第七讲--气流干燥系统设计特点.doc

PAGE PAGE 28 第七讲 气流干燥系统设计特点 本讲先对气流干燥作一个概述,再着重介绍悬浮速度,直管气流干燥和脉冲式气流干燥。 一、气流干燥概述: 气流干燥也称“瞬间干燥”,是固体流态化中稀相输送在干燥方面的应用, 是一个气固两相流问题。气流干燥是使已加热介质(空气,惰性气体,燃气或 过热蒸汽等)与被干燥物料直接接触,并使被干燥物料(固体)均匀地悬浮于流 体中,因而两相接触面积大,强化了传热和传质过程。气流干燥是我国在散状 物料干燥方面应用得比较早,也较广泛的流态化干燥技术。 (一)、气流干燥的特点: 1.优点: (1).干燥强度高:固体颗粒在气流中高度分散呈悬浮状,气固两相之间的 传热传质面积大大增加;另外,由于采用较高气速,使得气固两相间的相对速度也较高,因此容积传热系数也相当高,达到2000～6000kcal/m3·h·℃,为一般回转干燥器的20～30倍。如以气体与物料之间的传热面积来评估,则气体与物料间的给热系数高达200～1000kcal/m2·h·℃。 (2).干燥速度快,干燥时间短,处理量大:由于气流干燥管长一般为15～25m,气流速度一般为20～30m/s,所以干燥时间一般为1～3s。由于气流干燥容积传热系数高,进口与出口的气流温差大,因此在相同的干燥器容 (3).结构简单,占地面积小,制造方便:在整个气流干燥系统中,除通风机和加料器外,就没有其他转动部件,设备投资费用较少。 (4).操作方便,可实现自动化连续生产:在气流干燥系统中,把干燥,粉碎,筛分,输送等单元过程联合操作,流程简化并易于自动控制。 (5).适应性广:对散粒状物料的粒径适用范围较广,物料含水率一般在15～40%之间,干燥时物料的临界含水率低,可以干燥到较低含水率,如1～2%。近年来,在膏状物料和浆状物料干燥方面也有采用气流干燥,但从目前情况来看,用于干燥热敏性散状物料仍是绝大多数。 2.缺点: (1).气流干燥系统的流动阻力较大,系统阻力一般为3000～4000Pa,必须选用高压或中压通风机,动力消耗较大。 (2).气流干燥所使用的气速高,流量大,经常需要选用尺寸大的旋风分离器和布袋除尘器,会增加投资。 (3).气流干燥的操作弹性系数较小,对于干燥载荷很敏感,固体物料输送量过大时,气流输送就不能正常进行。 (4).由于气流速度较高,颗粒有一定的磨损,因此对晶体形状有一定要求的物料不宜采用;对管壁粘附性很强的物料(如钛白粉,粗制葡萄糖等物料),以及需要干燥到临界含水率以下的物料,也不宜采用气流干燥方法。 (二)、气流干燥的适用范围: 1.物料状态:气流干燥要求以粉末或颗粒状物料为主,其颗粒粒径一般在0.5～0.7mm以下,至多不超过1mm。对于块状及泥状物料,应选用粉碎机和分散器与气流干燥串联的流程,使湿物料同时进行干燥和粉碎,表面不断更新,以利于干燥过程的连续进行。 2.湿分和物料的结合状态:气流干燥采用高温高速的气体作为干燥介质,且气固两相间的接触时间短。因此气流干燥仅适用于物料湿分进行表面蒸发的恒速干燥过程;需干燥的物料中所含湿分应以润湿水,孔隙水或较粗管径的毛细管水为主。此时,可获得湿分低达0.3～0.5%的干物料。对于吸附性或细胞质物料,若采用气流干燥,一般只能干燥到含水率为2～3%。 (三)、气流干燥器的主要类型(结构示意图见金陵样本第一册第14～16页): 在这里,我们仅作简单介绍,详细内容可查阅《流态化干燥工艺和设备》一 书。 1.直管气流干燥器: 直管气流干燥器的气流管的高度一般为10～20m。根据脱水的难易程度, 可分别采用一级直管气流干燥器或二级及多级直管气流干燥器。在二级气流干燥器中,有一种正负压气流干燥器,有节约能源的效果。直管气流干燥器是最早使用的,目前还大量使用的气流干燥器。 2.脉冲气流干燥器: 为了充分利用气流干燥管中颗粒在加速段所具有的高传热传质效果,而采用管径交替缩小和扩大的脉冲气流干燥器。脉冲气流干燥的原理是气体和颗粒遵循不同的运动规律。加入的物料先进入小直径干燥管内,由于小直径管内气流速度较高,使静止或速度较小的颗粒产生一个加速运动,但颗粒速度总是小于气流速度。当加速运动终了时,干燥管直径突然扩大,对于颗粒运动,由于惯性作用,在扩大管内从较高速度慢慢减速;对于气体运动,遵循气体连续性方程,即气体流速与流通面积成反比,气体流速突然降低,并低于颗粒速度,对颗粒起减速作用,但气固之间会有较大的速度差。当颗粒减速终了时,干燥管再行突然缩小,气体流速又突然加大,大于颗粒速度,又对颗粒加速。如此反复交替地使管径缩小和扩大,使