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    噴霧干燥熱風分布器的設計原則

    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。
    唐金鑫等在熱風分布器設計要求中,提出三條重要的原則[3],都強調了熱風分布對噴霧干燥的重要性。在隨后出現的裝置中,發現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,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;
    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。
    (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。這些問題已在[1]中有詳細的介紹。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。
    3 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*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,這就要求我們從式(1)到式(4)中去準確掌握熱風應當在何處與液滴接觸,從而可以得到*佳的傳質、傳熱速率。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。
    4 良好的熱風分布器的要素
    ⑴ 使氣液兩相接觸,混合良好,首先應當使氣體分布均勻。為使分布均勻,已經有人介紹過兩種方法:①在旋轉霧化器的配套設計中,必須用對數螺旋蝸殼,使一邊進入蝸殼的熱風經蝸殼及內部的導風板均勻地進入塔內。② 直流霧化器中的熱風分布可采用各種導向直流板,但必須配置噴嘴直流式霧化器。
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