气流干燥器的设计与分析.doc

气流干燥器的设计与分析四川省南充市农机科研所 黄中伟 张树全 岳鹏志 曾建鸿 学术交流加入时间：2008-9-23 9:49:41ncnjkys点击：1663摘要：本文阐述了魔芋精粉加工过程中，气流干燥器设计中的重要参数，并对重要参数统筹匹配的关联作用进行了探讨与分析，需重视气流与颗粒的相对速度以及干燥器在使用过程中的注意事项。 关键词：魔芋精粉 干燥器 关键参数 探讨分析气流干燥器是一种干燥速率很高的干燥器，它具有很多优点：1、干燥速率快；2、停留时间短；3、设备紧凑，结构简单；4、造价低，占地面积小；5、操作连续稳定，便于控制。在我国魔芋精粉加工过程中，特别是在湿法加工及纯化加工魔芋精粉过程中，采用气流干燥器干燥精粉的企业占很大比例。但是，由于在设计上多种因素的约束，多家企业的气流干燥器在使用效果上却是不一样的。我们针对一些厂家的使用情况及我们多年来在多家企业的设计情况，对气流干燥系统的关键参数进行一定的探讨和分析是很有必要的。 一、设计前需要明确的重要参数 1、干燥器的生产能力： 首先，企业应确定干燥器对被干燥物料（魔芋精粉）的干燥能力。如：每小时干燥量，是干燥加工100kg/h、150kg/h或更多干魔芋精粉。其次，应确定干燥加工的魔芋精粉是鲜魔芋直接加工成干精粉还是干精粉纯化后再加工成纯化粉或微粉，它们之间的差异（含水量）是很大的。当然，生产规模能力越大，其各种设备的投资相应也越大。这要根据企业的现实经济实力和长远规划来确定。 2、干燥介质的状况： 干燥介质一般采用热空气，其热空气温度和湿度的高低对干燥魔芋精粉有很大影响。对于初始状况的空气温度t0及相对湿度，进出干燥器的温度t1及t2，可按照工艺要求确定。 干燥介质的物性数据，如：比热C5、密度s、粘度0、导热系数 等，可查有关手册、书与图表。 干燥介质的换热方式有：燃煤热风炉换热、电热管换热、燃煤蒸气换热、燃油换热等，但热风炉换热器使用较普遍。 3、被干燥物料状况： 魔芋精粉就是被干燥的物料，其颗粒平均直径dp或粒度范围根据实践测量应该是已知的，如：鲜魔芋的精粉颗粒度常在0.21.8mm范围内，筛网目数约在1060目之间；干燥后的精粉颗粒度常在0.1250.4mm范围内，筛网目数约在40120目之间。鲜魔芋精粉初始进入干燥器的湿基含水量W0约在5080%之间，纯化湿精粉初始进入干燥器的湿基含水量W1约在4050%之间；魔芋精粉进入干燥器干燥结束后按标准规定湿基含水量W2应1013%之间；魔芋精粉干基含水量1及2可按照公式计算确定；魔芋精粉进、出干燥器的温度1及2，可按照工艺要求确定；物料的密度s、绝干物料比热C5等计算时查表确定。 魔芋精粉含水量大小决定干燥各阶段所需时间的长短，湿物料的温度、湿度与干燥介质的温、湿度有很大关系。 说明：由于各企业配置的设备参数不一及工艺技术上的差异，本文中涉及到的重要参数的测定值不是一个定值，而是一个范围值，下同。 二、物料平衡计算： 1、计算水分蒸发量：湿物料（魔芋精粉）湿基含水量由4080%左右干燥到9.5%12%间所需要蒸发的含水量。按此公式计算：W=G1-G2=G1 上式中：W单位时间水分蒸发量，kg/h；G1干燥前湿物料总量，kg/h； G2干燥后湿物料总量，kg/h； W1干燥前湿物料最初湿基含水量，%； W2干燥后湿物料最终湿基含水量，%。 2、计算空气消耗量：干燥时，水分气化成蒸气后被空气带走时所需的空气消耗量，需配置多大风量、风压的风机，计算后加保险系数1.11.2再选型。按此公式计算：L= kg干空气/h上式中：L绝干空气消耗量，kg绝干气/h； W单位时间水分蒸发量，kg/h； H1空气在干燥器进口处的湿度，kg/kg干空气； H2空气在干燥器出口处的湿度，kg/kg干空气； 三、热量平衡计算： 干燥系统中加入的热量Q为蒸发水分、加热空气与物料所需要的热量及干燥系统中热损失的和。通过热量衡算，要计算确定干燥操作的耗热量及各项热量的分配情况。热量的消耗量是多少，需配置多大面积的换热器是设计干燥器的热效率和干燥效率的重要依据。按此公式计算：Q=1.01L(t2-t0)+W(2490+1.88t2)+Gccm2(2-1)+QL上式中：L空气消耗量，kg绝干气/h；t2干燥器出口温度，；t0进入干燥器初始温度，；W湿物料水分的蒸发量，kg水/h；Gc进入干燥器的绝干物料量，kg绝干料/h；cm2湿物料的比热，kJ/（kg绝干料）；2物料出干燥器的温度，；1物料进干燥器的温度，；QL干燥器的热损失量，kw.四、干燥管直径的计算：按此公式计算：D= 上式中：D干燥管的直径，m；L干燥器的空气消耗量，m/h；VH干燥管中湿空气的比容，m/kg绝干器；g干燥管中湿空气的速度，m/s，选用1025m/s。 五、干燥管高度的计算：公式：Z=（go）上式中：颗粒在干燥器中的停留时间，s；g颗粒在干燥器中的平均速度m/s，约814m/s；o颗粒在干燥器中的沉降速度m/s，约1.52.5m/s；通过计算，Z=1218m之间。 六、几个重要参数的探讨与分析 1、物料（魔芋精粉）的温度： 1级干燥：魔芋精粉进口温度约1020，魔芋精粉出口温度约4060；检测魔芋精粉湿基含水量约为1825%； 2级干燥：魔芋精粉进口温度约4060，魔芋精粉出口温度约7080；检测魔芋精粉湿基含水量约为912%；如果魔芋精粉湿基含水量达不到标准可再进行一次干燥。 2、热空气温度： 1级温度：进干燥器热空气温度约140170，出干燥器温度约6080； 2级温度：进干燥器热空气温度约140170，出干燥器温度约90110；如果魔芋精粉湿基含水量达不到标准可再进行风量与温度的调整。 3、气流与颗粒的相对速度： 魔芋精粉进料时，其初始速度应为0，气流速度约2030m/s，此时气流与颗粒的相对速度最大，干燥速率最快。一般在进料口以上13m间，气流与颗粒的相对温度也最大，从热空气传给魔芋精粉的传热量约占总热量的5070%；在13m加速段内气固间的相对运动和接触情况非常利于传热和传质；若气流与颗粒的相对速度太低则反之。在等速段也要设法提高气流与颗粒的相对速度。 4、采用脉冲管： 干燥直管采用脉冲管，即直径比在1.41.6间较好，交替地扩大和缩小，使气体与颗粒相对速度不断改变。在脉冲管中，此时颗粒交替地作加速或减速运动。它在整个干燥管内对气流都有相对速度，这样便提高了传热和传质速率。 5、采用旋风分离器 使热空气和颗粒从切线方向进入旋风分离器，在内、外管之间作螺旋运动，使颗粒处于悬浮、旋转运动状态，产生惯性离心力，在极短的时间内达到干燥和分离的目的。根据情况，旋风分离器可串联，也可并联作为组合式的统筹配置。 七、干燥器使用中注意事项 1、干燥器的室外筒体、换热器、主热管筒等必须加装保温隔热层，以减少热损失，有利于节约能源成本。 2、在鲜魔芋加工季节（10月到次年3月），室外气温较低，室内温度常大于室外温度，有时室内外温差高达几十度，应该将室内空气引导到换热器的进口处，这样可以提高换热器进口的初始温度，减少加工车间室内温度和湿度，还可以减少车间内空气中的酒精气体含量。 3、可以将干燥器出口的排放气体（尾气）引导到换热器进口处，这样可以提高初始温度几十度，较大地节省燃料成本，能提高整个系统的热效率1030%，这是很有实际意义的节能措施。 4、干燥产品（魔芋精粉）温度和湿度在很大程度上取决于干燥器的排风温度（尾气），在运行过程中，应保持排风温度为一个常数是很重要的，这取决于稳定调节进料量的大小和稳定的进口温度。工艺技术中应规定出口温度不应该改变。若进料的湿含量或流量大小发生变化时，则出口的温度就也会出现变化。 5、若魔芋精粉湿度太高，为保证出口温度不变，可提高进口气体温度和减少进料