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喷雾干燥机干燥机理及物料的干湿与出风口温度的关系

2020-08-18      146

干燥机理:液滴进入干燥塔并与热空气起混合的一瞬间,即开始了热量和质量的传递过程。热量是以对流的方式由空气传递给液滴,被蒸发的水分通过围绕每个液滴的边界层输送到空气中。由下图所示,整个干燥过程分为四个阶段:

 

AB段:液滴开始接触热空气,干燥速率很快的建立起来。液滴表面温度略有升高,此时的液体得到了蒸发时所需要的汽化潜热。此阶段是增速干燥阶段,但一般在液滴---空气界面处进行传热而达到平衡所需的时间只有千分之几秒即达到B点。

BC段:液滴进入恒速干燥阶段。此过程所蒸发掉的水分都为液滴周围的非结合水。液滴内部不断的有非结合水向液滴的表面移动,在表面维持饱和状态,并与表面汽化所失去的水分达到平衡。此时物料表面始终被水所湿润,物料表面的蒸汽压等于同温度下水的饱和蒸汽压。也就是说,此时的外部热量与被蒸发的水分在液滴表面达到了平衡,液滴内部的温度并没有急速的升高,而是基本接近空气的湿球温度。这也是为什么在喷雾干燥过程中,虽然入口温度很高,但产品却不会过热受损的根本原因。

CD段:过了临界点C之后,物料进入了降速干燥阶段。这一阶段,液滴内部迁移到表面的水分开始不再维持其饱和的湿润状态,在由C点到D点的过程中,物料的固体表面外壳逐渐形成,直到D点的那一刻,固体外壳将完全形成。此过程中的干燥速率下降的很快,物料表面的蒸汽压低于同温度下水的饱和蒸汽压。由于热空气传给湿物料的热量大于水分汽化所需的热量,因此物料表面的温度将逐步上升,开始接近热干燥空气的温度。

DE段:由于物料的固体表面已经完全形成,所以此时的传质阻力全部在固体层上。物料内部的结合水向外迁移蒸发已经很困难了,固体物料的温度也会进入快速的升温阶段。蒸发将持续到物料的湿含量与周围空气达到平衡为止。其实,趋近与平衡湿含量E是十分缓慢的。在喷雾干燥的操作中,干燥成品的湿含量都高于平衡湿含量E。

 

在上述四个干燥阶段中,一般情况下,物料离开干燥塔的时间点是在DE段的某个点上。所以,DE段是非常重要的干燥阶段。物料含水率越来越低,而此时成品温度上升很快、最容易接近物料的极限温度。

 

综上所述,在喷雾干燥中,每种物料都有它最合适的出口温度。因此,喷雾干燥的出口温度是一个非常重要的参数,找到并确定理想的出口温度,将是我们实验成功的关键。

 

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