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　　由于噴霧干燥具有流程簡短,、可處理熱敏性物料,、易大型化等優(yōu)越性，已經(jīng)在許多領(lǐng)域得到應(yīng)用,。改革開放以后,，我國出現(xiàn)了一大批專業(yè)化的干燥設(shè)備企業(yè)。近十年內(nèi)噴霧干燥技術(shù)已取得了長足進(jìn)步,，產(chǎn)品質(zhì)量已可與世界**廠商相媲美,，不僅滿足了國內(nèi)輕化工,、環(huán)保行業(yè)的需要，而且已向國外市場拓展,。
長期以來,，對噴霧干燥裝置的注意，一般著力于：
⑴ 霧化器（機(jī)）的選擇,；
⑵ 足夠風(fēng)量和熱量的配置,；
⑶ 粉末回收及排放。
　　王喜忠等指出：“一個成功的噴霧干燥器的設(shè)計(jì),，應(yīng)包括與霧化器相適應(yīng)的熱風(fēng)進(jìn)出口的方式和熱風(fēng)分布裝置”[1],。K.Master’s也提到在干燥塔內(nèi)水分蒸發(fā)速率隨著霧滴與熱風(fēng)的相對速度增加而增加[2]。
　　唐金鑫等在熱風(fēng)分布器設(shè)計(jì)要求中,，提出三條重要的原則[3],，都強(qiáng)調(diào)了熱風(fēng)分布對噴霧干燥的重要性。在隨后出現(xiàn)的裝置中,，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)企業(yè)仍然沒有給予足夠的重視,，只是從結(jié)構(gòu)上做到“形似”而實(shí)質(zhì)仍未掌握，以致出現(xiàn)以下情況：
⑴ 在塔內(nèi)同一截面上溫度差較大,，導(dǎo)致物料局部粘壁,；
⑵ 由于氣液兩相接觸不合理，使干燥強(qiáng)度大為下降,，于是干燥塔的體積越做越大,；
⑶ 在一臺比原設(shè)計(jì)處理量大為減小的干燥塔中，未注意熱風(fēng)分布的流速范圍,，降低了干燥強(qiáng)度,，物料仍然大量粘壁；
⑷ 熱效率很低,，出塔風(fēng)溫難以下降,。
　　因此，我們認(rèn)為熱風(fēng)分布器的設(shè)計(jì)正確與否,，直接影響到干燥系統(tǒng)運(yùn)行的成敗。本文擬在以前知識的基礎(chǔ)上,，提出氣液兩相接觸的合理方式,，以求對熱風(fēng)分布器設(shè)計(jì)有正確的分析和指導(dǎo)。
1 理論依據(jù)
K.Masters[2]提出在有相對速度下霧滴的蒸發(fā)存在以下關(guān)系式：
傳質(zhì) Sh=2+K1RexScy （1）
傳熱 Nu=2+K2ReX’Pry’ （2）
式中：謝伍德數(shù)Sh =KgD/Dv,，努塞特數(shù)Nu =hcD/Kd,，施密特數(shù)Sc =μa/Dvρa(bǔ)，普朗特數(shù)Pr =Cpμa/Kd,，雷諾數(shù)Re =Dvρa(bǔ)/μa,。D為液滴直徑,，ρa(bǔ)為干燥介質(zhì)密度，μa為粘度,，Cp為定壓比熱容,，Kd為液滴周圍氣態(tài)膜的平均熱傳導(dǎo)率，hc為對流熱傳導(dǎo)系數(shù),，Kg為傳質(zhì)系數(shù),，Dv為擴(kuò)散系數(shù)。（1）,、（2）式中的x,，y，x’,，y’和K1,，K2尚有爭論，多數(shù)人趨向于：
x=x’=0.5 （3）
y=y’=0.33 （4）
式（3）中的x為平均值,，隨Re增加而增加,；Re由1增至104時，x從0.4增加到0.6,。遺憾的是式（1）～（4）的試驗(yàn)范圍其Re值均不超過1000,。但從中已經(jīng)可以看出，干燥的傳質(zhì)和傳熱系數(shù)隨Re的增大而增大,，即假設(shè)干燥介質(zhì)和被干燥物料的性質(zhì)不變時,，Re起著重要的影響。而對Re起直接影響的,，可認(rèn)為是相對速度v,。在傳統(tǒng)的液體無相變對流傳熱系數(shù)計(jì)算中，普遍應(yīng)用Dittus和Boelter關(guān)聯(lián)式[4],
Nu=0.023Re0.8Pr0.4 （5）
或 （6）
α—給熱系數(shù),；
λ—液體熱導(dǎo)率,；
d—粒徑；
v—?dú)庖合鄬α魉伲?br/>μ—液體動力粘度,；
Cp—定壓比熱容,；
ρ—液體密度。
式中的Re值≥10000,，　0.7＜Pr＜120,。
式（1）與式（5）相比較可以看出，Re數(shù)湍流層范圍內(nèi)的冪值增加可以從0.4提高到0.8,。這就可以理解K.Master’s等強(qiáng)調(diào)的“水份蒸發(fā)率隨霧滴與空氣的相對速度增加而增加”了,。在 Re值處于湍流范圍時，大約呈0.8次方關(guān)系,。
2 常見的熱風(fēng)分布器的性能比較在噴霧干燥所選用的熱風(fēng)分布器形式中,，曾經(jīng)出現(xiàn)過以下形式：
（1）平均地自塔頂天花板分布向下流
　　這種形式認(rèn)為只要均勻地進(jìn)風(fēng),，有足夠的熱量就能達(dá)到干燥的目的，干燥塔的空塔速率只有0.5～0.8m/s,即使塔頂縮小,，出口風(fēng)速也只有10m/s,，大體處于層流狀態(tài)。熱風(fēng)與霧化液滴沒有直接的聯(lián)系,。這種形式不僅國內(nèi)有,，在許多進(jìn)口裝置中也有。其結(jié)果是塔體龐大,，效率降低,。
（2）為了防止粘壁，將熱風(fēng)分為2股或3股
　　設(shè)計(jì)者認(rèn)為只要在塔壁上有熱風(fēng)流動,，就可以防止未干液滴撞壁而出現(xiàn)粘壁現(xiàn)象,。實(shí)際上，邊緣熱風(fēng)流速是不可能大的,，而且液滴達(dá)到塔壁上的流速也不會太大,，因此這兩股流體的相對速度是非常低的，故而難以實(shí)現(xiàn)快速干燥,，粘壁仍會出現(xiàn),。塔壁的熱風(fēng)形同虛設(shè)，或者作用不大,。
**的MD型塔采用了冷風(fēng)吹塔,，對保證物料質(zhì)量有利。實(shí)際上,，這時液滴已經(jīng)完成“恒速段”干燥（至少顆粒表面已經(jīng)干燥）,，這與粘壁并無直接的聯(lián)系[5]。
　　當(dāng)然粘壁的形式還要聯(lián)系到霧化機(jī)的噴距,、干燥塔的設(shè)計(jì)以及物料的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變溫度等,。這些問題已在[1]中有詳細(xì)的介紹。將熱風(fēng)分散處理會減少中央?yún)^(qū)的熱風(fēng)量,，從而降低流速,，導(dǎo)致熱風(fēng)的利用率降低。
（3）熱風(fēng)分布器與霧化器不配套
　　在噴嘴式霧化器上配旋轉(zhuǎn)風(fēng),，而在旋轉(zhuǎn)式霧化器上配直流風(fēng),。這兩種形式在生產(chǎn)中都有看到，其結(jié)果只能是出現(xiàn)粘壁或者熱效率大幅度下降,，這顯然是錯誤的。
3 塔頂中央熱風(fēng)的重要性
在所有的霧化器工作時,，液滴剛剛離開霧化器出口時的流速是**的,，隨著液滴在空氣中的流動,，由于空氣的阻力，液滴流速迅速衰減,，初速能達(dá)到130m/s,，而終速可接近于零，這就要求我們從式（1）到式（4）中去準(zhǔn)確掌握熱風(fēng)應(yīng)當(dāng)在何處與液滴接觸,，從而可以得到**的傳質(zhì),、傳熱速率。
既然霧化器（大多數(shù)）是設(shè)計(jì)在塔頂?shù)闹醒胩幍?，就?yīng)當(dāng)將熱風(fēng)集中到中央,，以相當(dāng)于湍流形式的氣流向液滴群急速沖擊；其風(fēng)量和熱量依可干燥顆粒表面水分所需的數(shù)量而定,。其余部分可以在塔內(nèi)均勻分布,，以完成其它降速段的干燥。只要顆粒表面的水分能夠快速干燥,，就能夠在很大程度上防止塔的粘壁,。
　　高速氣流與霧化器噴出口越接近，其干燥效率就越高,。但在考慮氣流流速時,，也應(yīng)同時考慮阻力降與流速平方成正比的關(guān)系，并非風(fēng)速越高就越好,。況且風(fēng)速越高,，會使霧滴群向下降，喪失了部分有效的干燥空間,。
　　具體的參數(shù)涉及各種物料的特性,。但總的趨勢是利用氣液兩相的高速區(qū)，迅速干燥液滴表面,，從而實(shí)現(xiàn)大部分水分的蒸發(fā),，這才是真正發(fā)揮噴霧干燥的優(yōu)勢。
4 良好的熱風(fēng)分布器的要素
⑴ 使氣液兩相接觸,，混合良好,，首先應(yīng)當(dāng)使氣體分布均勻。為使分布均勻,，已經(jīng)有人介紹過兩種方法：①在旋轉(zhuǎn)霧化器的配套設(shè)計(jì)中,，必須用對數(shù)螺旋蝸殼[3]，使一邊進(jìn)入蝸殼的熱風(fēng)經(jīng)蝸殼及內(nèi)部的導(dǎo)風(fēng)板均勻地進(jìn)入塔內(nèi),。② 直流霧化器中的熱風(fēng)分布可采用各種導(dǎo)向直流板 [1],，但必須配置噴嘴直流式霧化器。
⑵ 熱風(fēng)分布器出口與霧化器噴液出口盡量靠近,，并在兩個方向夾角接近90°,，以加大剪切力,。應(yīng)利用湍流階段的優(yōu)勢，縮短干燥時間,。
⑶ 當(dāng)熱風(fēng)分布器出口流速過大時,，阻力會呈平方關(guān)系增加，故應(yīng)考慮“系統(tǒng)內(nèi)的阻力降”,，氣速選擇要慎重,。
5 結(jié)束語
　　近年來在噴霧干燥裝置的設(shè)計(jì)和制造上，發(fā)現(xiàn)有盲目加大干燥塔體積的趨勢,，這不僅會失去噴霧干燥時間短的優(yōu)勢,，而且還增加了造價和設(shè)備占用的廠房面積（或體積），對用戶不利,。
當(dāng)熱風(fēng)分布器和霧化器合理配置時,，干燥塔的體積應(yīng)當(dāng)有一個合理的范圍，不會相差很大,。大的不一定好,。隨著科技的進(jìn)步和各種強(qiáng)化措施的應(yīng)用，干燥塔勢必會越做越小,。

熱風(fēng)分配器是一個重要的方面,，并不代表全部。所以在噴霧干燥器的設(shè)計(jì)中,，選型要根據(jù)各種物料的特性,，綜合各種參數(shù)，以期獲得一個系統(tǒng)的**狀態(tài),。