1 概述 干燥通常定義為將熱量加于濕物料并排除揮發(fā)性濕分,而獲得一定濕含量固體產(chǎn)品的過(guò)程?,F今許多工業(yè)產(chǎn)品均在某個(gè)生產(chǎn)階段需作干燥處理。隨著(zhù)現代工業(yè)的發(fā)展,對產(chǎn)品質(zhì)量的要求越來(lái)越高,各種類(lèi)型的干燥方法應運而生,噴霧干燥方法的應用更是日趨廣泛,隨著(zhù)微粉干燥產(chǎn)品的出現使高速離心噴霧干燥應用越來(lái)越廣。電動(dòng)直連式離心霧化器作為離心噴霧干燥機的關(guān)鍵部件,它的性能穩定與否直接影響干燥設備的正常生產(chǎn)。傳統的霧化器已無(wú)法滿(mǎn)足某些物料的干燥,本文介紹的是機電一體化結構的電動(dòng)直連式離心霧化器。 2 霧化器原理及特點(diǎn) 常用霧化器按其驅動(dòng)形式有氣動(dòng)式、機械傳動(dòng)式和電動(dòng)高速離心式幾類(lèi)。 2.1氣動(dòng)式霧化器 ⑴工作原理 氣動(dòng)式霧化器的驅動(dòng)方式主要是在轉動(dòng)軸上安裝一個(gè)透平輪,通過(guò)壓縮空氣(壓力在0.2~1.0MPa)驅動(dòng)透平輪帶動(dòng)轉動(dòng)軸轉動(dòng),以帶動(dòng)料液噴灑盤(pán)高速旋轉。 ⑵結構特點(diǎn) 通過(guò)壓縮空氣的壓力和氣量改變轉動(dòng)軸的轉速,可實(shí)現無(wú)級調速,幾乎沒(méi)有機械磨損問(wèn)題,結構簡(jiǎn)單。由于壓縮空氣的不穩定性及大功率氣動(dòng)霧化器需配備龐大的壓縮氣源和復雜的送氣管道,已無(wú)法滿(mǎn)足現代工業(yè)企業(yè)的設備要求,目前主要應用于小型機和實(shí)驗室裝置。 2.2機械傳動(dòng)式霧化器 ⑴工作原理 機械傳動(dòng)方式有兩種結構。即齒輪傳動(dòng)和皮帶傳動(dòng)。齒輪傳動(dòng):是電動(dòng)機帶動(dòng)大齒輪,大齒輪與轉動(dòng)軸上的小齒輪嚙合,轉速的高低主要通過(guò)齒輪的傳動(dòng)比決定。皮帶傳動(dòng):是通過(guò)電動(dòng)帶動(dòng)大皮帶輪,再通過(guò)皮帶帶動(dòng)轉動(dòng)軸上的小皮帶輪工作,理論上轉速比等于大小皮帶輪直徑的反比。 ⑵結構特點(diǎn) 齒輪傳動(dòng)結構在物料進(jìn)料量波動(dòng)時(shí),轉速恒定,機械效率較高,但齒輪傳動(dòng)結構會(huì )產(chǎn)生熱量,功率損失較大。齒輪箱需要潤滑并用油泵強制循環(huán)冷卻,設備抗沖擊能力較弱,并存在噪聲大、重量體積大且無(wú)法實(shí)現無(wú)級調速。皮帶傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是傳動(dòng)系統不需要冷卻和潤滑,抗沖擊能力較強,缺點(diǎn)是轉動(dòng)軸轉速會(huì )隨進(jìn)料量的變化有一定波動(dòng),轉差率較大。由于皮帶傳動(dòng)的固有缺陷使得霧化器轉速較低。 2.3電動(dòng)直連式離心霧化器 ⑴工作原理 電動(dòng)直連式離心霧化器由霧化器殼體、高速電機、料液分配盤(pán)、料液噴灑盤(pán)等幾部分組成, 高速電機為一臺高精度中頻電動(dòng)機, 速度因數是衡量軸承速度特性的參數,也是高速電機高速性能的重要指標。 高速電機前端主軸上裝有料液噴灑盤(pán),與電機一起轉動(dòng),料液由進(jìn)料管導入料液分配盤(pán)進(jìn)入高速旋轉的噴灑盤(pán)后霧化。由于電機是由中頻電源直接驅動(dòng),通過(guò)合理設計具有比其它驅動(dòng)方式(如氣動(dòng)、液動(dòng)、機械齒輪傳動(dòng)等)更為硬的機械特性,在高速電機額定輸出狀態(tài)下,其轉速變化率<4%,與相應高性能變頻電源聯(lián)配,可在電機允許的轉速范圍內實(shí)現無(wú)級調速,從而滿(mǎn)足不同物料的干燥需求。 ①低振動(dòng) 振動(dòng)是衡量高速霧化器綜合質(zhì)量的主要指標之一,電動(dòng)直連式離心霧化器轉速一般都在40000~12000r/min,高速電機制作要求高,要盡量減小因磁拉力不平衡而造成電磁振動(dòng);對轉子、平衡環(huán)、芯軸和料液噴灑盤(pán)進(jìn)行準確動(dòng)平衡,使振動(dòng)極限和轉速能夠達到運轉效果: ②高轉速 料液的霧化干燥是在瞬間完成的,當料液被送到高速旋轉的噴灑盤(pán)時(shí),由于噴灑盤(pán)的離心力作用,料液在旋轉面上伸展為薄膜,并以不斷增長(cháng)的速度向盤(pán)的邊緣運動(dòng),離開(kāi)噴灑盤(pán)邊緣時(shí),液體便被霧化。霧化液滴的大小主要取決于噴灑盤(pán)的線(xiàn)速度,實(shí)驗表明噴灑盤(pán)的線(xiàn)速度在90~160m/s的范圍內可滿(mǎn)足料液霧化條件。電動(dòng)直連式離心霧化器由高速電機直接驅動(dòng),可輕松滿(mǎn)足高轉速要求的微粉干燥。 ③高穩定性 霧化器作為離心干燥機的關(guān)鍵部件,其工作的穩定性(即較長(cháng)使用壽命)將直接影響到干燥設備的正常生產(chǎn)。電動(dòng)直連式離心霧化器為了獲得較好的穩定性,電動(dòng)直連式離心霧化器的冷卻系統也直接影響霧化器的使用壽命,采用了薄形內水套式冷卻方式,以強化霧化器定子冷卻;使電動(dòng)直連式離心霧化器的平均無(wú)故障運行可達5000h以上。 3 電動(dòng)直連式離心霧化器在干燥設備中的特殊優(yōu)點(diǎn) 3.1具有無(wú)級調速功能 電動(dòng)直連式離心霧化器能十分方便的通過(guò)變頻電源實(shí)現無(wú)級調速功能。在陶瓷、化工等行業(yè)不同物料干燥中,通過(guò)調整霧化器轉速可滿(mǎn)足顧客對粗粉、細粉、微粉等顆粒產(chǎn)品的要求。在對高粘、高糖、糊狀物料干燥時(shí)普通霧化器極易出現粘壁現象,而使用電動(dòng)直連式離心霧化器時(shí),通過(guò)調整霧化器的轉速,改變噴霧直徑,從而有效的解決了物料粘壁現象。 3.2整機功耗低 電動(dòng)直連式離心霧化器與機械齒輪增速式霧化器、氣動(dòng)霧化器等同類(lèi)產(chǎn)品相比,在相同功率下電動(dòng)直連式離心霧化器的噴霧量遠遠超過(guò)其它霧化器。另外電動(dòng)直連式離心霧化器具有的高轉速和高穩定性,使物料霧化細而均勻,使熱交換變得充分,從而縮短了干燥時(shí)間,降低了熱能消耗。 3.3體積小、重量輕,工作平穩、可靠 電動(dòng)直連式離心霧化器與機械式霧化器相比,減少了齒輪增速機構,降低了振動(dòng)及噪聲,大大減輕了霧化器的重量,節省了大功率霧化器的起吊設備投資。與氣動(dòng)霧化器相比更減少了繁雜的氣體供給回路,使霧化系統變得簡(jiǎn)單。采用高速電機直接驅動(dòng)方式,易損件的數量得到控制,減少平均無(wú)故障發(fā)生率,增加了霧化器的工作可靠性。 4 應用舉例 以速溶硅酸鈉干燥為例。 速溶硅酸鈉在冶金、電力、石化和建材等工業(yè)中用作耐火材料的粘結劑及其不定形耐火材料助劑;在工業(yè)清洗劑、超濃縮洗衣粉和制皂工業(yè)中作為除油劑、填充劑。速溶硅酸鈉原料液具有超高的粘度,在干燥過(guò)程中極易粘壁。生產(chǎn)初期選用了機械齒輪霧化器,連續生產(chǎn)10天后,粘壁現象已十分嚴重,無(wú)法繼續生產(chǎn)。清洗后改用電動(dòng)直連式離心霧化器,通過(guò)改變電機轉速、調整噴霧直徑,粘壁現象得到解決。