化工原理课程设计(奶粉喷雾干燥).docx

化工原理课程设计说明书设计题目奶粉喷雾T燥专业班级姓名指导老师XXXXXX大学20XX年X月X日化工原理课程设计任务书专业：XXX班级：XXX姓名：XXX一、设计题目：奶粉喷雾干燥二、设计条件：16）；712）：1318）；19-24）：2530）：:31-36）I、生产任务：年产全脂奶粉750吨（学号：800吨（学号:850吨（学号900吨（学号:950吨（学号:100o吨（学号以年工作口310天（学号尾号为单数）；330天（学号尾数为双号日工作二班，班实际喷雾时间6小时计。产品质量符合国家“全脂奶粉质量标准工2、进料状态：浓缩奶总固形物含量46%（学号5,6,11,12,17,18,23,24,29,30,35,36）48%（学号：3,4,9,10,15,16,21,22,27,28,33,34）50%（学号：1.2.8, 7,13,14,19,20,25,26,31,32）温度55C、密度112Okgm表面张力0.049N/m、黏度15cp.成品奶粉含水量含2.级品）、密度600kg11比热2.1.kjkg.K03、簇新空气状态：i"=20cC（K=50%（学号112）：t=23,C.4产55与（学号1324）；0=25C九=60%（学号2536）大气压76OranHg4,热源：饱和水蒸气。三、设计项目：a）I：艺流程的确定b）喷雾干燥装置的计算c）协助设备的选型与计算d）绘制工艺流程图e）编制设计说明书四、设计时间和设计要求故特殊适用于热敏性物料的干燥，蛋白质的变性很少，乳清蛋白依旧保持良好的溶解性，的的活性也没有丢失。具有较高的溶解度与冲调性，保持其原有的养分成分与色、香、味。喷雾干燥的特点是：.干燥速度特别快速。.干燥过程中的液滴温度不高，产品质量较好。.产品具有良好的分散性、流淌性和溶解性。.生产过程简化，操作限制便利。.防止发生公害，改善生产环境。.相宜于连续化生产。.简洁变更操作条件，限制或调整产品的质殳指标。.可以满意对产品的各种要求。适用于热敏性和非热敏性的干燥但是其缺点是：,设备比较困难，一次投资大。.投资费用比较高。.设备的热效率不高，热消耗大，热效率约为30%-40%o.对生产卫生要求高的产品，设备的清扫工作量大。牛乳的化学成分中的矿物质种类特别丰富，除了我们所熟知的钙以外，磷、铁、锌、铜、镭、铝的含量都很多。最难得的是，牛乳是人体钙的最佳来源，而且钙磷比例特别适当，利于钙的汲取。其主要成分由水、脂肪、璘脂、蛋白质、乳糖、无机盐等组成。可以看出牛乳的主要成分中含有脂肪等易氧化和热敏性的成分，这对于干燥来说是须要较高的要求，而通过上述喷雾干燥优缺点的对比我们发觉喷雾干燥法适合于热敏性、易氧化物料的干燥。综上所述，该工艺适合采纳喷雾干燥技术制备乳粉。1.1.1 喷雾干燥依据喷雾和流体流淌方向分为并流型、逆流型和混合型。木工艺采纳并流型喷雾干燥。(I)逆流型操作特点是热利用率较高，但只适用于非热敏性物料的干燥,而且若空塔速度超过限度将引起颗粒的严峻夹带，给回收系统增加负荷。（2）混合型操作特点是气流与产品较充分接触，脱水效率高，但产品有时与湿的热空气流接触，故干燥不匀称，内壁局部粘粉严峻。（3）并流型操作特点是：.被干燥物料允许在低温卜.进行干燥。.由于热风进入干燥室马上与喷雾液滴接触，室内温度急降，不会使干燥物料受热过度，因此，相宜于热敏性物料的干燥。.塔壁粘粉较少。.由于在干燥室内细粒干燥时间短、粗粒干燥时间长，产品具有比较匀称干燥的特点，适合于液滴高度分散均的喷雾场合。综上所述，本工艺适合采纳并流型喷雾干燥。1.1.2 喷雾干燥依据雾化方法分为压力式、离心式和气流式喷霎干燥。本工艺采纳并离心式喷雾干燥。（I）压力式喷雾干燥的操作特点是结构简洁，制造成本低；修理简洁，拆装便利：与气流式喷咻相比，大大节约雾化用动力，但在生产过程中流量调整实力差；不适应于处理纤维状或含大颗粒料液和高粘度料液或有固液相界面悬浮液：三力式喷雾干燥的体积蒸发强度较低。（2）气流式喷雾干燥的操作特点是结构简洁，加工便利、操作弹性大、易于调整，但用于雾化的压缩空气的动力消耗较大，约为压力式和离心式霎化器的5-8倍。<3）离心式喷雾干燥的操作特点是：.塔内只安装一个雾化器便可完成生产任务,.在肯定范围内，可以调整雾滴尺寸。.生产实力调整范国大.在调整处理量时，不须要变更雾化器工作状态。.与压力式喷雾干燥相比，可以适应叫高粘度的料液。综上所述，木1.：艺采纳并离心式喷雾干燥。虽然离心式喷雾干燥的不足之处有，喷雾机构造困难，修理麻烦，钢材要求高质：高速旋转的传动部分要注润滑油，常漏油污染奶粉：乳粉颗粒中空气多，容聿小，保存贮臧性差；无均质作用，只可适于立式烘箱。但是这些缺点并不影响它的广泛运用。总的来看，离心喷雾干燥还是经济的，特殊是大规模生产时，其经济性极为突出。当蒸发同样水分时.，此法要比其他干燥方法来得经济。在喷雾干燥设备中，每蒸发一公斤水分所需的热量消耗约为850MOo千卡。因此最终确定木生产工艺选用并流、离心式喷雾干燥法进行奶粉的喷雾干燥，1. 2喷雾干燥流程图离心式喷雾器I51务TwiCTMS图二、喷雾干燥装置的计算I1.1 物料与热量衡算2. 1.1空气状态参数的确定G1tn=55*C离心式分布百分率2.031.224.018.624.0压力式分布百分率66.424.65.42.21.5（2）分别器尺寸与进口风速和阻力计算进口风速u,-般可取1525ms,取ui=20ms进口截面积F=1.V"2=Wo9542×1.O533=jm.×3620x3600F-AxB=-X-=-=0.122m-248D=O.987m圆整为D=ImA=（）.5mB=-=0.25m24.8330.9542×1.0533,e,U1=19.5m/s1/8x3600D1.=D2=0.5mH,=2D=2m=2D=2mS,=D8=0.12511D.=D4=0.25mP=CgF标准型C=8=152.49InmHQ（3）分别总效率I9B（9X1.96×IO5×0.25S517.2×600=，5-5取进入粉尘回收装置的量为15%0'60um60120um颗粒平均直径3090度量分率2/15=13.3%13/15=86.7%dd112.718.14n-一粒级效率0.931.0分别率11=0.93×13.3%+1.0×86.37%=99.07%分别总效率n2=0.85+×0.15=99.07%×0.15+0.85=99.86%损耗率：1-a=i-99.86%=0.14%3.4风机的选型计算(7,P281)(1)送风机：风量一般应有10、20%富有量，取15队Q=1.v(1+0.15)=833O.9542×1.O533X(1+0.15)=10091.243m7hP,=(干燥室内压-大气压)+过滤罂阻力降+加热器压降+热风安排器压降+沿程与局部压降一般要求干燥室内压为负压10'15mmH.0,取1511un1.O过港器阻力升至1520mmH。时需取下洗涤，取其阻力降为15mmHQ.热风安排器压降计算困难，无资料介绍，估计为3040InmH1.0,取4011三nH20.沿程与局部阻力估为：30、40Inn1.Ho取4O三HQ.K=-15-0+15+7.67+40+40=87.6711unti20Pz=P1.2=87.67X,=87.599”,0pI+0X)72(>0.8387据九=87.599mm也0Qa=10091.243m,h杳1P365表25选送风机型号为：离心通风机4-72-118C主要性能参数：转速1250rpm全压：137mmHQ流量：20800m'h效率：91%所需功率：10.3KW<2)排风机排风机富有量一般为1530%,取25%。QIt=1.V=(I+0.25)=8330.9542x1.0533X1.25=10968.713m7hR=出口动压-进口静乐+旋风分别器压降+沿程、局部压降出口动压一般取15ran1.1.0,进口静乐取1511m11HA旋风分别器压降152.49mmHQ沿程、局部压降估为35mmHQP.=15-(-15)+152.49+35=187.49nm1.1.0P,.=Pt&=187.49X,J；,QQ=229.214"”。p1+0.033881.0533据P“,=229.2Mn1.mHaQn=10968.743m3/h三1P365表25选排风机型号为：离心通风机4-72-116C主要性能参数：转速2240rpm全压248mm1.j0流量：15800m'h效率：91%所需功率：14.Ikw一般为使干燥室内形成1020mmHQ的负压，排风机的风量需比送负机的风殳大20、40%。由于20%<30.58%<40%,所以风机选择合适3.5、高压泵（汇编4-18、7,P414）依据设计压力一般在IO（H50Kgfcm',如120Kgfc11流量如430Kgh选取合适的泵3.6、其它协助设备选用（1）浓奶保温槽：选RPJB型,其贮液容积为5001.,加热面积2.67/,容积内径90Omm,电机功率0.37kw,2台。（2）集粉箱：无详细型号，设计用长1m,宽05m,高0.5m的箱体。（3）旋转阀：采纳一般式即可，动协作间隙小于0.05mm以保证气密性，用型号1的旋转阀,叶轮容积1.0升，叶轮转速30rpm,所需功率0.4kw,排料量1吨/小时。（4）仪表盘：将就地集中测量的仪表读数全部在仪表盘上显示出，包括差压计、温度计、电流表（送风机、排风机、骂化器的电流）。四、设计结果的汇总：4.1主要工艺参数（1）产量：年产全脂奶粉80。吨,每小时产量为215.05kg,产品质量符合轻工部“全脂奶粉质量标准”。轻工部全脂乳粉一级产品的理化指标。化学指标：水分（不超过）2.50%,脂肪25'30复原后的酸度不超过19T铜不超过6mgkg.锡不超过1OOmgZkg,铅不超过2mgkg<,物理指标：溶解度不低于97%,杂质度不超过16Ppm。微生物指标：杂菌数不超过50000个g,大肠菌不检出。（2）浓奶：总固形物含量48%,温度55C,每小时啧雾量G=436.82kgh°（3）蒸发水量:W=221.77kgh（4）干燥空气用量：1.=37566kg绝干气kg水(5)菠新空气的状态与流量：t“=20Ca=0.5II11=O.00726kg水kg绝干气Io=38.554kJkg绝干气V1,1=0.8387m%湿空气）kg绝干气V,=6987.1713m7h（6）热空气的状态与流殳：3=15OCII1=O.00726kg水kg绝干气1.=171.628KJKg绝干气V111=1.21111?（湿空气）/1<8绝干气V1.=10088.785m7h（7）排气的状态与流量：1.=80C帜=0.1106HkO.03388Kg水/Kg绝干气