文丘里干燥器开发研究.doc

文丘里干燥器开发研究张英杰，张继军，孙秀松，郑献军，李国强，齐晓娣(石家庄工大化工设备有限公司，河北石家庄050011)摘要：介绍了文丘里干燥器的结构和工作原理。实验证明喷嘴与文丘里的结合，强化了干燥过程一、二次风的 设置使物料停留时间延长扩大了该气流干燥器的应用范围。关键词：干燥器；文丘里管；喷嘴；二次风停留时间X I1概述干燥作为一种单元操作是化工、轻工、医药、食品及农副产品加工等工业中不可缺少的重要环节。 干燥器的种类很多，分别用于各种物料的干燥。其中，气流干燥器是固体流态化中稀相输送在干燥方面的应用。气流干燥是使加热介质(空气、惰性气体、燃气或其他气体)和待干燥的固体颗粒直接接触，并使待干燥的固体颗粒悬浮于流体中，完成气固两相的传质传热过程。 普通直管气流干燥器是气流干燥器中最常见的一种。普通直管气流干燥器具有气固两相间传热传质面积大、热效率高、干燥时间短、处理量大、采用气固两相并流操作、结构简单紧凑、体积小、生产能力大、操作方便等诸多优点。 气流干燥的中心问题是固体颗粒在干燥器中的停留时间，即在给定的物料湿含量、颗粒尺寸、物理性质和在一定温度的条件下，通过干燥得到最终千度要求的产品所需要的时间，亦即物料在干燥器中的滞留时间。在直管气流干燥中，物料在干燥器中的停 ，留时间是由干燥器中干燥管的长度、物料性质和从物料进i，口至出口的气流速度确定的。 4。_1一。I'1文丘里干燥器有所不同。物料在文丘里干燥器中的停_¨。 ：留时间不单纯决定于干燥器的几何高度，还由于固体颗粒 在文丘里干燥器中在二次风作用下有自上而下作螺旋运， 动，增加了物料在干燥器中的停留时间。在直管气流干燥器中，对各种物料来说，其在设备内。的停留时间几乎都是一样的，而不考虑其物理性质如何。因此，在直管气流干燥中，如果入口气温较高，物料容易过干或烧焦；对于某些热敏物料而言，甚至会引起燃烧或!。爆炸。在文丘里干燥器中，物料的停留时间会因固体颗粒的尺寸和密度大小而有所“选择”。因为固体颗粒大小不同， 所受之重力也不同，与之对应的螺旋运动的长度会有差别， 图1文丘里干燥器结构示意图即有所谓停留时间的“选择”性。正因为这种停留时间的：募塞芸j鍪磊会：j套竺萎盏墓学管：作者简介：张英杰，男，工程师，总工，031卜6693740。选择性，物料通过文丘里干燥器。可以得到温度、湿含量均匀的最终产品，即不会出现物理性质和化 学性质的品质降低，也不会产生局部产品的过热或千不透现象，从而可得到高质量的产品。在直管气流干燥器中气流是直线流动的，固体颗粒和气流之间的流动速度(相对速度)较稳定， 传热传质效果不甚理想，热损失较大。在文丘里管中由于旋转气流的存在，大大改善了热质传递过程， 提高了热效率。2文丘里干燥器结构及工作原理文丘里干燥器结构如图1所示，由一次气进入喷嘴l、物料入口2、壳体文丘里管4、分级器5、 物料出口6、二次风进口7组成。设备制造过程要保证外壳与文丘里管的同轴度，以保证壳体与文丘里 管环隙的均匀；其次要保证一次风进口喷嘴与文丘里管同轴。文丘里干燥器的工作原理，如图2所示，鼓风机7 将空气送入加热器6，热空气经主风管道4进入喷嘴，高 速低压气流自喷嘴喷出，将湿物料经加料器3送入文丘里 管；在文丘里管中由于气流动静能量的转换，使热风与物 料间的传热传质得以充分进行；至文丘里管出口，达到干 燥要求的物料从出口进入旋风分离器。气固分离后废气经 引风机排空，成品物料经关风器12排出。未到达干燥要求的物料出文丘里管后经分级器阻挡，在=次风带动下自上而下经文氏管和壳体间的环隙旋转向下；到达壳体下部 后，在一次热风抽吸下与新湿料混合，再次进入文氏管。3试验装置与流程(见图3)全套试验装置由鼓风机1(919N_045A)、电加热器2(30kW)、文丘里干燥器3(巾400)、旋风分离器4(自圈2文丘里千燥器结构原理示意囤1灌物料；2-关风嚣乒加辩器沣主热风管；5二欢 热风警；6-热薄7-鼓风机；s史丘里警9-分壤嚣；10-引风机；11旋风分离m；12关风嚣；13产品图3 文丘里干燥器流程图卜鼓风机；2-电加热器：3-文丘里干燥器；t一旋风分离罂；5一袋式除尘嚣；6一目f风机气应保证一定的流速(3050mls)，以便局部形成负压区，将湿物料抽吸送入文氏管中。文氏管的渐缩 与渐扩管的锥顶角及其几何尺寸经计算确定。在渐扩管中的气流速度要根据所处理物料的粒度分布情 况确定，应不小于物料最大颗粒的沉降速度。4实验 我们的实验选用了氰尿酸、硅微粉、淀粉等几种不同物料。物料的初始湿含量自1538。 首次试验后根据实验结果及实验中观察到的现象进行分析，发现存在如下问题：(1)鼓风机与引风机匹配不理想，造成一次风向文氏管引入物料不充分。 (2)分级器尺寸单一，难以观察不同粒度分布物料的干燥效果。 为此对文丘里干燥器傲了改造，更换了鼓风机，调整了一次风喷嘴与文氏管之间的轴向距离。重新设计了分级器，尺寸为m 150至巾400(共4种规格)，且为可调节的。改造后，经喷嘴的一次风向文氏管引料充分，喷嘴周围不再有存料现象，且干燥能力有明显提高。5结论 就目前的实验设备巾400，容积015m3文丘里干燥器的实验结果进行分析，有如下几点看法： (i)文丘里干燥器干燥强度大。在系统配置倘不完美的情况下，干燥强度达220kg H，Om3 h，若系统配置进一步调整完善，干燥强度还会大幅度提高。(2)生产能力大，就该由400容积015m3的文丘里干燥器而言，对不同物料其生产能力在8641440ta。 (3)就该试验装置而言，当分级尺寸为中250时其干燥效果最为理想。 由于国内目前尚没有文丘里干燥器的相关报道，因此，可参阅的技术资料极少。本开发研究是初步的、探索性的。但通过实验可看出，这样一个技术路线是可行的，但仍有很多问题值得研究，如一次风与二次风的最佳比例，文丘里管与干燥器壳体最合理的尺寸搭配等等。参考文献：I藩永康现代干爆技术蝴北京：化学工业出版牡，1998 2】时钧。等化学工程手册M】北京：化学工业出版杜1996The engingeering development of venturi dryerZHANG Ying·jie，ZHANG Ji·jun，SUN Xiu·song，ZHENG Xian-jun，LI Guo-qiang，QI Xiao-d(ShiJiazhuang Gongda Drying Equipment Manufacture CO，LTD，ShiJiazhuang 05001，China)KeyWord：dryer；venturi；jet；secondaryhot air；stayingtime