實驗型噴霧干燥機顆粒粒度數(shù)據(jù)對于控制干粉產(chǎn)品質(zhì)量是必要的。然而,顆粒粒度并不總是代表霧化的霧滴粒度;因此,已經(jīng)開發(fā)出許多測量霧滴及顆粒粒度的方法。
測定實驗型噴霧干燥機霧滴大小及其分布的方法有很多種。按其測量原理可以分為三類。
① 機械法:如將霧滴冷凍(或冷卻)成固體顆粒進行測量,以及利用不同尺寸霧滴的運動慣性和速度差異特性來區(qū)分霧滴尺寸范圍等。
② 電氣法:如充電線法。
③ 光學法:如利用霧滴的一些物理特性(光強、相差、熒光和極化等)進行測量和高速攝影、激光全息、激光圖像化和掃描技術(shù)等。
目前,應(yīng)用廣的還是下面兩種簡便的機械法。
① 由于霧滴碰撞而在試樣表面上留下印痕、圈痕或斑點,霧滴即被收集在試樣表面。標準的試樣表面可以是氧化鎂,當霧滴與氧化鎂碰撞時就會形成一個圈痕,測得的圈痕尺寸經(jīng)過修正后,即得到霧滴的真實尺寸。國外目前比較普遍的是將霧滴沉積在水敏紙(或油敏紙)上形成印痕,然后進行測量和修正得到真實的霧滴尺寸。
② 對于水劑霧滴,傳統(tǒng)的采樣方法是用油盤法,將霧滴收集在一個油質(zhì)的基塊上,再用特殊的機油(或植物油)涂蓋。這樣,霧滴到達油盤后,可保持它原來的球形,不需要修正系數(shù)。同時,霧滴被油包圍,其蒸發(fā)速率可顯著降低;而且,一般霧滴不會進一步發(fā)生分裂現(xiàn)象,從而,能夠直接獲得真實的霧滴尺寸信息。
上述的兩種機械方法,基本以手工操作為主,需經(jīng)過采樣墊制作、霧滴采集、顯微鏡測定、計數(shù)、計算和修正等多個步驟,操作十分繁瑣,勞動強度大,精度也比較低。隨著光學技術(shù)的不斷發(fā)展,將激光技術(shù)引入霧滴的測量,借助于計算機的處理,使測量過程變得簡便易行,而且準確。按其工作原理,激光法可分為兩類,類為激光全息法,利用激光的相干法,通過激光底片(干板)記錄被測霧滴的空間全息圖像,實現(xiàn)霧滴直徑大小和三維坐標參數(shù)與濃度的精密測量,不需采樣,并可在一定霧滴運動速度范圍內(nèi)進行動態(tài)測量。第二類為激光衍射法,利用單色平行光的衍射現(xiàn)象,通過一定的傅里葉光學變換,對不同直徑霧滴的衍射光環(huán)能量信息進行轉(zhuǎn)換,非接觸地測得被測空間粒譜和百分濃度,并通過計算機及時獲得有關(guān)數(shù)據(jù)。在激光測量系統(tǒng)中,采用小功率氦氖氣體激光源發(fā)射一束激光,當霧滴進入激光束時,就產(chǎn)生衍射現(xiàn)象。衍射角的大小與微粒的大小成反比關(guān)系,即霧滴的直徑大,衍射角就小,直徑小,衍射角就大。
1. 1. 1 噴霧干燥的階段 :料液的加壓霧化
料液的加壓霧化目的在于將料液分散為微細的霧滴 ,具有很大的表面積 ,當其與熱煙氣接觸時 ,霧滴中水分迅速汽化而干燥成粉末或顆粒狀產(chǎn)品 ,霧滴的大小和均勻程度對產(chǎn)品質(zhì)量和技術(shù)經(jīng)濟指標影響很大。如果噴出的霧滴大小很不均勻 ,就會出現(xiàn)大顆粒還沒達到干燥要求 ,而小顆粒卻已過度干燥。
1. 1. 2 第二階段 :霧滴和熱煙氣的接觸
霧滴和熱煙氣的接觸、混合流動是同時進行的傳熱傳質(zhì)過程 ,此過程在干燥塔內(nèi)進行。霧滴和熱煙氣的接觸方式 ,混合與流動狀態(tài)決定于分風器的結(jié)構(gòu)型式 ,噴槍在塔內(nèi)的安裝位置及廢氣排出方式等。霧滴與熱空氣的接觸方式 ,對干燥塔內(nèi)的溫度分布 ,霧滴的運動軌跡及顆粒在干燥塔中的停留時間及產(chǎn)品性質(zhì)等均有很大影響。
1. 1. 3 第三階段 :干燥產(chǎn)品與空氣分離噴霧干燥的產(chǎn)品基本都采用塔底出料 ,部分細粉
夾帶在排放的廢氣中 ,這些細粉在排放前必須回收利用 ,以提高產(chǎn)品收成率 ,降低生產(chǎn)成本 ,并使排放的廢氣符合環(huán)境保護的排放標準。我們這次采用旋風除塵器和濕法除塵的氣———固分離法。
1. 2. 1 泥漿的溫度、粘度、濃度
以下是我們?nèi)V東某陶瓷廠泥漿做的性能分析 , 見表 1。從表 1 可以看出 ,隨著泥漿溫度的上升 ,其流動性提高 ,粘度降低。到 60 ℃時為較佳 ,但是到了 65
℃,處于起皮狀態(tài) ,流動性反而變差 ,粘度也大幅增大。
同時 ,泥漿粘度對于干燥也有很大的影響。粘度越大 , 流動性越差 ,生產(chǎn)出的顆粒越大 ,容易堵槍 ,出現(xiàn)粘壁等現(xiàn)象 ,但節(jié)能 ;濃度越小 ,流動性越好 ,生產(chǎn)出的顆粒細粉越多 ,但能耗大。每個陶瓷廠原料配方不同 ,其濃度也不盡相同 ,一般國內(nèi)廠家均為 32 %~36 %。
當前,國內(nèi)噴霧干燥機市場中主要以中、低技術(shù)產(chǎn)品為主,隨著競爭的不斷白熱化國內(nèi)干燥設(shè)備企業(yè)必須通過技術(shù)進步、吸收國外先進技術(shù)、自主創(chuàng)新來提升產(chǎn)品品質(zhì),才能滿足市場生產(chǎn)需求。
我國的噴霧干燥機有五大發(fā)展趨勢。
一是幾種傳熱形式綜合應(yīng)用,使其在干燥的不同時期發(fā)揮各種傳熱形式的優(yōu)勢,使設(shè)備用能更加合理。
二是設(shè)備將逐漸實現(xiàn)大型化開發(fā)。
不論是哪中生產(chǎn)其都有較佳經(jīng)濟規(guī)模,噴霧干燥機的放大技術(shù)能保證實現(xiàn)規(guī)?;a(chǎn),因此設(shè)備的大型化研究是今后的發(fā)展方向之一。
三是噴霧干燥機將會成為專用化。
四是多級及組合干燥系統(tǒng)的開發(fā)將得到應(yīng)用。
不同型式的噴霧干燥機可以適用不同的物料或可以適用物料不同的干燥階段,組合干燥可以最大限度地優(yōu)化干燥過程,使干燥系統(tǒng)更加合理。
五是噴霧干燥機將逐漸實現(xiàn)多功能化。
如今噴霧干燥機已不僅僅局限于干燥操作,有時還將粉碎、分級、甚至加熱反應(yīng)集于一機之中,大大縮短生產(chǎn)工藝流程,使設(shè)備功能實現(xiàn)多元化。