實驗室噴霧干燥機的噴霧干燥過程解說
實驗室噴霧干燥機是液體成形工藝和干燥工業(yè)中廣泛應(yīng)用的工藝。也是一種可以同時完成干燥和造粒的裝置。按工藝要求可以調(diào)節(jié)料液泵的壓力、流量、噴孔的高低,得出所要的按一定高低比例的球形顆粒。適用于從懸乳液、溶液、乳液和糊狀液體原料中生產(chǎn)粉狀、顆粒狀固體產(chǎn)品。因此,當(dāng)成品的顆粒大小分布、殘留水份含量、堆積密度和顆粒形狀都符合的標準時,實驗室噴霧干燥機是十分理想的干燥工藝。
噴霧干燥對于人類而言,是*的一部分。干燥是一種古老的單元操作之一,是一種高能耗的操作,據(jù)資料統(tǒng)計在發(fā)達國家高達12%的工業(yè)能耗用于干燥,在中國干燥能耗占工業(yè)總能耗的10%.廣義上的干燥,指的是受熱體水分(或液體)減少到使用標準為止的過程。而狹義上的干燥指的是水分(或液體)的加熱蒸發(fā)工藝過程,由于它直接影響產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)成本,所以正確地選擇和使用干燥操作,是保持產(chǎn)品質(zhì)量的重要手段之一. 干燥操作個性問題多,共性問題少。被干燥物料的種類、要求五花八門,差別甚大,有的年產(chǎn)量可達數(shù)萬噸,有的只有幾十千克。因此實驗室噴霧干燥機的種類、規(guī)格非常龐雜,操作方法也各有所異。隨著中國國民經(jīng)濟的高速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進步,干燥技術(shù)在國民經(jīng)濟中占有越來越重要的地位,應(yīng)用范圍也不斷擴大,如糧食、燃料、礦物、肥料、木材、藥品、食品、牧草、紙張、橡皮、建筑材料、電工制品、陶瓷坯體、織物、合成化學(xué)品、絕緣材料等。要進行干燥的,既有年產(chǎn)量數(shù)千萬噸的大批量物料,也有年產(chǎn)量僅幾十千克的貴重物料。被干燥物料的規(guī)格,從納米材料起大至機床、車廂、農(nóng)機等大型設(shè)備。
噴霧干燥過程:
實驗室噴霧干燥機的霧滴干燥速率是由傳熱和傳質(zhì)速率決定的。傳熱和傳質(zhì)速率是溫度、濕度、圍繞每個液滴的空氣傳遞特性、液滴直徑和液滴與空氣之間的相對速度的函數(shù)。干燥太快,容易造成顆粒破裂、形成空心顆粒和中空球。實驗室噴霧干燥機干燥太慢,則造成粘壁或團聚。
霧滴干燥過程可分為兩個階段,即恒速干燥階段和降速干燥階段。恒速干燥階段,水分的內(nèi)部擴散速率大于蒸發(fā)速率,表面水分充足,蒸發(fā)速率主要由外部條件控制,此階段中蒸發(fā)速率大致不變。液滴中大部分水分在此階段蒸發(fā)掉。
隨著水分不斷地蒸發(fā),逐漸降低了液滴內(nèi)的水分含量,表面水分不足以維持表面的蒸發(fā),內(nèi)部擴散速率小于水分蒸發(fā)速率。這時表面不再保持濕潤,溫度開始升高,實驗室噴霧干燥機干燥速率不斷地下降,這就是降速干燥階段。
如果引人的空氣溫度非常高,使液滴水分迅速蒸發(fā),很容易在料液的表面形成殼層,對內(nèi)部水分起到保存作用。如果引人的空氣溫度較低,初始的干燥速率較低,在較長時間內(nèi),液滴表面將保持著濕球溫度。
一般來說, 要提高干燥速率,主要取決于兩個方面:一是干燥介質(zhì)的溫度,溫度越高,則干燥驅(qū)動力越大,干燥速率越快;二是進風(fēng)的速度,進風(fēng)速度越快,越能提高傳質(zhì)和傳熱的效率,然發(fā)的水分能迅速帶走,保持低的相對濕度。另外,還和波滴形狀、化學(xué)組成、物理結(jié)構(gòu)和固體濃度有關(guān)。如果實驗室噴霧干燥機進行霧化顆粒較細,顆粒干燥過程得以穩(wěn)定進行,則顆粒表面外殼形成時包裹的水分已很少,就能制備出實心球狀顆粒。