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烘干設備的種類和工作原理?

2022-03-22 09:37:21

  噴霧干燥機噴霧干燥是干燥設備中進展快的設備之一。常規的霧化方法有3種:旋轉霧化、壓力霧化及氣流霧化。

  旋轉霧化噴霧干燥的特點是單機生產能力大(噴霧量可達200t/h),進料量容易控制操作彈性大應用比較廣泛。

  壓力式霧化器噴霧干燥的特點是可以制造粗粒子維修方便。由于噴嘴孔很小易堵塞故料液嚴格過濾。噴嘴孔易磨損,豆制品設備公司建議須用耐磨材料制造。壓力式噴嘴還有一種新結構,稱為壓力—氣流式噴嘴。它的特點為中心是壓力式噴嘴,周圍的環境隙為氣流式噴嘴。霧化分為兩個階段:壓力噴嘴先形成液膜,此液膜被氣流次霧化使霧滴更細。這種類型噴嘴的優點為:

(1)調節壓縮空氣的壓力,便可調節液滴直徑操作簡單了;

(2)大產量、高粘度的料液,也能夠霧化為細霧滴;

(3)如果停用壓縮空氣,原來的壓力式噴嘴也能使用。

  氣流霧化器主要用于實驗室及中間工廠其動力消耗大。前兩種霧化器都不能霧化的料液,采用氣流式霧化器可能霧化。高粘度的糊狀物、膏狀物及濾餅物料,豆制品設備公司認為可采用三流體噴嘴來霧化。

豆制品設備公司

  氣流干燥機氣流干燥技術成熟,若有操作數據可以直接設計。目前有不少干燥設備制造廠能提供這種類型設備。

  流化床干燥機流化床干燥機僅次于噴霧干燥機。分為加料部位設置攪拌器的流化床干燥機和具有內換熱的流化床干燥機。當用流化床干燥易于團結或結塊的粉粒體物料時,在水分比較大的加料段會產生流化困難現象,這時在加料段設置攪拌器消除結團問題,能達到正常流化。后者是傳導傳熱和對流傳熱的組合,當用于正常流化態的熱空氣量遠遠不能滿足干燥所需的熱量時,采用設置內換熱器供給部分或大部分熱量,這種操作方式可以顯著的節能。內換熱器有多種形式。流化床還經常用于組合干燥的第三級干燥機。

  在普通流化床上施加振動稱振動流化床。振動流化從產生振源上可分為2類:一類為振動電機驅動;另一類為普通電機通過激振箱使彈簧產生振動。振動流化床尺寸大時后者效果較好。

  流化床噴霧造粒干燥機該過程是流態化技術、霧化技術和干燥技術三者有機結合。它是將霧化的料液噴灑到已流化的晶種床上,使晶種不斷長大和干燥待長大到規定尺寸時排出器外。該設備體積小、生產能力大,能制造大顆粒。該設備的工業應用已日益增加。

干燥設備原理

外部條件控制的干燥設備過程(過程1)  在干燥設備過程中基本的外部變量為溫度、濕度、空氣的流速和方向、物料的物理形態、攪動狀況,以及在于燥操作時干燥設備器的持料方法。外部干燥設備條件在干燥設備的初始階段,即在排除非結合表面濕分時特別重要,因為物料表面的水分以蒸汽形式通過物料表面的氣膜向周圍擴散,這種傳質過程伴隨傳熱進行,故強化傳熱便可加速干燥設備。但在某些情況下應對干燥設備速率加以控制,例如瓷器和原木類物料在自由濕分排除后,從內部到表面產生很大的濕度梯度,過快的表面蒸發將導致顯著的收縮,此即過干燥設備和過度收縮。這會在物料內部造成很高的應力,致使物料龜裂或彎曲。在這種情況下應采用相對濕度較高的空氣,既保持較高的干燥設備速率又防止出現質量缺陷。此外,根莖類蔬菜和水果切片如在過程1中干燥設備過快,會導致臨界含水量的提高而不利于干燥設備全過程速率的提高。

  內部條件控制的干燥設備過程(過程2)  在物料表面沒有充足的自由水分時,熱量傳至濕物料后,物料就開始升溫并在其內部形成溫度梯度,使熱量從外部傳人內部,而濕分從物料內部向表面遷移,這種過程的機理因物料結構特征而異。主要為擴散、毛細管流和由于干燥過程的收縮而產生的內部壓力。在臨界濕含量出現至物料干燥設備到很低的終濕含量時,內部濕分遷移成為控制因素,了解濕分的這種內部遷移是很重要的。一些外部可變量如空氣用量,通常會提高表面蒸發速率此時則降低了重要性。如物料允許在較高的溫度下停留較長的時間就有利此過程的進行。這可使物料內部溫度較高從而造成蒸汽壓梯度使濕分擴散到表面并會同時使液體濕分遷移。對內部條件控制的干燥設備過程,其過程的強化手段是有限的,在允許的情況下減小物料的尺寸,以降低濕分(或汽體)的擴散阻力是很有效的。施加振動、脈沖、超聲波有利于內部水分的擴散。而由微波提供的能量則可有效地使內部水分汽化,此時如輔以對流或抽真空則有利于水蒸氣的排除。

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  物料的干燥設備特性如上所述,物料中的濕分可能是非結合水或結合水。有兩種排除非結合水的方法:蒸發和汽化。當物料表面水分的蒸汽壓等于大氣壓時發生蒸發。這種現象是在濕分的溫度升高到沸點時發生的,在轉筒干燥設備器中出現的即為此種現象。

  如果被干燥設備的物料是熱敏性的,那么出現蒸發的溫度,即沸點,可由降低壓力來降低(真空干燥設備)。如果壓力降至三相點以下,則無液相存在物料中的濕分被凍結,加熱引起冰直接升華為水蒸氣如冷凍干燥設備。

  在汽化時干燥設備是由對流進行的,即熱空氣掠過物料。將熱量傳給物料而空氣被物料冷卻,濕分由物料傳人空氣并被帶走。在這種情況下物料表面上的濕分蒸汽壓低于大氣壓,且低于物料中的濕分對應溫度的飽和蒸汽壓。但大于空氣中的蒸汽分壓。

  選擇適宜的干燥設備器及設計干燥設備器尺寸,了解物料對所采用干燥設備方法的干燥設備特性(干燥動力學),物料的平衡濕分及物料對溫度的敏感性,以及由特定熱源可獲得的溫度極限等。

  物料的干燥設備特性與采用的干燥設備方法也有關,這種特性通常用濕含量和時間函數,即干燥設備曲線或干燥設備速率曲線表示。

  定性地描述了吸水性物料的典型干燥設備速率曲線。在第1干燥設備階段干燥設備速率是常數,此時表面含有自由水分。當其汽化后濕表面則從物料表面退縮。此時可能發生一些收縮。在此階段控制速率的是水蒸氣穿過空氣——濕分界面(氣膜)的擴散,在此階段的后期濕分介面可能內移,濕分將從物料內部因毛細管力遷移到表面,且干燥設備速率仍可能為常數。

  當平均濕含量達到臨界濕含量X時,進一步干燥設備會使表面出現干點。由于以總的物料表面積來計算干燥設備速率,故干燥設備速率下降。雖然每單位濕物料表面的干燥設備速率仍為常數。這樣就進入第2干燥設備階段或降速干燥設備階段的第1段,即不飽和表面干燥設備階段。此階段進行到液體的表面液膜全部蒸發于,這部分曲線為整個降速階段的一部分。

  在進一步干燥設備時(第2降速段或第3干燥設備階段)由于內部和表面的濕度梯度,濕分通過物料擴散至表面然后排除,干燥設備速率受到限制。此時熱量先傳至表面再向物料內部傳遞。由于干濕界面的深度逐漸增大,而外部干區的導熱系數非常小,故干燥設備速率受熱傳導的影響加大。但是如果干物料具有相當高的密度和小的微孔空隙體積,則干燥設備受導熱的影響就不那么強。而是受物料內部相當高的擴散阻力影響,干燥設備速率受濕分從內部擴散到表面,然后由表面的傳質所控制。在此階段某些由吸附而結合的濕分被排除。由于干燥設備降低了內部濕分的濃度,濕分的內部遷移速率降低干燥設備速率下降比以前更快。在物料的濕含量降至與氣相濕度相應的平衡值X時干燥設備就停止。

  在實踐中初的原料可能具有很高的濕含量,而產品可能也要求較高的殘留濕含量,那么整個干燥設備過程可能均處于等速階段。然而在大多數情況下兩種階段均存在。并對難干物料而言大部分干燥設備是在降速階段進行的。如物料的初始濕含量相當低且要求濕含量極低,則降速階段就很重要干燥設備時間就很長??諝馑俣?、溫度、濕度、物料厚度及床層深度對傳熱速率(也即對等速干燥設備階段)全都很重要。當擴散速率是控制因素時,即在降速階段,干燥設備速率則隨物料厚度的平方變化,特別當需要很長的干燥設備時間以獲得低的濕含量時,用攪拌、振動等方法,使濕粉料顆?;?、降低切片厚度或在穿流干燥設備器中采用薄層將有利于降速干燥設備過程。

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