化工原理干燥课程设计(DOC38页)debd.docx
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1、 化工原理理课程设设计课题名称称年产量量22222吨奶奶粉的干干燥工艺艺设计班级级姓名名指导教师师时间间目 录第一章 绪 论21.1 产品生生产的国国内外发发展概况况及意义义21.2 原料的的性质及及来源221.3 设计所所采用的的分离方方法及特特点2第二章 工艺流流程设计计及设备备论证222.1 工艺流流程叙述述及论证证22.2工工艺参数数的选择择论证222.3设设备论证证2第三章 物料料衡算22第四章能能量衡算算2第五章 设备备设计计计算与选选型2第六章 非工工艺部分分26.1安安全26.2 三废情情况及环环保的大大体方案案2主要参考考文献22结束语22第一章 绪论1.1 产品品生产的的国
2、内外外发展概概况及意意义奶粉容易易冲调,方方便携带带,营养养丰富。冲冲调时,即即使用温温水也能能迅速溶溶解,适适宜保存存,并便便于携带带。国内内奶粉市市场竞争争日趋激激烈,国国内外奶奶粉品牌牌都在加加紧抢占占终端资资源,随随着我国国本土奶奶粉品牌牌在研发发、工艺艺、质量量控制以以及发展展战略等等方面的的日渐成成熟,我我国奶粉粉的市场场竞争将将进入白白热化阶阶段。1.2 原料料的性质质及来源源 牛奶顾顾名思义义是从雌雌性奶牛牛身上所所挤出来来的。牛牛奶含有有丰富的的矿物质质,钙、磷磷、铁、锌锌、锰、铜铜、钼。主主要成份份有水、脂脂肪、磷磷脂、蛋蛋白质、乳乳糖、无无机盐等等。1.3 设计计所采用用
3、的分离离方法及及特点1喷雾干燥燥是用喷喷雾器将将含水量量在800%以上上的溶液液、悬浮浮液、浆浆状或熔熔融液等等喷成细细雾滴分分散在热热气流之之中,使使水分迅迅速蒸发发而达到到干燥的的目的,从而获获得粉末末或颗粒粒状的产产品。喷雾干燥燥的特点点:1) 喷雾干燥燥操作是是连续的的,其系系统可以以是全自自动控制制操作2) 只要干燥燥条件保保持恒定定,干燥燥产品特特性就保保持恒定定3) 喷雾干燥燥系统适适用于热热敏性和和非热敏敏性物料料的干燥燥,适用用于水溶溶液和有有机溶剂剂物料的的干燥4) 喷雾干燥燥操作具具有非常常大的灵灵活性。喷喷雾能力力每小时时几千克克至2000t第二章 工艺流程程设计及及设
4、备论论证2.1 工艺流流程叙述述及论证证喷雾干干燥工艺艺流程四四个阶段段:雾化;料物与与空气接接触(混混合流动动); 料物物干燥(水水分及挥挥发性物物质蒸发发); 干粉粉制品从从空气中中分离。喷雾干干燥的流流程图图1:喷喷雾干燥燥流程图图2.2工工艺参数数的选择择论证1、 物系:牛牛奶2、原料料含水率率:455 % 3、生产产率(原原料量):0.5 t / h 4、产品品(乳粉粉)含水水量:22 %5、加热热蒸汽压压力:7700 KPaa (绝绝压)6、车间间空气温温度:220 7、车间间空气湿湿度:00.0112 kg / kkg绝干干气8、预热热后进入入干燥室室的空气气温度:1500 9、
5、离开开干燥室室的废气气温度:80 10、 离开干燥燥室的废废气湿度度:0.12 kg / kkg绝干干气11、 湿物料进进料温度度12、 产品出口口温度13、 浓缩乳比比热容2.3设设备论证证1、计算算所需空空气流量量和风压压,选择择进风机机和排风风机的型型号。2、计算算所需换换热面积积,选择择换热器器(预热热器)的的型号。3、计算算所需喷喷雾干燥燥系统设设备。44第三章 物料衡衡算1、空气气用量计计算1原料奶含含水量(湿基);产品品奶粉含含水量(湿湿基)进入干燥燥塔的物物料量。水分蒸发发量所以因为空气气经预热热器湿度度保持不不变,所所以又所以绝干干空气流流量由于上面面所计算算的为理理想状态态
6、下,但但是实际际空气用用量要比比理想状状态下多多15%255%,所以在20时,查查1得此时空空气密度度所以离开干燥燥室的废废气温度:,查11得离开干燥燥室空气气量:废气体积积:2、生产产产品量量计算1第四章 热量衡衡算1图2:连连续干燥燥过程的的热量衡衡算示意意图输入系统统热量新鲜空空气输入入:预热器器输入热热量:浓缩乳乳带入的的热量:所以输出系统统热量排气带带出的热热量:产品奶奶粉带出出的热量量:干燥室室热损失失:(-每蒸发发1kgg水干燥燥室的热热损失,按按工业生生产经验验取2551kJJ/kgg)所以综上所述述,可可见热量量收支平平衡第五章 设备备设计计计算与选选型由于新鲜鲜空气有有杂质
7、以以及灰尘尘,会影影响干燥燥过程,所所以进行行过滤;加以安装装空气过过滤器和和废弃除除尘器,会会在下文文进行选选型计算算。对流程图图的更新新:图3:喷喷雾干燥燥流程图图(新)1、 干燥器主主要尺寸寸计算36(1) 雾化器的的选取图4 压力式式雾化器器结构示示意图设计采用用压力式式雾化器器,压力力式喷嘴嘴结构简简单,造造价成本本低;全全部零件件,维修修简单,拆拆装方便便,与气气流式喷喷嘴相比比,大大大节省雾雾化用动动力。压压力式喷喷嘴的雾雾滴(或或颗粒)的的尺寸范范围(低低粘度、牛牛顿型流流体)如如表1 压力式式喷嘴的的雾滴(或或颗粒)的的尺寸范范围压力/MMpa平均尺寸寸/umm压力/MMpa
8、平均尺寸寸/umm10153302.555011505100305501.52.551503500表1(2) 喷嘴尺寸寸的计算算已知数数据奶粉的产产量浓缩乳质质量流量量料液雾化化压力浓缩乳密密度浓缩乳粘粘度 雾化化角及流流量系数数为了使塔塔径不至至于过大大,根据据经验,选选取,查图44得当时,查查图5得得图5 与与的关联联图 图6 与的关联联图喷雾旋旋转室尺尺寸由式则即,圆整整后取喷嘴其其他主要要尺寸的的确定选矩形切切线入口口通道两两个,据据经验取取b=11.2mmm,即即,圆整整,亦即即旋转室室直径为为10mmm。因为所以取a=55.0mmm校核喷喷嘴的生生产能力力圆整后基基本不变变,不必必
9、复算,可可以满足足设计要要求。空气心心半径的的计算查图7图7 与的关联联图得喷嘴出出口处液液膜速度度的计算算平均速度度水平速度度分量垂直速度度分量合速度综上所述述,压力力式喷嘴嘴主要尺尺寸如下下表表2 压力喷喷嘴主要要尺寸 单位位:喷嘴旋转转室尺寸寸a480.777 mmm1.255 mmm1.2 mm5 mmm4.4 mm5 mmm(3) 雾滴干燥燥所需时时间汽化潜潜热的确确定图8 湿空气气的H-I图由图8查查得空气气入塔的的湿球温温度,查查手册得得该温度度下水的的汽化潜潜热为。导热系系数的确确定平均气膜膜温度查查手册得得初始滴滴径的计计算产品平均均粒度液滴临临界的直直径的计计算液滴的的临界
10、湿湿含量的的计算空气临临界湿含含量及临临界温度度的确定定查图8得得空气的的临界温温度传热温温差、的计算算雾滴干干燥所需需时间的的计算(4)塔塔径的计计算图9 与、的列线线图空气的的参数塔内空气气各参数数按常压压考虑,其其平均温温度,查查手册得得空气粘粘度的计算算进出塔内内空气的的平均湿湿度热空气湿湿比体积积塔内空气气平均密密度雾滴初始始水平分分速度 属于于过渡流流 由图图9查得得时, 由式式得取一系系列,.;得一一系列,.;查得得相应的的,.;据式式算出一一系列相相应的,.,列于于表3中中 以为为横坐标标,为纵纵坐标,作作曲线,如如图100所示。用用图解积积分法求求得77塔径,圆圆整取为为表3
11、 停留时时间与雾雾滴水平平速度的的关系ReB1009615.0051.50.0008012.5541.70.0117010.9971.80.011609.4112.00.011507.8442.20.022406.2772.50.033304.7003.00.044152.3554.40.088101.5775.30.11181.2555.80.12240.6337.70.18810.16612.440.3110.50.08815.220.3990.10.02222.000.599图10 求塔塔径的曲曲线图(5)塔塔高的计计算减速运运动段的的距离的的计算a. 由由初始垂垂直速度度计算出出属于过
12、渡渡流b. 由由于,查查图9得得c. 据据查图9,则d. 取取一系列列,.,;得一一系列,.1799;查得得相应的的 ,.,列于表表4,中中e. 以以为横坐坐标,为为纵坐标标作图,如如图111所示表4 与、及的关系系ReRe2163400000.02296 33.99 01502000000.05505 23.66 0.022861251500000.06675 19.66 0.044951001100000.09924 15.77 0.077875680000.15510 11.88 0.122150380000.27762 7.9 0.199520100001.21180 3.1 0.46
13、69104104.32290 1.6 0.711951790.8 图11 与曲线f. 由由,可计计算出,据据图100可求得得,从而而可以算算出停留留时间7g. 类类似地由由,.,据图图11可可求得,.;亦可可计算出出相应的的停留时时间,.,如表表4所示示。由此此得到减减速运动动段的停停留时间间h. 由由表4的的,数据,作作曲线如如图122所示。用用图解积积分法可可得减速速运动段段的距离离图12 关系系曲线图图等速运运动距离离的计算算a. 等速运动动时间b. 等速运动动段的距距离塔高的的计算塔的有效效高度圆圆整后取取(4) 热风进出出口接管管直径的的确定在干燥系系统中,一一般取风风管中的的风速为
14、为15-25mm/s热风进进口接管管直径取热风管管道中的的气速为为25mm/s,则则圆整后取取干燥塔塔热风入入口接管管直径热风出出口接管管直径圆整后取取2、空气气过滤器器选型5过滤面积积计算公公式:式中,AA滤层层的面积积,;L通通过滤层层的空气气量,m滤滤层的过过滤强度度,一一般取mm4000080000为宜宜。设取m50000,由由前面计计算可知知L=23422.59。所所以代入入数据得得过滤面面积A0.4469。空气过滤滤器选型型为AFF30-N022D-22-X2214993、废弃弃除尘器器选型5由前面计计算可知知废气量量为过滤面积积计算:式中,FF布袋袋的过滤滤总面积积,通过过布袋过
15、过滤器的的空气量量,布袋袋的单位位面积负负荷,;值为14402200 ;取1550代入入上式,得得F115.21实际过滤滤面积 根据过滤滤面积,查查得MCC24-1型脉脉冲袋式式除尘器器与之相相近6,可以以选用此此除尘器,其其参数如如下:项目数据项目数据过滤面积积,20过滤气速速,24滤袋条数数,条24处理气量量,2160043300滤袋规格格12002000脉冲阀数数量,个个4压力损失失,1201500最大外形形尺寸(长长宽高),mmm102551677836660除尘效率率,99999.55质量,kkg850表5:除除尘器选选型参数数4、换热热器26基于设计计基本要要求的条条件,车车间温度
16、度t0200;热空空气温度度t11550;所以,根根据平均均温度查查表可得得定比热熔熔Cp111.0099kJ/(kgg) ,热导率13.08771022 Wm11,密度0.9986kkg/mm3,粘度112.131055 Paas普朗特系系数由上面计计算得新新鲜空气气用量加热蒸汽汽在7000kPPa(绝绝压)下下处理,查查2附录8得此时时温度TT11664.77,假设用用于加热热的蒸汽汽处理量量:mss2220000kg/h,(1)、按空气加热所需来计算换热器的热流量计算平均均温差:查书2得气体体和气体体间进行行换热是是的K值值大致为为1235 先取K值值为200 ,则所需需传热面面积为:(
17、2)、初步选定换热器的型号在决定管管数和管管长时,要要先选定定管内流流速。空空气在管管内流速速范围为为5330,设设取225。设设所需单单程管数数为n,25mm2.5的管内径为0.02m,则管内流量:解得,nn=844根又有传热热面积 SS75.78m2可求得单单程管长长:若选用66.0mm长的管管,2管管程,则则一台换换热器的的总管数数为6845044 根查得相近近浮头式式换热器器的主要要参数,见见表2项目数据项目数据壳径D(DDN)管程数NNp(N)管数n中心排管管数ncc管程流通通面积600mm2252110.03311管尺寸管长(LL)管排列方方式管心距传热面积积A25mmm2.55m
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