摘要：

          離心式噴霧干燥機(jī)配備有離心式霧化器,因此而得名。離心式噴霧干燥機(jī)是目前工業(yè)生產(chǎn)中使用zui廣泛的干燥機(jī)之一，通過(guò)高速旋轉(zhuǎn)的分散盤(pán)上加入料液，液體受離心力作用被甩成霧滴后在干燥機(jī)中干燥。在分散盤(pán)的表面，液體呈薄膜狀擴(kuò)散，并且在圓周處以高速甩出，霧化效果取決于圓周線速度和加料速率，還與料液的某些物理特性等因素有關(guān)。

     特性：

　　離心式噴霧干燥機(jī)有如下缺點(diǎn)：
　　⑴霧滴與氣體的接觸方式基本屬于并流形式，分散盤(pán)不能垂直放置；
　　⑵分散盤(pán)的加工精度要求較高，要有良好的動(dòng)平衡性能，如平衡狀態(tài)不佳,主軸及軸承容易被損壞；
　　⑶產(chǎn)品的堆密度壓力式噴霧干燥低一些。
 

　?。ㄒ唬╇x心式霧化器的霧化機(jī)理
　　當(dāng)向高速旋轉(zhuǎn)的分散盤(pán)上注入液體時(shí)，液體受離心力和重力作用，在兩種力的作用下得到加速分裂霧化，同時(shí)在液體和周?chē)諝獾慕佑|面處，由于存在摩擦力也促使形成霧滴。為此，前者稱為離心霧化，以離心力起主要作用。后者稱為速度霧化，離心力只起給液體加速作用。這兩種霧化作用只是在研究霧化基理時(shí)有意識(shí)分開(kāi)介紹，實(shí)際操作中，兩種霧化現(xiàn)象同時(shí)存在很難區(qū)分。當(dāng)進(jìn)料量較小而且轉(zhuǎn)速較低時(shí)，以離心霧化為主，采用離心式霧化產(chǎn)生的產(chǎn)品粒度分布要比壓力式和氣流式都窄一些。
　　一般情況下，旋轉(zhuǎn)分散盤(pán)表面上液滴的形成取決于許多條件，如料液的粘度、表面張力、分散盤(pán)上液體的慣性以及液體釋放時(shí)與空氣界面的相互摩擦作用等。分散盤(pán)在較低轉(zhuǎn)速的情況下，液體的性質(zhì)，特別是粘度和表面張力是主要因素。在工業(yè)生產(chǎn)中霧化器的轉(zhuǎn)速往往較高，此時(shí)的慣性和摩擦作用是形成液滴的主要因素。當(dāng)料液的粘度和表面張力占主要地位時(shí)，液滴會(huì)單獨(dú)形成，并從分散盤(pán)邊緣釋放以產(chǎn)生均勻的霧滴群。因料液的粘度產(chǎn)生較強(qiáng)的內(nèi)力，而該內(nèi)力阻止液體在分散盤(pán)邊緣的破裂，因而需要較大的能量才能獲得較高的分散度。較高的表面張力會(huì)產(chǎn)生大的顆粒，由分散盤(pán)邊緣較厚的液膜中產(chǎn)生，低表面張力會(huì)使液絲拉長(zhǎng)，斷裂時(shí)產(chǎn)生較小的液滴。對(duì)于高粘度、高表面張力料液通常產(chǎn)生球形顆粒，并且通過(guò)改變操作條件比較容易控制霧滴直徑。離心式霧化器產(chǎn)生的霧群基本在同一水平面上，而不象另外兩種霧化器噴出液體時(shí)有一定的角度。
　　離心式霧化基本可以歸納為料液直接分裂成液滴、絲狀割裂成液滴和膜狀分裂成液滴三種情況。
　　1.料液直接分裂成液滴
　　當(dāng)料液的進(jìn)料量較少時(shí)，料液受離心力作用，迅速向分散盤(pán)的邊緣移動(dòng)，分散盤(pán)周邊上隆起半球狀液體環(huán)，形狀取決于料液的粘度、表面張力、離心力及分散盤(pán)的形狀和光滑程度。當(dāng)離心力大于表面張力時(shí)，分散盤(pán)邊緣的球狀液滴立即被拋出而分裂霧化，液滴中伴隨有少量大液滴。
　　2．絲狀割裂成液滴
　　當(dāng)料液流量較大而且轉(zhuǎn)速加快時(shí)，半球狀料液被拉成許多絲狀液體線。流量增加，分散盤(pán)周邊的液絲數(shù)量也在增加。如果達(dá)到一定數(shù)量后，液絲就會(huì)變粗，而液絲的數(shù)量不再增加，拋出的液絲也不穩(wěn)定。液絲運(yùn)動(dòng)的波動(dòng)和不均勻性，在分散盤(pán)邊緣附近使之?dāng)嗔?，受表面張力的作用收縮成球狀。
　　3．膜狀分裂成液滴
　　當(dāng)液體的流量繼續(xù)增加時(shí)，液絲數(shù)量與絲徑都不再增加，液絲間相互粘合形成薄膜。離心力將液膜拋出分散盤(pán)周邊一定距離后，被分裂成分布較廣的液滴。若再進(jìn)一步提高轉(zhuǎn)速，液膜便向分散盤(pán)周邊收縮，液膜帶變窄。若液體在分散盤(pán)表面上的滑動(dòng)能減到zui小，可使液體以高速度噴出，在分散盤(pán)周邊與空氣發(fā)生摩擦而分裂霧化。
　　從上面的分析可以看出，三種霧化機(jī)理可能出現(xiàn)在不同的操作階段，也可能同時(shí)出現(xiàn)，但總有一種是主要的霧化形式。以哪一種霧化為主則與分散盤(pán)的形狀、直徑、轉(zhuǎn)速、進(jìn)料量、料液的表面張力和粘度有關(guān)。
 

　?。ǘ╈F化器的結(jié)構(gòu)型式
　　１．氣動(dòng)式
　　氣動(dòng)式驅(qū)動(dòng)方式主要是在主軸上安裝一個(gè)透平輪，通過(guò)壓縮空氣驅(qū)動(dòng)透平輪帶動(dòng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，以帶動(dòng)霧化分散盤(pán)高速旋轉(zhuǎn)。這種霧化器的特點(diǎn)是通過(guò)調(diào)節(jié)壓縮空氣的壓力和氣量實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速,幾乎沒(méi)有機(jī)械磨損問(wèn)題。霧化器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不需要維修，壓縮空氣的壓力在0.2～1.0MPa，主要適用于小型實(shí)驗(yàn)裝置。
　?。玻畽C(jī)電一體式
　　機(jī)電一體式霧化器采用高速電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)分散盤(pán)，省去了較復(fù)雜的機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，減少了機(jī)械磨損，而且輸入功率隨著處理量的變化而自行調(diào)整，因此，能耗是機(jī)械傳動(dòng)的50%～60%，比氣動(dòng)式也要節(jié)省30%。這種結(jié)構(gòu)是把電機(jī)的線圈安裝在霧化器的殼體內(nèi)，分散盤(pán)安裝在相當(dāng)于電機(jī)的主軸上，通過(guò)調(diào)節(jié)電機(jī)的頻率以改變主軸的轉(zhuǎn)速，也是無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)變速。
　?。常畽C(jī)械傳動(dòng)式
　　機(jī)械傳動(dòng)式有兩種結(jié)構(gòu)，一種是齒輪傳動(dòng)，另一種是皮帶傳動(dòng)。齒輪傳動(dòng)是電機(jī)帶動(dòng)大齒輪，大齒輪與主軸上的小齒輪嚙合。齒輪的傳動(dòng)比不同，主軸的轉(zhuǎn)速也不同，這種結(jié)構(gòu)在物料進(jìn)料量波動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)速恒定，機(jī)械效率較高。但齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生熱量，齒輪箱需要潤(rùn)滑并用油泵強(qiáng)制循環(huán)冷卻，設(shè)備抗沖擊能力較弱。
　　皮帶傳動(dòng)是通過(guò)電機(jī)帶動(dòng)大皮帶輪，再通過(guò)皮帶帶動(dòng)主軸上的小皮帶輪工作。理論上，轉(zhuǎn)速比等于大、小皮帶輪直徑的反比。皮帶傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是傳動(dòng)系統(tǒng)不需要冷卻和潤(rùn)滑，抗沖擊能力較強(qiáng)。缺點(diǎn)是主軸轉(zhuǎn)速會(huì)隨進(jìn)料量的變化有一定波動(dòng)。
　　對(duì)于大型的機(jī)械傳動(dòng)霧化器，因工作環(huán)境的關(guān)系，必須采用冷卻系統(tǒng)以排出霧化器因機(jī)械傳動(dòng)和干燥過(guò)程傳入的熱量。目前，冷卻方式主要有水冷和氣冷。水冷的結(jié)構(gòu)要求有良好的密閉性，通過(guò)水泵打循環(huán)水。風(fēng)冷是通過(guò)風(fēng)機(jī)進(jìn)行通風(fēng)強(qiáng)制冷卻。一個(gè)口進(jìn)入冷風(fēng)，另一個(gè)口排出，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。
 

　　（三）霧化器分散盤(pán)的型式
　　分散盤(pán)的高速旋轉(zhuǎn)還產(chǎn)生如下三個(gè)作用：
　　① 分散盤(pán)對(duì)空氣產(chǎn)生的壓力；
　　② 由于分散盤(pán)表面與空氣之間摩擦而形成的吸引力；
　　③ 霧化時(shí)傳給空氣的動(dòng)量。
　　前面已經(jīng)提到，離心式霧化器基本原理就是通過(guò)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)主軸，主軸帶動(dòng)固定在其上的分散盤(pán)高速旋轉(zhuǎn)。分散盤(pán)的型式主要有轉(zhuǎn)杯分散盤(pán)、多管分散盤(pán)、直線翼型分散盤(pán)和曲線翼型分散盤(pán)。
　　１．轉(zhuǎn)杯分散盤(pán)
　　轉(zhuǎn)杯分散盤(pán)如倒置的杯子，表面光滑，具有銳利的周邊。進(jìn)料管設(shè)置在中心處，料液首先落到液體分配器上，使之均勻地沿杯狀體向下流動(dòng)，當(dāng)?shù)竭_(dá)杯口處，料液受離心力的作用被甩出霧化，這種結(jié)構(gòu)適用于獲得較細(xì)顆粒的場(chǎng)合。主要由進(jìn)料管、主軸、液體分配盤(pán)和轉(zhuǎn)杯組成。
　　２．多管分散盤(pán)
　　在分散盤(pán)上均勻布置若干個(gè)噴管，這些噴管多以耐磨材料制成，可以在分散盤(pán)轉(zhuǎn)速不高時(shí)獲得較大的線速度?？讖降拇笮『蜕斐龅拈L(zhǎng)短可以控制產(chǎn)品的粒度，目前在食品干燥中被廣泛采用。
　　3.直線翼型分散盤(pán)
　　直線翼型分散盤(pán)是在分散盤(pán)周向均勻分布若干個(gè)液體通道，通道口中心線是以分散盤(pán)為中心的放射線形狀，通道有圓形、方形和長(zhǎng)圓形。這種分散盤(pán)的加工費(fèi)用較低，料液不易堵塞通道，但通道內(nèi)有時(shí)能進(jìn)入空氣。
　　為了降低加工難度，常把分散盤(pán)分體加工后再進(jìn)行組裝，在盤(pán)蓋和分散盤(pán)間形成許多直線通道，噴霧時(shí)周邊影響小。這種結(jié)構(gòu)比較合理，料液的滑動(dòng)根據(jù)液膜在盤(pán)面上的運(yùn)動(dòng)速度而定。離盤(pán)中心較近的地方運(yùn)動(dòng)速度不大，因此滑動(dòng)也不大。在離軸中心一定距離設(shè)置通道，目的是防止料液滑動(dòng)，增加潤(rùn)濕面的周邊，使薄膜沿通道垂直移動(dòng)。這種結(jié)構(gòu)可以在不改變分散盤(pán)直徑的情況下，通過(guò)改變通道的截面積提高處理量，而產(chǎn)生的霧距基本相同。有研究表明，通道的截面積越小，產(chǎn)生的霧滴越小，反之霧滴就大。
　　4．曲線翼分散盤(pán)
　　曲線翼型分散盤(pán)的基本結(jié)構(gòu)與直線翼型基本相同，不同的是曲線翼型的通道是曲線的溝槽，在這種分散盤(pán)中，又分為高曲線型、低曲線型和雙曲線型等多種。與直線翼型相比，加工費(fèi)用略高一些，但產(chǎn)品的堆密度約比前者高7％～10％。