奶粉氣流式實(shí)驗(yàn)室噴霧干燥機(jī)廠(chǎng)家過(guò)程中粘壁現(xiàn)象的研究
實(shí)驗(yàn)室噴霧干燥機(jī)廠(chǎng)家技術(shù)在我國(guó)是一項(xiàng)發(fā)展前景的干燥技術(shù),它能將物料方便快捷地干燥成均一的粉狀材料,目前大多數(shù)高校和研究所使用的是實(shí)驗(yàn)型實(shí)驗(yàn)室噴霧干燥機(jī)廠(chǎng)家機(jī)。為考察料液流量、料液濃度和料液種類(lèi)等影響牛初乳顆粒生長(zhǎng)速率的因素，得到牛初乳顆粒的生長(zhǎng)規(guī)律及工藝參數(shù)，為流態(tài)化低溫造粒裝置的研制提供依據(jù)，以牛初乳粉為原料，采用低溫流態(tài)化噴霧造粒技術(shù)制取了牛初乳顆粒。結(jié)果表明，低溫造粒能夠保護(hù)產(chǎn)品質(zhì)量不變，保持物質(zhì)原有的色、香、味及營(yíng)養(yǎng)。為了提高牛初乳粉的回收率,該文選擇輸入氣體溫度、壓縮氣體流量以及干燥氣體流量為影響因素,通過(guò)測(cè)定出口氣體溫度和牛初乳粉在干燥器各部件中的損失量以及產(chǎn)奶粉行業(yè)實(shí)驗(yàn)室噴霧干燥機(jī)廠(chǎng)家技術(shù)已日趨成熟，但仍存在一些問(wèn)題亟需解決，諸如干燥產(chǎn)品雜質(zhì)度高、液滴蒸發(fā)量低、干燥器內(nèi)壁掛粉等，其中zui為嚴(yán)重的就是奶粉實(shí)驗(yàn)室噴霧干燥機(jī)廠(chǎng)家過(guò)程中的粘壁(即掛粉)現(xiàn)象。本文以GIPP-2000實(shí)驗(yàn)室小型實(shí)驗(yàn)室噴霧干燥機(jī)廠(chǎng)家機(jī)為基礎(chǔ)模型，采用理論分析、數(shù)值仿真和實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的方法，研究奶粉實(shí)驗(yàn)室噴霧干燥機(jī)廠(chǎng)家過(guò)程中可控操作參數(shù)對(duì)粘壁現(xiàn)象的影響，為奶粉生產(chǎn)提供理論依據(jù)。 搭建了實(shí)驗(yàn)室噴霧干燥機(jī)廠(chǎng)家實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)進(jìn)風(fēng)溫度、料液濃度、進(jìn)料速率三個(gè)變量分別進(jìn)行了單因素實(shí)驗(yàn)與響應(yīng)曲面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，并在不同工況下分別取樣利用環(huán)境掃描電鏡進(jìn)行微觀(guān)結(jié)構(gòu)觀(guān)察，利用紅外真空干燥箱進(jìn)展,奶粉行業(yè)實(shí)驗(yàn)室噴霧干燥機(jī)廠(chǎng)家技術(shù)已日趨成熟，但仍存在一些問(wèn)題亟需解決，諸如干燥產(chǎn)品雜質(zhì)度高、液滴蒸發(fā)量低、干燥器內(nèi)壁掛粉等，其中zui為嚴(yán)重的就是奶粉實(shí)驗(yàn)室噴霧干燥機(jī)廠(chǎng)家過(guò)程中的粘壁(即掛粉)現(xiàn)象。本文以GIPP-2000實(shí)驗(yàn)室小型實(shí)驗(yàn)室噴霧干燥機(jī)廠(chǎng)家機(jī)為基礎(chǔ)模型，采用理論分析、數(shù)值仿真和實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的方法，研究奶粉實(shí)驗(yàn)室噴霧干燥機(jī)廠(chǎng)家過(guò)程中可控操作參數(shù)對(duì)粘壁現(xiàn)象的影響，為奶粉生產(chǎn)提供理論依據(jù)。 搭建了實(shí)驗(yàn)室噴霧干燥機(jī)廠(chǎng)家實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)進(jìn)風(fēng)溫度、料液濃度、進(jìn)料速率三個(gè)變量分別進(jìn)行了單因素實(shí)驗(yàn)與響應(yīng)曲面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，并在不同工況下分別取樣利用環(huán)境掃描電鏡進(jìn)行微觀(guān)結(jié)構(gòu)觀(guān)察，利用紅外真空干燥箱進(jìn)行含水量測(cè)定，找出了在粘壁量zui小前提下的*工藝參數(shù)用于后續(xù)的數(shù)值模擬驗(yàn)證。*工藝參數(shù)為：進(jìn)風(fēng)溫度200℃，料液濃度25％，泵轉(zhuǎn)速55r/min。分析了*工藝下各因素的交互作用響應(yīng)曲面圖，表明進(jìn)風(fēng)溫度和泵轉(zhuǎn)速的交互作用對(duì)粘壁的影響較大，在選擇參數(shù)時(shí)要綜合考慮各因素的交互作用。 運(yùn)用前處理軟件 GAMBIT對(duì)氣流式實(shí)驗(yàn)室噴霧干燥機(jī)廠(chǎng)家塔幾何模型進(jìn)行了整體網(wǎng)格劃分和局部加密；在FLUENT中考慮了重力和空氣拽力對(duì)霧滴運(yùn)動(dòng)的影響，以及離散相與連續(xù)相的雙向耦合，建立了波動(dòng)破碎霧化模型來(lái)模擬霧滴的二次霧化，并將壁面離散相邊界條件設(shè)置為trap，確定了迭代時(shí)間步長(zhǎng)為0.0001s，對(duì)離散相進(jìn)行了非穩(wěn)態(tài)追蹤。得到并分析了塔內(nèi)流場(chǎng)的溫度分布、速度分布、濕度分布及顆粒軌跡、顆粒溫度、顆粒停留時(shí)間等特性。 為了加深對(duì)粘壁現(xiàn)象的研究，zui后還分析了霧滴滴徑的影響因素和旋風(fēng)分離裝置對(duì)粘壁的影響。結(jié)果證實(shí)：霧滴的平均滴徑隨著進(jìn)風(fēng)溫度、進(jìn)料速率的增大而增大，隨氣液相對(duì)速度的增大而減??；旋風(fēng)分離器對(duì)粒徑20μm以?xún)?nèi)的顆粒分離性能較好，粒徑過(guò)大就易在旋風(fēng)分離器發(fā)生粘壁。

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