压力式喷雾干燥塔设计计算书.doc

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． 压力式喷嘴重要尺寸的拟定----------------------5
5． 干燥塔重要尺寸的拟定----------------------------6
6． 重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）料液解决量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）汽化潜热的拟定
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的拟定
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拟定

（7）空气的临界温度的拟定
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.压力式喷嘴重要尺寸的拟定
(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)喷嘴其它重要尺寸的拟定
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 。
由于 ，
所以
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，可以满足设计规定。
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．干燥塔重要尺寸的拟定
（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 认为横坐标，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可求得从而可以算出停留时间==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拟定
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.重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解决,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)，所以本系数需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，阻力也可以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
通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

料液解决量，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