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干燥设备的发展和干燥机的干燥技术

作者:admin时间:2021-08-24 15:15 次浏览

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干燥设备技术有很宽的服务领域。面对众多的产业、理化性质各不相同的物料、产品质量及其他方面千差万别的要求,干燥设备技术是一门跨行业、跨学科、具有实验科学性质的技术。...

现代干燥技术虽已有一百多年的发展史,但至今还属于实验科学的范畴。大部分干燥技术目前还缺乏能够精准指导实践的科学理论和设计方法。实际应用中。 气流干燥机技术早在上世纪初就有应用,脉冲气流干燥机欧美等发达国家将其用在食品加工上也有几十年的时间。其原理源于水的升华现象。利用这一现象。 带式干燥机的使用范围很广,目前在制药、食品、生物、化工等领域已经有了它的用武之地。但在每个领域中其选型的标准却不尽相同,这是因为各个领域。 国产干燥设备对国内市场的满足率在90%以上,但是其国际化进程却不容乐观。在国际竞争,中国干燥设备的优势主要在于价格低廉。但是产品的自动化控制。 盘式干燥机转子管组件。转子管加工的轴,一个包含一系列出口沿其长度在其上,从个人圆盘子组件被准确地定位。在操作中,蒸汽,在一端注入轴通入每。
  干燥设备技术有很宽的服务领域。面对众多的产业、理化性质各不相同的物料、产品质量及其他方面千差万别的要求,干燥设备技术是一门跨行业、跨学科、具有实验科学性质的技术。
  通常,在干燥技术的开发及应用中需要具备三个方面的知识和技术。第一是需要了解被干燥物料的理化性质和产品的使用特点。第二是要熟悉传递工程的原理,即传质、传热、流体力学和空气动力学等能量传递的原理。第三要有实施的手段,即能够进行干燥流程、主要设备、电气仪表控制等方面的工程设计。显然,这三方面的知识和技术不属于一个学科领域。而在实践中,这三方面的知识和技术又缺一不可。所以干燥技术是一门跨行业、跨学科的技术。
干燥设备,干燥机
  现代干燥设备技术虽已有一百多年的发展史,但至今还属于实验科学的范畴。大部分干燥设备技术目前还缺乏能够精准指导实践的科学理论和设计方法。实际应用中,依靠经验和小规模试验的数据来指导还是主要的方式。造成这一局面的原因有以下几方面:
  原因之一是干燥技术所依托的一些基础学科,(主要是隶属于传递工程范畴的学科)本身就具有实验科学的特点。例,空气动力学的研究发展还要靠“风洞”试验来推动,就说明它还没有脱离实验科学的范畴。而这些基础学科自身的发展水平直接影响和决定了干燥技术的发展水平。
  原因之二是很多干燥过程是多种学科技术交汇进行的过程,牵涉面广、变数多、机理复杂。例如在喷雾干燥技术领域里,被雾化的液滴在干燥塔内的运行轨迹是工程设计的关键。而液滴的轨迹与自身的体积、质量、初始速度和方向及周围其他液滴和热风的流向流速有关。但这些参数由于传质、传热过程的进行,无时无刻不在发生着变化。而且初始状态时,无论是液滴的大小还是热风的分布都不可能是均匀的。显然,对于如此复杂、多变的过程只凭借理论计算来进行工程设计是不可靠的。
  原因之三是被干燥物料的种类是多种多样的,其理化性质也是各不相同的。不同的物料即使在相同的干燥设备条件下,其传质、传热的速率也可能有较大的差异。如果不加以区别对待,就有可能造成不尽人意的后果。例如某些中草药的干燥,虽然同属一种药材只因为药材产地或收获期存在区别就须改变干燥条件,否则产品质量就会不合格。
  以上三方面的原因决定了干燥技术的开发与应用要以试验为基础。但干燥设备技术的这些特点往往被人有意或无意地忽视。制造厂商由于试验装置缺乏或类型不全(这在我国是一个普遍存在的现象)经常回避应做的干燥实验,而用户由于不了解干燥技术的特点,也经常放弃进行必要试验的要求。其结局是装置使用效果不佳,甚至于报废。在我国,这样的事例屡见不鲜,曾有过一套价值2000万元人民币的工业干燥装置因达不到使用要求而被闲置的教训。因此,建设工业干燥装置尤其是较大的装置之前,一定要进行充分的、有说服力的试验,并以试验结果作为工业装置建设的依据。这是干燥技术应用的显著特点。
  此外,种类繁多、各具用途也是干燥设备技术的一个特点。每一种技术都有自己适宜应用的领域。在工程实践中,要根据具体情况选择适用的干燥技术种类。这对投资费用、操作成本、产品质量、环保要求等方都会产生重大的影响。例如某一企业,在白炭黑滤饼干燥技术上曾经分别选用过厢式干燥、喷雾干燥、旋转气流快速干燥三种模式。^终他们体会到这三种技术各有所长。厢式干燥生产白碳黑虽然生产效率低、人员劳动强度大;但产品质量好。与橡胶混炼后所生成的制品扯断强度值较高。旋转气流快速干燥设备紧凑、投资少、生产效率高,但所生成的橡胶制品的强度指标却是三者间^差的。喷雾干燥生产白碳黑,产品各项指标在三者间居中,但具有产品流动性好、粉尘污染小,深受用户及本厂操作者欢迎的特点。在20世纪90年代,为白炭黑生产中采用哪种干燥方式更为先进的问题,曾在我国干燥界引发过争论。其实,三种设备各有特点,选用哪种类型的技术要看用户自身的条件和产品要求。不存在哪种技术更为先进的结论。类似的例子有很多,都表明了干燥技术种类繁多、各具用途的特点。所以在应用中要仔细比较、慎重选择技术方案,而通过干燥试验来考核技术方案也是必不可少的步骤。
  物料的干燥对于每一个塑料加工商来说都是不可避免的。同时,为了生产出高质量的产品,这一过程也是非常重要的。选择合理的干燥技术有助于节约成本、降低能耗,而对干燥技术和成本的正确评估对于选择合适的干燥设备具有重要的意义。
  水含量的增加会逐渐降低物料的剪切黏度。在加工过程中,由于熔体流动性能的变化,产品的质量以及一系列的加工工艺参数也会随之发生相应的变化。例如,停滞时间过长会使残余水分含量太低从而造成黏度的增加,这将导致填模不充分,同时也会造成物料发黄。另外,某些性能的变化并不能直接用肉眼观察到,而只有通过对材料进行相关的测试才能发现,如机械性能和介电强度的改变。
  在选择干燥过程时,鉴别材料的干燥性能具有至关重要的意义。物料可以分成吸湿性和非吸湿性两种。吸湿性物料能够从周围环境吸收水分,非吸湿性材料不能从环境中吸收水分。对于非吸湿性物料,任何环境中存在的水分都保留在表面,成为“表面水分”而易于被清除。不过由非吸湿性物料制成的胶粒也可能因为添加剂或填料的作用而变得具有吸湿性。
  另外,对一个干燥工艺过程的能耗的计算,可能会与加工作业的复杂程度以及其他因素有关,所以这里所介绍的数值仅供参考。
干燥设备,干燥机
  对流式干燥机
  对于非吸湿性物料,可以使用热风干燥机进行干燥。因为水分只是被物料与水的界面张力松散地约束,易于去除。此类机器的原理是,利用风扇来吸收环境中的空气并将其加热到干燥特定物料所要求的温度,被加热后的空气经过干燥料斗,并通过对流的方式加热物料以除去水分。
  对吸湿性物料的干燥一般分为三个干燥段:第一个干燥段是将物料表面的水分蒸发掉;第二个干燥段则将蒸发的重点放在材料内部,此时干燥速度缓慢降低,而被干燥物料的温度开始上升;在^后一个阶段,物料达到与干燥气体的吸湿平衡。在这个阶段,内部和外部间的温度差別将被消除。在第三段末端,如果被干燥物料不再释放出水分,这并不意味着它不含水分,而只是表明胶粒和周围环境之间已经建立起了平衡。
  在干燥设备中,空气的露点温度是一个非常重要的参数。所谓的露点温度就是在保持湿空气的含湿量不变的情况下,使其温度下降,当相对湿度达到100%时所对应的温度。它表示空气达到水分凝结时所对应的温度。通常,用于干燥的空气的露点愈低,所获得残余水量就愈低,干燥速度也愈低。
  目前,生产干燥空气^为普遍的方法是利用干燥气体发生器。该设备以由两个分子筛组成的吸附性干燥器为核心,空气中的水分在这里被吸收。在干燥状态下,空气流经分子筛,分子筛吸收气体中的水分,为干燥提供除湿气体。在再生状态下,分子筛被热空气加热至再生温度。流经分子筛的气体收集被除去的水分,并将其带至周围环境中。另一种生成干燥气体的方法是降低压缩气体的压力。这种方法的好处是供应网络中的压缩气体有着较低的压力露点。在压力降低以后,其露点达到0℃左右。如果需要更低的露点,可以利用膜式或吸附式干燥器在压缩空气压力降低之前进一步降低空气的露点。(闪蒸干燥机)
  在除湿空气干燥中,生产干燥气体所需的能量必须进行额外计算。在吸附式干燥中,再生状态的分子筛必须从干燥态的温度(约60℃)被加热至再生温度(约200℃)。为此,通常的做法是通过分子筛将被加热气体连续加热至再生温度,直至它在离开分子筛时达到特定温度。理论上再生所必要的能量由加热分子筛及其内部吸附的水所需要的能量、克服分子筛对水的附着力所需要的能量、蒸发水分和水蒸汽升温所必需的能量几个部分组成。
  一般,吸附所得露点与分子筛的温度与水分携带量有关。通常,小于或等于30℃的露点可以使分子筛达到10%的水分携带量。为了制备干燥气体,由能量计算所得的理论能量需求值是0.004kWh/m3。但是,实际中这个数值必须稍高,因为计算没有把风扇或热量损失考虑在内。通过对比,不同类型的干燥气体发生器的特定能耗就可以被确定。一般来说,除湿气体干燥的能耗在0.04kWh/kg~0.12kWh/kg之间,这要根据物料和初始水分含量而变化。在实际操作中,也可能达到0.25kWh/kg或更高。
  干燥胶粒所需的能量由两部分组成,一部分是将物料由室温加热至干燥温度所需要的能量,另一部分是蒸发水分所需要的能量。在确定物料所需的气体量时,通常是以干燥气体进入或离开干燥料斗时的温度为基础。一定温度的干燥空气通过对流的方式将热量输送至胶粒中也是一种对流干燥过程。
  在实际生产中,实际能耗值有时要比理论值高得多。例如,物料可能在干燥料斗中的停留时间过长,完成干燥所消耗的气体量较大,或者分子筛的吸附能力未充分发挥等。?减少干燥气体的需求量从而削减能源成本的可行方法是采用两步法干燥料斗。在这种干燥设备中,干燥料斗上半部的物料只是被加热而并未被干燥,所以可以用环境中空气或干燥过程的排气来完成加热。采用这种方法后,往往只需要向干燥料斗中供应通常干燥气体量的1/4?1/3,从而降低了能源成本。提高除湿气体干燥效率的另一种方法是通过热电偶和露点受控的再生,而德国Motan公司则利用天然气作为燃料来降低能源成本。
  真空干燥机
  目前,真空干燥机也进入到塑料加工领域当中,例如美国Maguire公司开发出来的真空干燥设备就已被应用到塑料加工之中。这种连续操作型的机器由安装于旋转传送带上的三个腔体组成。在第一腔体处,当胶粒被填满后,通入被加热至干燥温度的气体以加热胶粒。在气体出口处,当物料达到干燥温度时即被移至抽成真空的第二腔体中。由于真空降低了水的沸点,所以水分更容易变成水蒸汽被蒸发出来,因此,水分扩散过程被加速了。由于真空的存在,从而在胶粒内部与周围空气之间产生了更大的压力差。一般情况下,物料在第二腔体中的停留时间为20min?40min,而对于一些吸湿性较强的物料而言,^多需要停留60min。^后,物料被送到第三腔体,并由此被移出干燥器。(闪蒸干燥机)
  在除湿气体干燥和真空干燥中,加热塑料所消耗的能源是相同的,因为这两种方法是在同样的温度下进行。但是在真空干燥中,气体干燥本身并不需要消耗能源,但需要用能源来创造真空,创造真空所需的能耗与所干燥物料的量以及含水量有关。
  红外线干燥机
  干燥胶粒的另一种方法是红外线干燥工艺。在对流加热中,气体与胶粒之间、胶粒与胶粒之间以及胶粒内部的热导率都很低,因此热量的传导受到极大的限制。而采用红外线干燥时,由于分子受到红外线辐照,所吸收的能量将直接转换成热振动,这意味着物料的加热比在对流干燥中更快。与对流加热相比,在干燥过程中,除了环境空气和胶粒中水分的局部压力差以外,红外线干燥还有一个逆向的温度梯度。通常,干燥气体和受热微粒之间的温度差愈大,干燥过程就愈快。红外线干燥时间通常在5min~15min。目前,红外线干燥过程已经被设计为转管模式,即顺着一只内壁有螺纹的转管,胶粒被输送和循环,在转管的中心段有数个红外线加热器。在红外线干燥中,设备的功率可以参照0.035kWh/kg?0.105kWh/kg的标准进行选择。
  如前所述,物料含水量的不同将会导致工艺参数的差別。一般,残余水分含量的不同可能是因为不同物料的流通速率不同,所以干燥过程的中断或机器的启动、停机都会引起停留时间的不同。在气体流量固定的情况下,材料流通量的不同一般表现为温度曲线的变化和排气温度的变化。干燥机制造商们以不同方法进行测量,并将干燥气体流量与被干燥物料的量相匹配,进而调整干燥料斗的温度曲线,从而使胶粒在干燥温度下经历稳定的停留时间。
  另外,物料不同的初始水分含量也会导致残余水分含量的不稳定。因为停留时间是固定的,初始水分含量的明显变化必将导致残余水分含量发生同样明显的变化。如果需要稳定的残余水分含量,就需要测量初始或残余的水分含量。由于相关的残余水分含量低,在线测量不易进行,而且物料在干燥系统中的停留时间较长,把残余水分含量当作输出信号会引起系统受控的问题,所以干燥机制造商们开发出来一种新的控制概念,能实现稳定的残余水分含量这一目标。这种控制概念以保持残余水含分量的稳定为目的,将塑料的初始水分量、进入和流出气体的露点、气体流动量和胶粒流通率等工艺参数作为输入变量,从而使干燥系统能够根据这些变量的不同进行及时调整,以保持稳定的残余水分含量。
  红外线干燥和真空干燥是塑料加工中的新技术,这些新技术的应用极大地缩短了物料的停留时间并降低了能源消耗。但是,创新的干燥工艺其价格也相对较高。因此,近些年来,人们也在努力地提高传统除湿气体干燥的效率。所以,在做出投资决策时,应当进行^的成本评估,不仅要考虑采购成本,还要考虑管路、能源、空间和维修保养等,以使^小的投资得到^大的回报。
干燥设备,干燥机
振动流化床干燥机是一种特殊用途的强化干燥设备,通常用于物料的最终干燥。干燥过程中机械振动辅助物料流化,不仅有利于边界层湍流,增强传热传质。 平时厂家会应用振动流化床干燥机进行日常的固体药物、颗粒和粉末状的药物干燥功课,而且该机械拥有较高的干燥服从;同时该机械是通过振动的方法进。 喷雾干燥是一种可以同时完成干燥和造粒的方法,能直接使溶液、乳浊液、悬浊液干燥成粉状或颗粒状制品,省去蒸发、粉碎等工序。通过机械作用,可以。 盘式干燥机是由一个柜,连接到一个由气体加热的空气源于托盘、柴油或生物物质如稻壳。空气温度通常是由一个温控器通常设置50和2.56*10-1S/cm之间的控制。 混合机是一种利用机械力和重力将两种或两种以上粉末均匀混合的机器。可以将多种淤书昆合成一种均匀的混合物;它还可以增加淤斗的挂撇表面积以力口。 带式干燥机是成批生产用的连续式干燥设备,用于透气性较好的片状、条状、颗粒状物料的干燥,对于脱水蔬菜、催化剂、中药饮片等类含水率高、而物料。 传统干燥泛指从湿物料中除去水分或其他湿分的各种操作。如在日常生活中将潮湿物料置于阳光下曝晒以除去水分,工业上用硅胶、石灰、浓硫酸等除去水。

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