【正文】 干燥過程熱效率。 2. 噴霧冷凍干燥 常規(guī)噴霧干燥采用有一定溫度的干燥介質(zhì)來完成整個蒸發(fā)干燥過程。除了單純的噴霧干燥技術，噴霧干燥還與其他的干燥技術相結合，形成新型的干燥技術，如噴霧冷凍干燥技術。 自動控制系統(tǒng)的方框圖如圖 所示： 圖 自動控制系統(tǒng)方框圖 自動控制系統(tǒng)運行的基本要求是系統(tǒng)運行必須是穩(wěn)定的并應保證滿足一定的精度要求或某些規(guī)定的性能指標，但最基本的要求是穩(wěn)定，也就是說系統(tǒng)投入運行后，被控變量不致實控而發(fā)散。 在一個簡單的控制系統(tǒng)中，控制器、執(zhí)行器、測量變送元件及被控對象是必不可少的，除此之外，還有一些輔助元件，例如給定裝置、轉換裝置，顯示裝置等。 根據(jù)以上的敘述，在本設計中采用空氣作為干燥介質(zhì)。 壓力式霧化器是基于用高壓泵直接使溶液受壓后，在小孔中卸壓而使溶液霧化的裝置。如果干燥用的熱空氣需間接換熱，換熱介質(zhì)還有導熱油，道生油等。這一點對直燃式熱源更為重要，有些被干燥物料易燃、易爆或易氧化，處理這類物料最好選用間接換熱的熱源，選用直燃式要有特殊的阻燃或防爆措施。最重要的是所需干燥的物料是牛奶，不能被污染。 蝸卷入口使含塵氣體作均勻的螺旋運動，因而比切線入口式的回收效率高。 圖 所選袋式除塵器示意圖 風機 風機是輸送干燥介質(zhì)的動力源。這種系統(tǒng)句很大的靈活性，可以通過調(diào)節(jié)管路壓力分布，改善干燥器的操作條件，使之處于接近大氣壓的微負壓下操作，避免空氣漏入系統(tǒng)中，造成干燥效率降低。 泵的選型應根據(jù)工藝流程從五個方面加以考慮，既液體輸送量、裝置揚程、液體性質(zhì)、管路布置以及操作運轉條件等。國內(nèi)噴霧干燥設備廠家 貴州大學本科畢業(yè)論文（設計） 第 16 頁 由于資金和技術的限制，則多以數(shù)顯控制儀表，繼電器或小型 PLC 為主要控制手段。如圖 所示，用調(diào)節(jié)閥位置代表 3 種調(diào)節(jié)方案。 2) 利用半導體 PN 結電壓隨溫度的變 化。同時，為了進行經(jīng)濟核算，經(jīng)常需要知道在一段時間（如一班、一天等）內(nèi)流過的介質(zhì)總量。例如慣性力式質(zhì)量流量計、補償式質(zhì)量流量計等。 本系統(tǒng)采用電磁式繼電器。 變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。 查文獻 [20]第 187 頁（ 13—1a）式得 : 初始濕空氣的濕含量： 0 0 /( )wwH P p p? ? ? (34) 1 .6 3 70 .6 2 2( 1 0 1 .3 2 5 1 .6 3 7 )?? ? ? 查文獻 [20]第 188 頁（ 13—5b）式得 : 初始濕空氣的焓： 0 0 0 0( 1 .0 1 1 .8 8 ) 2 4 9 2I H t H? ? ? (35) 0 1 0 )2 4 9 ( ?????? KgKJ /? 查文獻 [20]第 188 頁（ 13—6a）式得 : 初始濕空氣的比容： 0 0 0( 0 .7 7 3 1 .2 4 4 ) ( 2 7 3 ) 2 7 3HV H t? ? ? (36) ( 2 7 3 2 0 )( 0 . 7 7 3 1 . 2 4 4 0 . 0 1 0 2 )273?? ? ? ? /m kg? 2. 加熱后熱風參數(shù)的計算 加熱前后空氣濕含量不變，即 ?? HH 。s 計算時取 Pa 變頻器因使用方便、可靠性高而成為現(xiàn)代自動控制的主要組成元件之一。 執(zhí)行器的選擇 1. 繼電器的選擇 繼電器是一種根據(jù)特定形式的輸入信號 (如電流、電壓、轉速、時間、溫度等 )的變化而動作的自動控制電器。例如橢圓齒輪流量計、活塞式流量計等。 綜合以上各種檢測元件，本系統(tǒng)選用測溫效果 較好的 熱電偶 傳感器。設計方案中采用 手動控制料液泵調(diào)節(jié)料液的流量；兩個反饋回路，串級控制，通過調(diào)節(jié)電加熱器的功率來調(diào)節(jié)熱空氣的入口溫度，通過調(diào)節(jié)風機的頻率來控制出口空氣及產(chǎn)品的溫度和濕度。系統(tǒng)中可選作調(diào)節(jié)參數(shù)的有：物料流入量，旁路空 氣量，空氣加熱器的溫度等。 [27] 控制系統(tǒng)的設計方案論證 控制方式的確定 在計算機控制系統(tǒng)中，常用的控制器主要有單片機（微型計算機）、 PLC（可編程控制器）、智能儀表、數(shù)據(jù)采集控制卡（板卡）與計算機組成的控制器等。 進料泵 泵是受原動機控制，驅 使流體運動，輸送液體或使液體增壓，以實現(xiàn)某工程需要的機械。這種系統(tǒng)達到優(yōu)點是粉塵及有害氣體不會泄露至大氣環(huán)境中，但由于干燥器內(nèi)負壓較高，風機頻繁啟動和停止會引起干燥器內(nèi)局部失穩(wěn)以及外部空氣漏入塔內(nèi)，因此，單臺引風機方式適用于小型噴霧干燥系統(tǒng)。 [17] 因為在該設計中，廢氣的處理量較少，且前面的旋風分離器已經(jīng)分離了大部分的粉塵，所以選用內(nèi)慮上進風正壓式圓形袋式除塵器，并且，為使結構簡單，所以不設置自動清灰裝置，而采用采用手動的方式定期清灰。其中常規(guī)旋風分離器又有切線進口和蝸卷入口兩種形式。 該設計選擇的是電加熱器。所選用的熱源應因地制宜，既考慮各種熱源的費用，又要考慮容易獲得。 [17] 噴霧干燥器的附屬設備的方案論證 空氣加熱器 噴霧干燥的熱源，常用的燃料 主要有固體燃料、液體燃料、氣體燃料、熱載體及電能等。 [17] 霧化器與霧化方式 噴霧干燥的核心部件是液體的霧化裝置，簡稱霧化器。過熱蒸汽和惰性氣體都對設備有較高的要求，造價較高。隨動控制系統(tǒng)的目的 貴州大學本科畢業(yè)論文（設計） 第 10 頁 就是使所控制的工藝參數(shù)準確而快速地跟隨給定值的變化而變化。比較機構是控制器的一個組成部分。最近，筆者獲得了國家林業(yè)局 948 項目的支持，也開始這方面的研究，希望在上述研究的基礎上能有所突破。過熱蒸汽在食品、化工產(chǎn)品的加工中得到 了運用。 噴霧干燥系統(tǒng)排放尾氣的溫度較高，含有較多的可利用的熱能，因此可從尾氣余熱回收方面促進節(jié)能。 1) 提高熱載體的進口溫度，降低其出口溫度。 2) 考慮到噴霧干燥的低熱效率，噴霧干燥的節(jié)能技術研究尚需要我們的研究人員繼續(xù)努力。 5. 排風過濾系統(tǒng) 大多數(shù)的干燥塔用布袋式內(nèi)濾捕粉，這種捕粉方式相對效率較高一點，但粉在布袋內(nèi)停留的時間長；這部分顆粒較細，抖粉時回到塔內(nèi)勢必影響沖調(diào)性；單獨收集回溶造成能源浪費，且由于多次受熱，使蛋白質(zhì)變性，影響產(chǎn)品質(zhì)量。據(jù)報道，轉盤轉速與液滴直徑成反比，且轉速升高以后，液滴的噴距縮短，而液滴分布趨于均勻。 我國的噴霧干燥技術發(fā)展的起步比較晚，但自從 50 年代吉林染料廠引進第一臺前蘇聯(lián)的離心盤式噴霧干燥器以來，我國的噴霧干燥技術發(fā)展也很快。 噴霧干燥技術的國內(nèi)研究進展 最近，國際上有些學者把超聲霧化用于噴霧干燥中，取得了一些成果。最早是 La Mont 1865年提出用噴霧干燥法來處理蛋品，但作出極為重要貢獻的是美國的 Sameul Percy的發(fā)明，他在 1872 年題為 “干燥操作的改進及通過霧化將液體物料濃縮 ”的專利中，雖然沒有給出附圖，但清楚地論述了噴霧干燥過程的實質(zhì)。 4. 超聲霧化器的噴霧干燥 [2] 其基本原理是：利用足夠強度的超聲場，讓液體從超聲源表面釋放出細小的霧滴，這些液滴再與周圍的空氣接觸，完成蒸發(fā)干燥過程。 3) 生產(chǎn)過程簡化，操作控制方便 2. 壓力式霧化器的噴霧干燥 [1] 壓力式霧化器是基于用高壓泵直接使溶液受壓后，在小孔中卸壓而使溶液霧化的裝置。 c. 料液未經(jīng)滅菌消毒處理。對于微型噴霧干燥器來說比較適合，要求完成軟硬件的設計工作 ，并能對設計的控制系統(tǒng)進行一定的優(yōu)化。 其中，控制系統(tǒng)采用了 PLC 可編程控制系統(tǒng)，具有結構簡單、價格便宜、可靠性高、靈活性高的優(yōu)點 。畢業(yè)論文（設計）中凡引用他人已經(jīng)發(fā)表或未發(fā)表的成果、數(shù)據(jù)、觀點等，均已明確注明出處。在干燥過程中，熱空氣將熱量傳至濕物料，是一個傳熱過程 {而水分在濕物料表面汽化，向熱空氣中擴散，是一個傳質(zhì)過程因此，噴霧干燥是傳熱與傳質(zhì)相結合的復雜過程。 一般噴霧干燥包括四個階段： 1) 料液霧化； 2) 霧群與熱干燥介質(zhì)接觸混合； 3) 霧滴的蒸發(fā)干燥； 4) 干燥產(chǎn)品與干燥介質(zhì)分離 。常用的有離心式霧化器、壓 貴州大學本科畢業(yè)論文（設計） 第 3 頁 力式霧化器和氣流式霧化器，而氣流式 霧化器針對不同的料液特性又分為二流體霧化器和三流體霧化器。 3. 氣流式霧化器的噴 霧干燥 [1] 因為霧化用的動力消耗太大，此種型式主要用于實驗室及中間工廠。 貴州大學本科畢業(yè)論文（設計） 第 4 頁 5. 靜電霧化 [1] 當在噴嘴和對應的接地電極之間，施加數(shù)千伏的電壓時，噴嘴尖端流出的液體受到重力、液體的表面張力以及靜電力的聯(lián)合作用，靜電力超過液體的表面張力時，液柱表面變得不穩(wěn)定，分裂為離子或霧滴，這就是靜電霧化 [4]。同年 Gardner 提出了第一個雙流體噴嘴 (即氣流式噴嘴 )的箱式噴霧干燥器。通常超聲的 貴州大學本科畢業(yè)論文（設計） 第 5 頁 振動頻率必須大于 20kHz。上海化工研究院、上海染化一廠和上海牙膏廠 (1978 年 )共同研究出兩種不同溫度進風方式的新型壓力式噴霧干燥塔。其整機性能已達到丹麥 NiRo 公司同類產(chǎn)品的性能指標。 7. 自動化程度低 大多數(shù)乳品廠采用的都是手動控制，控制精度較低，工人的勞動強度大。 貴州大學本科畢業(yè)論文（設計） 第 7 頁 4) 利用迅速發(fā)展的計算機和軟件技術，提高噴霧干燥的數(shù)學模擬結果的準確性。 噴霧干燥是利用蒸發(fā)物料中的揮發(fā)介質(zhì)而獲得干物料的一種方法，因此，要想獲得較好的熱利用率，盡可能地提高料液固含量也是一種比較好的方法。 目前國際上公認的一種辦法是組合式的干燥方式，例如噴霧干 燥 +內(nèi)部流化床的二級組合干燥，以及噴霧干燥 +內(nèi)部流化床干燥 +外部流化床干燥的三級組合干燥方式。但是，考慮到干燥所處理的物料特性，例如醫(yī)藥、生化產(chǎn)品等，它們都有大量的生物活性成分，無法承受高溫介質(zhì)環(huán)境，為此，大多數(shù)產(chǎn)品的生產(chǎn)會直接選擇 真空冷凍干燥。除了噴霧冷凍干燥技術，現(xiàn)階段新興發(fā)展起來的還有噴霧干燥與流化床結合起來的干燥技術。 自動控制系統(tǒng)有很多分類方法，可以以被控變量分類，如溫度、壓力、流量、液位等控制系統(tǒng)，也可以按控制器的控制規(guī)律分類，如比例、比例積分、比例微分、比例積分微分等自動控制系統(tǒng)。 [21] 研究噴霧干燥技術的意義 目前，隨著對 噴霧干燥技術不斷深入的研究和發(fā)展，已在化學、食品、醫(yī)藥、農(nóng)藥、陶瓷、水泥、水產(chǎn)、林業(yè)、冶金等工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應用。主要是因為奶粉是食品，用經(jīng)過過濾的空氣作為干燥介質(zhì)不會對產(chǎn)品造成污染，加熱裝置也選用不會對產(chǎn)品造成污染的電加熱器。它的比能耗較低，粒度分布較寬。熱源選擇應考慮的內(nèi)容，主要集中在以下幾個方面： 1) 滿足產(chǎn)品質(zhì)量的要求。 5) 易于操作。 [18] 粉塵回收設備 由于從噴霧干燥器出來的廢氣中夾帶了部分細粉狀的產(chǎn)品，所以細粉的收集將影響產(chǎn)品的回收率和 勞動條件，甚至造成環(huán)境污染。此外，當尺寸相同時，蝸卷式入口所處理的空氣量也大得多。目前生產(chǎn)生活中常用的風機主要有：軸流風機，離心風機、羅茨鼓風機、旋渦式空氣泵等。同時，微負壓操作又保證粉塵回收裝置具有最高的回收率。目前，工業(yè)上常用的泵有離心泵、軸流泵、雜質(zhì)泵、計量泵等。本課題旨在結合實際要求，盡可能利用較為先進的測控方法和技術，設計完成一個具有先進計算機控制系統(tǒng)的硬質(zhì)合金噴霧干燥 (制粒 )塔。 [10,12] 圖 噴霧干燥調(diào)節(jié)系統(tǒng) 方案 1(如圖 所示 )：將物料流量作為調(diào)節(jié)變量，物料經(jīng)泵送人干燥器，滯后最小，對干燥溫度的校正作用最靈敏，而且干擾位置最靠近調(diào)節(jié)閥，似乎最適宜作為調(diào)節(jié)參數(shù)，但物料流量是生產(chǎn)負荷，需要維持穩(wěn)定才能保證產(chǎn)量，故它不宜作為調(diào)節(jié)參數(shù)。 3) 利用晶體管特性的變化，制成的集成溫度傳感器，它們的特點是測溫范圍小，主要適用于低溫測量。所以，介質(zhì)流量是控制生產(chǎn)達到優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)和安全生產(chǎn)以及進行經(jīng)濟核算所必需的一個重要參數(shù)。 3) 差壓流量計 差壓 (也稱節(jié)流式 )流量計是基于流體流動的節(jié)流原理，通過流體流經(jīng)節(jié)流裝置時生產(chǎn)的壓力量而實現(xiàn)流量測量的。 2. 變壓器的選擇 變壓器利用電磁感應的原理來改變交流電壓的裝置，主要構件是初級線圈、次級線圈和鐵心 (磁芯 )。它就是一種改變電源頻率和電壓的設備