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----------------------------------------------32．热量衡算----------------------------------------------33．雾滴干燥所需时间 计算--------------------------34．压力式喷嘴主要尺寸的确定----------------------55．干燥塔主要尺寸的确定----------------------------6 6．主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 w 1＝40wt ％（湿基） （2）干粉含水量 w 2＝6wt ％（湿基） （3）料浆密度 ρl ＝1200kg/m 3（4）干粉密度 ρp ＝900kg/m 3 （5）热风入塔温度 t 1＝450℃ （6）热风出塔温度 t 2＝70℃ （7）料浆入塔温度 t m1＝20℃ （8）干粉出塔温度 t m2＝50℃ （9）干粉平均粒径 d p ＝60μm （10）干粉比热容 c m ＝(kg ·℃) （11）料浆雾化压力 2MPa （表压）（12）取冬季的空气参数 温度t a ＝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）料液处理量G 12121100100611001723.3kg/h 10010040G G ωω--==⨯=--（2）水分蒸发量W2.热量衡算（1）使物料升温所需热量：22()1100 1.04(5020)55.1kJ/kgH 623.3m m m m G c t t q o W 21-⨯⨯-===(2) 根据经验，取热损失12=210kJ/kgH q o （3）干燥塔出口空气的湿含量 1m2+q=210+55.1=265.1kJ/kgH q q o =∑211214.18620265.1181.4w m I I c t q H H -=-=⨯-=--∑据气象条件（年平均气温2℃，年平均相对湿度ϕ=70%），查空气H-I 图，得10.003kg /kg o H H ==干空气,1464.5/I kJ kg =干空气，任取H 2'=H e =,代入上式得I 2'=I e = 查I-H 图得H 2=0.141kg 水/kg 干空气 I 2=kg (4) 于是干空气消耗量21623.34516.7/0.1410.003W L kg h H H ===--干空气3.雾滴干燥所需时间τ计算 （1）汽化潜热γ的确定由I-H 图查得空气入塔的湿球温度65w as t t ==℃，查手册得该温度下水的汽化潜热γ=2346kJ/kg 。

（2）导热系数λ的确定 平均气膜温度为()5.67706521=+•℃，在该温度下空气的热导热率52.94410/()KW m λ-=⨯⋅℃。

（3）初始滴径l d 的计算11122211331012400.67/11004060.06/11006190010.676063.41120010.06p p p X kg kg X kg kg X d d mX ωωωωρμρ===--===--⎛⎫++⎛⎫=⋅=⋅⨯= ⎪ ⎪++⎝⎭⎝⎭水干物料水干物料（4）雾滴的临界直径60pc p d d m μ==（5）液滴的临界湿含量c X 的计算31101311116010000.4110.463.412000.45/p w c p d X d kg kg ρωωρ⎧⎫⎡⎤⎛⎫⎪⎪⎢⎥=-- ⎪⎨⎬ ⎪-⎢⎥⎪⎪⎝⎭⎣⎦⎩⎭⎧⎫⎡⎤⎪⎪⎛⎫=--⎢⎥⎨⎬ ⎪-⎝⎭⎢⎥⎪⎪⎣⎦⎭⎩=水干物料（6）空气的临界湿含量c H 的确定()()()()111111723.310.40.670.450.0034516.70.050c c G X X H H Lω--=+--=+=（7）空气的临界温度c t 的确定 由c H =和P =2M Pa ，查得c t =℃（8）传热温差1m t ∆、2m t ∆的计算()()()()1111122222266.93ln 64.91ln m c w m m c wc w m m c w m t t t t t Ct t t t t t t t t Ct t t t ---∆==-----∆==--⑨雾滴干燥所需时间τ的计算22202122212212333()()823461200(63.460)1023469006010(0.450.06)8 2.94410266.9312 2.9441064.911.48100.533l p pc p pc c m m d d d X X t t h sγργρ-------τ=+λ∆12λ∆⨯-⨯⨯⨯⨯⨯-=+⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯= 4.压力式喷嘴主要尺寸的确定(1)为了使塔径不至于过大，根据经验取喷嘴角48β=︒，根据《喷雾干燥实用技术大全》中，图4-11查得A 0.9'= （2）当A 0.9'=时，查图4-12得D C =0.41 （3）喷嘴孔径的计算11/224032.3210r m--⎡⎤⎡⎤===⨯ 即0r =，002 4.64d r mm ==，圆整后取d 0=5mm 。

(4)喷嘴其它主要尺寸的确定选矩形切线入口通道2个，据经验取 2.2b mm =，2R 1/b=8,即R 1=,圆整R 1=9mm,即旋转室直径选用10 mm 。

因为 12A ab =，21 2.297.922b R R mm =-=-= 所以 11010222 3.14 2.329 2.32()()8.9722 2.20.97.9r R r a bA R π⨯⨯==⨯='⨯⨯取a=（5）校核喷嘴的生产能力'1/21/20102 2.329 2.32()()()()0.897229 2.27.9r R r A mm abR ππ⨯⨯===⨯⨯ 411/(3600)1723.3/(12003600) 4.010V G ρ-=⨯=⨯=⨯圆整后'A 基本不变，不必复算，可以满足设计要求。

旋转室通道长度l 和宽度b 之间的关系，可按3l b =选取。

3 2.2 6.6l mm =⨯= （6）空气心半径c r 的计算 01013.14 2.3291.66292.2r R A A π⨯⨯===⨯⨯由A 与a 的关联图查得00.55a =2.32 1.56c r r mm === （7）喷嘴出口处液膜速度的计算 平均速度()()40222260 4.01043.2/3.14 2.32 1.5610c V u m s r r π--⨯===-⨯-⨯ 水平速度分量00tan19.2/2x u u m s β==垂直速度分量0043.2/y u u m s == 合速度1222000()47.3/res x y u u u m s =+=5．干燥塔主要尺寸的确定 （1）塔径的计算塔内空气各参数按常压考虑，其平均温度()1450702602C +=，查手册得空气粘度0.0278a μ=厘泊，空气密度30.671/a kg m ρ=。

① 根据初始水平速度019.2/x u m s =，计算出0e R ，300063.41019.20.67Re 29.30.0278p x aad u ρμ-⨯⨯⨯===属于过渡区。

② 由Re 与ζ，2Re ζ，/Re ζ，B 的列线图查得查得0Re 时，20 3.010B B -==⨯。

③ 当初始的瞬间，即当00τ=，由[]2043l l ad B B ρτμ=-得0τ=。

④ 取一系列1Re 100=，2Re 70=，…；得一系列1x u ，2x u ，…；查得相应的1B ，2B …；算出一系列相应的1τ，2τ，…；列出表1中。

⑤ 以τ为横坐标，x u 为纵坐标，作τ-x u 曲线，如图1所示。

用图解积分法求得0.0330.31x S u d m τ==⎰塔径D=2S=，圆整取为D=。

(2)塔高的计算①减速运动段的距离1Y 的计算 a. 由初始垂直速度0y u 计算出0Re 。

0Re =00p y aad u ρμ=363.41043.20.67660.0278-⨯⨯⨯= 属于过渡区。

324()3a a p l ag d ρρρψμ-==333249.80.67(0.063410)(12000.67)3(0.027810)--⨯⨯⨯⨯-⨯⨯= b. 由于2Re ,f f ψζ= 查Re 与ζ，2Re ζ，/Re ζ，B 的列线图得Re f =。

c. 据0Re 查Re 与ζ，2Re ζ，/Re ζ，B 的列线图得23Re 6.410o o ζ=⨯，则423111.5610Re 6.410 3.46o o ζψ-==⨯-⨯- 表1 停留时间τ与雾滴水平速度x u 的关系图1 x u τ-曲线图d. 取一系列12Re 300,Re 200,,Re 1.8f ==⋯=，由Re 与ζ，2Re ζ，/Re ζ，B 的列线图查得相应的2221122Re ,Re ,Re ;f f ζζζ⋯再计算出相应的2221122111,,,,Re Re Re f f ζψζψζψ⋯---列于表2中。

e. 以Re 为横坐标，21Re ζψ-为纵坐标作图，如图2所示。

表2 Re 与21Re ζψ-、y u 、τ'的关系f ．由1Re =66，可计算出144/y u m s =，据图2可求得4092300ReRe d ζψ-⎰从而可以算出停留时间1τ'=2662504Re 3Re l l a d d ρμζψ-⎰=66250Re Re d ζψ-⎰=22.3210s -⨯。

图2 Re 与21Re ζψ-曲线g ．类似地，由23Re ,Re ，⋯Re f ，根据图4-45可求得，4092200ReRe d ζψ-⎰，⋯，40920.35ReRe d ζψ-⎰；亦可计算出相应的停留时间2τ'，3τ'⋯，τ'，如表2所示。