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噴霧干燥熱風分布器的設計原則
關鍵詞:工燥設備,干燥機,帶式干燥機,噴霧干燥機,閃蒸干燥機,回轉真空干燥機,振動流化床干燥機,氣流干燥機

  由于噴霧干燥具有流程簡短、可處理熱敏性物料、易大型化等優越性,已經在許多領域得到應用。改革開放以后,我國出現了一大批專業化的干燥設備企業。近十年內噴霧干燥技術已取得了長足進步,產品質量已可與世界著名廠商相媲美,不僅滿足了國內輕化工、環保行業的需要,而且已向國外市場拓展。

長期以來,對噴霧干燥裝置的注意,一般著力于:
⑴ 霧化器(機)的選擇;
⑵ 足夠風量和熱量的配置;
⑶ 粉末回收及排放。


大多數企業仍然沒有給予足夠的重視,只是從結構上做到“形似”而實質仍未掌握,以致出現以下情況:

⑴ 在塔內同一截面上溫度差較大,導致物料局部粘壁;
⑵ 由于氣液兩相接觸不合理,使干燥強度大為下降,于是干燥塔的體積越做越大;
⑶ 在一臺比原設計處理量大為減小的干燥塔中,未注意熱風分布的流速范圍,降低了干燥強度,物料仍然大量粘壁;

⑷ 熱效率很低,出塔風溫難以下降。

因此,我們認為熱風分布器的設計正確與否,直接影響到干燥系統運行的成敗。本文擬在以前知識的基礎上,提出氣液兩相接觸的合理方式,以求對熱風分布器設計有正確的分析和指導。


常見的熱風分布器的性能比較在噴霧干燥所選用的熱風分布器形式中,曾經出現過以下形式:
(1)平均地自塔頂天花板分布向下流

這種形式認為只要均勻地進風,有足夠的熱量就能達到干燥的目的,干燥塔的空塔速率只有0.5~0.8m/s,即使塔頂縮小,出口風速也只有10m/s,大體處于層流狀態。熱風與霧化液滴沒有直接的聯系。這種形式不僅國內有,在許多進口裝置中也有。其結果是塔體龐大,效率降低。


(2)為了防止粘壁,將熱風分為2股或3股
設計者認為只要在塔壁上有熱風流動,就可以防止未干液滴撞壁而出現粘壁現象。實際上,邊緣熱風流速是不可能大的,而且液滴達到塔壁上的流速也不會太大,因此這兩股流體的相對速度是非常低的,故而難以實現快速干燥,粘壁仍會出現。塔壁的熱風形同虛設,或者作用不大。

當然粘壁的形式還要聯系到霧化機的噴距、干燥塔的設計以及物料的玻璃態轉變溫度等。將熱風分散處理會減少中央區的熱風量,從而降低流速,導致熱風的利用率降低。


(3)熱風分布器與霧化器不配套

在噴嘴式霧化器上配旋轉風,而在旋轉式霧化器上配直流風。這兩種形式在生產中都有看到,其結果只能是出現粘壁或者熱效率大幅度下降,這顯然是錯誤的。


塔頂中央熱風的重要性:
在所有的霧化器工作時,液滴剛剛離開霧化器出口時的流速是最高的,隨著液滴在空氣中的流動,由于空氣的阻力,液滴流速迅速衰減,初速能達到130m/s,而終速可接近于零,這就要求我們去準確掌握熱風應當在何處與液滴接觸,從而可以得到最佳的傳質、傳熱速率。
既然霧化器(大多數)是設計在塔頂的中央處的,就應當將熱風集中到中央,以相當于湍流形式的氣流向液滴群急速沖擊;其風量和熱量依可干燥顆粒表面水分所需的數量而定。其余部分可以在塔內均勻分布,以完成其它降速段的干燥。只要顆粒表面的水分能夠快速干燥,就能夠在很大程度上防止塔的粘壁。
高速氣流與霧化器噴出口越接近,其干燥效率就越高。但在考慮氣流流速時,也應同時考慮阻力降與流速平方成正比的關系,并非風速越高就越好。況且風速越高,會使霧滴群向下降,喪失了部分有效的干燥空間。
具體的參數涉及各種物料的特性。但總的趨勢是利用氣液兩相的高速區,迅速干燥液滴表面,從而實現大部分水分的蒸發,這才是真正發揮噴霧干燥的優勢。




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