【文章內容簡介】 9 kJ m3 h1 K1），所用設備體積大，而且熱效率不高。而流態(tài)化干燥主要用于固態(tài)顆粒的干燥，其熱容量系數(shù)較大（ 8000～ 25000 kJ m3 h1 K1）。將這兩種干燥器組合起來干燥液狀物料，和單純利用噴霧干燥相比，在相同處理量的情況下，噴霧流化床組合干燥減小了噴霧干燥塔的尺寸，節(jié)約了操作空間；產品質量較好。噴霧干燥和流化床干燥的組合在食品、醫(yī)藥和輕工產品干燥中均有應用。如奶粉的干燥，微囊化粉末酒的生產等。其組合形式有二級干燥，也有三級干燥。它由一個噴霧干燥器和一個振動流化床干燥器組 成。采用此操作時，可適當提到進氣溫度，降低排氣溫度，以降低能耗并保證質量。 第三節(jié) 牛奶的噴霧干燥法 愛爾蘭工業(yè)發(fā)展局的 McKeon 于 1985 年得出結論：在歐洲和北美，脫水食品的消費呈下降趨勢，而在其他地方則呈上升趨勢。 10年后此情形依舊相似。 McKeon指出，冰箱擁有率的上升導致發(fā)達國家市場上許多脫水食品需求的萎縮。然而包括代肉品、早餐谷物制品和果汁等在內的 — 大類產品仍處快于速增長階段。但是，在世界范圍內脫水食品仍然占重要的地位。需要大規(guī)模的干燥操作的谷物和奶粉在國際貿易上的量相當大。如目前（ 1997）新西 蘭正在建立一個生產能力為 20t／ h 的奶粉生產廠。 牛奶在干燥過程中很容易損失其營養(yǎng)成分，干燥溫度過高，干燥時間過長，牛奶粉末會變黃，口干也會變差。故我們選擇噴霧干燥，因為該干燥方法溫度低，時間短，但噴霧干燥主要用來干燥液狀物料，容積傳熱系數(shù)較低（ 83～ 418 kJ m3 h1 K1），所用設備體積大，而且熱效率不高。而流態(tài)化干燥主要用于固態(tài)顆粒的干燥，其熱容量系數(shù)較大（ 8000～ 25000 kJ m3 h1 K1）。將這兩種干燥器組合起來干燥液狀物料，和單純利用噴霧干燥相比，在相同處理量的情況下 ，噴霧流化床組合干燥減小了噴霧干燥塔的尺寸，節(jié)約了操作空間；產品質量較好。噴霧干燥和流化床干燥的組合在食品、醫(yī)藥和輕工產品干燥中均有應用。如奶粉的干燥，微囊化粉末酒的生產等。其組合形式有二級干燥，也有三級干燥。它由一個噴霧干燥器和一個振動流化床干燥器組成。采用此操作時，可適當提到進氣溫度，降低排氣溫度，以降低能耗并保證質量。 乳液的霧化裝置選擇轉盤式，這是一種饒對稱軸旋轉的葉輪。料液在靠近中心的位置進入轉盤，在離心力的作用下加速流經(jīng)葉片到達輪緣。轉盤的圓周速度為 100200m/s。葉片呈輻射狀矩形。它有彎 曲的葉片，能借助離心力的作用去除料液中氣泡。用這種轉盤生產的乳粉比用徑向直葉片轉盤生產的乳粉所夾雜的空氣量要少，而散堆密度大。轉盤式霧化器在運行前要檢查轉盤上方罩殼與轉盤的距離要盡量?。ㄒ话?2mm），以免從間隙中抽入空氣面產生吸頂（或稱泵吸） 10 作用，導致乳粉積聚到塔頂而焦化。轉盤式霧化器用的供料泵是用帶調速電機的單螺桿泵或離心泵。還有，最好將乳液預熱到 6080 進行噴霧，以降低乳液粘度，從而可以提高進料濃度，以提高生產能力和經(jīng)濟效益，并且能提高乳粉的質量。為避免因受熱面加速老化增稠面使粘度增加，乳液的預熱應在 噴霧之前進行。推薦用的加熱器型式有盤管式或刮壁式加熱器。 乳品干燥的目的是制品的保存期延長，重量減輕，便于運輸和使用。經(jīng)工業(yè)化處理的乳品：全脂乳粉、脫脂乳粉、乳清粉、富脂乳粉、豆乳粉、奶茶粉、冰淇淋粉和奶油等。在這些乳制品中有加糖和不加糖的不同品種，并可制成速溶或普通品種。由于乳制品的營養(yǎng)價值和口感好，已日益為人們所重視，故乳制品的加工技術和生產規(guī)模發(fā)展很快，使加工后的乳制品復溶性好、營養(yǎng)組成保存全面、成本降低。在眾多的乳制品加工中，主要采用的是噴霧干燥法。它經(jīng)歷了臥箱式噴霧干燥，單塔立式噴霧干燥和噴霧 多 級干燥法。目前我國的乳品工業(yè)已有多家工廠采用多級干燥生產乳粉，取得了很好的效果。 離心式噴霧干燥是噴霧干燥的一種，其優(yōu)點是操作簡單，其料液通道面積大，不易堵塞，而且動力消耗小，較氣流式耗能低大約 48 倍。但其也有缺點是結構比較復雜，需要有傳動裝置（例如用氣體透平盤帶動、齒輪帶動、皮帶傳動及電機直接帶動），液體分布裝置和霧化輪，對加工制造要求高。噴霧干燥的產品為細粒子，為了適應環(huán)境保護的要求，噴霧干燥系統(tǒng)只用旋風分離器分離產品、凈化尾氣還是不夠的，一般還要用袋式除塵器凈化。使尾氣中的含塵量低于 50mg/N﹒ m3 氣體，或用濕式洗滌器，可將尾氣含塵量降到 15～ 35mg/N﹒ m3氣體。一般采取該方法來對牛奶進行干燥。 11 第二章 設計計算 第一節(jié) 設計題目及工藝條件 本次設計的任務是設計處理量為 1500kg/h 的牛奶二級組合干燥系統(tǒng)中的噴霧干燥器。主要工藝條件數(shù)據(jù)如下： 處理物料：牛奶 初始濕含量： W0=48%（濕基） 噴霧干燥后牛奶的濕含量： W=7% 牛乳的初始溫度； Tm0=50℃ 進氣溫度： Tg0=180℃ 出氣溫度： T=80℃ 干粉的溫度比出口氣體溫度低 10℃為： 70℃ 空氣初溫： t0=11℃ 牛奶濃縮溫度： 40℃ 大氣壓： 空氣的相對濕度： 0? =70% 牛奶比熱： C 牛奶 =℃ = =℃ 奶粉的比熱： C 奶粉 =℃ = =℃ 第二節(jié) 工藝計算 一、 物料衡算 (一 ) 干粉產量 12121 0 0 1 0 01 0 0 1 0 0c WWG G G???? （ 21） Gc—— 濕物料中絕對干燥物料量（ kg/h） G1—— 進入干燥器的原料液質量 1500kg/h G2—— 干粉產品量（ kg/h） W1—— 濕物料濕含量 48% W2—— 牛奶濕含量 7% 所以： 121 2100100 WGG W???? 1500 710048100?? =（二） 水分蒸發(fā)量 W=G1G2== 12 （三） 空氣用量 11℃水的飽和蒸汽壓 PS為 ,即 PS= 《化工工程手冊 —第 16 篇 — 干燥》第 69 頁表 31 （四） 初始空氣濕度 sosoo pp pH ????? （《化工工程手冊 — 第 16篇 — 干燥》第 68頁） （ 22） o? —— 空氣相對濕度 70% 濕度： ?? ???oH=濕比熱容：)/( 0 5 CkgkJHCC OHH O ????????? 焓： kgkJHtHI OOO /4 3 0 5 4 9 2110 2 4 9 2)( ???????? （五） 進口空氣濕度 空氣加熱過程中濕含量不變 即： kgkgHH /0 0 5 ?? kgkJHtCI H / 111 1 ??????? （六） 出口空氣濕度 121 2 2 1()Hrt t H HC? ? ?（《化工原理下冊》第 208頁） （ 23） 得： H2=2 2 2 2(1 .0 1 1 .8 8 ) 2 4 9 2I H t H? ? ? （ 24） )( ??????? kgkJ/ （七） 空氣用量 hkgHH WL / 402 ?????? （八） 實際空氣用量 ? ? ? ? hkgHLL / 440 ???????實 （九） 風量計算 熱風進風濕比容 ? ?? ? 2 7 3/2 7 32 4 7 111 tHV H ??? （出自《化工原理》下冊第 203頁） （ 25） 13 ? ?? ? kgm / 7 3/1 8 02 7 30 0 5 4 7 3????? 出風濕比容 ? ?? ? 273/ 222 tHV H ??? ? ?? ? kgm /????? 進風體積 hmVLV H / 7 3441 1 ??????? 出風體積 hmVLV H / 7 3442 2 ??????? 二、 熱量衡算 加熱器加熱量 ? ? ? ? hkJIILQ P / 6401 ???????? （出自《化工原理》下冊第 213 頁） （ 26） 干燥器熱損失： ? ? ? ? 1112202 mcmmmdPL tWttCGIILQ ??????? ? ? ? ?hkJ / 546????? ?????????? 表 輸入熱量 輸出熱量 空氣 105 106 物料 105 105 qp 105 qL 105 105 105 相等 14 第三章 結構設計 第一節(jié) 霧化器的選擇 離心式霧化器是離心噴霧干燥機的關鍵部件，它的轉速低，振動大小及轉速穩(wěn)定性都直接影響霧化效果及干燥物的質量，霧化器可采用齒輪傳動或用皮帶轉動或用電機直接驅動。齒輪傳動或皮帶轉動的霧化器耗能大，轉速不穩(wěn)定，霧滴不均勻，齒輪傳動振動大，易磨損，尤其在高速時能耗大幅度增加。電動噴頭是新型的離心式霧化器，可解決以上問題，并可以無級調速，改善粘壁現(xiàn)象調節(jié)干燥物粒度大小。 本設計中離心霧化器選 用林州干燥設備廠生產的 RW2T 型高速離心霧化器。功率 ~22KW，轉速 11000~15000r/min，額定電壓 380V，噴液量 200~3000kg/h，噴霧盤直徑 210mm，傳動方式兩極斜齒輪，圓周轉速 125~165m/s。冷卻方式為風冷，水冷（《噴霧干燥》第 125頁）。 第二節(jié) 塔徑的計算 離心霧化器噴霧矩半徑計算 公式 0. 3 0. 25 0. 1699 0. 9( ) 6R D G n ?? （《噴霧干燥》第 234頁） （ 31） D—— 噴霧盤直徑（ m） G—— 噴霧量（ kg/h） n—— 轉速（ r/min） D= G=1500kg/h n=15000r/min ? ? mR 5 0 0 ????? ? 這是霧滴由干燥器中線沿徑向運動的半徑距離，因而干燥 器的直徑 99( ~ )DR?塔 （《噴霧干燥》第 234頁） （ 32） mD ???塔 取 m8?塔D 空氣在干燥塔中的平均速度 smRVVV C / 2 44221 ???? ?????? ?? ? 15 第三節(jié) 塔高計算 一、 塔高 12H H H?? 12mmHH ????圓柱體高度 下錐體高度 二、 計算干燥塔有效容積 AAWV=q （出自《噴霧干燥》第 233 頁） （ 33） WA—— 水分蒸發(fā)量 kg/h qA —— 容積干燥強度。根據(jù) （出自《噴霧干燥》第 233 頁）熱風入口溫度為 180℃，出口溫度為 80℃時， qA取為 h mqWVAA ??? 三、 有效高度 mRVh 22 ???? ? 為防止在錐角處粘壁，取 h= mhH ??? 取為 5m 1 5 ?? ∵ 1 ∴符合要求 .確定 1 5Hm? 四、 下錐體高度 為使產品不容易在錐壁堆積， ? 不應小于 60176。取 ? =60176。 2 ta n 6 0 ta n 6 0 4 6 .9 3H R m??? ? ? ? ? 取 2 7Hm? 12 5 7 12H H H m? ? ? ? ? 16 五、 用體積給熱系數(shù)法驗算干燥塔體積 圓柱體體積 : 2 2 311 3 .1 4 4 5 2 5 1 .2 0V R H m? ? ? ? ? ? 圓錐體體積 : 2 2 32211 3 . 1 4 4 7 1 1 7 . 2 333V R H m? ? ? ? ? ? ? 總體積 : 312 25 1. 2 11 7. 23 36 8. 43V V V m? ? ? ? ?總 干燥塔內有效平均溫差 : 12121211( ) ( ) ( 180 40) ( 80 70)180 40lnln80 70mmm mmt t t tttttt? ? ? ? ? ?? ? ?????=℃ （ 34） V? 為體積給熱系數(shù) .噴霧干燥取 125~2