喷雾干燥设备的原理技术PPT讲稿.ppt

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1、喷雾干燥设备的原理技术第1页，共143页，编辑于2022年，星期六第一节 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:/ 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分传递，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。第4页，共143页

2、，编辑于2022年，星期六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，将热量传给与间壁接触的物料。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物料。第5页，共143页，编辑于2022年，星期六应用：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作。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

3、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。第6页，共143页，编辑于2022年，星期六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。食品多为热敏性物料，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。第7页，共143页，编辑于2022年，星期六空气干燥设备按工作原理分为：气流干燥、沸腾干燥和喷雾干燥。气流

4、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。本章主要介绍喷雾干燥设备。第8页，共143页，编辑于2022年，星期六第二节 喷雾干燥技术装备一一.、喷雾干燥原理及特性、喷雾干燥原理及特性二、喷雾干燥器的分类三、雾化器的结构和雾化机理三、雾化器的结构和雾化机理四、喷雾干燥器及系统四、喷雾干燥器及系统五、喷雾干燥器的设计与计算五、喷雾干燥器的设计与计算六、喷雾干燥的特点六、喷雾干燥的特点第9页，共143页，编辑于2022年，星期六一、喷雾干燥原理及特性（一）喷雾干燥原理（一）喷雾干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

5、大的表面积的分散微粒（10-10-200um200um），同热空气发生强烈的热交换，迅速排除本），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。身的水分，在几秒至几时秒内获得干燥。如与高温如与高温400-500400-500的热风接触需的热风接触需0.01-0.040.01-0.04秒内就完成秒内就完成干燥，与干燥，与100-150100-150的热风接触需的热风接触需1-3秒就完成干燥。成品以粉末状态沉降于干燥器的底部排出。第10页，共143页，编辑于2022年，星期六（二）液滴的干燥特性在喷雾干燥过程中，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

6、，约在1/10-1/100范围以内。小于50m 的液滴，遂以100-150m/s的相对速度运动，但Re也不超过200。当液滴速度很快衰减到与气流的速度相等时，其Re小于2。第11页，共143页，编辑于2022年，星期六传热膜系数：当纯液滴在空气流中的运动的Re2时可按传热方程式计算：式中:h-h-传热膜系数，w/m2.k,D-.k,D-液滴直径，mm-热空气热导率，热空气热导率，w/m.kw/m.k，g-g-气体的密度，气体的密度，Kg/m3Kg/m3 g-g-气体的粘度，气体的粘度，Kg/m.s Kg/m.s，Cg-气体的比热，气体的比热，J/Kg.k v-液滴与空气的相对速度，液滴与空气的

7、相对速度，m/sm/s 第12页，共143页，编辑于2022年，星期六在喷雾干燥过程中，空气膜的平均温度约为100，即可将Cg,g,g,等值代入上式，并以D换成m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。第13页，共143页，编辑于2022年，星期六（三）喷雾干燥对设备的要求1.1.食品在干燥过程中，凡与产品性接触的部位，必须便食品在干燥过程中，凡与产品性接触的部位，必须便于清洗灭菌；于清洗灭菌；2.应采取措施防止焦粉，防止热空气产生涡流与逆流，满足工艺要求；3.3.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

8、的铁锈以及保温层中材料的泄漏所造成的；4.4.为了便于检查生产运行情况，应配置温度、压力指示记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；录仪、灯孔等；第14页，共143页，编辑于2022年，星期六5.5.具有高回收率的粉尘回收装置；6.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）；7.7.干燥室内温度及排风温度不许超过干燥室内温度及排风温度不许超过100100，它不仅是保，它不仅是保证质量，而且是安全问题（因为气体中粉浓度达到一定证质量，而且是安全问题（因为气体中粉浓度达到一定值，温度大于值，温度大于160160，若遇闪火，爆炸）；，若遇闪火，

9、爆炸）；8.8.提高干燥室的热效率，必须使喷雾时浓料液滴和热空气均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。匀接触，其次，加热器、干燥室、风管等应予以保温。9.对于粘性物料应尽量减少粘壁现象。第15页，共143页，编辑于2022年，星期六二.喷雾干燥器的分类（一）按生产流程分类（二）按喷雾和气体流动方向分类（三）按雾化方法分类第16页，共143页，编辑于2022年，星期六（一）按生产流程分类 1.开放式喷雾干燥系统 如图.特点：载热体在系统中只使用一次就排入大气中，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

10、消耗量大。简述流程：压力喷雾，离心喷雾，气流喷雾都可以按照开放式系统设计。第17页，共143页，编辑于2022年，星期六2.封闭循环是喷雾干燥系统 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。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。回收有机溶剂，防止污染大气，载热体大多使用惰性气体（如回收有机溶剂，防止污染大气，载热体大多使用惰性气体（如N N2,2,COCO2 2等）。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。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。冷凝器的作用冷凝器的作用:是将废气中的溶剂（

11、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。器后又变为热风，如此往复循环使用。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。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。第18页，共143页，编辑于2022年，星期六特点：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。回收有机溶剂，防止污染大气，载热体大多使用惰性气体（如N N2,COCO2 2等）。等）。流程：从干燥塔排除的废气，经旋风除尘器除

12、去微细粒流程：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。子，然后进入冷凝器。冷凝器的作用冷凝器的作用:是将废气中的溶剂（或水分）冷凝下来，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。又变为热风，如此往复循环使用。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。第19页，共143页，编辑于2022年，星期六3.自惰循环是喷雾干燥系统 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，引入空气和可燃性气体进行燃烧，将空气中的氧气

13、烧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（惰性气体）作为干燥介质。掉，剩下氮气和二氧化碳（惰性气体）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。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，产品有高度爆炸性，着火危险，通过燃烧消除掉臭气和产品粉末。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。第20页，共143页，编辑于2022年，星期六自惰就是指系统中有一个自制惰性

14、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，产品有高度爆炸性，着火危险，通适用于：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。过燃烧消除掉臭气和产品粉末。第21页，共143页，编辑于2022年，星期六4.半封闭循环是喷雾干燥系统 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部分排入大气，另一部分燃烧后循环使用 .

15、第22页，共143页，编辑于2022年，星期六（二）按喷雾和气体流动方向分类 并流，逆流和混合型三种并流，逆流和混合型三种 1.1.并流：在喷雾干燥室内，液滴与热风呈同方向流动并流：在喷雾干燥室内，液滴与热风呈同方向流动.常用的基本形式：常用的基本形式：垂直下降并流垂直下降并流 、垂直上升并流行型、水平并流型、垂直上升并流行型、水平并流型第23页，共143页，编辑于2022年，星期六垂直下降并流 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。）第24页，

16、共143页，编辑于2022年，星期六水平并流型 热风在干燥室内呈螺旋状运动，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，喷雾角度受一定限制，在清扫产品时存在问题不小。渐渐被淘汰。第25页，共143页，编辑于2022年，星期六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。第26页，共143页，编辑于2022年，星期六在并流系统中，最热的干燥空气与水分含量最大的液滴接触，因而迅

17、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，绝大多数采用并流喷雾干燥.第27页，共143页，编辑于2022年，星期六2.逆流是喷雾干燥器 在喷雾干燥器内，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子接触，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

18、浮速度，以防粉粒被废气夹带。常用于压力喷雾。第28页，共143页，编辑于2022年，星期六对于逆流操作系统中，在塔顶，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，蒸发速度较并流相接触，因此，蒸发速度较并流的慢。在塔底，最热的干燥空气的慢。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，则用逆流系统最高的视密度时，则用逆流系统最合适。合适。逆流过程中，平均温度差和分压逆流过程中，平均温度差和分压差较大，停留时间较长，有利于差较大，停留时间较长

19、，有利于传质和传热，热的利用率也高。传质和传热，热的利用率也高。第29页，共143页，编辑于2022年，星期六3.混合型喷雾干燥器 气流从上向下（有一个方向），雾滴有两个方向（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，故干燥不均匀。第30页，共143页，编辑于2022年，星期六（三）按雾化方法分类1.压力是喷雾干燥器2.离心式喷雾干燥器3.气流使喷雾干燥器 食品工业上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。第31页，共143页，编辑于2022年，星期六1.压力是喷雾干燥器第32页，

20、共143页，编辑于2022年，星期六2.离心式喷雾干燥器第33页，共143页，编辑于2022年，星期六三、雾化器的结构和雾化机理喷雾干燥要求雾滴的平均直径一般为20-60um,因此将溶液分散成的雾滴是喷雾干燥的一个关键。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。第34页，共143页，编辑于2022年，星期六实现物料雾化的雾化器目前有如下三种：1、压力喷雾器（压力喷嘴）系利用高压泵（70-200大气压）强制液体通过小孔（孔径为0.5-1.5mm）使之分散成雾滴；2、气流式喷雾器 利用压缩空气或过热蒸汽（一般为2.5-6大气压表压）的高速流动，将溶液分散成

21、雾滴；3、离心室喷雾器 利用高速旋转（75-150m/s圆周速度）的圆盘，使液体受离心力的作用而分散成雾滴。第35页，共143页，编辑于2022年，星期六三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4-10kw.h,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0.4-0.8压缩空气。但其结构简单容易制造，适用于任何粘度或稍有固体的料液。第36页，共143页，编辑于2022年，星期六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，可在设计生产能力

22、的25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比其他的喷雾器的塔大的多。第37页，共143页，编辑于2022年，星期六（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。第38页，共143页，编辑于2022年，星期六1.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、人造宝石、陶瓷等。在乳品生产中现多为不锈钢喷嘴。喷头小孔为0.5-1.4mm.第39页，共143页，编辑于2022年，星期六工作原理：工作原

23、理：液体从任意角度进入喷液体从任意角度进入喷芯的沟槽。由于沟槽与芯的沟槽。由于沟槽与轴线倾斜成一定角度，轴线倾斜成一定角度，液流是螺旋状进入旋室，液流是螺旋状进入旋室，产生离心力，在喷嘴出产生离心力，在喷嘴出口处喷雾。口处喷雾。喷芯的沟槽一般为喷芯的沟槽一般为2-62-6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。第40页，共143页，编辑于2022年，星期六2.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0.8-2，对于一般物料，其使用寿命可达

24、一年之久，大大超过不锈钢、钨钢制的寿命。第41页，共143页，编辑于2022年，星期六工作原理：工作原理：由喷嘴上面套入多孔板，由喷嘴上面套入多孔板，是液流进入漩涡室时，是液流进入漩涡室时，呈均匀状态通过切线沟呈均匀状态通过切线沟槽，小孔进入环形导流槽，小孔进入环形导流沟，再经导流槽使物料沟，再经导流槽使物料切线方向进入旋转室，切线方向进入旋转室，喷入喷头孔，并自喷孔喷入喷头孔，并自喷孔喷出，从而产生雾状。喷出，从而产生雾状。此型喷嘴流量大，适用于此型喷嘴流量大，适用于生产能力较大的设备。生产能力较大的设备。第42页，共143页，编辑于2022年，星期六第43页，共143页，编辑于2022年，

25、星期六3.雾化机理经过高压泵加压后的料液以一定的速度，沿切线放下进入喷嘴的旋室，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。第44页，共143页，编辑于2022年，星期六因此越靠近轴心，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。从喷嘴喷出后，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。第45页，共143页，编辑于2022年，星期六4.压力喷雾器的特性1）喷雾器的流量第46页，共143页，编辑于2022年，星期六2）喷雾角

26、度 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。tg/2=ux/uy 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张力的影响，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。第47页，共143页，编辑于2022年，星期六3）液滴大小各种参数对液滴尺寸的影响：流量的影响：在喷嘴额定进料速率范围内，流量越大，大液滴越多；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；第48页，共143页，编辑于2022年，星期六粘度的影响：粘度越大，液膜越厚，液滴直径越大；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；表面张力

27、的影响：表面张力大的液滴难雾化，但其对液滴的大小影响不大；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。第49页，共143页，编辑于2022年，星期六5.压力雾化器的计算1）通过喷嘴流量第50页，共143页，编辑于2022年，星期六2）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。第51页，共143页，编辑于2022年，星期六 喷雾液滴直径大小可用下列经验公式计算：第52页，共143页，编辑于2022年，星期六3）压力喷雾用高压泵所需功率：N=V11H/102 kw式中：V1-料液

28、流量 m3/sH-总压头 m液柱 -泵效率 一般为：0.7-0.81-料液密度（m/s）第53页，共143页，编辑于2022年，星期六4.特点优点：优点：1）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。2 2）改变了喷嘴的内部结构，容易得到所需要的喷矩形状。3）大规模生产时可以采用多喷嘴喷雾。采用多喷嘴时，）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。度不均。4 4）适于逆流操作。5 5）产品粒度粗大。）产品粒度粗大。第54页，共143页，编辑于2022年，星期六缺点：缺点

29、：1）生产过程中流量无法调节。喷嘴的喷雾量取决于喷）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，必须更换不同孔径的喷嘴。度受到影响。要调节流量，必须更换不同孔径的喷嘴。操作弹性很小。操作弹性很小。2）喷孔在）喷孔在1mm以下的喷嘴，易堵塞。以下的喷嘴，易堵塞。3 3）不适宜用于黏度高的胶

30、状料液及有固相分界面的）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。悬浮液的喷雾。4 4）喷嘴易磨损，需经常调换。第55页，共143页，编辑于2022年，星期六(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，由于离心力的作用，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。第56页，共143页，编辑于2022年，星期六1.离心喷雾盘的结构 周边有喷嘴、叶片、沟槽。离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

31、液可采用光滑盘，如碟式。第57页，共143页，编辑于2022年，星期六碟式、碗式、僧帽式碟式、碗式、僧帽式表面平滑，有较长的表面平滑，有较长的润湿周边，使溶液形润湿周边，使溶液形成扁平的薄膜，有利成扁平的薄膜，有利于雾化，结构也较简于雾化，结构也较简单；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。第58页，共143页，编辑于2022年，星期六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。第59页，共143页，编辑于2022年，星期六沟槽式

32、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，若喷出孔改小，遇有污垢有堵塞的可能。第60页，共143页，编辑于2022年，星期六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。第61页，共143页，编辑于2022年，星期六叶板式离心盘具有较好的润湿周边，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，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。运动速度不大。因此滑动不大。在离心盘的中心较远的地方

33、，适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此，可以在不改变离心盘的直径而增加而增加 叶板的高度来提高生产率，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较合理。其缺点就是需消耗较多的循环空气的功率。的循环空气的功率。第62页，共143页，

34、编辑于2022年，星期六多层式离心盘：可在喷距直径较小的情况下，得到较高的生产率；由于圆盘直径不大，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。第63页，共143页，编辑于2022年，星期六工业用离心盘的直径通常为160-500mm，转速约为3000-20000转/分，直至高达20000以上。相应的圆盘圆周速度为75-170m/s。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60m/s。因为实践证明，如果圆周速度小不60m/s，得到的雾滴不均匀，盘近处液滴细小，远处粗液滴。第64页，共143页，编辑于2022年，星期六2.离心喷

35、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给予溶液以离心力，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。第65页，共143页，编辑于2022年，星期六从离心盘甩出的液体被分散为液滴的现象，受下列因素的支配：1）液体的粘度，表面张力；2）液体在离心盘边缘的惯性力（离心力）；3）液体甩出点周围空气的摩擦力；第66页，共143页，编辑于2022年，星期六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，液量也越来越大时，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

36、心力和摩擦控制，成为速度雾化机理。在工业生产条件下，大多采用高速转盘和大流量下操作，所以雾化主要是速度雾化。第67页，共143页，编辑于2022年，星期六速度雾化所得喷雾具有很宽的滴径分布，为了提高喷雾的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。在喷雾均匀性，可在低液量的情况下，提高转盘的速度。在喷雾干燥的操作条件下，想利用调节料液粘度和表面张力来获干燥的操作条件下，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。因此料液量一定时，为了保证得均匀的液滴是不可能的。因此料液量一定时，为了保证液滴的均匀性，必须注意以下几点：液滴的均匀性，

37、必须注意以下几点：离心盘必须无震动运转；离心盘必须无震动运转；转盘速度要高；转盘速度要高；转盘上的叶片的沟槽表面必须平滑；转盘上叶片表面完全为料液所润湿；进料量要稳定而且均匀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。量、盘的结构、转速等有密切关系。第68页，共143页，编辑于2022年，星期六3.离心喷雾器的特性1.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5-6（因为液体在盘上的径向速度比圆周速度小的多）。雾化器的雾化程度取决于液体释出速度u。由图可知：u=(

38、ut2+ur2)1/2 =tg-1ur/ut第69页，共143页，编辑于2022年，星期六液体离心盘边缘的径向速度u ur r与转盘的型式、尺寸、与转盘的型式、尺寸、转速、进料量以及流体物理性质有关，可用下式计算：转速、进料量以及流体物理性质有关，可用下式计算：对于光滑盘：对于光滑盘：ur r=0.0377(pn=0.0377(pn2QQ2 2/D.u)/D.u)1/31/3m/sm/s p-p-物料密度物料密度 kg/m3 3 n-n-转盘的转数转盘的转数 转转/min Q-盘上物料量盘上物料量 m3 3/min/min D-D-盘直径 mm u-u-物料的粘度物料的粘度 厘泊厘泊第70页，

39、共143页，编辑于2022年，星期六对于带喷嘴盘：对于带喷嘴盘：u ur r=（w w0.80.8R R0.40.4/A/A0.40.4）(1-0.35/A(1-0.35/A0.950.95w w0.42R1.341.34)0.40.4 m/s w-盘的角速度盘的角速度 弧度弧度/秒秒 R-R-转盘半径转盘半径 米米 A-A-系数系数 考虑摩擦关系的一个系数是一变量考虑摩擦关系的一个系数是一变量 A=0.09rA=0.09r0.350.35v v0.250.25/(Q/z)/(Q/z)0.80.8 r-喷嘴半径，喷嘴半径，v-v-物料运动粘度，物料运动粘度，Q-Q-物料量，物料量，z-z-喷嘴

40、个数喷嘴个数根据A A的值，计算出径向速度一般为：的值，计算出径向速度一般为：0.3-0.85倍的圆倍的圆周速度，即（周速度，即（0.3-0.85）wR.wR.第71页，共143页，编辑于2022年，星期六对于具有浅槽或叶片的离心盘：u ur r=0.885(p.2 2n n2DQDQ2 2/uZ/uZ2 2h h2 2)1/3 1/3 m/s m/s 式中：式中：p-p-液体密度 kg/mkg/m3 n-n-盘的转速盘的转速 转转/s/s D-D-盘的直径盘的直径 mm Q-Q-料液量 mm3 3/s/s u-料液粘度料液粘度 帕帕.秒秒 Z-Z-叶片板 h-h-浅槽深度浅槽深度 mm第72

41、页，共143页，编辑于2022年，星期六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=.D.n=wR m/s第73页，共143页，编辑于2022年，星期六对于光滑盘，由于物料在盘上产生滑动，则切向速度小对于光滑盘，由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度计叶片或沟槽的盘以防止滑动，关于光滑盘的切向速度计算，由弗雷泽提出判断滑动程度的数群算，由弗雷泽提出判断滑动程度

42、的数群 A=G/A=G/（DuDu）式中：G-G-物料流量物料流量 mm3/h D-D-盘直径 mm，u-u-物料粘度物料粘度 厘泊厘泊当当A A 21402140时时 ,u,ut t0.5D.n m/sA=1490 A=1490 时 ,u,ut t=0.6.D.n m/s=0.6.D.n m/s A=745A=745时，时，ut t=0.8D.n m/s=0.8D.n m/s 第74页，共143页，编辑于2022年，星期六（2）液滴大小影响离心喷雾液滴的直径大小的因素有转速、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

43、=kR(Mp/pnr2)0.6(u/Mp)0.2(pZh/Mp)0.1 m 第75页，共143页，编辑于2022年，星期六式中：Mp-Mp-叶板周边润湿率叶板周边润湿率 (kg/m.s);(kg/m.s);R-转盘半径（转盘半径（m）;N-;N-盘转速（转盘转速（转/分）分）;u-液体粘度（液体粘度（pa.s）;-;-液体表面张（N/mN/m）;p-p-液体密度液体密度 kg/m3 3;Z-;Z-叶板数叶板数 ，h-h-叶板高度叶板高度 (m)(m)，k-k-系数。系数。其值为：其值为：0.37-0.40 与与MpMp有关有关.当当Mp0.33Mp0.33 Mp0.33时，取时，取K=0.4K

44、=0.4上式适用于溶液粘度1-9000厘泊。表面张力厘泊。表面张力74-10074-100达因达因/，比重为，比重为1-1.411-1.41。第76页，共143页，编辑于2022年，星期六对于带喷嘴的离心转盘，用于雾化牛奶时，滴径可用下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：式计算：d平均=98.5=98.5（1/n1/n）（）（/Rp）1/21/2 (m)(m)其中：其中：n-n-盘转速（转盘转速（转/分）分）-牛奶表面张力/m/m R-盘半径（盘半径（mm）;p-p-牛奶密度（牛奶密度（/m3 3）第77页，共143页，编辑于2022年，星期六(3)喷距半径在回转圆盘喷雾时

45、，喷距的直径很重要的数据。因为干燥式的直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。第78页，共143页，编辑于2022年，星期六喷出来的液滴小，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，而且又是缩小喷距直径的良好办法。第79页，共143页，编辑于2022年，星期六喷距的最大直径是S，是99的雾滴降落至离心喷雾器下方3英尺处的雾

46、矩截面半径。可用下式计算：S=（3.3D0.21G0.2）/n0.16m 式中:D-转盘直径(m)G-进料量(kg/h)N-盘转速（转/分）第80页，共143页，编辑于2022年，星期六喷距的最大半径对喷雾干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确计算，才能确定塔直径。第81页，共143页，编辑于2022年，星期六（4）离心喷雾盘所消耗的功率主要包括三方面：主要包括三方面：供给料液雾化所需功率供给料液雾化所需功率 N1 1（使料液产

47、生相应动能）（使料液产生相应动能）克服转盘表面和空气摩擦需功率 N N2盘内空气循环所消耗功率总功率为：N=NN=N1 1+N+N2 2+N+N3(kw)(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。第82页，共143页，编辑于2022年，星期六料液雾化所需功率可用下式计算：N1=1.09510-5Gn2(R2-0.5R02)Kw式中：G料液量 （Kg/h）n盘的转速 （转/秒）R盘半径 （m）R0从入料口到盘中心的距离 （m）第83页，共143页，编辑于2022年，星期六克服盘与空气摩擦所消耗功率，可用下式计算：N2=(4R2/Va)(U

48、T/100)3 Kw式中：R盘半径 (m)Va空气比容 (m3/Kg)UT-盘圆周速度 (m/s)第84页，共143页，编辑于2022年，星期六4.特点优点：1）液料通道大，不易堵塞。2）对料液的适应性强，高黏度、高浓度的料液均可。3）操作弹性大，进料量变化25%时，对产品质量无大影响。4）可同时雾化两种以上物料。5）产品粒度均匀。第85页，共143页，编辑于2022年，星期六缺点：1）结构复杂、造价高、维修工作复杂。2）动力消耗比压力式大。3）只适于顺流、立式喷雾设备。第86页，共143页，编辑于2022年，星期六（三）气流式喷雾器 由于他的动力消耗太大，故食品工业很少应用。它是用于试验用小

49、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 压力喷雾和离心喷雾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75，而离心喷雾占24。国外欧洲以离心喷雾为主，美、日、丹麦等国以压力喷雾为主。第87页，共143页，编辑于2022年，星期六四、喷雾干燥器及系统 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。第88页，共143页，编辑于2022年，星期六（一）喷雾干燥室多为厢式和塔式两大类。由于处理物料不同，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

50、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。第89页，共143页，编辑于2022年，星期六1、厢式（卧式）用于水平方向的压力喷雾干燥，其底有平底的和斜底的。用于水平方向的压力喷雾干燥，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，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。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、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