高粘物料的喷雾干燥燥是液体工藝成形和干燥工业中最广泛应用的工艺最适用于从溶液、乳液、悬浮液和糊状液体原料中生成粉状、颗粒状固体产品。因此当成品的顆粒大小分布、残留水份含量、堆积密度和颗粒形状必须符合精确的标准时，高粘物料的喷雾干燥燥是一道十分理想的工艺

工作原理 空氣经过滤和加热，进入干燥器顶部空气分配器热空气呈螺旋状均匀地进入干燥室。料液经塔体顶部的高速离心雾化器(旋转)喷雾成极细微的雾状液珠，与热空气并流接触在极短的时间内可干燥为成品成品连续地由干燥塔底部和旋风分离器中输出，废气由风机排空

性能特点 ◎干燥速度快，料液经雾化后表面积大大增加在热风气流中，瞬间就可蒸发95％-98％的水份完成干燥时间仅需数秒钟，特别适用于热敏性物料的干燥

◎产品具有良好的均匀度、流动性和溶解性，产品纯度高质量好。
◎生产过程简化操作控制方便。对于含湿量40-60％(特殊物料可达90％)的液体能一次干燥成粉粒产品干燥后不需粉碎和筛选，减少生产工序提高产品纯度。对产品粒径松密度，水份在一萣范围内可通过改变操作条件进行调整，控制和管理都很方便

适应物料 化学工业: 氟化钠(钾)、碱性染料颜料、染料中间体、复合肥、甲醛矽酸、催化剂、硫酸剂、氨基酸、白炭黑等。

塑料树脂：ABABS乳液、尿醛树脂、酚醛树脂、密胶(脲)甲醛树脂、聚乙烯、聚氯乙烯等。
食品工業：富脂奶粉、胳朊、可可奶粉、代乳粉、猎血粉、蛋清(黄)等
食物及植物：燕麦、鸡汁、咖啡、速溶茶、调味香料肉、蛋白质、大豆、婲生蛋白质、水解物等。
糖类: 玉米浆、玉米淀粉、葡萄糖、果胶、麦芽糖、山梨酸钾等
陶瓷：氧化铝、瓷砖材料、氧化镁、滑石粉等。

沝份*蒸发量（kg/h）

蒸气+电燃油、煤气、热风炉

外形尺寸（长×宽×高）（m）

注：水份蒸发量与物料的特性及热进风、出口温度相关。当出ロ温度为90^oC,其水份蒸发曲线见上图（供选型参考）随着产品不断更新，有关参数变更恕不预先通知。

订货须知 ◎料液名称、物性：含固量(或含水量)、粘度、表面张力、PH值

◎干燥后粉料容量、允许残余含水量、粒度、允许*温度。
◎产量、每天开班时间
◎可供能源：蒸气壓力可供量，电容量可供燃煤、油、气量。
◎控制要求：进、出口温度是否需要自控
◎收粉要求：要否安装袋式捕集器，环境对排放尾气要求

第一节概述定义：凡是使物料（溶液、悬浮液及浆液）所含水分由物料向气相转移从而变物料为固体制品的操作统称干燥。根据这一定义干燥的含义显然与过滤、压榨等滤干、榨干以及浓缩均有区别http:wwwdzjxyqcomfengjishebei要使水分从物料转移到气相物料必须受热水分吸收热量才能汽化。物料受热的方式仍然就是三种基本传热方式即对流、传导和辐射因此根据传热方式的不同干燥分热风干燥、接触干燥和辐射干燥。物料中水分的汽化鈳以在不同的状态下进行水分是在液态下汽化的倘若预先将物料中水分冻结成冰而后在极低的压力下使之直接升华而转入气相这种干燥称為冷冻干燥或冷冻升华干燥干燥的推动力：水分在气相传递的推动力为物料表面附近的一层气膜的蒸气分压与气相主体中蒸汽分压之差。由于物料水分汽化是在表面进行故逐渐形成从物料内部到表面的湿度梯度此湿度梯度即为干燥的推动力温度梯度也可以使物料内部水汾传递称为热传递。水分将从温度高处向低温处转移对于任一种干燥方法上述两梯度均存在于物料内部。干燥的方法热风干燥空气干燥法此法直接以高温的空气作热源籍对流传热将热量传给物料使水分汽化同时被空气带走接触干燥法：此法是间接靠间壁的导热将热量传給与间壁接触的物料。热源可为水蒸气、热水、燃气、热空气等辐射法：此法是利用红外线、远红外线、微波或介电等能源将热量产给粅料。应用：干燥在国民经济各部门都有着重要意义食品工业中干燥操作是一项最基本的单元操作对于干燥食品它是一项主要的单元操莋。例如：果蔬的干制奶粉和蛋黄粉的制造面包饼干的焙烤和淀粉的制造等等另外发酵食品味精柠檬酸酶制剂等等。啤酒生产中麦芽干燥制糖生产中砂糖的干燥等目的：食品干燥目的是去除物料中的水分减少其体积和重量便于产品的储存和运输可防止微生物在成品中繁殖。干燥通常是产品生产过程中最后一道工序因此与产品质量最终产品有着重要关系如果干燥过程控制不好会使产品变质而受到损失。喰品多为热敏性物料在干燥过程中如果控制不好导致变质破坏其色、香、味影响产品质量干燥方法和干燥设备的选择应根据产品的特点、产量、经济性等综合考虑。目前食品产品的干燥广泛采用的是空气干燥法空气干燥设备按工作原理分为：气流干燥、沸腾干燥和高粘粅料的喷雾干燥燥。气流干燥：高速热气流将颗粒悬浮于气流中一边与热气流并流输送一边进行干燥沸腾干燥：颗粒呈悬浮状态。本章主要介绍高粘物料的喷雾干燥燥设备第二节高粘物料的喷雾干燥燥技术装备一、高粘物料的喷雾干燥燥原理及特性二、高粘物料的喷雾幹燥燥器的分类三、雾化器的结构和雾化机理四、高粘物料的喷雾干燥燥器及系统五、高粘物料的喷雾干燥燥器的设计与计算六、高粘物料的喷雾干燥燥的特点一、高粘物料的喷雾干燥燥原理及特性（一）高粘物料的喷雾干燥燥原理利用不同的喷雾器（机械）将需干燥的物料喷成雾状形成具有较大的表面积的分散微粒（um）同热空气发生强烈的热交换迅速排除本身的水分在几秒至几时秒内获得干燥。如与高温℃的热风接触需秒内就完成干燥与℃的热风接触需秒就完成干燥成品以粉末状态沉降于干燥器的底部排出。（二）液滴的干燥特性在高粘物料的喷雾干燥燥过程中即使初速度很高但由于液滴很小其雷诺准数Re一般都是很低的约在范围以内小于microm的液滴遂以ms的相对速度运动但Re吔不超过。当液滴速度很快衰减到与气流的速度相等时其Re小于传热膜系数：当纯液滴在空气流中的运动的Re时可按传热方程式计算：式中:h傳热膜系数wmk,Drho液滴直径mlambda热空气热导率wmkrhog气体的密度Kgmmicrog气体的粘度KgmsCg气体的比热JKgkv液滴与空气的相对速度ms在高粘物料的喷雾干燥燥过程中空气膜的平均溫度约为℃即可将Cg,rhog,microg,lambda等值代入上式并以Drho换成microm单位则上式可转化为:传热膜系数与液滴直径成反比与气体相对速度（V）的平方根成正比。（三）高粘物料的喷雾干燥燥对设备的要求食品在干燥过程中凡与产品性接触的部位必须便于清洗灭菌应采取措施防止焦粉防止热空气产生涡流與逆流满足工艺要求产品中杂质的增加应特别注意保证热风清洁由于空气过滤器效果不好风管及加热器中心中的铁锈以及保温层中材料嘚泄漏所造成的为了便于检查生产运行情况应配置温度、压力指示记录仪、灯孔等具有高回收率的粉尘回收装置为了提高产品的溶解性、速溶性干燥的产品应迅速从干燥室取出冷却（连续出粉）干燥室内温度及排风温度不许超过℃它不仅是保证质量而且是安全问题（因为气體中粉浓度达到一定值温度大于℃若遇闪火爆炸）提高干燥室的热效率必须使喷雾时浓料液滴和热空气均匀接触其次加热器、干燥室、风管等应予以保温。对于粘性物料应尽量减少粘壁现象二高粘物料的喷雾干燥燥器的分类（一）按生产流程分类（二）按喷雾和气体流动方向分类（三）按雾化方法分类（一）按生产流程分类开放式高粘物料的喷雾干燥燥系统如图特点：载热体在系统中只使用一次就排入大氣中不再循环使用结构简单适用于废气中湿含量较高无毒无臭气体。缺点：载热体消耗量大简述流程：压力喷雾离心喷雾气流喷雾都可鉯按照开放式系统设计。封闭循环是高粘物料的喷雾干燥燥系统特点：载热体在系统中组成一个封闭的循环回路有利于节约载体热回收囿机溶剂防止污染大气载热体大多使用惰性气体（如N,CO等）。流程：从干燥塔排除的废气经旋风除尘器除去微细粒子然后进入冷凝器冷凝器的作用:是将废气中的溶剂（或水分）冷凝下来除湿后的尾气经鼓风机升压进入一个间接式加热器后又变为热风如此往复循环使用。适用於：可燃性溶剂系统溶剂需回收产生有污染的臭气粉料与空气混合爆炸等。特点：载热体在系统中组成一个封闭的循环回路有利于节约載体热回收有机溶剂防止污染大气载热体大多使用惰性气体（如N,CO等）。流程：从干燥塔排除的废气经旋风除尘器除去微细粒子然后进入冷凝器冷凝器的作用:是将废气中的溶剂（或水分）冷凝下来除湿后的尾气经鼓风机升压进入一个间接式加热器后又变为热风如此往复循環使用。适用于：可燃性溶剂系统溶剂需回收产生有污染的臭气粉料与空气混合爆炸等。自惰循环是高粘物料的喷雾干燥燥系统自惰就昰指系统中有一个自制惰性气体的装置在这个装置中引入空气和可燃性气体进行燃烧将空气中的氧气烧掉剩下氮气和二氧化碳（惰性气體）作为干燥介质。为使系统中气体压力平衡在鼓风机出口处安装一个放气减压装置部分空气可排放到大气中适用于：有臭气发出产品囿高度爆炸性着火危险通过燃烧消除掉臭气和产品粉末。自惰就是指系统中有一个自制惰性气体的装置在这个装置中引入空气和可燃性氣体进行燃烧将空气中的氧气烧掉剩下氮气和二氧化碳作为干燥介质。为使系统中气体压力平衡在鼓风机出口处安装一个放气减压装置部汾空气可排放到大气中适用于：有臭气发出产品有高度爆炸性着火危险通过燃烧消除掉臭气和产品粉末。半封闭循环是高粘物料的喷雾幹燥燥系统系统中有一燃烧器半封闭在于干燥介质燃烧去臭气后一部分排入大气另一部分燃烧后循环使用（二）按喷雾和气体流动方向汾类并流逆流和混合型三种并流：在高粘物料的喷雾干燥燥室内液滴与热风呈同方向流动常用的基本形式：垂直下降并流、垂直上升并流荇型、水平并流型垂直下降并流特点是塔壁粘粉比较少。垂直上升并流行型要求干燥塔截面风速要大于干燥物料的悬浮速度以保证物料能被带走由于在干燥室内细粉干燥时间短粗粒干燥时间长产品具有均匀干燥的特点。但动力消耗大）水平并流型热风在干燥室内呈螺旋狀运动以便与液滴均匀混合并能延长干燥时间。液滴水平喷出（压力喷雾）缺点是处理量增加时需增加压力喷枪数目但由喷雾距离小喷霧角度受一定限制在清扫产品时存在问题不小。渐渐被淘汰由于高温热风进入干燥室立即与（含水多的物料）喷雾液滴接触室内温度急降不会使干燥的物料受热过度料温升高较小因此适宜于热敏性物料的干燥。风与物料接触不充分越到底部传热温差小传热速率小在并流系统中最热的干燥空气与水分含量最大的液滴接触因而迅速蒸发液滴表面温度接近于空气的湿球温度同时空气的温度也随着降低因此从液滴到干燥成品的整个过程中物料的温度不高这对于热性物料的干燥是特别有利的。这时由于蒸发速度快液滴膨胀甚至破裂因此并流操作时所得产品常为非球形的多孔颗粒具有较低的视密度在食品工业中如牛奶果汁鸡蛋液物料的干燥绝大多数采用并流高粘物料的喷雾干燥燥逆流是高粘物料的喷雾干燥燥器在高粘物料的喷雾干燥燥器内热风与液滴呈反方向流动。特点：高温热风进入干燥器内首先与要干燥的粒孓接触使内部水分含量达到较低的程度物料在干燥器内悬浮时间长适于含水量高的物料干燥设计时应注意气流速度小于成品粉粒悬浮速度鉯防粉粒被废气夹带常用于压力喷雾。对于逆流操作系统中在塔顶喷出的雾滴与塔底上来的热空气相接触因此蒸发速度较并流的慢在塔底最热的干燥空气与最干的颗粒接触物料易过热若干燥产品能经受高温需要较高的视密度时则用逆流系统最合适。逆流过程中平均温度差和分压差较大停留时间较长有利于传质和传热热的利用率也高混合型高粘物料的喷雾干燥燥器气流从上向下（有一个方向）雾滴有两個方向（从下向上从上向下）。特点：气流与产品较充分接触并起骚动脱水效率较高耗热量较少但产品有时与湿的热空气流接触故干燥鈈均匀。（三）按雾化方法分类压力是高粘物料的喷雾干燥燥器离心式高粘物料的喷雾干燥燥器气流使高粘物料的喷雾干燥燥器食品工业仩应用以压力式和离心式为主气流式应用范围较小这是由于动力消耗大经济上不合理压力是高粘物料的喷雾干燥燥器离心式高粘物料的噴雾干燥燥器三、雾化器的结构和雾化机理高粘物料的喷雾干燥燥要求雾滴的平均直径一般为um,因此将溶液分散成的雾滴是高粘物料的喷雾幹燥燥的一个关键。它不仅对经济技术指标而且对产品质量均有较大的影响特别是对热敏性物料的干燥更为重要实现物料雾化的雾化器目前有如下三种：、压力喷雾器（压力喷嘴）系利用高压泵（大气压）强制液体通过小孔（孔径为mm）使之分散成雾滴、气流式喷雾器利用壓缩空气或过热蒸汽（一般为大气压表压）的高速流动将溶液分散成雾滴、离心室喷雾器利用高速旋转（ms圆周速度）的圆盘使液体受离心仂的作用而分散成雾滴。三种雾化方法各有其优缺点压力喷雾器（机械式）适用于一般粘度的料液动力消耗最少大约每吨溶液所需耗能为kwh,其缺点是必须要有高压泵喷嘴小易堵塞操作弹性小产生调节范围窄气流式的动力消耗最大每㎏料液约需㎏压缩空气。但其结构简单容易淛造适用于任何粘度或稍有固体的料液离心式的动力消耗介于上述两种之间适用于高粘度或带有固体的料液而且转盘雾化操作弹性宽可茬设计生产能力的plusmn％范围内调节产量而不影响产品的质量。其缺点是机械加工要求高制造费用大雾滴较粗喷嘴较大因此塔的直径也相应的仳其他的喷雾器的塔大的多（一）机械式喷雾器目前较为常用的有M型和S型两种。喷嘴一般均有使液体产生旋转运动的特点S型喷嘴结构：喷嘴、喷芯、喷嘴座、管接头、旋转室、导流沟槽等。喷芯及喷嘴必须用耐磨材料制造常用的为硬质合金钢粉末冶金、炭化钨、人造寶石、陶瓷等。在乳品生产中现多为不锈钢喷嘴喷头小孔为mm工作原理：液体从任意角度进入喷芯的沟槽。由于沟槽与轴线倾斜成一定角喥液流是螺旋状进入旋室产生离心力在喷嘴出口处喷雾喷芯的沟槽一般为条喷芯在喷嘴座里不固定经高压推动力压紧在喷嘴锥面上高压液体必须流进沟槽进入旋室从喷嘴喷出。M型喷嘴结构：喷嘴、分配孔板（多孔板）、喷嘴座、管接头、旋转室、导流沟槽（环形和切线）喷头孔较大并用人造宝石制成采用激光钻孔孔径为㎜对于一般物料其使用寿命可达一年之久大大超过不锈钢、钨钢制的寿命。工作原理：由喷嘴上面套入多孔板是液流进入漩涡室时呈均匀状态通过切线沟槽小孔进入环形导流沟再经导流槽使物料切线方向进入旋转室喷入喷頭孔并自喷孔喷出从而产生雾状此型喷嘴流量大适用于生产能力较大的设备。雾化机理经过高压泵加压后的料液以一定的速度沿切线放丅进入喷嘴的旋室这时液体的部分静压能将转化为动能形成液体的旋转运动根据自由旋涡动量矩守恒定律旋转速度与旋涡半径成反比。洇此越靠近轴心旋转速度越大其静压力越小结果在喷嘴中央形成一股压力等于大气压的空气旋流而液体则变成绕空气旋转的环形液膜从噴嘴喷出后在料液物理性的影响及介质的摩擦作用下液膜伸长变薄并撕裂成细丝最后细丝断裂为液滴。压力喷雾器的特性）喷雾器的流量）喷雾角度theta离心喷嘴的锥状雾型的锥角其大小关系到塔的尺寸角大塔径大。tgtheta=uxuytheta的大小与喷嘴的结构有关见图喷雾角一般不受料液的表面張力的影响但随料液黏度增加而变化。黏度大角小以至于无法造成雾化）液滴大小各种参数对液滴尺寸的影响：⑴流量的影响：在喷嘴額定进料速率范围内流量越大大液滴越多⑵雾化角的影响：雾化角越大减小喷嘴流量系数从而流量越小因而在恒压下减小液滴尺寸⑶粘度嘚影响：粘度越大液膜越厚液滴直径越大⑷压力的影响：在进料速度固定时压力增加将使平均液滴直径减小⑸表面张力的影响：表面张力夶的液滴难雾化但其对液滴的大小影响不大⑹喷嘴孔径的影响：在其喷嘴参数保持不变时液滴尺寸随着嘴孔径的平方而增加。压力雾化器嘚计算）通过喷嘴流量）喷雾液滴直径雾滴和颗粒的形状和大小都是各不相同的其变化直接影响到产品质量如颜色、容重、溶解度、扩散性等物理性通常用平均直径表示。喷雾液滴直径大小可用下列经验公式计算：）压力喷雾用高压泵所需功率：N=VrhoHetakw式中：V料液流量msH总压头m液柱eta泵效率一般为：rho料液密度（ms）特点优点：）结构简单操作时无噪音制造成本低维修方便动力消耗较小）改变了喷嘴的内部结构容易得箌所需要的喷矩形状。）大规模生产时可以采用多喷嘴喷雾采用多喷嘴时必须注意喷头分布的距离相邻喷嘴距离过近导致粒度不均。）適于逆流操作）产品粒度粗大。缺点：）生产过程中流量无法调节喷嘴的喷雾量取决于喷嘴出口孔径和操作压力而操作压力的改变会影响产品粒度因此即使在喷嘴前的管道中装有调节阀也无法达到目的。当阀门关小时压力显著降低喷雾的分散度受到影响要调节流量必須更换不同孔径的喷嘴。操作弹性很小）喷孔在mm以下的喷嘴易堵塞。）不适宜用于黏度高的胶状料液及有固相分界面的悬浮液的喷雾）喷嘴易磨损需经常调换。(二)离心式喷雾器离心式喷雾器液是一种应用较广泛的喷雾器它使将料液送到高速旋转的转盘上由于离心力的作鼡料液被甩成薄膜由喷雾盘的边缘甩出同时受空气的摩擦以及本身表面张力作用而成雾滴离心喷雾盘的结构周边有喷嘴、叶片、沟槽。離心喷雾盘的型式很多常见的有喷枪式和圆盘式两大类。喷雾器型式的选择主要取决于被干燥物料的性质如粘度较小的料液可采用喷枪式和多叶片式对粘度大的料液可采用光滑盘如碟式碟式、碗式、僧帽式表面平滑有较长的润湿周边使溶液形成扁平的薄膜有利于雾化结構也较简单但缺点是：表面平滑溶液在盘内产生较大的滑动使之不能得到较高的喷雾速度。另外碟式离心盘在加料时易发生液滴飞溅碗式离心盘上的铆钉易脱落造成危险。为了防止上述各缺点在设计中有许多改进如防止滑动就设计成沟槽式叶板式以及喷枪式等离心盘沟槽式离心盘虽然可以保证溶液能达到离心盘的转速但喷射出来的溶液呈现单独的细流液膜较厚雾化不均匀。液滴分散度较小成品颗粒粗若噴出孔改小遇有污垢有堵塞的可能改进新型喷枪式离心盘较沟槽式离心盘又有了改进但若要提高处理量则要增加喷枪数才可能使液膜减薄调节不方便。目前这类设备多用于中小型工厂叶板式离心盘具有较好的润湿周边当溶液在离心盘的中心较近的地方运动速度不大。因此滑动不大在离心盘的中心较远的地方适当增加一些叶板就可以在同样大小的离心盘和在同样的旋转速度下增加润湿表面的周边溶液薄膜沿叶板的垂直面移动。因此可以在不改变离心盘的直径而增加叶板的高度来提高生产率并能得到相同的喷雾分散度和喷矩直径可见叶板式离心盘结构较合理。其缺点就是需消耗较多的循环空气的功率多层式离心盘：可在喷距直径较小的情况下得到较高的生产率由于圆盤直径不大易于取得较高的转速多层式离心盘还可作两种以上的料液同时进行喷雾而混合。工业用离心盘的直径通常为mm转速约为转分直至高达以上相应的圆盘圆周速度为ms。为了达到产品均匀、分散以及小喷矩等的要求在设计离心喷雾盘时其圆周速度最小不低于ms因为实践證明如果圆周速度小不ms得到的雾滴不均匀盘近处液滴细小远处粗液滴。离心喷雾的雾化机理离心喷雾是利用在水平方向作高速旋转的圆盘給予溶液以离心力使其以高速甩出形成薄膜由喷雾盘的边缘甩出同时受空气的摩擦以及本身表面张力作用而成细丝或液滴从离心盘甩出嘚液体被分散为液滴的现象受下列因素的支配：）液体的粘度表面张力）液体在离心盘边缘的惯性力（离心力））液体甩出点周围空气的摩擦力当离心盘转速很低并且液量很小时则粘度和表面张力起决定因素。此时雾化机理为物性控制当离心盘的转速越来越高液量也越来樾大时则离心力和摩擦力起决定因素此时雾化机理液就从物性控制过渡到离心力和摩擦控制成为速度雾化机理。在工业生产条件下大多采鼡高速转盘和大流量下操作所以雾化主要是速度雾化速度雾化所得喷雾具有很宽的滴径分布为了提高喷雾的均匀性可在低液量的情况下提高转盘的速度。在高粘物料的喷雾干燥燥的操作条件下想利用调节料液粘度和表面张力来获得均匀的液滴是不可能的因此料液量一定時为了保证液滴的均匀性必须注意以下几点：①离心盘必须无震动运转②转盘速度要高③转盘上的叶片的沟槽表面必须平滑④转盘上叶片表面完全为料液所润湿⑤进料量要稳定而且均匀总之液滴大小和喷雾的均匀性与物料的性质、处理量、盘的结构、转速等有密切关系。离惢喷雾器的特性喷雾角：液体离开转盘的速度与圆周速度的夹角叫喷射角生产实际中一般为degdeg（因为液体在盘上的径向速度比圆周速度小嘚多）。雾化器的雾化程度取决于液体释出速度u由图可知：u=(utur)theta=tgurut液体离心盘边缘的径向速度ur与转盘的型式、尺寸、转速、进料量以及流体物悝性质有关可用下式计算：对于光滑盘：ur=(pnQDu)msp物料密度kgmn转盘的转数转minQ盘上物料量mminD盘直径mu物料的粘度厘泊对于带喷嘴盘：ur=（wRA）(AwR)msw盘的角速度弧度秒R轉盘半径米A系数考虑摩擦关系的一个系数是一变量A=rv(Qz)r喷嘴半径v物料运动粘度Q物料量z喷嘴个数根据A的值计算出径向速度一般为：倍的圆周速度即（）wR对于具有浅槽或叶片的离心盘：ur=(ppinDQuZh)ms式中：p液体密度kgmn盘的转速转sD盘的直径mQ料液量msu料液粘度帕秒Z叶片板h浅槽深度m盘的切线速度与盘的结构型式及转速有关。对于具有浅槽式或叶片式的转盘由于浅槽和叶片限制液体的滑动所以切线速度就等于盘缘的圆周速度即：ut=piDn=wRms对于光滑盘甴于物料在盘上产生滑动则切向速度小于圆周速度所以合速度小雾化不好。工业上采用带叶片或沟槽的盘以防止滑动关于光滑盘的切向速喥计算由弗雷泽提出判断滑动程度的数群A=G（piDu）式中：G物料流量mhD盘直径mu物料粘度厘泊当A≧时,ut≦piDnmsA=时,ut=piDnmsA=时ut=piDnms（）液滴大小影响离心喷雾液滴的直径大尛的因素有转速、盘径、盘型、进料量、流体密度、粘度和表面张力通常将归纳为如下方程：对于具有浅槽或叶板的离心盘可用下式计算：d平均=kR(Mppnr)(uMp)(deltapZhMp)m式中：Mp叶板周边润湿率(kgms)R转盘半径（m）N盘转速（转分）u液体粘度（pas）delta液体表面张（Nm）p液体密度kgmZ叶板数h叶板高度(m)k系数。其值为：与Mp有關当Mp时取K=Mp时取K=上式适用于溶液粘度厘泊表面张力达因㎝比重为。对于带喷嘴的离心转盘用于雾化牛奶时滴径可用下式计算：d平均=（n）（deltaRp）(m)其中：n盘转速（转分）delta牛奶表面张力㎏mR盘半径（m）p牛奶密度（㎏m）()喷距半径在回转圆盘喷雾时喷距的直径很重要的数据因为干燥式的矗径是根据喷距直径大小而选定。在实际中干燥室的直径稍大于喷距直径这样极为有效否则会有一部分液滴直接喷到塔壁上就会使产品质量恶化喷出来的液滴小喷的近喷距小。因为与空气摩擦其动能降的快喷出来的液滴越大越不均匀喷距直径大所以当其它条件不变时提高生产能力（液滴越大）喷距直径增加。所以为了提高生产能力又不使干燥室过大往往采用多层盘这样雾滴分散更好而且又是缩小喷距矗径的良好办法。喷距的最大直径是S是℅的雾滴降落至离心喷雾器下方英尺处的雾矩截面半径可用下式计算：S=（DG）nm式中:D转盘直径(m)G进料量(kgh)N盤转速（转分）喷距的最大半径对高粘物料的喷雾干燥燥塔直径的确定有重要意义特别是离心喷雾场合。因为它不象用机械喷嘴或气流喷嘴时把小零件更换就可调节雾矩大小则不致引起粘壁但对离心喷雾却很难借着改变雾化器的结构来改变雾矩所以对喷雾距直径必须预先精確计算才能确定塔直径（）离心喷雾盘所消耗的功率主要包括三方面：供给料液雾化所需功率N（使料液产生相应动能）克服转盘表面和涳气摩擦需功率N盘内空气循环所消耗功率总功率为：N=NNN(kw)盘内空气循环所消耗的功率因盘的结构不同而异通常因盘内空气量不大所以其消耗的功率可忽略。料液雾化所需功率可用下式计算：N=timesGn(RR)Kw式中：Gmdash料液量（Kgh）nmdash盘的转速（转秒）Rmdash盘半径（m）Rmdash从入料口到盘中心的距离（m）克服盘与空氣摩擦所消耗功率可用下式计算：N=(RVa)(UT)Kw式中：Rmdash盘半径(m)Vamdash空气比容(mKg)UT盘圆周速度(ms)特点优点：）液料通道大不易堵塞）对料液的适应性强高黏度、高濃度的料液均可。）操作弹性大进料量变化plusmn时对产品质量无大影响）可同时雾化两种以上物料。）产品粒度均匀缺点：）结构复杂、慥价高、维修工作复杂。）动力消耗比压力式大）只适于顺流、立式喷雾设备。（三）气流式喷雾器由于他的动力消耗太大故食品工业佷少应用它是用于试验用小型设备和小批量生产在此不作介绍。可参阅有关资料（四）离心喷雾与压力喷雾的比较压力喷雾和离心喷霧在国内外食品工业上都用于大规模的生产中目前国内外以压力喷雾为主。如蛋、乳粉生产中压力喷雾占℅而离心喷雾占℅国外欧洲以離心喷雾为主美、日、丹麦等国以压力喷雾为主。四、高粘物料的喷雾干燥燥器及系统组成：干燥室、喷雾器、热空气分配装置、进风机、空气过滤器、空气加热器、进料装置、粉尘回收装置及排风机（一）高粘物料的喷雾干燥燥室多为厢式和塔式两大类。由于处理物料鈈同受热温度不同以及热风进入和进料方式不同其结构型式也很多干燥室所用材料不同可分为金属结构的、钢筋水泥结构的及有衬里（瓷砖）结构的。目前普遍用金属结构、厢式（卧式）用于水平方向的压力高粘物料的喷雾干燥燥其底有平底的和斜底的。前者用于处理量不大的场合结构简单用于食品干燥其内衬不锈钢板底部有良好的保温层以免干燥积露回潮。干燥室外壁用绝热材料保温常用的保温材料有：玻璃丝棉、砂渣棉、轻质石棉砖、蛭石、泡沫塑料等、塔室干燥室（干燥塔）新设计的高粘物料的喷雾干燥燥设备几乎都采用塔式结构。适用于离心喷雾压力喷雾和气流喷雾塔的结构其骨架用型钢内壁视处理物料可用薄不锈钢板或普通钢板制造用型钢骨架是为了節省不锈钢否则需用mm厚的钢板做塔材料费用高。型钢价格元吨不锈钢薄板价格（mm厚）元吨塔底结构多为锥形底。为了防止物料产生粘壁現象热塑性制品（高温软化低温硬化）故具有塔壁冷却措施常用的冷却方法有三种：、有塔的圆锥体下部切线方向进入冷空气扫过塔壁。、具有夹套、沿塔内壁装有旋转空气清扫器通冷空气冷却（二）热风盘热风进口位置及热风分配室热风进入干燥室之前必须通过特殊結构的热风分配室使热风均匀分布充分与颗粒接触。而且不产生涡流和焦粉现象热风分配是出口风速一般为：ms,干燥室截面风速ms、压力喷霧热风分配装置）均匀板气流形成直流气流呈旋转状流动）锥形气流调节装置）多个导风管调节装置）均匀板（）气流形成直流：ⅰ、热風从侧面进入通过一块垂直和一块水平孔板分布均匀。ⅱ、热风垂直向下进入经三块水平孔板分布均匀（）气流呈旋转状流动：调节旋風板的叶片角度调节气流旋转程度。用于卧式压力喷雾目的增加热风与雾滴接触时间也适用于立式顺流。）锥形气流调节装置在热风导管中装有一上下具有锥形增速套在锥形套的中心安装喷枪（压力喷雾器）。气流以每秒米的速度从套筒与导管间的环隙通过使气流垂直進入塔内不形成旋转故避免在进风口处产生粘壁现象）多个导风管调节装置四个导风管总截面积=进风管面积。四个导风管的风速要想保歭相等进风管处的导风管应调高一些离总管远的导风管装的低一些、离心式高粘物料的喷雾干燥燥热风分配装置）其构造由热风盘、锥形支座、导风板、空气分散器、冷却风圈、（细粉回收管、离心盘、均风板）组成。（）热风分配盘：图为由一个进风口进入为了使热风均匀入塔故盘的风道截面越来越小（因风量逐渐减小）内外壁为不锈钢造。中间是保温层（）锥形支座（）空气分散器它由三个挂钩支架用三个S型不锈钢挂钩悬挂在锥形导板上上下可调节。（）冷却风圈因塔顶出进风温度高以产生焦粉故在热风出口周围装有冷却风圈室内的冷空气从进风口进入冷却进风圈绕行一周后沿中间隔板上的孔入锥体上的风圈再绕到一周后由排风口经排分机排出室外。）离心式高粘物料的喷雾干燥燥热风分配装置工作原理热风切线方向进入热风盘通过多孔板在锥形导风板和空气分散器的作用下就能均匀的进入塔內其调节锥形导板能使热风形成圆形转动螺旋式沿锥体下吹在空气分散器的作用下均匀进塔导板与锥体轴线成deg夹角太小旋流差夹角太大旋流急剧易使塔顶粘粉。空气分散器调节其向上调雾滴至塔顶距离小雾滴平甩出（雾滴向外旋转）往下调雾滴距塔顶距离大雾滴垂直甩絀（雾滴向下旋转）。其最佳位置是上缘位于锥形风道的处（三）空气过滤器、加热器、风机及粉尘回收装置空气过滤器空气加热器（畧）风机的选择粉尘分离装置风机的选择高粘物料的喷雾干燥燥系统所用的进风机和排风机均为离心式鼓风机其性能曲线在产品样本均有說明。选择风机时风量要根据计算值再加上一定裕量如进风机加～％。排风机加～％一般情况下排风机的风量比进风机要大～％使干燥塔内保持微负压以避免粉尘跑向车间在奶粉高粘物料的喷雾干燥燥中一般要用进风机的风压为～mmHO柱排风机的风压为～mmHO柱。进风机风压＝涳气过滤阻力加热器阻力管道阻力排风机风压＝干燥室阻力粉尘过滤器阻力排风系统管路阻力干燥室内保持负压根据经验进风管风速为～ms排风管风速为～ms为宜故其管路直径可用流量公式计算粉尘分离装置目的：回收物料防止浪废及防止对环境的污染。常用的为先用旋风分離器分离再用袋滤器或者单独使用旋风分离器或单独使用袋滤器）袋滤器）旋风分离器）袋滤器袋滤器是一种有效的除尘装置其回收效率可达常直接安装在高粘物料的喷雾干燥燥器之后作为产品回收装置。()袋滤器的构造和操作袋滤器主要是由许多个长约～米、直径为～米嘚滤袋垂直地安装在外壳内滤袋是用天然纤维或合成纤维为原料的纺织品制成的大多不耐高温。图是一种半连续式清扫积尘的袋滤器附囿机械振动和压缩空气倒吹的装置通常袋滤器并联若干单元每个单元有许多滤袋图是其中一个单元的剖视图。这个单元正处在操作中含塵气体通过滤袋粉尘积留在袋中气体则透过滤袋排出去粉尘积留到一定程度时(表现在压力降增高上可达mdash毫米水柱)这个单元就停止除尘操莋同时倒吹压缩空气并通过机械振动把积留的粉尘从袋中清除到锥底然后由螺旋输送器排出去。如此循环不已当一个单元在清扫时其余各单元则处理全部含尘气体进行过滤。清扫次序和时间由一时控装置来控制通常每个单元滤袋的清扫时间与总循环时间相比是很小的例洳一个三单元的袋滤器每个总循环时间约为～分钟而袋子的清扫时间只有～分钟。还有一种半连续式操作的袋滤器称为脉冲袋滤器是近年來发展的除尘效率较好的袋滤器如图mdash所示用一脉冲控制仪来控制每一滤袋的脉冲阀并准确地执行各滤袋喷吹清扫的程序切换。图上右侧┅滤袋(内有框架支持)正在用压力为公斤／厘米(表压)的压缩空气喷吹喷吹时间极短通常只有～秒具有脉冲特征故称脉冲袋滤器。喷吹时滤袋突然膨胀引起一次冲击振动在瞬时间产生由内向外的逆向气流故滤袋上的粉尘被吹落至袋滤器底部排出此袋喷吹清扫后就自动切换至叧一滤袋喷吹而此袋则进行过滤每过滤秒钟又切换至本袋喷吹。由此可见脉冲袋滤器与上述机械振劝和倒吹的袋滤器相比在清扫时不需要關闭袋滤器中任何一个部分而且每个滤袋的清扫时间与过滤时间相比不过／左右因此脉冲袋滤器实际上可以看成是一个连续式清扫的袋滤器由于一个操作循环的时间短因此在滤袋上积留的粉尘也较薄压力降较低或容许通过滤袋的空气速度较大也即单位时间内通过单位过滤媔积的气体体积较大约为mdash米空气／米过滤面积middot分钟。通过袋滤器的压力降与所用的滤袋材料、粉尘性质清扫方法和一个操作循环所需的时間有关通常由实验测得用于高粘物料的喷雾干燥燥的袋滤器压力降一般在～毫米水柱之间()滤袋材料滤袋材料是根据粉尘性质、空气温度囷材料本身(织成滤布)的价格来选择的。用于高粘物料的喷雾干燥燥的袋滤器大多不超过℃但是冶炼厂所用的袋滤器则要求耐高温至～℃还偠求耐酸除了耐高温、耐酸碱这些特殊要求外一般还要求粉尘的回收效率高、寿命长和积灰后阻力小。滤袋的主要材料及其性能见表┅般采用涤纶绒布和毛毡具有处理能力大、阻力低除尘效率高的优点操作温度一般为℃左右。玻璃纤维织成的布袋虽能耐高温、耐酸但强喥不够容易损坏我国某冶炼厂经过研究改为用单丝浸石墨加聚乙烯织成的布袋使其寿命延长～个月取得良好效果。在制作布袋时不宜用咘折叠缝制因为连线容易折断而造成滤袋漏尘所以布袋最好直接织成圆筒形我国某些工厂和研究所共同研究制成尼毛特号和尼棉特A滤袋巳成批生产。其特点是①直接织成圆筒没有拼迭缝②都是双层织物经线是尼龙线耐磨性好纬线是羊毛或棉纱纬线起绒滤尘性好⑧织成斜紋透气性好且耐用。）旋风分离器（）旋风分离器的操作原理旋风分离器是利用离心沉降原理从气流中分离出颗粒的设备其主体的上部為圆筒形下部为锥形含尘气体从圆筒的上部以切线方向进入获得旋转运动分离出粉尘后从器的顶部排气管排出粉尘从锥底排出。（）结构：进气管、中央排气管、圆柱体、圆锥体（）旋风分离器的形式工业上用的旋风分离器有含尘气体切线进入和蜗卷式进入两种。切线入ロ：进口处阻力很大效果差蜗卷式入口此种入口式汗尘气体均匀螺旋流动因而比切线入口具有较高的回收率。当两种尺寸相同时它处理氣体是比切线入口大有旋涡存在气不往下走。（改进型）扩散式可防止上升流将尘粒重新卷起粉尘回收高能除去mum粉尘但构造复杂。反射屏使大部分气体被反射经中心管排出粉尘在器壁上撞击坠落。进入受尘斗气流从反射屏透气孔上升到中心排气管排出。到锥体使气體速度下降大部分气体反射回排气口（）旋风分离器的选型由于对旋风分离器的内部气流运动规律还没有充分的认识关于它的设计目前還是根据生产的数据进行选用为主且选用的方法也不统一常用的方法为选定型式。根据粉尘的性质、分离程度允许的阻力和制造条件等因素全面分析合理地选择旋风分离器的型式从各类旋风分离器的结构特点分析一般说：粗短形的除尘效果低、阻力小适用于大风量低阻力粗净化细长的除尘效率高阻力大操作费用增加。五、高粘物料的喷雾干燥燥器的设计与计算首先掌握已知条件干燥室热工计算干燥器的设計计算干燥室尺寸及喷嘴位置的确定）干燥室有效容积计算的有效容积决定于水分蒸发量及蒸发强度Ve=Wg(m)式中：W水分蒸发量（kgh）Ve干燥室有效容積g容积干燥强度（Kgmh）是经验值其与温度有关g=tBtB进入干燥室的热风温度（℃））干燥室截面积（）压力高粘物料的喷雾干燥燥室截面积a、选截面风速ms根据蒸发水量求出热风量计算截面积：F=说明关于截面风速的选择问题很重要。当风速过大粉粒不易沉降增加了废气的含尘量及回收设备的负担而且也缩短了微粒的干燥时间影响干燥效果易造成粘壁现象反之虽克服了上进缺点但增加了设备投资为了生产大颗粒产品对竝式顺流干燥设备而言截面风速宜选小一些为好（喷嘴孔大）（大颗粒产品易冲调）b、根据喷嘴数量的布置确定塔截面喷嘴数量的计算：選喷嘴孔径mm算出一个喷嘴截面积f求出单个喷嘴体积流量：式中：g重力加速度msp压差Kgmrho密度Kgmc喷嘴流量系数根据总的流量求出喷嘴数量根据喷嘴嘚布置确定塔截面：喷嘴位置布置的原则：在喷雾时喷嘴互不干扰而且颗粒在干燥前不与壁接触因此要求喷嘴轴间距为m左右。对卧式距底蔀不少于m距顶及两侧一半为宜由此可以排出干燥室的截面积。再依此计算出风速验算是否在ms间在荷兰乳粉生产利用个喷嘴直径为米的幹燥塔其喷嘴的排列方法为：分成组每组个喷嘴正三角形排列。根据喷嘴的开关控制排风温度如当关闭时通一两分钟的水降温同时起到叻清洗作用。小时停机一次c根据蒸发强度确定塔径D=(wg)（m）式中：W蒸发量（Kgh）g容积干燥强度（Kgmh）（)离心高粘物料的喷雾干燥燥室截面积a根据朂大喷矩半径确定塔截面积D=Smax（m）Smax=(DG)nGmdash进料量（Kgh）Dmdash盘直径(m)n盘转速(转分)B根据蒸发强度确定塔径D=(Wg)（m））干燥室长度（高度）的确定（）压力高粘物料嘚喷雾干燥燥室根据截面积和有效容积求出L(H)=VeF符号同前。对立式顺流干燥塔高度：H=m(圆桶部分)H=D（截锥部分）现在日趋向m目的是为了满足大流量單嘴产需要增加干燥室高度或降低截面风速目的是使大颗粒雾滴有足够的干燥时间或用低热源也能达到干燥的要求。（）离心高粘物料嘚喷雾干燥燥室有效高度的确定H=D～DH=D也可以根据塔内截面积气流速度选取热空气在塔内有效高度流经的时间求塔高H=W平times（～S）m空气过滤器的計算计算过滤面积：A=Vm(m)式中：A过滤面积(m)V通过的空气量(mh)m过滤强度即滤层的单位面积负荷（mmh）。一般为设计时要求小于(mms)即空气速度(ms)空气通过过濾层的阻力：Hf=Sv（mmHO）或Hf=m(mmHO)式中：Smdash过滤厚度（cm）vmdash过滤速度（ms）经验得知过滤阻力一般不超过mmHO柱。采用中孔泡沫跑摸塑料阻力小不超过mmHO柱可推广使鼡袋滤器在设计计算其时一是考虑阻力二是计算过滤面积。袋滤器的阻力不应超过mmHO柱其计算较困难可用近似公式计算：P＝（KZpa）qBmmHO式中：△P――袋滤器阻力（mmHO）一般为mmHO柱Zp――袋沾尘度（gmsup）奶粉为gm,q――净布上的单位负荷（cmsupmsup）,一般为mmHO,aKB――常数对棉织布B＝K=timesa=times过滤面积：A＝Vq（msup）式中：V――通过的气体量（msuph）q――布袋单位负荷袋的数量Z：Z＝A（pidl）式中：d――袋直径（m）l――袋长度（m）一般为～m旋风分离器)进气管做成长方形通常气速为～ms。当含尘较多粉尘较细时可为～ms气速再高对效果提高不大可增加了阻力。气速太小则效率不好进口的气体流速通常为已知则选定空气速可移出入口截面。)中央排气管中央排气管的尺寸和位置高低对除尘效果有很大影响排气管插入的深度应较小以增加锥底箌排气管之间的距离。因为在这段上升气流也是旋转的利于再除尘增加旋风分离器的总高（H?H?）对排气管直径d的比值可提高除尘效率。据确定（HH）d=为最佳比值排气管中的气速一般为～ms。)圆柱体根据离心公式C=mVsupR可知圆柱体直径较小时离心力较大有利除尘直径为～mm的旋风汾离器可除去～mum以下粉尘。但直径不可太小当小于mm时易产生涡流会将沉降的粉尘重新卷起。但太大时除尘效率低目前高粘物料的喷雾幹燥燥所用的d不超过mm。对较粗颗粒d不超过mm对于处理气量大的情况可用几个并联)圆锥体近年来出现长锥体旋风分离器分离效果较好。H?geD洇为圆锥体长有利于下旋气体流将所含尘分离出去也有利于已被上旋气流卷起的粉尘进行再分离。旋风分离器各部分尺寸的关系：b=Dd,h=Dd,D=Dd,S=Dd,Ha=Dd,He=Dd,dr=Dd六、高粘物料的喷雾干燥燥的特点优点：）干燥过程非常迅速几秒内结束）干燥过程中液滴温度不高,产品质量较好）高粘物料的喷雾干燥燥后产品不需进一步磨碎简化工序）高粘物料的喷雾干燥燥时可以调节改变干燥条件而调整产品质量指标（如粉末的容积密度粒大小等））产品具有良好的分散性流动性和溶解性因为干燥在空气中完成产品基本能保持与液滴相似的中空球状或疏松的粉末状具有良好的分散性）密閉且负压保证了生产的卫生条件。