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2025-01-10 10:52:35沸騰干燥設備: 沸騰干燥設備是一種高效、連續(xù)的固體物料干燥設備。它利用熱空氣或惰性氣體使?jié)裎锪项w粒懸浮并保持沸騰狀態(tài)，通過物料顆粒與氣流之間的傳熱傳質，實現(xiàn)快速干燥。該設備具有干燥速度快、熱效率高、產品質量好、操作簡便等優(yōu)點，廣泛應用于制藥、化工、食品等行業(yè)。其結構通常由主機、加熱器、旋風分離器、布袋除塵器等組成，可根據(jù)物料特性和工藝要求定制不同型號和配置。

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沸騰干燥設備問答

2022-12-16 16:42:36四環(huán)凍干機—真空冷凍干燥設備（五）: 3.4.5加熱系統(tǒng)的設計加熱系統(tǒng)是提供第一階段升華干燥的升華潛熱和第二階段干燥蒸發(fā)熱能量的裝置。被凍結的制品，不論其凍結體為大塊、小塊、顆粒、片狀或其他任何形狀，開始升華時總是在表面上進行的，這時升華的表面積就是凍結體的外表面。在升華進行過程中，水分逐漸逸出，留下不能升華的多孔固體狀的基體，于是升華表面逐漸向內部退縮。在升華表面的外部形成已干層，內部為凍結層。凍結層內部的冰晶是不可能升華的，故升華表面是升華前沿。升華前沿所需供給的熱能，相當于冰晶升華潛熱。不論采用什么熱源，也不論這些熱量以什么樣的方式傳遞，要達到水分升華的目的，這些熱量最終必須不斷地傳遞到升華表面上來。供給升華熱的熱源應能保證傳熱速率滿足凍結層表面既達到盡可能高的蒸氣壓，又不致使其熔化。冷凍干燥中所采用的傳熱方式主要是傳導和輻射。近年來在真空系統(tǒng)中也有采用循環(huán)壓力法來實現(xiàn)強制對流傳熱的研究。在凍干機中，熱量都是從擱板上傳出來的，一般分直熱式和間熱式兩種。直熱式以電源為主；間熱式用載熱流體，熱源有電、煤、天然氣等。常用的輻射熱源有近紅外線、遠紅外線、微波等。利用傳導或輻射加熱時，在被干燥的物料層中傳熱和傳質的相對方向有所不同。從圖3-26可見，輻射加熱時被干燥物料的加熱是通過外部輻射源向已干層表面照射來進行的。傳到表面上的熱量，以傳導的方式通過已干層到達升華前沿，然后被正在升華的冰晶所吸收。升華出來的水蒸氣通過已干層向外傳遞，達到外部空間。傳熱和傳質的方向是相反的，內部凍結層的溫度決定于傳熱和傳質的平衡。一般輻射加熱的特點是：隨著干燥過程中升華表面向內退縮，已干層的厚度愈來愈厚，傳熱和傳質阻力兩者都同時增加，如圖3-26(a)所示。圖3-26(b)是接觸加熱時所發(fā)生的情況。在干燥進行中，熱量通過凍結層的傳導到達升華前沿，而升華了的水蒸氣則透過已干層逸出到外部空間。因此，傳熱和傳質的途徑不一，而傳遞的方向是相同的。界面的溫度也決定于傳熱和傳質的平衡。隨升華表面不斷向內退縮，已干層就愈來愈厚，凍結層愈來愈薄，因而相應的傳質阻力愈來愈大，傳熱的阻力愈來愈小。圖3-26(c)是微波加熱的情形。微波加熱時熱量是在整個物料層內部發(fā)生的，凍結層要發(fā)熱，已干層也要加熱。但由于這兩層的介電常數(shù)和介質損耗不同，發(fā)生在凍干層內的熱量要多得多。內部發(fā)生的熱量被升華中的水吸收，故所供之熱量不需傳遞，傳質是在已干層內，方向是相反的。把熱量從熱源傳遞到物料的升華前沿，熱量必須經(jīng)過已干層或凍結層，同時升華出的水蒸氣也要通過已干層才能排到外部空間：在真空條件下，經(jīng)過這樣的物料層供送大量的升華潛熱，阻力是很大的，同時，經(jīng)過這樣的物料層排除升華的水蒸氣，阻力也是很大的。因此需采取多種方式提高傳熱和傳質效率。升華熱的供應，原則上以在維持物品預定升華溫度下，使升華表面即具有盡可能高的水蒸氣飽和壓力而又不致有冰晶融化現(xiàn)象為好。這時干燥速度最快.(1)常用的加熱板間熱式加熱板的熱量是由載熱體從熱源傳遞來的，加熱板傳遞給制品所需的加熱功率大致需要0.1W/g。載熱體多用水、蒸汽、礦物油和有機溶劑等。有些間冷間熱式凍干機上，常用R-11和三氯乙烯等作為冷和熱的載體。圖3-27給出加熱板熱媒循環(huán)系統(tǒng)示意圖。熱媒在熱交換器中加熱，用循環(huán)泵將熱媒送到凍干箱的擱板內對物料加熱。為使凍干結束后物料能及時冷卻，利用閥門控制冷卻水，適時冷卻水通入擱板內實現(xiàn)調控溫度。(2)加熱技術的改進通常在真空狀態(tài)下傳熱主要靠輻射和傳導，傳熱效率低。近來出現(xiàn)了調壓升壓法，其基本原理是降低真空度以增加對流傳熱的效能。據(jù)研究，在壓強大于65Pa時，對流的效能就明顯了。所以在保證產品質量的條件下，降低真空度以增加對流傳熱，使升華面上溫度提高得快些，升華速度增加。調節(jié)氣壓有多種方式，英國愛德華公司采用充入干燥無菌氮的方法；德國用真空泵間斷運轉法；日本用真空管道截面變化法。這些方法的共同特點是使凍干室氣體壓強處于不穩(wěn)定狀態(tài)，所以又叫改變真空度升華法和循環(huán)壓力法。改變料盤的形狀，增加物料與料盤之間的傳熱面積也是改進傳熱方法的一種。圖3-28中裝制品容器上有伸出的薄壁，其目的就在于增加傳熱面積。改變傳熱的另一種方法是從根本上改變加熱方式，取消加熱板。據(jù)資料報道，美國陸軍Natick實驗室采用微波熱進行升華加工制作升華食品壓縮的新工藝，可使能耗降低到常規(guī)工藝的50%。美國某公司在升華干燥牛肉時，使用915MHz微波加熱裝置，將干燥周期由22h減到2h。但介質加熱（如微波加熱）的方法一般不用于生物制品的凍干，以防止制品失去生命活力，降低制品質量。(3)幾種典型的供熱方式應用在食品工業(yè)真空冷凍干燥設備中的加熱方法較多，大致可分為：輻射加熱與吹冷空氣相結合的方法，微波加熱法；應用涂層輸送帶的輻射加熱法；輻射和傳導傳熱相串聯(lián)的供熱法；膨脹加熱板的接觸供熱法等。圖3-28是輻射傳熱和傳導傳熱相串聯(lián)的供熱裝置示意圖。這種傳熱方法的主要特點是輻射熱先傳給導熱元件（物料容器壁），再傳給被加熱的物料。傳導元件屏蔽直接來自輻射熱能的熱源。水、有機物和高分子物質具有很強的吸收紅外輻射的能力，食品凍干采用紅外輻射加熱方式是合適的?？梢园迅咻椛浼t外線材料涂敷到加熱板表面上。在產品升華階段要提供升華熱，使產品中的水分不斷從被凍結的冰晶中升華直到干燥完畢。升華分兩個階段：第一階段是指大量水分從冰晶升華的過程，這時升華溫度低于其晶點溫度。第二階段是結晶水的擴散過程，其溫度高于共晶點溫度。通常按第一階段熱負荷確定加熱功率。

2021-11-01 16:42:47如何控制噴霧干燥設備的進風溫度和出風溫度？: 如何控制噴霧干燥設備的進風溫度和出風溫度？噴霧干燥機設備是利用吹入的熱風來實現(xiàn)水溶液/懸濁液霧狀后進行干燥的。干燥過程中熱風由塔口進入干燥塔內，完成干燥工作后的廢氣由引風機排空。噴霧干燥設備在工作的過程中，熱風進入塔內時的熱風溫度與排風溫度的控制是很重要的，它決定著產品的質量以及干燥松密度等，因此需要嚴格控制。1.噴霧干燥設備作業(yè)中，排風溫度與產品的水分含量有關，應按產品含水量來決定。熱風溫度越高熱效率越高，經(jīng)濟效益越好。但是過高的熱風溫度會造成產品質量變差。2.噴霧干燥設備作業(yè)中，熱風溫度會影響產品的松密度。高溫熱風有產生低松密度的變化，這是由于熱風有干燥作用，使顆粒表面硬化并使殘留濕氣膨脹，而形成了氣球狀中空顆粒。如果要求高的松密度(低比容)，或要求實心顆粒，則設計時不應使用高溫熱風與新形成的霧滴接觸。

2021-01-28 10:32:58高速攝像儀在單晶硅表面池沸騰可視化測量分析中的應用: 1.高速攝像儀在材料中的應用單晶硅是一種活潑的非金屬元素晶體，廣泛應用于太陽能光伏發(fā)電、供熱、能源存儲等。新材料技術的不斷進步，促使其向著極GX可用的趨勢發(fā)展。故對不同結構的單晶硅表面池沸騰相變傳熱性能研究具有非常重要意義。華北電力大學能源動力與機械工程學院的科研團隊，利用千眼狼高速攝影測量分析技術對光滑、微坑、均勻微柱和槽型微柱四種不同單晶硅表面的沸騰現(xiàn)象進行了在線可視觀測試驗，獲得了各表面氣泡動力學演變過程及局部溫度演變規(guī)律，揭露了基于動力學過程的沸騰強化機理。2.可視池沸騰實驗與可視化分析科研人員設計搭建由方形沸騰池、溫控加熱系統(tǒng)、高速攝像及紅外熱成像系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成的實驗臺，可同時觀測沸騰動力學過程和溫度演變過程的可視化池沸騰，并利用涂覆導電膜的單晶硅作為沸騰基底表面，依次對光滑、微坑、微柱、槽型微柱四種試樣進行試驗（更多詳情請見《化工學報》2019年第70卷第4期）。圖1 池沸騰實驗臺實驗采用千眼狼高速攝像儀及紅外熱成像儀同步采集系統(tǒng)以從側壁進行高速圖像采集，以2320×1720的全高清分辨率，對不同結構單晶硅表面的核態(tài)沸騰過程中氣泡運動過程及氣泡演變過程中局部溫度變化規(guī)律進行監(jiān)測分析。1/2.氣泡動力學規(guī)律分析圖2 氣泡動力學參數(shù)與有效熱通量的關系曲線通過圖2可知，光滑表面在沸騰初期核化密度較穩(wěn)定，熱通量q″從沸騰起始點（59kW/ m2）到108.5kW/m2范圍內，脫離直徑隨有效熱通量增大而增大并達到極大值；繼續(xù)增大有效熱通量，脫離直徑開始減小直至2.1mm左右趨于穩(wěn)定。對于氣泡脫離時間而言，隨著有效熱通量增加脫離時間呈單調減小趨勢。圖3 不同表面上沸騰氣泡高速圖片如圖3可知，微坑表面為孤立氣泡的核化提供了穩(wěn)定的核化ZX，沸騰氣泡更易生成；同時其臨界脫離直徑較穩(wěn)定，隨有效熱通量變化在 2.15～2.4mm區(qū)域內變化；而氣泡脫離時間隨有效熱通量增大而縮短，且短于同有效熱通量下的光滑表面的脫離時間，即實驗中微坑結構不僅強化氣泡的核化，同時也強化了氣泡脫離。微柱表面，熱通量（q″=35kW/m2）下即可觀察到氣化核心的產生；且受微結構的影響，微柱陣列提供了氣泡核化ZX，同時氣泡生長引起微柱間隙的液體的微流動促進了氣泡的脫離，使得表面氣泡未發(fā)生合并即脫離，脫離時間縮短至幾毫秒。槽型微柱表面，熱通量下（q″=40 kW/m2）氣泡優(yōu)先在槽道內成核生長，且其脫離直徑較大；隨著有效熱通量的增大槽道和微柱間隙的氣泡都逐漸長大，且易發(fā)生氣泡合并形成較大氣泡。2/2.局部溫度演變規(guī)律分析試驗采用高速攝像儀及紅外熱成像儀同步采集系統(tǒng)，觀察四種試樣表面單個孤立氣泡生長運動過程壁面溫度場演化規(guī)律。圖4 光滑表面單個氣泡在周期內的溫度演變規(guī)律如圖4可知，光滑表面q″=89KW/m2時汽化核心處先形成一個氣泡雛形，隨相變的進行氣液交界面外擴，氣泡逐漸長大，同時氣泡ZX由于相變帶走熱量溫度降低。q″=130KW/m2時，核化氣泡迅速增大到ZD氣泡直徑，且底部薄液膜消失，在氣泡ZX形成干燒區(qū)，且單氣泡周期明顯減小。圖5 微結構表面沸騰氣泡形成脫離過程如圖5可知，300μm微坑表面在過熱度較高的微坑處氣泡初始核化，但受有限表面在界面處的溫度梯度以及界面附近的Maragoni微對流的影響，氣泡會出現(xiàn)從微坑向邊界移動的滑移現(xiàn)象，促進了上一代氣泡的快速脫離，從而增大了氣泡的脫離頻率。微柱表面生成氣泡時，當t值不斷增加時，微柱間隙內的微小核化點密集的區(qū)域上的氣泡不斷長大并合并成為大氣泡；當t=14ms時該氣泡脫離壁面，此脫離過程的時長僅為10ms數(shù)量級。在整個氣泡運動過程中，微柱的存在大大提高了壁面的溫度均勻性,YZ了由于氣泡干斑區(qū)內溫度過高換熱不良而造成的沸騰惡化，因此微柱的存在可以有效地提高臨界有效熱通量。槽型微柱表面氣泡的吸納合并作用發(fā)生在氣泡生成極短的時間內，槽內氣泡來不及長大即被快速側吸到微柱區(qū)與大氣泡合并脫離；壁面溫度的均勻性也相應提高。但槽道的寬度對壁面溫度的均勻性存在影響，寬度加大可以造成中間氣泡無法被側吸，引起局部過熱。3.結論試驗結果表明單晶硅表面微結構設計顯著降低了核化沸騰的起始過熱度，利用微結構對槽道內氣泡的側吸作用，可控制氣泡的快速匯聚、脫離以及沸騰氣泡的空間分布位置。通過高速攝像儀對采集的氣泡運動試驗過程進行分析，可掌握單晶硅表面微結構氣泡動力學過程各階段換熱機理，可優(yōu)化單晶硅局部微結構設計，為為新型材料研究帶來更可靠的應用價值。