旋流式瞬时干燥器内的物料运动与干燥室结构分析

旋流式瞬时干燥器内的物料运动与干燥室结构分析罗顺兰（贵阳市花溪区农机管理站，贵州贵阳适用于非粘性物料的干燥室新结构。
1旋流式瞬时干燥器简介旋流式瞬时干燥器又译作“旋流闪急干燥器”。是国外在八十年代中期推出的一种气流干燥装置。它具有干燥强度高、占地面积小、结构简单、价廉、节能等优点，特别适合于粘度较高的膏糊状物料和滤饼的直接干燥。我国于八十年代末引进，首先在染料行业使用，效果很好。其干燥室结构如图i工作原理为：物料由料斗进入螺旋输送器，根据不同物料的干燥速率，螺旋输送器定时定量将物料送入干燥室；热风通过气体分布器从底部进入干燥窒，并携较小物料一起作高速螺旋上升；较大物料被底部的下破碎器迅速破碎后随气流上升。物料在螺旋上升过程中相互间不断碰撞，与室壁也不断碰撞或搓擦，因此不断碎裂，表面不断更新，与热风的接触面积不断增大，传质传热过程不断加快，物料很快被干燥。当其粒度和湿度均达要求，此时其沉降速度己小于室内气体流速，干物料即随气流通过筛网，由室顶管道进入分离器，由于干燥速率很高，一般物料被干燥的时间都很短，其成份不会被破坏。因此对热敏性物料尤为适用。
此干燥器是针对粘性物料设计的，对于非粘性物料不一定很适用，为此有必要对其工作原理及物料在干燥室内的运动作分析探讨，以利改进。由于物料输送分为吸送和压送两种方式，在此先假设为压送。
2气流及物料在干燥室内的运动分析21气流在干燥室内旋流时的速度分布气流在干燥室内螺旋上升，故其速度v可分解为轴向速度Vz径向速度Vr和切向速度Vt?般V，大，因此以它作为研宄对象。
先将气流的切向速度看作室内旋转气体的流速。在室内，旋转气体一般分为两个区域，即室内周边的势流区和室中央的平面圆旋区。在势流区内，气流质点只作简单的圆周运动，没有绕自身轴线的转动，此时气流遵守柏努利方程：如在此区内取一微元体，则单位质量微元体离心力与压力梯度相平衡，即将式（1）对r微分，得由式（2）和式（3）得将式（4）积分得式（5）表明，在圆形室周边，切向速度V，与半径r成反比，越靠近室中心，切向速度V，越大，在旋转中心（r=0），V，为无穷大。这实际上是不可能的。因气体是实际流体，具有粘性，不可能达无穷大；而且r也不可能小到零，当其小到一定数值时。流体质点就会象刚体一样绕自身中心旋转，称为圆形涡流，也叫平lil面圆旋。此区域就称平面圆旋区。在此区域，切向速度的分布规律为：当t= 0由式（11）得：（12）。时，=vt因而满足转弯气流中颗粒运动条件。
将式（9）的径向式与式（12）联立，消去得：设在A点时，颗粒的初速等于气流速度；即vi=uP贝则在整个圆形室断面上，切向速度分布规律可表示为：圆旋区n=-1按此规律，切向速度分布如由可知，在势流区和平面圆旋区的交界r0处，切向速度vt大。
22物料运动分析当物料进入干燥室后，即随气流由直线运动变为转动，其动量相等。在此气流中的物料颗粒，根据离心力大小，沿气流旋转的转弯半径方向飞出，此时颗粒既受离心力作用，又受空气阻力作用。对于大颗粒，由于质量大，离心力也大，因而空气阻力对它几乎没有影响。如中AB所描述的轨迹。
对于小颗粒，空气阻力的影响就很大，因而在转弯半径方向飞出的速度小，此情况通常认为属于层流区作用的范围，符合slokes公式（公式8），并以运动粘度u表示。区内比；d-圆形干燥室直径；因而，便可写出颗粒自A点至任意角0位置时，相对于径向和切向的运动方程：P，?物料密度；vr?气流径向分速度，向内为正；Y?气体运动粘度；C-作用于粉料颗粒单位质量的粘性摩擦阻力系也称stokes阻力系数，即：为了求得颗粒分离速度的近似解，设：y=-r（vt-ut），并可写为下式：切向：0则式（14）可写为：这时颗粒的径向速度u即式（15）即是在离心力场中颗粒的分离速度式。因而把叫做旋转气流中颗粒的分离速度。r增加时，ur减小。
stokes阻力的情况，由式（7），当n：1时，式（14）可简化为：两边分别乘上3初始条件与式（12）相同，得：将式（16）代入式（14），得第：近似式：与式（16）的解法相同，解式（18），并设旋转气流中的的径向速度。贝贝因而式（9）切向式可写为：于是得到颗粒在旋转气流中的运动方程式（14）的两个近似解。式（15）是以忽略惯性力的粉料微粒为对象的，而式（19）是以忽略阻力的较大颗粒为对象。两者不仅速度不同，而且按半径变化的倾向也很不一样。
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