一、概述
　　旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥機是連續(xù)操作的對流干燥設備，也是目前工業(yè)生產(chǎn)中用于干燥濾餅狀物料的首選設備之一。其工作原理如圖1所示。主機大致可分為三大部分：
　　集風室及破碎流化段；
　　中部干燥段；
　　頂部回收段。
　　濾餅狀物料經(jīng)螺旋給料裝置進入干燥機用于干燥段的中部，呈散狀落入破碎流化段。熱空氣沿切線方向進入集風室，集風室斷面呈螺旋線漸小，集風室內(nèi)的熱空氣沿集風室與破碎流化段之間的縫隙形成高速旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)進入破碎流化段。由給料機落下的散塊狀物料受旋轉(zhuǎn)葉片的沖擊破碎及旋轉(zhuǎn)氣流的浮動作用，料塊之間，料塊與旋轉(zhuǎn)葉片之間相互碰撞摩擦，并伴隨物料的濕份蒸發(fā)，形成了大小不一的顆粒，隨旋轉(zhuǎn)氣流向上運動進入中部干燥段。由于顆粒的粒徑不等，其運行的軌跡也不一致，在整個干燥段空間內(nèi)彌散，與熱氣流進行充分的傳質(zhì)傳熱，濕份不斷蒸發(fā)。較大顆粒行動軌道半徑較大，貼近筒壁。較小顆粒運行軌道半徑較小。在中部干燥段頂部設置一分級器，較大顆粒，由于濕份大，顆粒間的凝聚現(xiàn)象未能及時消除，遇到分級器的阻擋，以較大的沉降速度回落入破碎流化段，再重復上述過程，微細顆粒隨氣流通過分級器進入回收段，并隨氣流一起進入微細粉回收裝置連續(xù)產(chǎn)出干燥后的產(chǎn)品。旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥機系統(tǒng)工藝如圖2所示。
　　目前，旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥機普遍存在的問題是設備一次性投資較大，能耗較大，而產(chǎn)量相對來說較小，而且設備調(diào)試時耗時費工。即使是現(xiàn)已運行的干燥系統(tǒng)也不知是否是在最佳狀態(tài)下操作。這樣，經(jīng)濟性就不理想，造成浪費。這里有兩個方面的原因，首先是系統(tǒng)的合理配置，諸如針對不同物料不同產(chǎn)量要求進行質(zhì)熱衡算，確定熱量、風量、溫度等。其次是怎樣針對不同物料、不同的系統(tǒng)配置改進主機的構(gòu)造。這兩方面問題的解決，可望進一步提高產(chǎn)量，從而提高效率，達到節(jié)能的目的。
　　系統(tǒng)的合理配置，已有文章探討，而如何改進主機、減少現(xiàn)場調(diào)試過程中的不必要拆裝修改，使其處于最佳的狀態(tài)下操作，尚未見報道。由于在干燥機中，物料顆粒加到旋轉(zhuǎn)上升氣流中的速度不定，旋轉(zhuǎn)氣流由破碎流化段底部環(huán)隙進入破碎流化段，加之又有旋轉(zhuǎn)葉片的攪動，氣流的方向和速度也不夠均勻，因此，物料顆粒沒有一個固定的可以事先確定的運動軌跡。目前，中部干燥段頂部的分級器直徑就無法確定。而現(xiàn)今的此種干燥機的生產(chǎn)廠家，在設計及生產(chǎn)中，不管何種物料，千篇一律采用小的分級器直徑，然后，在安裝后，看能否達到用戶要求的產(chǎn)量，達不到，用改變系統(tǒng)鼓、引風機配比的方法，仍達不到，就只能反復拆裝，盲目地割大分級器直徑。這樣或大、或小都不能使干燥機處于理想的狀態(tài)下工作，既耗時費工，又影響設備投產(chǎn)時間，而且造成能源的浪費。若通過理論計算能確定不同物料的分級器直徑，無疑是一項有實用價值的工作。
　　二、干燥過程中物料顆粒的運動分析及受力分析
　　顆粒的運動分析
　　在干燥機中，進入到破碎流化段的散塊狀物料經(jīng)旋轉(zhuǎn)葉片的沖擊碰撞分散及其所攜濕份的蒸發(fā)，顆粒間的凝聚現(xiàn)象逐漸消除，塊、團狀物料變成不等徑的顆粒群，受到旋轉(zhuǎn)上升氣流的作用，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)上升流動。由于此過程中，顆粒群的微觀運動非常復雜，，顆粒粒徑非常小，這樣，假設在圓周方向顆粒的速度與氣流的運動速度相一致；在徑向，顆粒運動受到離心力與曳力的共同作用，忽略其它因素的影響；在軸向，由于研究分級器直徑，暫不考慮顆粒的軸向運動；并忽略顆粒與流體間的相互作用。即只考慮顆粒的徑向運動和圓周運動，考察單顆粒在干燥機中的運動情況。
　　顆粒的受力分析
　　設顆粒形狀為球形，由于干燥機是處于微負壓狀態(tài)下，其中氣體的密度ρ變化范圍不大，假定為某一常數(shù)。單顆粒在干燥機破碎流化段的受力∑F。
　　∑F=mg+m·
　　式中：m——顆粒質(zhì)量
　　——重力加速度；
　　——離心加速度；
　　——顆粒受到流體的曳力；
　　——顆粒在流體中受到的浮力；
　　——顆粒間相互作用力；
　　——葉片對顆粒的作用力。
　　由于顆粒在流體中到多種力的作用，其中，重力、浮力對顆粒的徑向運動影響不大，并假設顆粒間相互無影響，則顆粒間作用力可以不考慮，同時葉片對顆粒無徑向作用力，則顆粒在徑向受到的力可簡化為：
　　∑F=Fd+m·
　　即單顆在干燥機破碎流化段及干燥段的徑向運動主要受到流體的曳力以及慣性離心力的作用，從顆粒的力學平衡狀態(tài)分析，在理想的力學平衡下，能夠確定顆粒的徑向運動。若顆粒受到的離心力大于曳力，顆粒向外筒壁運動，若曳力大于離心力，顆粒向中心區(qū)移動。通過分級器進入回收段。通過理想的力平衡，可以確定顆粒合格品范圍中最大顆粒直徑d，在干燥段徑向處于受力平衡狀態(tài)。
　　∑F=0 即
　　式中：Fd——顆粒受到徑向曳力分量。
　　三、分級器直徑的計算
　　根據(jù)上述單顆粒的力學平衡分析，設vp是氣體與靜止顆粒的最大徑向速度差，假設此相對速度等于流場中氣流的徑向速度，近似計算。
　　式中：Q——流量；S1——環(huán)隙面積。
　　設v為顆粒的切向速度，假定氣體的切向速度為vg，近似計算：
　　式中：S2——集風室截面積。
　　設R為顆粒旋轉(zhuǎn)半徑，顆粒的質(zhì)量
　　ρs·π
　　式中：ds——顆粒直徑；ρs——顆粒密度。
　　π·Cd·d3s/4·ρ·v2ρ/2=π·Cd·d3s·v2ρ
　　式中：ρ——氣體密度；Cd——曳力系數(shù)。
　　則(3)式：
　　πρsd3s)/6·v2g/R=k·(π·Cd·d3s·v2ρ
　　式中：k——顆粒形狀因子。
　　則：
　　·ρs·ds·v2g)/(3·k·ρ·Cd·v2ρ
　　四、結(jié)論
　　根據(jù)不同的物料特性，通過理論計算確定分級器直徑，可以避免調(diào)試過程中的不必要拆裝，同時，最大限度地發(fā)揮干燥機的潛在能力，使其處于最佳的操作狀態(tài)下，避免能源的浪費，這對干燥機的設計和實際調(diào)試可提供理論指導。

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