化工原理蒸发课程设计--设计日处理 30 吨鲜奶的全脂奶粉干燥装置

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1、 目 录 1.任务书 2 1.1 设计任务 2 1.2 任务说明 2 1.3 设计内容 2 2.前言 2 2.1 工艺背景 2 2.1.1 概述 2 2.1.2 奶粉干燥简介 3 2.1.3 喷雾干燥的原理 3 2.1.4 喷雾干燥的特点 3 2.2 喷雾干燥方案的选定 . 4 2.2.1 干燥装置流程 4 2.2.2 干燥器内热空气和雾滴的流动方向 9 2.2.3 操作条件 . 11 2.2.4 雾化器型式 . 11 3.工艺计算 . 16 3.1 物料衡算 16 3.2 热量衡算 17 3.3 雾化器的主要尺寸计算 . 18 3.4 干燥器的主要尺寸计算 . 19 3.4.1 临界点几个参

2、数的计算 19 3.4.2 干燥时间计算 20 3.4.3 塔径计算 . 21 3.4.4 塔高的计算 . 22 3.5 附属设备的设计和选型 . 23 3.5.1 空气加热器 . 23 3.5.2 风机 24 3.5.3 气固分离器 . 25 3.5.4 进料泵的选型 27 3.5.5 热风进口分布装置 . 28 3.5.6 排料装置 . 28 4.设计结果汇总表 28 5.主要参考书目 29 6.设计体会 . 30 1.任务书 1.1 设计任务 设计日处理 30 吨鲜奶的全脂奶粉干燥装置。 1.2 任务说明 原料为已经浓缩至浓奶含水 58 %，成品奶粉含水控制在小于 3 %。 1.3 设计

3、内容 1、生产流程的确定，工艺条件选定。 2、确定雾化器的形式及计算 3、干燥塔工艺计算。包括空气消耗量、加热介质消耗量及塔径和塔高的计算。 4、附属设备的计算和选型。包括空气加热器、气固分离器、气液输送机械、热风进口及分 布装置和排料装置。 5、绘制喷雾干燥装置工艺流程图。 6、编写设计说明书一份。 2.前言 2.1 工艺背景 2.1.1 概述 干燥器的种类有很多。常见的几种干燥器的分类方法如下： （1）按操作压力可分为常压型和真空型干燥器。 （2）按操作方式可分为连续式和间歇式干燥器。 （3）按热量传递的方式可分为： 对流加热型干燥器，如喷雾干燥器、气流干燥器、流化床干燥器等； 传导加热型

4、干燥器，如耙式真空干燥器、滚筒干燥器、冷冻干燥器等； 辐射加热型干燥器，如红外线干燥器、远红外线干燥器等； 介电加热型干燥器，如微波加热干燥器等。 在众多干燥器中，对流加热型干燥器的应用最多。如化学工业中，干燥塑料、树脂等； 食品工业中，奶粉及调味品的干燥；医学和生物化学领域中，干燥抗生素、酶、维生素、血 浆等。 2.1.2 奶粉干燥简介 鲜奶的主要成分有水分：87%88%，总乳固体：12%13%，其中脂肪 3.4%3.8%、蛋 白质 3.3%3.5%、乳糖 4.6%4.7%、无机盐 0.7%0.75%，使用喷雾干燥器制成奶粉。 鲜奶中含水量大，所以在喷雾干燥之前，总是需要将奶用蒸发方式浓缩到

5、 40%50%的 固含量，因为在蒸发器中蒸发水约比喷雾干燥器中蒸发水便宜十倍。 2.1.3 喷雾干燥的原理 将溶液、乳浊液、悬浮液或浆料 在热风中喷雾成细小的液滴，在它下 落的过程中，液滴中的水分被蒸发而 形成粉末或颗粒状的产品，这样的过 程成为喷雾干燥。 喷雾干燥的原理如图11所示。 在干燥塔的顶部导入热风，同时 用泵将料液送至塔顶，经过雾化器喷 成雾状的液滴，这些液滴群的表面积 很大，与高温热风接触后其中的水分 蒸发，在极短的时间内便成为干燥产 品，从干燥塔底部排出。热风与液滴 接触后高温显著降低，湿度增大，它 作为废气由排风机抽出。废气夹带的 微粉用分离装置回收。 物料干燥分等速阶段和降

6、速阶段两个部分进行。 在等速阶段， 水分通过颗粒的扩散速度 大于蒸发速度。 水分蒸发是在液滴表面发生， 蒸发速度由蒸气通过周围热风的扩散速度所控 制。主要的推动力是周围热风和液滴的温度差，温差越大蒸发速度越快。当水分通过颗粒的 扩散速度开始减慢，干燥进入减速阶段。此时物料温度开始上升，干燥结束时物料的温度接 近于周围空气的温度。 2.1.4 喷雾干燥的特点 喷雾干燥具有许多优点，主要的有以下几个方面： 干燥速度快。由于料液经喷雾后被雾化成几十微米大小的液滴，所以单位体积液滴 具有的表面积很大，每升料液经喷雾后表面积可达 300m2左右，因此传质、传热迅速，水分 图 1- 1 喷雾干燥示意图 蒸发极快，干燥时间一般仅 540s。 干燥过程中液滴的温度较低。喷雾干燥可以采用较高温度的热载体，但是干燥塔内 的温度一般不会很高。在干燥初期，物料温度不超过周围热空气的湿球温度，干燥产品质量 好，适合于热敏性物料的干燥。 产品具有良好的分散性和溶解性。根据工艺要求，选用适当的雾化器，可将料液喷 成球状液滴，由于干燥过程是在空气中完成的，所得到的粉粒能保