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实验室喷雾干燥机的传热传质过程
2018/9/28 10:23:17

浆料在实验室喷雾干燥机雾化器形成雾滴,雾滴一旦与干燥热空气接触,热量由热空气向液滴内部传递的传热过程和水分由液滴内部像表面扩散随后在表面蒸发的传质过程便迅速建立起来。不同的产品显示不同的蒸发特性,在蒸发过程中,雾滴的尺寸分布要发生变化,蒸发过程如果控制不好,雾滴容易再次膨胀、崩溃、破碎、或者分裂,导致产生中空球或者蘑菇状、苹果状、不规则的形状,或者形成粘结、团聚的颗粒。喷雾干燥过程如图所示。

喷雾干燥过程
实验室喷雾干燥机雾滴干燥速率是由传热和传质速率决定的。传热和传质速率是温度、湿度、围绕每个液滴的空气传递特性、液滴直径和液滴与空气之间的相对速度的函数。干燥太快,容易造成颗粒破裂、形成空心颗粒和中空球。干燥太慢,则造成粘壁或团聚。
实验型喷雾干燥机雾滴干燥过程可分为两个阶段,即恒速干燥阶段和降速干燥阶段。恒速干燥阶段,水分的内部扩散速率大于蒸发速率,表面水分充足,蒸发速率主要由外部条件控制,此阶段中蒸发速率大致不变。液滴中大部分水分在此阶段蒸发掉。
随着水分不断地蒸发,逐渐降低了液滴内的水分含量,表面水分不足以维持表面的蒸发,内部扩散速率小于水分蒸发速率。这时表面不再保持湿润,温度开始升高,干燥速率不断地下降,这就是降速干燥阶段。
如果引人的空气温度非常高,使液滴水分迅速蒸发,很容易在料液的表面形成壳层,对内部水分起到保存作用。如果引人的空气温度较低,初始的干燥速率较低,在较长时间内,液滴表面将保持着湿球温度。
一般来说, 要提高干燥速率,主要取决于两个方面:一是干燥介质的温度,温度越高,则干燥驱动力越大,干燥速率越快:二是进风的速度,进风速度越快,越能提高传质和传热的效率,然发的水分能迅速带走,保持低的相对湿度。另外,还和波滴形状、化学组成、物理结构和固体浓度有关。如果雾化颗粒较细,颗粒干燥过程得以稳定进行,则颗粒表面外壳形成时包裹的水分已很少,就能制备出实心球状颗粒。

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