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常州市广博干燥设备有限公司(http://www.yfdry.cn)专业生产实验室专用小型电加热双锥回转真空干燥机,喷雾干燥机,热风循环烘箱等干燥设备。产品广泛应用于化工、制药、食品、冶金、建材、农副等行业,深受用户好评。 ·English ·网站地图
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双锥回转真空干燥机
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旋转式间接干燥机的设计开发

1引言
  干燥是一项古老而又重要的单元操作,通常指利用热能使物料中的湿份汽化,并将产生的蒸汽排除的过程。其本质为被除去的湿份从固相中转移到气相内,固相为被干燥的物料,气相为干燥介质。干燥是最为常见和耗能最大的工业操作,也是化工单元操作中最为多种多样的一类操作,用于不同性状物料的干燥方法多达百种。干燥又是一个最复杂、研究很不充分的操作,因为在固体介质中同时发生热量、质量和动量的传递现象,用数学描述存在着困难性和无效性。所以国外许多学者认为:“干燥是一门艺术”,有大量的“knowhow”(知其然),而没有足够的“knowwhy”(知其所以然)。迄今为止大多数干燥机的设计在很大程度上是依赖中试和经验相结合完成的。
  2 干燥机分类及国内外应用研究概况
  干燥方式的多样导致了干燥设备的多样性,许多人试图对干燥机进行分类,McCormick尝试从用户视角进行分类,Sloan将干燥机分成20个型式,Dittman提出了工业上普遍运用的分类标准,即按热量传递方式将干燥设备分成直接传热式干燥设备和间接传热式干燥设备。
  直接传热式干燥设备顾名思义,干燥介质直接与被干燥物料接触,把热量传递给物料,同时将物料蒸发的湿份带走。典型的有喷雾干燥器、流化床干燥器、转筒式干燥机、盘架式干燥机等。直接传热干燥设备虽然结构简单,但其中运用的干燥介质普遍热值较低,为了符合成品要求,介质流量很大,设备配套成本上升,且热效率低一直是困扰其运用的关键。
  间接传热设备中,物料和干燥介质通过一层金属壁隔开,热量由金属壁传至物料。因为非冷凝气体与金属壁的传热系数太小,所以此类干燥设备的加热介质一般是冷凝气体或液体。与直接干燥设备相比,间接干燥设备有如下优点:(1)产品质量易于保证。由于物料与干燥介质不直接接触,避免了干燥介质对物料的二次污染(2)干燥热源趋于多样化。物料与干燥介质分离使我们对热源的要求有所降低。譬如可以分别用蒸汽和烟道气作为干燥介质。这样,当能源紧缺时,此类干燥机的工作就较少受影响。(3)高的热效率。间接加热干燥机的热效率主要体现在尾气流量上,与直接加热干燥机相比,间接加热干燥机的尾气流量小,因而带走的热能就少。一般说来,达到相同的干燥质量,间接式干燥机所需热能是直接式干燥机的12~13,并且随着成品目标湿度的降低,间接式干燥机的优势会显著增加。(4)低污染尾气流量小使从干燥机携带出的粉尘也大为减少,可以把污染控制在很小的范围内。我国酒精行业开始利用间接干燥机处理残渣,不仅使工厂工业废水中BOD含量和COD含量达到国家排放标准,而且每生产一吨酒精可附产0.9吨高蛋白饲料。
  事物都有其两面性,接触式干燥的缺憾是:黏度大的物料在金属加热面上不易更新,使干燥机的传热系数大为降低,严重的会造成结巴,影响干燥过程的进行。
  为了提高间接式干燥机的传热效果,一般将间接式干燥机的传热部件设计成旋转结构,旋转式间接干燥机主要有旋转圆盘式、旋转列管式、滚筒式、旋转桨式等干燥机。其中旋转圆盘式、旋转列管式干燥机国外80年代中期起已广泛应用于化工、食品、饲料等行业我们经过数年的研究并与制造厂合作已成功研制出该机并逐步投入运行,如酒精行业酒精糟的干燥、无机盐行业中轻质碳酸钙的干燥等。
  3 旋转列管式干燥机和旋转圆盘式干燥机的开发研究
  3.1 结构
  这两种旋转式间接干燥机的结构主要由以下四部分组成:(1)主机转子系统,此为干燥机的核心部件,不同的干燥机有不同的转子结构。旋转列管式干燥机的转子由两端中空轴、封头及数百根管子形成的管束组成;旋转圆盘式干燥机的转子由中空轴和焊接组装在其上的数十只圆盘组成。其结构如图1、图2。运转时转子靠两端轴承支撑:一端为固定轴承,一端可以自由游动、消耗热膨胀。转子四周有固定在架子上的抄板。(2)传动系统,由主电机、减速系统组成(摆线针轮减速和齿轮减速二级)。(3)管路系统,由调节阀门、金属软管、旋转接头等组成。(4)排风和除尘系统,引风机排风,配湿法除尘回收热水和粉尘。
  3.2 工作原理
  参见图1、图2,在密闭的干燥室内,有一由管束组成的转子或由一组圆盘组成的转子缓缓旋转,通过转子的入口和出口中空轴导入和导出热介质。热介质通过金属壁将热量导给被干物料,物料吸热增焓蒸发湿份。转子周缘安有特殊的刮板,一方面不断将物料翻起使之与金属换热表面接触,另一方面刮板与转子有一定的倾角,将物料从入口端推向出口端。对不同的物料,改变干燥室长度、转子转速及刮板倾角,使物料从入口到出口刚好完成干燥过程。蒸发的湿份则由顶部引风机抽出。
  3.3 设计模型
  旋转式间接干燥机的尺寸大小是通过换热面的大小来度量的。通过物料衡算,可以确定干燥机的热消耗量Q(即单位时间内干燥机消耗的热量),而Q=KA△t,因此干燥机换热面积的大小取决于总传热系数K和温差$t。其中,△t可以调节蒸汽入口温度来实现而传热系数K则与物料特性,干燥机搅动水平等决定。另外该类干燥机的转子系统受热介质的压力作用是承压部件。因此旋转式间接干燥机的设计有两大技术关键:(1)干燥机实际传热系数的计算;(2)干燥机转子强度的设计。
  3.3.1 实际传热系数的计算
  从工作原理看,干燥机传热系数的计算可归结为管束或平板在搅动的颗粒床上的热传导。对搅动床的传热系数进行分析的资料在国外较少报道。文献给出了大型旋转圆盘干燥机传热系数的计算方法。利用Schlunder提出的“颗粒热传递模型”采用移动加热板的方法来计算传热系数。该理论认为在移动加热面与待干燥的颗粒床间的热传递现象主要受三个机制控制,即热阻主要由以下三部分组成:(1)加热壁与颗粒间的热传递;(2)填料床内的热传导;(3)基体中由于颗粒运动引起的热对流。将各部分的热阻叠加起来就可以计算出总的传热系数。对于管束式干燥机经大量试验和宏观统计分析,亦建立了实际传热系数的计算方法。
  3.3.2 干燥机转子强度的设计
  干燥机转子系统的强度设计的部件随不同的干燥机类型而有所不同。对于旋转列管式干燥机来说,根据对该特殊设备的分析并参照以往的设计经验,可以确定主要的危险部位及校核内容为:(1)位于轴承支承处的主轴应力;(2)转子的刚度分析及最大挠度计算;(3)管子与管板连接处的扭转应力;(4)封头的膜应力。由于该设备为非标准设备,在进行强度与刚度分析时首先要进行合理的、偏于安全的力学模型简化,然后针对力学模型进行强度和刚度分析计算。对于旋转圆盘式干燥机,转子强度的分析设计主要包括两部分:(1)工作圆盘(承压非标设备)的强度分析;(2)承受内压和弯曲扭转载荷的中空轴的强度分析。对于工作圆盘可采用有限元计算强度,对于中空轴则采用简化的力学模型来计算主轴的挠度和最大应力。
  4 发展趋势
  随着人们的节能及环保意识的不断加强,开发新型节能的组合式干燥机和高效环保型干燥机将是今后旋转式间接干燥机发展的主要方向之一。另外,随着计算机辅助设计技术(CAD)的不断发展,把CAD技术结合到旋转式间接干燥机的设计开发中也是干燥机设计技术发展的必然趋势。利用VisualC++的MFC库等面向对象的软件开发环境将整个设计过程做成软件,通过友好的用户界面提供参数化设计,用户只要输入设计参数,由软件自动完成设计校核,直至最终出图。

· 行业聚焦:

   传导干燥法通过金属等蜀面间接传递干燥所需要的热量。干燥速率比直接干燥法低。恒速干燥期间产品温度与加热源的温度没有关系,大体与装置内气体压力的饱和温度相同。为了提高干燥速率和防止干燥不均,通常用机械搅拌或使容器本身旋转,以增加或不断更新物料的传热面,因此有必要深入研究传热机构的附着问题。干燥装置本身价格昂贵,但其特点是集尘系统的负荷小,热效率高,溶剂容易回收,总的费用比直接干燥法便宜得多。
  (1)带式干燥机
  带式干燥机由若干个独立的单元段组成。每个单元段包括循环风机、加热装置、单独或公用的新鲜空气抽入系统和尾气排出系统。对干燥饲料原料的粉碎是饲料加工中非常重要的一个环节,通过粉碎可增大单位质量原料颗粒的总表面积,增加饲料养分在动物消化液中的溶解度,提高动物的消化率;而且,粉碎原料粒度的大小对后续工序(如制粒等)的难易程度和成品质量都有着非常重要的影响;另外,粉碎粒度的大小直接影响着生产成本,在生产粉状配合饲料时,粉碎工序的电耗约为总电耗的50%~70%。粉碎粒度越小,越有利于动物消化吸收,也越有利于制粒,但同时电耗会相应增加,反之亦然。所以,恰当地掌握粉碎技术、选用适当的粉碎机型是饲料生产不可忽视的问题。
  饲料工业使用的粉碎设备有很多种形式,其中,锤片式粉碎机因其占地面积小、粉碎效率高、耗电量小等优点,得制造超微粉体可采用机械方法、化学方法或其他方法等等。但是粉体工程是粉碎不可缺少的关系极大的操作。它对如何突破确实存在的“3微米壁垒”这个粉碎极限作了大量的研究工作,现把其研究结果简单归纳如下。
  在干式粉碎时,当粒子达到数微米时开始出现凝聚现象,当接近1微米时这种负粉碎或称作逆粉碎与正粉碎相等而出现平衡状态。这就是粉体极限粒度。进而由媒体所施加力的影响,逆粉碎继续进行,粒径继续增大。此时,煤体单个越小平衡粒度*500eql就越往微细侧移动且达到平衡的时间越长。
  在湿式粉碎(确切应称液中干燥设备的年需求量将达到3000(套)左右;农业,林业,粮食,轻工等行业,如干燥设备,年需求量预计将达到5000(套)左右。目前,干燥设备在国内市场占有率已达到留时间、需要的冷却水量等一系列干燥参数,确保不产生废能,干燥机使用的能量只是按需而取。

    如果生产线只开到最大产能的60%,在保证工艺一致的情况下,可以相应地调节干燥机的功能,其功能可以设定在100%至最低40%的干燥能力范围内,保证节省50%的加热空气所需的能量,以及高达30%的总能耗。

    EMK成本低、构造简单、易于操作,工人只要在控制面板上输入机器每小时的吞吐量即可,可用于新的干燥系统中和现有系统的翻新改造上,不影响最终产品质量,并且总是能够获得正确的PET加工所需的理想参数。

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