【正文】 振動(dòng)流化床的宏觀床層特性 在振動(dòng)流化床中，前段床層處于恒速干燥，提供給床層的熱量幾乎是全部用于蒸發(fā)水分，提高該段進(jìn)風(fēng)溫度，可。有時(shí)，這類干燥機(jī)還在排料口處設(shè)置了排料堰，控制料層厚度，這樣的流化床，其床層完全具備流體的一些性質(zhì)，氣固均勻混合后的床層高度基本保持不變，給料口加進(jìn)多少料，排料口則隨之排出多少料，無滯后現(xiàn)象，振動(dòng)對排料基本無影響。 物料的輸送速度 su 振動(dòng)流化床 干燥機(jī)中物料輸送速度的確定方法，對于臥式流化床來說，在工業(yè)振動(dòng)流化床中均毫無例外的追求單機(jī)效率，一般床層設(shè)計(jì)得較高。 按經(jīng)驗(yàn)，無論是內(nèi)含水還是表面水物料，通常濕含量加大均會(huì)提高 mfvu ，但是提高的幅度 則因粒子與水結(jié)合狀態(tài)而異。 最小流化速度 mfvu 的關(guān)聯(lián)式為 mfvu = )(??m 最小流化速度 mfvu 和操作氣速 0u 當(dāng)向振動(dòng)流化床 床層內(nèi)通入氣 體時(shí)，隨氣流速度提高，床層壓降上升，壓降上升至某一數(shù)值后，氣流速度再提高，壓降也不再上升，該數(shù)值所對應(yīng)的氣速就是臨界流化氣速，或稱最小流化速度，它標(biāo)志著床層已進(jìn)入流化狀態(tài)。 工業(yè)生產(chǎn)中的振動(dòng)流化床幾乎無法改變粒子尺寸，考慮到技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的原因，調(diào)整粒子的濕含量的可能性也非常有限，為此，綜合考慮各方面的影響，盡量消除產(chǎn)生破壞性壓力波動(dòng)因素，尤其要設(shè)法提高床層透氣性。 無振動(dòng)時(shí)，初始流化時(shí)壓力降 0p? ( ap )公式 0p? = m? (1— 0? )g 當(dāng) K 1 時(shí)，在正常操作氣速內(nèi)振動(dòng)均使床層壓降降低。振動(dòng)流化床的流化程度與普通流化床的流化程度不同，振動(dòng)可以使最小流化速度降低，使達(dá)到流化的最小壓降降低。振動(dòng)流化床，振動(dòng)強(qiáng)度大都取在 K =～ 之間。這時(shí)分布板每振動(dòng)一次，物料出現(xiàn)一次拋擲運(yùn)動(dòng)。 )或 K (? =60176。時(shí)， K 1。 由于直線振動(dòng)流化床總是力圖盡量加大其振動(dòng)的垂直分量，故振動(dòng)方向角 ? 一般均大于 60176。同時(shí)，令 DK ??sin ，定義為垂 直于工作面的振動(dòng)強(qiáng)度，亦稱拋擲指數(shù)，則上式變?yōu)? ( t? )= D1sin1? (36) 由上式可以看出，當(dāng) D 1 時(shí)方程才有解，即當(dāng) D 1 時(shí)物料才會(huì)出現(xiàn)拋擲運(yùn) ]7[動(dòng) 。 ?sin t?sin (33) 在薄料層情況下，假定物料顆粒間無相對位移 ，且顆粒間的相互作用忽略不計(jì)，則顆粒在分布板上受有本身重力 G 和根源施加給它的拋擲力 (其中 F 在垂直方向分力為YF )，按力學(xué)原理，該力服從下式 YF = mma? ( ya + y? ) (34) 式中 y? — 顆粒相對工作面的加速度。 FF xF yASSSxyδG 圖 直線振動(dòng)床簡諧運(yùn)動(dòng) 如將振動(dòng)位移分解為垂直位移 ys 和水平位移 xs ，振動(dòng)方向角為 ? ，則 ys = ?sinA 由于激振力通常按照正弦規(guī)律施加在分布板上，故其分布板或床板上某點(diǎn) A位移符合下式 tAS ?sin? ( ???t ) (31) 式中 A — 分布板沿振動(dòng)方向振幅， mm； ?— 振動(dòng)圓頻率， rad東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 3 章 系統(tǒng)力學(xué)分析 15 第 3 章 系統(tǒng)力學(xué)分析 振動(dòng)流化床干燥機(jī)的振動(dòng)特性 振動(dòng)流 化床干燥機(jī)主要由機(jī)體、振動(dòng)電機(jī)和隔振彈簧組成。首先停止上料、停主機(jī)，然后依次停止鼓風(fēng)機(jī)和 引風(fēng)機(jī)，這是暫時(shí)關(guān)閉系統(tǒng)。如不起動(dòng)風(fēng)機(jī)而先起動(dòng)主機(jī)，由于沒有風(fēng)托住物料 就會(huì)漏料的現(xiàn)象。 干燥系統(tǒng)的起動(dòng) 首先起動(dòng)引風(fēng)機(jī)，然后起 動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)，再起動(dòng)主機(jī)、振動(dòng)電機(jī)，運(yùn)行平穩(wěn)后再加料。另外，振動(dòng)電機(jī)的安裝角不同，它工作時(shí)垂直方向的的激振力也不一樣，且加工速度和干燥效果也不一樣，它的大小應(yīng)該根據(jù)所加工的物料來進(jìn)行選擇。 結(jié)論分析 在振動(dòng)流化床干燥機(jī)的干燥過程中，熱風(fēng)溫度及 速度 ,振動(dòng)強(qiáng)度及干燥時(shí)間對干燥速度和單位熱耗都有顯著影響，且具有一定的規(guī)律性。當(dāng)干燥時(shí)間少于這個(gè)時(shí)間的時(shí)候，干燥速度隨著干燥時(shí)間的增加而減少，但當(dāng)干燥時(shí)間大于這個(gè)時(shí)間的時(shí)候，干燥速度就會(huì)隨著干燥時(shí)間的延長而增加，所以，在干燥的時(shí)候，如果要增加干燥速度就要通過調(diào)整振動(dòng)電機(jī)的安裝角度來避開這個(gè)時(shí)間段。這時(shí)機(jī) 器的熱能利 用率高，產(chǎn)能增加，并可獲得最佳的經(jīng)濟(jì) 性。在相同的熱風(fēng)條件 和振動(dòng)參數(shù)下，床層物料越薄，干燥速度也越大，實(shí) 現(xiàn)同樣降水幅度所需干燥時(shí)間就會(huì)相應(yīng)減少?？梢?,振動(dòng)強(qiáng)度不是越大越好 ,而要根據(jù)干燥速度和干燥熱耗兩方面來考慮它的適當(dāng)取東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 2 章 ZL15 75 振動(dòng)流化床 干燥機(jī)簡介 14 值。 (3) 振動(dòng)強(qiáng)度對干燥性能的影響 振動(dòng)強(qiáng)度對干燥熱耗的影響有一個(gè)最低值 ,這個(gè)最低值是在振動(dòng)強(qiáng)度值的某一范圍內(nèi)；當(dāng)大于這個(gè)最低值時(shí) ,提高振 動(dòng)強(qiáng)度反而使得干燥熱耗增加。對于熱耗存在一個(gè)最低值 , 此時(shí)的風(fēng)速是某一值 ,但是此時(shí)的干燥速度卻不是最大的 ,當(dāng)風(fēng)速達(dá)到一定值時(shí) ,干燥速度達(dá)到最大值 ,單位熱耗也有所增加 ,隨著風(fēng)速的繼續(xù)增加 ,單位熱耗也繼續(xù)增加 ,這時(shí)干燥速度卻有下降的趨勢。 可見，只有適當(dāng)?shù)厣唢L(fēng)溫才有利于物 料的干燥。 提高風(fēng)溫是加快干燥速度的有效途徑之一，但 必須在物料允許的范圍內(nèi)選取相對高溫。 影響因素的分析 (1) 熱風(fēng)溫度對干燥性能的 影響 由此類型干燥機(jī)參考資料可知：隨著風(fēng)溫的提高，單位熱耗和干燥速度不斷增大，當(dāng)熱風(fēng)溫度達(dá)到某一值時(shí)，單位熱耗和干燥速度達(dá)到最大值，之后隨著風(fēng)溫的升高，單位熱耗和干燥速度都有下降趨勢。該機(jī)更適合于干燥具有熱敏性的物料及需要干燥時(shí)間長的物料 ,與普通機(jī)型相比 ,其適用范圍增大了許多。因此，彈簧材料必須具有較高的抗拉強(qiáng)度和耐疲勞能力、較好彈性、足夠的沖擊韌性及良好的塑性。彈簧的主要功能有： 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 2 章 ZL15 75 振動(dòng)流化床 干燥機(jī)簡介 13 (1) 緩和沖擊、減少振動(dòng)； (2) 控制機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)； (3) 儲(chǔ)存及輸出能量。 同時(shí)，振動(dòng)還可以使?jié)裎锪系臐穹謧鬟f阻力減少，從而提高濕物料的干燥效率。 振動(dòng)干燥機(jī)在很多部門得到廣泛的應(yīng)用，在中國已有數(shù)百套裝 置在運(yùn)行 中，這種干燥機(jī)通常也與噴霧干燥、氣流干燥等組合，成為第二級干燥（或冷卻）器。 食品：味精、砂糖、精鹽、酒糟、骨膠、豆瓣等。 化工：硼酸、硼砂、對本二酚、催化劑、聚氯乙烯、輕質(zhì)碳酸鈣、無水硫酸鈉等。 ZL15 75振動(dòng)流化床干燥機(jī)的應(yīng)用范圍 這種類型的設(shè)備，主要適用粉粒、顆粒狀物料的干燥。易于損傷物料，在干燥過程中要求不破壞晶形或?qū)αＷ颖砻婀饬炼扔幸蟮奈锪献顬楹线m。 (3)振動(dòng) 有助于物料分散，如選擇合適振動(dòng)參數(shù)，對普通流化床易于團(tuán)聚或產(chǎn)生溝流的物料有可能順利流化干燥。 (2)可方便的依靠調(diào)整振動(dòng)參數(shù)來改變物料在機(jī)內(nèi)滯留時(shí)間。在此干燥機(jī)中振動(dòng)電機(jī)的安裝角度設(shè)計(jì)成可調(diào)，通過調(diào)整各有關(guān)參數(shù)，可在一定范圍內(nèi)方便的改變系統(tǒng)的處理能力。物料粒子與熱介質(zhì)之間進(jìn)行著激烈的湍動(dòng)，使傳熱和傳質(zhì)過程得以強(qiáng)化，干燥后的產(chǎn)品由排料口排 出 ，蒸發(fā)掉的水分和廢 氣 經(jīng)旋風(fēng)分離器回收粉塵后，排入大氣。物料落到分布板上后，在振動(dòng)力和經(jīng)空氣分布板均風(fēng)的熱氣流雙重作用下，呈懸浮狀態(tài)與熱氣流均勻接觸?？諝夥植及逯挝锪喜⑹篃犸L(fēng)分布均勻。下箱體為 床層 提供了一個(gè)穩(wěn)定的具有一定壓力的風(fēng)室。 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 2 章 ZL15 75 振動(dòng)流化床 干燥機(jī)簡介 11 結(jié)構(gòu)組成 ZL1575 振動(dòng)流化床 干燥機(jī)基本上由上箱體、下箱體、運(yùn)料槽、進(jìn)料口、出料口、進(jìn)氣口、出氣口及振動(dòng)電機(jī)等部分組成 ， 如圖 所示 。 圖 傳統(tǒng)干燥系統(tǒng)物料流程圖 (2) 空氣流程 它由送氣和排氣裝置組成。 (1) 物料流程 物料由給料機(jī)均勻的給入干燥機(jī)，在干燥機(jī)中，物料在振動(dòng)電 機(jī)的作用下沿著分布板跳躍前進(jìn)，在此過程中，物料和熱空氣接觸得到熱量，將水分汽化逐漸轉(zhuǎn)化成為合格產(chǎn)品，經(jīng)排料機(jī)送到產(chǎn)品庫，部分物料失去水分，重量變輕，隨廢氣進(jìn)入除塵器；在除塵器中，收集較粗粒物料，進(jìn)入物料產(chǎn)品庫，極細(xì)粒物料排至大氣。如圖 所示。 因?yàn)橛袃膳_(tái)高頻振動(dòng)電機(jī)的作用，與 普通 流化床相比 ，它 們的不同之處有： (1)使得產(chǎn)生物料流化所需氣流速度大大降低，從而減小了空氣流量和動(dòng)力消耗，特別是流化狀態(tài)更穩(wěn)定，不會(huì)產(chǎn)生 普通 床存在的溝流和騰涌現(xiàn)象； (2)物料顆粒在熱氣流中處于懸浮狀態(tài)，得到充分混合和高度分散，顆粒的所有表面都參與熱質(zhì)交換，故氣固兩相間的傳熱傳質(zhì)系數(shù)高； (3)氣固兩相傳熱速率高，使物料床層溫度均勻性很容易調(diào)節(jié)，保證了物料干燥的均勻性； (4)物料在床層內(nèi)停留時(shí)間一般在數(shù)分鐘至數(shù)小時(shí)之 間可任意調(diào)節(jié)，對難于干燥或干燥產(chǎn)品含水率要求低的物料特別適合； (5)結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。物料粒子與熱介質(zhì)之間進(jìn)行著激烈的湍動(dòng)，使傳熱和傳質(zhì)過程得以強(qiáng)化，干燥后的產(chǎn)品由排料口排除，蒸發(fā)掉的水分和廢棄經(jīng)旋風(fēng)分離器回收粉塵后，排入大氣。物料落到分布板上后，在振動(dòng)力和經(jīng)空氣分布板均風(fēng)的熱氣流雙重作用下，呈懸浮狀態(tài)與熱氣流均勻接觸。為了克服上述問題，其中振動(dòng)流化床就是一種較為成功的改型流化床。具體地講，干燥技術(shù)的未來發(fā)展將著重于： (1) 在直接干燥器中使用過熱蒸汽作為干燥介質(zhì)； (2) 大量使用間接加熱（傳導(dǎo)）方式； (3) 使用組合式傳熱方式（對流、傳導(dǎo)與介電或熱輻射等組合）； (4) 在特殊情況下，使用容器式加熱（微波或高頻場） ； (5) 組合使用不同類型干燥器或常規(guī)技術(shù)； (6) 采用間斷傳熱方式； (7) 設(shè)計(jì)靈活多用途的干燥器； (8) 產(chǎn)品質(zhì)量及濕含量的在線測量等； (9) 運(yùn)用新型氣固接觸技術(shù)（如二維噴動(dòng)床、旋轉(zhuǎn)噴動(dòng)床等）