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．压力式喷嘴主要尺寸的确定----------------------5 5．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 六．心得体会---------------------------------------------13 七．附图1喷雾干燥装置设计的工艺流程示意图2喷雾干燥塔的工艺条件图金属0901班《材料工程原理B课程设计》“压力式喷雾干燥器设计”任务书指导教师：刘亚云（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，干燥物质为陶瓷面砖原料料浆，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 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＝1.04kJ/(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％(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W121723.31100623.31kg/hW G G =-=-=2.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 =0.04,代入上式得I 2'=I e =464.5-181.4(0.04-0.003)=457.8 查I-H 图得H 2=0.141kg 水/kg 干空气 I 2=439.6kj/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 m X 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/pw 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 =0.050和P =2M Pa ，查得c t =216.45℃（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 wm t t t t t Ct t t t t t t t t Ct t t t ---∆==-----∆==--o o⑨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 =2.32mm ，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=8.8mm,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⨯⨯==⨯='⨯⨯411/(3600)1723.3/(12003600) 4.010V G ρ-=⨯=⨯=⨯取a=9.0mm（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⨯⨯===⨯⨯ 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 +=o ，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==⎰g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)--⨯⨯⨯⨯-⨯⨯=3.46 b. 由于2Re ,f f ψζ= 查Re 与ζ，2Re ζ，/Re ζ，B 的列线图得Re f =0.13。
c. 据0Re 查Re 与ζ，2Re ζ，/Re ζ，B 的列线图得23Re 6.410o o ζ=⨯，则42311 1.5610Re 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ReRe a x p au d μρ=（m/s ）210B ⨯[]2043p l ad B B ρτμ=-(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 0.1419.00.0332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 fζψζψζψ⋯---列于表2中。