毕业论文设计蒸发水量1500mlh微型喷雾干燥器及其自动控制系统设计.doc

毕业论文设计】蒸发水量1500mlh微型喷雾干燥器及其自动控制系统设计 本科毕业论文设计论文设计题目蒸发水量1500mlh微型喷雾干燥器及其自动控制系统设计学 院 化学与化工学院 专 业过程装备与控制工程班 级 07 学 号 070811110046 学生姓名 张 慧 指导教师 游 路 2011 年 5 月 10 日贵州大学本科毕业论文设计诚信责任书本人郑重声明本人所呈交的毕业论文设计是在导师的指导下独立进行研究所完成毕业论文设计中凡引用他人已经发表或未发表的成果数据观点等均已明确注明出处特此声明论文设计作者签名 日期 年 月 日蒸发水量1500mlh微型喷雾干燥器及其自动控制系统设计目录目录 I摘要 IVabstract V第一部分 前言 1第一章 概述 211 喷雾干燥技术概述 2com 喷雾干燥技术的特点 2com 常用的雾化器和雾化方法 212 喷雾干燥技术的研究进展 4com 喷雾干燥技术的国际研究进展 4com 喷雾干燥技术的国内研究进展 4com 国内外喷雾干燥设备的差异 513喷雾干燥器的发展趋势 6com 喷雾干燥的节能技术 7com雾干燥技术的研发 814喷雾干燥自动控制系统的概述 815研究喷雾干燥技术的意义 10第二部分 本论 11第二章 设计方案的论证 1121 喷雾干燥器的设计方案的论证 11com 干燥介质 11com 喷雾干燥内雾滴空气的流向 11com 雾化器与雾化方式 11com 喷雾干燥系统流程的布置 1222 喷雾干燥器的附属设备的方案论证 12com 空气加热器 12com 粉尘回收设备 13com 风机 14com 进料泵 15com 钢架 1523 控制系统的设计方案论证 15com 控制方式的确定 15com 喷雾干燥控制方案的选择 16com 检测元件的选择 18com 执行器的选择 19第三章 设计计算部分 2131 工艺计算 21com 设计要求 21com 设计参数的拟定 21com 物料的物理性质 21com 物料衡算 21com 热量衡算 22com 喷嘴主要尺寸的计算 31com 燥塔的直径和高度计算 35com 主要接管尺寸的计算 3932 附属设备结构设计 42com 旋风分离器的设计计算 42com 空气加热器的选型 44com滤器的计算 44com尘器的设计计算 45com选用 47com 泵的选用 4833 干燥室结构计算 48com外壳材料选择 48com 筒体厚度的计算 48com度的计算 50com选择 51com 保温层的设计 52com 刚架的结构计算 54第四章 控制部分的设计 5941 分析喷雾干燥系统中的控制内容 5942 硬件设计 59com 输入设备输出设备的选择 59com PLC的选型 63com IO模块的选择 63com 主电路图 64com PLC外围控制接线图 6443 软件设计 66com 程序流程图 66com 梯形图的设计 66第三部分 结论 70参考文献 71致谢 72附录 73蒸发水量1500mlh微型喷雾干燥器及其自动控制系统设计摘要干燥技术在化工医药食品矿业和木材等行业中应用广泛 喷雾干燥是目前市场上比较常见的一种干燥方式它具有高速度高效率节省工序和人力等优点特别适用于热敏性物料[9]本设计为蒸发水量1500mlh微型喷雾干燥器及其自动控制系统其研究的对象为牛奶设计的主要内容包括喷雾干燥器和自动控制系统总体方案的选择干燥工艺干燥塔结构及其辅助设备的设计计算自动控制系统的设计等本设计整机紧凑自成一体无需其他设施即可运行其中控制系统采用了PLC可编程控制系统具有结构简单价格便宜可靠性高灵活性高的优点关键词喷雾干燥工艺设备PLCThe evaporation water volume 1500mlh miniature spray drier and the automatic control system designabstractDrying technology in chemical pharmaceutical food mining and widely used in wood industry etc the spray drying is more common on the market at present a way to dry it has high velocity high efficiency save processes and human wait for an advantage especially suitable for heat-sensitive materials This design for evaporation water 1500mlh micro spray dryer and automatic control system the research object for milk Design include spray dryer and automatic control system overall scheme selection drying process dry tower structure and auxiliary equipment design calculation the design of the automatic control system etc This design the machine is compact self-contained can operate without other facilities One the control system adopted PLC programmable control system the structure is simple cheap high reliability high flexibility advantages Key word The spray drying process equipment PLC 第一部分 前言 喷雾干燥是近代发展起来的干燥新技术之一有离心式气液混流式和压力式三种它是通过机械作用将需要干燥的物料 溶液悬浮液乳浊液朔状液 离散成很细的象雾状一样的液滴与热风接触后而迅速干燥成一定粒度范围的粉末的干燥过程在干燥过程中热空气将热量传至湿物料是一个传热过程 而水分在湿物料表面汽化向热空气中扩散是一个传质过程因此喷雾干燥是传热与传质相结合的复杂过程 本设计为蒸发量1500mLh的微型喷雾干燥器及其自动控制系统它主要包括喷雾干燥器和自动控制系统总体方案的选择物料衡算热量衡算空气加热器的选型风机的选型泵的选型旋风分离器的设计计算干燥塔结构设计计算管道的设计计算自动控制系统的设计控制方案的制定等本设计整机紧凑自成一体无需其他设施即可运行触摸显示数字式操作可采用半自动或人工监控两种运行模式方便操作和实验过程的监控其中控制系统采用了PLC可编程控制系统因为微型计算机具有体积小结构简单价格十分便宜调节系统投资少可靠性高平均无故障时间长并且具有很高的灵活性对于微型喷雾干燥器来说比较适合要求完成软硬件的设计工作并能对设计的控制系统进行一定的优化第一章 概述11 喷雾干燥技术概述喷雾干燥是利用雾化器将料液分散为细小的雾滴并在热干燥介质中迅速蒸发溶剂形成干粉产品的过程且具有传热快水分蒸发迅速干燥时间瞬间的特点且制品质量好质地松脆溶解性能也好能改善某些制剂的溶出速率适用于热敏性药物能避免干燥过程中造成粉尘飞扬可由液体直接得到干燥产品无需蒸发结晶固液机械分离等操作产品具有良好的分散性和溶解性不经过粉碎也可以在溶剂中迅速溶解生产过程简单操作控制方便此外喷雾干燥还可用于制备微囊一般喷雾干燥包括四个阶段1 料液雾化2 雾群与热干燥介质接触混合3 雾滴的蒸发干燥4 干燥产品与干燥介质分离[3]com 喷雾干燥技术的特点 喷雾干燥的显著地特点是将液体雾化成为非常微细的雾滴因而具有很大的表面积也显著地增加了水分的蒸发面积大大地缩短了干燥时间 1 喷雾干燥技术的优点1 把原液雾化后再与干燥介质接触可降低干燥时间2 若干燥条件恒定则通过干燥塔的粉末性质就不变3 干燥过程连续化自动化可避免粉尘飞扬保证产品不受污染4 干燥的范围广特别是用于热敏感性物料的脱水5 可由浆状料液直接获得所要求的产品节省蒸发结晶分离粉碎等工序 2 喷雾干燥技术存在的问题1 对于需控制产品热原无菌度和澄明度的无菌粉．其无菌度等常达不到要求原因有如下几点a 压缩空气无净化除菌b 热甩净化除菌效果差c 料液未经灭菌消毒处理d 物辩干燥过程在负压状态下进行2 喷雾干燥气速低粘壁现象严重3 喷雾干燥热效率低[10]com 常用的雾化器和雾化方法喷雾干燥的核心部件是液体的雾化装置简称雾化器常用的有离心式雾化器压力式雾化器和气流式雾化器而气流式雾化器针对不同的料液特性又分为二流体雾化器和三流体雾化器现今研发出了新型的离心式雾化器其雾化单机可达每小时雾化能力达45t超声雾化器及静电雾化 1 离心式雾化的喷雾干燥[8] 离心喷雾干燥是将溶液乳浊液悬浊液等形态的浆料在热风中喷雾成细小液滴其喷雾是依靠高速离心转盘产生的离心力和重力作用使之得到加速而分裂的雾化在雾化液滴落下过程中水分被蒸发而成为粉末状或颗粒的产品 1 干燥速度快料液经雾化后表面积大大增大完成干燥时间短特别适用于热敏性物料的干燥2 产品具有良好的均匀度流动性和溶解性产品纯度高质量好3 生产过程简化操作控制方便 2 压力式雾化器的喷雾干燥[1] 压力式雾化器是基于用高压泵直接使溶液受压后在小孔中卸压而使溶液雾化的装置它的比能耗较低在低压范围内 P≤25 MPa 喷出的液滴较粗粒度分布较宽压力式喷雾干燥器的特点是产品水分易控制粒度尚能调节产品为空心球形颗粒压砖成型时填充模具流动性很好排气性也好可大大简化工艺流程易实现自动化负压操作减少了粉尘污染 3 气流式雾化器的喷雾干燥[1]因为雾化用的动力消耗太大此种型式主要用于实验室及中间工厂前两种雾化器都不能雾化的料液采用气流式雾化器可能雾化高粘度的糊状物膏状物及滤饼物料可采用三流体喷嘴来雾化虽然气流式雾化器可雾化高粘度物料而且相应加工比较简单但因其压缩空气转换功能效率甚低使其雾化的比能耗较其他两种雾化装置大且雾化粒径分布不够均匀 4 超声雾化器的喷雾干燥[2]其基本原理是利用足够强度的超声场让液体从超声源表面释放出细小的雾滴这些液滴再与周围的空气接触完成蒸发干燥过程通常超声的振动频率必须大于20kHz与常用的雾化器相比其最大的优点就是节能 5 静电雾化[1] 当在喷嘴和对应的接地电极之间施加数千伏的电压时喷嘴尖端流出的液体受到重力液体的表面张力以及静电力的联合作用静电力超过液体的表面张力时液柱表面变得不稳定分裂为离子或雾滴这就是静电雾化[4]此种方法产生的雾滴直径由几纳米几微米至几毫。