氣流干燥技術(shù)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

1、氣流枯燥技術(shù)研究現(xiàn)狀與開展趨勢摘要簡要介紹了現(xiàn)有氣流枯燥裝置的分類,闡述了氣流枯燥技術(shù)的研究現(xiàn)狀,同時指出了氣流枯燥技術(shù)的開展趨勢。關(guān)鍵詞氣流枯燥;裝置分類;研究現(xiàn)狀;開展趨勢氣流枯燥是對流傳熱枯燥的一種,也稱“瞬間枯燥。在氣流枯燥過程中,物料在加熱氣體中分散,同時完成輸送和枯燥2種功能。由于枯燥物料均勻懸浮于流體中,因此兩相接觸面積大,強化了傳熱與傳質(zhì)過程。1氣流枯燥裝置分類1.1簡單直管式這是最早也是目前氣流枯燥中使用最廣泛的一種,其構(gòu)造簡單、制造容易。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),熱質(zhì)傳遞最有效的長度是在進料口向上23處,故又開展了管高僅46的短管枯燥器。后者在化工、建材某些物料外表水的蒸發(fā)上應(yīng)用廣泛。1

2、.2倒錐式倒錐式氣流枯燥器采用氣流枯燥管直徑逐漸增加的構(gòu)造,因此氣速由下向上遞減,不同粒度的顆粒分別在管內(nèi)不同的高度懸福濕物料在枯燥過程中濕分逐漸除去變輕,物料即向上浮動,互相撞擊直至粒度和枯燥程度到達要求時即被氣流帶出枯燥管,這就增加了顆粒在管內(nèi)的停留時間,降低氣流枯燥管的高度1。1.3脈沖式脈沖式氣流枯燥管的管徑交替縮小和擴大,顆粒的運動速度也交替地加速和減速,使得空氣和顆粒間相對速度和傳熱面積均較大,從而強化傳熱傳質(zhì)的速率。目前脈沖氣流枯燥器的型式有3種,直管擴縮型脈沖管、錐形脈沖管和s型脈沖管。1.4套管式套管式枯燥器的枯燥管不是簡單的單層直管,而是內(nèi)外套管組成的,有單套和雙套管之分。

3、單套管的物料與氣流同時由內(nèi)管下部進入,顆粒在內(nèi)管做加速運動,到加速終止時,由內(nèi)管頂端導(dǎo)入內(nèi)外管的環(huán)隙內(nèi)。在環(huán)隙內(nèi)顆粒以較小的速度運動,然后排出。采用這種枯燥方式可以減小枯燥管的高度和進步熱效率。1.5其他類型除上述幾種類型外,還有旋風(fēng)式、噴動式、旋轉(zhuǎn)閃蒸式、環(huán)形枯燥器、文丘里管式、渦旋流式等2。2氣流枯燥技術(shù)研究現(xiàn)狀曹崇文3介紹了一種應(yīng)用較廣的氣流枯燥的根本數(shù)學(xué)模型,為氣流枯燥機的設(shè)計及性能分析提供了一定的根據(jù)。通過5個假設(shè):一是物料為球形顆粒,粒徑、含水率均勻;二是枯燥管與程度面垂直;三是枯燥管截面處顆粒分布均勻,氣流速度均勻;四是物料與空氣運動同向;五是枯燥管是絕熱的。建立了5個微分方程:

4、熱平衡方程、熱傳遞方程、質(zhì)平衡方程、枯燥速率方程、顆粒相動量方程。為實際枯燥管的設(shè)計提供理論指導(dǎo)。金國淼4介紹了氣流枯燥中粒子在氣流枯燥管內(nèi)的運動方程式(包括加速運動段與等速運動段),同時介紹了粒子在氣流枯燥管中的傳熱與氣流枯燥管壓力損失的計算公式。為研究粒子在枯燥管內(nèi)的運動規(guī)律及傳熱傳質(zhì)規(guī)律起到一定的參考作用。陳文靖5通過所建立的氣流枯燥器加速段質(zhì)熱傳遞的微分方程,并賦予一定的初始變量,得出“氣流枯燥器最有效的局部是加速段,終速段的質(zhì)熱傳遞效果甚差,一般不應(yīng)再加以利用的結(jié)論。鄭國生6通過模擬并分析了不同工況下的幾種因素熱風(fēng)溫度、喂入量、風(fēng)量的影響對氣流枯燥性能的影響,提出了最正確操作工況參數(shù)

5、。孟巍等7對旋轉(zhuǎn)閃蒸式枯燥器的操作氣速、進氣溫度、進料速度的選定方法作了一定的分析;同時對其構(gòu)造、流程、工作原理作了一定的介紹。李軍輝等8對擬薄水鋁石直管氣流枯燥進展了數(shù)值模擬。利用鄭國生、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(fēng)濕度、物料含水率隨枯燥管高度變化的曲線,并結(jié)合正交試驗,采用4因素(進氣溫度、枯燥管直徑、氣流速度、進料速度)2程度,綜合采用費用及含水率作為指標,得出相對經(jīng)濟且含水率較低的因素組合。梁棟等9對濕煤灰在氣流枯燥管里的傳熱傳質(zhì)過程進展了模擬。得出了含濕煤灰顆粒在不同氣流枯燥條件下的枯燥曲線,并結(jié)合試驗加以驗證及比照。提出如下觀點:顆?？菰镞^程主要發(fā)生在

6、枯燥管氣流入口以上1左右的高度內(nèi),然后隨著枯燥管高度的增加,顆粒的含濕率緩慢下降,最后趨于穩(wěn)定。3氣流枯燥技術(shù)的開展趨勢3.1枯燥設(shè)備專用化枯燥設(shè)備是非標準化設(shè)備,之所以是非標準化設(shè)備,主要是處理的物料物性及產(chǎn)品要求差異很大。因此,有針對性的設(shè)計,更能使枯燥設(shè)備發(fā)揮其作用,對技術(shù)及經(jīng)濟均有一定意義。3.2多級及組合枯燥系統(tǒng)的開發(fā)不同型式的枯燥設(shè)備可以適用不同的物料或可以適用物料不同的枯燥階段,組合枯燥(如氣流枯燥和流化床枯燥組合)可以最大限度地優(yōu)化枯燥過程,使枯燥系統(tǒng)更加合理。3.3節(jié)能工藝的應(yīng)用采用正負壓結(jié)合型多級氣流枯燥器,可有效利用尾氣的余熱,降低尾氣的排出溫度,增加濕度后排出,克制單、

7、雙級枯燥排出高溫低濕尾氣浪費熱量的特點。3.4設(shè)備的多功能化如今的枯燥設(shè)備已不僅局限于枯燥操作,有時還將粉碎、分級、甚至加熱反響集于一機之中,大大縮短消費工藝流程,使設(shè)備呈多功能化。3.5進步枯燥設(shè)備的自動控制程度一是對枯燥前濕物料濕含量進展檢測控制,通過機械方法,把濾餅的水分降到最低的穩(wěn)定值。二是根據(jù)現(xiàn)有的熱源條件,在其所能提供的最高進風(fēng)溫度條件下,自動調(diào)節(jié)濕物料進給速度,通過成品枯燥度的檢測,調(diào)整進風(fēng)量,以最大限度地降低出口物料溫度,進步熱效率,降低能耗。3.6氣流枯燥模擬軟件的開發(fā)中國農(nóng)業(yè)大學(xué)已開發(fā)出一種專門用于氣流枯燥模擬的軟件flash,該軟件能分析操作參數(shù)、物料參數(shù)等對枯燥性能的影

8、響,并能進展模擬實驗,得出物料和枯燥介質(zhì)各參數(shù)沿管長變化的規(guī)律,且能用于輔助設(shè)計枯燥管某些構(gòu)造參數(shù),此種類型的軟件還有待開展和逐步完善10。此外,運用目前公認比擬成熟的fd商業(yè)軟件包,如fluent、fx、phenis、star-d等11,對枯燥的傳熱和傳質(zhì)過程進展數(shù)值模擬的研究,成為氣流枯燥模擬的一個重要方向。4參考文獻1秦霽光.枯燥裝置手冊.上海:上?？茖W(xué)技術(shù)出版社,1986.2劉廣文.枯燥設(shè)備選型及采購指南.北京:中國石化出版社,2022.3曹崇文.農(nóng)產(chǎn)品枯燥工藝過程的計算機模擬.北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,1999.4金國淼.枯燥設(shè)備設(shè)計.上海:上海科學(xué)技術(shù)出版社,1988.5陳文靖.氣流枯燥器加速段的計算j.成都科技大學(xué)學(xué)報,1995(5):9-14.6鄭國生.氣流枯燥機的性能分析j.上海水產(chǎn)大學(xué)學(xué)報,1997(6):25-31.7孟巍,孟祥春.氣流式旋轉(zhuǎn)閃蒸枯燥器j.化工裝備技術(shù),1998(3):37-39.8李軍輝,譚建平.擬薄水鋁石氣流枯燥數(shù)值模擬及優(yōu)化設(shè)計j.鑿巖機械氣開工具,2022(1):38-44.9梁棟,王智