真空干燥速度的概念

  物料的干燥過乾燥機程,首先是物料表面的水分受熱汽化並被真空設備排除,物料表面的水分因汽化而逐漸減少,並在物料內部與表面之間形成溫度差。內部的水分在溫度差的作用下,不斷向表面擴散,並在到達表面後汽化。另外,在真空干燥過程中,同時存在著壓力差,使得被汽化的水分子加速向真空空間移動。在真空干燥過程中,人們總是希望加快干燥速度,縮短干燥時間,但是影響干燥速度因素1有以下幾點:

  (1)被干燥物料的狀況(如物料形狀、大小尺寸、堆置方法),物料本身的含濕量、密度、粘度等性能。一般,物料顆粒細而均勻、堆放松散、厚度薄,則內部水分容易擴散。若提高物料的初溫、經真空過濾前處理、降低物料含濕量等,均能提高真空干燥速度。

  (2)真空度越高,越利於水分在較低溫度下汽化,但真空度過高不利熱傳導,會影響對物料的加熱效果。為提高物料干燥速度,應根據物料的特性綜合考慮真空度。通常,真空度應不低於1×104Pa。

  影響雙錐回轉真空干燥機干燥速度的因素

  文獻1把雙錐回轉真空干燥機干燥過程作試驗,分別以真空度、干燥溫度、蒸汽壓力與干燥時間為參數,試驗所作的曲線表明:雙錐回轉真空干燥機干燥過程可分為第一升溫、第一恆溫、第二升溫、第二恆溫和降溫五個階級。其中:(1)第一升溫是加熱物料,使其升溫的預熱階段。該階段中,物料中水分汽化量很少;(2)第一恆溫是恆速干燥階段,在該階段中,物料的自由水、表面水和毛細管水等大量汽化。因此,溫度和真空呈恆定狀態,且真空度與該干燥溫度下水的飽和蒸汽壓力近似相等;(3)第二升溫是加熱物料遷移內部水分至物料表面的過程,由於汽化的水分很少,導致物料溫度升高和真正度也隨之提高;(4)第二恆溫是汽化物料包裹水和部分結晶水階段,由干水分遷移率與汽化率相定,故溫度和真空呈平穩狀態;(5)降溫階段開始時,關閉加熱蒸汽,通以冷卻水至筒體夾套,冷卻筒體使其內部物料溫度下降,以便卸出干燥制品。

  雙錐回轉真空干燥機旋轉速度對真空干燥速度的影響

  雙錐回轉真空干燥機筒體的旋轉速度越快,干燥速度越高。但在干燥後期,隨著物料濕含量的下降,干燥速度也降低,此時提高轉速對干燥速度的提高均無益。另外,在干燥初期,較快的旋轉速度,會導致濕分汽化過快而產生物料粘結成團的現像。因此,應在干燥初期采用較低的轉速,待物料表面較干以及不結團時再提高轉速,以便加快干燥速度、縮短干燥時間。

  對此點,建議可選用變頻電機,使筒體的旋轉速度在運行時能變動,並有菜單可設定不同時間段所選用的不同的筒體旋轉速度(0~10rpm內無級調速),即要有時間—速度關系的設定。

  雙錐回轉真空干燥機加熱與冷卻對真空干燥速度的影響

  雙錐回轉真空干燥機夾套內對流換熱需分別提供熱量和冷量,故夾套內將經歷以熱蒸汽方法的升溫或以冷卻水方法的降溫。文獻1認為,提高熱介質溫度可加快升溫速度,縮短干燥時間。對粘性大的物料,熱介質溫度高容易產生結團現像。降低冷卻水溫度可加快降溫速度,也可縮短工作周期。隨著物料的性質不同,可選擇適當的溫度,常以變溫干燥法為佳,即在干燥初期溫度低,逐漸提高溫度以增大干燥速度。

  對此點,建議可選用溫度傳感元件,使雙錐回轉真空干燥機夾套內熱量或冷量控制能在運行時變動,並有菜單可設定不同時間段所選用的溫度,即要有時間—溫度關系的設定。

  雙錐回轉真空干燥機真空度對真空干燥速度的影響

  通常雙錐回轉真空干燥機選用1×103-1×104Pa真空度,真空度高,物料中濕分汽化溫度低,干燥速度快。但真空度過高,會導致抽氣系統成本增加,干燥後物料價格增高,經濟上工業烤箱不合算。但表1可知,在降溫階段的真空度值很小,故應分段來控制真空度的壓力。

  對此點,建議可選用壓力傳感元件,使雙錐回轉真空干燥機筒體內真空度控制能在運行時變動,並有菜單可設定不同時間段所選用的真空度,即要有時間—真空度關系的設定。

  雙錐回轉真空干燥機錐體角度及充填量對真空干燥速度的影響

  雙錐回轉真空干燥機筒體堆放顆粒狀或粉末狀物料時,當物料堆斜面與底面間夾角增大到某個角度時,將發生側面物料下滑落的現像烘箱。此時發生物料滑落的斜面與底部的夾角稱該物料的滑移角(滑移角與物料組成、濕含量、粒度和粘度有關)。故雙錐回轉真空干燥機的設計和選擇時,應根據物料的滑移角而選擇錐體的角度1。

  實際裝料容積與干燥筒體容積之比為充填率。雙錐回轉真空干燥機的充填率通常為30%~50%之間,其與物料的堆密度也有關。

  雙錐回轉真空干燥機筒體錐體的角度太大或太小都會影響翻動混合效果,而其形成的物料干燥表面最終影響了干燥速度。同樣,實際裝料容積充填率過高也會影響翻動混合效果,影響了干燥速度。

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