塔径过小，液态奶还未完全干燥成奶粉就到达塔壁，就会粘在塔壁上，久而久之导致塔径越来越小，对物料是一种浪费，且无法达到干燥效果，同时会导致塔在一段时间后由于塔径过小无法使用。4.3.2 基本数据奶粉与雾滴

32、平均密度:全塔空气平均湿度: 全塔空气平均温度: 全塔空气平均干基湿比容:全塔空气平均密度:空气粘度:4.3.3 基本原理及假设在喷雾干燥塔内，空气雾滴的运动是非常复杂的，它涉及空气分布器的配置与涉及，雾化器的配置与操作，雾滴在干燥时的特性，干燥室的大小以及空气颗粒在室内的运动状况等，以至不能准确地计算雾滴运动轨迹。但在一下简化情况下，仍然利用液滴在气流中的运动轨迹来确定干燥器的直径和高度。压力式雾化器产生的雾滴以某一锥角喷射出来，可以水平分速度近似计算雾滴水平飞翔距离，以确定塔径。塔径的大小要能避免湿雾滴及半湿颗粒沾附在壁上。计算方法是首先求得雾滴水平飞翔时间和飞翔速度，计分求出雾滴在半径方

33、向和飞翔距离，并对S加以圆整，塔径D=（22.25）S。在研究雾滴运动时作了一下两个假定：1) 假定雾滴是均匀的球形，且在干燥过程中不变形。2) 热风流速小，可粗略的当作静止来考虑。4.3.4 计算步骤径向雷渃数:径向运动距离积分计算参数:过渡段径向运动距离:层流段径向运动距离:按雾滴运动计算塔径:取um=1计算的塔径:出塔空气干基湿比容:空塔气速（按进口空气状态计算）:初算最大塔径，按u2=ut计算:4.3.5 计算结果列表塔径计算结果见表4-3.表4-3 塔径计算结果列表所计算物理量所得结果径向雷诺数Rex254.23过渡段径向运动距离S过1.04m层流段径向运动距离S层0.018m按雾滴

34、运动计算塔径D2.119m取Um=1计算的塔径D2.688m空塔气速U空塔1.02m/s4.4 塔高计算4.4.1 目的塔高必须保证颗粒在塔内有足够的停留时间，以完成产品的干燥要求。即颗粒在塔内的停留时间大于或等于干燥时间。如果塔高设计过高，会造成物料在塔内运动时间过长，会导致物料出口温度增高，可能导致奶粉变性、营养物质流失；且造成资源浪费，热风浪费等。如果塔高设计过低，物料在塔内停留时间过短则会导致出口奶粉含湿量过高，无法达到干燥目的。因此，塔高设计是很重要的一个环节。4.4.2 基本数据轴向雷渃数:塔高计算常数:沉降雷渃数:计算参数:4.4.3 基本原理及假设雾滴在干燥塔内向下运动时，由于

35、空气的阻力作用，从某一初始速度逐渐减速，当颗粒所受重力和空气阻力相等时，由减速运动变为等速（液滴沉降速度）向下运动，直至产品出口。故颗粒在塔内的停留时间为减速段运动时间和等速段纸盒。塔的高度H即为液滴在减速段和等速段运动距离之和。在研究雾滴运动时作了一下两个假定：1) 假定雾滴是均匀的球形，且在干燥过程中不变形。2) 热风流速小，可粗略的当作静止来考虑。4.4.4 计算步骤轴向雷渃数:塔高计算常数:沉降雷渃数:计算参数:雾滴沉降速度:计算参数:减速运动时间:滞留：Re1 过渡流：1Re500 1Re20，L=1，；20Re500，L=10，采用数值积分法求得降速运动段距离:；采用数值积分法求得

36、匀速运动段距离:有效干燥高度:总塔高:实际塔高:4.4.5 计算结果列表塔高计算结过见表4-4.表4-4 塔高计算结果列表所计算物理量所得结果轴向雷诺数Rey35431雾滴沉降速度 ut051m/s减速运动时间t10.177s降速运动段距离Z10.986m续表4-4 塔高计算结果列表匀速运动段距离Z20.677m有效干燥高度Z1.664m实际塔高Z圆整4.7m5. 校核计算5.1 热损失校核计算5.1.1基本数据干燥塔外表面面积:干燥塔外壁壁面温度:5.1.2 计算步骤初算干燥塔实际热损失:实际热损失 / 假设热损失:实际绝干空气用量:实际出口空气湿度:实际出口空气相对湿度:5.2空塔气速校核

37、计算5.2.1 基本数据空塔气速（按Tm、Hm计算）:空塔气速（按T2、H2计算）:5.2.2 计算步骤由于H2增加，使u2ut,重取D:干燥塔外表面面积: 干燥塔实际热损失:实际热损失 / 假设热损失:最终实际绝干空气用量:最终实际出口空气湿度:最终实际出口空气相对湿度30%:最终空塔气速（按Tm、Hm计算）1.2m/s:最终空塔气速（按T2、H2计算）ut:6附属设备的选型计算6.1 换热器6.1.1 初选换热器型号湿空气用量:初算的迎风面积:换热器型号: SRZ 15*6D通风净面积:散热面积: 传热系数计算式:阻力计算式:换热器总传热系数：加热蒸汽温度6.1.2 计算步骤实际质量流速:空气加热器总推动力：加热空气所需热量:需要换热面积:考虑余量后的换热面积：一台选定型号的换热器面积：换热器个数：实际换热器个数：换热器阻力：6.2 旋风分离器6.2.1 基本数据干燥塔出口空气湿度 空气出干燥塔温度最终实际绝干空气用量 切向进口速度阻力系数6.2.2 计算步骤干燥器出口空气体积流量:切向进口面积：筒体直径：筒体实际直径：实际切向进口面积：实际切向进口速度：切向进口高度：切向进口宽度：排气管直径: 排气管深度: 筒体高度:筒体直径：出料管直径：总高度：空气密度：旋风分离