化工原理课程设计-奶粉喷雾干燥.doc

化工原理 课程设计任务书 专业： 班级： 姓名： 设计题目：奶粉喷雾干燥 设计条件： 1、生产任务：年产全脂奶粉840吨（学号：13--18）； 以年工作日330天，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”。 2、进料状态：浓缩奶总固形物含50% 温度55℃、密度1120kg/m2、表面张力0.049N/m、黏度15cp。 成品奶粉含水量≯2.5%（一级品）、密度600 kg/m2、比热2.1kJ/kg. 3、新鲜空气状态： t0=23℃、ф0=55% 大气压760mmHg 4、热源：饱和水蒸气。 三、设计项目： 工艺流程的确定 喷雾干燥装置的计算 辅助设备的选型及计算 绘制工艺流程图 编制设计说明书 四、设计时间和设计要求 时间：1.5周 要求：根据设计任务，确定方案合理，论证清楚，计算正确，简述简明，图纸整洁无误，书写整齐清洁。 目录 一、工艺流程确定及论证 3 1.1论证 3 1.1.1.本工艺采用喷雾干燥技术制备乳粉。 3 1.1.2本工艺采用压力式喷雾干燥 4 1.1.3本工艺采用并流型喷雾干燥 5 1.2喷雾干燥流程图 6 二、喷雾干燥装置的计算： 7 2.1物料及热量衡算 7 2.1.1空气状态参数的确定 7 2.1.2排风状态参数确定： 8 2.1.2物料衡算： 10 2.1.3热量衡算 11 2.2.压力式雾化器计算 12 2.2.1 喷咀孔截面积、孔径及喷头个数的确定 14 2.2.2 喷咀旋转室的尺寸确定 15 2.2.3 喷嘴的生产能力 16 2.2.4 进旋转室切向通道长度L的计算 16 2.2.5 喷咀芯结构 17 2.2.6 干燥室（塔）主要尺寸的确定 17 三、辅助设备的选型计算（汇编4-1、曹277、乳品工业手册492） 18 3.1空气过滤器的选型计算 18 3.2空气加热器的选型计算(汇编4-2~4，乳品工业手册493~502) 19 3.2.1需要加热量Q需 19 3.2.2传热效率 20 3.2.3表面风速Va的选取 20 3.2.4受风面积Fa 21 3.2.5选型 21 3.2.6核算传热量 21 3.2.7空气阻力 22 3.3 粉尘回收装置的选型和计算 22 3.4 风机的选型计算 23 3.5高压泵（汇编4-18、乳品414） 24 3.6其它辅助设备选用 24 四、设计结果的汇总： 25 4.1主要工艺参数 25 4.2干燥装置及主要辅助设计一览表 26 五、带控制点的工艺流程图 27 六、设计说明 27 七、结束语 28 八、参考文献 28 一、工艺流程确定及论证 本工艺采用并流喷雾干燥法奶粉喷雾干燥。 1.1论证 乳粉是一种干燥粉末状乳制品，具有耐保藏、使用方便的特点。生产乳粉的目的在于保留牛乳营养成分的同时，除去乳中大量水分，使牛乳由含水88%的液体状态转变成含水2%的粉末状态，从而大大缩小牛乳体积，既利于包装运输，又便于保藏和使用。乳粉的主要化学成分有水分、脂肪、蛋白质、乳糖、灰分、乳酸等，因含量差异而形成各种种类的乳粉。乳粉的营养价值一般通过乳脂肪及非脂乳固体部分来体现。 1.1.1.本工艺采用喷雾干燥技术制备乳粉。 喷雾干燥，是指用单独一次工序，将溶液、乳浊液、悬浮液或含有水分的膏糊状物料变成粉状、颗粒或块状的干燥产品。其形成取决于物料的物理特性，以及喷雾干燥设备的流程和操。 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。 喷雾干燥的特点如下： （1） 干燥速度快：由于料液经喷雾后雾化成几十微米大小的液滴，所以单位重量的表面积很大，每公升料液经喷雾后表面积可达300㎡左右，因此热交换迅速，水分蒸发极快，干燥时间一般只要几秒钟，多则几十秒钟，具有瞬间干燥的特点。 （2） 干燥过程中液滴的温度比较低：喷雾干燥可以采用较高的温度的载热体，但是干燥塔内的温度一般不会很高。当液滴仍有大量水分存在时，它的温度不超过热空气的湿球温度，例如塔内热空气温度100℃时，物料温度约50—60℃。所以适合于热敏性物料的干燥，能够保持产品良好的色泽和香味。 （3）干燥产品具有良好的分散