压力式喷雾干燥塔设计计算书.pdf

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1、目录一设计题目-2二设计任务及条件-2三工艺设计计算1物料衡算-32热量衡算-33雾滴干燥所需时间 计算-34压力式喷嘴主要尺寸的确定-55干燥塔主要尺寸的确定-66主要附属设备的设计或选型-11四设计结果汇总表-13五参考文献-13“压力式喷雾干燥塔设计”任务书“压力式喷雾干燥塔设计”任务书（一）设计题目压力式喷雾干燥器设计。（二）设计任务及设计条件1、干粉生产能力：（湿基）见下表。2、设备型式：压力式喷雾干燥器，干燥物质为陶瓷原料料浆，干燥介质为空气，热源为发生炉煤气。3、设计条件：（1）料浆含水量 w140wt（湿基）（2）干粉含水量 w26wt（湿基）（3）料浆密度l1200kg/m（

2、4）干粉密度p900kg/m（5）热风入塔温度 t1450（6）热风出塔温度 t270（7）料浆入塔温度 tm120（8）干粉出塔温度 tm250（9）干粉平均粒径 dp60m（10）干粉比热容 cm(kg)（11）料浆雾化压力 2MPa（表压）（12）取冬季的空气参数温度 ta2，相对湿度a7033（13）进料量 1100kg/h(干基)(三）工艺设计计算三）工艺设计计算1.物料衡算（1）料液处理量 G1100 2100 6G1G21100 1723.3kg/h100 1100 40（2）水分蒸发量 WW G1G21723.31100 623.31kg/h2.热量衡算（1）使物料升温所需热量

3、：qmG2cm(tmtm)11001.04(5020)55.1kJ/kgH2oW623.3(2)根据经验，取热损失q1=210kJ/kgH2o（3）干燥塔出口空气的湿含量q q+q1m=210+55.1=265.1kJ/kgH2oI2 I1 cwtm1q 4.18620265.1 181.4H2 H1据气象条件（年平均气温2，年平均相对湿度=70%），查空气 H-I 图，得Ho H1 0.003kg/kg干空气,I1 464.5kJ/kg干空气，任取 H2=He=,代入上式得I2=Ie=查 I-H 图得 H2=0.141kg 水/kg 干空气 I2=kg(4)于是干空气消耗量L W623.3

4、4516.7kg干空气/hH2 H10.1410.0033.雾滴干燥所需时间计算（1）汽化潜热的确定由 I-H 图查得空气入塔的湿球温度tw tas 65，查手册得该温度下水的汽化潜热=2346kJ/kg。（2）导热系数的确定平 均 气 膜 温 度 为16570 67.5，在 该 温 度 下 空 气 的 热 导 热 率2 2.944105KW/(m)。（3）初始滴径dl的计算140 0.67kg水/kg干物料111004026X2 0.06kg水/kg干物料121006X1dp0p1 X13 900 10.673dp60 63.4m1200 10.0611 X211（4）雾滴的临界直径dpc

5、dp60m（5）液滴的临界湿含量Xc的计算3d1pwXc 1111dp01 60 3100010.4 110.463.41200 0.45kg水/kg干物料（6）空气的临界湿含量Hc的确定Hc H1 0.003 0.050G111X1 XcL1723.310.40.670.454516.7（7）空气的临界温度tc的确定由Hc=和P=2MPa，查得tc=（8）传热温差tm1、tm2的计算tm1t1tm1tctw 266.93 Clnt1tm1tctwtm2tctwt2tm2 64.91 Clntctwt2tm2雾滴干燥所需时间的计算 l(dp02dpc2)pdpc2(Xc X2)8tm1tm22

6、3461200(63.42602)101223469006021012(0.450.06)3382.94410266.93122.9441064.911.48103h 0.533s4.压力式喷嘴主要尺寸的确定(1)为了使塔径不至于过大，根据经验取喷嘴角 48，根据喷雾干燥实用技术大全中，图 4-11 查得A 0.9（2）当A 0.9时，查图 4-12 得CD=0.41（3）喷嘴孔径的计算V G1/(13600)1723.3/(12003600)4.0104Vr0CD2Pl 2.32103m1244.0106 210 0.4112001/2即r0=，d0 2r0 4.64mm，圆整后取 d0=5

7、mm。(4)喷嘴其它主要尺寸的确定选矩形切线入口通道 2 个，据经验取b 2.2mm，2R1/b=8,即 R1=,圆整 R1=9mm,即旋转室直径选用 10 mm。因为A1 2ab，R2 R1b2.2 9 7.9mm223.142.3292.321所以a()()28.972bAR222.20.97.9r0R1r012取 a=（5）校核喷嘴的生产能力A (r0R12ab)(r01/22.3292.321/2)()()0.897mmR2292.27.9圆整后A基本不变，不必复算，可以满足设计要求。旋转室通道长度l和宽度b之间的关系，可按l 3b选取。l 32.2 6.6mm（6）空气心半径rc的计

8、算A0r0R1A13.142.3291.66292.2由A与a的关联图查得a0 0.55rc r01a0 2.32 10.55 1.56mm（7）喷嘴出口处液膜速度的计算平均速度V4.0104u0 43.2m/s22226r0rc3.14 2.32 1.5610水平速度分量ux0 u0tan219.2m/s垂直速度分量uy0u0 43.2m/s合速度ures0(ux0uy0)47.3m/s5干燥塔主要尺寸的确定（1）塔径的计算塔内空气各参数按常压考虑，其平均温度145070 260 C，查手册得空气粘22122度a 0.0278厘泊，空气密度a 0.671kg/m3。根据初始水平速度ux019

9、.2m/s，计算出Re0，Re0dp0ux0aa63.410319.20.67 29.30.0278属于过渡区。由Re与，Re2，/Re，B的列线图查得查得Re0时，B B03.0102。4dl2l 当初始的瞬间，即当00，由BB0得 0。3a 取一系列Re1100，Re2 70，；得一系列ux1，ux2，；查得相应的B1，B2；算出一系列相应的1，2，；列出表 1 中。以为横坐标，ux为纵坐标，作-ux曲线，如图 1 所示。用图解积分法求得S 0.0330uxd 0.31m塔径 D=2S=，圆整取为 D=。(2)塔高的计算减速运动段的距离Y1的计算a.由初始垂直速度uy0计算出Re0。Re0

10、=属于过渡区。34gadp(la)49.80.67(0.0634103)3(12000.67)=3223(0.027810)3adp0uy0aa63.410343.20.67 66=0.02782b.由于fRe2f,查Re与，Re，/Re，B的列线图得Ref=。2c.据Re0查Re与，Re2，/Re，B的列线图得oReo 6.4103，则111.5610423oReo6.410 3.46表 1停留时间与雾滴水平速度ux的关系ReuxaRedpa（m/s）B1024dp2l3aB B0(s)025151075321图 1ux曲线图d.取一系列Re1 300,Re2 200,Ref1.8，由Re与

11、，Re2，/Re，B的22列 线 图 查 得 相 应 的1Re1,2Re22,fRef;再 计 算 出 相 应 的111,列于表 2 中。2221Re1 2Re2fRefe.以 Re 为横坐标，1为纵坐标作图，如图 2 所示。2Re 1、uy、的关系Re2表 2 Re 与Re Re213Re210Reauydla（m/s）4ldl2d Re23aRe（s）01031031024096650302010852103103103103102102102104433320f由Re1=66，可计算出uy1 44m/s，据图2 可求得300d Re从而可以算出2Re 4ldl2停留时间1=3a66506

12、6d Red Re22.3210 s。=2250Re Re 图 2 Re 与1曲线Re2409g类似地，由Re2,Re3，Ref，根据图 4-45 可求得，409200d Re，2Re d Re0.35Re2；亦可计算出相应的停留时间2，3，如表2 所示。由此得到减速运动段的停留时间 0.24s。h由表 2 的uy，数据，作-uy曲线如图 3 所示。用图解积分法可得减速运动段的距离y10.85260uyd1.52m。圆整后为 y=1.6m。（3）热风进出口接管直径的确定在干燥系统中，一般取风管中的风速为 1525 m/s。热风进口接管直径d1vH1=(0.7731.244H1)=（+）273t

13、1273273450=m3/kg干空气273V1 LvH1 4516.72.06 9304.4m3/s取热风管道中的气速为 25m3/s，则d19304.43600 0.363m425圆整后取干燥塔热风入口接管直径d1=370mm。热风出口接管直径d2vH 2(0.7731.244H2)=（+）27370273273t2273 =1.19m3/kg干空气V2=LH2=m3/hd25374.9 0.276m圆整后取d2 280mm42536006.主要附属设备的设计或选型(1)旋风分离器进入旋风分离器的含尘气体近似按空气处理,取温度为 95C。H3(0.7731.2440.141)273951.

14、28m3/kg干空气273V3 LH3 4516.71.28 5909m3/h采用蜗壳式旋风分离器,其进口宽度b 0.225D，高度a 0.3D，取进口速度为25 m/s,则0.225D0.3D25V3590936003600即D 0.973m。圆整后取D 1000mm。其余各部分尺寸为L1 0.8D 800mmL2 2D 2000mmb 0.225D 225mma 0.3D 300mmd 0.35D 350mml 0.7D 700mmd 0.2D 200mm(2)风机的选择干燥塔的操作压力一般为 0-100(表压)，所以本系数需 2 台风机，即干燥塔前安装 1 台鼓风机，干燥塔后安装 1 台

15、引风机，阻力也可以干燥塔为基准分前段(从空气过滤器至塔)阻力和后段(塔后的设备及管道等)阻力。在操作条件下，热风流经各设备及管道等的阻力如表 3 所示，1 鼓风机的选型鼓风机入口处的空气风度为 2C，湿含量H0=H 0(0.7731.2440.003)2732 0.78m3/kg干空气273V0 LH 0 4516.70.78 3523m3/h表 3 系统阻力估算表设备空气过滤器空气加热器加热塔（塔）热风分布器管道、阀门、弯头等合计压降，pa2003002002006001500设备旋风分离器布袋除尘器干燥塔消音器管道、阀门、弯头等合计压降，pa150015001004008004300系统前

16、风温按150C计，密度为0.83kg/m3，则所需风压（规定状态下）为 1.2 1500 2169pa0.83故选用4-72-11No.4.5A离心机，风量为5730m3/h，风压为2530pa。2引风机的选型系统后段风温按80C计，密度为1.000kg/m3,则引风机所需风压为（规定状态下）为 1.2 4300 5160pa。1.000取引风机入口处的风温为75C，湿含量为H2 0.035.27375vh5(0.7731.244H2）1.22m3/kg空气273V5 vh5L 1.224516.7 5510m3/h故选用9 19NO.5A离心通风机，风量为5903m3/h，全压为5750Pa。(四）四）设计结果汇总表设计结果汇总表通过上述设计计算得到的本设计示例设计结果汇总表设计结果汇总表料液处理量，kg/h蒸发水量，kg/h空气用量，kg 干空气/h雾化器孔径，mm干燥塔直径，m干燥塔有效高度，m旋风分离器直径，m1鼓风机型号4-72-11 No.4.5A引风机型号9-26NO.5A（五）参考文献（五）参考文献1、喷雾干燥实用技术大全中国轻工业出版社2、化学单元过程及设备课程设计化学工业出版社刘广文编著匡国柱 史启才主编