压力式喷雾干燥塔设计计算书样本.doc

资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。
目录
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----------------------------------------------3
2． 热量衡算----------------------------------------------3
3． 雾滴干燥所需时间计算--------------------------3
4． 压力式喷嘴主要尺寸的确定----------------------5
5． 干燥塔主要尺寸的确定----------------------------6
6． 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

”压力式喷雾干燥塔设计”任务书

( 一) 设计题目
压力式喷雾干燥器设计。
( 二) 设计任务及设计条件
1、 干粉生产能力: ( 湿基) 见下表。
2、 设备型式: 压力式喷雾干燥器, 干燥物质为陶瓷原料料浆, 干燥介质为空气, 热源为发生炉煤气。
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 ρl＝1200kg/m3
( 4) 干粉密度 ρp＝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＝60μm
( 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ta＝2℃, 相对湿度φa＝70％
( 13) 进料量 1100kg/h(干基)
(三) 工艺设计计算
1.物料衡算
( 1) 料液处理量G1

( 2) 水分蒸发量W

2. 热量衡算
( 1) 使物料升温所需热量:

(2) 根据经验, 取热损失
（3） 干燥塔出口空气的湿含量

据气象条件( 年平均气温2℃, 年平均相对湿度=70%) , 查空气H-I图, 得干空气,干空气, 任取H2'=He=0.04,代入上式得
I2'=Ie=464.5-181.4(0.04-0.003)=457.8 查I-H图得H2=0.141kg水/kg干空气 I2=439.6kj/kg
(4) 于是干空气消耗量

3.雾滴干燥所需时间计算
( 1) 汽化潜热的确定
由I-H图查得空气入塔的湿球温度℃, 查手册得该温度下水的汽化潜热=2346kJ/kg。
( 2) 导热系数λ的确定
平均气膜温度为℃, 在该温度下空气的热导热率。
( 3) 初始滴径的计算

( 4) 雾滴的临界直径

( 5) 液滴的临界湿含量的计算

( 6) 空气的临界湿含量的确定

( 7) 空气的临界温度的确定
由=0.050和=2M, 查得=216.45℃
( 8) 传热温差、 的计算

⑨雾滴干燥所需时间的计算

4.压力式喷嘴主要尺寸的确定
(1)为了使塔径不至于过大, 根据经验取喷嘴角, 根据《喷雾干燥实用技术大全》中, 图4-11查得
（2） 当时, 查图4-12得
( 3) 喷嘴孔径的计算

即=2.32mm, , 圆整后取d0=5mm。
(4)喷嘴其它主要尺寸的确定
选矩形切线入口通道2个, 据经验取, 2R1/b=8,即R1=8.8mm,圆整R1=9mm,即旋转室直径选用10 mm 。
因为 ,
因此
取a=9.0mm
( 5) 校核喷嘴的生产能力

圆整后基本不变, 不必复算, 能够满足设计要求。
旋转室通道长度和宽度之间的关系, 可按选取。

( 6) 空气心半径的计算

由的关联图查得

( 7) 喷嘴出口处液膜速度的计算
平均速度

水平速度分量

垂直速度分量

合速度

5．干燥塔主要尺寸的确定
( 1) 塔径的计算
塔内空气各参数按常压考虑, 其平均温度, 查手册得空气粘度厘泊, 空气密度。
① 根据初始水平速度, 计算出,

属于过渡区。
② 由与, , , 的列线图查得查得时, 。
③ 当初始的瞬间, 即当, 由得。
④ 取一系列, , …; 得一系列, , …; 查得相应的, …; 算出一系列相应的, , …; 列出表1中。
⑤ 以为横坐标, 为纵坐标, 作-曲线, 如图1所示。用图解积分法求得

塔径D=2S=0.62m, 圆整取为D=0.7m。
(2)塔高的计算
①减速运动段的距离的计算
a. 由初始垂直速度计算出。
==
属于过渡区。
==3.46
b. 由于 查与, , , 的列线图得=0.13。
c. 据 查与, , , 的列线图得, 则

表1 停留时间与雾滴水平速度的关系

( m/s)

(s)
29.3
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
4.8
6.2
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
0.0197
0.5
0.35
15.2
0.0253
0.3
0.21
17.3
0.0296
0.2
0.14
19.0
0.0332

图1 曲线图

d. 取一系列, 由与, , , 的列线图查得相应的再计算出相应的列于表2中。
e. 以Re为横坐标, 为纵坐标作图, 如图2所示。
表2 Re与、 、 的关系

( )

( )
66
6.4×
0.156
44
0
50
3.9×
0.263
32.7
2.0×
30
1.9×
0.621
21.3
1.6×
20
1.1×
0.95
13.2
1.3×
10
4.2×
2.4
6.54
0.02755
8
3.2×
4.1
5.12
0.04678
5
7.1×
5.8
3.27
0.0646
2
14.8
33
1.95
0.2365
0.5
10
320
0.3863
0.8526
0.35
8.5

0.2406

f．由=66, 可计算出, 据图2可求得从而能够算出停留时间==0.31=。

图2 Re与曲线
g．类似地, 由, , 根据图4-45可求得, , , ; 亦可计算出相应的停留时间, , , 如表2所示。由此得到减速运动段的停留时间。
h．由表2的, 数据, 作-曲线如图3所示。用图解积分法可得减速运动段的距离。 圆整后为y=1.6m。
( 3) 热风进出口接管直径的确定
在干燥系统中, 一般取风管中的风速为15~25 m/s。
① 热风进口接管直径
=
=( 0.773+1.2440.003) =2.06干空气

取热风管道中的气速为25, 则

圆整后取干燥塔热风入口接管直径=370mm。
② 热风出口接管直径

=( 0.773+1.2440.141)
=
V=L=4516.71.19=5374.9

圆整后取
6.主要附属设备的设计或选型
(1)旋风分离器
进入旋风分离器的含尘气体近似按空气处理,取温度为95。
干空气

采用蜗壳式旋风分离器,其进口宽度, 高度, 取进口速度为25 m/s,则

即。圆整后取。其余各部分尺寸为

(2)风机的选择
干燥塔的操作压力一般为0～-100(表压), 因此本系数需2台风机, 即干燥塔前安装1台鼓风机, 干燥塔后安装1台引风机, 阻力也能够干燥塔为基准分前段(从空气过滤器至塔)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,
鼓风机的选型
鼓风机入口处的空气风度为2, 湿含量 =0.003
干空气

表3 系统阻力估算表

(四) 设计结果汇总表
经过上述设计计算得到的本设计示例设计结果汇总表
设计结果汇总表

料液处理量, kg/h
1723.3
蒸发水量, kg/h
623.31
空气用量, kg干空气/h
4516.7
雾化器孔径, mm
5.0
干燥塔直径, m
0.7
干燥塔有效高度, m
1.6
旋风分离器直径, m
1
鼓风机型号
4-72-11 No.4.5A
引风机型号
9-26NO.5A

( 五) 参考文献
1、 《喷雾干燥实用技术大全》 中国轻工业出版社 刘广文 编著
2、 《化学单元过程及设备课程设计》 化学工业出版社 匡国柱 史启才 主编