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喷雾干燥器课程设计说明书一、课程设计背景喷雾干燥器是一种常用的干燥设备，广泛应用于食品、化工、制药等行业。
了解喷雾干燥器的原理和工作方式对于工程师和研究人员来说是非常重要的。
因此，本课程设计旨在通过理论学习和实践操作，使学生掌握喷雾干燥器的基本知识和实际应用能力。
二、课程设计目标1.了解喷雾干燥器的工作原理和分类；2.学习喷雾干燥器的设计流程和基本参数计算；3.了解喷雾干燥器的应用领域和局限性；4.具备喷雾干燥器的操作和维护能力；5.通过课程设计的实践部分，培养学生的创新能力和解决实际问题的能力。
三、课程设计内容1.介绍喷雾干燥器的定义、分类和工作原理；2.讲解喷雾干燥器的设计流程，包括物料性质的分析、干燥介质的选择、热气参数的计算等；3.详细讲解喷雾干燥器的各种操作技术，如进料方式、出料方式以及干燥工艺控制；4.讲解喷雾干燥器的常见故障及解决方法，以及日常维护注意事项；5.设计一个实际的喷雾干燥器项目，要求学生根据给定的物料性质和工艺要求，进行喷雾干燥器的设计、模拟计算和设备选型；6.要求学生完成一个小型喷雾干燥器的实验，对不同物料进行干燥实验，并分析实验结果，提出改进意见。
四、教学方法1.理论讲解：通过课堂教学，讲解喷雾干燥器的原理、分类和设计流程；2.案例分析：通过实际案例，引导学生理解喷雾干燥器的实际应用；3.实验操作：设置干燥实验的实验室，让学生亲自操作和体验喷雾干燥过程；4.讨论交流：鼓励学生在课程中提问和互相交流，促进学生的思维能力和创新能力。
五、课程评价1.课堂参与度：评估学生在课堂上的积极性和参与度；2.学习成果：根据学生完成的设计报告和实验报告，评估其喷雾干燥器设计和实验操作的水平；3.创新能力：根据学生在课程设计实践中展现的创新能力进行评价；4.综合能力：综合考察学生对喷雾干燥器的理论知识及实际应用的理解和把握能力。
六、课程设计时间安排本课程设计共计10节课，为期两个月。
包括理论学习、实验操作、案例分析和课程结题等环节。
工业大学课程设计任务书一、课程设计的容 1．设计任务与要求设计一喷雾干燥装置以干燥某种物料悬浮液。
干燥介质为空气，热源为蒸气和电；雾化器采用旋转型压力喷嘴，选用热风-雾滴（或颗粒）并流向下的操作方式。
2．概述、原理、优点、流程通过查阅喷雾干燥有关资料，熟悉喷雾干燥基本原理、优点和工艺流程。
3．根据计算的最主要尺寸绘制流程示意图 二、课程设计的要求与数据 料液处理量1G ＝300h kg /料液含水量1ω＝80％（湿基，质量分数） 产品含水量ω=2%(湿基，质量分数) 料液密度L ρ=11003/m kg 产品密度D ρ=9003/m kg 热风入塔温度 t 1＝300℃ 热风出塔温度t 2=100℃ 料液入塔温度1θ=20℃ 产品出塔温度2θ＝90℃产品平均粒径dp =125μm 干物料比容热m c =2.5kJ/(kg.·℃) 加热蒸汽压力（表压）0.4MPa 料液雾化压力（表压）4MPa 年平均空气温度12℃ 年平均空气相对湿度 70％注意：以上数据仅作为例子，每个学生设计时应按下表要求独立自选参数3个，并登记入点名册，所选参数完全一致的学生无效，上述示例数据不能选。
三、课程设计应完成的工作1、通过查阅喷雾干燥有关资料，熟悉喷雾干燥基本原理、优点和工艺流程。
2、工艺计算3、主要设备尺寸的设计4、绘制工艺流程5、撰写课程设计说明书 四、课程设计进程安排五、应收集的资料及主要参考文献英南玉兰主编. 常用化工单元设备的设计. 华东理工大学2005年第一版。
发出任务书日期：2009年6月22日指导教师签名：计划完成日期： 2009年7月2日基层教学单位责任人签章：主管院长签章：摘要物料在加工成为成品之前，必须除去其中超过规定的湿分。
化学工业中常用干燥法除湿，它是利用热能使湿物料中的水分汽化，并排出生成的蒸汽，以获得湿含量达到要求的产品。
干燥过程中物料表面的水汽压强必须大于干燥介质中的水汽的分压，两者差别越大，干燥操作进行得越快。
本科生课程设计题目 21000t/a 磷酸铵干燥系统设计学院化学工程学院专业过程装备与控制工程学生姓名智程学号 1043082081年级 10 级指导教师付晓蓉2013 年 1 月 18 日目录1 喷雾干燥器的设计任务和条件 (4)1.1 设计题目 (4)1.2 已知数据 (4)1.3 环境条件 (4)2 喷雾干燥的原理 (5)3 工艺设计条件 (5)3.1磷酸铵料浆及磷酸铵产品的性质: (5)3.2 雾滴与空气的干燥方式: (6)3.3 喷嘴的选择: (6)3.4 喷雾干燥装置流程选择 (6)3.5工艺条件的选择 (7)3.5.1热风入塔温度 (7)3.5.2 热风出塔温度 (7)3.5.3 料液入塔温度 (7)3.5.4 产品出塔温度 (7)3.6设计任务 (7)4 装置流程图及说明 (8)5 干燥器主要尺寸的计算 (8)5.1喷嘴的尺寸 (8)5.1.1 压力式雾化器结构示意图 (9)5.1.2已知数据 (9)5.1.3 雾化角θ (9)C (9)5.1.4 流量系数D5.1.5喷嘴.旋转室尺寸 (10)5.1.6喷嘴校核计算 (10)5.1.7 压力喷嘴主要尺寸 (11)5.1.8 喷嘴出口处液膜速度及其分速度 (11)5.2热物衡算 (12)5.3干燥时间 (14)5.3.1气化潜热 (14)5.3.2导热系数λ (14)5.3.3 降速段干燥时间τ (14)5.4 塔径的计算 (14)5.5塔高的计算 (15)5.5.1液滴沉降速度 (15)5.5.2沉降段运动时间与距离 (15)5.5.3 恒速段时间与距离 (16)6校核计算 (16)6.1热损失的校核 (16)6.2 空塔气速计算 (17)7 附属设备的选型计算 (17)7.1 换热器 (17)7.2 旋风分离器 (18)7.3 管路计算 (19)7.3.1 管路阻力 (19)7.3.2 空气分布板阻力 (21)7.3.3 风机 (22)8 设计评价 (22)8.1 喷雾干燥的特点 (22)9 设计结果概览 (22)10 附录 (23)塔高计算 (23)11 参考文献 (25)12 体会与建议 (25)1 喷雾干燥器的设计任务和条件1.1 设计题目设计喷雾干燥器，以干燥磷酸铵料浆1.2 已知数据料浆W=30%含湿量（以湿基计）：1压力（表压，kpa）： 3100--3700产品W=3%含湿量（以湿基计）：2G=21000 t/a产品量：2干燥介质：T=20oC，0ϕ=80%；2ϕ<50%空气，O1.3 环境条件干空气物性参数水的物性参数2 喷雾干燥的原理喷雾干燥是将溶液、浆液或悬浮液在热风中喷雾成细小液滴，液滴在下降过程中，水分被迅速汽化而达到干燥目的，从而获得粉末或颗粒状的产品。
喷雾干燥器课程设计说明书一、课程设计简介本课程设计以喷雾干燥器为研究对象，旨在探讨喷雾干燥器的原理、结构和性能，并通过实践操作与实验验证的方式，培养学生掌握喷雾干燥器的使用方法和性能分析能力。
通过该课程设计的学习，学生将能够了解喷雾干燥器的原理、性能与应用，并培养严谨的科学态度与动手实践能力。
二、课程设计目标1.了解喷雾干燥器的原理和结构，掌握其工作原理及各部组成的功能。
2.掌握喷雾干燥器的使用方法，包括喷雾形成技术、干燥操作参数调节与控制。
3.培养学生分析和评价喷雾干燥器性能的能力，包括干燥效率、产品质量等。
4.通过实际操作与实验验证，提高学生的实践动手能力和科学研究的素养。
三、课程设计内容1.喷雾干燥器的原理介绍：A.喷雾干燥器的定义和分类；B.喷雾干燥器的工作原理与工作流程；C.喷雾干燥器的主要结构与组成部分。
2.喷雾干燥器的性能分析：A.喷雾干燥器的干燥效率分析；B.喷雾干燥器的产品质量分析；C.喷雾干燥器的能耗分析。
3.喷雾干燥器的使用方法：A.喷雾形成技术；B.干燥操作参数调节与控制。
4.实验操作与实验验证：A.喷雾干燥器操作与调试；B.喷雾干燥器工作参数的实验测量与数据分析。
四、课程设计实施方法1.理论授课：通过课堂讲解、课件展示等方式，介绍和讲解喷雾干燥器的基本原理、结构和性能，帮助学生理解和掌握相关知识。
2.实践操作：组织学生进行喷雾干燥器的实践操作，包括喷雾干燥器的搭建、调试和运行等，使学生熟悉并掌握喷雾干燥器的使用方法。
3.实验验证：设计相关实验，对喷雾干燥器的性能进行实验测量与数据分析，验证理论知识的正确性，并培养学生实践动手能力和科学研究思维。
五、课程设计评估方式1.理论知识考核：通过课堂测验或作业形式，对学生对喷雾干燥器原理、结构和使用方法的掌握程度进行考核。
2.实践操作评估：对学生在实践操作中的表现进行评估，包括对喷雾干燥器的搭建、调试和运行的能力。
3.实验报告评估：对学生进行实验数据处理和报告撰写的评估，考察学生对喷雾干燥器性能分析和实验验证的能力。
二、工艺流程确定（首先应初选你的工艺流程，如：）选用并流、离心式喷雾干燥法进行奶粉的喷雾干燥。
（接着要论证这一工艺过程的合理性，大致从牛奶的特性，如牛奶属热敏性、高营养等等，以及喷雾干燥的特性或优势，以说明要喷雾干燥这个单元操作是比较适合用来加工牛奶成为奶粉的）在接着要进行对比论证：1、为什么要采用并流立式？（优缺点，当然重点要突出优点）2、为什么要采用离心喷雾（有的的压力喷雾）？（优缺点，当然重点要突出各自的优点，略述缺点）最后明确你的选择工艺流程。
整个论证过程要突出对比，要充分论述并说明对于任务书提出的产品加工要求你为什么要选择这样的工艺流程，表达的文字要简洁，让别人能够知道你选择的理由。
喷雾干燥流程图：（此处要给出你确定的工艺流程简图（步骤框图），让别人能够知道生产加工的总体框架，框图以美观、协调、步骤的前后工序明了，图形的画法按自己的理解思考）三、喷雾干燥装置的计算：１物料及热量衡算（这部分主要进行干燥静力学计算，期间要确定一些状态参数，所有公式简单罗列了一下，有的自己可以用公式编辑器重新书写，图形和版面可以作些调整，但应围绕工整简洁，要用适当的语言表述计算过程进行以及逻辑推理关系，所有的公式应标明出处，关键参数的选择要充分说明理由）１－１空气状态参数的确定G1 t M1新鲜空气蒸汽热空气浓奶排气L t 0ф0 H0υH0 I 0L t1 H1υH1 I 1L t 2 H2υH2 I 2ф ２热损失 q l 空气加热器冷凝水干燥塔奶粉G2t M1物料、热量衡算图a 新鲜空气状态参数：（参化工原理 P２１６～２１８）由设计条件给定：t0 ＝℃ф 0 ＝查得２５℃饱和水蒸汽压P s0 ＝ m/mHg求湿含量 H ＝０ . ６２２（ф0 P ）／（ P-фP ）s0 s0＝０ . ６２２（０ . ７ * ２３ . ７６）／（７６０-０.７*２３. ７６）＝Kg/Kg 干热焓I 0＝（１.０１+１.８８H0）t0+２４９２ H0＝（１ . ０１ +１ . ８８ * ０ . ０１３９） * ２５ +２４９２ *０ . ０１３９＝KJ/Kg 干湿比容υ H0＝（０.７７３+１.２４４H0）*（２７３+ t0）／２７３＝（０ . ７７３ +１ . ２４４ * ０. ０１３９） * （２７３ +２５）／２７３＝m3/Kg 干b加热后空气的状态参数：（。
化工原理课程论文（设计）授课时间：2013——2014 年度第一学期题目：喷雾干燥课程名称：化工原理课程设计 __ 专业年级： _ 学号： __________ ____________姓名： ____________ ______________成绩： _________________________________指导教师： ______________ __年月日目录1.喷雾干燥的简介.................................................................................................. 4...1.1喷雾干燥的原理...................................................................................... 4...2.喷雾干燥系统设计方案的确定........................................................................ 5..3 加热器[4] ................................................................................................................................................................................................ 7..4.计算热流量及平均温差[6] .................................................................................................................................................................................................................................... 7.. .4.3 阻力损失计算 ........................................................................................................................................ 9.. .4.4 传热计算 ...................................................................................................................................... 1..0 .5.进风机的选择 ...................................................................................................................................... 1..1 .5.1风量计算1..1.5.2风压计算1..2.6 排风机的选型 ...................................................................................................................................... 1..3 .6.1风量计算1..3.6.2风压计算1..3.参考文献： ...................................................................................................................................... 1..4 .化工原理课程设计任务书学号一、设计题目喷雾干燥系统设计二、设计条件1、物系：牛奶2、原料含水率：45 % （① 45；② 50；③ 55）3、生产率（原料量）：0.5 t / h （① 0.3；② 0.5；③ 0.7）4、产品（乳粉）含水量：2 %5、加热蒸汽压力：700 KPa （绝压）6、车间空气温度：20 ℃7、车间空气湿度：0.012 kg / kg （① 0.012 ；② 0.014；③ 0.016）8、预热后进入干燥室的空气温度：150 ℃9、离开干燥室的废气温度：80 ℃10、离开干燥室的废气湿度：0.12 kg / kg三、设计容1、计算所需过滤面积，选择新鲜空气过滤器和废气除尘器的型号。
广东工业大学课程设计任务书一、课程设计的内容 1．设计任务与要求设计一喷雾干燥装置以干燥某种物料悬浮液。
干燥介质为空气，热源为蒸气和电；雾化器采用旋转型压力喷嘴，选用热风-雾滴（或颗粒）并流向下的操作方式。
2．概述、原理、优点、流程通过查阅喷雾干燥有关资料，熟悉喷雾干燥基本原理、优点和工艺流程。
3．根据计算的最主要尺寸绘制流程示意图 二、课程设计的要求与数据 料液处理量1G ＝300h kg /料液含水量1ω＝80％（湿基，质量分数） 产品含水量ω=2%(湿基，质量分数) 料液密度L ρ=11003/m kg 产品密度D ρ=9003/m kg 热风入塔温度 t 1＝300℃ 热风出塔温度t 2=100℃ 料液入塔温度1θ=20℃ 产品出塔温度2θ＝90℃产品平均粒径dp =125μm 干物料比容热m c =2.5kJ/(kg.·℃) 加热蒸汽压力（表压）0.4MPa 料液雾化压力（表压）4MPa 年平均空气温度12℃ 年平均空气相对湿度 70％注意：以上数据仅作为例子，每个学生设计时应按下表要求独立自选参数3个，并登记入点名册，所选参数完全一致的学生无效，上述示例数据不能选。
三、课程设计应完成的工作1、通过查阅喷雾干燥有关资料，熟悉喷雾干燥基本原理、优点和工艺流程。
2、工艺计算3、主要设备尺寸的设计4、绘制工艺流程5、撰写课程设计说明书 四、课程设计进程安排五、应收集的资料及主要参考文献陈英南刘玉兰主编. 常用化工单元设备的设计. 华东理工大学出版社2005年第一版。
发出任务书日期：2009年6月22日指导教师签名：计划完成日期： 2009年7月2日基层教学单位责任人签章：主管院长签章：摘要物料在加工成为成品之前，必须除去其中超过规定的湿分。
化学工业中常用干燥法除湿，它是利用热能使湿物料中的水分汽化，并排出生成的蒸汽，以获得湿含量达到要求的产品。
干燥过程中物料表面的水汽压强必须大于干燥介质中的水汽的分压，两者差别越大，干燥操作进行得越快。
摘要本设计拟采用了压力喷雾干燥系统来生产处理量为100T/d的牛乳。
设计中采用了旋转型压力式喷嘴，以及并流喷嘴雾化式干燥装置。
通过物料衡算和热量衡算确定了操作参数和干燥器的结构参数以及通过通风量、喷嘴结构及进料量计算干燥塔的直径，塔高的计算时采用干燥强度法估算然后应用高径比进行核算等基础性运算对干燥器进行了全面设计，使干燥塔的结构更合理，效率更高并且尽可能的克服干燥器原有的不足，发挥设备本身的最大效能，达到节能降耗的目的，以提高乳品的生产率。
除尘装置方面本文采用袋滤器和旋风分离器对粉尘进行回收，使其进行再造粒，能够使颗粒的溶解性能更好，提高产品的质量。
并且在适当的压力降和操作弹性的前提下，对干燥塔附属装置进行了合理的设计并严格按照国家标准选取标准件的规格，从而进一步达到提高喷雾干燥系统的效率和产率，节能降耗的目的。
通过设计算出了干燥塔的塔高为19m，塔径为4.6m，下部锥体高度为4.42m，锥角为55°，空气消耗量为27779.65kg/h，实际的进口空气量为28071.34kg/h，体积消耗量为23636.07m3/h，干燥器的热效率为56.5%。
随着喷雾干燥技术的发展，喷雾干燥已经成为工业生产中较为广泛的干燥方法。
关键词：喷雾干燥；节能；降耗；结构；除尘装置AbstractThis design adopted the press of spray drying system to produce that the milk’s productivity is 100T/d. This design adopts the rotating pressure nozzle and the concurrent flow atomizing nozzle drying equipment. Through the material balance and quantity of heat ensure operate parameter and structure parameter of drying tower, and through blowing rate structure of the nozzle and inlet amount to calculate the diameter of drying tower, using the method of drying strength to estimate tall of the tower, the apply aspect ratio to adjust accounts . So that make sure the reasonable of the structure, improve the effect and express the maximum efficacy of the device achieve the aim of energy conservation. The dedusting device adopts the bag filter and cyclone to recover the dust, and the particles can be dissolved a better performance. Under the premise of drying tower subsidiary of the device structure, spray drying system to improve the efficiency and yield to achieve the purpose of energy saving. Through the design, it works out that the drying tower’s height is 19m, diameter is 4.6m, bottom cone’s height is 4.42m, cone angle is 55°, air consumption is 27779.65kg/h, practical import air amount is 28071.34kg/h, volume consumption is 23636.07m3/h, the drying tower’s heat efficiency is 56.5%. Along with the development of the spray drying technology, it has been a more extensive drying method in the industry production.Key words：Spray drying；Energy-saving；Energy consumption-reducing；Structure；Dedusting devices目录摘要 (1)ABSTRACT (2)1章绪论 (7)1.1课题背景 (7)1.2喷雾干燥技术研究现状 (8)1.2.1国内干燥技术研究现状 (8)1.2.2国外干燥技术研究现状 (8)1.2.3目前国内与国外干燥技术的差距 (8)1.3喷雾干燥的特点 (9)1.3.1喷雾干燥的优点 (9)1.3.2喷雾干燥的缺点 (9)1.4本设计拟采取的方案 (9)1.5环境评价 (10)第2章干燥过程的物料衡算和热量衡算 (11)2.1干燥过程的物料衡算 (11)2.1.1干燥后的物料质量G2和水分蒸发量的计算 (11)2.1.2计算空气消耗量 (12)2.2干燥过程的热量衡算 (15)2.2.1输入热量 (15)2.2.2输出热量 (16)第3章 干燥塔基本参数计算 (17)3.1 压力喷嘴尺寸的确定 (17)3.1.1喷嘴孔直径计算 (17)3.1.2喷嘴旋转室尺寸确定 (18)3.1.3校核喷嘴的生产能力 (18)3.1.4空气芯半径c r 的计算 (19)3.1.5计算在喷嘴孔出口处的液膜平均速度0U 、0x U 和0y U (19)3.2 干燥器塔直径的计算 (20)3.2.1通过雾滴的水平运动计算塔径 (20)3.2.2通过风量计算塔径 (23)3.3 干燥器高度的计算 (23)3.3.1 用干燥强度法估算干燥器容积 (23)3.3.2利用经验公式法计算塔高 (24)3.3.3利用高径比进行塔高核算 (25)3.3.4干燥器底部锥角和锥体高度的计算 (25)3.4 热风进出口接管直径的确定 (25)3.4.1热风进口管直径 (25)3.4.2热风出口接管直径 (26)3.4.3喷雾干燥系统的热效率 (26)第4章 干燥塔结构设计 (28)4.1 壁厚设计 (28)4.2 保温层设计 (28)4.3 零部件设计 (29)4.3.1视镜设计选型 (29)4.3.2手孔设计 (29)4.3.3清扫门设计 (29)4.3.4接管法兰设计 (29)4.3.5灯孔设计 (29)4.3.6空气振荡器设计 (29)4.4设备具体的安装位置 (29)4.4.1袋滤器的安装位置 (29)4.4.2旋风分离器的安装位置 (29)第5章喷雾干燥系统的附属装置 (31)5.1空气加热器 (31)5.1.1加热器设计原理 (31)5.1.2加热器的设计选型 (31)5.2旋风分离器 (33)5.2.1旋风分离器工作原理及选用依据 (33)5.2.2旋风分离器的设计计算 (33)5.3袋滤器 (34)5.3.1袋滤器工作原理及选用依据 (34)5.3.2袋滤器的设计计算 (34)5.4空气过滤器 (36)5.4.1空气过滤器性质 (36)5.4.2空气过滤器设计计算 (36)5.5热风分配盘的选择 (37)5.6风机的选择 (38)5.7柱塞泵的选择 (38)5.7.1柱塞泵的作用及应用 (38)5.7.2柱塞泵的设计计算 (39)5.8雾化器类型设计 (39)结论 (42)参考文献 (44)致谢 (46)1章绪论1.1 课题背景喷雾干燥应用的领域已非常广泛，从最早的奶粉领域发展到现在几乎涉及到所有的加工和生产领域，例如医药、食品、环保、化工、催化剂、染料、颜料、色素、精细化工品、林化产品、天然提取物、环境保护等领域[3]。
食品工程原理干燥课程设计一、课程目标知识目标：1. 掌握食品干燥的基本原理，理解干燥过程中水分迁移的机制；2. 学习食品干燥技术及设备的相关知识，了解不同干燥方法的特点及适用范围；3. 了解食品干燥过程中的质量变化，掌握评价干燥效果的相关指标。
技能目标：1. 能够运用所学知识，针对不同食品特性设计合理的干燥工艺；2. 能够分析并解决食品干燥过程中出现的问题，提高干燥效率及产品质量；3. 能够运用食品干燥设备进行实验操作，熟练掌握实验技能。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对食品工程学科的兴趣，激发学习热情，增强对食品干燥技术的认识；2. 培养学生的团队协作意识，提高沟通与交流能力，学会共同分析问题、解决问题；3. 增强学生的食品安全意识，让他们认识到食品干燥技术在保障食品安全中的重要作用。
课程性质：本课程为食品工程专业的一门专业课程，旨在帮助学生掌握食品干燥的基本理论、技术和设备，培养学生的实际操作能力。
学生特点：学生已具备一定的食品科学基础知识，但对于食品干燥技术的理论和实践操作尚不熟悉。
教学要求：结合学生特点，采用理论教学与实践操作相结合的方式，注重培养学生的实际操作能力和解决问题的能力。
通过本课程的学习，使学生能够将所学知识应用于实际工作中，提高食品干燥技术的应用水平。
二、教学内容1. 食品干燥基本原理：包括食品中水分的存在形式、干燥过程中水分的迁移机制、干燥动力学等；教材章节：第一章 食品干燥原理2. 食品干燥技术与设备：介绍热风干燥、真空干燥、冷冻干燥等常用干燥技术及其设备结构、工作原理和适用范围；教材章节：第二章 食品干燥技术与设备3. 食品干燥过程中的质量变化：分析干燥过程中食品营养成分、色泽、口感等的变化，探讨影响干燥质量的因素；教材章节：第三章 食品干燥过程中的质量变化4. 干燥工艺设计与优化：学习干燥工艺参数的选取与优化，包括干燥温度、湿度、时间等参数的调整；教材章节：第四章 干燥工艺设计与优化5. 食品干燥实例分析：通过案例分析，使学生了解不同食品的干燥特点及解决方案；教材章节：第五章 食品干燥实例分析6. 实践操作：安排学生进行食品干燥实验，提高动手能力，巩固理论知识；教材章节：第六章 食品干燥实验教学内容安排和进度：本课程共安排16学时，其中理论教学12学时，实践操作4学时。
食品工程原理课程设计任务书设计题目：喷雾式干燥奶粉干燥器设计班级：xxx指导教师：xxx小组成员：xxx设计时间：xxx目录一、设计任务书 (2)1.1设计题目 (2)1.2设计条件 (2)1.3设计要求 (2)1.4设计任务分工 (2)二、设计方案简介 (3)2.1喷雾干燥的原理和特点 (3)2.1.1喷雾干燥的原理 (3)2.1.2喷雾干燥的特点 (3)2.2喷雾干燥方案的拟定及说明 (4)2.2.1本工艺采用压力式喷雾干燥 (4)2.2.2本工艺采用并流型喷雾干燥 (5)2.3工艺流程图 (5)三、工艺设计计算 (6)3.1物料及热量衡算 (6)3.1.1空气状态参数的确定 (6)3.1.2物料衡算 (8)3.1.3热量衡算 (8)3.2喷雾干燥时间计算 (8)3.3压力式喷嘴的主要尺寸确定 (9)3.4喷雾干燥塔主要尺寸的计算 (11)四、主要附属设备的选型计算 (11)4.1空气加热器 (11)4.2旋风分离器 (12)4.3布袋过滤器的选择 (13)4.4风机的选择 (13)五、工艺设计计算结果汇总 (14)参考文献 (15)附录 (15)一、设计任务书1.1设计题目喷雾式奶粉干燥器设计1.2设计条件①已知条件干燥塔热风温度：140℃排风相对湿度：15%车间空气温度：25℃相对湿度：60%浓缩奶的流量：400 kg/h浓缩奶固形物：45%浓奶滴的临界含水量：45%（湿基）密度：1000 kg/m3干燥后的奶粉含水量：2.5%密度：1250 kg/m3奶滴的初始和临界点时的直径：120 μm和45 μm奶粉的平衡含水量为4%平均雾滴直径Dw=200 μm空气加热的传热系数：1200 W/(m2·k)加热压力：700kPa(表压)②查得条件浓缩奶比热2.1kJ/kg·K1.3设计要求根据设计条件对干燥器进行工艺计算（物料衡算和热量衡算），结构计算（直径、管长等），然后对附属设备进行选型计算，绘制出干燥系统图及换热器总装置图。
1.4设计任务分工①物料衡算、空气状态参数的确定（xx）②热量衡算（xx）③喷雾干燥时间计算（xx）④压力式喷嘴的主要尺寸确定（xx）⑤喷雾干燥塔主要尺寸的计算（xx）⑥喷雾干燥工艺流程图（xx）⑦附属设备选型计算（xx）⑧汇总工作（xx）二、设计方案简介本工艺采用并流压力式喷雾干燥法对奶粉进行喷雾干燥。
2.1喷雾干燥的原理和特点2.1.1喷雾干燥的原理奶粉喷雾干燥的原理是将浓缩乳借用机械力量，即压力或离心的方法，通过喷雾器将乳分散为雾状的乳滴（直径为10-15um），大大增加了其表面积，同时送入热风的情况下雾滴和热风接触，浓乳中的水分便在0.01-0.04s的瞬间内蒸发完毕，雾滴被干燥成球形颗粒落入干燥室的底部，水蒸气被热风带走，从干燥室排风口排出，而且微粒表面的温度为干燥介质的湿球温度（50～60℃），若连续出料，整个干燥过程仅需10～30s，故特别适用于热敏性物料的干燥，蛋白质的变性很少，乳清蛋白依然保持良好的溶解性，酶的活性也没有丧失。
具有较高的溶解度及冲调性，保持其原有的营养成分及色、香、味。
2.1.2喷雾干燥的特点喷雾干燥具有许多优点，主要体现在一下几个方面。
①由于雾滴群的表面积很大，物料干燥所需时间很短。
②在高温气流中，表面润湿的物料温度不超过空气的湿球温度，由于干燥时间迅速且时间短，最终产品的温度也不高。
因此，喷雾干燥特别适宜热敏性物料的干燥。
③容易改变操作条件，以调节或控制产品的质量指标，如产品的粒度分布、最终湿含量等。
④根据工艺上的要求和操作上的灵活性，可以满足各种产品的质量指标。
⑤简化了工艺流程，容易实现机械化、自动化，还能减轻粉尘飞扬，改善劳动环境。
喷雾干燥也具有一下缺点：①当热空气温度低于150℃时，容积传热系数较低（23~93W/m^3℃）,所用设备的容积就显得庞大一些。
在低温操作时，热利用率低，空气消耗量较大，因此动力消耗也随之增大。
②对气-固混合物的分离要求较高。
对于细粉产品，要选择高效分离装置，以免产品损失和污染大气。
因此高效分离装置的结构比较复杂。
但这些缺点并不影响它的广泛应用，尤其是在大规模生产中，喷雾干燥的经济性极为突出。
2.2喷雾干燥方案的拟定及说明2.2.1本工艺采用压力式喷雾干燥喷雾干燥按照雾化方法分为压力式、离心式和气流式喷雾干燥。
压力式雾化器是利用压力使液体高速通过喷嘴，将液体静压能转变为动能经喷嘴高速喷出并形成雾滴，从而达到液体雾化的装置。
单纯依靠压力通过小孔喷射仍不能达到雾化要求，常用的压力雾化器(又称力喷嘴) 一般采用液体加压与旋转运动相结合，使高速喷出的液体形成锥形薄片，液膜伸长变薄最后碎裂成为雾滴。
在各种雾化方法中，压力喷嘴以其结构简单、雾化性能好、能耗低、操作简便等优势，应用十分广泛。
离心喷雾是将浓奶送入离心盘雾化机中，由于离心盘的高速旋转，被喷成雾状，遇热空气干燥成乳粉。
离心喷雾盘的线速度为100—150m/s。
用离心喷雾法生产奶粉时，离心喷雾盘的线速度越高，雾滴越小。
乳粉颗粒越小，同热空气接触的比表面积越大，热交换速度越快，热效率也越高，热效率也越高，但是小颗粒奶粉的冲调性能较差。
气流式喷雾干燥的操作特点是结构简单，加工方便、操作弹性大、易于调节，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雾化器的5-8倍。
雾化器的选择标准2.2.2本工艺采用并流型喷雾干燥喷雾干燥按照喷雾和流体流动方向分为并流型、逆流型和混合型三类。
（1）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重夹带，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，故干燥不均匀，内壁局部粘粉严重。
（3）并流型操作特点是：被干燥物料允许在低温下进行干燥。
由于热风进入干燥室立即与喷雾液滴接触，室内温度急降，不会使干燥物料受热过度，因此，适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，产品具有比较均匀干燥的特点，适合于液滴高度分散均一的喷雾场合。
综上所述，本生产工艺选用并流、压力式喷雾干燥法对奶粉进行喷雾干燥处理。
2.3工艺流程图采用并流压力式喷雾干燥浓缩奶的工艺流程如图所示。
三、工艺设计计算3.1物料及热量衡算3.1.1空气状态参数的确定(1)新鲜空气状态参数由设计任务书给定条件：t 0＝25℃,ф0＝60%查空气的焓湿图得，H 0=0.011kg V /kg d ，h 0=55.4kJ/k g 。
(2)加热后空气的状态参数查空气的焓湿图得，湿度H 1=H 0=0.011kg V /kg d ，h 1=176.4kJ/k g 。
(3)排风状态参数确定干燥的乳粉含水分2.5%，从塔底流出，热空气经旋风分离器收集所携带的乳粉颗粒，净化后的空气被排风机送入大气中，排放温度为80-90℃，相对湿度为15%。
选定排放温度为80℃。
但为了防止产品长时间受高温影响而使产品变性，且同时也要防止露水的形成，故奶粉出口温度一般比排气温度低10℃。
就整个干燥器作热量衡算，G 2CmTm 1+ C l Tm 1W +l h 0W +l (h 1-h 0)W = G 2CmTm 2 + l h 2W +Q L W 式中：Cm-----产品比热，全脂奶粉为2.1kJ/kg ℃ C l -----水的比热，4.187kJ/kg 绝干气 Tm 1-----浓奶温度，取55℃ Tm 2-----奶粉出口温度，取70℃Q L -----每蒸发1kg 水干燥室的热损失，按工业生产经验取251kJ/kg 水 W-----每小时蒸发水量（见物料衡算）251.4kg G 2-----每小时奶粉产量 （见物料衡算）184.6kgl -----每蒸发１千克水所需空气量Kg ，l ＝1/(12H H -) 将上式整理后可得：C l Tm 1-(G 2CmTm 2/W －G 2CmTm 1/W+ Q L )=(h 2-h 1)/(H 2-H 1)方程左端表示干燥室补充热量与损失热量之差，用Δ表示。
Δ=4.18755-(184.6 2.170/251.4-184.6 2.155/251.4+251) =-43.8kg V /kg dΔ=(h 2-h 1)/(H 2－H 1)=[(1.01+1.88H 2)t 2+2490H 2-h 1]/(H 2－H 1) =[(1.01+1.88H 2)80+2490H 2-176.4]/(H 2-0.011) =-43.8kg V /kg d解得:H 2＝0.036kg V /kgd⨯⨯⨯⨯⨯h 2＝(1.01+1.88 H 2)t 2+2490H 2＝(1.01+1.880.036)80+24900.036 ＝175.9kJ/kg3.1.2物料衡算(1)干燥产品量G 2G 2=G 1(1-W 1)/(1-W 2)=400(100-55)/(100-2.5)=184.6kg/h (2)水分蒸发量WW=G 1-G 2=400-184.6=251.4kg/h (3)干空气消耗量LL=W/(H 2-H 1)=251.4/(0.036-0.011)=10056Kg/h3.1.3热量衡算(1)耗热量输入系统的热量有：①加热器输入热量Q ；②空气带入的热量Lh 0；③浓奶带入的热量(G 2Cs+WCw)T1。
输出系统的热量有：①干燥器热量损失Q L ；②空气出的热量Lh 2；③产品带出的热量G 2C S T 2。
因为输入热量等于输出热量，热量衡算式为 Q+Lh 0+(G 2Cs+WCw)T 1=Q L +Lh 2+G 2C S T 2 则Q=L(h 2-h 0)+G 2Cs(T 2-T 1)+Q L -WCwT 1 =10056(175.9-55.4)+184.6 2.1（70-50）+251251.4-251.4 4.18750 =1.3106 kJ/h (2)单位耗量q=Q/W=1.3106/251.4=5171kJ/kg (3)热效率表示每蒸发1kg 水分，干燥器内所需加入的热量中用于汽化水分所耗热量的百分率。
查得，140℃对应的水的汽化热为2148.7kJ/kg 。
η= W ΔV h /Q=251.42148.7/1300000=41.6%3.2喷雾干燥时间计算据热风温度为140℃，H 1=0.011kg V /kg d ，在空气h-H 图上查得Tw=18℃。
由饱和蒸气表，查得对应此温度的kg MJ h v /45.2=∆。
由空气的物理性质表，查得140℃的()k m W a ⋅=/035.0λ。
空气与物料的温差，在降速阶段开始为（140-18）K ，结束时为0，因此⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯())(612018140K T =+-=∆)/(82.055.045.0s w c kg kg x ==)/(042.096.004.0s w e kg kg x ==将这些数据代入式子。
