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对双锥回转真空干燥机的干燥速度的探讨
点击次数:395 发布时间:2018-02-01
 对双锥回转真空干燥机的干燥速度的探讨
1、真空干燥速度的概念
物料的干燥过程,首先是物料表面的水分受热汽化并被真空设备排除,物料表面的水分因汽化而逐渐减少,并在物料内部与表面之间形成温度差。内部的水分在温度差的作用下,不断向表面扩散,并在到达表面后汽化。另外,在真空干燥过程中,同时存在着压力差,使得被汽化的水分子加速向真空空间移动。在真空干燥过程中,人们总是希望加快干燥速度,缩短干燥时间,但是影响干燥速度因素1有以下几点:
(1)被干燥物料的状况(如物料形状、大小尺寸、堆置方法),物料本身的含湿量、密度、粘度等性能。一般,物料颗粒细而均匀、堆放松散、厚度薄,则内部水分容易扩散。若提高物料的初温、经真空过滤前处理、降低物料含湿量等,均能提高真空干燥速度。
(2)真空度越高,越利于水分在较低温度下汽化,但真空度过高不利热传导,会影响对物料的加热效果。
为提高物料干燥速度,应根据物料的特性综合考虑真空度。通常,真空度应不低于1×104Pa。
2、影响双锥回转真空干燥机干燥速度的因素
把双锥回转真空干燥机干燥过程作试验,分别以真空度、干燥温度、蒸汽压力与干燥时间为参数,试验所作的曲线表明:双锥回转真空干燥机干燥过程可分为*升温、*恒温、第二升温、第二恒温和降温五个阶级。其中:
(1)*升温是加热物料,使其升温的预热阶段。该阶段中,物料中水分汽化量很少;
(2)*恒温是恒速干燥阶段,在该阶段中,物料的自由水、表面水和毛细管水等大量汽化。因此,温度和真空呈恒定状态,且真空度与该干燥温度下水的饱和蒸汽压力近似相等;
(3)第二升温是加热物料迁移内部水分至物料表面的过程,由于汽化的水分很少,导致物料温度升高和真正度也随之提高;
(4)第二恒温是汽化物料包裹水和部分结晶水阶段,由干水分迁移率与汽化率相定,故温度和真空呈平稳状态;
(5)降温阶段开始时,关闭加热蒸汽,通以冷却水至筒体夹套,冷却筒体使其内部物料温度下降,以便卸出干燥制品。
现在此把某一产品的平均干燥工艺参数(如表1所示)列出。从表1中可看到:双锥回转真空干燥机干燥过程的不同阶段所具备的性质也不同,故应该根据其不同阶段而设定不同的操作参数,这样能更有效地利用设备的功能。然而,现实的双锥回转真空干燥机的许多操作参数是常量不变(如旋转速度)或自动控制(如工作真空度、干燥温度等),以下就干燥不同阶段过程的操作参数对真空干燥速度的影响展开讨论,并提出建议性的改进意见。
3、双锥回转真空干燥机旋转速度对真空干燥速度的影响及探讨
双锥回转真空干燥机筒体的旋转速度越快,干燥速度越高。但在干燥后期,随着物料湿含量的下降,干燥速度也降低,此时提高转速对干燥速度的提高均无益。另外,在干燥初期,较快的旋转速度,会导致湿分汽化过快而产生物料粘结成团的现象。因此,应在干燥初期采用较低的转速,待物料表面较干以及不结团时再提高转速,以便加快干燥速度、缩短干燥时间。
对此点,建议可选用变频电机,使筒体的旋转速度在运行时能变动,并有菜单可设定不同时间段所选用的不同的筒体旋转速度(0~10rpm内无级调速),即要有时间—速度关系的设定。
4、双锥回转真空干燥机加热与冷却对真空干燥速度的影响及探讨
双锥回转真空干燥机夹套内对流换热需分别提供热量和冷量,故夹套内将经历以热蒸汽方法的升温或以冷却水方法的降温。文献1认为,提高热介质温度可加快升温速度,缩短干燥时间。对粘性大的物料,热介质温度高容易产生结团现象。降低冷却水温度可加快降温速度,也可缩短工作周期。随着物料的性质不同,可选择适当的温度,常以变温干燥法为佳,即在干燥初期温度低,逐渐提高温度以增大干燥速度。
对此点,建议可选用温度传感元件,使双锥回转真空干燥机夹套内热量或冷量控制能在运行时变动,并有菜单可设定不同时间段所选用的温度,即要有时间—温度关系的设定。
5、双锥回转真空干燥机真空度对真空干燥速度的影响及探讨
通常双锥回转真空干燥机选用1×103-1×104Pa真空度,真空度高,物料中湿分汽化温度低,干燥速度快。
但真空度过高,会导致抽气系统成本增加,干燥后物料价格增高,经济上不合算。但表1可知,在降温阶段的真空度值很小,故应分段来控制真空度的压力。
对此点,建议可选用压力传感元件,使双锥回转真空干燥机筒体内真空度控制能在运行时变动,并有菜单可设定不同时间段所选用的真空度,即要有时间—真空度关系的设定。
6、双锥回转真空干燥机锥体角度及充填量对真空干燥速度的影响
双锥回转真空干燥机筒体堆放颗粒状或粉末状物料时,当物料堆斜面与底面间夹角增大到某个角度时,将发生侧面物料下滑落的现象。此时发生物料滑落的斜面与底部的夹角称该物料的滑移角(滑移角与物料组成、湿含量、粒度和粘度有关)。故双锥回转真空干燥机的设计和选择时,应根据物料的滑移角而选择锥体的角度1。
文献1也认为,实际装料容积与干燥筒体容积之比为充填率。双锥回转真空干燥机的充填率通常为30%~50%之间,其与物料的堆密度也有关。
从上可知,双锥回转真空干燥机筒体锥体的角度太大或太小都会影响翻动混合效果,而其形成的物料干燥表面zui终影响了干燥速度。同样,实际装料容积充填率过高也会影响翻动混合效果,影响了干燥速度。
 
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