1．1 干燥机的构造

旋转闪蒸干燥机如图1所示。主要由热风分配器、螺旋加料器、搅拌器、分级器、旋转干燥室等组成。干燥室底部为锥体结构，其外圆环为热风分配器，与热风入口相连，热风在此作圆环状分布，从筒体底部狭缝以切线方向进入流化段形成旋转风场。环隙尺寸是直接影响干燥机工作状况的主要参数。锥体结构，可使热风流通截面自下而上不断变大，底部气速相对较大，上部气速相对较小，从而保证了下部的大颗粒处于流化状态的同时，上部的小颗粒也处于流化状态。另外，锥体结构还缩小了搅拌轴悬臂部分的长度，增加了运转的可靠性，改善了轴在高温区的工作状况，延长了轴承的使用寿命。流化段内设有搅拌器，用来破碎、混合物料，使热风与物料充分接触并保证粒子在干燥室高温区停留时间为最短。为防止物料在搅拌器作用下抛向四壁，粘结在四壁上出现“结巴”现象，并导致不能正常操作，为此在搅拌齿上安装了刮板，并与室底及器壁保持微小问隙。这种结构可以保证物料在与器壁粘结牢固之前便将其剥落。另外，搅拌转数也应合理选择，其转速的常规范周为50—500r／min。搅拌轴与干燥器底部有良好的密封装置。

干燥室顶部的分级器是一个有一定角度的带孔圆形板。分级器的作用主要是将颗粒较大、还没有干燥的物料分离挡下，以继续进行干燥，从而保证满足产品粒度分布窄、湿含量均匀一致的要求。分级器孔径大小和高度决定干品粒度，当高度一定时，孔径越小其产品的粒度越细。

1．2 干燥原理

根据干燥过程发挥的作用，可以把旋转闪蒸干燥机的主体设备分为三部分：底部流化段，中问干燥段，上部分级段。各段结构不同，所起作用不一样。

(1)流化段是物料人口以下部分，内设有搅拌器。它能帮助破碎高粘性物料，使湿料与干燥热空气充分接触，产生最大的传热系数。干燥热风从切线方向以一定速度进入干燥器底部的环形通道，从壳底缝隙进入流化段。由于通道截面突然减小，使动能与风速增大，这样在器内形成具有较高风速的旋转风场。物料自螺旋输送器进入干燥器后，首先承受搅拌器的机械粉碎，在离心、剪切、碰撞力的作用下物料被微粒化，与旋转热风充分接触形成流化床而被流态化。处于流化状态的颗粒表面完全暴露在热风中，彼此问互相碰撞和摩擦，同时水分蒸发，使粒子问粘性力减弱，颗粒之问形成分散、不规则的运动，使气固两相充分接触，加速了传质、传热过程。在流化段内冷热介质温差最大，大部分水分在此区被蒸发。只有充分干燥后的微粒才能被热风带出流化段。流化段属于高温区，因为流化段物料颗粒内部保持着一定的水分，物料不会过热，而干燥后的微粒瞬间便脱离高温区，所以旋转闪蒸干燥设备对热敏性物料非常适用。经过流化段干燥后，物料被破碎干燥成各种粒度不同的球形和不规则形状颗粒，在旋转空气的浮力和径向离心力的作用下，未干燥的颗粒向器壁运动，并因其具有较大的沉降速度而落回流化段重复流化干燥；较小颗粒向上进入干燥段。

(2)干燥段是加料螺旋以上到分级器之间的空间，此时物料在旋转风场中继续干燥。较小颗粒继续向上进入分级段；较大颗粒在器壁周围向上运动与分级器碰撞下落重新干燥，直至达到干燥质量要求。干燥段的热风经过流化段质热交换后，风速减小，湿度增大，保证了干燥段在稳定条件下顺利进行。为了控制物料在干燥器内的停留时间，应根据空气在干燥器内停留的时问来调节空气流速，从而使成品的粒度、产量及最终含水量得到控制，使干燥器形成一种进料速率与符合要求的干品产量之间的平衡。旋转闪蒸干燥器最终产品的含水量很少受进料湿含量波动的影响，这也是该干燥器的优点之一。

(3)分级段是包括分级器在内的分级器以上部分。分级器是一个开孔圆挡板，通过改变孔的直径和分级段高度，即改变空气流速就可以控制离开干燥器的粒子尺寸和数量。在此段完成干燥、达到粒度要求的物料随热风进入除尘器进行捕集。

2 旋转闪蒸干燥机的工艺计算和结构计算

2．1 工艺计算

(1)干燥能力：

G2= G1 (1-ω1)/（ 1-ω2) (1)

式中G2——干燥物料产量，kg／h；

G1——湿物料的处理量，kg／h；

ω1——湿物料的湿基含水量，kg／kg；

ω2———出干燥器物料的湿基含水量，kg／kg。

(2)水分蒸发量：

W= GC(X1- X2 )=L(Y1 –Y2) (2)

式中 W一水分蒸发量，kg／h；

GC一绝干物料质量流量，kg／h；

X1一进干燥器物料的干基含水量，kg／kg；

X2一出干燥器物料的干基含水量，kg／kg；

Y1一进干燥器空气的湿度，kg水／kg干空气；

Y2一出干燥器空气的湿度，kg水／kg干空气；

L一绝干空气流量，kg／h。

(3)空气消耗量

L(I1-I2)= GC (I1`-I2` )+QL (3)

出干燥器空气的焓：

I2 =(1.01+1.88 Y2 )t2 +2490 Y2 (4)

式中 I1—进干燥器空气的焓，kJ／kg干空气；

I2—出干燥器空气的焓，kJ／kg干空气；

I1`一进干燥器物料的焓，kJ／kg绝干料；

I2`一出干燥器物料的焓，kJ／kg绝干料；

QL一干燥器的热量损失，kJ／h；

t2一空气出干燥器的温度，℃。

由式(2)、(3)、(4)看出，只有Y2、I2、L三个未知数，故方程组可以求解，并由此可以确定风机风量和热风炉供热要求。

2．2 干燥机的结构计算

(1)干燥室直径的确定

干燥室直径由干燥室内气流的截面速度确定：

式中 D一干燥室直径，m；

V一干燥机内平均气体流量，m3／h；

ν一干燥机内气体流速，一般为3—5m／s。

(2)干燥机高度H的确定

干燥机的高度由浓相流态化高度和旋转气流干燥段高度组成，为增大设备热容量和稳定操作，流化段高度可以取得适当大一些，例如200—500mm。干燥机高度H根据下式确定【1】：

式中△tm 一对数平均温差，℃；

t1—进口温度，℃；

t2—出口温度，℃；

tω1一认为与该区的湿球温度相等，℃；

tω2一物料出口温度，℃；

进入旋转气流干燥管的进气温度因通过流态化区而相应降低，取为t1`

t1`=t1 -(0.3~0.5)( t1- t2 )

A—单位干燥管体积内的干燥表面积，m2／m 3，

A=6G(1+x)／(3600πD2／4)dpρm Vm

G—绝干物料流量，kg／h；

x — 物料干基含水量，kg／kg；

ρm一颗粒密度，kg／m3 ；

D一干燥室直径，m；

Vm一固体颗粒的运动速度，m／s；

q—旋转气流快速干燥管的热交换量，q=CQ，

Q由干燥器热量衡算确定，c为系数，

从安全考虑，取C=0．5—0．7；

h—传热系数，kJ／(m2·h·℃)；

dp—产品粒度，m。

(3)关键部件设计

①分级器 位于干燥室的顶部和中上部，其形状为短管状或圆环状。其内径的大小不仅影响产品的粒度大小，也影响着产品的终湿含量。分级器直径与产品粒度大小的关系，可通过下式求得：

此式假设颗粒为球状，其密度为ρ ，直径为dp， 流体的密度为ρg，粘度为μ，颗粒初始旋转半径为r1，分级器的内半径为r2，旋转的角速度为ω，干燥室的半径为R，干燥室从底部到分级器的高度为h，气量为v 。

②气体分布器 该装置由一空心的旋转蜗壳和环形挡片组成，干燥室的下部为一锥形底，并配备有搅拌装置。在挡板的下部留有一个间隙，形成窄缝。进风环隙可调节，气体切向进入气体分布器，经过环形挡板的下部缝隙，进入干燥室内部产生旋转上升气流。环隙窄缝的高度h为：

h=V／(πDut )

V一干燥室的进风量，m3/s；

D一干燥室的直径，m；

ut一环隙的切向速度，一般为30～60m／s。

以阻燃剂氢氧化镁为例，将有关参数代入上式，得到计算结果如表1。事实证明，设备的实际运行情况与设计结果基本符合。