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喷雾干燥广泛应用于陶瓷、冶金、化工、医药、轻工等行业烘干液态物料而制取颗粒状产品。尤其是压力式喷雾干燥器,由于制取的干粉颗粒度大,成球性能好,特别适合于下道工序为压力成型的工艺。所以在陶瓷行业应用最多。目前陶瓷行业所用的压力式喷雾干燥器全为大型的,没有适合实验室用的小型压力式喷雾干燥器,给新产品的开发试制带来很大困难。因此,研制小型压力式喷雾干燥器,对于加快新产品开发,降低成本,缩短新产品研制周期,提高产品质量具有重要意义。项目的研制成功,将填补实验室压力喷雾干燥器的空白。
通过对喷雾干燥器原理、类型以及结构特点的比较分析,详细研究了喷雾干燥的工作过程以及关键技术问题,制订出“实验室用5型压力式喷雾干燥器”的设计方案,确定了主要零部件---雾化喷嘴的结构形式,提出了采用反推法计算雾滴平均直径的思想,并给出求雾滴平均直径的公式(见第三章公式3-2)。此算法简便易行,求得的雾滴直径基本符合工程实际,克服了以往采用估算法[2]计算的雾滴直径离工程实际相差甚远而不能指导实践的矛盾。在此基础上,作者详细讨论了涡旋式压力雾化喷嘴的工作特性、工作参数对液滴尺寸的影响。最后,计算出雾化喷嘴的主要尺寸及喷嘴出口处料浆的平均速度,并设计出实验用压力式喷雾干燥器的雾化喷嘴。
干燥塔体的设计必须考虑雾滴在塔内有足够的停留时间,用于蒸发其所含的大量水分,即雾滴在塔内的停留时间必须大于或等于雾滴干燥时间。因此,本文详细讨论了雾滴的干燥过程,计算出雾滴干燥时间,分析了热风分布器和塔底出料口、排风管的结构型式。在此基础上,通过计算雾滴的飞行速度及其在塔内的停留时间,并与雾滴干燥时间作比较,利用积分法求得雾滴的飞行距离,从而确定出了塔体的直径和高度。另外,对干燥器的附属设备也进行了设计和选型,从而完成了对实验室用5型压力式喷雾干燥器的研究设计。整机具有操作简便,体积小,成本低,工作稳定等特点。