大型藥材自動流化床干燥機(jī)流化床干燥過程是散狀物料被置于孔板上,并由其下部輸送氣體,引起物料顆粒在氣體分布板上運(yùn)動,在氣流中呈懸浮狀態(tài),產(chǎn)生物料顆粒與氣體的混合底層,猶如液體沸騰一樣。在流化床干燥器中物料顆粒在此混合底層中與氣體充分接觸,進(jìn)行物料與氣體之間的熱傳遞與水分傳遞 [1] 。
流化原理
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如果氣體通過一個顆粒床層,該床層隨著氣流速度的變化會呈現(xiàn)不同的狀態(tài)。在流速較低時,氣流僅是在靜止顆粒的縫隙中流過,這時稱為固定床。當(dāng)氣流速度增大到一定值時,所有的顆粒被上升的氣流懸浮起來,此時氣體對顆粒的作用力與顆粒的重力相平衡,床層達(dá)到起始流態(tài)化,這時的氣流速度稱為小流化速度。當(dāng)氣流速度超過這個值,高到超過顆粒的終端速度(大流化速度)時,床層上界面消失并出現(xiàn)夾帶現(xiàn)象,固體顆粒隨流體從床層中帶出,這種情況就是氣力輸送固體顆?,F(xiàn)象,或稱分散相流化床 [2] 。
流化床干燥的特點(diǎn)及應(yīng)用
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流化床干燥具有較高的傳熱和傳質(zhì)速率,干燥速率高,熱效率高,結(jié)構(gòu)緊湊,基本投資和維修費(fèi)用低,便于操作等優(yōu)點(diǎn)。因此流化床干燥器被廣泛用于化工、食品、陶瓷、藥物、聚合物等行業(yè) [3] 。
流化床干燥器
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典型的流化床干燥器有一個錐形反應(yīng)室,熱空氣從底部進(jìn)入,通過物料層,再從頂部排出。
工程上在普通流化床干燥器的基礎(chǔ)上進(jìn)行改型,研制開發(fā)了振動流化床干燥機(jī)、攪拌流化床干燥器、離心流化床干燥機(jī)等,擴(kuò)大了流態(tài)化干燥的范圍,改善了流化質(zhì)量,提高了熱質(zhì)傳遞的強(qiáng)度。
1.振動流化床干燥機(jī)
振動流化床(vFB)就是在普通流化床上施加振動而成。在輸料板上放上一層物料(粉狀、粒狀、條狀等),對輸料板施以振動,當(dāng)振動加速度大于重力加速度時,料層開始膨脹,出現(xiàn)所謂的振動流態(tài)化狀態(tài)。這時放在輸料板上的物料產(chǎn)生強(qiáng)烈的混和,并且很容易作水平和傾斜移動。在此條件下,利用對流、傳導(dǎo)、輻射向料層供給熱量,即可達(dá)到干燥的目的。
由于床層的強(qiáng)烈振動,傳熱和傳質(zhì)的阻力減小,提高了振動流化床的干燥速率,同時使不易流化或流化時易產(chǎn)生大量夾帶的塊團(tuán)性或高分散物料也能順利干燥,克服了普通流化床易產(chǎn)生返混、溝流、粘壁等現(xiàn)象。振動流化床現(xiàn)在廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、食品、食鹽、化工,飼料工業(yè)的干燥、冷卻、造粒生產(chǎn)上 [4] 。
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攪拌流化床干燥器是在流化床內(nèi)裝設(shè)攪拌器,使某些濕顆粒物料或易凝聚成團(tuán)的物料也能采用流化干燥??捎糜诹蛩徜@、氨基酸、酐酪素、聚丙烯樹脂等物料的干燥。
攪拌流化床干燥器具有下列優(yōu)點(diǎn):首先,擴(kuò)大了流態(tài)化干燥技術(shù)的應(yīng)用范圍,適合于濕含量較大、在熱氣流中不易分散的物料或者在干燥脫水過程中可能結(jié)塊的物料的干燥;其次,可以有效避免溝流、騰涌和死床現(xiàn)象,獲得均勻的流化狀態(tài),改善了流化質(zhì)量,從而提高了熱質(zhì)傳遞強(qiáng)度。近年來隨著攪拌流化床在藥物、食品、化工產(chǎn)品的造粒、涂層等過程中的應(yīng)用,攪拌流化床干燥器在工業(yè)上得到了相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。
3.離心流化床干燥機(jī)
離心流化床是在離心力場中進(jìn)行流化干燥的一種新型干燥設(shè)備,由于離心力場的存在離心加速度可以是重力加速度的幾倍到幾十倍,因此與普通重力流化床相比較,強(qiáng)化了濕分在物料內(nèi)部的遷移過程,干燥時問短,傳熱傳質(zhì)速率高,能夠有效地抑制氣泡的生成及物料的夾帶,對于在重力流化床中難以干燥的低密度、熱敏性、易粘結(jié)的固體物料都可以有效地干燥。離心式流化床的應(yīng)用比較廣泛,目前已在水果、蔬菜、米飯等食品的干燥方面取得較好效果 [5] 。
4.脈沖流化床干燥器
脈動流化干燥是指按一定的規(guī)律交替變化干燥工藝參數(shù)的干燥技術(shù);脈沖流化床干燥則是改變傳統(tǒng)流化床的恒定送風(fēng)為周期性送風(fēng),通過調(diào)節(jié)氣流的脈沖頻率或脈沖氣流導(dǎo)通率,使通過孔板的氣體流量或流化區(qū)發(fā)生周期性變化,對物料進(jìn)行干燥。
常見的脈沖流化床干燥器有二位蝶閥脈沖流化床、氣流移位式脈沖流化床及旋轉(zhuǎn)脈沖流化床等幾種類型。
5.熱泵流化床干燥器
熱泵式流化床干燥裝置是采用干燥介質(zhì)的密閉循環(huán)方式,利用熱泵的除濕一加熱循環(huán),提供40~80℃左右的較溫和的干燥熱風(fēng)。與干燥介質(zhì)采用熱風(fēng)爐或蒸汽加熱的流化床干燥裝置相比,熱泵式流化床干燥裝置加熱干燥空氣的費(fèi)用僅為傳統(tǒng)直接加熱方式的一半,而食品的干燥質(zhì)量則可明顯提高,從而對提高食品生產(chǎn)企業(yè)的競爭力具有重要價值 [6] 。熱泵干燥具有熱效率高,節(jié)能,干燥溫度低,衛(wèi)生安全,環(huán)境友好等特點(diǎn),特別適合于谷物、種子及食品原料等熱敏性物料的干燥。大型藥材自動流化床干燥機(jī)