文档介绍：射流冲击流化床干燥的试验研究
曹崇文,高振江
(中国农业大学, 北京 100083)
摘要:设计试制了一种可对颗粒物料进行连续与批式干燥的射流冲击综合试验装置。在此基础上,对颗粒物料射流冲击干燥进行了系统试验研究,得出了射流冲击干燥装置的结构参数、工艺参数与干燥机性能间的关系,建立了射流冲击干燥的数学模型。
关键词: 管冲式干燥;冲击流干燥;流化床干燥
1 序言
射流冲击干燥(又名Jetzone drying, Tube aerated toaster,Thermoglider,Jetsweep, Impinging Jet Drying)是一种新型干燥技术。它是利用高温高速气体通过圆形或狭缝形喷管直接喷射到固体待干物料的表面进行加热干燥的一种方法。由于喷出的热气流具有很高的速度,当它冲击到湿物料的表面时,气流与物料表面之间产生的边界层非常薄,传热系数比普通热风干燥要高出几倍,因而大大缩短了干燥时间,提高了干燥速度。目前国内对射流冲击干燥研究甚少,在农产品干燥和烘烤领域还无人问津。本研究的目的是针对农业物料和食品,对影响射流冲击干燥的结构因素和工艺因素进行综合试验研究,以便得到射流冲击干燥的最佳参数组合,为设计研究射流冲击干燥技术提供理论依据。
2 射流冲击干燥的特点
与普通流化床相比,射流冲击流化干燥具有许多突出的优点:
⑴热气流速度高,物料流化好,干后物料的水分均匀一致;
⑵传热系数大,干燥速率也大;
⑶产品质量好;
⑷通用性好,可以干燥各种不同形状(如粒状、块状、条状、片状和其它不规则形状)的物料;
⑸易于维护,操作费用低;
⑹一机多用,可用于烘培、烧烤、冷却、膨化、缓苏、杀菌和干燥.;
⑺运动部件少,结构简单、紧凑,占地面积小。
3 射流冲击干燥的工作原理
如图1所示,干燥室内装有许多伸出一定长度的圆管,高温气流通过圆管直接喷射到物料上,由于气流具有极高的速度,遇到干燥器底板后被反射回来,因而在底板与物料层之间形成一个气垫,使物料升起、翻腾并混合,产生流化状态。此时,气流与物料间产生剧烈的热质交换,促进物料干燥。冲击流干燥时,每个颗粒完全被高温气流包围,所以整个床层加热速度很快,干燥时间大为缩短。气流的反射提高了干燥机的热效率。它的最大优点是通用性好,无论什么形状的物料都可以干燥,还可以进行多种工艺的操作。美国Wolverine公司生产的射流冲击干燥器就可以完成8种加工工艺(干燥,冷却,膨化,烘烤,调质,缓苏,加热,烧结), 因而被称之为国际领先的新型干燥技术。
试验装置和试验方法
图1 连续式射流冲击干燥装置
1-风量调节装置;2-风机;3-电加热器;4-风管;5-风速传感器;
6-温度传感器;7-气流分配室;8-喂料器;9-喷管
为了研究射流冲击干燥的基本原理、性能、特点和射流冲击干燥的影响因素,设计试制了射流冲击干燥试验台,其结构如图1所示。它的组成部分有:离心风机、电加热器、输送管路、气流分配室、喷管、干燥室和喂料装置。在整个系统中主要的结构参数和操作参数都是可以调节和改变的。其中,可变的结构参数有:喷管直径、喷管间距、喷管距底板的距离和底板的宽度;可调节的工艺参数有:热风温
度、热风风量、喷管出口风速、料层厚度、物料流量和湿度(含水量)。为了全面深入的研究射流冲击干燥的特性,安排