【正文】 比較 工業(yè)噴霧干燥常采用的壓力式、旋轉式和氣流式三種霧化器各有特點，如表 格 1 所示，其缺點如表 1－ 2所示。在選擇霧化器時，很少把所需功率作為一個重要問題來考慮。如果霧化壓力受到限制，而對霧滴特性的要求也不是很高時，只需改變噴嘴孔徑就可以滿足要求。對于一個新產(chǎn)品，必須經(jīng)過實驗室試驗及中間試驗，然后根據(jù)試驗結果選擇最合適的霧化器。 化工原理課程設計 第 20 頁 由 A＝ (????0??2????)＝ 查圖 621得 a＝ 則 rc＝ r0√1﹣ ??＝ 液膜速度 u0＝ ??????(??02﹣ ????2)＝ 104＝ ＞ 100m/s 符合要求 ∴ ux= u0 sin??2 ＝ m/s uy= u0 cos??2 ＝ m/s 干燥器的主要尺寸計算 臨界點幾個參數(shù)的計算 已知 ρw＝ 1094kg/m3， ρD＝ 600kg/m3 查得 tθ＝ 45℃ ， ρH2O＝ 故 ????????＝ [????????(1＋ ??2)(1＋ ??1)]13＝ 即霧滴的尺寸收縮了 % 由于收縮而減少的值＝ ??6[??3－ (??)3]＝ 除去的水分＝ (????36 ) 該階段，空氣從 116℃ →85 ℃ 物料從 46℃ →60 ℃ Δtm2＝ ℃ ， τ2＝ ??????2????(???? － ??2 )12????????2＝ 104h＝ （ 5） 霧滴干燥所需時間 τ＝ τ1＋ τ2＝ 塔徑計算 已知霧滴初始水平分速度 ux＝ m/s。 表格 3 ????與 1??????2－ ??關系（ φ＝ ） Re ζRe2 1??????2－ ?? ??＝ ???? 風機 噴霧干燥系統(tǒng)中采用的風機一般均為離心式通風機，其風壓一般為 1000~15000Pa。旋風分離器的種類繁多，分類也各有不同，但其技術性能均可以處理量、壓力損失和除塵效率三個指標加以衡量。同時 ，完成本次設計還需要查閱大量相關數(shù)據(jù)手冊 ， 不僅僅參考教材所附錄的設計參數(shù)，更包括諸如 物質(zhì)特性的各式參數(shù) 及 相關計算 公式 。如果 試圖 走捷徑，這 將 是不理智的，也是不可能的。每每完成 一小段 設計 任務時， 回頭 去檢查一遍， 不僅 是對這份設計說明書負責， 也 是對自己負責，也是對將來可能的成為一個工程設計師負責。噴嘴壓差 Δp＝ 12MPa 切入口為 雙 矩形 ，寬 b＝ 1mm，高 h＝ 。電除塵器雖具有效率高、占地面積小、操作自動化等優(yōu)點，但需用很高的電壓，設備費用高，噴霧干燥過程中一般不用。當空氣速度為5m/s時，傳熱系數(shù)約為 (m2 塔高的計算 （ 1） 霧滴沉降速度的計算 化工原理課程設計 第 23 頁 ??????????2＝ 4????3 ??(????－ ??)??3??2 ＝ 查圖 625得 Ref＝ ??＝ ?????? 第一階段平均推動力的計算。噴嘴壓差 Δp＝ 12MPa，切入口為矩形。如果料液不能經(jīng)受撞擊，或雖然能夠滿足噴料量的要求，但需要的霧化空氣量太大，則氣流式噴嘴不適合。從運行的觀點出發(fā)，旋轉式霧化器比噴嘴式霧化器的操作彈性要大。 ① 在霧化器進料范圍內(nèi)，能達到完全霧化。 根據(jù)圓盤的結構的不同，旋轉式霧化器可分為光滑盤和非光滑盤式霧化器。對于并流式，最熱的熱風與濕含量最大的霧滴接觸，因而濕分迅速蒸發(fā)，霧滴表面溫度接近空氣的濕球溫度，同時熱 空氣溫度也顯著降低，因此從霧滴到干燥成品的整個過程中，物料的溫度不高，這對于熱敏性物料的干燥特別有利。圖中（ c）為垂直上升流型，這種型式要求干燥塔截面風速大于干燥物料的沉降速度，以保證干燥物料能被帶走。 無菌的噴霧干燥系統(tǒng) 藥品的噴霧干燥，要求生產(chǎn)得到的產(chǎn)品沒有污染和外來的特殊物質(zhì)，要求非常凈化的條件，采用無菌的噴霧干燥流程能滿足這些條件。 該系統(tǒng)用于有氣味和有毒的水溶液物料。這里介紹的是基本類型。 ⑶ 產(chǎn)品具有良好的分散性和溶解性。 噴霧干燥的原理 將溶液、乳濁液、懸浮液或漿料在熱風中噴霧成細小的液滴，在它下落的過程中，液滴中的水分被蒸發(fā)而形成粉末或顆粒狀的產(chǎn)品，這樣的過程成為噴霧干燥。 任務說明 原料為已經(jīng)濃縮至濃奶含水 58 %，成品奶粉含水控制在小于 3 %。如化學工業(yè)中，干燥塑料、樹脂等；食品工業(yè)中，奶粉及調(diào)味品的干燥；醫(yī)學和生物化學領域中，干燥抗生素、酶、維生素、血漿等。 ⑵ 干燥過程中液滴的溫度較低。 噴霧干燥也具有以下幾個缺點： ⑴ 當熱風溫度較低（低于 150℃ ） 時，傳質(zhì)速率較低，需要的設備體積大，且低溫操作時空氣消耗量大，因而動力消耗隨之增大； ⑵ 從廢氣中回收粉塵的分離設備要求高，附屬 裝置結構復雜，費用較高； ⑶ 對一些糊狀物料，干燥時需加水稀釋，增大了干燥設備的負荷。這個系統(tǒng)的部件間的連接是非氣密性的，由系統(tǒng)排放到大氣中的空氣量，相當于漏入干燥系統(tǒng)的空氣量。 一個自惰化系統(tǒng)，不需要氮氣及其他惰性氣體。排出產(chǎn)品的溫度取決于排風溫度。其干燥性能介于并流和逆流之間，特點是霧滴運動軌跡較長，適用于不易干燥的物料。 根據(jù)流體通道的多少將氣流式噴嘴分為二流式、三流式及四流式 幾種。 ⑶ 選擇的依據(jù)。葉片式霧化輪、二流體噴嘴或旋轉氣流杯霧化器，有利于要產(chǎn)生細霧滴的情況。對于許多高粘度非牛頓型料液還可先預熱以最大限度地降低粘度，然后再用旋轉型或噴嘴型霧化器進行霧化。 空氣用量 υH＝ （ 10－ 3+10－ 3H0）（ t0+273） (m3/kg干氣 )＝ m3/kg干氣 V’＝ VυH＝ ＝ 在 10atm下，以 180℃ 的飽和蒸汽加熱 r180℃ ＝ ； Q＝ 蒸汽耗用量 D180℃ ＝ Q/r＝ 冬季時， H1＝ H0＝ Q＝ V(cpg+cpvH1)(t1－ t0) ＝ V(+)(160－ 15) ＝ Q1＝ W(r0+cpvt2－ cplθ1) ＝ (2500+85－ 50) ＝ Q2＝ Gc(θ2－ θ1)cpm2 ＝ 150（ 60－ 50） ＝ 3135kJ Q3＝ V(cpg+cpvH1)(t2－ t0) ＝ V(+)(85－ 15) ＝ Q 損 ＝ ＝ 10%＝ 化工原理課程設計 第 19 頁 由 Q＝ Q1+Q2+Q3+Q 損 得 ＝ +3135+ + 空氣消耗量 V＝ /h。 所以 DD＝ 。????2 ＝ 103－ 103＝ τ＝ 4????2????3?? ＝ 與此 Re＝ 400對應的霧滴水平飛行速度為 ux＝ Re ????????＝ ＝ 101m/s 以此類推，得到計算值列于表 格 2 表格 2 停留時間 τ與霧滴水平速度 ux 的關系 Re [∫ ??(????)?? 允許被噴霧干燥的物料與燃燒產(chǎn)物接觸時用空氣直接加熱器，不允許接觸時用間接加熱器。 為保證干燥塔內(nèi)在一定的負壓（ 100~300Pa）下操作，設計時分別用進風和排風兩臺風機串聯(lián)使用，排風風量和風壓都要大于進風機。因此，排料裝置應該盡可能地避免空氣漏入干燥室和旋風分離器中，否則將會出現(xiàn)嚴重影響干燥效率和旋風分離器的分離效率。 不僅耗時間，而且特別容易出錯。 化工原理課程設計 第 31 頁 在今后學習和工作中，我要始終抱著一個認真的態(tài)度，戒驕戒躁，努力追求目標，不斷進取。 否則出現(xiàn) 演算錯誤 時 ，將直接導致 后續(xù) 計算數(shù)據(jù)無效。?? 式中 ζ───阻力系數(shù)，不同型式的旋風分離器 ζ值不同，可查化工手冊得； g───重力加速度， m/s2； ρ───氣體密度， kg/m3； νi───含塵氣體在旋風分離器進口的速度， m/s，通常為 10~25m/s。這種系統(tǒng)的優(yōu)點是粉 化工原理課程設計 第 25 頁 塵及有害氣體不會泄漏至大氣環(huán)境中， 但由于干燥器內(nèi)的負壓較高，風機頻繁啟動和停止會引起器內(nèi)局部失穩(wěn)以及外部空氣漏入塔內(nèi)。 （ 3） 計算減速運動時間內(nèi)霧滴下降的距離。s ρ＝ ＝ （ 1） ux＝ m/s，則 Re＝ ???????????? ＝ 根據(jù) τ＝ 4????2????3?? *∫ ??(????)?? t 平均 ＝（ t2＋ tθ） /2＝ ℃ 根據(jù)查得該溫度下空氣的導熱系數(shù) λ＝ ℃ )， Cpl＝ kJ/(kg從這一觀點出發(fā)，噴嘴型霧化器的適應性很強。例如三流體噴嘴的效率特別低，然而只有用這種霧化器才能使某種高粘度料液霧化時，效率問題也就無關緊要了。 ⑴ 根據(jù)基本要求進行選擇。 操作條件 在設計噴霧干燥器時，首 先必須確定設計參數(shù)，它包括以下內(nèi)容： ① 要求獲得的產(chǎn)品的性質(zhì)，粗?；蚴羌毩?，空心或是實心結構，松密度的高低等； ② 選用的霧化方法； 圖 1 10 逆流型 噴霧干燥器 圖 1 11 混合流型噴霧干燥器 化工原理課程設計 第 12 頁 ③ 進料的濃度； ④ 干燥溫度，包括進氣溫度和排氣溫度； ⑤ 產(chǎn)品的排出方法及粉塵的回收形式； ⑥ 熱源； ⑦ 對設備材料的要求。這類干燥器的特點是高溫熱風進入干燥室內(nèi)首先與將要完成干燥的粒子接觸，能最大限度的除掉產(chǎn)品的水分，過程的傳質(zhì)傳熱推動力大，熱利用率高。 對于干燥非常復雜的產(chǎn)品，技術要求又非常嚴格，在一級流程中很難完成時，這時就采用二級流程（或其他組合方式）。排放的氣體量等于在燃燒室燃燒產(chǎn)生的氣體體積量（大約為總氣體量的 10%~15%）。干燥系統(tǒng)部件間連接處要保證氣密性密封，干燥室在低壓 （ 200mmH2O）下操作。由于干燥是在密閉的容器內(nèi)進行的，雜質(zhì)不會混入產(chǎn)品，保證了產(chǎn)品純度。水分蒸發(fā)是在液滴表面發(fā)生，蒸發(fā)速度由蒸氣通過周圍熱風的擴散速度所控制。 編寫設計說明書一份。 繪制噴霧干燥裝置工藝流程圖。在等速階段，水分通過顆粒的擴散速度大于蒸發(fā)速度。 ⑸ 產(chǎn)品純度高，生產(chǎn)環(huán)境好。當然，特殊情況下也可以用空氣（如空氣 － 四氯化碳系統(tǒng)）。加熱器采用直接燃燒，允許采用高的干燥空氣入口溫度，可以提高干燥器熱效率。但是，為了進一步改善產(chǎn)品質(zhì)量和提高干燥器的熱效率（這是永恒的要求），就需要增設噴霧干燥的流化床干燥的二級干燥系統(tǒng)。 圖 1－ 9 并流型噴霧干燥器 逆流型噴霧干燥器 化工原理課程設計 第 11 頁 在干燥室內(nèi)，霧滴與熱風呈反向流動。對于能耐高溫的物料，采用這種操作方式最為合適。如果有幾種不同的霧滴可供選擇時，就應考慮哪一種能經(jīng)濟地生產(chǎn)出性能最佳的霧滴。通常只要在額定容量下能夠滿足所要求的噴霧特性就可以了，而不考慮效率這一問題。選擇各種霧化器時，干燥室的結構起著重要作用。 已知日處理量 30噸鮮奶，三班（ 8小時 /班） 鮮奶含水量 x0＝ 88%；濃縮奶含水量 x1＝ 58%；成品含水量 x2≤3% 物料衡算 時處理量 Gc＝ G0(