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喷雾干燥技术电子书

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73人正在读 | 0人评论 6.2

作       者:于才渊、王宝和、王喜忠 编著

出  版  社:化学工业出版社

出版时间:2013-09-01

字       数:24.7万

所属分类: 科技 > 工业技术 > 重工业

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本书共分11章,主要内容有喷雾干燥的基本原理及基础知识、喷雾干燥流程及其选择、雾化器的结构和计算、颗粒的形成和干燥、喷雾干燥塔的结构与设计、喷雾干燥试验与操作安全、喷雾干燥的节能措施与未来发展趋势、喷雾干燥的附属设备、喷雾干燥的工业应用等。各章附有例题,以便于掌握其计算方法。 本书可供从事喷雾干燥工作的工程技术人员使用,也可供高等院校相关专业师生参考。<br/>【作者】<br/>无<br/>
目录展开

前言

第1章 概论

1.1 喷雾干燥在日常生活及工业应用

1.2 喷雾干燥的定义及基本流程

1.3 喷雾干燥的基本过程阶段 [1,2]

1.3.1 喷雾干燥的第一个基本阶段——料液的雾化

1.3.2 喷雾干燥的第二个基本阶段——雾滴与热风的接触及干燥

1.3.3 喷雾干燥的第三个基本阶段——干燥产品与废气的分离

1.4 喷雾干燥系统的组成 [1,2]

1.4.1 供料系统

1.4.2 雾化器

1.4.3 热风系统

1.4.4 热风分布器及喷雾干燥室

(1)并流喷雾干燥室

(2)逆流喷雾干燥室

(3)混合流喷雾干燥室

1.4.5 干燥产品的排出

1.4.6 气固分离及产品回收设备

1.5 喷雾干燥的优缺点

1.5.1 喷雾干燥的优点

1.5.2 喷雾干燥的缺点

参考文献

第2章 喷雾干燥的基础知识

2.1 术语 [1,2]

2.1.1 雾滴及颗粒

2.1.2 团聚物

2.1.3 粒度

2.1.4 颗粒形状

2.1.5 粒度分布

2.1.6 平均粒度

2.2 数据的表示方法 [1,2]

2.2.1 列表法

2.2.2 图示法

(1)矩形图

(2)粒度频率曲线图

(3)累积分布曲线图

2.3 数据的分析

2.3.1 平均直径

(1)最高频率直径Df

(2)算术平均直径DAM

(3)几何平均直径DGM

(4)中间直径DM

(5)面积平均直径DSM

(6)体积平均直径DVM

(7)体积-面积平均直径DVS

2.3.2 分布函数

(1)正态分布

(2)对数正态分布

(3)平方根正态分布

2.4 雾滴和颗粒粒度的测量 [1,3,4]

2.4.1 雾滴大小及其分布的测量

2.4.2 颗粒粒度的测量

2.5 湿空气的性质及I-x图 [1,2,5~9]

2.5.1 湿空气的性质

(1)水蒸气分压pw

(2)空气的湿含量x

(3)空气的相对湿度φ

(4)湿空气的热含量l

(5)空气的绝热冷却过程和绝热饱和温度

(6)干球温度和湿球温度

(7)露点td

2.5.2 湿空气的I-x图

(1)等热含量线(或等I线)

(2)等湿含量线(或等x线)

(3)等温度线(或等t线)

(4)等相对湿度线(或等φ线)

(5)绝热冷却线

(6)水蒸气分压线

2.5.3 I-x图的使用方法

2.6 喷雾干燥过程的物料衡算及热量衡算 [1,2,5~8,10]

2.6.1 喷雾干燥过程的物料衡算

(1)物料含水量的表示方法

(2)干燥产品产量和水分蒸发量的计算

(3)空气消耗量的计算

2.6.2 喷雾干燥过程的热量衡算

2.6.3 喷雾干燥过程的热量衡算的图解法

2.6.4 喷雾干燥过程的热量衡算的公式法

(1)计算产品升温所需热量

(2)计算喷雾干燥塔散热损失

(3)热量衡算

2.7 物料中的水分状态和干燥速率 [1,2,5~8]

2.7.1 物料中的水分状态

(1)平衡水分和自由水分

(2)结合水分和非结合水分

2.7.2 干燥速率

(1)恒速干燥阶段

(2)降速干燥阶段

参考文献

第3章 喷雾干燥的流程及其选择

3.1 开式循环流程

3.1.1 干燥器-旋风分离器-洗涤器流程

3.1.2 干燥器-旋风分离器-布袋过滤器流程

3.1.3 干燥器-布袋过滤器流程

3.1.4 开式的具有部分废气再循环的喷雾干燥流程

3.2 闭路循环喷雾干燥系统流程

3.3 半闭路循环流程

3.3.1 半闭路循环喷雾干燥系统的流程

3.3.2 自惰化喷雾干燥流程

3.3.3 带有预热和燃烧的自惰化喷雾干燥系统

3.4 无菌的喷雾干燥流程

3.5 二级与三级的喷雾干燥流程

3.5.1 二级干燥流程

3.5.2 三级干燥流程

3.6 干燥器-静电除尘器系统流程

3.7 细粉返回到喷雾干燥塔内的流程

参考文献

第4章 雾化器的结构与计算

4.1 概述

4.1.1 料液的雾化

4.1.2 喷嘴的分类

4.2 气流式喷嘴

4.2.1 气流式喷嘴的原理及其优缺点

(1)操作原理

(2)雾化机理

(3)气流式喷嘴的优缺点

4.2.2 气流式喷嘴的结构

(1)二流体内混合喷嘴

(2)二流体外混合喷嘴

(3)三流式喷嘴

(4)四流式喷嘴

(5)喷嘴的设计、制造及操作时应注意的问题

4.2.3 各种变量对液滴尺寸的影响

(1)气液(质量)比Ma/ML对液滴尺寸的影响

(2)气液相对速度对液滴尺寸的影响

(3)料液黏度对液滴尺寸的影响

4.2.4 平均滴径的计算

(1)内混合二流体喷嘴的平均滴径计算

(2)外混合二流体喷嘴的平均滴径的计算

(3)二流体外混合大尺寸喷嘴的平均雾滴尺寸的估算[6]

(4)气流式喷嘴的实验放大法[1]

(5)三流式外混合喷嘴的质量中间径的估算[7]

4.3 压力式雾化器

4.3.1 压力式雾化器的操作原理及其优缺点

(1)操作原理

(2)压力式喷嘴的优缺点

4.3.2 压力式喷嘴的结构

(1)旋转型压力喷嘴

(2)离心型压力喷嘴

(3)压力-气流型喷嘴

4.3.3 压力式喷嘴的操作特性

(1)流量、压力及密度之间的关系

(2)喷嘴的喷雾图形

(3)空气芯(空气旋流)

4.3.4 喷嘴结构尺寸对流量系数的影响

(1)旋转室入口

(2)喷嘴孔的长径比L/d0

(3)旋转室直径D

4.3.5 操作参数对液滴尺寸的影响

(1)流量对液滴尺寸的影响

(2)喷雾角对液滴尺寸的影响

(3)压力对液滴尺寸的影响

(4)黏度对液滴尺寸的影响

(5)喷嘴孔径对液滴尺寸的影响

4.3.6 平均滴径的计算和液滴尺寸分布

(1)平均滴径的计算

(2)液滴尺寸分布

4.3.7 压力式喷嘴的主要尺寸的计算

(1)具有切线入口旋转室的离心压力式喷嘴的计算[12]

(2)具有旋转室的压力喷嘴的另一种算法——计算系数法[4,13,14]

4.4 旋转式雾化器

4.4.1 旋转式雾化器的操作原理、类型及优缺点

(1)操作原理

(2)旋转式雾化器的类型及优缺点

4.4.2 光滑盘(无叶片盘)旋转雾化器

(1)光滑盘的结构及操作状态分析

(2)液体在光滑盘上的流动

4.4.3 叶片盘(非光滑盘)旋转雾化器

(1)叶片盘的操作状态分析和结构

(2)液体在叶片盘(雾化轮)上的流动

(3)平均液滴尺寸的预测

4.4.4 喷雾干燥操作时的雾化轮特性

(1)空气抽吸效应

(2)干燥空气的引入

(3)颗粒形状的变化

4.4.5 雾化轮的放大[3]

4.4.6 旋转-气流杯雾化器[15]

4.4.7 液体分布器[16]

4.4.8 旋转式雾化器的轴的问题[17]

(1)旋转式雾化器的特点

(2)旋转式雾化器的设计要求

(3)加工和安装要求

4.4.9 雾化器的驱动方式

4.5 静电雾化的基本原理及其应用

4.5.1 静电雾化的基本原理及基本流程

(1)静电雾化的基本原理

(2)静电雾化的基本流程和粒度分布

4.5.2 静电雾化产生离子(束)的模型

4.5.3 平均滴径的计算

4.5.4 静电雾化的工业应用

(1)溶液的离子化

(2)制造功能性微粒子

(3)制造复合的微粒子材料

(4)用静电雾化的电力,灭大肠杆菌[25]

(5)用交流电压叠加到直流电压上,制造超均匀尺寸的SiO2粒子[26]

4.6 雾化器的选择

参考文献

第5章 颗粒的形成和干燥

5.1 颗粒干燥过程的两个阶段

5.2 颗粒的形成[1,2]

5.2.1 干燥曲线和干燥速率曲线

5.2.2 干燥室内的温度分布

5.2.3 悬浮液和乳浊液等液滴的干燥

5.2.4 溶液的液滴干燥[1]

5.2.5 颗粒的形成

5.2.6 液滴干燥的某些概括性结论

5.2.7 影响喷雾干燥产品性质的因素

(1)操作参数对产品性质的影响

(2)空心颗粒形成的机理

5.3 纯液体的液滴的蒸发时间的计算[2]

5.3.1 单个液滴的蒸发时间的计算

(1)忽略相对速度条件下的液滴蒸发

(2)在相对速度条件下,液滴在空气中的蒸发时间的计算

5.3.2 纯液体的雾滴群的蒸发时间的计算

5.4 含有可溶性固体的液滴蒸发时间的计算

5.4.1 单个液滴的蒸发时间的计算

(1)蒸气压降低的影响

(2)在液体中的干燥固体形成的影响

(3)液滴干燥的时间

5.4.2 含有可溶性固体的雾滴群的蒸发

5.5 含有不溶性固体的液滴蒸发时间的计算

(1)干燥第一阶段的时间τ1

(2)干燥第二阶段时间τ2

参考文献

第6章 喷雾干燥塔的结构设计和尺寸估算

6.1 喷雾干燥塔的基本结构型式

6.1.1 并流流动的干燥塔和空气分布器的配置

6.1.2 逆流流动的干燥塔和空气分布器的配置

6.1.3 混合流流动的干燥塔和空气分布器的配置

6.2 干燥塔内的空气-雾滴(或颗粒)的流动方向[2]

6.2.1 空气-雾滴并流运动

(1)空气-雾滴向下并流的喷雾干燥

(2)空气-雾滴向上并流的喷雾干燥

(3)空气-雾滴卧式水平并流的喷雾干燥

6.2.2 空气-雾滴逆流运动

6.2.3 空气-雾滴混合流运动

6.3 空气(热风)分布器

6.3.1 概述

6.3.2 旋转式雾化器的并流流动的塔内的空气分布器

(1)热风从雾化器上部进入干燥塔

(2)热风从雾化器下部进入干燥器

(3)热风从雾化器的上部和下部同时引入干燥塔

(4)热风的旋转方向和雾化器旋转方向的组合问题

6.3.3 喷嘴式雾化器的塔内的热风分布器

(1)垂直向下型

(2)气流旋转型

6.3.4 逆流流动的干燥塔的空气分布器(喷嘴式雾化器)

6.3.5 混合流干燥塔的空气分布器(喷雾或旋转式雾化器)

6.3.6 干燥塔锥形底出料和排气方式的组合

6.4 干燥塔直径和高度的估算

6.4.1 雾滴在气流中的运动

(1)雾滴在重力场下的运动方程式

(2)颗粒不受重力作用,沿水平方向的运动

6.4.2 用图解积分法,计算干燥塔的直径

6.4.3 用图解积分法,计算干燥塔高度

(1)颗粒沿垂直方向的运动

(2)用图解积分法,计算干燥塔的高度

6.4.4 用干燥强度法,估算干燥塔容积

6.4.5 用体积给热系数法,估算干燥塔容积

6.4.6 旋转式雾化器的喷雾干燥塔直径的确定

6.4.7 喷雾干燥塔的某些经验数据

(1)干燥塔直径D和圆柱体高度的比值[6]

(2)在最大蒸发能力(Emax)下的旋转雾化器的喷雾干燥塔的最小直径

(3)干燥塔底部的锥角和操作的空塔速度

6.4.8 行业和企业的某些标准

6.5 喷雾干燥操作中的粘壁问题

6.5.1 概述

6.5.2 半湿物料粘壁

(1)喷雾干燥塔结构

(2)雾化器的结构、安装与操作

(3)热风在干燥塔内的运动

6.5.3 低熔点物料的热熔性粘壁

6.5.4 干粉的表面黏附

6.6 设计举例

6.6.1 设计举例(一)

6.6.2 设计举例(二)

6.6.3 设计举例(三)

(1)产品条件

(2)当地气相条件

(3)实验工作得到的数据

参考文献

第7章 喷雾干燥实验

7.1 喷雾干燥实验的重要性[1]

7.2 喷雾干燥试验应注意的问题

7.3 喷雾干燥的试验设备

7.4 水溶性物料的试验

7.5 非水溶液料液的试验

7.6 物料在塔内的停留时间

参考文献

第8章 喷雾干燥的操作安全

8.1 喷雾干燥系统发生火灾或爆炸的原因[1~8]

8.1.1 自燃

8.1.2 炽热颗粒

8.1.3 表面摩擦

8.1.4 电气火花

8.1.5 静电火花

8.2 喷雾干燥系统的防火和防爆措施[1~10]

(1)限制热风进口温度

(2)从喷雾干燥系统的流程和干燥器的结构设计进行考虑

(3)预防性维护和维修

(4)限制产生燃烧或爆炸的可能性

(5)设置温度检测装置

(6)设置压力检查装置

(7)进行废气成分分析

(8)限制燃烧或爆炸损失的措施

(9)惰性化

8.3 喷雾干燥系统发生火灾或爆炸的处理方法

8.4 易燃易爆料液的喷雾干燥操作的注意事项[1,2,4~8]

8.5 喷雾干燥操作的安全管理问题[1,2,4~8]

(1)喷雾干燥系统的安全操作

(2)设备的维护和操作人员的培训

参考文献

第9章 喷雾干燥的节能措施与未来发展趋势

9.1 喷雾干燥的节能措施[1~8]

9.1.1 喷雾干燥器的热效率

9.1.2 喷雾干燥的节能措施

(1)提高热风进口温度和降低废气出口温度

(2)提高料液固含量

(3)提高料液温度

(4)排放的废气进行部分再循环

(5)减少喷雾干燥器的热损失

(6)采用二级或三级组合干燥技术

(7)过热蒸汽喷雾干燥

(8)利用换热器回收余热

9.2 喷雾干燥的未来发展趋势[9~15]

参考文献

第10章 喷雾干燥系统的复数装置

10.1 空气加热器

10.1.1 蒸汽加热器

(1)结构型式及使用范围

(2)选用方法举例

10.1.2 燃油加热器

(1)结构型式及使用范围

(2)设计方法

10.1.3 燃气加热器

(1)结构型式及使用范围

(2)设计方法

10.1.4 电加热器

(1)结构型式及使用范围

(2)设计方法

10.2 风机

10.2.1 风机在喷雾干燥系统中的布置方式

10.2.2 风机的选用方法

10.3 旋风分离器

10.3.1 旋风分离器的工作原理

10.3.2 旋风分离器的分类及特点

10.3.3 结构和操作条件对分离效率的影响

(1)进气管尺寸的影响

(2)中央排气管的影响

(3)圆锥体的影响

(4)排尘管的影响

10.3.4 旋风分离器的压力降

(1)常规型旋风分离器的总压降

(2)双涡流型分离器的压降

10.4 袋滤器

10.4.1 袋滤器的结构与操作原理

10.4.2 滤袋材料

10.4.3 常用袋滤器的类型及适用范围

(1)简易袋式除尘器

(2)脉冲喷吹袋式除尘器

10.5 湿法除尘器

10.5.1 湿法除尘器的工作原理

10.5.2 湿法除尘器的类型及结构特点

(1)喷雾型洗涤器

(2)冲击型洗涤器

(3)文丘里型洗涤器

10.6 粉体的排出装置

10.6.1 间歇排料阀

10.6.2 连续排料阀

10.6.3 涡旋气封

10.7 成品的气流输送系统

10.7.1 概述

10.7.2 气流输送的管道尺寸的估算

10.7.3 气流输送系统在操作时存在的问题

10.8 干燥设备的清洗

10.9 喷雾干燥的控制系统[2]

10.9.1 控制系统A(基于进料速率调节

10.9.2 控制系统B(基于热量输入调节)

10.9.3 控制系统C(基于直接测量干燥产品湿含量的调节)

参考文献

第11章 喷雾干燥的工业应用

11.1 概述

11.2 喷雾干燥法制备微胶囊技术

11.2.1 微胶囊及其功能

11.2.2 喷雾干燥制备微胶囊的基本方法

11.2.2.1 壁材的选择

11.2.2.2 制备稳定的乳化液

(1)乳化液的分类[15]

(2)乳状液的形成

(3)乳状液的稳定性

11.2.2.3 喷雾干燥

(1)雾化方式的影响

(2)干燥介质进口温度的影响

(3)进料速度的影响

(4)进料浓度的影响

11.3 流化床喷雾造粒干燥技术

11.3.1 流化床喷雾造粒干燥器的操作原理

11.3.2 流化床喷雾造粒干燥器的分类

(1)圆锥形流化床喷雾造粒干燥器

(2)搅拌流化床喷雾造粒干燥器

(3)设置环形空气分布器的流化床喷雾造粒干燥器

(4)设置分级空气的流化床喷雾造粒干燥器

(5)在螺旋排料器中设置分级装置的流化床喷雾造粒干燥器

(6)卧式多室流化床喷雾造粒干燥器

(7)喷动-流化床喷雾造粒干燥器

11.4 典型产品的操作数据表

11.5 喷雾干燥的产品[25~27]

11.5.1 化学工业

(1)聚合物和树脂

(2)陶瓷材料

(3)洗涤剂和表面活性剂

(4)农药和农产化学品

(5)染料和颜料

(6)化学肥料

(7)无机矿砂浓缩

(8)无机化学产品

(9)有机化学产品

11.5.2 食品工业

(1)乳品工业

(2)蛋类

(3)食品产品和工厂的提取物

(4)水果和蔬菜

(5)碳水化合物

11.5.3 医药和生物化学工业

(1)医药产品

(2)生物化学品

11.5.4 鞣酸和纤维素工业

(1)鞣酸

(2)纤维素

11.5.5 屠宰废料和鱼工业

(1)屠宰厂的产品

(2)鱼产品

11.5.6 环境控制

11.6 喷雾干燥在化学工业中的应用

11.6.1 洗衣粉

(1)重型洗涤剂

(2)肥皂粉

(3)苏打制品

(4)其他

11.6.2 塑料、树脂

(1)聚氯乙烯乳液

(2)脲醛树脂

11.6.3 有机染料、颜料

(1)染料

(2)颜料

(3)高岭土

11.6.4 农药

(1)除草剂

(2)杀菌剂

11.6.5 肥料

(1)硝酸铵

(2)磷酸二氢铵

(3)过磷酸钙

(4)尿素

11.6.6 陶瓷材料

(1)陶瓷壁砖和地面砖

(2)氧化物陶瓷(铁氧体、氧化铝、块滑石)

(3)塑性体(用于精细陶器和美术陶瓷)

(4)玻璃粉

(5)碳化物(钨、钛、钽、铌)

11.6.7 矿物提浓物

(1)硫化物矿(铜、镍、钼、锡)

(2)铁矿石

(3)冰晶石

11.6.8 普通无机和有机化学品

(1)无机化学品

(2)有机化学品

11.6.9 喷雾干燥在新领域的应用

(1)磨蚀剂(或研磨剂)

(2)催化剂

(3)水泥

(4)金属粉末

(5)碳酸钠

(6)氢氧化钠

(7)石蜡、乳化剂、硬脂酸

(8)四氯化钛

(9)白炭黑[28,29]

11.7 喷雾干燥在食品工业中的应用

11.7.1 奶制品

11.7.1.1 脱脂奶粉

(1)普通脱脂奶粉

(2)速溶脱脂奶粉

11.7.1.2 全(脂)奶粉

11.7.1.3 乳清粉

11.7.1.4 婴儿食品

11.7.1.5 增脂奶粉

11.7.1.6 其他奶制品

11.7.2 蛋类

11.7.3 饮料

11.7.3.1 速溶咖啡[30]

(1)咖啡豆净化

(2)烘焙

(3)研磨(造粒)

(4)萃取

(5)喷雾干燥

11.7.3.2 速溶咖啡代用品[30]

11.7.3.3 速溶茶

11.7.4 香料

11.7.5 植物性蛋白质

11.7.5.1 大豆

11.7.5.2 花生

11.7.5.3 土豆浆液

11.7.6 水果

11.7.6.1 番茄[31]

(1)番茄粉生产的工艺流程

(2)番茄酱的非常规的喷雾干燥技术

(3)组合喷雾干燥技术

11.7.6.2 香蕉

11.7.6.3 柑橘类

11.7.6.4 其他水果

11.7.7 蔬菜

(1)土豆

(2)甜菜根

(3)芦笋

(4)豌豆

11.7.8 碳水化合物

(1)谷物产品

(2)小麦面筋

(3)糖制品

11.8 喷雾干燥在医药和生物化学工业中的应用

11.8.1 概述

11.8.2 酶

11.8.3 抗生素

11.8.4 血清、疫苗、血浆和血浆代用品

(1)血清

(2)葡聚糖(血浆代用品)

11.8.5 酵母

(1)从蔗糖蜜中制取食用酵母

(2)活性酵母(酿酒用)

(3)大麦粉(连续酿酒用)

11.8.6 维生素

11.8.7 药用胶(金合欢、黄蓍、刺梧桐、海藻酸钠)

11.9 喷雾干燥在木材化学工业中的应用

11.9.1 单宁(鞣酸)粉的制备

(1)从木材中制造单宁

(2)从茎皮中制造单宁

(3)从果实中制造单宁

11.9.2 造纸废液的回收

(1)浓缩的亚硫酸盐废液

(2)木素磺酸盐

11.10 喷雾干燥在屠宰业和渔业中的应用

11.10.1 屠宰场副产品的喷雾干燥

11.10.1.1 血液

(1)工业用血粉

(2)食用血粉

(3)饲料用血粉

11.10.1.2 腺和体内组织

11.10.1.3 动物胶

11.10.2 鱼产品的喷雾干燥

(1)黏液(鱼溶物)

(2)全鱼粉

(3)常规鱼粉

(4)食用鱼粉

(5)鱼水解产品

11.11 喷雾干燥的尾气处理及其在环境控制中的应用

11.11.1 满足粉尘排放要求的系统

11.11.2 满足特殊气味排放要求的系统

(1)热焚烧除味技术

(2)催化焚烧除味技术

(3)生化降解除味技术

11.11.3 除去有毒气体的系统

11.11.3.1 烟道气脱硫

11.11.3.2 废弃物焚烧炉的烟气清洗

参考文献

附录

1.干空气的物理性质(101.33kPa)

2.烟道气的物理性质(p=760mmHg;组成:CO2 13%,H2O 11%,N2 76%)

3.空气-水系统焓-湿图(低温、中温、高温)

4.空气-四氯化碳系统焓-湿图(压力101.325kPa)

5.水的物理性质

6.饱和水蒸气表(按温度排列)

7.饱和水蒸气表(按压力排列)

8.标准筛目对照表

9.常用单位换算

10.换热器的总传热系数

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