【科研仪器非标】颗粒干燥过程的两个阶段和干燥产品的影响因素

  颗粒干燥过程的两个阶段：

  雾滴中的溶剂（通常是水）蒸发而形成干颗粒，它同时包含有传热和传质过程。科研仪器非标雾滴和干燥空气之间的接触，其热量以对流的方式，由空气传递给雾滴，蒸发的湿分，以对流的方式，穿过围绕各个雾滴的边界层，进入到空气中。

  雾滴离开雾化器的速度，与周围空气的速度不同，因此除了同时进行热量和质量传递之外，在雾滴和周围空气之间还有个动量传递。

  热量和质量传递速率，是温度、湿度和围绕每个液滴的传递特性的函数。它也是液滴直径和液滴与空气之间的相对速度的函数。

  湿分在从接近恒速率下开始迁移，保持恒定的液滴表面积和恒定的液滴表面蒸气压，这是第一干燥阶段，或称恒速干燥阶段。后面是湿分迁移速率下降，一直到完成干燥任务，这是第二干燥阶段，或称降速干燥阶段。

  在干燥第一阶段，大部分湿分被蒸发掉。科研仪器非标在充分的速率下，湿分以毛细管和扩算的机理，由液滴内部迁移至表面，维持表面饱和状态。迁移的控制，决定于溶液、悬浮液和乳浊液的液滴中的固体性质。湿球温度代表液滴温度。蒸发速率可以认为是恒定的。

  在喷雾干燥操作中，液滴从一接触干燥空气就开始进行蒸发，湿分迅速进入到空气中，使空气温度下降，这样，就降低了传热推动力，即使维持表面饱和状态，但蒸发速率开始下降。

    湿分迁移降低了液滴的含湿量，当表面迁移速率变为干燥控制因素时，表面湿度不能维持，干燥速率下降，即进入降速干燥阶段。湿分迁移速率，受到周围空气的温度、湿度和液滴（溶液、乳浊液和悬浮液）组成的影响。

  影响喷雾干燥产品性质（粒度和松密度）的因素：

  ⑴.操作参数对产品性质的影响

  ①.进料速率的影响。在恒定的雾化和干燥操作条件下，颗粒尺寸和干燥产品的松密度随着进料速率的增加而增加；

   ②.料液中固含量的影响。料液中固含量增加时，干燥产品的颗粒尺寸也随之增加。在恒定的干燥温度和进料速率下，由于料液中固含量的增加，蒸发负荷将减少，因而得到湿含量较低的产品。由于水分蒸发很快，容易生成干燥的空心颗粒和松密度较低的产品。但是，有时由于较大的雾滴所含的水分量变化不大，上述影响在某种程度上被抵消了。例如肥皂、咖啡液等松密度并不随着固含量的增加而减低。

   ③.进料温度的影响。如果为了便于料液的输送和雾化而需要降低粘度时，则增加进料温度对干燥产品性质有一定的影响。对于在室温下的低粘度液体，提高液料温度的影响可以忽略不计。增加料液温度，将降低雾滴蒸发所需要的总热量。但是，继续提高料液的热含量，与气化所需的热量相比还是很小的。

   ④.表面张力的影响。表面张力对各种产品的影响很不相同，但是，这种影响非常不显著。对大多数喷雾干燥的料液，其表面张力值的范围很窄，因而不能对干燥产品的性质有很大的影响。表面张力是以影响干燥和雾化机理来影响干燥产品性质的。雾滴含有微细液滴的比例提高了，雾滴分布就更宽。表面张力低的料液，产生的雾滴较小。表面张力较大的料液产生较大的液滴，而尺寸分布也较窄。

   ⑤.干燥空气进口温度的影响。干燥空气的进口温度，取决于产品的干燥特性。科研仪器非标对于在干燥时膨胀的雾滴，升高干燥温度，将产生松密度较低的大颗粒。然而，如果温度升高到使蒸发速率快速提高，从而使液滴膨胀、破碎货分裂，那么就会生成密集的碎片，而形成松密度较大的粉尘。

   ⑥.雾滴和空气接触速度的影响。增加雾滴和空气之间的接触速度，就会提高混合程度，从而提高传热传质速率。在非常高的速度下，液滴要发生变形，可能破碎货分裂，或在湍流运动中，和其它液滴碰撞而合并。随着接触速度的增加，蒸发时间变短，干燥产品颗粒呈现出不规则的形状。由于产品的不同，松密度也有变化，但还得不出一般性结论。

   ⑵.空心颗粒形成机理

   液滴膨胀的趋势和空心颗粒的形成，对于干燥产品的最终松密度起着重要的作用。空心颗粒可由四种机理形成。

   ①.在液滴表面处，形成一层对气流为半透性的表面层。随着液滴温度的升高，液滴就膨胀起来，并喷出其内部形成的蒸气。

   ②.水分蒸发的速率，比固体扩散返回到液滴内部的速率要快一些。在蒸发完成时，就存在着许多气孔，特别在结晶产品的情况下更是如此。

   ③.由于毛细管的作用，干燥时，其中的液体，通过固体颗粒间的微细空隙移动至液滴的表面。液体离开液滴中心而形成一个空隙。这个机理适用于黏土糊。

   ④.带入料液中的空气，科研仪器非标有助于在液滴中间形成空气空间。