1、目錄一.設計題目 -2二.設計任務及條件 -2三.工藝設計計算1. 物料衡算 -32. 熱量衡算 -33. 霧滴干燥所需時間 計算 -34. 壓力式噴嘴主要尺寸的確定 -55. 干燥塔主要尺寸的確定 -66. 主要附屬設備的設計或選型 -11四.設計結果匯總表 -13五.參考文獻 -13六.心得體會 -13七.附圖1噴霧干燥裝置設計的工藝流程示意圖2噴霧干燥塔的工藝條件圖金屬 0901班材料工程原理 B 課程設計“壓力式噴霧干燥器設計”任務書指導教師:劉亞云 (一設計題目壓力式噴霧干燥器設計。(二設計任務及設計條件1、干粉生產能力:(濕基見下表。2、設備型式:壓力式噴霧干燥器,干燥物質為陶瓷面

2、磚原料料漿,干燥介質為空氣,熱源 為發生爐煤氣。3、設計條件:(1料漿含水量 w1=40wt %(濕基(2干粉含水量 w2=6wt %(濕基(3料漿密度 l =1200kg/m3(4干粉密度 p =900kg/m3(5熱風入塔溫度 t1=450(6熱風出塔溫度 t2=70(7料漿入塔溫度 tm1=20(8干粉出塔溫度 tm2=50(9干粉平均粒徑 dp =60m(10干粉比熱容 cm =1.04kJ/(kg· (11料漿霧化壓力 2MPa(表壓(12取冬季的空氣參數 溫度 t a =2,相對濕度 a =70% (三工藝設計計算 1. 物料衡算(1料液處理量 G 12121100100

3、611001723.3kg/h10010040G G -=-(2水分蒸發量 W121723.31100623.31kg/hW G G =-=-= 2. 熱量衡算(1使物料升溫所需熱量:22( 11001.04(502055.1kJ/kgH623.3m m m m G c t t q o W 21-=(2 根據經驗,取熱損失 12=210kJ/kgHq o (3干燥塔出口空氣的濕含量 1m2+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 -=-=-=-據氣象條件(年平均氣溫 2 ,年平均相對濕

4、度 =70% ,查空氣 H-I 圖,得10.003kg /kg o H H =干空氣 , 1464.5/I kJ kg =干空氣,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 圖得 H 2=0.141kg水 /kg干空 氣 I 2=439.6kj/kg(4 于是干空氣消耗量21623.34516.7/0.1410.003W L kg h H H =-干空氣3. 霧滴干燥所需時間 計算 (1汽化潛熱 的確定由 I-H 圖查得空氣入塔的濕球溫度 65w as t t = ,查手冊得該溫度下水的汽

5、化潛熱 =2346kJ/kg。 (2導熱系數 的確定 平 均 氣 膜 溫 度 為(5. 67706521=+ , 在 該 溫 度 下 空 氣 的 熱 導 熱 率 52.94410/( KW m -= 。(3 初始滴徑 l d 的計算1112221012400.67/11004060.06/11006190010.676063.41120010.06p p p X kg kg X kg kg X d d m X =-=-+= +水 干物料 水 干物料(4霧滴的臨界直徑60pc p d d m =(5液滴的臨界濕含量 c X 的計算31101311116010000.4110.463.412000

6、.45/pw c p d X d kg kg =- -=- -=水 干物料(6空氣的臨界濕含量 c H 的確定(111111723.310.40.670.450.0034516.70.050c c G X X H H L-=+-=+=(7空氣的臨界溫度 c t 的確定由 c H =0.050和 P =2M Pa ,查得 c t =216.45(8 傳熱溫差 1m t 、 2m t 的計算(1111122222266.93ln 64.91ln m c w m m c wc w m m c wm t t t t t Ct t t t t t t t t Ct t t t -=-=-霧滴干燥所需時間

7、 的計算22202122212212333( (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. 壓力式噴嘴主要尺寸的確定(1為了使塔徑不至于過大, 根據經驗取噴嘴角 48=, 根據 噴霧干燥實用技 術大全中,圖 4-11查得 A 0.9'= (2當 A 0.9'=時,查圖 4-12得 D C =0.41 (3噴嘴孔徑的計算 1/24032.3210r m-= 即 0r =2.

8、32mm, 0024.64d r mm =,圓整后取 d 0=5mm 。 (4噴嘴其它主要尺寸的確定選矩形切線入口通道 2個, 據經驗取 2.2b mm =, 2R 1/b=8,即 R 1=8.8mm,圓整 R 1=9mm,即旋轉室直徑選用 10 mm 。 因為 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/(12003600 4.010V G -=取a=9.0mm(5校核噴嘴的生產能力 '1/21/20

9、1022.329 2.32(0.897229 2.27.9r R r A mm abR =圓整后'A 基本不變,不必復算,可以滿足設計要求。 旋轉室通道長度l 和寬度b 之間的關系,可按3l b =選取。3 2.2 6.6l mm =(6空氣心半徑c r 的計算 01013.14 2.3291.66292.2r R A A =由A 與a 的關聯圖查得00.55a =001 2.3210.55 1.56c r r a mm =-=-= (7噴嘴出口處液膜速度的計算 平均速度(40222260 4.01043.2/3.14 2.32 1.5610c V u m s r r -=- 水平速度

10、分量00tan19.2/2x u u m s =垂直速度分量0043.2/y u u m s = 合速度1222000(47.3/res x y u u u m s =+=5.干燥塔主要尺寸的確定 (1塔徑的計算塔內空氣各參數按常壓考慮,其平均溫度(1450702602C += ,查手冊得空氣粘度0.0278a =厘泊,空氣密度30.671/a kg m =。 根據初始水平速度019.2/x u m s =,計算出0e R ,300063.41019.20.67Re 29.30.0278p x aad u -=屬于過渡區。 由Re 與,2Re ,/Re ,B 的列線圖查得查得0Re 時,20

11、3.010B B -=。 當初始的瞬間,即當00=,由2043l l ad B B =-得0=。 取一系列1Re 100=,2Re 70=,;得一系列1x u ,2x u ,;查得相應的1B ,2B ;算出一系列相應的1,2,;列出表1中。 以為橫坐標,x u 為縱坐標,作-x u 曲線,如圖1所示。用圖解積分法求得0.0330.31x S u d m =塔徑D=2S=0.62m ,圓整取為D=0.7m 。 (2塔高的計算減速運動段的距離1Y 的計算 a. 由初始垂直速度0y u 計算出0Re 。 0Re =00p y aad u =363.41043.20.67660.0278-= 屬于過渡

12、區。324(3a a p l ag d -=333249.80.67(0.063410(12000.673(0.027810-=3.46 b. 由于2Re ,f f= 查Re 與,2Re ,/Re ,B 的列線圖得Re f =0.13。 c. 據0Re 查Re 與,2Re ,/Re ,B 的列線圖得23Re 6.410o o =,則42311 1.5610Re 6.410 3.46o o -=- 表1 停留時間與霧滴水平速度x u 的關系ReRe a x p au d =(m/s 210B 2043p l ad B B =-(s29.3 20.3 3.0 0 25 17.3 3.2 0.000

13、414 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 0.1419.00.0332 圖1 x u -曲線圖d. 取一系列12Re 300,Re 200,Re 1.8f =,由Re 與,2Re ,/Re ,B 的列線圖查得相應的2221122Re ,Re ,Re ;f f 再計算出相應的222

14、1122111,Re Re Re f f -列于表2中。 e. 以Re 為橫坐標,21Re -為縱坐標作圖,如圖2所示。表2 Re 與21Re -、y u 、'的關系 Re2Re 32110Re -Re ay l au d =(/m s 2'24Re3Re l l a d d =- (s 66 6.4×310 0.156 44 0 50 3.9×310 0.263 32.7 2.0×310- 30 1.9×310 0.621 21.3 1.6×310- 20 1.1×310 0.95 13.2 1.3×210

15、- 10 4.2×210 2.4 6.54 0.02755 8 3.2×210 4.1 5.12 0.04678 5 7.1×210 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,可計算出144/y u m s =,據圖2可求得4092300ReRe d -從而可以算出停留時間1'=2662504Re 3Re l l ad d -=0.3166250Re Re d -=22.3210s -。 圖2 Re 與21Re -曲線g .類似

16、地,由23Re ,Re ,Re f ,根據圖4-45可求得,4092200ReRe d -,40920.35ReRe d -;亦可計算出相應的停留時間2',3',',如表2所示。由此得到減速運動段的停留時間0.24s '=。h .由表2的y u ,'數據,作'-y u 曲線如圖3所示。用圖解積分法可得減速運動段的距離0.8526101.52y y u d m =。 圓整后為y=1.6m 。(3熱風進出口接管直徑的確定在干燥系統中,一般取風管中的風速為1525 m/s 。 熱風進口接管直徑1d1H v =11273(0.773 1.244273t

17、H + =(0.773+1.2440.003273450273+=2.063/g m k 干空氣3114516.7 2.069304.4/H V Lv m s = 取熱風管道中的氣速為253/m s ,則19304.40.3633600254d m =圓整后取干燥塔熱風入口接管直徑1d =370mm 。干粉產量 1100kg/h 壓力式噴霧干燥器設計 熱風出口接管直徑 d 2 vH 2 = (0.773 + 1.244 H 2 273 + t2 273 =（0.773+1.244 × 0.141） = 1.19m3 / kg 干空氣 V 2 =L H 2 =4516.7 ×

18、 1.19=5374.9 m 3 / h d2 = 273 + 70 273 4 5374.9 × 25 × 3600 = 0.276m 圓整后取 d 2 = 280mm 6.主要附屬設備的設計或選型 (1旋風分離器 進入旋風分離器的含塵氣體近似按空氣處理,取溫度為 95 °C 。 H 3 = (0.773 + 1.244 × 0.141 273 + 95 = 1.28m3 / kg 干空氣 273 V3 = L H 3 = 4516.7 × 1.28 = 5909m3 / h 采用蝸殼式旋風分離器,其進口寬度 b = 0.225 D ，高度

19、a = 0.3D ，取進口速度為 25 m/s,則 0.225 D × 0.3D × 25 = V3 5909 = 3600 3600 即 D = 0.973m 。圓整后取 D = 1000mm 。其余各部分尺寸為 L1 = 0.8 D = 800mm L2 = 2 D = 2000mm 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風機的選擇 11 干粉產量 1100kg/h 壓力式噴霧干燥器設計 干燥塔的操作壓力一般為

20、 0-100(表壓，所以本系數需 2 臺風機，即干燥塔 前安裝 1 臺鼓風機，干燥塔后安裝 1 臺引風機，阻力也可以干燥塔為基準分前段 (從空氣過濾器至塔阻力和后段(塔后的設備及管道等阻力。在操作條件下，熱 風流經各設備及管道等的阻力如表 3 所示， 1 鼓風機的選型 鼓風機入口處的空氣風度為 2 °C ，濕含量 H 0 =0.003 H 0 = (0.773 + 1.244 × 0.003 273 + 2 = 0.78m3 / kg 干空氣 273 V0 = L H 0 = 4516.7 × 0.78 = 3523m3 / h 表 3 系統阻力估算表 設備 空氣

21、過濾器 空氣加熱器 加熱塔 （塔）熱風分布器 管道、閥門、彎頭等 合計 壓降，pa 200 300 200 200 600 1500 設備 旋風分離器 布袋除塵器 干燥塔 消音器 管道、閥門、彎頭等 合計 壓降，pa 1500 1500 100 400 800 4300 系統前風溫按150°C計，密度為0.83kg / m3 ，則所需風壓（規定狀態下）為 1.2 1500 × = 2169pa 0.83 故選用4-72-11No.4.5A離心機，風量為5730m3 / h，風壓為2530pa。 2 引風機的選型 系統后段風溫按80°C計，密度為1.000kg /m 3 , 則引風機所需風壓為（規定狀態下）為 1.2 4300 × = 5160pa。 1.000 12 干粉產量 1100kg/h 壓力式噴霧干燥器設計 取引風機入口處的風溫為75