旋轉閃蒸干燥機的原理與設計

1?概述
      旋轉閃蒸干燥裝置是一種將干燥技術和流態化技術綜合為一體的干燥設備，它克服了干燥設備能源消耗大和流化床干燥不均勻的缺點，集兩者之所長，成為具有高效、節能、
快速等特點的理想干燥設備。它特別適合于膏狀物、濾餅等物料的直接干燥，彌補了耙式干燥效率低、產量小的不足，改變了噴霧干燥先稀釋再進行噴霧處理的復雜過程。
數年來，旋轉閃蒸干操廣泛應用于輕工、石油、化纖、食品、礦山、涂料、染料及中間體等化工行業的高粘度、高稠度、熟敏性膏狀物料的干燥。與其他干操設備相比，
旋轉閃蒸干燥裝置技術先進、設備緊湊、操作簡單、維修方便，強化了氣固傳熱效果，使干燥時間大為縮短，產品產量及質量大大提高，節能效果比較顯著。

2旋轉
     閃蒸干燥機的構造及原理
2．1 干燥機的構造：旋轉閃蒸干燥機如下圖所示，主要由熱風分配器、螺旋加料器、攪拌器、分級器、旋轉干燥室等幾部分組成。干燥室底部設置倒錐體結構，
其外圓環為熱風分配器，與熱風入口相連，熱風與此以圓環狀分布在筒體外周，從簡體底部狹縫以切線方向進入流化段形成旋轉風場。環隙尺寸是直接影響干燥機工作狀況的主要參數。
倒錐體結構，可使熱風流通截面自下而上不斷交大，底部氣速相對較大，上部氣速相對較小，從而保證了下部的大顆粒處于流化狀態的同時，上部的小顆粒也外于流化狀態。另外，
倒錐體結構還縮小了攪拌軸懸臂部分的長度，增加了運轉的可靠性，還可有效地防止軸在高溫區工作的惡劣狀況，從而延長軸承的使用壽命。流化段內設有攪拌器，用來破碎、混合物料，
使熱風和物料充分接觸并保證粒子在干燥室高溫區停留時間為較短，為防止物料在攪拌器作用下拋向四壁，粘結在四壁上出現“結巴”現象，會導致不能正常操作，攪拌齒上安裝刮板，
并與室底及器壁都有微小間隙，可以保證物料在與器壁粘結牢固之前便將其剝落。另外，攪拌轉數也應合理選擇，其轉速的常規范周為50"-"500轉／分。攪拌軸與干燥器底部有良好的密封裝置。
干燥室頂部的分級器是一個有一定的角度的帶孔園形板。分級器的作用主要是將顆粒較大、還沒有干燥的物料分離擋下，以繼續進行干燥，從而保證滿足產品粒度分布窄、濕含量均勻一致的要求。
分級器孔徑大小和高度決定干品粒度，當高度一定時，孔徑越小其產品的粒度越細。
2．2干燥原理 根據干燥過程中發揮的作用可以把主體設備分為三部分：底部是流化段，中間部分是干操段，上面是分級段。各段結構不同，所起作用不一樣，我們初步加以分析：
(1)流化段是物料入口以下部分，
內設有攪拌器。它能幫助破碎高粘性物料，使濕料與干燥熱空氣充分接觸，產生較大的傳熱系數。干燥熱風從切線方向以一定風速進入干操器底部環形通道，從殼底縫隙進入流化段。
由于通道截面突然減小，使動能增加、風速增大，這樣在器內形成具有較大風速的旋轉風場。物料自螺旋輸送器進入干燥器后，首先承受攪拌器的機械粉碎，在離心、剪切、碰撞的作用下物料被微料化，
與旋轉熱風充分接觸形成流化床而被流態化。處于流化狀態的顆粒表面完全暴露在熱風中，彼此間互相碰撞和磨擦，同時水分蒸發，使粒子間粘性力減弱，顆粒之間成分散、不規則的運動，使氣固兩相充分接觸，
加速了傳質、傳熱過程。在流化段內冷熱介質溫差較大，大部分水分在此區被蒸發，只有充分干燥后的微粒才能被熱風帶出流化段。流化段屬于高溫區，物料濕含量較大，當物料水分散失后，它已完全脫離了高溫區進入干燥段。
因為流化段物料顆粒內部保持一定水分，物料不會過熱。干燥的微粒瞬間脫離高溫區，所以旋轉閃蒸干燥設備對熱敏性物料非常適用。經過流化段干燥后，物料被破碎干燥成各種粒度不同的球形和不規則顆粒，
在旋轉空氣的浮力和徑向離心力作用下，未干燥的顆粒在較大離心力作用下向器壁運動，因具有較大的沉降速度而落回流化段重復流化干燥：較小顆粒向上進入干燥段。
(2)干燥段是加料螺旋以上到分級器之間的空間，此時物料在旋轉風場中繼續干燥。較小顆粒繼續向上進入分級段；較大顆粒在器壁周圍向上運動與分級器碰撞下落重新干燥，直到達到干燥質量要求。
干燥段的熱風經過流化段質熱交換后，風速減小，濕度增加，這保證了干燥段在穩定條件下順利進行，控制了物料在干燥器停留時間，根據空氣在干燥器內停留時間來調節空氣流速，就使成品的粒度、產量及較終含水量得到控制，
從而在干燥器內形成一個進料速率和符合要求的干品產量之間的平衡。旋轉閃蒸干燥器較終產品的含水量很少受進料濕含量波動的影響，這也是該干燥器的優點之一。 (3)分級段是包括分級器在內的分級器以上部分，分級器是一個開孔圓擋板，
通過改變孔直徑和分級段高度，改變空氣流速就可以控制離開干燥器的粒子尺寸和數量。在此段干燥完成、達到粒度要求的物料隨熱風帶出進入除塵器進行補集。 

3旋轉閃蒸干燥機的工藝計算和結構計算
3．1 工藝計算 
(1)干燥能力： G2=?G1?(1-ω1)/（ 1-ω2) 
(1)???式中G2——干燥物料產量，kg／h； 
G1——濕物料的處理量，kg／h； 
ω1——濕物料的濕基含水量，kg／kg； 
ω2———出干燥器物料的濕基含水量，kg／kg。 
(2)水分蒸發量： 
W=?GC(X1-?X2?)=L(Y1-Y2) 
(2)????式中 W一水分蒸發量，kg／h； 
GC一絕干物料質量流量，kg／h； 
X1一進干燥器物料的干基含水量，kg／kg； 
X2一出干燥器物料的干基含水量，kg／kg；
  Y1一進干燥器空氣的濕度，kg水／kg干空氣； 
  Y2一出干燥器空氣的濕度，kg水／kg干空氣； 
L一絕干空氣流量，kg／h。
(3)空氣消耗量 
L(I1-I2)=?GC?(I1`-I2`?)+QL 
(3)?出干燥器空氣的焓： 
I2?=(1.01+1.88?Y2?)t2?+2490?Y2 
(4)????式中 I1—進干燥器空氣的焓，kJ／kg干空氣； 
I2—出干燥器空氣的焓，kJ／kg干空氣； 
I1`一進干燥器物料的焓，kJ／kg絕干料； 
I2`一出干燥器物料的焓，kJ／kg絕干料； 
QL一干燥器的熱量損失，kJ／h； 
t2一空氣出干燥器的溫度，℃。 
由式(2)、(3)、(4)看出，只有Y2、I2、L三個未知數，故方程組可以求解，并由此可以確定風機風量和熱風爐供熱要求。將變成風機進口處標準狀態下風量及系統所需風壓，

可選擇風機。物料中水分汽化所需熱量，由熱風爐提供。