對雙錐回轉真空干燥機的干燥速度的探討

更新時(shí)間:2018-02-01

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對雙錐回轉真空干燥機的干燥速度的探討
1、真空干燥速度的概念
物料的干燥過(guò)程,首先是物料表面的水分受熱汽化并被真空設備排除,物料表面的水分因汽化而逐漸減少,并在物料內部與表面之間形成溫度差。內部的水分在溫度差的作用下,不斷向表面擴散,并在到達表面后汽化。另外,在真空干燥過(guò)程中,同時(shí)存在著(zhù)壓力差,使得被汽化的水分子加速向真空空間移動(dòng)。在真空干燥過(guò)程中,人們總是希望加快干燥速度,縮短干燥時(shí)間,但是影響干燥速度因素1有以下幾點(diǎn):
(1)被干燥物料的狀況(如物料形狀、大小尺寸、堆置方法),物料本身的含濕量、密度、粘度等性能。一般,物料顆粒細而均勻、堆放松散、厚度薄,則內部水分容易擴散。若提高物料的初溫、經(jīng)真空過(guò)濾前處理、降低物料含濕量等,均能提高真空干燥速度。
(2)真空度越高,越利于水分在較低溫度下汽化,但真空度過(guò)高不利熱傳導,會(huì )影響對物料的加熱效果。
為提高物料干燥速度,應根據物料的特性綜合考慮真空度。通常,真空度應不低于1×104Pa。
2、影響雙錐回轉真空干燥機干燥速度的因素
把雙錐回轉真空干燥機干燥過(guò)程作試驗,分別以真空度、干燥溫度、蒸汽壓力與干燥時(shí)間為參數,試驗所作的曲線(xiàn)表明:雙錐回轉真空干燥機干燥過(guò)程可分為*升溫、*恒溫、第二升溫、第二恒溫和降溫五個(gè)階級。其中:
(1)*升溫是加熱物料,使其升溫的預熱階段。該階段中,物料中水分汽化量很少;
(2)*恒溫是恒速干燥階段,在該階段中,物料的自由水、表面水和毛細管水等大量汽化。因此,溫度和真空呈恒定狀態(tài),且真空度與該干燥溫度下水的飽和蒸汽壓力近似相等;
(3)第二升溫是加熱物料遷移內部水分至物料表面的過(guò)程,由于汽化的水分很少,導致物料溫度升高和真正度也隨之提高;
(4)第二恒溫是汽化物料包裹水和部分結晶水階段,由干水分遷移率與汽化率相定,故溫度和真空呈平穩狀態(tài);
(5)降溫階段開(kāi)始時(shí),關(guān)閉加熱蒸汽,通以冷卻水至筒體夾套,冷卻筒體使其內部物料溫度下降,以便卸出干燥制品。
現在此把某一產(chǎn)品的平均干燥工藝參數(如表1所示)列出。從表1中可看到:雙錐回轉真空干燥機干燥過(guò)程的不同階段所具備的性質(zhì)也不同,故應該根據其不同階段而設定不同的操作參數,這樣能更有效地利用設備的功能。然而,現實(shí)的雙錐回轉真空干燥機的許多操作參數是常量不變(如旋轉速度)或自動(dòng)控制(如工作真空度、干燥溫度等),以下就干燥不同階段過(guò)程的操作參數對真空干燥速度的影響展開(kāi)討論,并提出建議性的改進(jìn)意見(jiàn)。
3、雙錐回轉真空干燥機旋轉速度對真空干燥速度的影響及探討
雙錐回轉真空干燥機筒體的旋轉速度越快,干燥速度越高。但在干燥后期,隨著(zhù)物料濕含量的下降,干燥速度也降低,此時(shí)提高轉速對干燥速度的提高均無(wú)益。另外,在干燥初期,較快的旋轉速度,會(huì )導致濕分汽化過(guò)快而產(chǎn)生物料粘結成團的現象。因此,應在干燥初期采用較低的轉速,待物料表面較干以及不結團時(shí)再提高轉速,以便加快干燥速度、縮短干燥時(shí)間。
對此點(diǎn),建議可選用變頻電機,使筒體的旋轉速度在運行時(shí)能變動(dòng),并有菜單可設定不同時(shí)間段所選用的不同的筒體旋轉速度(0~10rpm內無(wú)級調速),即要有時(shí)間—速度關(guān)系的設定。
4、雙錐回轉真空干燥機加熱與冷卻對真空干燥速度的影響及探討
雙錐回轉真空干燥機夾套內對流換熱需分別提供熱量和冷量,故夾套內將經(jīng)歷以熱蒸汽方法的升溫或以冷卻水方法的降溫。文獻1認為,提高熱介質(zhì)溫度可加快升溫速度,縮短干燥時(shí)間。對粘性大的物料,熱介質(zhì)溫度高容易產(chǎn)生結團現象。降低冷卻水溫度可加快降溫速度,也可縮短工作周期。隨著(zhù)物料的性質(zhì)不同,可選擇適當的溫度,常以變溫干燥法為佳,即在干燥初期溫度低,逐漸提高溫度以增大干燥速度。
對此點(diǎn),建議可選用溫度傳感元件,使雙錐回轉真空干燥機夾套內熱量或冷量控制能在運行時(shí)變動(dòng),并有菜單可設定不同時(shí)間段所選用的溫度,即要有時(shí)間—溫度關(guān)系的設定。
5、雙錐回轉真空干燥機真空度對真空干燥速度的影響及探討
通常雙錐回轉真空干燥機選用1×103-1×104Pa真空度,真空度高,物料中濕分汽化溫度低,干燥速度快。
但真空度過(guò)高,會(huì )導致抽氣系統成本增加,干燥后物料價(jià)格增高,經(jīng)濟上不合算。但表1可知,在降溫階段的真空度值很小,故應分段來(lái)控制真空度的壓力。
對此點(diǎn),建議可選用壓力傳感元件,使雙錐回轉真空干燥機筒體內真空度控制能在運行時(shí)變動(dòng),并有菜單可設定不同時(shí)間段所選用的真空度,即要有時(shí)間—真空度關(guān)系的設定。
6、雙錐回轉真空干燥機錐體角度及充填量對真空干燥速度的影響
雙錐回轉真空干燥機筒體堆放顆粒狀或粉末狀物料時(shí),當物料堆斜面與底面間夾角增大到某個(gè)角度時(shí),將發(fā)生側面物料下滑落的現象。此時(shí)發(fā)生物料滑落的斜面與底部的夾角稱(chēng)該物料的滑移角(滑移角與物料組成、濕含量、粒度和粘度有關(guān))。故雙錐回轉真空干燥機的設計和選擇時(shí),應根據物料的滑移角而選擇錐體的角度1。
文獻1也認為,實(shí)際裝料容積與干燥筒體容積之比為充填率。雙錐回轉真空干燥機的充填率通常為30%~50%之間,其與物料的堆密度也有關(guān)。
從上可知,雙錐回轉真空干燥機筒體錐體的角度太大或太小都會(huì )影響翻動(dòng)混合效果,而其形成的物料干燥表面zui終影響了干燥速度。同樣,實(shí)際裝料容積充填率過(guò)高也會(huì )影響翻動(dòng)混合效果,影響了干燥速度。