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干燥技术第二节-雾化器

图5-15所示为螺帽压紧式的用于干燥士林蓝的气流 式喷嘴,可以克服图5-14所示结构上的缺点。
图5-16所示为喷雾干燥链霉素用的喷嘴,气体经旋 转叶片后旋转喷出,其喷雾炬比较短。 图5-17所示为实验室用的气流式喷嘴。
图5-18所示为雾化糊状物或滤饼的喷嘴及输料系统。
图5-20所示
是一个特殊结构 的雾化器,它 是利用高温气 流将料液雾化。 进料管设置夹 套,用水或空 气冷却。从扩 散器的周围吹 入空气或烟道 气。
(2) 二流体外混合喷嘴
指气一液两相在喷嘴出口外部接触、混合,液体被雾化为小 雾滴。其结构如图5-10所示,此种结构是气体和液体喷嘴出 口在同一水平面上。图5-13所示为液体喷嘴高出气体喷嘴 1~2mm,此处接近气体流的缩径,气体速度最大,静压最 小(一般情况,此处为负压,其值大小决定于气体喷射速度), 使液体获得较大的吸力。
(3) 三流式喷嘴 也称三流体喷嘴,有三个
流体通道,即一个液体通 道,两个气体通道。
当某种高黏度料液,二流 体喷嘴不能雾化时,采用 三流式喷嘴就有可能使料 液雾化。
如图5-23所示。物料在第 一混合室与一次气体接触, 初步被雾化,雾化后的雾 滴再进入第二混合室,与 二次气体接触,被第二次 雾化。
(1) 操作原理
现以二流式喷嘴为例说明其 操作原理。如图所示:
料液 走中心管,液体流出的速 度不大(一般不超过2m/s);
压缩空气 经气体分布器后从环 隙喷出,速度很高,一般为 200~340m/s,也可以达到 超声速;
当气-液 二流体在喷嘴出口端 面接触时,之间存在着很大 的相对速度,从而产生相当 大的摩擦力,使料液雾化。
②喷嘴的结构 有的喷嘴出口壁太厚,约4~5mm,影响气
3.2 雾化器
前已指出,雾化器是喷雾干燥装置的关键部件,常 用的雾化器有气流式、压力式和旋转式。
3.2.1气流式雾化器 3.2.1.1 气流式雾化器的操作原理 气流式雾化器通常称气流式喷嘴,是实验室和中间
工厂常用的一种形式。 气流式喷嘴主要用于雾化高黏度料液。流化床喷雾
造粒干燥中,主要用气流喷嘴雾化料液,如尿素、药 品等。
如二者不同心时,雾化角就偏离中心线而不对称, 有时出现液线,这时喷雾锥包含部分大雾滴,这是 由于雾化空气分配不均匀的缘故。
当气-液两相的相对速度足够大时,一个正常的雾化 状态应是一个充满空气的锥形薄膜,薄膜不断地膨 胀扩大,然后分裂成极细雾滴。如下表所示。
薄膜的残余周边则分裂为较大的雾滴。
(3)气流式喷嘴的优点
在气-液质量比相同的条件下,液体喷嘴内径越大(以不产 生液体脉冲现象为极限),雾滴越细。若雾滴大小保持一定, 则液体喷嘴内径越大,越省压缩空气。 大喷嘴另一个突出优点是不易被料块或杂质堵塞。小喷嘴(喷 嘴直径3~5mm)由于经常堵塞,给操作者带来许多麻烦,并 影响产品质量及产量。目前采用的喷嘴内径可达二十多毫米, 只用粗过滤即可,几乎不存在堵塞问题,操作比较稳定。因 此,设计工业用喷嘴时,采用大直径为宜。
(3) 三流式喷嘴 图5-25所示为先内混合
而后外混,内混、外混结 合式三流式喷嘴原理示 意图。
物料在内混合室被一次 空气雾化,当气-液混 合物离开混合室出口时, 又被二次气体雾化,二 次气体是旋转的。
此型是国内应用较多的 一种形式。
图5-27所示为先内混后外混的三流式喷嘴结构。
(4) 四流式喷嘴
喷雾用 压缩空气压力一般为 0.3~0.7MPa。
(2) 雾化机理
气流式喷嘴的雾化机理有三种类 型:滴状、丝状和膜状分裂。
在一般情况下,气流式喷嘴属膜 状雾化,这种膜的形成方式如图 5-11所示。
当雾滴群离开喷嘴时,其形状是 一个被空气心充满的锥形薄膜, 因而也称空心锥喷雾。
空心锥的锥角θ,一般称为喷雾 角或雾化角(20-30°)。此锥 形薄膜雾滴群称为雾炬或喷雾锥。
(4)气流式喷嘴的主要缺点
用于雾化的压缩空气的动力消耗较大,约为压力式及旋转式 雾化器的5~8倍。
3.2.1.2 气流式喷嘴的结构
(1) 二流体内混合喷嘴
指气一液两相在喷嘴内部的混合室接触转运动进入混合室, 雾化后的雾滴群从喷出口3高速喷出。实践证明,旋转的气 体与液体接触有利于雾化。
雾化机理和喷雾角有关。一般来说,膜状分裂时的 喷雾角要比单纯丝状分裂大一些。喷雾角取决于气 液间的相对速度、喷嘴结构及物料性质。
当液体流量很小时,喷雾角与气流速度无关。当气 流速度超过300m/s时,喷雾角则与液体流量无关。 一般而言,气流式喷嘴的喷雾角通常为20~30°。
液体喷嘴与气体喷嘴的环形通道必须是同心的。若 喷嘴结构设计正确时,雾滴应均匀地分布在喷雾锥 中,喷雾锥是对称的。
它特别适用于高粘度 物料的雾化。
料液被旋转喷出的一次 压缩空气初次雾化,形 成气-雾混合物,此混 合物在出口处又被干燥 热风及旋转喷出二次压 缩空气雾化一次,此混 合物受两面摩擦,雾化 效果较好。
热风的引用还有利于 干燥。
(5) 喷嘴的设计、制造及操作应注意的问题
①用于工业生产的气流式喷嘴,液体出口管径(内径)应尽 量大一些,这样能增加气-液接触周边,使液膜变薄,更有 利于雾化。
内混合与外混合的雾化原理是相同的。它们的主要区别有两点: ①内混合喷嘴要求在气一液接触的平面处,气体必须保持足够大 的速度,以形成负压,将液体吸人,否则液体要加压输入; ②和外混合比,内混合能较好地利用气体能量来雾化液体。
下面介绍一些实际使用的二流体喷嘴结构类型, 供设计、研究及实验者参考。
图5-14所示为用螺纹直接连接而固定的用于干燥 活性黄K-6G的喷嘴,这种喷嘴,因经常拆卸,螺 纹变松而偏心。
①喷嘴结构简单,磨损小;
②对低黏度或高黏度料液(包括膏状物、糊状物及滤饼等)均 可雾化,因此,适用范围很广; ③操作压力低,不需要高压泵; ④此种喷嘴所得雾滴较细,可以获得滴径约为5~ 30μm; ⑤气流式喷嘴操作弹性大,即处理量有一定的伸缩性,调节 气液比也可控制雾滴大小,因而也就控制了产品粒度。
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