旋轉閃蒸干燥機的原理與設計

1、旋轉閃蒸干燥機的原理與設計1 概述旋轉閃蒸干燥裝置是一種將干燥技術和流態(tài)化技術綜合為一體的干燥設備，它克服了干燥設備能源消耗大和流化床干燥不均勻的缺點，集兩者之所長，成為具有高效、節(jié)能、快速等特點的理想干燥設備。它特別適合于膏狀物、濾餅等物料的直接干燥，彌補了耙式干燥效率低、產量小的不足，改變了噴霧干燥先稀釋再進行噴霧處理的復雜過程。數年來，旋轉閃蒸干操廣泛應用于輕工、石油、化纖、食品、礦山、涂料、染料及中間體等化工行業(yè)的高粘度、高稠度、熟敏性膏狀物料的干燥。與其他干操設備相比，旋轉閃蒸干燥裝置技術先進、設備緊湊、操作簡單、維修方便，強化了氣固傳熱效果，使干燥時間大為縮短，產品產量及

2、質量大大提高，節(jié)能效果十分顯著。2旋轉閃蒸干燥機的構造及原理21 干燥機的構造：旋轉閃蒸干燥機如下圖所示，主要由熱風分配器、螺旋加料器、攪拌器、分級器、旋轉干燥室等幾部分組成。干燥室底部設置倒錐體結構，其外圓環(huán)為熱風分配器，與熱風入口相連，熱風與此以圓環(huán)狀分布在筒體外周，從簡體底部狹縫以切線方向進入流化段形成旋轉風場。環(huán)隙尺寸是直接影響干燥機工作狀況的主要參數。倒錐體結構，可使熱風流通截面自下而上不斷交大，底部氣速相對較大，上部氣速相對較小，從而保證了下部的大顆粒處于流化狀態(tài)的同時，上部的小顆粒也外于流化狀態(tài)。另外，倒錐體結構還縮小了攪拌軸懸臂部分的長度，增加了運轉的可靠性，還可有效地防止軸在

3、高溫區(qū)工作的惡劣狀況，從而延長軸承的使用壽命。流化段內設有攪拌器，用來破碎、混合物料，使熱風和物料充分接觸并保證粒子在干燥室高溫區(qū)停留時間為最短，為防止物料在攪拌器作用下拋向四壁，粘結在四壁上出現“結巴”現象，會導致不能正常操作，攪拌齒上安裝刮板，并與室底及器壁都有微小間隙，可以保證物料在與器壁粘結牢固之前便將其剝落。另外，攪拌轉數也應合理選擇，其轉速的常規(guī)范周為50"-"500轉分。攪拌軸與干燥器底部有良好的密封裝置。干燥室頂部的分級器是一個有一定的角度的帶孔園形板。分級器的作用主要是將顆粒較大、還沒有干燥的物料分離擋下，以繼續(xù)進行干燥，從而保證滿足產品粒度分布窄、濕含量

4、均勻一致的要求。分級器孔徑大小和高度決定干品粒度，當高度一定時，孔徑越小其產品的粒度越細。  1、熱風分配器2、螺旋加料器3、攪拌器4、分級器5、旋轉干燥室22干燥原理根據干燥過程中發(fā)揮的作用可以把主體設備分為三部分：底部是流化段，中間部分是干操段，上面是分級段。各段結構不同，所起作用不一樣，我們初步加以分析：(1)流化段是物料入口以下部分，內設有攪拌器。它能幫助破碎高粘性物料，使?jié)窳吓c干燥熱空氣充分接觸，產生最大的傳熱系數。干燥熱風從切線方向以一定風速進入干操器底部環(huán)形通道，從殼底縫隙進入流化段。由于通道截面突然減小，使動能增加、風速增大，這樣在器內形成具有較大風速的旋轉風場。物料

5、自螺旋輸送器進入干燥器后，首先承受攪拌器的機械粉碎，在離心、剪切、碰撞的作用下物料被微料化，與旋轉熱風充分接觸形成流化床而被流態(tài)化。處于流化狀態(tài)的顆粒表面完全暴露在熱風中，彼此間互相碰撞和磨擦，同時水分蒸發(fā)，使粒子間粘性力減弱，顆粒之間成分散、不規(guī)則的運動，使氣固兩相充分接觸，加速了傳質、傳熱過程。在流化段內冷熱介質溫差最大，大部分水分在此區(qū)被蒸發(fā)，只有充分干燥后的微粒才能被熱風帶出流化段。流化段屬于高溫區(qū)，物料濕含量較大，當物料水分散失后，它已完全脫離了高溫區(qū)進入干燥段。因為流化段物料顆粒內部保持一定水分，物料不會過熱。干燥的微粒瞬間脫離高溫區(qū)，所以旋轉閃蒸干燥設備對熱敏性物料非常適用。經過

6、流化段干燥后，物料被破碎干燥成各種粒度不同的球形和不規(guī)則顆粒，在旋轉空氣的浮力和徑向離心力作用下，未干燥的顆粒在較大離心力作用下向器壁運動，因具有較大的沉降速度而落回流化段重復流化干燥：較小顆粒向上進入干燥段。(2)干燥段是加料螺旋以上到分級器之間的空間，此時物料在旋轉風場中繼續(xù)干燥。較小顆粒繼續(xù)向上進入分級段；較大顆粒在器壁周圍向上運動與分級器碰撞下落重新干燥，直到達到干燥質量要求。干燥段的熱風經過流化段質熱交換后，風速減小，濕度增加，這保證了干燥段在穩(wěn)定條件下順利進行，控制了物料在干燥器停留時間，根據空氣在干燥器內停留時間來調節(jié)空氣流速，就使成品的粒度、產量及最終含水量得到控制，從而在干燥

7、器內形成一個進料速率和符合要求的干品產量之間的平衡。旋轉閃蒸干燥器最終產品的含水量很少受進料濕含量波動的影響，這也是該干燥器的優(yōu)點之一。(3)分級段是包括分級器在內的分級器以上部分，分級器是一個開孔圓擋板，通過改變孔直徑和分級段高度，改變空氣流速就可以控制離開干燥器的粒子尺寸和數量。在此段干燥完成、達到粒度要求的物料隨熱風帶出進入除塵器進行補集。3旋轉閃蒸干燥機的工藝計算和結構計算31 工藝計算   (1)干燥能力：   G2= G1 (1-1)/（ 1-2)   

8、  (1)   式中G2干燥物料產量，kgh；   G1濕物料的處理量，kgh；    1濕物料的濕基含水量，kgkg；    2出干燥器物料的濕基含水量，kgkg。   (2)水分蒸發(fā)量：   W= GC(X1- X2 )=L(Y1-Y2)    (2)   式中 W一水分蒸發(fā)量，kgh

9、；   GC一絕干物料質量流量，kgh；    X1一進干燥器物料的干基含水量，kgkg；   X2一出干燥器物料的干基含水量，kgkg；   Y1一進干燥器空氣的濕度，kg水kg干空氣；   Y2一出干燥器空氣的濕度，kg水kg干空氣；   L一絕干空氣流量，kgh。   (3)空氣消耗量    L(I1-I2)= GC (I1-I2&

10、#160;)+QL        (3)出干燥器空氣的焓：    I2 =(1.01+1.88 Y2 )t2 +2490 Y2     (4)   式中 I1進干燥器空氣的焓，kJkg干空氣；   I2出干燥器空氣的焓，kJkg干空氣；   I1一進干燥器物料的焓，kJkg絕干料；

11、0;  I2一出干燥器物料的焓，kJkg絕干料；   QL一干燥器的熱量損失，kJh；   t2一空氣出干燥器的溫度，。   由式(2)、(3)、(4)看出，只有Y2、I2、L三個未知數，故方程組可以求解，并由此可以確定風機風量和熱風爐供熱要求。將變成風機進口處標準狀態(tài)下風量及系統(tǒng)所需風壓，可選擇風機。物料中水分汽化所需熱量，由熱風爐提供。32干燥機的結構計算1)干燥室直徑的確定干燥室直徑由干燥室內氣流的截面速度確定    式中，D為干燥室直徑，

12、mV為干燥機內平均氣體流量，m3hv為干燥機內氣體流速，一般為35ms2)干燥機高度H的確定干燥機的高度由濃相流態(tài)化高度和旋轉氣流干燥段高度組成，為增大設備熱容量，穩(wěn)定操作，流化段高度可以取得適當大一些，例如200-500mm，氣流干燥高度H可根據下列公式確定：根據文獻f1)空氣至固體顆粒的傳熱速率方程式，計算出氣固傳熱面積，然后根據單位體積的氣固傳熱面積，求得其中：tm為對數平均溫差，由下式計算：t1為進口溫度，t2為出口溫度，t1可認為和該區(qū)的濕球溫度相等，t2也為物料出口溫度，進入旋轉氣流干燥管的進氣溫度因通過流態(tài)化區(qū)而相應降低，取為t1，t1=t1 -(0.30.5)(

13、60;t1- t2 )   A單位干燥管體積內的干燥表面積，m2m 3，   A=6G(1+x)(3600D24)dpm Vm   G絕干物料流量，kgh；   x  物料干基含水量，kgkg；   m一顆粒密度，kgm3 ；   D一干燥室直徑，m；   Vm一固體顆粒的運動速度，ms；  

14、60;q旋轉氣流快速干燥管的熱交換量，q=CQ，   Q由干燥器熱量衡算確定，c為系數，   從安全考慮，取C=0507；   h傳熱系數，kJ(m2·h·)；   dp產品粒度，m。3)關鍵部件設計(a)分級器，位于干燥室的頂部和中上部，其形狀為短管狀或圓環(huán)狀。其內徑的大小，不僅影響者產品的粒度大小，也影響著產品的終濕含量。分級器的直徑對產品的粒度大小的影響，可通過下列公式求得：此式假設顆粒為球狀，其密度為 ，直徑為dp， 流體的密度

15、為，粘度為，顆粒初始旋轉半徑為r1，分級器的內半徑為r2，旋轉的角速度為，干燥室的半徑為R，干燥室從底部到分級器的高度為h，氣量為v 。(b)氣體分布器該裝置由一空心的旋轉蝸殼和環(huán)形擋片組成，干燥室的下部為錐形底，并配備有攪拌裝置。在擋板的下部留有一個間隙，形成窄縫。進風環(huán)隙可調節(jié)，氣體切向進入氣體分布器，經過環(huán)形擋板的下部縫隙，進入干燥室內部產生旋轉上升氣流。環(huán)隙窄縫的高度h為：h=V(Dut )V為干燥室的進風量msD為干燥室的直徑mut為環(huán)隙的切向速度，一般為30-60ms。以阻燃劑氫氧化鎂為例，將有關參數代入上上式，得到計算結果如下，事實證明，設備的實際運行情況與設計結果基本符合。4旋轉閃蒸干燥機的特點及應用41特點(1)物料在干燥機內同時完成破碎、分散、干燥、分級等處理過程，強化了傳質、傳熱，干燥強度高。(2)