压力式喷雾干燥器设计..docx

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1、名目一.设计题目2二.设计任务及条件2三.工艺设计计算1. 物料衡算32. 热量衡算33. 雾滴枯燥所需时间 计算34. 压力式喷嘴主要尺寸确实定55. 枯燥塔主要尺寸确实定66. 主要附属设备的设计或选型11四.设计结果汇总表13五.参考文献13六.心得体会13七.附图1 喷雾枯燥装置设计的工艺流程示意图2 喷雾枯燥塔的工艺条件图金属 0901 班材料工程原理 B 课程设计“压力式喷雾枯燥器设计”任务书指导教师:刘亚云 (一设计题目压力式喷雾枯燥器设计。(二设计任务及设计条件1、干粉生产力量:(湿基见下表。2、设备型式:压力式喷雾枯燥器,枯燥物质为陶瓷面砖原料料浆,枯燥介质为空气,热源 为发

2、生炉煤气。3、设计条件:(1 料浆含水量 w1=40wt %(湿基(2 干粉含水量 w2=6wt %(湿基(3 料浆密度 l =1200kg/m3(4 干粉密度 p =900kg/m3 (5 热风入塔温度 t1=450 (6 热风出塔温度 t2=70 (7 料浆入塔温度 tm1=20 (8 干粉出塔温度 tm2=50 (9 干粉平均粒径 dp =60m(10 干粉比热容 cm =1.04kJ/(kg (11 料浆雾化压力 2MPa(表压(12 取冬季的空气参数 温度 t a =2,相对湿度 a =70%(三工艺设计计算 1. 物料衡算(1 料液处理量 G 1212110010061100172

3、3.3kg/h10010040G G -=-(2 水分蒸发量 W121723.31100623.31kg/hW G G =-=-= 2. 热量衡算(1 使物料升温所需热量:22( 11001.04(502055.1kJ/kgH623.3m m m m G c t t q o W 21- -=(2 依据阅历,取热损失 12=210kJ/kgHq o (3 枯燥塔出口空气的湿含量 1 m2+q=210+55. 1=265. 1k J /k g H q q o=211214.18620265.1181.4w m I I c t q H H -=-=-=-据气象条件(年平均气温 2 ,年平均相对湿度

4、=70% ,查空气 H-I 图,得10.003kg /kg o H H =干空气 , 1464.5/I kJ kg =干空气,任取 H 2”=He =0.04,代入上 式得I 2”=Ie =464.5-181.4(0.04-0.003=457.8 查 I-H 图得 H 2=0.141kg 水 /kg 干空 气 I2=439.6kj/kg(4 于是干空气消耗量21623.34516.7/0.1410.003W L kg h H H =-干空气3. 雾滴枯燥所需时间 计算 (1 汽化潜热 确实定由 I-H 图查得空气入塔的湿球温度 65w as t t = ,查手册得该温度下水的汽化潜热 =234

5、6kJ/kg。 (2 导热系数 确实定 平 均 气 膜 温 度 为(5. 67706521=+ , 在 该 温 度 下 空 气 的 热 导 热 率 52.94410/( KW m -= 。(3 初始滴径 l d 的计算1112221012400.67/11004060.06/11006190010.676063.41120230.06p p p X kg kg X kg kg X d d m X =-=- + = = = + 水 干物料 水 干物料(4 雾滴的临界直径60pc p d d m =(5 液滴的临界湿含量 c X 的计算31101311116010000.4110.463.4120

6、23.45/pw c p d X d kg kg =- - =- - =水 干物料(6 空气的临界湿含量 c H 确实定(111111723.310.40.670.450.0034516.70.050c c G X X H H L-=+-=+=(7 空气的临界温度 c t 确实定由 c H =0.050 和 P =2M Pa ,查得 c t =216.45 (8 传热温差 1m t 、 2m t 的计算(1111122222266.93ln 64.91ln m c w m m c w c w m m c wm t t t t t Ct t t t t t t t t C t t t t -=-

7、=-雾滴枯燥所需时间 的计算22202322212212333( (823461200(63.460 1023469006010(0.450.0682.94410266.93122.9441064.911.48100.533l p pc p pc c m m d d d X X t t h s=+12- -=+ = 4. 压力式喷嘴主要尺寸确实定(1 为了使塔径不至于过大, 依据阅历取喷嘴角 48=, 依据 喷雾枯燥有用技术大全中,图 4-11 查得 A 0.9”= (2 当 A 0.9”=时,查图 4-12 得 D C =0.41 (3 喷嘴孔径的计算1/24032.3210r m- = 即

8、 0r =2.32mm, 0024.64d r mm =,圆整后取 d 0=5mm 。 (4 喷嘴其它主要尺寸确实定选矩形切线入口通道 2 个, 据阅历取 2.2b mm =, 2R 1/b=8,即 R 1=8.8mm,圆整 R 1=9mm,即旋转室直径选用 10 mm 。 由于 12A ab =, 212.297.922b R R mm =-=-= 所以 110102223.142.3292.32( ( 8.97222.20.97.9r R r a bA R =”411/(3600 1723.3/(12023600 4.010V G -=取 a=9.0mm(5 校核喷嘴的生产力量 ”1/21

9、/2023 22.329 2.32 (0.897229 2.27.9r R r A mm abR =圆整后”A 根本不变,不必复算,可以满足设计要求。 旋转室通道长度 l 和宽度 b 之间的关系,可按 3l b =选取。3 2.2 6.6l mm =(6 空气心半径 c r 的计算 01013.14 2.3291.66292.2r R A A =由 A 与 a 的关联图查得 00.55a =001 2.3210.55 1.56c r r a mm =-=-= (7 喷嘴出口处液膜速度的计算 平均速度( 40222260 4.01043.2/3.14 2.32 1.5610c V u m s r

10、 r -=- 水平速度重量00tan 19.2/2x u u m s =垂直速度重量0043.2/y u u m s = 合速度1222000(47.3/res x y u u u m s =+=5.枯燥塔主要尺寸确实定 (1 塔径的计算塔内空气各参数按常压考虑,其平均温度(1450702602C += ,查手册得空气粘度 0.0278a =厘泊,空气密度 30.671/a kg m =。 依据初始水平速度 019.2/x u m s =,计算出 0e R , 300063.41019.20.67Re 29.30.0278p x a ad u - =属于过渡区。 由 Re 与 ,2Re ,/R

11、e ,B 的列线图查得查得 0Re 时,20 3.010B B -=。 当时始的瞬间,即当 00=,由2043l l a d B B =-得 0=。 取一系列 1Re 100=,2Re 70=,;得一系列 1x u ,2x u ,;查得相应的 1B ,2B ;算出一系列相应的 1,2,;列出表 1 中。 以 为横坐标,x u 为纵坐标,作 -x u 曲线,如图 1 所示。用图解积分法求得0.0330.31x S u d m =塔径 D=2S=0.62m ,圆整取为 D=0.7m 。 (2 塔高的计算减速运动段的距离 1Y 的计算 a. 由初始垂直速度 0y u 计算出 0Re 。 0Re=00

12、p y aad u = 363.41043.20.67660.0278- = 属于过渡区。324(3a a p l ag d -=333249.80.67(0.063410(12023.673(0.027810- - =3.46 b. 由于 2Re ,f f= 查 Re 与 ,2Re ,/Re ,B 的列线图得 Re f =0.13。 c. 据 0Re 查 Re 与 ,2Re ,/Re ,B 的列线图得 23Re 6.410o o =,则42311 1.5610Re 6.410 3.46o o -=- 表 1 停留时间 与雾滴水平速度 x u 的关系ReRe a x p au d = (m/s

13、210B 2043p l ad B B =-(s29.3 20.3 3.0 0 25 17.3 3.2 0.000414 15 10.4 3.7 0.00145 10 6.9 5.2 0.00456 7 4.86.2 0.00663 5 3.45 7.1 0.0085 3 2.07 8.7 0.0118 2 1.38 10.0 0.0145 1 0.69 12.5 0.01970.5 0.35 15.2 0.0253 0.3 0.21 17.3 0.0296 0.2 0.1419.00.0332图 1 x u -曲线图d. 取一系列 12Re 300,Re 200,Re 1.8f =,由 Re

14、 与 ,2Re ,/Re ,B 的列线图查得相应的 2221122Re ,Re ,Re ;f f 再计算出相应的2221122111,Re Re Re f f -列于表 2 中。 e. 以 Re 为横坐标, 21Re -为纵坐标作图,如图 2 所示。表 2 Re 与21Re -、y u 、”的关系 Re2Re 32110Re - Re a y l au d =(/m s 2”24Re3Re l l a d d =- (s66 6.4310 0.156 44 0 50 3.9310 0.263 32.7 2.0310- 30 1.9310 0.621 21.31.6310- 20 1.1310

15、0.95 13.2 1.3210- 10 4.2210 2.4 6.54 0.02755 8 3.2210 4.1 5.120.04678 5 7.1210 5.8 3.27 0.0646 2 14.8 33 1.95 0.2365 0.5 10 3200.3863 0.85260.358.50.2406f .由 1Re =66,可计算出 144/y u m s =,据图 2 可求得 4092300ReRe d -从而可以算出停留时间 1”= 2662504Re 3Re l l ad d -=0.3166250Re Re d -=22.3210s -。图 2 Re 与21Re -曲线g .类似

16、地,由 23Re ,Re ,Re f ,依据图 4-45 可求得,409 2200ReRe d -,409 20.35ReRe d -;亦可计算出相应的停留时间 2”,3”,”,如表 2 所示。由此得到减速运动段的停留时间 0.24s ”=。h .由表 2 的 y u ,”数据,作 ”-y u 曲线如图 3 所示。用图解积分法可得减速运动段的距离 0.8526101.52y y u d m =。 圆整后为 y=1.6m 。(3 热风进出口接收直径确实定在枯燥系统中,一般取风管中的风速为 1525 m/s 。 热风进口接收直径 1d 1H v =11273(0.773 1.244273t H +

17、 =(0.773+1.2440.003273450 273+=2.063/g m k 干空气3114516.7 2.069304.4/H V Lv m s = 取热风管道中的气速为 253/m s ,则19304.40.3633600254d m =圆整后取枯燥塔热风入口接收直径 1d =370mm 。干粉产量 1100kg/h 压力式喷雾枯燥器设计 热风出口接收直径 d 2 vH 2 = (0.773 + 1.244 H 2 273 + t2 273 =0.773+1.244 0.141 = 1.19m3 / kg 干空气 V 2=L H 2 =4516.7 1.19=5374.9 m 3

18、/ h d2 = 273 + 70 273 4 5374.9 25 3600 =0.276m 圆整后取 d 2 = 280mm 6.主要附属设备的设计或选型 (1 旋风分别器 进入旋风分别器的含尘气体近似按空气处理,取温度为 95 C 。 H 3 = (0.773 + 1.244 0.141 273 + 95 = 1.28m3 / kg 干空气 273 V3 = L H 3 = 4516.7 1.28 = 5909m3 / h 采用蜗壳式旋风分别器,其进口宽度 b = 0.225 D ，高度 a = 0.3D ，取进口速度为 25 m/s,则 0.225 D 0.3D 25 = V3 5909

19、 = 3600 3600 即 D = 0.973m 。圆整后取 D =1000mm 。其余各局部尺寸为 L1 = 0.8 D = 800mm L2 = 2 D = 2023mm b = 0.225 D =225mm a = 0.3D = 300mm d = 0.35 D = 350mm l = 0.7 D = 700mm d ” = 0.2 D =200mm (2 风机的选择 11干粉产量 1100kg/h 压力式喷雾枯燥器设计 枯燥塔的操作压力一般为 0-100(表压，所以本系数需 2 台风机，即枯燥塔 前安装 1 台鼓风机，枯燥塔后安装 1 台引风机，阻力也可以枯燥塔为基准分前段 (从空气

20、过滤器至塔阻力和后段(塔后的设备及管道等阻力。在操作条件下，热 风流经各设备及管道等的阻力如表 3 所示， 1 鼓风机的选型 鼓风机入口处的空气风度为 2 C ，湿含量 H 0 =0.003 H 0= (0.773 + 1.244 0.003 273 + 2 = 0.78m3 / kg 干空气 273 V0 = L H 0 = 4516.7 0.78 = 3523m3 / h 表 3 系统阻力估算表 设备 空气过滤器 空气加热器 加热塔 塔 热风分布器 管道、阀门、弯头等 合计 压降，pa 200 300 200 200 600 1500 设备 旋风分别器 布袋除尘器 枯燥塔 消音器 管道、阀

21、门、弯头等 合计 压降，pa 1500 1500 100 400 800 4300 系统前风温按 150C 计，密度为 0.83kg / m3 ，则所需风压规定状态下为应选用 4-72-11No.4.5A 离心机，风量为 5730m3 / h，风压为 2530pa。 2 引风机的选型 系统后段风温按 80C计，密度为 1.000kg /m 3 , 则引风机所需风压为规定状态下为= 5160pa。干粉产量 1100kg/h 压力式喷雾枯燥器设计 取引风机入口处的风温为 75C，湿含量为 H2 = 0.035. 273 + 75 vh 5 = (0.773 + 1.244 H 2 = 1.22m

22、3 / kg 空气 273 V5 =vh 5 L = 1.22 4516.7 = 5510m3 / h 应选用 919NO.5A 离心通风机，风量为5903m3 / h，全压为 5750Pa。 (四设计结果汇总表 四 通过上述设计计算得到的本设计例如设计结果汇总表 设计结果汇总表 料液处理量，kg/h 蒸发水量，kg/h 空气用量，kg 干空气/h 雾化器孔径，mm 枯燥塔直径，m 枯燥塔有效高度，m 旋风分别器直径，m 鼓风机型号 引风机型号 1723.3 623.31 4516.7 5.0 0.7 1.6 1 4-72-11 No.4.5A 9-26NO.5A 五参考文献 1、 喷雾枯燥有

23、用技术大全 中国轻工业出版社 2、 化学单元过程及设备课程设计 化学工业出版社 刘广文 编著 主编匡国柱 史启才 六心得体会 这次设计经受让自己记忆格外深刻， 期间有想过任凭弄弄放弃掉， 但还是坚持下来了。 一个外表上看来简简洁单的设备的设计过程对自己来说真的很简单。 我也越来月佩服那些设 计师了，由于要把握很多的专业学问，还要结合实际去设计。这次经受让我看到了自己很多 的缺乏，各种以后会用到的操作软件几乎是不会了。这让自己很不好去操作，以后肯定好好 13干粉产量 1100kg/h 压力式喷雾枯燥器设计 学习。 其实设计也是个欢快的过程，到最终完毕的时候不管自己的设计合格不合 格， 都会有一点成就感的。 这份感觉会鞭策鼓励着我自己在以后的路上越走越远。 14