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          行業新聞

          氣流幹燥技術研究現狀與發展趨勢

          更新時間:2020-05-05   訪問量 :1446

          關鍵詞: 幹燥設備,常州幹燥設備,流化床烘幹設備,振動流化床幹燥機,流化床烘幹機,帶式幹燥機,噴霧幹燥機,氣流幹燥機,真空幹燥機,振動流化床,沸騰幹燥機

            氣流幹燥機是對流傳熱幹燥的一種,也稱“瞬間幹燥”。在氣流幹燥過程中,物料在加熱氣體中分散,同時完成輸送和幹燥2種功能。由于幹燥物料均勻懸浮于流體中,因而兩相接觸面積大,強化了傳熱與傳質過程。 
            1氣流幹燥裝置分類
            1.1簡單直管式 
            這是目前氣流幹燥中使用廣泛的一種,其結構簡單、制造容易。經研究發現,熱質傳遞有效的長度是在進料口向上2~3m處,故又發展了管高僅4~6m的短管幹燥器。後者在化工、建材某些物料表面水的蒸發上應用廣泛 。 
            1.2倒錐式 
            倒錐式氣流幹燥器采用氣流幹燥管直徑逐漸增加的結構,因此氣速由下向上遞減,不同粒度的顆粒分别在管内不同的高度懸浮。濕物料在幹燥過程中濕分逐漸除去變輕,物料即向上浮動,相互撞擊直至粒度和幹燥程度達到要求時即被氣流帶出幹燥管,這就增加了顆粒在管内的停留時間 ,降低氣流幹燥管的高度。 
            1.3脈沖式 
            脈沖式氣流幹燥管的管徑交替縮小和擴大,顆粒的運動速度也交替地加速和減速,使得空氣和顆粒間相對速度和傳熱面積均較大,從而強化傳熱傳質的速率。目前脈沖氣流幹燥器的型式有3種,直管擴縮型脈沖管、錐形脈沖管和S型脈沖管。 
            1.4套管式 
            套管式幹燥器的幹燥管不是簡單的單層直管 ,而是内外套管組成的,有單套和雙套管之分。單套管的物料與氣流同時由内管下部進入,顆粒在内管做加速運動,到加速終止時 ,由内管頂端導入内外管的環隙内。在環隙内顆粒以較小的速度運動,然後排出。采用這種幹燥方式可以減小幹燥管的高度和提高熱效率。 
            1.5其他類型 
            除上述幾種類型外,還有旋風式、噴動式 、旋轉閃蒸式、環形幹燥器、文丘裏管式、渦旋流式等。 
            2氣流幹燥技術研究現狀 
            介紹一種應用較廣的氣流幹燥的基本數學模型,爲氣流幹燥機的設計及性能分析提供了一定的依據。通過5個假設:一是物料爲球形顆粒,粒徑、含水率均勻;二是幹燥管與水平面垂直;三是幹燥管截面處顆粒分布均勻,氣流速度均勻;四是物料與空氣運動同向;五是幹燥管是絕熱的。建立了5個微分方程:熱平衡方程、熱傳遞方程、質平衡方程 、幹燥速率方程 、顆粒相動量方程。爲實際幹燥管的設計提供理論指導 。氣流幹燥中粒子在氣流幹燥管内的運動方程式(包括加速運動段與等速運動段),同時介紹了粒子在氣流幹燥管中的傳熱與氣流幹燥管壓力損失的計算公式。爲研究粒子在幹燥管内的運動規律及傳熱傳質規律起到一定的參考作用。通過所建立的氣流幹燥器加速段質熱傳遞的微分方程,并賦予一定的初始變量,得出“氣流幹燥器有效的部分是加速段,終速段的質熱傳遞效果甚差 ,一般不應再加以利用”的結論。通過模拟并分析了不同工況下的幾種因素——熱風溫度、喂入量、風量的影響對氣流幹燥性能的影響,提出了操作工況參數 。對旋轉閃蒸式幹燥器的操作氣速、進氣溫度、進料速度的選定方法作了一定的分析;同時對其結構、流程、工作原理作了一定的介紹。提出如下觀點:顆粒幹燥過程主要發生在幹燥管氣流入口以上1m左右的高度内,然後随着幹燥管高度的增加,顆粒的含濕率緩慢下降,趨于穩定。 
            3氣流幹燥技術的發展趨勢 
            3.1幹燥設備專用化 
            幹燥設備是非标準化設備,之所以是非标準化設備 ,主要是處理的物料物性及産品要求差異很大 。因此,有針對性的設計,更能使幹燥設備發揮其作用,對技術及經濟均有一定意義。 
            3.2多級及組合幹燥系統的開發 
            不同型式的幹燥設備可以适用不同的物料或可以适用物料不同的幹燥階段,組合幹燥(如氣流幹燥和流化床幹燥組合)可以優化幹燥過程,使幹燥系統更加合理。 
            3.3節能工藝的應用 
            采用正負壓結合型多級氣流幹燥器,可有效利用尾氣的餘熱 ,降低尾氣的排出溫度 ,增加濕度後排出,克服單、雙級幹燥排出高溫低濕尾氣浪費熱量的特點。 
            3.4設備的多功能化 
            現在的幹燥設備已不僅局限于幹燥操作,有時還将粉碎、分級、甚至加熱反應集于一機之中,大大縮短生産工藝流程 ,使設備呈多功能化 。 
            3.5提高幹燥設備的自動控制水平 
            一是對幹燥前濕物料濕含量進行檢測控制,通過機械方法把濾餅的水分降到穩定值。二是根據現有的熱源條件,在其所能提供的進風溫度條件下 ,自動調節濕物料進給速度,通過成品幹燥度的檢測,調整進風量,以降低出口物料溫度,提高熱效率,降低能耗。 
            3.6氣流幹燥模拟軟件的開發 
            現已開發出一種專門用于氣流幹燥模拟的軟件Flash,該軟件能分析操作參數 、物料參數等對幹燥性能的影響,并能進行模拟實驗,得出物料和幹燥介質各參數沿管長變化的規律,且能用于輔助設計幹燥管某些結構參數,此種類型的軟件還有待發展和逐步完善。此外,運用目前公認比較成熟的CFD商業軟件包,如Fluent、CFX、PHOENICS、STAR-CD等,對幹燥的傳熱和傳質過程進行數值模拟的研究,成爲氣流幹燥模拟的一個重要方向  。 

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