喷雾干燥设计

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,喷雾干燥器的设计,一、,概述,1,、,简介,化学工业,：塑料、树脂等，洗衣粉最早使用,食品工业,：奶粉，调味品,速溶：粒子开始时被水所润湿，然后沉没至水中并最后溶解。,影响速溶的性质：润湿性，沉没性分散性，溶解度。,医学和生物化学,：抗生素，酶，维生素，血浆等,在喷雾干燥之前，总是需要将牛奶用蒸发方法浓缩到,40%50%,的固含量，因为在蒸发器中蒸发水约比在喷雾干燥器中蒸发水便宜十倍。,鲜奶的主要成分：,水分：,87%88%,，总乳固体：,12%13%,其中：脂肪,3.4%3.8%,，蛋白质,3.3%3.5%,，乳糖,4.6%4.7%,，无机盐,0.7%0.75%,日处理为鲜奶，日处理可以每天,23,班，每班,810,小时。,2,、喷雾干燥的原理：,喷雾干燥,：,将溶液、乳浊液、悬浮液或浆料在热风中喷雾成细小的液滴，在它下落过程中，水分被蒸发而形成粉末状或颗粒状的产品。,物料干燥分,等速和降速,阶段两个部分进行。,图,6,1,喷雾干燥示意图,3,、喷雾干燥的特点：,优点,：,干燥速度快,干燥过程中液滴的温度较低,产品具有良好分散性和溶解性,生产过程简化，操作控制方便,产品纯度高，生产环境好,适宜于连续化大规模生产,缺点,：,当热风温度较低（低于,150,）时，传质速率较低,从废气中回收粉尘的分离设备要求高,对一些膏糊状物料，干燥时需要加水稀释,二、喷雾干燥方案的选定,1,、干燥装置流程：,开放式,封闭循环式,是对加热介质的利用而言,选择空气为加热介质，采用开放式流程,自惰循环式,2,、干燥器内热空气和雾滴的流动方向,并流,逆流,混合流,并流操作的优点是其允许的进口空气温度比其它形式的操作要高。,3,、雾化器形式,气流式，旋转式，压力式,压力式喷嘴的工作原理示意图,压力式使用较多,三、工艺计算,1,、物料衡算,注意,：鲜奶的含水量为,88,%,，实际进入喷雾干燥器的应为浓奶（含水,50,%,60,%,）,2,、热量衡算,所需加热蒸汽量,(r,为所选择的蒸汽对应的汽化热,),Q,损,=10%,Q,1,m,3,/h,注意：夏天，冬天两个值都必须算，取,V,大做以后计算。,求得,V,物料衡算,H,2,根据,H,2,设计的,t,2,求,j,2,，必须满足,j=,11,%,13%,，否则重新设定,t,2,值。,3,、雾化器的主要尺寸计算,d,0,-,喷嘴直径，,R,-,旋律室半径，,入口为圆形：,d,in,;,入口为矩形：,h,b,计算步骤,：,1,、,选定雾化器,（,55,60,），喷嘴切向入口断面形状,2,、,利用图,6-22,由,求喷嘴结构参数,A,3,、利用图,6-20,由,A,查得,c,D,求得,d,0,加以圆整,4,、矩形入口：根据,h,/,b,=,1.33,2,R,/,b,=,630,选定,R,b,由,R,1,=,R,-,b,/2,算得,A,1,(,A,1,-,全部入口通道总面积,),一个矩形入口：,A,1,=,bh,两个矩形入口：,A,1,=2,bh,计算得,h,。,5,、圆整,d,0,h,后核算生产能力,与原值相比,6,、计算空气心半径,r,c,7,、计算液膜平均速度,u,0,(,大于,100m/s,),及其分速度,u,x,u,y,四、喷雾干燥器主要尺寸的设计,塔高、塔径,为保证使雾滴干燥成含水量符合要求的产品，应使雾滴在塔内的停留时间大于干燥过程所需要的时间。,1,、雾滴大小的估算,（，,p,-,atm,D,w,-m,）,干产品的平均直径,D,D,2,、干燥时间的计算,干燥时间分为恒速干燥阶段和降速干燥阶段。,(1),恒速阶段干燥时间,(2),降速阶段干燥时间,:,空气,t,1,t,c,物料,1,c,(,t,w,),t,干,=,t,1,+,t,2,3,、塔径计算,塔径的设计应使湿雾滴不粘附到塔壁上。,t,0,时，雾滴以,u,x,水平速度运动,经过,t,时间后，雾滴水平速度下降至,u,取一系列,Re,，求出相应的停留时间,t,和雾滴水平飞行速度,u,x,将雾滴自很高的初速度降至很低值的过程中不同的时刻,t,与其速度,u,x,的关系作图，用图解积分或数值积分求出雾滴沿半径方向的飞行距离即 。所设计的喷雾干燥塔的直径,D,应大于,2,s,x,，取,D,=(1.52)2,s,x,。,Re,164,100,50,0.5,(1.00-1.00)10,-2,=0,(1.45-1.00)10,-2,=0.4510,-2,(2.22-1.00)10,-2,=1.2210,-2,(15.2-1.00)10,-2,=14.210,-2,0,0.0102,0.0276,0.321,28.4,17.3,8.65,0.0865,4,、,塔高计算,塔高设计应使颗粒在塔内的停留时间,大于,传热所需时间。颗粒在塔内的停留时间为恒速运动与降速运动时间之和。,a.,恒速下降速度,查图,6-25,得,Re,f,求得恒速下降速度,u,f,b.,雾滴降速运动所需时间,取一系列,Re,值（上限为,u,y,初值，下限为,u,f,），查得相应,Re,2,以,Re,为横轴，以,1/(,Re,2,-,f,),为纵轴作图，用图解积分法求 值，或,由数值积分（,Excel,Origin,）,求得。,作,u,t,曲线，按 图解求得降速过程所需距离,等速过程所需距离：,s,2,=(23),t,恒,u,f,喷雾干燥有效高度：,H,=(1.53)(,s,1,+,s,2,),五、附属设备的设计和选型,1,、空气加热器（予热器）,选择加热介质，确定换热器面积，型号。,2,、风机：,为保证干燥塔内在一定的负压（,100300Pa,）下操作，设计时分别用进风和排风两台风机串联使用，排风风量和风压都要大于进风机。,选择依据,：,（,1,）根据被输送气体的性质和操作条件确定泵的类型,（,2,）根据具体管路对风机提出的流量和压头要求确定泵的型号,风压：进风机,120160mmH,2,O,排风机,180240mmH,2,O,风量：按实际计算的风量（,m,3,/h,）进风增加,10%20%,，出风增加,20%40%,3,、气固分离器：,对可选择的气固分离器作一分析，了解其工作原理，选择一合理的使用组合。,旋风分离器，,袋滤器，,湿法除尘,4,、热风进口分布装置,5,、排料装置,描述其重要性及主要的型式,6,、空气过滤器,