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1、学号20120704050140密级 第3稿兰州城市学院本科毕业论文全脂奶粉喷雾干燥器设计学 院 名 称：化学与环境科学学院专 业 名 称：化学工程与工艺学 生 姓 名：指 导 教 师：二一六年五月BACHELORS DEGREE THESISOF LANZHOU CITY UNIVERSITYDesign of Sprayer Dryer for Whole Milk Power School：School of Chemistry and Environmental ScienceSubject： Chemical Engineering and Technology，Name： YDir
2、ected by： May 2016郑 重 声 明本人呈交的学位论文，是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，所有数据、图片资料真实可靠。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。本学位论文的知识产权归属于培养单位。本人签名： 日期：2016年5月11日目 录摘要1ABSTRACT 2第1章 绪 论31.1 喷雾干燥技术研究现状3第2章 设计方案的选取52.1奶粉干燥简介52.2喷雾干燥的原理52.3喷雾干燥的特点52.4喷雾干燥过程52.5干燥装置流程62.6干燥
3、器内热空气和雾滴的流动方向82.7雾化器型式9第3章 工艺计算133.1物料和热量衡算133.2雾化器的主要尺寸计算 153.3干燥器的主要尺寸计算173.4附属设备的设计和选型24第4章 结 论28参考文献 28致谢 30摘 要本设计是关于喷雾干燥器的设计，主要是进行干燥器的工艺计算、干燥器的结构设计。以热空气为干燥介质干燥鲜奶的工艺参数为依据, 选定了干燥器的类型, 计算了干燥器结构尺寸。通过设计得出了干燥器的塔高为5.6m，塔径为1.7m，空气用量2029.63 m3/h，旋转型压力式喷嘴的孔径为2mm。关键词：喷雾干燥器；雾化器；喷嘴；设计ABSTRACTThis specificat
4、ion about spray dryer is mainly for the design and calculation of dryer, the process of structure design. Based on the drying process parameters offered on the back of heated air drying fresh milk , the structural size of an expected dryer have been calculated. The main structural size of this kind
5、of spray dryer is matched as follow: the height and inside diameter of the spraying are 5.6m and 1.7m, respectively; quantity of drying gas is 2029.63 m3/h; diameter of the spray nozzle is 2mm.Key words: spray dryer; atomizer; nozzle; design第1章 绪论干燥技术是一种常见的的单元操作，早期的干燥技术是比较落后的，随着生产力的快速发展，以及各个学科领域的相互渗
6、透，干燥设备的理论研究和技术有了非常大的进步。远古时代，由于自然条件的制约，人类习惯于用天然热源和自然风干来干燥物料，生产能力非常低下，而且产品质量也很低。随着生产力的发展，自然风干逐渐被人工可控制的热源和机械通风除湿手段所代替。喷雾干燥是雾化器将原料液分散成细小的雾滴，雾滴与热气流直接接触的方式而获得细粉末状产品的一种干燥过程1。喷雾干燥得的产品不仅均匀，而且也适合热敏性物料，在干燥奶粉时一般选用喷雾干燥的方法。因为奶粉属于热敏性物料，喷雾干燥不会因物料表面温度太高而损坏奶粉中的蛋白质而影响产品的质量，因此喷雾干燥设备在奶粉的工业生产中起到了不可替代的作用2。由于喷雾干燥所需的时间较短，操作
7、条件容易控制，所以是很多热敏性物料干燥的最佳选择。奶粉经喷雾干燥法生产出的产品均匀不会结块，不需要后续处理，就可以直接进行包装或食用。喷雾干燥技术的发展使得奶粉生产过程实现了安全化、规模化。传统的干燥方法是需要人工操作的，经过蒸发、结晶、过滤、干燥、粉碎、筛分等一系的列过程才能实现，这种传统的方法既浪费时间又耗费人力、财力，很多时候还会引入各种杂质，对干燥的产品进行了二次污染，然而对质量要求高的产品是很难达标的。而喷雾干燥技术，是溶液被雾化器喷出形成细小的雾滴，与热气流直接接触生产出粉末状产品，这样既简化了生产流程，又节省了投资费用，改善了劳动条件，缩短了生产时间，而且还提高了产品的质量。所以
8、现在干燥操作不仅应用于化工、石油化工等工业中，还应用于医药、食品、原子能、纺织、建材、采矿、电工、机械制品以及农产品等行业中3。1.1喷雾干燥技术研究现状随着现代生产力的发展，喷雾干燥技术的应用在国际上已有上百年的历史。为了满足国内市场的需求，我国也投入了大量的人力和财力去发展喷雾干燥技术和设备，现在国内的市场需求基本可以达到自给自足这一状况。现在我国的喷雾干燥装置都已经达到90年代国际先进水平。国外的干燥技术先进于国内水平，尤其是我国干燥技术与先进国家如美国、日本等国家相比还存在很大的差距，所以我国要在技术研究和设备生产这些领域深入研究 4。国内干燥器的未来发展将深入研究干燥机理和物料的干燥
9、特性，重点针对不同物料的最佳操作条件下开发和改进干燥器， 同时得考虑干燥器的节能和能量的综合利用。随着现代社会污染的严重化，在改进干燥器的过程中最不能忽视的问题是加强环境保护措施，以防粉尘和废气的泄露对环境造成污染。第2章 设计方案的选取2.1奶粉干燥简介鲜奶的主要成分含水分：87%88%，总乳固体：12%3%，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%，使用喷雾干燥器制成奶粉。鲜奶中含水量大，因此在喷雾干燥之前，需要将鲜奶用蒸发的方法浓缩到40% 58%的固含量，因为在蒸发器中蒸发水的成本约比喷雾干燥器中蒸发水便宜十倍，这样在生产奶粉的过程中比较经济5。2.2喷雾干燥的原理将溶液、乳浊液、或料液雾化成细小的雾滴在下落的过程中与热空气相遇，雾滴中的水分蒸发而形成颗粒、粉末状的产品，这个过程成被称为喷雾干燥。热风从顶部导入干燥塔，同时料液由泵送到塔顶，经雾化器分散成雾状的小液滴，这些液滴群拥有很大的表面积，接触高温热风料液中的水分蒸发，在很短的时间内完成干燥产品，产品从塔底部排出。热风接触液滴后温度会骤降，湿度也会增加，废气从排风机被抽出，含尘气体由分离装置回收。物料干燥分两个阶段进行，即等速阶段和降速阶段。其中等速阶段，颗粒中水分的扩散速度大于蒸发速度，水分蒸发是在液滴表面进行的，液滴周围热风的流动速度决定蒸发
