【正文】 選用換熱面積為 m2， φ＝ 19mm， L＝ 4500mm的換熱器。 風機 噴霧干燥系統中采用的風機一般均為離心式通風機，其風壓一般為 1000~15000Pa。風機在干燥系統中主要有兩種布置方式：即單臺引風機和雙臺鼓 引風機結合方式。如圖 118所示，單臺引風機放置在粉塵回收裝置之后，使干燥器處于負壓操作。這種系統的優(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， 但由于干燥器內的負壓較高，風機頻繁啟動和停止會引起器內局部失穩(wěn)以及外部空氣漏入塔內。因此，單臺引風機方式僅適用于小型噴霧干燥系統。對于大型噴霧干燥系統，主要采用兩臺風機，一臺作為鼓風機，另一臺作為引風機。 這種系統具有很大的 靈活性，可以通過調節(jié)管路壓力分布，改善干燥器的操作條件，使之處于接近大氣壓的微負壓下操作。 這不僅兼顧了負壓操作的優(yōu)點，又避免了由于大的負壓操作，使空氣落入系統中，造成干燥效率降低的缺點，同時，微負壓操作又可保證粉塵回收裝置具有最高的回收率。 在選擇通風機時應注意以下幾點： （ 1） 首先應根據排、送空氣的不同性質，如清潔空氣，含有易燃、易爆、易腐蝕性氣體及含塵或高溫氣體，選擇不同類型的通風機； （ 2） 根據計算所需的通風量、風壓及已確定采用的風機類型，由通風機產品樣本的性能曲線或性能選擇表，選取風機型號； （ 3） 由于系統難以保證絕對密封，故對計算的空氣量，應考慮必要的安全系數，一般取附加量為 10%~15%； （ 4） 為保證干燥塔內處于一定的負壓（一般為 100~300Pa），設計時分別用進風和排風兩臺風機串聯使用，排風機風量和風壓都要大于進風機。 為保證干燥塔內在一定的負壓（ 100~300Pa）下操作，設計時分別用進風和排風兩臺風機串聯使用，排風風量和風壓都要大于進風機。 選擇依據： （ 1）根據被輸送氣 體的性質和操作條件確定泵的類型 （ 2）根據具體管路對風機提出的流量和壓頭要求確定泵的型號 風壓：進風機 120~160mmH2O 排風機 180~240mmH2O 風量：按實際計算的風量（ m3/h）進風增加 10%~20%，出風增加 20%~40%。 進風機 Va＝ V’（ 1＋ 15%）＝ 排風機 Vb＝ V’（ 1＋ 30%）＝ 圖 1 18 風機 在干燥系統的布置方式 化工原理課程設計 第 26 頁 氣固分離器 料液經噴霧干燥之后，大部分顆粒較大的產品落到干燥室底部排出，還有一部分細顆粒產品需由氣固分離裝置加以回收，通常采用分離器、袋濾器及濕式除塵器。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。 分離裝置的選擇，應按噴霧干燥的不同操作條件、卸料方法、物料性質等進行合理的選擇、通常在噴霧干燥過程中，采用二級凈制回收系統，如先經過旋風分離器再經過袋濾器，或先通過旋風分離器再用濕法洗滌器作為二級凈制。 表格 4列出了常用分離裝置的性能比較。 表格 4 噴霧干燥常用分離裝置性能比較 型式 名稱 分離力 容量/m3/min 風速/m/s 壓力損失 /Pa 最佳含塵量/g/m3 近似效率 /質量 % 耐熱 耐蝕性 備注 ＜1μ 1~5μ 5~10μ 干式 旋風分離器 離心力 1~300 10~20 150~200 1~30 ＜10 ＜10 40~99 可能 多臺并聯氣流分布不均 袋濾器 慣性 20~150 ~ 500~2000 ~70 90~99 95~99 95~99以上 由材質確定＜ 150 分離效率可靠 濕式 噴淋洗滌 碰撞 10~300 1~3 20~50 ＜ 2 ＜10 10~20 20~60 可能、 耐蝕冷卻 要處理回收液 旋風器 碰撞、離心 10~150 10~20 300~1500 2~20 ＜20 10~60 60~99 可能、耐蝕冷卻 要處理回收液 文丘里管 擴散、碰撞 10~150 60~100 2021~4000 ＜ 2 80~99 99 99 以上 可能、耐蝕冷卻 要處理回收液 旋風分離器 旋風分離器是利用含塵氣體在器內旋轉時產生的離心力 使塵粒向壁移動，從而達到氣固分離的要求。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。 化工原理課程設計 第 27 頁 各種旋風分離器的壓降 Δp可以下式進行計算 Δp＝ ζ????22 ?? 式中 ζ───阻力系數，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。 旋風分離的總效率 η，可根據粒徑為 x的顆粒質量分率 f與操作條件下該顆粒的分離效率 ηx按下式進行計算： η＝ ∑ ?? ?? ?????? ?????? 式中 ηx＝ 1－ exp [﹣ 2﹙ CΨ﹚ 1/2n+2 ]； C───旋風分離器的尺寸函數 ； Ψ───修正的慣性參數 ； n───速度分布指數 。 表格 5 各種型式旋風分離器的尺寸比例表 化工原理課程設計 第 28 頁 進料泵的選型 He＝ H＝ qv＝ G1/ρ＝ 選用泵型為 IS5032125型離心泵 熱風進口分布裝置 采用如上圖所示的垂直葉片分布器 。 排料裝置 噴霧干燥器的產品通常由室底部排出，一部分細粉則在旋風分離器排料口處排出。干燥室和旋風分離器一般在負壓下操作，排料入庫或包裝在常壓下進行。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，否則將會出現嚴重影響干燥效率和旋風分離器的分離效率。 其主要分為： （ 1） 間歇排料閥 （ 2） 連續(xù)排料閥 化工原理課程設計 第 29 頁 （ 3） 渦旋氣封 本設計主要選用連續(xù)排料閥進行操作。 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% 干燥過程結果匯總 絕干物質處理量 Gc＝ 150kg/h 含水量 X1＝ X2＝ 水分蒸發(fā)量 W＝ 夏季 冬季 空氣溫度 t0/℃ 25 15 空氣濕度 H0/ kg/kg干氣 空氣進口溫度 t1/℃ 160 160 空氣消耗量 V/ kg干氣 /h 出口溫度 t2/℃ 85 85 出口濕度 H2/ kg/kg干氣 濕空氣用量 V’/m3/h 空氣出口相對濕度 ψ/% 12 12 霧化器主要尺寸 霧化角 θ＝ 57176。，噴嘴壓差 Δp＝ 12MPa 切入口為 雙 矩形 ，寬 b＝ 1mm，高 h＝ 。 旋轉室半徑 R＝ 8mm 噴嘴孔徑 d0＝ 空氣心半徑 rc＝ 噴嘴處平均液流速度 噴霧干燥器主要尺寸 塔徑 D＝ 塔高 H＝ 噴霧干燥所需時間 τ＝ 附屬設備 換熱器選用 換熱面積為 m2， φ＝ 19mm， L＝ 4500mm的換熱器 飽和水蒸氣加熱（逆流），進口溫度為 180℃ 。 進風機 選用 818101No7 排風機 選用 818101No8 進料泵 選用泵型為 IS5032125型離心泵 化工原理課程設計 第 30 頁 氣固分離器選用旋風分離器 熱風進口分布裝置 垂直葉片型分布器 排料裝置采用連續(xù)排料閥 金世琳編，《乳與乳制品生產》，輕工業(yè)出版社 《食品常用數據手冊》，輕工業(yè)出版社 無錫輕工業(yè)學院等，《食品工廠機械和設備》，輕工業(yè)出版社 化學工程手冊，第 16 篇 干燥，化學工業(yè)出版社 張宇巖編，《乳與乳制品的物理化學》，輕工業(yè)出版社 上海醫(yī)藥設計院，化學工藝設計手冊，化學工業(yè)出版社 陳敏恒，《化工原理》，化學工業(yè)出版社 陳英南，《常用化工單元設備的設計》，華東理工大學出版社 經過 3 24小時艱苦 奮戰(zhàn)， 我 終于趕在下午的考試之前完成了這份奶粉噴霧干燥設計說明 書。 通過 本次實驗設計，真正 第一次 將一年來所 學 的大部分化工原理理論應用在實踐之中。同時 ，完成本次設計還需要查閱大量相關數據手冊 ， 不僅僅參考教材所附錄的設計參數，更包括諸如 物質特性的各式參數 及 相關計算 公式 。 而且 ， 在 獲得各式參數 的 前提下， 還應當 結合 實際過程 進行大量核算 計算 過程 ， 以保證整個設計實驗的有效性。 做設計說明書的過程中，必須 時刻保持 耐心和認真的態(tài)度。 否則出現 演算錯誤 時 ，將直接導致 后續(xù) 計算數據無效。 在 結合 模板進行設計時， 同樣 會遇見許多似懂非懂的問題。每當這個時候，就要 參考于設計 手冊和教材 資料 。 但是 ，即使是有各式各樣的參考資料 的 情況下 ，依然不能獨自完成時， 就 必須 向 老師或者 同學 求助 。 在此， 對教會我從濕焓圖上 求 tc的 同學表示衷心的感謝；對 “小木蟲 ”論壇 上教會我 origin 9安裝 及積分的蟲友們表示 由衷的 感謝。 從最開始 選用電子版設計，面臨的第一大難題是公式錄入 。 不僅耗時間，而且特別容易出錯。 因此 ，在整個設計過程中必須時刻保持足夠的耐心。 當然，即使 是 有時候 能 找到比較合適 的圖片資料 ， 也需要自己精心修正，從繁雜的 資料 來源中找到 適合 本次設計 的數據信息。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。也許最后的成績只是合格、良好和優(yōu)秀的差別，但在設計的過程中所學學習到的知識，是態(tài)度認真與不認真兩者無法相比較的。 由此我想到， 成功并不是 一蹴而就 的 ，而是點滴積累的過程。 只有 一點一 滴 ，耐心做好每一小段事情， 才會 有可能在最后取得比較圓滿和正確的結果。如果 試圖 走捷徑，這 將 是不理智的，也是不可能的。 不斷 積累 、 認真負責，逐步做到 完美， 最終必定會取得 完美 的結果。反過來 ，它又會激勵人去更加堅定的走好每一步。 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。這一次的化工原理工程設計，從某種意義上說，已經不僅僅是一次對所學知識的運用過程，這次課程也使我對未來的學習和工作產生了更深層的啟示和思考。