Лабораторная распылительная сушилка для порошков солей металлов

Распылительная сушка — это сушка тумана. Питание дробится на капли в десятки микрометров, каждая капля встречается с горячим воздухом, и вода испаряется за секунду-две, прежде чем капля успевает достичь стенки. Продукт — сферическая частица соли металла, которая течёт, взвешивается и упаковывается без дополнительного помола. Это самый быстрый способ превратить раствор в твёрдую пробу, которую заказчик сможет проанализировать, и самый честный: на выходе то, что было в растворе, без промывок и перекристаллизаций, меняющих состав.

Что машина делает в терминах теплового баланса

Сушилка не «сушит» в смысле печи: она подводит скрытую теплоту испарения и достаточное явное тепло, чтобы вывести твёрдое на температуру выхода. При входе 130–300 °C и выходе 70–90 °C воздух отдаёт тепло и выходит насыщенным, а удельный расход составляет около 1,2–1,5 кг водяного пара на кг сухого воздуха в зависимости от этих двух температур. Практически важно, что расход испарения — 1–3 кг/ч воды — задаёт расход питания при данной концентрации.

Реальная переменная управления — температура выхода, а не входа. Если выход слишком низкий, порошок выходит влажным и слёживается в банке; если слишком высокий, разрушаются гидраты и теряется кристаллизационная вода, которую, возможно, хотели сохранить. Поэтому хорошие регуляторы держат ± 1 °C на выходе, а вход подстраивается сам.

Распыление задаёт порошок

Два рычага: энергия распыления и концентрация питания. С двухфлюидной форсункой 0,7–2,0 мм размер капли падает с ростом давления воздуха; с вращающимся диском 10 000–36 000 об/мин — с ростом скорости. Типичный результат — 5–50 мкм, зависимость монотонная, поэтому можно целиться в диапазон, а не в узкую отсечку.

Концентрация тоже важна: более концентрированное питание даёт более крупные частицы при том же распылении и снижает количество воды на килограмм продукта. Практический предел — вязкость: выше определённого значения форсунка забивается или факел становится неровным, и тогда раствор разбавляют, а не продавливают.

Почему камера стеклянная

Потому что в лаборатории работают с растворами, которые знают не до конца. Камера из боросиликатного стекла позволяет видеть траекторию факела, точку контакта частиц со стенкой и образование кольцевых отложений — диагностическую информацию, которую стальная камера скрывает. Она также выдерживает хлориды и кислоты, которые атаковали бы стандартную нержавеющую сталь, и очищается без остатка между кампаниями.

Обратная сторона — хрупкость и размер: это не камера для производства и не для высоких давлений. Для пилота, меняющего раствор каждую неделю, стекло — правильный выбор; для непрерывного режима с одним продуктом нержавеющая сталь с покрытием долговечнее.

Что фиксировать в каждом опыте

• Температуры входа и выхода каждые 10 минут, а не только в начале и конце.
• Расход питания и концентрацию твёрдого, чтобы посчитать фактическое испарение и сравнить с номиналом.
• Давление или скорость распыления — переменную, которую будут повторять или менять в следующем опыте.
• Выход по массе: собранный порошок, делённый на поданное твёрдое. 70 % почти всегда означают отложения на стенке, а не потери в циклоне.
• Осмотр камеры после опыта: кольцо в конусе — проблема угла факела; равномерное покрытие — проблема температуры.
• Гранулометрию и насыпную плотность порошка, если нужно сравнивать с продуктом кристаллизатора.