喷雾干燥的热质传递规律

Horse

喷雾干燥就是用雾化器将料液分散成微小雾滴，雾滴漂浮在干燥室热空气中，雾滴中水分受热蒸发得到粉、颗粒状固体产品。喷雾干燥的最大特点是干燥过程在瞬间（一般不超过30s）完成，为此特别适用于热敏性物料的干燥。

    喷雾干燥之所以干燥过程短是因为通过雾化器使料液在瞬间增大与空气的接触表面积，使之加速了传热和传质过程。例如，若使1cm3容积的液体雾化成不同直径的雾滴，总表面积的增加比例如图2-9。如使料液雾化成为直径100μm或1μm雾滴时则其表面积各为原来的100倍、10000倍，将体积为1cm3的液体雾化成不同直径雾滴的个数及表面积见表2-1。

                               
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   下面分析一下干燥速率曲线，首先说明的是干燥曲线是分析干燥过程规律的理想化曲线，在实际中wc点（临界点）不会这样明显。恒速阶段表示在恒定干燥条件下被干燥雾滴的外表面水分被蒸发，这一阶段与被干燥物料的性质无关。在外表面存在水分的前提下，干燥过程只受外部热量与质量传递条件的控制。很显然，对于喷雾干燥过程而言，因为干燥表面总是被液体听浸湿，其表面湿度对应于环境的湿球温度，这一阶段也叫饱和表面干燥阶段。

   当表面湿含量w低于某一值时，即为临界湿含量时，干燥速率开始下降，此后干燥进入降速阶段。此阶段干燥速率曲线的斜率与物料以及湿分的性质有关，这一阶段的干燥速率主要由被干燥物的热量与质量传递速率所控制。改变外部热量与质量的传递速率对降速阶段的影响是次要的；通过强化干燥条件以加快降速干燥速率时又受到被干燥物料热物理性质的制约，强化外部干燥条件往往导致临界含水率增高，这样反而过早地使干燥进入降速阶段。有人试图建立干燥理论的模型来预测操作参数对降速阶段的影响，但都归于失败。主要原因在于被干燥物料的物理性质不同，内部热量与质量的传递速率不同，这些性质目前还不能建立在一个数学模型中。对于具体物料的干燥规律主要还是以实验获取的数据为依据，作为工程放大时的基础设计资料。

helloby

不是很了解喷雾干燥，看了老大的介绍，觉得明白了很多。 自然有一个问题出来了：如果设计喷雾的话，整个热量、湿度（水分）衡算是肯定要首要做的了，之后是不是就是考虑物料性质的颗粒大小、粘度、水分在其中的扩散系数？喷头是不是关键，它的设计要要考虑什么呢？ 有机会会好好去查查，更希望有经验的坛友给予指点。

byron929

学习了,谢谢

wxch99219

谢谢楼主分享！

干燥设备

helloby 发表于 2009-12-16 12:31
本帖最后由 小五哥 于 2015-3-12 02:05 编辑 不是很了解喷雾干燥，看了老大的介绍，觉得明白了很多。
自 ...

您考虑的还是很全面的，我们厂家在选型时常用两种方法：1是经验或者是之前案例，通过给出的要求参数，如温度、水分蒸发量等会给出一个设备的型号或者配置，当然这个不是很严谨不过也常用；2是详细核算，遇到不特殊要求的工况或者需要详细核算的情况下，这样也会显示我们的实力取得客户的认可。
详细核算嘛事情就来了，首先进行热量衡算，目的是获得一定蒸发水量或者产量下所需风量，进一步得到所需塔径，热量衡算涉及水分气化吸热、热风从常温到进风温度热量、排风带走的热量、系统热损一般10~15%左右；其次就是料液进料后通过雾化器会分散成雾滴，会得到一个雾化直径，这就是马友关心的问题，雾化器也就是喷头确实是校核塔径的一个关键，会有一个计算公式，设计参数有雾化器的直径、转速、喷液量等。
两个塔径算出后，会进行综合考虑，选出一个最终合适的塔径（一般塔径都要比雾化直径大20cm，避免粘壁），然后一步步核算出旋风、布袋大小，以及风机、管径等配套设备。