混合干燥機(jī)應(yīng)用

作者： 2013年07月22日 來源： 瀏覽量：
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混合干燥機(jī)以干燥過程中混合物料為特點(diǎn)，主要用于粉休物料中加入少量液體時干燥的場合?！　』旌细稍餀C(jī)以干燥過程中混合物料為特點(diǎn)，主要用在粉體物料中加入少量液體時干燥的場合。如金屬表面改性、染料、農(nóng)藥中加入

混合干燥機(jī)以干燥過程中混合物料為特點(diǎn)，主要用于粉休物料中加入少量液體時干燥的場合。

　　混合干燥機(jī)以干燥過程中混合物料為特點(diǎn)，主要用在粉體物料中加入少量液體時干燥的場合。如金屬表面改性、染料、農(nóng)藥中加入防塵劑、農(nóng)藥濕法染色等操作中?；旌细稍餀C(jī)同混合設(shè)備一樣，也有立式和臥式之分，又可分為容器固定式和容器旋轉(zhuǎn)式。　一般容器固定式可以進(jìn)行對流、傳導(dǎo)或?qū)α鹘Y(jié)合傳導(dǎo)的傳熱方式進(jìn)行干燥，而容器旋轉(zhuǎn)式以對流干燥為主。　立式混合干燥設(shè)備通?？蛇M(jìn)行間歇式操作，而臥式混合干燥設(shè)備根據(jù)需要可進(jìn)行間歇和連續(xù)兩種操作。

　　1.錐型混合干燥機(jī)

　　該機(jī)工作原理是螺旋的快速自轉(zhuǎn)，將物料向上提升，形成兩股(或一股)沿壁自下向上的螺柱形物料流。轉(zhuǎn)臂帶動螺桿的公轉(zhuǎn)運(yùn)動使螺旋外的物料不同程度地進(jìn)入螺柱包絡(luò)體內(nèi)，一部分物料被錯位提升，另一部分物料又被甩出螺柱，從而達(dá)到全圓周方位物料更新擴(kuò)散。被提升到上部的物料，再向中心凹穴匯合，物料流匯合并成一股向下流動，補(bǔ)充了底部物料空穴，形成對流循環(huán)。由于上述運(yùn)動的復(fù)合，使物料在較短的時間內(nèi)獲得了均勻混合，

　　

同時，物料的運(yùn)動將熱量從器壁處帶入物料層內(nèi)部，濕分蒸發(fā)后從頂部排濕口排出。

　　1.1 設(shè)備結(jié)構(gòu)

　　本設(shè)備本體是一固定式倒圓錐體容器，沿內(nèi)壁面左右對稱地裝有螺旋回轉(zhuǎn)翼。螺旋可以一直運(yùn)行到裝置上部，回轉(zhuǎn)翼的上部用渦流制動器固定，驅(qū)動回轉(zhuǎn)翼減速器的位置在設(shè)備頂部，驅(qū)動器可以無級變速。裝置容量在4000升以下的機(jī)型，本體下部沒有攪拌軸承，物料直接從下部排出。通常排出產(chǎn)品時，攪拌翼正向旋轉(zhuǎn)，遇到流動性差的粉末，可采用反向回轉(zhuǎn)，以便讓物料在短時間內(nèi)排完?！嚢枰淼臉?gòu)造是從上部懸臂，靠調(diào)節(jié)攪拌翼的上下位置以改變攪拌翼和設(shè)備本身的間隙，裝置內(nèi)部只有攪拌器和渦流制動器，結(jié)構(gòu)十分簡單，主要考慮減少污染?；剞D(zhuǎn)軸的密封采用標(biāo)準(zhǔn)的填料密封，所以從裝置的上部就很容易進(jìn)行維修?！∮糜谡婵崭稍飼r，根據(jù)用途可以采用機(jī)械密封。對于5000升以上裝置，下部有軸承，采用下側(cè)面排料方式。

　　1.2　設(shè)備特點(diǎn)

　　本設(shè)備的特點(diǎn)：1)混合性能好，隨著攪拌轉(zhuǎn)速的改變可以適應(yīng)各種目的的混合；2)構(gòu)造簡單，易于維修；3)做干燥器用時，傳熱系數(shù)大；4)做真空干燥器用時，可以得到高真空。

　　1.3　混合性能

　　投入粉體物料后，啟動螺旋攪拌器，物料上升至圓錐型容器的內(nèi)壁面附近，然后從本體內(nèi)中心部位沿攪拌軸下降，形成循環(huán)流動的形式。這樣，裝置內(nèi)的所有物料都在循環(huán)流動得到攪拌混合。渦流制動器設(shè)置后，使混合沒有偏析現(xiàn)象?！∥锪嫌捎诼菪龜嚢杵鞯淖饔蒙仙帘倔w內(nèi)壁面，持續(xù)上升的物料經(jīng)上部渦流制動器，到中央部位再直接下降至料層內(nèi)，由于其強(qiáng)力的循環(huán)混合作用，但可以短時間內(nèi)獲得均一的混合。

　　1.4　干燥實例

　　此干燥機(jī)用于傳導(dǎo)傳熱型的干燥裝置時，有優(yōu)良的機(jī)能，在壁面上物料不斷更新，使傳熱系數(shù)增大。食品等物料的干燥時，傳熱系數(shù)可以達(dá)到300￣400(W/m2 K)。在上部固定的渦流制動器對進(jìn)行干燥的物料有破碎分散作用?！∮捎谖锪系霓D(zhuǎn)動，抑制了結(jié)塊，使干燥能有效地進(jìn)行，除常壓干燥之外，本身有真空構(gòu)造，進(jìn)行真空干燥的實例也很多。特別對含有機(jī)溶劑的濕粉物料干燥，以除去溶劑為目的使用的場合也很多。例如，含有機(jī)溶劑的聚合物的干燥，脫除溶劑、從醫(yī)藥品粉末中去除p p m 級的甲醇、陶瓷漿的干燥和樹酯粉末的干燥等。在干燥含甲醇(17%)和水的賽璐路時，它可以作為流化床干燥器的預(yù)干燥用，可以使流化床干燥器在除去甲醇后的爆炸極限以下作業(yè)。

　　2　槳式混合干燥機(jī)

　　2.1　結(jié)構(gòu)簡介

　　槳葉式混合干燥機(jī)主要由機(jī)體、轉(zhuǎn)子、排料機(jī)構(gòu)、傳動部分和控制部分組成。　是在混合的過程式中同時完成干燥操作。機(jī)體內(nèi)并排裝有兩個轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子由軸和多組槳葉組成。大部分槳葉呈45°安裝在軸上，見圖2。只有一根軸最左端的槳葉和另一根軸最右端的槳葉與軸線的夾角小于其他槳葉，其目的是讓物料在此處獲得更大的拋幅而較快地進(jìn)入另一轉(zhuǎn)子作用區(qū)。兩軸安裝的中心距小于兩組槳葉長度之和，由于兩軸上的槳葉組對應(yīng)錯開，轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)時，兩根軸上的對應(yīng)槳葉端部在機(jī)體中央部分形成交叉重疊，但又不產(chǎn)生碰撞干涉。

　　 機(jī)體為雙槽形，其截面形狀呈W形，機(jī)殼用普鋼或不銹鋼制造，機(jī)體頂蓋上有若干個開口，用于進(jìn)料進(jìn)熱風(fēng)、排氣或觀察等?！蓹C(jī)槽底部各開有一個排料口，用于快速排空機(jī)內(nèi)混合干燥后的物料?！膳帕峡诟饔幸粋€排料門，排料門的開關(guān)控制有氣動或電動兩種形式。傳動部分一般由一臺電機(jī)直聯(lián)型減速器加鏈傳動系統(tǒng)組成，也可采用兩臺電機(jī)直聯(lián)型減速器分別驅(qū)動兩軸同步相向旋轉(zhuǎn)的型式?？刂撇糠种饕强刂齐姍C(jī)的啟停及排料門的開關(guān)，排料門的開關(guān)控制可與進(jìn)出料控制連鎖。

　　2.2　混合機(jī)理

　　混合機(jī)工作時，機(jī)內(nèi)物料受兩相向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子槳葉作用，在機(jī)槽中進(jìn)行多重復(fù)合運(yùn)動(見圖3)。

　　

以圖3中分別與兩槳葉接觸的物料顆粒A和A\'為例進(jìn)行分析，設(shè)旋轉(zhuǎn)槳葉面作用在物料顆粒A和A\'上的力分別為P、P\'，由于摩擦的原因，P、P\'的方向分別與槳葉面的法線偏離了φ角，φ角由物料對槳葉面的摩擦角ρ及槳葉表面粗糙程度決定，忽略槳葉表面粗糙度對φ角的影響，可認(rèn)為φ≈ρ。物料顆粒A、A\'在P、P\'的作用下，在機(jī)槽內(nèi)進(jìn)行著一個復(fù)合運(yùn)動，既有圓周速度v2、v2\'又有軸向速度v1、v1\'，其合速度分別為v、v\'。依物料混合運(yùn)動狀態(tài)，雙軸槳葉式混合機(jī)混合操作的機(jī)理有以下幾個步驟：

　　1)對流混合　由于有v1、v1\'的存在，兩軸區(qū)的物料將分別沿各自軸線按受力方向流動到達(dá)軸端后，由于軸端有一組特殊角度槳葉的作用，物料轉(zhuǎn)而流向另一軸區(qū)，如此反復(fù)，整個混合機(jī)內(nèi)形成了一個水平面的循環(huán)流動的物料流?！∪鐖D4所示(按箭頭指示方向循環(huán))。

　　 由于有v2、v2\'的存在，兩軸區(qū)的物料將分別繞各自軸線轉(zhuǎn)動，這一方面在各軸區(qū)內(nèi)形成了一個垂直面的循環(huán)流動物料流。另一方面，在兩軸區(qū)交界處的物料還有橫向的跨越分界線的流向?qū)Ψ捷S區(qū)的物料流。與一般混合機(jī)相比，雙軸槳葉式混合干燥機(jī)由于有這樣多方位的復(fù)合循環(huán)對流物料流，將使機(jī)內(nèi)物料更多更快地從某一處向另一處移動，實現(xiàn)粗略的、團(tuán)塊狀的混合，并在此基礎(chǔ)上，可以有更多的物料表面進(jìn)行細(xì)致的、顆粒間的混合。

　　2)剪切混合　由于物料內(nèi)有速度分布，在物料中彼此形成剪切面，各物料團(tuán)塊或顆粒相互滑動或碰撞，形成剪切混合?！∫话阗Y料也認(rèn)為，物料的圓周速度與剪切作用相關(guān)，由圖3可見，機(jī)內(nèi)物料顆粒的圓周速度v2,、v2\'均大于v1、v1\'(槳葉與軸線夾角成45°，v與v\'又與槳葉面的法線偏離了φ角) ，因此，其剪切混合作用也比較明顯。

　　3)擴(kuò)散混合　主要指相鄰兩粒子相互改變位置所引起的局部混合，最終可達(dá)到完全均勻混合。擴(kuò)散混合作用在整個機(jī)內(nèi)都存在，但在機(jī)體中線附近區(qū)域更顯著，原因是兩轉(zhuǎn)子反方向旋轉(zhuǎn)并在機(jī)體中線有一個槳葉的運(yùn)動重疊區(qū)，這就使得中線附近的物料受旋轉(zhuǎn)槳葉的作用，比其他部位的物料強(qiáng)烈兩倍以上。　這個區(qū)域中被槳葉翻動的物料在離開槳葉的瞬間，由于慣性作用，在空中散落，散落過程中，物料互相摩擦滲透，在機(jī)體中線附近形成了一個

　　“散式”流態(tài)化區(qū)域?！≡搮^(qū)域中的物料，對單個顆粒來講，它不再依靠與其他鄰近顆粒的接觸而維持它的空間位置，相反，在失去了以前的機(jī)械支承后，每個顆?？稍诹鲬B(tài)化區(qū)域中自由運(yùn)動，物料顆粒在自由運(yùn)動中充分進(jìn)行擴(kuò)散混合?！≡搮^(qū)域中摩擦力小，混合作用輕而平和，混合物無離析現(xiàn)象。物料的擴(kuò)散混合過程在該區(qū)域就類似于液體中的分子擴(kuò)散過程，它是無規(guī)則的運(yùn)動，特別是微粒物料（微量添加劑等），在流化狀態(tài)時，擴(kuò)散作用更為明顯。這種現(xiàn)象，也就是有的資料中所稱的“瞬間失重混合運(yùn)動”。流態(tài)化區(qū)域的形成，加上對流混合和剪切混合，使混合過程更強(qiáng)烈，是雙軸槳葉式混合干燥機(jī)比一般類型混合干燥機(jī)的混合速度更快、混合均勻度更高的主要原因。由于固體物料混合操作復(fù)雜，其理論研究又遠(yuǎn)落后于實用，混合機(jī)的混合機(jī)理、設(shè)計計算等迄今仍帶有很大的經(jīng)驗性，因此，上述分析只是一個定性分析探討，雙軸槳葉式混合干燥機(jī)混合干燥機(jī)理的定量分析，還有待于更深入的實驗研究。

　　2.3　干燥過程

　　此設(shè)備最適合粉粒體物料中加入微量液體的干燥。由于此機(jī)有對流混合、剪切混合、擴(kuò)散混合等幾個混合作用，物料(含液體)處于被拋擲、流化的狀態(tài)。料層中不斷更新與熱空氣的接觸表面，此時引入熱空氣進(jìn)入料層中，使物料被迅速干燥，尾氣排出分離，見圖5 。

　　

如果濕分為有機(jī)溶劑，還可以采用惰性氣體作為載熱載濕體，經(jīng)冷卻分離后氣體可循環(huán)使用，由于此設(shè)備的傳熱傳質(zhì)過程研究尚在進(jìn)行之中，難以進(jìn)行定量計算，只能根據(jù)物料的操作條件的實驗結(jié)果進(jìn)行分析放大設(shè)計。

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