慧湿转轮除湿机在喷雾干燥塔干燥的应用

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一、设计条件:

1、生产任务:年产全脂奶粉920吨。

以年工作日310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:浓缩奶总固形物含量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.K。

3、热源:饱和水蒸气。

二、设计计算

拟采用两种送风工况,讨论两种不同湿度工况的空气对干燥温度的影响。

☆进风参数温度:T=36.8℃,相对湿度¢=5.8%

1、新鲜空气进风状态参数  36.8,  5.8%

查焓湿图得H1=2.2g/kg  ,

热焓I0=(1.01+1.88H0) t0+2490H0=42.4kJ/kg绝干气

2、物料衡算

3、每小时需得奶粉量G2可由年产量,年工作日,日工作班数及喷雾时间求取(相关数据由任务书给定:年产全脂奶粉920吨,年工作日为310天,日工作二班,班实际喷雾时间6小时)

     G2=920*1000/(310*2*6)= 247.31 kg/h

4、 每小时喷雾浓奶量及蒸发水分量W 

G1=G2*(1-W2)/(1-W1)

=247.31*(1-0.025)/(1-0.50)

=482.25 Kg/h

W=G1-G2=482.25 -247.31=234.94 kg/h 

5、排风状态参数确定

已知每小时干空气量L=9000CMH

L=W/(H2-H1)=234.94/(H2-0.003)=9000 Kg干气/h,

计算得H2=0.029g/kg

干燥的乳粉含水分2.5%以内,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10-12%。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,

G2CMtM1/W + Cl tM1 +lI0 +l(I1-I0) = G2CMtM2 /W + lI2 +QL

式中:CM-----产品比热,全脂奶粉为2.1kJ/kg℃

   Cl-----水的比热,4.187kJ/kg绝干气

  tM1-----浓奶温度,55℃     

   tM2-----奶粉出口温度,取70℃

   QL-----每蒸发1kg水干燥室的热损失,按工业生产经验取251kJ/kg水:对于保温适宜的干燥室而言:其散失的热量可取60千卡/公斤水,相当于251.04kJ/kg水,而对于空气加热器的热损失可取40千卡/公斤水,相当于167.36kJ/kg水。本工艺保温适宜,故采用热损失为251kJ/kg水。)

  W-----每小时蒸发水量234.94kg

   G2-----每小时奶粉产量247.31kg

    l-----每蒸发1千克水所需空气量Kg,l=1/(H2-H1)   

将上式整理后可得:

Cl tM1-(G2CMtM2 /W-G2CMtM1/W+ QL)=(I2-I1)/(H2-H1)

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=4.187*55-(247.31*2.1*70/234.94-247.31*2.1*55/234.94+251)

=-53.8735 KJ/Kg水

Δ=(I2-I1)/(H2-H1)

 =[(1.01+1.88H2)t2+2490H2-I1]/(H2-H1)    

=[(1.01+1.88H2)*40+2490H2- I1)/(H2-0.002)

=-53.8735KJ/Kg水

   计算得I1=113.39

根据热焓I1=(1.01+1.88 H1)t1+2490 H1   

    t1=99.5   即是将进风加热到99.5℃即可达到效果。

☆进风参数温度:T=35℃,相对湿度¢=66%

1、新鲜空气进风状态参数  35,  66%

查焓湿图得H1=24g/kg  ,

热焓I0=(1.01+1.88H0) t0+2490H0=96.8kJ/kg绝干气

2、物料衡算

3、 每小时需得奶粉量G2可由年产量,年工作日,日工作班数及喷雾时间求取(相关数据由任务书给定:年产全脂奶粉920吨,年工作日为310天,日工作二班,班实际喷雾时间6小时)

     G2=920*1000/(310*2*6)= 247.31 kg/h

4、 每小时喷雾浓奶量及蒸发水分量W 

G1=G2*(1-W2)/(1-W1)

=247.31*(1-0.025)/(1-0.50)

=482.25 Kg/h

W=G1-G2=482.25 -247.31=234.94 kg/h 

5、排风状态参数确定

已知每小时干空气量L=9000CMH

L=W/(H2-H1)=234.94/(H2-0.024)=9000 Kg干气/h,

计算得H2=0.05g/kg

干燥的乳粉含水分2.5%以内,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10-12%。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,

G2CMtM1/W + Cl tM1 +lI0 +l(I1-I0) = G2CMtM2 /W + lI2 +QL

式中:CM-----产品比热,全脂奶粉为2.1kJ/kg℃

   Cl-----水的比热,4.187kJ/kg绝干气

  tM1-----浓奶温度,55℃     

   tM2-----奶粉出口温度,取70℃

   QL-----每蒸发1kg水干燥室的热损失,按工业生产经验取251kJ/kg水:对于保温适宜的干燥室而言:其散失的热量可取60千卡/公斤水,相当于251.04kJ/kg水,而对于空气加热器的热损失可取40千卡/公斤水,相当于167.36kJ/kg水。本工艺保温适宜,故采用热损失为251kJ/kg水。)

  W-----每小时蒸发水量234.94kg

   G2-----每小时奶粉产量247.31kg

    l-----每蒸发1千克水所需空气量Kg,l=1/(H2-H1)   

将上式整理后可得:

Cl tM1-(G2CMtM2 /W-G2CMtM1/W+ QL)=(I2-I1)/(H2-H1)

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=4.187*55-(247.31*2.1*70/234.94-247.31*2.1*55/234.94+251)

=-53.8735 KJ/Kg水

Δ=(I2-I1)/(H2-H1)

 =[(1.01+1.88H2)t2+2490H2-I1]/(H2-H1)    

=[(1.01+1.88H2)*80+2490H2- I1)/(H2-0.024)

=-53.8735KJ/Kg水

   计算得I1=277.1

根据热焓I1=(1.01+1.88 H1)t1+2490 H1   

    t1=205.98   即是将进风加热到205.98℃才可达到效果。

三、比较总结

进风36.8℃,含湿量3g/kg,则使用9000m³/h空气加热至99.5℃则每小时可干燥247.3kg/奶粉;

进风35℃,含湿量24kg/kg, 则使用9000 m³/h空气加热至205.98℃则每小时可干燥247.3kg/奶粉;

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