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旋轉閃蒸干燥機的原理與設計

1?概述
      旋轉閃蒸干燥裝置是一種將干燥技術(shù)和流態(tài)化技術(shù)綜合為一體的干燥設備，它克服了干燥設備能源消耗大和流化床干燥不均勻的缺點(diǎn)，集兩者之所長(cháng)，成為具有高效、節能、
快速等特點(diǎn)的理想干燥設備。它特別適合于膏狀物、濾餅等物料的直接干燥，彌補了耙式干燥效率低、產(chǎn)量小的不足，改變了噴霧干燥先稀釋再進(jìn)行噴霧處理的復雜過(guò)程。
數年來(lái)，旋轉閃蒸干操廣泛應用于輕工、石油、化纖、食品、礦山、涂料、染料及中間體等化工行業(yè)的高粘度、高稠度、熟敏性膏狀物料的干燥。與其他干操設備相比，
旋轉閃蒸干燥裝置技術(shù)先進(jìn)、設備緊湊、操作簡(jiǎn)單、維修方便，強化了氣固傳熱效果，使干燥時(shí)間大為縮短，產(chǎn)品產(chǎn)量及質(zhì)量大大提高，節能效果比較顯著(zhù)。

2旋轉
     閃蒸干燥機的構造及原理
2．1 干燥機的構造：旋轉閃蒸干燥機如下圖所示，主要由熱風(fēng)分配器、螺旋加料器、攪拌器、分級器、旋轉干燥室等幾部分組成。干燥室底部設置倒錐體結構，
其外圓環(huán)為熱風(fēng)分配器，與熱風(fēng)入口相連，熱風(fēng)與此以圓環(huán)狀分布在筒體外周，從簡(jiǎn)體底部狹縫以切線(xiàn)方向進(jìn)入流化段形成旋轉風(fēng)場(chǎng)。環(huán)隙尺寸是直接影響干燥機工作狀況的主要參數。
倒錐體結構，可使熱風(fēng)流通截面自下而上不斷交大，底部氣速相對較大，上部氣速相對較小，從而保證了下部的大顆粒處于流化狀態(tài)的同時(shí)，上部的小顆粒也外于流化狀態(tài)。另外，
倒錐體結構還縮小了攪拌軸懸臂部分的長(cháng)度，增加了運轉的可靠性，還可有效地防止軸在高溫區工作的惡劣狀況，從而延長(cháng)軸承的使用壽命。流化段內設有攪拌器，用來(lái)破碎、混合物料，
使熱風(fēng)和物料充分接觸并保證粒子在干燥室高溫區停留時(shí)間為較短，為防止物料在攪拌器作用下拋向四壁，粘結在四壁上出現“結巴”現象，會(huì )導致不能正常操作，攪拌齒上安裝刮板，
并與室底及器壁都有微小間隙，可以保證物料在與器壁粘結牢固之前便將其剝落。另外，攪拌轉數也應合理選擇，其轉速的常規范周為50"-"500轉／分。攪拌軸與干燥器底部有良好的密封裝置。
干燥室頂部的分級器是一個(gè)有一定的角度的帶孔園形板。分級器的作用主要是將顆粒較大、還沒(méi)有干燥的物料分離擋下，以繼續進(jìn)行干燥，從而保證滿(mǎn)足產(chǎn)品粒度分布窄、濕含量均勻一致的要求。
分級器孔徑大小和高度決定干品粒度，當高度一定時(shí)，孔徑越小其產(chǎn)品的粒度越細。
2．2干燥原理 根據干燥過(guò)程中發(fā)揮的作用可以把主體設備分為三部分：底部是流化段，中間部分是干操段，上面是分級段。各段結構不同，所起作用不一樣，我們初步加以分析：
(1)流化段是物料入口以下部分，
內設有攪拌器。它能幫助破碎高粘性物料，使濕料與干燥熱空氣充分接觸，產(chǎn)生較大的傳熱系數。干燥熱風(fēng)從切線(xiàn)方向以一定風(fēng)速進(jìn)入干操器底部環(huán)形通道，從殼底縫隙進(jìn)入流化段。
由于通道截面突然減小，使動(dòng)能增加、風(fēng)速增大，這樣在器內形成具有較大風(fēng)速的旋轉風(fēng)場(chǎng)。物料自螺旋輸送器進(jìn)入干燥器后，首先承受攪拌器的機械粉碎，在離心、剪切、碰撞的作用下物料被微料化，
與旋轉熱風(fēng)充分接觸形成流化床而被流態(tài)化。處于流化狀態(tài)的顆粒表面完全暴露在熱風(fēng)中，彼此間互相碰撞和磨擦，同時(shí)水分蒸發(fā)，使粒子間粘性力減弱，顆粒之間成分散、不規則的運動(dòng)，使氣固兩相充分接觸，
加速了傳質(zhì)、傳熱過(guò)程。在流化段內冷熱介質(zhì)溫差較大，大部分水分在此區被蒸發(fā)，只有充分干燥后的微粒才能被熱風(fēng)帶出流化段。流化段屬于高溫區，物料濕含量較大，當物料水分散失后，它已完全脫離了高溫區進(jìn)入干燥段。
因為流化段物料顆粒內部保持一定水分，物料不會(huì )過(guò)熱。干燥的微粒瞬間脫離高溫區，所以旋轉閃蒸干燥設備對熱敏性物料非常適用。經(jīng)過(guò)流化段干燥后，物料被破碎干燥成各種粒度不同的球形和不規則顆粒，
在旋轉空氣的浮力和徑向離心力作用下，未干燥的顆粒在較大離心力作用下向器壁運動(dòng)，因具有較大的沉降速度而落回流化段重復流化干燥：較小顆粒向上進(jìn)入干燥段。
(2)干燥段是加料螺旋以上到分級器之間的空間，此時(shí)物料在旋轉風(fēng)場(chǎng)中繼續干燥。較小顆粒繼續向上進(jìn)入分級段；較大顆粒在器壁周?chē)蛏线\動(dòng)與分級器碰撞下落重新干燥，直到達到干燥質(zhì)量要求。
干燥段的熱風(fēng)經(jīng)過(guò)流化段質(zhì)熱交換后，風(fēng)速減小，濕度增加，這保證了干燥段在穩定條件下順利進(jìn)行，控制了物料在干燥器停留時(shí)間，根據空氣在干燥器內停留時(shí)間來(lái)調節空氣流速，就使成品的粒度、產(chǎn)量及較終含水量得到控制，
從而在干燥器內形成一個(gè)進(jìn)料速率和符合要求的干品產(chǎn)量之間的平衡。旋轉閃蒸干燥器較終產(chǎn)品的含水量很少受進(jìn)料濕含量波動(dòng)的影響，這也是該干燥器的優(yōu)點(diǎn)之一。 (3)分級段是包括分級器在內的分級器以上部分，分級器是一個(gè)開(kāi)孔圓擋板，
通過(guò)改變孔直徑和分級段高度，改變空氣流速就可以控制離開(kāi)干燥器的粒子尺寸和數量。在此段干燥完成、達到粒度要求的物料隨熱風(fēng)帶出進(jìn)入除塵器進(jìn)行補集。 

3旋轉閃蒸干燥機的工藝計算和結構計算
3．1 工藝計算 
(1)干燥能力： G2=?G1?(1-ω1)/（ 1-ω2) 
(1)???式中G2——干燥物料產(chǎn)量，kg／h； 
G1——濕物料的處理量，kg／h； 
ω1——濕物料的濕基含水量，kg／kg； 
ω2———出干燥器物料的濕基含水量，kg／kg。 
(2)水分蒸發(fā)量： 
W=?GC(X1-?X2?)=L(Y1-Y2) 
(2)????式中 W一水分蒸發(fā)量，kg／h； 
GC一絕干物料質(zhì)量流量，kg／h； 
X1一進(jìn)干燥器物料的干基含水量，kg／kg； 
X2一出干燥器物料的干基含水量，kg／kg；
  Y1一進(jìn)干燥器空氣的濕度，kg水／kg干空氣； 
  Y2一出干燥器空氣的濕度，kg水／kg干空氣； 
L一絕干空氣流量，kg／h。
(3)空氣消耗量 
L(I1-I2)=?GC?(I1`-I2`?)+QL 
(3)?出干燥器空氣的焓： 
I2?=(1.01+1.88?Y2?)t2?+2490?Y2 
(4)????式中 I1—進(jìn)干燥器空氣的焓，kJ／kg干空氣； 
I2—出干燥器空氣的焓，kJ／kg干空氣； 
I1`一進(jìn)干燥器物料的焓，kJ／kg絕干料； 
I2`一出干燥器物料的焓，kJ／kg絕干料； 
QL一干燥器的熱量損失，kJ／h； 
t2一空氣出干燥器的溫度，℃。 
由式(2)、(3)、(4)看出，只有Y2、I2、L三個(gè)未知數，故方程組可以求解，并由此可以確定風(fēng)機風(fēng)量和熱風(fēng)爐供熱要求。將變成風(fēng)機進(jìn)口處標準狀態(tài)下風(fēng)量及系統所需風(fēng)壓，

可選擇風(fēng)機。物料中水分汽化所需熱量，由熱風(fēng)爐提供。