一、概述
　　旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥機(jī)是連續(xù)操作的對(duì)流干燥設(shè)備，也是目前工業(yè)生產(chǎn)中用于干燥濾餅狀物料的首選設(shè)備之一。其工作原理如圖1所示。主機(jī)大致可分為三大部分：
　　集風(fēng)室及破碎流化段；
　　中部干燥段；
　　頂部回收段。
　　濾餅狀物料經(jīng)螺旋給料裝置進(jìn)入干燥機(jī)用于干燥段的中部，呈散狀落入破碎流化段。熱空氣沿切線方向進(jìn)入集風(fēng)室，集風(fēng)室斷面呈螺旋線漸小，集風(fēng)室內(nèi)的熱空氣沿集風(fēng)室與破碎流化段之間的縫隙形成高速旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)進(jìn)入破碎流化段。由給料機(jī)落下的散塊狀物料受旋轉(zhuǎn)葉片的沖擊破碎及旋轉(zhuǎn)氣流的浮動(dòng)作用，料塊之間，料塊與旋轉(zhuǎn)葉片之間相互碰撞摩擦，并伴隨物料的濕份蒸發(fā)，形成了大小不一的顆粒，隨旋轉(zhuǎn)氣流向上運(yùn)動(dòng)進(jìn)入中部干燥段。由于顆粒的粒徑不等，其運(yùn)行的軌跡也不一致，在整個(gè)干燥段空間內(nèi)彌散，與熱氣流進(jìn)行充分的傳質(zhì)傳熱，濕份不斷蒸發(fā)。較大顆粒行動(dòng)軌道半徑較大，貼近筒壁。較小顆粒運(yùn)行軌道半徑較小。在中部干燥段頂部設(shè)置一分級(jí)器，較大顆粒，由于濕份大，顆粒間的凝聚現(xiàn)象未能及時(shí)消除，遇到分級(jí)器的阻擋，以較大的沉降速度回落入破碎流化段，再重復(fù)上述過(guò)程，微細(xì)顆粒隨氣流通過(guò)分級(jí)器進(jìn)入回收段，并隨氣流一起進(jìn)入微細(xì)粉回收裝置連續(xù)產(chǎn)出干燥后的產(chǎn)品。旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥機(jī)系統(tǒng)工藝如圖2所示。
　　目前，旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥機(jī)普遍存在的問(wèn)題是設(shè)備一次性投資較大，能耗較大，而產(chǎn)量相對(duì)來(lái)說(shuō)較小，而且設(shè)備調(diào)試時(shí)耗時(shí)費(fèi)工。即使是現(xiàn)已運(yùn)行的干燥系統(tǒng)也不知是否是在最佳狀態(tài)下操作。這樣，經(jīng)濟(jì)性就不理想，造成浪費(fèi)。這里有兩個(gè)方面的原因，首先是系統(tǒng)的合理配置，諸如針對(duì)不同物料不同產(chǎn)量要求進(jìn)行質(zhì)熱衡算，確定熱量、風(fēng)量、溫度等。其次是怎樣針對(duì)不同物料、不同的系統(tǒng)配置改進(jìn)主機(jī)的構(gòu)造。這兩方面問(wèn)題的解決，可望進(jìn)一步提高產(chǎn)量，從而提高效率，達(dá)到節(jié)能的目的。
　　系統(tǒng)的合理配置，已有文章探討，而如何改進(jìn)主機(jī)、減少現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試過(guò)程中的不必要拆裝修改，使其處于最佳的狀態(tài)下操作，尚未見(jiàn)報(bào)道。由于在干燥機(jī)中，物料顆粒加到旋轉(zhuǎn)上升氣流中的速度不定，旋轉(zhuǎn)氣流由破碎流化段底部環(huán)隙進(jìn)入破碎流化段，加之又有旋轉(zhuǎn)葉片的攪動(dòng)，氣流的方向和速度也不夠均勻，因此，物料顆粒沒(méi)有一個(gè)固定的可以事先確定的運(yùn)動(dòng)軌跡。目前，中部干燥段頂部的分級(jí)器直徑就無(wú)法確定。而現(xiàn)今的此種干燥機(jī)的生產(chǎn)廠家，在設(shè)計(jì)及生產(chǎn)中，不管何種物料，千篇一律采用小的分級(jí)器直徑，然后，在安裝后，看能否達(dá)到用戶(hù)要求的產(chǎn)量，達(dá)不到，用改變系統(tǒng)鼓、引風(fēng)機(jī)配比的方法，仍達(dá)不到，就只能反復(fù)拆裝，盲目地割大分級(jí)器直徑。這樣或大、或小都不能使干燥機(jī)處于理想的狀態(tài)下工作，既耗時(shí)費(fèi)工，又影響設(shè)備投產(chǎn)時(shí)間，而且造成能源的浪費(fèi)。若通過(guò)理論計(jì)算能確定不同物料的分級(jí)器直徑，無(wú)疑是一項(xiàng)有實(shí)用價(jià)值的工作。
　　二、干燥過(guò)程中物料顆粒的運(yùn)動(dòng)分析及受力分析
　　顆粒的運(yùn)動(dòng)分析
　　在干燥機(jī)中，進(jìn)入到破碎流化段的散塊狀物料經(jīng)旋轉(zhuǎn)葉片的沖擊碰撞分散及其所攜濕份的蒸發(fā)，顆粒間的凝聚現(xiàn)象逐漸消除，塊、團(tuán)狀物料變成不等徑的顆粒群，受到旋轉(zhuǎn)上升氣流的作用，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)上升流動(dòng)。由于此過(guò)程中，顆粒群的微觀運(yùn)動(dòng)非常復(fù)雜，，顆粒粒徑非常小，這樣，假設(shè)在圓周方向顆粒的速度與氣流的運(yùn)動(dòng)速度相一致；在徑向，顆粒運(yùn)動(dòng)受到離心力與曳力的共同作用，忽略其它因素的影響；在軸向，由于研究分級(jí)器直徑，暫不考慮顆粒的軸向運(yùn)動(dòng)；并忽略顆粒與流體間的相互作用。即只考慮顆粒的徑向運(yùn)動(dòng)和圓周運(yùn)動(dòng)，考察單顆粒在干燥機(jī)中的運(yùn)動(dòng)情況。
　　顆粒的受力分析
　　設(shè)顆粒形狀為球形，由于干燥機(jī)是處于微負(fù)壓狀態(tài)下，其中氣體的密度ρ變化范圍不大，假定為某一常數(shù)。單顆粒在干燥機(jī)破碎流化段的受力∑F。
　　∑F=mg+m·
　　式中：m——顆粒質(zhì)量
　　——重力加速度；
　　——離心加速度；
　　——顆粒受到流體的曳力；
　　——顆粒在流體中受到的浮力；
　　——顆粒間相互作用力；
　　——葉片對(duì)顆粒的作用力。
　　由于顆粒在流體中到多種力的作用，其中，重力、浮力對(duì)顆粒的徑向運(yùn)動(dòng)影響不大，并假設(shè)顆粒間相互無(wú)影響，則顆粒間作用力可以不考慮，同時(shí)葉片對(duì)顆粒無(wú)徑向作用力，則顆粒在徑向受到的力可簡(jiǎn)化為：
　　∑F=Fd+m·
　　即單顆在干燥機(jī)破碎流化段及干燥段的徑向運(yùn)動(dòng)主要受到流體的曳力以及慣性離心力的作用，從顆粒的力學(xué)平衡狀態(tài)分析，在理想的力學(xué)平衡下，能夠確定顆粒的徑向運(yùn)動(dòng)。若顆粒受到的離心力大于曳力，顆粒向外筒壁運(yùn)動(dòng)，若曳力大于離心力，顆粒向中心區(qū)移動(dòng)。通過(guò)分級(jí)器進(jìn)入回收段。通過(guò)理想的力平衡，可以確定顆粒合格品范圍中最大顆粒直徑d，在干燥段徑向處于受力平衡狀態(tài)。
　　∑F=0 即
　　式中：Fd——顆粒受到徑向曳力分量。
　　三、分級(jí)器直徑的計(jì)算
　　根據(jù)上述單顆粒的力學(xué)平衡分析，設(shè)vp是氣體與靜止顆粒的最大徑向速度差，假設(shè)此相對(duì)速度等于流場(chǎng)中氣流的徑向速度，近似計(jì)算。
　　式中：Q——流量；S1——環(huán)隙面積。
　　設(shè)v為顆粒的切向速度，假定氣體的切向速度為vg，近似計(jì)算：
　　式中：S2——集風(fēng)室截面積。
　　設(shè)R為顆粒旋轉(zhuǎn)半徑，顆粒的質(zhì)量
　　ρs·π
　　式中：ds——顆粒直徑；ρs——顆粒密度。
　　π·Cd·d3s/4·ρ·v2ρ/2=π·Cd·d3s·v2ρ
　　式中：ρ——?dú)怏w密度；Cd——曳力系數(shù)。
　　則(3)式：
　　πρsd3s)/6·v2g/R=k·(π·Cd·d3s·v2ρ
　　式中：k——顆粒形狀因子。
　　則：
　　·ρs·ds·v2g)/(3·k·ρ·Cd·v2ρ
　　四、結(jié)論
　　根據(jù)不同的物料特性，通過(guò)理論計(jì)算確定分級(jí)器直徑，可以避免調(diào)試過(guò)程中的不必要拆裝，同時(shí)，最大限度地發(fā)揮干燥機(jī)的潛在能力，使其處于最佳的操作狀態(tài)下，避免能源的浪費(fèi)，這對(duì)干燥機(jī)的設(shè)計(jì)和實(shí)際調(diào)試可提供理論指導(dǎo)。

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