對雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥機的干燥速度的探討

 對雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥機的干燥速度的探討
1、真空干燥速度的概念
物料的干燥過程，首先是物料表面的水分受熱汽化并被真空設(shè)備排除，物料表面的水分因汽化而逐漸減少，并在物料內(nèi)部與表面之間形成溫度差。內(nèi)部的水分在溫度差的作用下，不斷向表面擴散，并在到達表面后汽化。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(nèi)部水分容易擴散。若提高物料的初溫、經(jīng)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，越利于水分在較低溫度下汽化，但真空度過高不利熱傳導(dǎo)，會影響對物料的加熱效果。
為提高物料干燥速度，應(yīng)根據(jù)物料的特性綜合考慮真空度。通常，真空度應(yīng)不低于1×104Pa。
2、影響雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥機干燥速度的因素
把雙錐回轉(zhuǎn)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(shù)，試驗所作的曲線表明：雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥機干燥過程可分為*升溫、*恒溫、第二升溫、第二恒溫和降溫五個階級。其中：
(1)*升溫是加熱物料，使其升溫的預(yù)熱階段。該階段中，物料中水分汽化量很少；
(2)*恒溫是恒速干燥階段，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，溫度和真空呈恒定狀態(tài)，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(nèi)部水分至物料表面的過程，由于汽化的水分很少，導(dǎo)致物料溫度升高和真正度也隨之提高；
(4)第二恒溫是汽化物料包裹水和部分結(jié)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(wěn)狀態(tài)；
(5)降溫階段開始時，關(guān)閉加熱蒸汽，通以冷卻水至筒體夾套，冷卻筒體使其內(nèi)部物料溫度下降，以便卸出干燥制品。
現(xiàn)在此把某一產(chǎn)品的平均干燥工藝參數(shù)(如表1所示)列出。從表1中可看到：雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥機干燥過程的不同階段所具備的性質(zhì)也不同，故應(yīng)該根據(jù)其不同階段而設(shè)定不同的操作參數(shù)，這樣能更有效地利用設(shè)備的功能。然而，現(xiàn)實的雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥機的許多操作參數(shù)是常量不變（如旋轉(zhuǎn)速度）或自動控制（如工作真空度、干燥溫度等），以下就干燥不同階段過程的操作參數(shù)對真空干燥速度的影響展開討論，并提出建議性的改進意見。
3、雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥機旋轉(zhuǎn)速度對真空干燥速度的影響及探討
雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥機筒體的旋轉(zhuǎn)速度越快，干燥速度越高。但在干燥后期，隨著物料濕含量的下降，干燥速度也降低，此時提高轉(zhuǎn)速對干燥速度的提高均無益。另外，在干燥初期，較快的旋轉(zhuǎn)速度，會導(dǎo)致濕分汽化過快而產(chǎn)生物料粘結(jié)成團的現(xiàn)象。因此，應(yīng)在干燥初期采用較低的轉(zhuǎn)速，待物料表面較干以及不結(jié)團時再提高轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速度在運行時能變動，并有菜單可設(shè)定不同時間段所選用的不同的筒體旋轉(zhuǎn)速度（0~10rpm內(nèi)無級調(diào)速），即要有時間—速度關(guān)系的設(shè)定。
4、雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥機加熱與冷卻對真空干燥速度的影響及探討
雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥機夾套內(nèi)對流換熱需分別提供熱量和冷量，故夾套內(nèi)將經(jīng)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(zhì)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(zhì)溫度高容易產(chǎn)生結(jié)團現(xiàn)象。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(zhì)不同，可選擇適當?shù)臏囟?，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(zhuǎn)真空干燥機夾套內(nèi)熱量或冷量控制能在運行時變動，并有菜單可設(shè)定不同時間段所選用的溫度，即要有時間—溫度關(guān)系的設(shè)定。
5、雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥機真空度對真空干燥速度的影響及探討
通常雙錐回轉(zhuǎn)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(dǎo)致抽氣系統(tǒng)成本增加，干燥后物料價格增高，經(jīng)濟上不合算。但表1可知，在降溫階段的真空度值很小，故應(yīng)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(zhuǎn)真空干燥機筒體內(nèi)真空度控制能在運行時變動，并有菜單可設(shè)定不同時間段所選用的真空度，即要有時間—真空度關(guān)系的設(shè)定。
6、雙錐回轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(fā)生側(cè)面物料下滑落的現(xiàn)象。此時發(fā)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(guān)）。故雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥機的設(shè)計和選擇時，應(yīng)根據(jù)物料的滑移角而選擇錐體的角度1。
文獻1也認為，實際裝料容積與干燥筒體容積之比為充填率。雙錐回轉(zhuǎn)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(guān)。
從上可知，雙錐回轉(zhuǎn)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zui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。