气流干燥技术研究现状与发展趋势

1、气流枯燥技术研究现状与开展趋势摘要简要介绍了现有气流枯燥装置的分类,阐述了气流枯燥技术的研究现状,同时指出了气流枯燥技术的开展趋势。关键词气流枯燥;装置分类;研究现状;开展趋势气流枯燥是对流传热枯燥的一种,也称“瞬间枯燥。在气流枯燥过程中,物料在加热气体中分散,同时完成输送和枯燥2种功能。由于枯燥物料均匀悬浮于流体中,因此两相接触面积大,强化了传热与传质过程。1气流枯燥装置分类1.1简单直管式这是最早也是目前气流枯燥中使用最广泛的一种,其构造简单、制造容易。经研究发现,热质传递最有效的长度是在进料口向上23处,故又开展了管高仅46的短管枯燥器。后者在化工、建材某些物料外表水的蒸发上应用广泛。1

2、.2倒锥式倒锥式气流枯燥器采用气流枯燥管直径逐渐增加的构造,因此气速由下向上递减,不同粒度的颗粒分别在管内不同的高度悬福湿物料在枯燥过程中湿分逐渐除去变轻,物料即向上浮动,互相撞击直至粒度和枯燥程度到达要求时即被气流带出枯燥管,这就增加了颗粒在管内的停留时间,降低气流枯燥管的高度1。1.3脉冲式脉冲式气流枯燥管的管径交替缩小和扩大,颗粒的运动速度也交替地加速和减速,使得空气和颗粒间相对速度和传热面积均较大,从而强化传热传质的速率。目前脉冲气流枯燥器的型式有3种,直管扩缩型脉冲管、锥形脉冲管和s型脉冲管。1.4套管式套管式枯燥器的枯燥管不是简单的单层直管,而是内外套管组成的,有单套和双套管之分。

3、单套管的物料与气流同时由内管下部进入,颗粒在内管做加速运动,到加速终止时,由内管顶端导入内外管的环隙内。在环隙内颗粒以较小的速度运动,然后排出。采用这种枯燥方式可以减小枯燥管的高度和进步热效率。1.5其他类型除上述几种类型外,还有旋风式、喷动式、旋转闪蒸式、环形枯燥器、文丘里管式、涡旋流式等2。2气流枯燥技术研究现状曹崇文3介绍了一种应用较广的气流枯燥的根本数学模型,为气流枯燥机的设计及性能分析提供了一定的根据。通过5个假设:一是物料为球形颗粒,粒径、含水率均匀;二是枯燥管与程度面垂直;三是枯燥管截面处颗粒分布均匀,气流速度均匀;四是物料与空气运动同向;五是枯燥管是绝热的。建立了5个微分方程:

4、热平衡方程、热传递方程、质平衡方程、枯燥速率方程、颗粒相动量方程。为实际枯燥管的设计提供理论指导。金国淼4介绍了气流枯燥中粒子在气流枯燥管内的运动方程式(包括加速运动段与等速运动段),同时介绍了粒子在气流枯燥管中的传热与气流枯燥管压力损失的计算公式。为研究粒子在枯燥管内的运动规律及传热传质规律起到一定的参考作用。陈文靖5通过所建立的气流枯燥器加速段质热传递的微分方程,并赋予一定的初始变量,得出“气流枯燥器最有效的局部是加速段,终速段的质热传递效果甚差,一般不应再加以利用的结论。郑国生6通过模拟并分析了不同工况下的几种因素热风温度、喂入量、风量的影响对气流枯燥性能的影响,提出了最正确操作工况参数

5、。孟巍等7对旋转闪蒸式枯燥器的操作气速、进气温度、进料速度的选定方法作了一定的分析;同时对其构造、流程、工作原理作了一定的介绍。李军辉等8对拟薄水铝石直管气流枯燥进展了数值模拟。利用郑国生、曹崇文所提出的公式,得出物料温度、热风温度、颗粒速度、热风湿度、物料含水率随枯燥管高度变化的曲线,并结合正交试验,采用4因素(进气温度、枯燥管直径、气流速度、进料速度)2程度,综合采用费用及含水率作为指标,得出相对经济且含水率较低的因素组合。梁栋等9对湿煤灰在气流枯燥管里的传热传质过程进展了模拟。得出了含湿煤灰颗粒在不同气流枯燥条件下的枯燥曲线,并结合试验加以验证及比照。提出如下观点:颗粒枯燥过程主要发生在

6、枯燥管气流入口以上1左右的高度内,然后随着枯燥管高度的增加,颗粒的含湿率缓慢下降,最后趋于稳定。3气流枯燥技术的开展趋势3.1枯燥设备专用化枯燥设备是非标准化设备,之所以是非标准化设备,主要是处理的物料物性及产品要求差异很大。因此,有针对性的设计,更能使枯燥设备发挥其作用,对技术及经济均有一定意义。3.2多级及组合枯燥系统的开发不同型式的枯燥设备可以适用不同的物料或可以适用物料不同的枯燥阶段,组合枯燥(如气流枯燥和流化床枯燥组合)可以最大限度地优化枯燥过程,使枯燥系统更加合理。3.3节能工艺的应用采用正负压结合型多级气流枯燥器,可有效利用尾气的余热,降低尾气的排出温度,增加湿度后排出,克制单、

7、双级枯燥排出高温低湿尾气浪费热量的特点。3.4设备的多功能化如今的枯燥设备已不仅局限于枯燥操作,有时还将粉碎、分级、甚至加热反响集于一机之中,大大缩短消费工艺流程,使设备呈多功能化。3.5进步枯燥设备的自动控制程度一是对枯燥前湿物料湿含量进展检测控制,通过机械方法,把滤饼的水分降到最低的稳定值。二是根据现有的热源条件,在其所能提供的最高进风温度条件下,自动调节湿物料进给速度,通过成品枯燥度的检测,调整进风量,以最大限度地降低出口物料温度,进步热效率,降低能耗。3.6气流枯燥模拟软件的开发中国农业大学已开发出一种专门用于气流枯燥模拟的软件flash,该软件能分析操作参数、物料参数等对枯燥性能的影

8、响,并能进展模拟实验,得出物料和枯燥介质各参数沿管长变化的规律,且能用于辅助设计枯燥管某些构造参数,此种类型的软件还有待开展和逐步完善10。此外,运用目前公认比拟成熟的fd商业软件包,如fluent、fx、phenis、star-d等11,对枯燥的传热和传质过程进展数值模拟的研究,成为气流枯燥模拟的一个重要方向。4参考文献1秦霁光.枯燥装置手册.上海:上海科学技术出版社,1986.2刘广文.枯燥设备选型及采购指南.北京:中国石化出版社,2022.3曹崇文.农产品枯燥工艺过程的计算机模拟.北京:中国农业出版社,1999.4金国淼.枯燥设备设计.上海:上海科学技术出版社,1988.5陈文靖.气流枯燥器加速段的计算j.成都科技大学学报,1995(5):9-14.6郑国生.气流枯燥机的性能分析j.上海水产大学学报,1997(6):25-31.7孟巍,孟祥春.气流式旋转闪蒸枯燥器j.化工装备技术,1998(3):37-39.8李军辉,谭建平.拟薄水铝石气流枯燥数值模拟及优化设计j.凿岩机械气开工具,2022(1):38-44.9梁栋,王智