快速旋转闪蒸干燥机-快速旋转闪蒸干燥机的工作原理、作用、结构原理等知识详解
 2019年10月14日 |阅读次数:226

快速旋转闪蒸干燥机的工作原理(Working principle)是什么?


快速旋转闪蒸干燥机(SpinFlashDryer)(有效应用于白炭黑干燥过程),该机已广泛应用于农药、颜料、染料、医药、饲料、食品、涂料、肥料及精细化工等各行各业中,起到了高效、快速、节能、小设备大生产及无污染操作的目的。

快速旋转闪蒸干燥机的工作原理

快速旋转闪蒸干燥机工作原理(Working principle):


经换热器加热后的洁净空气被鼓入进风口,以适宜的速度旋入干燥室底部的环隙,然后按切线方向进入干燥室,并呈螺旋状上升:同时,物料则由可无级调速的加料器定量加入塔内。在干燥塔内,物料与热空气进行充分、高效的质热变换,被干燥的粉状物料随同热风一起输送至分离器,其中成品收集包装,而尾气则进一步经除尘装置处理后排空。在干燥塔底部装有蜗壳式空气分配器和搅拌器,搅拌器的转速通过调节外部电机的转速进行无级调速。


搅拌器有两个作用:它可以带动从分配室进入干燥室的热空气产生高速旋转的气流,进而形成稳定的流化床层,避免了由于局部粘堵而产生的喷动窜涌等不稳定流态化;其次,由于搅拌器上的多组刀片高速旋转,对大块物料不断粉碎,使外干内湿的颗粒不断包裹、剥离、搓碎,表面不断更新,增大了换热面积,从而强化了质、热交换,提高了干燥速率。另外,搅拌器上的刀片与干燥塔器壁间隙极小,及时清理掉粘结在壁上的物料,以防止物料长期停留而变性。为确保物料不变性分解,塔壁内设有冷却夹套,对于热敏性物科可百(bai)分之百保证质量。蜗壳式的空气分布器,使切向进入的热空气均匀的通过底部环隙呈螺旋形上升,合理的环隙风速保证了物料良好的流化干燥。


在干燥塔中部,无级调速的定量加料器不断把物料加入。同时,物料被底部的搅拌器粉碎后又被高速旋转的热风吹起,在干燥室形成了一种相对稳定的流化层。物料与热空气之间进行着迅速而充分的热量和水份交换,大部分的水份蒸发在这一过程中完成。含水率高,比表面小的物料粒子由于其重力大于浮力,在干燥室中沉降,在下沉过程中不断干燥,运动到底部时经刀片的破碎和高速气流的冲击,得到进一步粉碎和干燥,此时其重力小于浮力,粒子开始上升运动。


在干燥室上部,设有环状的挡板,即分级器。物料随旋转气流夹带上升,由于受离心力作用,大块的,未达到水份要求的(即比重较大)物料受离心力作用,其旋转半径增大,当其旋转半径大于分级器的半径时,被挡在干燥室内进一步干燥粉碎,直至满足要求方才溢出。较细的粉碎体在干燥室中部干燥后随气流夹带上升,由于其粒径较小且达到水份要求(即比重较小),离心力相对较小,其旋转半径小于分级器半径,然后就随气流排出,送至收集装置。


浅谈快速旋转闪蒸干燥机的工作原理(Working principle)


快速旋转闪蒸干燥机中的热交换,主要以气流和颗粒,筒壁与颗粒的两种热交换为主。干燥过程的实质是水分的扩散过程。是靠外扩散和内扩散来进行的。外扩散即颗粒表面水分以蒸汽的形式从表面扩散到周围介质的过程。内扩散是水分在颗粒内部移动的过程。

浅谈快速旋转闪蒸干燥机的工作原理

快速旋转闪蒸干燥机采用高速热气流切线方向进入筒体,由于气流在筒内的螺旋运动,一方面降低颗粒周围的介质温度,同时增加了介质流速和温度,这就大大地提高了外扩散的速度。另一方面,高温气流高速冲击位于筒体下部的颗粒或小湿料,同时筒体内搅拌叶片的搅拌作用,使颗粒被破碎,粒度减小,内部毛细管的长度也因之减小,强化了内扩散的效果,降低内扩散的阻力。这些颗粒又大多在筒体下部高温、高搅拌强度的循环中被反复破碎。消除物料结块,也是促进内扩散的有力措施,强化了颗粒水分蒸发。


颗粒和热气流的流动方式:在筒体下部既有对流也有并流,对粗料更是对流和并流反复换热。对于细粒物料则是随热气流同程并行,因而干燥过程可以瞬间完成。对于颗粒的干燥实际上是采用高温低湿的热空气干燥。这些颗粒主要是由水分吸附、充填于颗粒空隙间,采用高温低湿的条件,整个颗粒的热传导缓慢,造成局部应力集中而干裂、破碎、分散、加速干燥过程。

 

物料进入干燥机后,热气流首先将热量传给颗粒表面,引起表面水分的蒸发,物料颗粒内部水分不断扩散到表面并向外界扩散,zui后达到整个颗粒的干燥。若干燥过程中物料不发生化学反应,则物料含水率、温度和干燥速率随干燥时间的变化可分为以下几个阶段:

 

1.升速干燥阶段。颗粒置于温度较高而相对湿度小于100%的传热介质中,在较短的时间内表面被加热到干燥介质湿球温度,水分蒸发速率提高很快,一定时间后颗粒吸收的热量和蒸发水分耗去的热量相等,达到平衡。此阶段时间很短,排出水量不大,之后进入等速阶段。

 

2.等速干燥阶段。在些阶段中,颗粒表面蒸发的水分,由内部向颗粒表面源源不断地补充,表面总是保持润湿状态,此时干燥速率保持不变,颗粒表面温度保持不变。蒸发速率与颗粒表面和周围介质水蒸气浓度差及温度差有关,差值愈大,干燥速度也愈大。另外,干燥速率还与颗粒表面的空气速度有关,颗粒表面总有一层不易流动的空气膜,因而增大颗粒表面气流的速度,使空气膜减薄,可以提高干燥速率。干燥持续进行到一定时间,颗粒内部水分扩散速度开始小于表面蒸发速度,颗粒中的水分已不能全部湿润表面以维持表面的蒸发,之后进入下一个干燥阶段。

 

3.降温干燥阶段。水分蒸发达到一定量以后,颗粒内部水分不足以全部润湿表面,潮湿表面逐渐减少,干燥速率逐渐降低,此阶段中蒸发速率和热量消耗大为降低,颗粒表面温度高于介质的湿球温度并逐渐升高,与载体之间温差减小,直到接近或相同。

 

4.平衡阶段。此时颗粒表面水分吸湿和蒸发达到平衡,干燥速率为零。

 

颗粒中的水分为干燥zui终水分,通常不应低于贮存时的平衡水分。快速旋转闪蒸干燥机由于干燥后物料颗粒很小,在干燥机内停留的时间极短,通常为-3s。因此,颗粒的干燥牌等速干燥阶段,其表面的温度就是干燥介质的湿球温度。采用快速旋转闪蒸干燥机,物料的粒度均匀,有利于保证产品质量。


快速旋转闪蒸干燥机的结构原理(Structural principle)介绍


快速旋转闪蒸干燥机干燥室底部为锥形(Cone)结构,其外圈为热风分配器,从筒体底部的狭缝切向进入流化段,形成旋转风场。环空尺寸是直接影响干燥机工作状态的主要参数。锥状结构可使热风的截面由下向上增大,底部气流速度较大,上部气流速度较小,保证下部大颗粒流化,上部小颗粒流化。此外,锥形(Cone)结构还减小了搅拌轴悬臂部分的长度,提高了运行的可靠性,改善了轴在高温区的工作状态,延长了轴承的使用寿命。


快速旋转闪蒸干燥机的热风从干燥机底部以合适的喷射速度从进料管进入混合和研磨干燥室,对物料产生强烈的剪切、碰撞和摩擦,并被颗粒化,从而增强了传质和传热。在烘干机的底部,较大和较湿的颗粒被搅拌器机械粉碎。较低含水量和较小粒径的颗粒由旋转气流携带,在上升过程中进一步干燥。由于气固两相旋转流动,固相惯性大于气相惯性,固气两相相对速度较大,两相间传质和传热增强,故本机生产强度高。


快速旋转闪蒸干燥机有多种进料装置供选择,进料连续稳定,在生产过程中不会出现过桥现象。干燥机底部装有特殊的冷却装置,避免物料在底部高温区变质。特殊的气压密封装置和轴承冷却装置,可有效延长传动部分的使用寿命。专用空气分配器降低了设备的阻力,有效地提供了干燥机的空气处理装置。干燥室配有分级环和旋流叶片,细度和最终水分可调。(如果碳酸钙的最终水分可以调整到0.1%以下)与其他干燥方法相比,可有效提高物料比重。快速旋转闪蒸干燥机的物料在干燥室中的高周向气速和短停留时间,能有效防止物料粘壁和热敏性物料变质,实现高效、快速、小型设备和大规模生产。

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