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振动流化床运用于食品行业

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    振动流化床运用于食品行业

    信息来源: 本站 | 发布日期: 2016-10-17 | 浏览量:
    关键词:食品专用流化床干燥机,振动流化床,流化床干燥机,不锈钢振动床,不锈钢流化床干燥机
    振动流化床在食品工业上用于干燥果汁型饮料、速溶乳粉、砂糖、葡萄糖、汤料粉等。
    流化床干燥机呈长方形或长槽状箱体结构。流化床工作部位为多孔板,由薄钢板冲孔、细钢丝编织网或氧化铝烧结成多孔陶瓷板制成,多孔板下方是热空气强制通风室。干燥时,颗粒状食品原料由供料装置散布在多孔板上,形成一定料层厚度,热空气穿过多孔板,对板上物料进行干燥加热,同时使板上的食品原料呈沸腾状态,如同流体流动一般,所以叫流化状态。物料因流化而加速向出口运动,干燥物料通过出料口排出机外,吸湿换热后的低温空气由排风口排出。
    一、流化床干燥机的原理及特点
    在其他条件一定时,流化床上物料流化状态的形成和稳定主要取决于气流的速度。流化床上物料层的状态与气流速度的关系如图10—6所示,气流速度与床层压力降的关系如图10—7所示。


    (1) 固定床段 当风速很小时,气流从颗粒间通过,气流对物料的作用力还不足以使颗粒运动,物料层静止不动,高度不变,即固定床阶段(图10—7所示曲线的OA段)。
    (2) 松动床段 床层压力降随气流速度的增加而增大,当气流的速度逐渐增大至接近νK时,压力降等于单位面积床上物料层的实际重力时,床层开始松动,高度略有增加,物料空隙率也稍有增加,但床层并无明显的运动,即松动床阶段(图10—7所示曲线的AB段)。
    (3) 流态化开始阶段 当气流的速度增大至νK(气流临界流化速度,此时床层压力降达到^大值ΔPK)并继续增加时,颗粒开始被气流吹起并悬浮在气流中,颗粒间相互碰撞、混合,床层高度明显上升,床上物料呈现近乎液体的沸腾状态,即流化态开始阶段(图10—7所示曲线的BC段),此阶段床层处于不稳定阶段,极易形成“流沟”。流沟的出现使气流分布不均匀,大部分气流在未与物料颗粒充分接触前便通过。流沟若出现在物料流态化干燥过程中,引起于燥不均匀,干燥时间延长,白白浪费热量。
    (4)流态化展开段 当气流的速度进一步增大,床上物料处于稳定的流化状态(图10—7所示曲线的CD段),在物料流态化干燥时,热风气流的速度应稳定在CD范围内。
    (5)气力输送阶段 当气流速度再增大,气流对物料的作用力使物料颗粒被气流带走,即气力输送阶段(图10—7所示曲线的DE段)。

    二、流化床的工作参数
    (一)临界流化速度νK和操作速度
    临界流化速度对于流化床的研究、设计、操作、运行是一个重要的参数。临界流化速度由团体颗粒和流体介质的性质所决定的,其大小表示流态化形成的难易程度。临界流化速度越小,流化状态越容易形成。临界流化速度νK的计算公式有多种,因归纳公式的实验条件不同,每个计算公式的应用范围都有其局限性。根据A.G.费根的研究,果蔬食品流化床的临界速度νK(m/s)与物料单颗粒的质量呈抛物线关系,即

    实际操作速度ν为

    式中,mp为颗粒单体的质量,g/个;νK为临界速度,m/s;ν为实际操作速度,m/s。
    (二)风机压力
    风机的压力主要用于克服气流通过各种工作部件的阻力,如物料颗粒层的阻力、匀风筛板的阻力、换热器的阻力,以及流通阻力和局部阻力等。
    在流化床中,匀风筛板既用于支承和输送物料,又起到匀风的作用,使气流在筛板上分布均匀。匀风筛板的阻力与气流速度和筛板开孔率有关。由于依据的条件不同,计算公式也不相同,实际计算时,常取匀风筛板的阻力为食品颗粒层阻力的10%-40%。换热器阻力、流通阻力和局部阻力按常规方法计算。
    三、振动流化际干燥机的结构
    (一)振动方式
    (1)强制振动型 利用安装在机体两侧的振动电动机产生直线振动,振动电动机安装相位角决定振动方向,更换固定偏心块或改变可动偏心块之间的夹角可调节激振力大小。由于振频通常高于固有频率,在启动和停车的过程中,频率经过固有频率时,会产生共振,机体会产生较大振幅,尤其在停车时,剧烈的摇晃会产生较大冲击力,采用适当的措施,可减轻这种现象。
    (2)固有振动型 振型由主振器固有振动决定,振幅一般不可调。运转中只需提供较少能量,以补偿主振弹簧振动中内摩擦及其他阻力消耗。节能是其突出特点,但寿命较低。
    振动流化床干燥机为能适应各种不同的物料,应选强制型。如只是针对某一具体物料设计,选择固有振动型往往会获得较好的经济指标。
    (二)振动电动机的位置
    振动电动机的位置可有多种,电动机居中,电动机座板可在180°范围内任意调整,使相位角可以按需调节。由于电动机位置接近质心,易于调整机体前后平衡,从而保证振动流化床进出料端振幅相同。如将振动电动机安装在尾部,电动机散热条件较好,但改变相位角较困难。
    (三)上、下箱体
    上箱体将干燥区同大气分隔开,防止粉尘外逸污染环境。上箱体通常设计为薄壁结构,壁厚为1—4mm,可焊接加强筋,下箱体的基本功能是机体和空气分配室,它和匀风板共同完成将热风均匀送入床层的任务。一般下箱体进风口面积为匀风板开孔面积的6—8倍时,床层下部风较均匀。因此下箱体容积须足够大。下箱体结构同上箱体一样也为薄壁结构,但由于要承受参振质体动负荷,应设计为框架箱式结构。
    (四)匀风板
    匀风板多采用0.3—6mm厚的钢板钻孔或冲制孔而成,有的还要在底部焊筋以提高刚度,用来支承物料,并将气体均匀分布于料层中。
    开孔率即匀风板开孔面积和与匀风板总面积之比,是匀风板的重要特性参数。开孔率越大,流化质量越不易保证,漏料也会越严重。但开孔率过小会使阻力加大,动力消耗提高。振动流化床干燥机开孔率一般取1%-5%,其下限常用于颗粒较细、密度较小的物料。当在匀风板下加设均风和防漏网时,开孔率可取7%-8%。
    (五)隔振设计
    振动引入流化床对干燥有利,但对周围环境不利,应设法降低或消除。强制振动式流化床一般用隔振方式,使传给地基的动载荷降到安全程度。隔振,就是用刚度较小的弹簧将振动流化床支承起来。常用的隔振弹簧有金属螺旋弹簧和橡胶弹簧。金属螺旋弹簧具有制造简单、内摩擦小、能耗低等优点,但体积大、易产生噪声、横向刚度小、易使机器产生横向摆振。橡胶弹簧则可制成不同形状和尺寸,三个方向刚度均可按需要设计,噪声低,过共振区时振幅较小,但适应温度能力较差,近年橡胶弹簧已大量采用。

     

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