沸腾干燥设备 - 产品信息 - 相关知识

2025-01-10 10:52:35沸腾干燥设备: 沸腾干燥设备是一种高效、连续的固体物料干燥设备。它利用热空气或惰性气体使湿物料颗粒悬浮并保持沸腾状态，通过物料颗粒与气流之间的传热传质，实现快速干燥。该设备具有干燥速度快、热效率高、产品质量好、操作简便等优点，广泛应用于制药、化工、食品等行业。其结构通常由主机、加热器、旋风分离器、布袋除尘器等组成，可根据物料特性和工艺要求定制不同型号和配置。

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沸腾干燥设备问答

2022-12-16 16:42:36四环冻干机—真空冷冻干燥设备（五）: 3.4.5加热系统的设计加热系统是提供第一阶段升华干燥的升华潜热和第二阶段干燥蒸发热能量的装置。被冻结的制品，不论其冻结体为大块、小块、颗粒、片状或其他任何形状，开始升华时总是在表面上进行的，这时升华的表面积就是冻结体的外表面。在升华进行过程中，水分逐渐逸出，留下不能升华的多孔固体状的基体，于是升华表面逐渐向内部退缩。在升华表面的外部形成已干层，内部为冻结层。冻结层内部的冰晶是不可能升华的，故升华表面是升华前沿。升华前沿所需供给的热能，相当于冰晶升华潜热。不论采用什么热源，也不论这些热量以什么样的方式传递，要达到水分升华的目的，这些热量最终必须不断地传递到升华表面上来。供给升华热的热源应能保证传热速率满足冻结层表面既达到尽可能高的蒸气压，又不致使其熔化。冷冻干燥中所采用的传热方式主要是传导和辐射。近年来在真空系统中也有采用循环压力法来实现强制对流传热的研究。在冻干机中，热量都是从搁板上传出来的，一般分直热式和间热式两种。直热式以电源为主；间热式用载热流体，热源有电、煤、天然气等。常用的辐射热源有近红外线、远红外线、微波等。利用传导或辐射加热时，在被干燥的物料层中传热和传质的相对方向有所不同。从图3-26可见，辐射加热时被干燥物料的加热是通过外部辐射源向已干层表面照射来进行的。传到表面上的热量，以传导的方式通过已干层到达升华前沿，然后被正在升华的冰晶所吸收。升华出来的水蒸气通过已干层向外传递，达到外部空间。传热和传质的方向是相反的，内部冻结层的温度决定于传热和传质的平衡。一般辐射加热的特点是：随着干燥过程中升华表面向内退缩，已干层的厚度愈来愈厚，传热和传质阻力两者都同时增加，如图3-26(a)所示。图3-26(b)是接触加热时所发生的情况。在干燥进行中，热量通过冻结层的传导到达升华前沿，而升华了的水蒸气则透过已干层逸出到外部空间。因此，传热和传质的途径不一，而传递的方向是相同的。界面的温度也决定于传热和传质的平衡。随升华表面不断向内退缩，已干层就愈来愈厚，冻结层愈来愈薄，因而相应的传质阻力愈来愈大，传热的阻力愈来愈小。图3-26(c)是微波加热的情形。微波加热时热量是在整个物料层内部发生的，冻结层要发热，已干层也要加热。但由于这两层的介电常数和介质损耗不同，发生在冻干层内的热量要多得多。内部发生的热量被升华中的水吸收，故所供之热量不需传递，传质是在已干层内，方向是相反的。把热量从热源传递到物料的升华前沿，热量必须经过已干层或冻结层，同时升华出的水蒸气也要通过已干层才能排到外部空间：在真空条件下，经过这样的物料层供送大量的升华潜热，阻力是很大的，同时，经过这样的物料层排除升华的水蒸气，阻力也是很大的。因此需采取多种方式提高传热和传质效率。升华热的供应，原则上以在维持物品预定升华温度下，使升华表面即具有尽可能高的水蒸气饱和压力而又不致有冰晶融化现象为好。这时干燥速度最快.(1)常用的加热板间热式加热板的热量是由载热体从热源传递来的，加热板传递给制品所需的加热功率大致需要0.1W/g。载热体多用水、蒸汽、矿物油和有机溶剂等。有些间冷间热式冻干机上，常用R-11和三氯乙烯等作为冷和热的载体。图3-27给出加热板热媒循环系统示意图。热媒在热交换器中加热，用循环泵将热媒送到冻干箱的搁板内对物料加热。为使冻干结束后物料能及时冷却，利用阀门控制冷却水，适时冷却水通入搁板内实现调控温度。(2)加热技术的改进通常在真空状态下传热主要靠辐射和传导，传热效率低。近来出现了调压升压法，其基本原理是降低真空度以增加对流传热的效能。据研究，在压强大于65Pa时，对流的效能就明显了。所以在保证产品质量的条件下，降低真空度以增加对流传热，使升华面上温度提高得快些，升华速度增加。调节气压有多种方式，英国爱德华公司采用充入干燥无菌氮的方法；德国用真空泵间断运转法；日本用真空管道截面变化法。这些方法的共同特点是使冻干室气体压强处于不稳定状态，所以又叫改变真空度升华法和循环压力法。改变料盘的形状，增加物料与料盘之间的传热面积也是改进传热方法的一种。图3-28中装制品容器上有伸出的薄壁，其目的就在于增加传热面积。改变传热的另一种方法是从根本上改变加热方式，取消加热板。据资料报道，美国陆军Natick实验室采用微波热进行升华加工制作升华食品压缩的新工艺，可使能耗降低到常规工艺的50%。美国某公司在升华干燥牛肉时，使用915MHz微波加热装置，将干燥周期由22h减到2h。但介质加热（如微波加热）的方法一般不用于生物制品的冻干，以防止制品失去生命活力，降低制品质量。(3)几种典型的供热方式应用在食品工业真空冷冻干燥设备中的加热方法较多，大致可分为：辐射加热与吹冷空气相结合的方法，微波加热法；应用涂层输送带的辐射加热法；辐射和传导传热相串联的供热法；膨胀加热板的接触供热法等。图3-28是辐射传热和传导传热相串联的供热装置示意图。这种传热方法的主要特点是辐射热先传给导热元件（物料容器壁），再传给被加热的物料。传导元件屏蔽直接来自辐射热能的热源。水、有机物和高分子物质具有很强的吸收红外辐射的能力，食品冻干采用红外辐射加热方式是合适的。可以把高辐射红外线材料涂敷到加热板表面上。在产品升华阶段要提供升华热，使产品中的水分不断从被冻结的冰晶中升华直到干燥完毕。升华分两个阶段：第一阶段是指大量水分从冰晶升华的过程，这时升华温度低于其晶点温度。第二阶段是结晶水的扩散过程，其温度高于共晶点温度。通常按第一阶段热负荷确定加热功率。

2021-11-01 16:42:47如何控制喷雾干燥设备的进风温度和出风温度？: 如何控制喷雾干燥设备的进风温度和出风温度？喷雾干燥机设备是利用吹入的热风来实现水溶液/悬浊液雾状后进行干燥的。干燥过程中热风由塔口进入干燥塔内，完成干燥工作后的废气由引风机排空。喷雾干燥设备在工作的过程中，热风进入塔内时的热风温度与排风温度的控制是很重要的，它决定着产品的质量以及干燥松密度等，因此需要严格控制。1.喷雾干燥设备作业中，排风温度与产品的水分含量有关，应按产品含水量来决定。热风温度越高热效率越高，经济效益越好。但是过高的热风温度会造成产品质量变差。2.喷雾干燥设备作业中，热风温度会影响产品的松密度。高温热风有产生低松密度的变化，这是由于热风有干燥作用，使颗粒表面硬化并使残留湿气膨胀，而形成了气球状中空颗粒。如果要求高的松密度(低比容)，或要求实心颗粒，则设计时不应使用高温热风与新形成的雾滴接触。

2021-01-28 10:32:58高速摄像仪在单晶硅表面池沸腾可视化测量分析中的应用: 1.高速摄像仪在材料中的应用单晶硅是一种活泼的非金属元素晶体，广泛应用于太阳能光伏发电、供热、能源存储等。新材料技术的不断进步，促使其向着极GX可用的趋势发展。故对不同结构的单晶硅表面池沸腾相变传热性能研究具有非常重要意义。华北电力大学能源动力与机械工程学院的科研团队，利用千眼狼高速摄影测量分析技术对光滑、微坑、均匀微柱和槽型微柱四种不同单晶硅表面的沸腾现象进行了在线可视观测试验，获得了各表面气泡动力学演变过程及局部温度演变规律，揭露了基于动力学过程的沸腾强化机理。2.可视池沸腾实验与可视化分析科研人员设计搭建由方形沸腾池、温控加热系统、高速摄像及红外热成像系统、数据采集系统组成的实验台，可同时观测沸腾动力学过程和温度演变过程的可视化池沸腾，并利用涂覆导电膜的单晶硅作为沸腾基底表面，依次对光滑、微坑、微柱、槽型微柱四种试样进行试验（更多详情请见《化工学报》2019年第70卷第4期）。图1 池沸腾实验台实验采用千眼狼高速摄像仪及红外热成像仪同步采集系统以从侧壁进行高速图像采集，以2320×1720的全高清分辨率，对不同结构单晶硅表面的核态沸腾过程中气泡运动过程及气泡演变过程中局部温度变化规律进行监测分析。1/2.气泡动力学规律分析图2 气泡动力学参数与有效热通量的关系曲线通过图2可知，光滑表面在沸腾初期核化密度较稳定，热通量q″从沸腾起始点（59kW/ m2）到108.5kW/m2范围内，脱离直径随有效热通量增大而增大并达到极大值；继续增大有效热通量，脱离直径开始减小直至2.1mm左右趋于稳定。对于气泡脱离时间而言，随着有效热通量增加脱离时间呈单调减小趋势。图3 不同表面上沸腾气泡高速图片如图3可知，微坑表面为孤立气泡的核化提供了稳定的核化ZX，沸腾气泡更易生成；同时其临界脱离直径较稳定，随有效热通量变化在 2.15～2.4mm区域内变化；而气泡脱离时间随有效热通量增大而缩短，且短于同有效热通量下的光滑表面的脱离时间，即实验中微坑结构不仅强化气泡的核化，同时也强化了气泡脱离。微柱表面，热通量（q″=35kW/m2）下即可观察到气化核心的产生；且受微结构的影响，微柱阵列提供了气泡核化ZX，同时气泡生长引起微柱间隙的液体的微流动促进了气泡的脱离，使得表面气泡未发生合并即脱离，脱离时间缩短至几毫秒。槽型微柱表面，热通量下（q″=40 kW/m2）气泡优先在槽道内成核生长，且其脱离直径较大；随着有效热通量的增大槽道和微柱间隙的气泡都逐渐长大，且易发生气泡合并形成较大气泡。2/2.局部温度演变规律分析试验采用高速摄像仪及红外热成像仪同步采集系统，观察四种试样表面单个孤立气泡生长运动过程壁面温度场演化规律。图4 光滑表面单个气泡在周期内的温度演变规律如图4可知，光滑表面q″=89KW/m2时汽化核心处先形成一个气泡雏形，随相变的进行气液交界面外扩，气泡逐渐长大，同时气泡ZX由于相变带走热量温度降低。q″=130KW/m2时，核化气泡迅速增大到ZD气泡直径，且底部薄液膜消失，在气泡ZX形成干烧区，且单气泡周期明显减小。图5 微结构表面沸腾气泡形成脱离过程如图5可知，300μm微坑表面在过热度较高的微坑处气泡初始核化，但受有限表面在界面处的温度梯度以及界面附近的Maragoni微对流的影响，气泡会出现从微坑向边界移动的滑移现象，促进了上一代气泡的快速脱离，从而增大了气泡的脱离频率。微柱表面生成气泡时，当t值不断增加时，微柱间隙内的微小核化点密集的区域上的气泡不断长大并合并成为大气泡；当t=14ms时该气泡脱离壁面，此脱离过程的时长仅为10ms数量级。在整个气泡运动过程中，微柱的存在大大提高了壁面的温度均匀性,YZ了由于气泡干斑区内温度过高换热不良而造成的沸腾恶化，因此微柱的存在可以有效地提高临界有效热通量。槽型微柱表面气泡的吸纳合并作用发生在气泡生成极短的时间内，槽内气泡来不及长大即被快速侧吸到微柱区与大气泡合并脱离；壁面温度的均匀性也相应提高。但槽道的宽度对壁面温度的均匀性存在影响，宽度加大可以造成中间气泡无法被侧吸，引起局部过热。3.结论试验结果表明单晶硅表面微结构设计显著降低了核化沸腾的起始过热度，利用微结构对槽道内气泡的侧吸作用，可控制气泡的快速汇聚、脱离以及沸腾气泡的空间分布位置。通过高速摄像仪对采集的气泡运动试验过程进行分析，可掌握单晶硅表面微结构气泡动力学过程各阶段换热机理，可优化单晶硅局部微结构设计，为为新型材料研究带来更可靠的应用价值。

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