【正文】 。 化工原理課程設(shè)計(jì) 第 31 頁(yè) 在今后學(xué)習(xí)和工作中，我要始終抱著一個(gè)認(rèn)真的態(tài)度，戒驕戒躁，努力追求目標(biāo)，不斷進(jìn)取。 不斷 積累 、 認(rèn)真負(fù)責(zé)，逐步做到 完美， 最終必定會(huì)取得 完美 的結(jié)果。 只有 一點(diǎn)一 滴 ，耐心做好每一小段事情， 才會(huì) 有可能在最后取得比較圓滿(mǎn)和正確的結(jié)果。也許最后的成績(jī)只是合格、良好和優(yōu)秀的差別，但在設(shè)計(jì)的過(guò)程中所學(xué)學(xué)習(xí)到的知識(shí)，是態(tài)度認(rèn)真與不認(rèn)真兩者無(wú)法相比較的。 當(dāng)然，即使 是 有時(shí)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(lái)源中找到 適合 本次設(shè)計(jì) 的數(shù)據(jù)信息。 不僅耗時(shí)間，而且特別容易出錯(cuò)。 在此， 對(duì)教會(huì)我從濕焓圖上 求 tc的 同學(xué)表示衷心的感謝；對(duì) “小木蟲(chóng) ”論壇 上教會(huì)我 origin 9安裝 及積分的蟲(chóng)友們表示 由衷的 感謝。每當(dāng)這個(gè)時(shí)候，就要 參考于設(shè)計(jì) 手冊(cè)和教材 資料 。 否則出現(xiàn) 演算錯(cuò)誤 時(shí) ，將直接導(dǎo)致 后續(xù) 計(jì)算數(shù)據(jù)無(wú)效。 而且 ， 在 獲得各式參數(shù) 的 前提下， 還應(yīng)當(dāng) 結(jié)合 實(shí)際過(guò)程 進(jìn)行大量核算 計(jì)算 過(guò)程 ， 以保證整個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的有效性。 通過(guò) 本次實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，真正 第一次 將一年來(lái)所 學(xué) 的大部分化工原理理論應(yīng)用在實(shí)踐之中。 旋轉(zhuǎn)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(shí)間 τ＝ 附屬設(shè)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(jìn)口溫度為 180℃ 。 日處理量 30噸鮮奶，三班（ 8小時(shí) /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(guò)程結(jié)果匯總 絕干物質(zhì)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(jìn)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(duì)濕度 ψ/% 12 12 霧化器主要尺寸 霧化角 θ＝ 57176。因此，排料裝置應(yīng)該盡可能地避免空氣漏入干燥室和旋風(fēng)分離器中，否則將會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重影響干燥效率和旋風(fēng)分離器的分離效率。 排料裝置 噴霧干燥器的產(chǎn)品通常由室底部排出，一部分細(xì)粉則在旋風(fēng)分離器排料口處排出。?? ?????? ?????? 式中 ηx＝ 1－ exp [﹣ 2﹙ CΨ﹚ 1/2n+2 ]； C───旋風(fēng)分離器的尺寸函數(shù) ； Ψ───修正的慣性參數(shù) ； n───速度分布指數(shù) 。?? 式中 ζ───阻力系數(shù)，不同型式的旋風(fēng)分離器 ζ值不同，可查化工手冊(cè)得； g───重力加速度， m/s2； ρ───氣體密度， kg/m3； νi───含塵氣體在旋風(fēng)分離器進(jìn)口的速度， m/s，通常為 10~25m/s。 化工原理課程設(shè)計(jì) 第 27 頁(yè) 各種旋風(fēng)分離器的壓降 Δp可以下式進(jìn)行計(jì)算 Δp＝ ζ 表格 4 噴霧干燥常用分離裝置性能比較 型式 名稱(chēng) 分離力 容量/m3/min 風(fēng)速/m/s 壓力損失 /Pa 最佳含塵量/g/m3 近似效率 /質(zhì)量 % 耐熱 耐蝕性 備注 ＜1μ 1~5μ 5~10μ 干式 旋風(fēng)分離器 離心力 1~300 10~20 150~200 1~30 ＜10 ＜10 40~99 可能 多臺(tái)并聯(lián)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(zhì)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(fēng)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(kuò)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(fēng)分離器 旋風(fēng)分離器是利用含塵氣體在器內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的離心力 使塵粒向壁移動(dòng)，從而達(dá)到氣固分離的要求。 分離裝置的選擇，應(yīng)按噴霧干燥的不同操作條件、卸料方法、物料性質(zhì)等進(jìn)行合理的選擇、通常在噴霧干燥過(guò)程中，采用二級(jí)凈制回收系統(tǒng)，如先經(jīng)過(guò)旋風(fēng)分離器再經(jīng)過(guò)袋濾器，或先通過(guò)旋風(fēng)分離器再用濕法洗滌器作為二級(jí)凈制。 進(jìn)風(fēng)機(jī) Va＝ V’（ 1＋ 15%）＝ 排風(fēng)機(jī) Vb＝ V’（ 1＋ 30%）＝ 圖 1 18 風(fēng)機(jī) 在干燥系統(tǒng)的布置方式 化工原理課程設(shè)計(jì) 第 26 頁(yè) 氣固分離器 料液經(jīng)噴霧干燥之后，大部分顆粒較大的產(chǎn)品落到干燥室底部排出，還有一部分細(xì)顆粒產(chǎn)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。 為保證干燥塔內(nèi)在一定的負(fù)壓（ 100~300Pa）下操作，設(shè)計(jì)時(shí)分別用進(jìn)風(fēng)和排風(fēng)兩臺(tái)風(fēng)機(jī)串聯(lián)使用，排風(fēng)風(fēng)量和風(fēng)壓都要大于進(jìn)風(fēng)機(jī)。 這不僅兼顧了負(fù)壓操作的優(yōu)點(diǎn)，又避免了由于大的負(fù)壓操作，使空氣落入系統(tǒng)中，造成干燥效率降低的缺點(diǎn)，同時(shí)，微負(fù)壓操作又可保證粉塵回收裝置具有最高的回收率。對(duì)于大型噴霧干燥系統(tǒng)，主要采用兩臺(tái)風(fēng)機(jī)，一臺(tái)作為鼓風(fēng)機(jī)，另一臺(tái)作為引風(fēng)機(jī)。這種系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是粉 化工原理課程設(shè)計(jì) 第 25 頁(yè) 塵及有害氣體不會(huì)泄漏至大氣環(huán)境中， 但由于干燥器內(nèi)的負(fù)壓較高，風(fēng)機(jī)頻繁啟動(dòng)和停止會(huì)引起器內(nèi)局部失穩(wěn)以及外部空氣漏入塔內(nèi)。風(fēng)機(jī)在干燥系統(tǒng)中主要有兩種布置方式：即單臺(tái)引風(fēng)機(jī)和雙臺(tái)鼓 引風(fēng)機(jī)結(jié)合方式。 采用飽和水蒸氣經(jīng)換熱器對(duì)空氣加熱 Q＝ KAΔtm Δtm＝ ℃ A＝ 選用換熱面積為 m2， φ＝ 19mm， L＝ 4500mm的換熱器?！?)。它具有衛(wèi)生條件好，能保證產(chǎn)品質(zhì)量的優(yōu)點(diǎn)，且以翅片式換熱器的應(yīng)用為最多。 允許被噴霧干燥的物料與燃燒產(chǎn)物接觸時(shí)用空氣直接加熱器，不允許接觸時(shí)用間接加熱器。 附屬設(shè)備的設(shè)計(jì)和選型 在噴霧干燥 系統(tǒng)中，主要的附屬設(shè)備有空氣加熱器、 風(fēng)機(jī)、氣固分離設(shè)備、熱風(fēng)進(jìn)口分布裝置及排料裝置，以下分別加以計(jì)算 。 因干燥所需時(shí)間為 ，扣除減速運(yùn)動(dòng)所需時(shí)間 ，即為等速下降所需時(shí)間 － ＝ ，考慮安全因素，取等速下降時(shí)間為 。 （ 3） 計(jì)算減速運(yùn)動(dòng)時(shí)間內(nèi)霧滴下降的距離。????????＝ ???? τ/s 31000 0 800 30500 202 700 25000 600 19000 500 105000 400 88571 101 300 58500 200 30800 100 10700 50 3750 20 1020 10 410 5 173 4 133 ∞ － 同樣取一系列 Re 值，查得相應(yīng) ζRe2，以 Re為橫軸，以 1??????2－ ??為縱軸作圖，用圖解積分法求 ∫ ????????????2－ ??????0???? 值，或用近似解法計(jì)算，結(jié)果見(jiàn)表 格 3。??????2＝ 利用 τ＝ 4????2????3?? ∫ ????????????2－ ??????0???? 計(jì)算時(shí)間。 ????????＝ （ 2） 霧滴減速運(yùn)動(dòng)所需時(shí)間。????2105????0] τ/s ux＝ Re????????＝ 0 0 400 101 350 300 250 200 150 100 50 25 15 10 8 6 4 2 以 τ為橫坐標(biāo)， ux為縱坐標(biāo)作圖，積分可得 Sx＝ ∫ ?? ＝ 即霧滴由塔沿徑向運(yùn)動(dòng)的半徑距離為 ，因而塔直徑 ，圓整后取 D＝ 。????2 ＝ 103－ 103＝ τ＝ 4????2????3?? ＝ 與此 Re＝ 400對(duì)應(yīng)的霧滴水平飛行速度為 ux＝ Re ????????＝ ＝ 101m/s 以此類(lèi)推，得到計(jì)算值列于表 格 2 表格 2 停留時(shí)間 τ與霧滴水平速度 ux 的關(guān)系 Re [∫ ??(????)?? 取 Re＝ 400，查圖 625得 ∫ ??(????)??????2105????0+計(jì)算停留時(shí)間。s ρ＝ ＝ （ 1） ux＝ m/s，則 Re＝ ???????????? ＝ 根據(jù) τ＝ 4????2????3?? *∫ ??(????)??塔內(nèi)平均空氣溫度 t＝ (160＋ 85)/2＝ ℃ ，壓力按常壓計(jì)。 已知物料臨界含濕量 Xc＝ /kg干料 。 空氣溫度 160℃ →116 ℃ 霧滴溫度 50℃ →46 ℃ Δtm1＝ ℃ ， 水的汽化潛熱 r＝ 2257kJ/kg。 （ 3）干燥第一階段所需時(shí)間 τ1。 所以 DD＝ 。℃ ) （ 2） 霧滴干燥前后的尺寸變化。K 1＝ (m t 平均 ＝（ t2＋ tθ） /2＝ ℃ 根據(jù)查得該溫度下空氣的導(dǎo)熱系數(shù) λ＝ ????2??＝ D3 剩下的水分＝ ????36 (????－ ????2??)＝ D3 臨界濕含量 Xc＝????36 (????－ ????2??)????36 ????＝ /kg干料 換算成濕基為 ωc＝ ＋ ＝ ，即含水 % 以下計(jì)算臨界點(diǎn)處空氣的溫度 tc。??:??2??2得 A’＝ ， CD＝ 由 Gc＝ 150kg/h 得 G1＝ Gc/(1－ x1)＝ 150/(1－ 58%)＝ qv＝ G1/(3600ρw)＝ A0CD√2????????＝ 10－ 5kg/s A0＝ 10－ 6m2 由 A0＝ ??4d02 得 d0＝ 圓整后得 取 R＝ 8mm， b＝ 1mm 由 d0＝ r0＝ R1＝ R－ ??2＝ 雙矩形切向通道， A1＝ 2bh 由 A′ = (????0????1)(??0??1)12 得 h＝ (????0??2????′)(??0??1)12＝ 圓整后，取 h＝ 此時(shí)， A′ = (????0????1