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氣流幹燥技術研究現(xiàn)狀與發(fā)展(zhǎn)趨勢

2019-05-05 | 瀏覽量: 常州市萬曉幹燥設備有限公司
文章標簽:幹燥設備,幹燥機
  氣流幹燥機是對(duì)流傳熱幹燥的一種,也(yě)稱“瞬間幹燥”。在氣流幹(gàn)燥過(guò)程中,物料在加熱氣體中分(fèn)散,同時完成輸送和幹燥2種(zhǒng)功能。由於幹燥物料均勻懸浮於流體中,因而兩相接觸麵積大,強化(huà)了傳熱與傳質過程。 
  1氣(qì)流幹燥裝(zhuāng)置分類
  1.1簡(jiǎn)單直管式 
  這是最早也是目(mù)前氣流幹燥中使用最廣泛的一種,其結構簡(jiǎn)單、製(zhì)造容易。經(jīng)研究發現,熱質傳遞(dì)最有(yǒu)效的(de)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(qì)。後者在化工、建(jiàn)材(cái)某些物料表麵水(shuǐ)的蒸發上應用廣泛。 
  1.2倒錐式 
  倒錐式氣流幹燥器采(cǎi)用氣流幹燥管直徑逐漸增加的結(jié)構(gòu),因(yīn)此氣速由下向上遞減(jiǎn),不同粒(lì)度的顆粒分別在管內不(bú)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(zēng)加了顆粒(lì)在管內的停留時間(jiān),降低氣流幹燥管的高度。 
  1.3脈衝式 
  脈衝式氣流幹燥管的管徑交替縮小和擴大,顆粒的運(yùn)動速度也交替地加速和減速,使得空氣和顆(kē)粒間相對速度(dù)和傳(chuán)熱麵積均較大,從而強化傳熱傳質的速率(lǜ)。目前脈衝氣流幹燥器的型式有3種,直管擴縮型脈衝管、錐形(xíng)脈衝(chōng)管和S型(xíng)脈衝管。 
  1.4套管式 
  套(tào)管式幹燥器的幹燥管不是簡單的單層直管(guǎn),而是內外套管組成的,有單套和雙套(tào)管之分。單套管的物料與氣流同時由內管下部進入,顆粒在內管做加速運動,到加速終止時,由內管頂端導入內外(wài)管的環隙(xì)內。在環隙內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(dù)和提高熱效率。 
  1.5其他(tā)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(guǎn)式、渦旋流式等。 
  2氣流幹燥技術研究(jiū)現狀 
  曹崇文介紹了一種應用較廣的氣流(liú)幹燥的基(jī)本數學模型,為氣流(liú)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:一是物料為球形顆粒,粒徑、含水率均勻;二是幹燥管與水平麵垂(chuí)直;三是幹燥管截麵處顆粒分布均勻,氣流速度均勻;四是物料與空氣運動同向;五是幹(gàn)燥管(guǎn)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(héng)方程、幹燥速率方程、顆粒相動(dòng)量方程。為實際幹燥管的設計提供(gòng)理論指導。金國淼介紹了氣流幹燥中粒子在氣流幹燥管(guǎn)內的運動方程式(包括加速運動段與等速運動段),同時介紹(shào)了粒子在氣流幹燥管中的傳熱與氣流幹燥管(guǎn)壓力損失的計(jì)算公(gōng)式。為研究粒子在幹燥管(guǎn)內的運動規律(lǜ)及傳熱傳質規律起到一定的參考作用。陳(chén)文靖通過所建立的氣流幹燥器加速段質熱傳遞的微分方程,並賦予(yǔ)一定的初(chū)始變量,得出“氣流幹(gàn)燥器最(zuì)有效的(de)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。鄭國生(shēng)通過模擬(nǐ)並分(fèn)析了不同工況下的(de)幾種(zhǒng)因素——熱風溫度、喂入量、風量的影響對氣流幹燥性能的影(yǐng)響,提出了******操作工況參數。孟巍等對旋轉閃蒸式幹(gàn)燥器的操作氣速、進氣溫度、進料速度的(de)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。李軍輝等對擬薄水鋁(lǚ)石直管氣流幹燥(zào)進行(háng)了數值模擬。利用鄭(zhèng)國生、曹崇文所提出的公式,得出物料溫度、熱風(fēng)溫度、顆粒速度、熱風濕度、物料含水率隨幹燥管(guǎn)高度變化的曲線,並結(jié)合正交試驗,采用4因素(進氣溫度、幹燥管直(zhí)徑、氣流速(sù)度、進料速度)2水平,綜合采用費用及(jí)含水率作為指標,得出相對經濟且含水率較低的因素(sù)組合。梁棟等對濕煤灰在氣流幹燥管裏的傳熱傳質過程進行了模擬。得(dé)出了含濕煤灰顆粒在不同氣流幹燥條件下(xià)的幹燥曲線,並(bìng)結合(hé)試(shì)驗加以驗(yàn)證及(jí)對比。提出如下觀點:顆粒幹燥(zào)過程主要發生在幹燥管氣流入口以上1m左右的高度內,然後隨著幹燥(zào)管高度的增加,顆粒(lì)的含濕率緩慢下(xià)降(jiàng),最後趨於穩定。 
 3氣流幹燥技術的發展趨勢(shì) 
  3.1幹燥(zào)設備專用(yòng)化 
  幹燥設備是非標準化設備,之所以是非(fēi)標準化(huà)設備,主要是處理的物料(liào)物性及產品要(yào)求差(chà)異很大。因此,有針對性的設計,更能使幹(gàn)燥設備(bèi)發揮其作用,對技術及經濟均有(yǒu)一定意義。 
  3.2多級及(jí)組合幹燥係統的開發 
  不同型式的(de)幹燥(zào)設備可以適(shì)用不同的物(wù)料或可以適(shì)用物料不(bú)同的幹燥階(jiē)段,組合幹燥(如氣流幹燥和流(liú)化床幹燥組合)可以******限度地優(yōu)化幹燥過程,使幹燥係統更(gèng)加合理(lǐ)。 
  3.3節能工(gōng)藝的應用 
  采用正(zhèng)負壓結合型多級氣流幹燥器(qì),可(kě)有(yǒu)效利用尾氣的餘熱,降低尾氣(qì)的排出溫度,增加濕度後排出,克服單、雙級幹燥(zào)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(jú)限於幹燥(zào)操作,有時還將粉碎、分級、甚至加熱(rè)反應(yīng)集於一機之(zhī)中,大大縮短生產工藝流程,使設備呈多功能化。 
  3.5提高幹燥設(shè)備的自動控製水平 
  一是對幹燥前濕物料濕含(hán)量進行檢(jiǎn)測控製,通過機械方法,把濾餅的水分降到最低的穩定值。二是根(gēn)據現有的熱源條件,在其所能提供的最高進(jìn)風溫(wēn)度條件下,自(zì)動調節濕物料進給速(sù)度,通過成品幹燥度的檢測(cè),調整進(jìn)風量(liàng),以******限度地降低出(chū)口物料溫度,提高(gāo)熱效率,降低能耗。 
  3.6氣流幹燥模擬(nǐ)軟件(jiàn)的開發(fā) 
  中國農(nóng)業大學已開發出一種專門用於氣流幹燥模(mó)擬的軟件Flash,該軟件能分析操作參數、物料參數等對幹燥性能的影響,並能(néng)進行模擬實驗,得出物料和幹燥介質各參數沿管長變化的規(guī)律,且能用於輔助設計幹燥管某些結構參數,此(cǐ)種類型的軟件還有待發展和逐步完善(shàn)。此外,運用目前公認比較成熟的CFD商業軟(ruǎn)件包,如Fluent、CFX、PHOENICS、STAR-CD等,對幹燥的(de)傳熱和傳(chuán)質過程進行數值模擬的研究,成為氣流(liú)幹燥模擬的(de)一個重要方向。 
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