間歇式真空干燥過程中的輔助系統(tǒng)

胡江玲

淄博真空設備廠有限公司, 山東 淄博 255200

真空干燥作為“綠色環(huán)保型”干燥，其應用領域已經(jīng)相當廣泛。真空干燥設備也多種多樣，根據(jù)設備運轉(zhuǎn)形式來劃分，可以分為連續(xù)式真空干燥和間歇式真空干燥。但是，由于連續(xù)式真空干燥設備受價格貴、占地面積大、使用維修較難等條件的約束，間歇式真空干燥被更加廣泛地采用。

用于間歇式真空干燥的典型系統(tǒng)如圖1所示，主要包括真空干燥設備、冷凝器、真空系統(tǒng)、除塵設備，另外還有儀表及控制系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)。真空干燥設備作為真空干燥工藝的核心設備在很多干燥文獻中都有詳細介紹，本文僅對間歇真空干燥過程中的配套冷凝器、真空系統(tǒng)、除塵設備做一簡單論述。

圖1

1.冷凝器的選擇與計算

在干燥系統(tǒng)中的冷凝器是真空容器，因此要滿足外壓容器的強度要求，筒體和各聯(lián)接部位的泄漏應滿足真空密封的要求。在大多數(shù)的干燥系統(tǒng)中所配的冷凝器為管殼式冷凝器（一般為水冷），可用于氣—液、液—液之間的熱量交換，常用來制作冷凝器和加熱器，用途非常廣泛。

1.1 在列管換熱器中，哪種流體在什么條件下走管程(或殼程)，選擇的一般原則為：(1)不潔凈和易結(jié)垢的流體宜走管程，因管內(nèi)清洗方便；(2)腐蝕性流體宜走管程，以免管束和殼體同時受腐蝕，且清洗、檢修方便；(3)壓強高的流體宜走管程，以免殼體同時受壓；(4)有毒流體宜走管程，使泄漏機會減少；(5)被冷卻的流體宜走殼程，便于散熱，增強冷卻效果；(6)飽和蒸汽宜走殼程，便于排出冷凝液和不凝氣，且蒸汽潔凈不污染；(7)流量小或粘度大的流體宜走殼程，因折流檔板的作用可使在低雷諾數(shù)(Re＞100)下即可達到湍流，但也可在管內(nèi)采用多管程；(8)若兩流體溫差較大，宜使α大的流體走殼程，使管壁和殼壁溫差減小。

1.2 折流板設計：換熱器安裝折流擋板是為了提高殼程對流傳熱系數(shù)，為了獲得良好的效果，折流擋板的尺寸和間距必須適當。一般弓形缺口高度與殼體內(nèi)徑之比為0.15～0.45，常采用0.20和0.25兩種。

1.3 管徑和排列：傳熱管徑越小，換熱器單位體積的傳熱面積就越大。對潔凈

的流體可取小管徑，而對不潔凈或易結(jié)垢的流體管徑應大些。目前我國列管式換熱器標準中采用Φ19×2mm、Φ25×2mm、Φ25×2.5mm等規(guī)格。管板上管子的排列方法常用的為等邊三角形、正方形直列和正方形錯列三種。擋板的間距過大，就不能保證流體垂直流過管束，使流速減小，管外對流傳熱系數(shù)下降；間距過小不便于檢修，流動阻力也大。一般取擋板間距為殼體內(nèi)徑的0.2～1.0倍，我國系列標準中采用的擋板間距為：固定管板式有150，300和600mm三種；浮頭式有 150，200，300，480和600mm五種。

1.4 殼體設計：換熱器殼體內(nèi)徑應等于或稍大于管板直徑，通常是根據(jù)管徑，管數(shù)和管子的排列方法，用作圖法確定。當管數(shù)較多又要反復計算時，可參考系列標準或通過估算初選外殼直徑，待設計完成后再用作圖法畫出管子的排列圖。為使管子均勻排列，防止流體走“短路”，可以適當增減一定數(shù)目的管子或安排一些拉桿。$

2.真空系統(tǒng)的選擇

真空系統(tǒng)是干燥的動力，真空系統(tǒng)在干燥過程中的最大作用就是抽除物料中所含的水分和在真空狀態(tài)下的低沸點溶劑，使需用的加熱溫度降低，達到干燥的目的。 所以，為達到不同產(chǎn)品的工藝指標、工作效率和設備工作壽命要求、不同的真空區(qū)段需要選擇不同的真空系統(tǒng)配置。為達到最佳配置，選擇真空系統(tǒng)時，應考慮下述各點：

確定工作真空范圍:首先必須檢查確定每一種工藝要求的真空度。因為每一種工藝都有其適應的真空度范圍，必須認真研究確定之。

確定極限真空度

在確定了工藝要求的真空度的基礎上檢查真空泵系統(tǒng)的極限真空度，因為系統(tǒng)的極限真空度決定了系統(tǒng)的最佳工作真空度。一般來講，系統(tǒng)的極限真空度比系統(tǒng)的工作真空度低20%，比前級泵的極限真空度低50%。

被抽氣體種類與抽氣量

檢查確定工藝要求的抽氣種類與抽氣量。因為如果被抽氣體種類與泵內(nèi)液體發(fā)生反應，泵系統(tǒng)將被污染。同時必須考慮確定合適的排氣時間與抽氣過程中產(chǎn)生的氣體量。

真空容積

檢查確定達到要求的真空度所需要的時間、真空管道的流阻與泄漏。考慮達到要求真空度后在一定工藝要求條件下維持真空需要的抽氣速率。

3.除塵設備

物料在干燥過程中，在各種不同場合將會有粉塵產(chǎn)生，其中絕大部分粉塵就是產(chǎn)品。目前，在干燥系統(tǒng)中使用最廣泛的是旋風除塵器和脈沖袋式除塵器。

3.1 旋風除塵器

旋風除塵器于1885年開始使用，已發(fā)展成為多種形式。按其流進入方式，可分為切向進入式和軸向進入式兩類。在相同壓力損失下，后者能處理的氣體約為前者的3倍，且氣流分布均勻。

旋風分離器是利用旋轉(zhuǎn)的氣體所產(chǎn)生的離心力，將粉塵從氣流中分離出來的一種干式氣、固分離裝置。旋風除塵器的主要特點是結(jié)構簡單、操作彈性大，對于捕集5￣10μm以上的粉塵，效率較高，管理維修方便，易于制造、安裝和維護管理，價格低廉，已廣泛用于從氣流中分離固體和液體粒子，或從液體中分離固體粒子。在普通操作條件下，作用于粒子上的離心力是重力的5～2500倍，所以旋風除塵器的效率顯著高于重力沉降室。

3.2 脈沖袋式除塵器

脈沖袋式除塵器的特點是周期性地向濾袋內(nèi)噴吹壓縮空氣，以清除濾袋積灰，和濾袋效率保持恒定，這種清灰方式效果好，不損傷濾袋。

結(jié)束語

以上是對間歇式真空干燥工藝過程中輔助系統(tǒng)冷凝器、真空系統(tǒng)、除塵設備的簡單介紹。目前，在使用真空干燥的如醫(yī)藥、化工等行業(yè)中，冷凝系統(tǒng)及真空系統(tǒng)已經(jīng)被配套使用。

[1]徐成海等.真空低溫技術與設備.冶金工業(yè)出版社，1995

[2]張祉佑.制冷原理與設備.西安交通大學機械工業(yè)出版社，1986

[3]達道安等.真空設計手冊.蘭州物理研究所，1991