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1、 喷雾干燥器的设计已知：喷嘴进料量；进料密度=1000kg/；喷嘴压差p=4MPa；湿料含水量 =1.5kg/kg干料；产品含水量=0.005kg/kg干料;平均雾滴直径=200m；产品的平均比容=2.595kJ/(kg)选用气-液向下并流操作。空气入塔温度为=300，出塔温度为=100；干空气进口组成 ；选用旋转式压力型喷雾干燥器1 压力喷嘴主要尺寸尺寸的确定1.1喷嘴直径尺寸为了使塔径不至于过大，根据经验，选用喷雾角=；=时，查图6-22，可得=1.0；利用图6-20，由=1.0，查得=0.45；根据流量系数值，可计算出口喷嘴直径；因流量V=A。故 =9.63；A=2.39；由A=，=5.
2、51mm；圆整后的 =6mm。1.2喷嘴旋转室尺寸=1.0，其中选取=3mm，选用矩形切向通道，选切向通道宽度b=4mm，旋转室直径为30mm，即R=15mm。 ；旋转室入口为两个矩形通道，； 而=；故h=8.48mm；圆整为h=8.5mm.。1.3校核喷嘴的生产能力 因和h经圆整后，影响的主要因素要发生变化，进而影响流量。圆整后=0.998； 与原=1.0 很接近，能满足设计要求。1.4空气心的半径已知 A=2.08；由图6-21查得，=0.48； =1-， =2.16mm；1.5喷嘴处液膜的平均速度已知=3mm，=2.16mm；则 ；液膜是与轴线成/2角喷出，可分解成径向速度和轴向速度。s
3、in（/2）=29.3m/scos（/2）=64.3m/s； 2 干燥空气的用量干燥采用气液向下并流操作，根据干燥原理。2.1物料衡算产品进料量 ；产品出料量 ；水分蒸发量 ；2.2热量衡算取湿物料进口温度 ，物料出口温度90；空气进加热器前温度=20，热空气进口温度；热空气出口温度。由物料热量衡算得 需补充能量 ；汽化水分耗热 = =5.24W；物料升温耗热 =;其中 =2.595kJ/kg;=W；废气带走热量 =L（1.01+1.880.02）（100-20）=83.8L；热损失按预热器热量的10%计算 =W；得 ；空气消耗量 ；出口空气湿含量 3 临界参数3.1湿球温度进口空气温度，空气
4、湿度为 ；此气流的焓为 =；由图14-4 空气-水系统焓-湿图查得 ；3.2临界湿含量已知，；则 =0.79；即雾滴尺寸缩小了25%；m由于收缩而减小的体积=；除去的水分 =；剩下的水分=；临界湿含量 ；换算成湿基为 即含水18.4%。3.3计算临界点处空气的温度干燥第一阶段水分蒸发量为；此时湿空气的湿含量为 ；图14-4 空气-水系统焓-湿图查得；4 计算干燥所需时间 4.1雾滴周围气膜的平均导热系数。气膜温度取出塔空气温度和干燥第一阶段物料表面温度的平均值。即 ；根据手册查的该温度下空气的导热系数=；4.2干燥第一阶段所需时间 第一阶段平均推动力的计算。空气温度 300145；雾滴温度 4
5、055.3；水的汽化潜热为=2137kJ/kg;故 =；4.3第二阶段干燥所用时间 已知物料临界湿含量；该阶段，空气 145100 物料 55.390；故。=；5 塔径的计算 已知雾滴初始水平分速度，=29.3m/s；塔内空气平均温度t=200；压力按常压计算。可查得空气的黏度为=0.026mPas ；5.1水平分速度=29.3m/s，则；根据 计算停留时间。5.2 Re=R时，R=169，=0；以下取一系列Re，求出相应的停留时间和雾滴水平飞行速度，从而得到关系曲线，即为雾滴水平飞行距离，从而确定塔径。取Re=100，查图6-25得；与Re所对应的水平飞行速度为 ；依次类推，将其计算结果列于
6、下表1中。表1 雾滴停留时间与水平速度ux的关系Re16910050251510864210.500.451.222.243.354.254.765.576.79.211.414.200.9232.514.596.878.719.7611.4213.7418.8623.3729.1129.317.38.654.332.61.731.381.040.6920.3460.1730.0865以为横坐标，为纵坐标，作曲线，即可得到图1。由图解法求出=0.77m；即雾滴由塔中线沿径向运动的半径距离为0.77m。；圆整为D=1.6m。6 塔高的计算 6.1 雾滴沉降速度的计算；查图6-25得，=3.7；6
7、.2雾滴减速所需时间已知=64.3m/s；令；由值查图6-25得到=，则=；6.3取一系列Re值，由图查得相对应的，再计算出相对应的值，将其结果列于下表2中。表 2 Re与、uy及的关系ReRe2uy371300200100502010543.77.81045.851043.081041.071043.751031.021034.11021.731021.331021.161021.2810-51.7110-53.2610-59.4510-52.7510-41.1110-33.4010-31.7510-25.8810-201.4310-32.3910-30.01620.03830.1040.2
8、130.4290.58164.351.934.617.38.653.461.730.8650.6920.6416.4以Re为横坐标，为纵坐标，可得到下图2。6.5 由，可计算出；据图2可求得，从而可计算出停留时间；类似的，由不同的Re值，可求出相对应的值，再计算相对应的，将数据填入表2，由此可得减速运动段的停留时间=0.581s。6.6 由表2 的，数据，做曲线，按，用图解积分法可求的雾滴减速阶段运动的距离=1.64m。6.7因干燥所用时间为1.56s，减去减速运动所需时间0.581s，即为等速下降所需时间=1.56-0.581=0.98s考虑安全系数，取等速下降时间为3.6s；故 等速下降距
9、离为h=；加上降速阶段的距离 喷雾干燥塔的实际高度为。故 取干燥塔的高度H=4m。7 干燥塔热风进出口直径的计算 在干燥装置设计时，一般取风管中的风速为。7.1热风进口接管直径。热风进口处空气的比体积；取热风进口管道中的气速为25m/s;则进口直径 ；圆整后取=0.85m。7.2热风出口接管直径。同理，热风出口处空气的比体积为；取热风出口管道中的气速为25m/s;则出口直径为；圆整后取=0.72m。8 主要附属设备的设计和选型 8.1 空气加热器 环境空气先用翅片式加热器由25加热到130，再用电加热器加到300。8.1.1翅片式加热器 将干空气由25加热到130所需的热量为=；耗能为已知0.
10、4Mpa下水的饱和温度为T=151，汽化潜热=2115kJ/kg。冷凝水排出温度为151，则水蒸气的消耗量为；加热器中空气的比体积为；空气的平均温度为，由空气性能图查得；根据散热排管性能规格初选型号为SRZ2010D，单元组件的散热面积，通风净截面积为。在散热器中气流的实际风速 ；空气的质量流速传热系数 ；传热温差为 ；所需传热面积 ；所需单元排管数 实际选取6组。总传热面积。安全系数。故可选择SRZ2010D型空气加热器，共六组翅片式加热器。8.1.2燃气加热器将空气由130加热到300所需的热量即燃气消耗功率为8.2 旋风分离器 进入旋风分离器的含尘气体近似按空气处理，温度取95。则；选择
11、涡壳式入口的旋风分离器，取入口风速为；选择圆柱体高度为圆柱体直径的0.9因为；经圆整后即圆锥体高度；进口宽度；进口高度；排气管直径；排气管深度；排尘管直径。8.3布袋过滤器 取进入布袋过滤器的气体温度为90。则 ；。取过滤气速为；所需过滤面积为。故选择布袋过滤器的型号为LSB-140顺喷脉冲袋式除尘器。过滤面积为。过滤效率为99.5%。8.4风机的选择 喷雾干燥塔的操作压力一般是0-100Pa（表压），因此系统需要两台风机。干燥塔前安装一台鼓风机，干燥塔后安装一台引风机。在操作条件下空气流经各设备和管道的阻力如下表所示。 表4 系统阻力估算表设备压降/Pa设备压降/Pa空气过滤器200旋风分离
12、器1500翅片加热器300脉冲布袋除尘器1500电加热器热200干燥塔100热风分布器200消音器400管道，弯头，阀门600管道，阀门，弯头800总计1500总计43008.4.1鼓风机的选型 鼓风机入口温度为25，湿含量为；则；系统前段平均风温度按150，密度为；则所需风压为；故选用离心式4-72-11No.9A转速；风量为；功率，风压为。8.4.2引风机的选择 取引风机入口处的温度为85，湿含量为；系统后段平均风温按90计算，密度为，则所需风压为选用离心式9-26No.8A型风量为；功率；风压为9 工艺设计计算的数据汇总物料处理量/翅片式加热器型号SRZ2010D蒸发水量/燃气加热器耗电量产品产量/袋式滤器过滤面积145空气用量/旋风分离器直径2.7雾化器孔径布袋过滤器型号LSB-140干燥塔直径1.6鼓风机型号4-72-11No.9A干燥塔高度4引风机型号9-26No.8A10 参考文献1 陈英南编.常用化工单元设备的设计.上海:华东理工大学出版社.2005.42 陈敏恒编.化工原理.下册.北京:化学工业出版社.第四版 2008.13 匡国柱主编.化工单元过程及设备课程设计.北京：化学工业出版社2005.1;4 王喜忠编.喷雾干燥.北京:化学工业出版社.第二版.2004.3;5 朱有庭编 化工设备设计手册.下卷.北京化学工业出版社。
