CN111992352A - 一种喷雾干燥用超细液体雾化装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种喷雾干燥用超细液体雾化装置，包括压缩空气外套，所述压缩空气外套上端设置有压缩空气管，所述压缩空气外套内设置有料液外套，所述料液外套上端设置有料液进管，所述料液外套和压缩空气外套之间设置有压缩空气旋转装置，所述料液外套内部设置有液体旋转装置，所述料液外套内部下端设置有液体喷出装置；本发明公开的一种喷雾干燥用超细液体雾化装置，利用料液通道喷嘴将液体一次雾化成小液滴后，再利用旋转的压缩空气将液滴群进行二次雾化，以得到更细的雾滴和更高的产量，在得到同等雾滴大小下，产能是传统方式的十倍。

Description

一种喷雾干燥用超细液体雾化装置
技术领域
本发明涉及液体雾化技术领域，具体为一种喷雾干燥用超细液体雾化装置。
背景技术
雾化是指通过喷嘴或用高速气流使液体分散成微小液滴的操作。喷雾干燥机是一种可以同时完成干燥和造粒的装置，按工艺要求可以调节料液泵的压力、流量、喷孔的大小，得到所需的按一定大小比例的球形颗粒，喷雾干燥机为连续式常压干燥器的一种，用特殊设备将液料喷成雾状，使其与热空气接触而被干燥。用于干燥有些热敏性的液体、悬浮液和粘滞液体，也用于干燥燃料、中间体、肥皂粉和无机盐等，一般包括电热鼓风干燥箱、真空干燥箱、高速离心喷雾干燥机、无菌喷雾干燥机等。
现有喷雾干燥机使用的气流喷嘴采用的是双套管结构，内部走液体，外部走压缩空气，液体和压缩空气均采用直流式通道，这样的雾化方式得到的雾滴不均匀，很难达到超细雾化的效果，且产能较低。
本发明公开的一种喷雾干燥用超细液体雾化装置用于解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种喷雾干燥用超细液体雾化装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种喷雾干燥用超细液体雾化装置，包括压缩空气外套，所述压缩空气外套是圆柱体结构，所述压缩空气外套上端设置有压缩空气管，所述压缩空气管和压缩空气外套相通且密封连接，外部的空压机在1～8公斤的压力下将空气压缩，压缩空气通过压缩空气管进入压缩空气外套内，所述压缩空气外套内设置有料液外套，所述料液外套是圆柱体结构，所述料液外套上端设置有料液进管，所述料液进管和料液外套相通且密封连接，外部高压泵在5～50公斤的压力下将料液压缩，通过料液进管进入料液外套内，液体在该压缩作用下喷出形成雾化液滴，所述料液外套和压缩空气外套之间设置有压缩空气旋转装置，进入压缩空气外套内的空气经过压缩空气旋转装置的旋转作用获得离心力，在离心作用下喷出后可将液滴进一步雾化，获得更细的液滴和更高的产能，所述料液外套内部设置有液体旋转装置，液体进入液体旋转装置，获得一个切向的离心力，形成旋转的液体喷出，液体的行走路径变长，喷出后可获得更细的液滴，所述料液外套内部下端设置有液体喷出装置，液体经液体喷出装置进行扩散后形成较大的雾化角度。
优选的，所述压缩空气旋转装置为压缩空气旋转喷芯，所述压缩空气旋转喷芯由动力装置带动转动，该动力装置可由现有技术获得，给予压缩空气一个切向的动力，所述压缩空气旋转喷芯内部为下端收口的圆柱筒体，所述压缩空气旋转喷芯侧壁上设置有若干空气喷入口，压缩空气经过空气喷入口由缩空气外套内进入压缩空气旋转喷芯内，所述压缩空气旋转喷芯下端设置有空气喷出口，压缩空气旋转喷芯内的空气获得离心力后，形成涡旋的空气流向经空气喷出口喷出作用于雾滴，使雾滴获得更长的行走路径，雾滴在该作用力下进一步雾化，所述空气喷入口、空气喷出口分别和压缩空气旋转喷芯内部连通。
优选的，所述空气喷入口中轴线和压缩空气旋转喷芯的内壁之间的夹角为a，所述10°≤a≤90°，空气喷入口是切向开口，使压缩空气进入空气喷入口后沿着压缩空气旋转喷芯的内壁流动，方便压缩空气更快的获得离心力，形成涡旋流向的空气。
优选的，所述料液外套穿过压缩空气旋转喷芯内部，所述压缩空气旋转喷芯和料液外套的外壁旋转密封连接，所述压缩空气旋转喷芯的外壁和压缩空气外套旋转密封连接。
优选的，所述液体旋转装置为液体旋转喷芯，所述液体旋转喷芯由动力装置带动转动，该动力装置可由现有技术获得，给予压缩液体一个切向的动力，所述液体旋转喷芯为圆柱筒体，液体在液体旋转喷芯的旋转作用下获得离心力，形成涡旋流向的液体，行走路径变长，喷出的液滴较传统直喷的液滴更细，所述液体旋转喷芯下端设置有若干液体喷出口，涡旋流向的液体经液体喷出口喷出所述液体喷出口和液体旋转喷芯内部连通。
优选的，所述液体旋转喷芯浮动设置于料液外套内部。
优选的，所述液体喷出口的中轴线和液体旋转喷芯内壁之间的夹角为b，所述0°≤b≤80°，液体经液体旋转喷芯获得离心力后，液体喷出口可引导液体集中喷出，获得更大的喷出力。
优选的，所述液体喷出装置为液体硬质合金喷头，所述液体硬质合金喷头为上宽下窄的锥形柱筒，所述液体喷出装置的形状便于其本身的更换，所述液体硬质合金喷头的内部是抛物线形的倒角通孔，该抛物线形的倒角通孔进一步集中涡旋流向的液体，并控制液体雾化的角度。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明公开的一种喷雾干燥用超细液体雾化装置采用加压二流体形式，料液外套喷嘴将液体一次雾化成小液滴前，先利用液体旋转装置使液体获得离心力，形成涡旋流向的液体，使得液体在第一次雾化时获得更长的行走路径，更大的雾化角度，更细的雾化颗粒；
在第一次雾化完成后，利用压缩空气旋转装置使压缩空气获得离心力，形成涡旋流向的空气，压缩空气获得离心力后作用于第一次的雾化颗粒上，将液滴群进行二次雾化，获得更细的雾化颗粒和更高的产量，在同等的雾滴大小下，本装置的产能是传统方式产能的10倍；
同时，液体在第一次雾化喷出时，液体喷出装置对涡旋流向的液体进行集流再喷出，辅助雾化获得更细的液滴的同时控制雾化的角度。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明的一种喷雾干燥用超细液体雾化装置的剖视图；
图2是本发明压缩空气旋转喷芯的正视图；
图3是本发明压缩空气旋转喷芯的剖视图；
图4是本发明压缩空气旋转喷芯的俯视剖视图；
图5是本发明液体旋转喷芯的剖视图；
图6是本发明液体硬质合金喷头的剖视图；
图7是本发明压缩空气和液体的走向图；
图8是本发明实验1中粒径点含量累计图；
图9是本发明实施例1中雾化颗粒的电子显微镜扫描图；
图10是本发明对比例3中雾化颗粒的电子显微镜扫描图。
图中：1、压缩空气外套；2、压缩空气管；3、料液外套；4、料液进管；5、压缩空气旋转装置；6、液体旋转装置；7、液体喷出装置；8、压缩空气旋转喷芯；9、空气喷入口；10、空气喷出口；11、液体旋转喷芯；12、液体喷出口；13、液体硬质合金喷头。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：一种喷雾干燥用超细液体雾化装置，包括压缩空气外套1，压缩空气外套1上端设置有压缩空气管2，压缩空气外套1内设置有料液外套3，料液外套3上端设置有料液进管4，料液外套3和压缩空气外套1之间设置有压缩空气旋转装置5，料液外套3内部设置有液体旋转装置6，料液外套3内部下端设置有液体喷出装置7。
压缩空气旋转装置5为压缩空气旋转喷芯8，压缩空气旋转喷芯8内部为下端收口的圆柱筒体，压缩空气旋转喷芯8侧壁上设置有若干空气喷入口9，压缩空气旋转喷芯8下端设置有空气喷出口10，空气喷入口9、空气喷出口10分别和压缩空气旋转喷芯8内部连通。
空气喷入口9中轴线和压缩空气旋转喷芯8的内壁之间的夹角a＝50°。
料液外套3穿过压缩空气旋转喷芯8内部，压缩空气旋转喷芯8和料液外套3的外壁旋转密封连接，压缩空气旋转喷芯8的外壁和压缩空气外套1旋转密封连接。
液体旋转装置6为液体旋转喷芯11，液体旋转喷芯11为圆柱筒体，液体旋转喷芯11下端设置有若干液体喷出口12，液体喷出口12和液体旋转喷芯11内部连通。
液体旋转喷芯11浮动设置于料液外套3内部。
液体喷出口12的中轴线和液体旋转喷芯11内壁之间的夹角b＝40°。
液体喷出装置7为液体硬质合金喷头13，液体硬质合金喷头13为上宽下窄的锥形柱筒，液体硬质合金喷头13的内部是抛物线形的倒角通孔。
实施例2：一种喷雾干燥用超细液体雾化装置，包括压缩空气外套1，压缩空气外套1上端设置有压缩空气管2，压缩空气外套1内设置有料液外套3，料液外套3上端设置有料液进管4，料液外套3和压缩空气外套1之间设置有压缩空气旋转装置5，料液外套3内部设置有液体旋转装置6，料液外套3内部下端设置有液体喷出装置7。
压缩空气旋转装置5为压缩空气旋转喷芯8，压缩空气旋转喷芯8内部为下端收口的圆柱筒体，压缩空气旋转喷芯8侧壁上设置有若干空气喷入口9，压缩空气旋转喷芯8下端设置有空气喷出口10，空气喷入口9、空气喷出口10分别和压缩空气旋转喷芯8内部连通。
空气喷入口9中轴线和压缩空气旋转喷芯8的内壁之间的夹角a＝10°。
料液外套3穿过压缩空气旋转喷芯8内部，压缩空气旋转喷芯8和料液外套3的外壁旋转密封连接，压缩空气旋转喷芯8的外壁和压缩空气外套1旋转密封连接。
液体旋转装置6为液体旋转喷芯11，液体旋转喷芯11为圆柱筒体，液体旋转喷芯11下端设置有若干液体喷出口12，液体喷出口12和液体旋转喷芯11内部连通。
液体旋转喷芯11浮动设置于料液外套3内部。
液体喷出口12的中轴线和液体旋转喷芯11内壁之间的夹角b＝80°。
液体喷出装置7为液体硬质合金喷头13，液体硬质合金喷头13为上宽下窄的锥形柱筒，液体硬质合金喷头13的内部是抛物线形的倒角通孔。
实施例3：一种喷雾干燥用超细液体雾化装置，包括压缩空气外套1，压缩空气外套1上端设置有压缩空气管2，压缩空气外套1内设置有料液外套3，料液外套3上端设置有料液进管4，料液外套3和压缩空气外套1之间设置有压缩空气旋转装置5，料液外套3内部设置有液体旋转装置6，料液外套3内部下端设置有液体喷出装置7。
压缩空气旋转装置5为压缩空气旋转喷芯8，压缩空气旋转喷芯8内部为下端收口的圆柱筒体，压缩空气旋转喷芯8侧壁上设置有若干空气喷入口9，压缩空气旋转喷芯8下端设置有空气喷出口10，空气喷入口9、空气喷出口10分别和压缩空气旋转喷芯8内部连通。
空气喷入口9中轴线和压缩空气旋转喷芯8的内壁之间的夹角a＝90°。
料液外套3穿过压缩空气旋转喷芯8内部，压缩空气旋转喷芯8和料液外套3的外壁旋转密封连接，压缩空气旋转喷芯8的外壁和压缩空气外套1旋转密封连接。
液体旋转装置6为液体旋转喷芯11，液体旋转喷芯11为圆柱筒体，液体旋转喷芯11下端设置有若干液体喷出口12，液体喷出口12和液体旋转喷芯11内部连通。
液体旋转喷芯11浮动设置于料液外套3内部。
液体喷出口12的中轴线和液体旋转喷芯11内壁之间的夹角b＝0°。
液体喷出装置7为液体硬质合金喷头13，液体硬质合金喷头13为上宽下窄的锥形柱筒，液体硬质合金喷头13的内部是抛物线形的倒角通孔。
对比例1：和实施例1相比,本装置无压缩空气旋转装置5。
对比例2：和实施例1相比,本装置无液体旋转装置6。
对比例3：和实施例1相比,本装置无压缩空气旋转装置5、液体旋转装置6、液体喷出装置7。
实验1：选取折射率为1.504的磷酸铁为实验对象，折射率为1.361的乙醇为介质，使用BT-9300ST激光粒度分析仪，对实施例1～3、对比例1～3的装置雾化的液滴进行粒度测试，设置光学模式为Mie，超声分散为2min，分析模式为8.0多峰，循环泵速为1600r/min，分布类型为体积分布，得到表1-粒径点含量(％)表，其中Dd＝m表示直径小于dum的颗粒含量为m％，(例如D45＝72.55表示实施例1中直径小于45um的颗粒含量为72.55％)：
表1-粒径点含量(％)表
Dd(um)粒径点 实施例1 实施例2 实施例3 对比例1 对比例2 对比例3
D0.5 0.64 0.82 0.35 0 0 0
D1 0.64 0.86 0.37 0.11 0.06 0
D2 0.78 0.93 0.66 0.21 0.19 0.09
D5 2.23 3.12 1.89 0.85 0.67 0.33
D10 9.63 10.64 7.98 2.69 2.25 1.01
D20 32.08 35.96 30.21 9.65 9.12 5.28
D45 72.55 78.25 69.54 21.81 20.61 11.5
D75 91.33 95.35 88.68 40.58 39.99 20.59
D100 96.86 98.23 94.98 70.63 69.87 41.56
D200 100 100 100 95.44 95.12 85.39
D300 100 100 100 99.23 99.16 92.38
D500 100 100 100 100 100 100
由表1可以看到，实施例1中D75＝91.33，实施例2中D75＝95.35，实施例1中粒径D75＝88.68，即实施例1中直径小于75um的颗粒含量为91.33％，实施例2中直径小于75um的颗粒含量为95.35％，实施例3中直径小于75um的颗粒含量为88.68％，表示本发明公开的一种喷雾干燥用超细液体雾化装置雾化的绝大部分的液体颗粒的粒径小于75um，且几乎所有液体颗粒的粒径小于100um，且100％的颗粒粒径小于200um；而对比例2和对比例3由于缺少压缩空气旋转装置5或液体旋转装置6，其中对比例2的D75＝40.58，对比例3的D75＝39.99，即粒径小于75um的液体颗粒少于实施例1～3的一半，且对比例2的D200＝95.44，对比例3的D200＝95.12，说明对比例2和对比例3中粒径小于200um时才包含了绝大多数的液体颗粒；对比例3中D300＝92.38，说明粒径小于300um时才包含了绝大多数的液体颗，且对比例1～3中100％的颗粒粒径小于500um。
再由表1得到图8-粒径点含量累计图，由图8中也可以看出，对比例1～3的曲线在D为100um左右时达到了峰值，对比例1～2的曲线在D为300um左右时达到了峰值，对比例3的曲线在D为500um左右时达到了峰值，说明实施例1～3雾化的液滴颗粒的粒径小于对比例1～3雾化的液滴颗粒的粒径，说明本发明公开的一种喷雾干燥用超细液体雾化装置雾化的颗粒更细，达到了超细雾化的效果，具有实用性。
实验2：用电子显微镜扫描实施例1和对比例3的装置喷出的单个雾滴，得到图9和图10，其中图9中颗粒的粒径为5um，图10中颗粒的粒径为300um，很直观的说明了本发明雾化的颗粒更细。
实验3：选取磷酸铁为实验对象，乙醇为介质，控制相同的空气流速、相同的液体体积流量和相同的气体体积流量，使用实施例1～3、对比例1～3的装置对液体持续雾化8h，得到表2-液体雾化量(kg)：
表2-液体雾化量(kg)
时间(h) 实施例1 实施例2 实施例3 对比例1 对比例2 对比例3
1h 304 308 301 148 159 39
4h 1210 1244 1119 586 623 149
8h 2439 2468 2405 1159 1280 301
由表2可以看出，实施例1～3每小时的雾化量在300kg左右，对比例1～2每小时的雾化量在150kg左右，对比例3每小时的雾化量在40kg左右，而对比例3的装置和传统装置类似，说明本装置比传统装置的产能增大9～10倍，具有相当高的雾化效率，具有实用性。
本发明的工作原理：如图7所示，液体在高压泵的压力作用下进入料液进管4，顺着料液进管4进入料液外套3内，再进入液体旋转装置6旋转加速后经过液体硬质合金喷头13喷出，同时外部空气在空压机的压力作用下进入压缩空气管2，顺着压缩空气管2进入压缩空气外套1内，再进入压缩空气旋转装置5旋转加速后喷出，对液体硬质合金喷头13喷出的雾滴进一步雾化；
其中液体旋转装置6的运行原理是：液体在一定压力下进入液体旋转喷芯11内后，液体在旋转作用下获得离心力，沿着液体旋转喷芯11的内壁流动，同时流动行程变长，且流动角度变化，之后沿着液体喷出口12喷出后，获得了较大的速度和较大的流向角度；
压缩空气旋转装置5的运行原理是：空气再一定压力下通过空气喷入口9进入压缩空气旋转喷芯8内，空气再旋转作用下获得离心力，沿着压缩空气旋转喷芯8的内壁流动，获得较长的流动行程，在流动过程中获得较大的速度和较大的流向角度；
空气经过空气喷出口10的引导，液体经过液体硬质合金喷头13的引导，使空气和液滴相遇，二者之间形成很高的相对速度，产生相互的摩擦力和剪切力，液体在瞬间被拉成细长的丝，并在变细过程中断裂成极细的雾滴，达到超细雾化的效果。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种喷雾干燥用超细液体雾化装置，其特征在于：包括压缩空气外套(1)，所述压缩空气外套(1)上端设置有压缩空气管(2)，所述压缩空气外套(1)内设置有料液外套(3)，所述料液外套(3)上端设置有料液进管(4)，所述料液外套(3)和压缩空气外套(1)之间设置有压缩空气旋转装置(5)，所述料液外套(3)内部设置有液体旋转装置(6)，所述料液外套(3)内部下端设置有液体喷出装置(7)。
2.根据权利要求1所述的一种喷雾干燥用超细液体雾化装置，其特征在于：所述压缩空气旋转装置(5)为压缩空气旋转喷芯(8)，所述压缩空气旋转喷芯(8)内部为下端收口的圆柱筒体，所述压缩空气旋转喷芯(8)侧壁上设置有若干空气喷入口(9)，所述压缩空气旋转喷芯(8)下端设置有空气喷出口(10)，所述空气喷入口(9)、空气喷出口(10)分别和压缩空气旋转喷芯(8)内部连通。
3.根据权利要求2所述的一种喷雾干燥用超细液体雾化装置，其特征在于：所述空气喷入口(9)中轴线和压缩空气旋转喷芯(8)的内壁之间的夹角为a，所述10°≤a≤90°。
4.根据权利要求2所述的一种喷雾干燥用超细液体雾化装置，其特征在于：所述料液外套(3)穿过压缩空气旋转喷芯(8)内部，所述压缩空气旋转喷芯(8)和料液外套(3)的外壁旋转密封连接，所述压缩空气旋转喷芯(8)的外壁和压缩空气外套(1)旋转密封连接。
5.根据权利要求1所述的一种喷雾干燥用超细液体雾化装置，其特征在于：所述液体旋转装置(6)为液体旋转喷芯(11)，所述液体旋转喷芯(11)为圆柱筒体，所述液体旋转喷芯(11)下端设置有若干液体喷出口(12)，所述液体喷出口(12)和液体旋转喷芯(11)内部连通。
6.根据权利要求5所述的一种喷雾干燥用超细液体雾化装置，其特征在于：所述液体旋转喷芯(11)浮动设置于料液外套(3)内部。
7.根据权利要求5所述的一种喷雾干燥用超细液体雾化装置，其特征在于：所述液体喷出口(12)的中轴线和液体旋转喷芯(11)内壁之间的夹角为b，所述0°≤b≤80°。
8.根据权利要求1所述的一种喷雾干燥用超细液体雾化装置，其特征在于：所述液体喷出装置(7)为液体硬质合金喷头(13)，所述液体硬质合金喷头(13)为上宽下窄的锥形柱筒，所述液体硬质合金喷头(13)的内部是抛物线形的倒角通孔。
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