對雙錐回轉真空干燥機的干燥速度的探討

 對雙錐回轉真空干燥機的干燥速度的探討
1、真空干燥速度的概念
物料的干燥過程，首先是物料表面的水分受熱汽化并被真空設備排除，物料表面的水分因汽化而逐漸減少，并在物料內部與表面之間形成溫度差。內部的水分在溫度差的作用下，不斷向表面擴散，并在到達表面后汽化。另外，在真空干燥過程中，同時存在著壓力差，使得被汽化的水分子加速向真空空間移動。在真空干燥過程中，人們總是希望加快干燥速度，縮短干燥時間，但是影響干燥速度因素1有以下幾點：
(1)被干燥物料的狀況（如物料形狀、大小尺寸、堆置方法），物料本身的含濕量、密度、粘度等性能。一般，物料顆粒細而均勻、堆放松散、厚度薄，則內部水分容易擴散。若提高物料的初溫、經真空過濾前處理、降低物料含濕量等，均能提高真空干燥速度。
(2)真空度越高，越利于水分在較低溫度下汽化，但真空度過高不利熱傳導，會影響對物料的加熱效果。
為提高物料干燥速度，應根據物料的特性綜合考慮真空度。通常，真空度應不低于1×104Pa。
2、影響雙錐回轉真空干燥機干燥速度的因素
把雙錐回轉真空干燥機干燥過程作試驗，分別以真空度、干燥溫度、蒸汽壓力與干燥時間為參數，試驗所作的曲線表明：雙錐回轉真空干燥機干燥過程可分為*升溫、*恒溫、第二升溫、第二恒溫和降溫五個階級。其中：
(1)*升溫是加熱物料，使其升溫的預熱階段。該階段中，物料中水分汽化量很少；
(2)*恒溫是恒速干燥階段，在該階段中，物料的自由水、表面水和毛細管水等大量汽化。因此，溫度和真空呈恒定狀態，且真空度與該干燥溫度下水的飽和蒸汽壓力近似相等；
(3)第二升溫是加熱物料遷移內部水分至物料表面的過程，由于汽化的水分很少，導致物料溫度升高和真正度也隨之提高；
(4)第二恒溫是汽化物料包裹水和部分結晶水階段，由干水分遷移率與汽化率相定，故溫度和真空呈平穩狀態；
(5)降溫階段開始時，關閉加熱蒸汽，通以冷卻水至筒體夾套，冷卻筒體使其內部物料溫度下降，以便卸出干燥制品。
現在此把某一產品的平均干燥工藝參數(如表1所示)列出。從表1中可看到：雙錐回轉真空干燥機干燥過程的不同階段所具備的性質也不同，故應該根據其不同階段而設定不同的操作參數，這樣能更有效地利用設備的功能。然而，現實的雙錐回轉真空干燥機的許多操作參數是常量不變（如旋轉速度）或自動控制（如工作真空度、干燥溫度等），以下就干燥不同階段過程的操作參數對真空干燥速度的影響展開討論，并提出建議性的改進意見。
3、雙錐回轉真空干燥機旋轉速度對真空干燥速度的影響及探討
雙錐回轉真空干燥機筒體的旋轉速度越快，干燥速度越高。但在干燥后期，隨著物料濕含量的下降，干燥速度也降低，此時提高轉速對干燥速度的提高均無益。另外，在干燥初期，較快的旋轉速度，會導致濕分汽化過快而產生物料粘結成團的現象。因此，應在干燥初期采用較低的轉速，待物料表面較干以及不結團時再提高轉速，以便加快干燥速度、縮短干燥時間。
對此點，建議可選用變頻電機，使筒體的旋轉速度在運行時能變動，并有菜單可設定不同時間段所選用的不同的筒體旋轉速度（0~10rpm內無級調速），即要有時間—速度關系的設定。
4、雙錐回轉真空干燥機加熱與冷卻對真空干燥速度的影響及探討
雙錐回轉真空干燥機夾套內對流換熱需分別提供熱量和冷量，故夾套內將經歷以熱蒸汽方法的升溫或以冷卻水方法的降溫。文獻1認為，提高熱介質溫度可加快升溫速度，縮短干燥時間。對粘性大的物料，熱介質溫度高容易產生結團現象。降低冷卻水溫度可加快降溫速度，也可縮短工作周期。隨著物料的性質不同，可選擇適當的溫度，常以變溫干燥法為佳，即在干燥初期溫度低，逐漸提高溫度以增大干燥速度。
對此點，建議可選用溫度傳感元件，使雙錐回轉真空干燥機夾套內熱量或冷量控制能在運行時變動，并有菜單可設定不同時間段所選用的溫度，即要有時間—溫度關系的設定。
5、雙錐回轉真空干燥機真空度對真空干燥速度的影響及探討
通常雙錐回轉真空干燥機選用1×103-1×104Pa真空度，真空度高，物料中濕分汽化溫度低，干燥速度快。
但真空度過高，會導致抽氣系統成本增加，干燥后物料價格增高，經濟上不合算。但表1可知，在降溫階段的真空度值很小，故應分段來控制真空度的壓力。
對此點，建議可選用壓力傳感元件，使雙錐回轉真空干燥機筒體內真空度控制能在運行時變動，并有菜單可設定不同時間段所選用的真空度，即要有時間—真空度關系的設定。
6、雙錐回轉真空干燥機錐體角度及充填量對真空干燥速度的影響
雙錐回轉真空干燥機筒體堆放顆粒狀或粉末狀物料時，當物料堆斜面與底面間夾角增大到某個角度時，將發生側面物料下滑落的現象。此時發生物料滑落的斜面與底部的夾角稱該物料的滑移角（滑移角與物料組成、濕含量、粒度和粘度有關）。故雙錐回轉真空干燥機的設計和選擇時，應根據物料的滑移角而選擇錐體的角度1。
文獻1也認為，實際裝料容積與干燥筒體容積之比為充填率。雙錐回轉真空干燥機的充填率通常為30%~50%之間，其與物料的堆密度也有關。
從上可知，雙錐回轉真空干燥機筒體錐體的角度太大或太小都會影響翻動混合效果，而其形成的物料干燥表面zui終影響了干燥速度。同樣，實際裝料容積充填率過高也會影響翻動混合效果，影響了干燥速度。