amixon® 协助设计大型真空混合干燥设备

amixon® 真空混合干燥机和合成反应器几乎适用于所有类型的散装物料和悬浮液。由于具有较大的比表面传热面积，amixon® 设备也可用作蒸发器。

紧凑型 amixon® 真空干燥机具有以下特点：

出色的能源效率
产品运输非常温和
较大的比表面传热面积
极高的干燥速度
理想的混合质量
设计卫生

amixon® 设备还可作为生物化学和制药领域的无菌反应器使用。

如何从一个试验工厂推断出一个大规模的工厂?

当拟建的工业装置比技术中心的工艺设备大100倍时，往往会遇到困难。在处理热动学问题时，几何相似性的分析方法可能会失效。这时，实际应用热力学计算的专业知识便显得尤为重要。

amixon® 可以帮助企业推算远大于试验装置的工艺设备。amixon® 的计算方法的准确性多次得到了验证，尤其是在工业环境中的大型装置能够达到或超出预期性能的时候。

amixon® 热情邀请来自各地的客户进行试验，得益于我们数十年的经验，让我们有信心在试验前承诺客户，将会获得非常好的结果。

在 amixon® 技术中心进行的干燥试验总是能够达到目标，并带来丰富的收获。amixon® 保护与您共享的信息免受第三方干扰，确保信息交流始终保密。

干燥试验与传统的混合试验有所不同，干燥过程所需的时间更长。在 amixon® 技术中心的干燥过程中，会记录大量数据，这一过程基本上是自动化的。

因此，有充足的时间来讨论设备的结构细节。建议客户进行详细的工厂参观。有些客户利用这段时间为后续工艺进行混合试验，而另一些客户则利用这段时间进行团聚试验。

如何计算出粉末在 amixon® 立式混合机中的流量？

amixon® 混合机可进行三维混合，并产生理想的混合质量，这在实践中无需改进。这是通过混合螺旋将混合物无死角地向上输送，同时重力使混合物向下流动来实现的。产品流动 Iv 可以通过以下公式近似描述：

Iv: 立式搅拌螺旋的输送能力
PHI: 充填率
S: 螺旋的斜率
n: 转速频率
SIDA: 速度系数

因此，只要几何比例一致，amixon® 混合机的特定混合能力在任何尺寸下都是相同的。

amixon® 在帕德博恩拥有不同类型的合成反应器和真空混合干燥器。其中一些具有锥形混合室，另一些则具有平底设计。

螺带混合机

amixon® 技术中心

在高温高压条件下运行的工艺是否存在特殊要求？

在 amixon® 技术中心，试验也可以在极端工艺条件下进行：

工艺室内的系统压力高达25巴：由于容器壁较厚，热传导会受到影响。然而，通过改变系统压力，可以极快地改变工艺室内的温度。例如，增加工艺室内的系统压力可以促进气-固反应，例如扩散过程等。
加热至350°C：当温度持续超过240°C时，传统的聚合物密封件会失效。这时只能使用金属密封系统或石墨密封件。
绝对真空1 毫巴：这样的绝对压力要求设备和所有连接管路具有极高的密封性，特别是在搅拌轴的密封处。

如何说明真空混合干燥的过程？

真空混合干燥过程的试验结果可以通过如下图示的方式展现。在横轴上表示时间，纵轴上则表示以下几种物理量：

工艺室内的系统压力
被蒸发的液体质量
待干燥物料的温度
热媒进出口的温度

通常，真空混合干燥器在干燥过程开始前会以最大批次容量进行填充。随着干燥的进行，混合物的体积通常会减少。

在少数情况下，尽管混合物变得更干、更轻，但其填充体积保持不变。在极少数特殊情况下，干燥过程中甚至可能出现体积增加的现象。这种体积的增加需要特别注意，因为混合机/干燥器不能超负荷运行。

从上方俯视 20 立方米 amixon® 反应器的视图

随着填充率的下降，传热面积如何变化？

真空干燥器的换热面积会随着填充率的变化而改变。在这种情况下，混合室由一个底部为锥形、顶部为圆柱形的结构组成。以下推导中，计算了当填充体积小于锥形部分时的换热面积。首先，计算出锥形部分的填充高度 hFK。

锥形部分的换热面积 A_F 仅指与混合物料接触的部分面积。

如果在干燥过程中干燥机的填充率发生变化，调温搅拌工具的接触面积也会随之改变。这个现象无法通过封闭的函数来描述。amixon® 在CAD系统中针对不同的填充率测量了搅拌工具的换热面积，并将数据以表格形式记录并进行插值处理。

当真空混合干燥机的规模远大于试验装置时，所需的热量是多少？

在接下来的推导中，引入两个指数：“R”代表试验装置，“T”代表大型工业设备。干燥时间是从蒸发开始到蒸发结束的时间。假设以下理想条件：

试验装置和大型设备的工艺条件相同。
蒸发过程在恒定温度下进行。
蒸发过程在恒定的系统压力下进行。
两台设备的传热系数相同。
加热介质和混合物之间的平均温差相同。

试验系统的热流 Q_R 可根据饱和压力 p_s 下的汽化焓 h_v 确定。这样就可以计算出通过大型干燥器受热接触面 A_T 的热流量如下。

大型设备的干燥过程需要多长时间？

假设参照工厂和大型工厂中潮湿产品的密度 RO 相同，那么如果知道 PHI 的填充度，就可以计算出大型工厂中产品的质量。

大型设备中需要蒸发的质量 m_T 分别为干燥结束时的湿度 f_T1 和干燥开始时的湿度 f_T2。

大型设备中的干燥时间为：

大型干燥机的加热系统应如何设计尺寸？

下图显示了各个耗能点。每个能量消耗单元都必须充分获得经过估算的热能。通过设计系数 S 用于计算加热系统中的热流量。该系数基于蒸发过程所需的热流量 Q_vap。

热媒的质量流量 Q_vap 由热媒的比热容 c_p、热媒的入口温度 T_1,heat 和出口温度 T_2,heat 决定。热流体必须均匀分配，以确保所有的耗能单元都能得到足够的供热。这意味着工艺空间的所有区域必须均匀加热，避免出现冷凝现象。湿物料的加热量应与蒸汽能量的排放量相匹配。混合物料的温度应与在真空条件下的蒸发温度相对应。

amixon® 试验反应器。材料 2.4605 (合金 59)。

制药版冷凝气体过滤器，配备4根金属滤芯，侧面安装。

大型干燥机的蒸汽过滤器应如何设计尺寸？

根据允许的过滤负荷 f_s 估算所需的过滤面积。

通过蒸汽的体积流量 dV/dtdV/dtdV/dt、质量流量 dm/dtdm/dtdm/dt 和密度 ro 进行计算。

含尘原料气体的速度 vvv 为

过滤面负荷 f_s 定义为单位 [m³/h/m²]。

大型干燥机的冷凝器应如何设计尺寸？

蒸发的蒸汽会通过冷凝气体过滤器进行净化，并在冷凝器中液化。在此过程中，需要将热流量 Q_kond 进行排出，这依赖于冷凝表面积 A_kond 来实现。

考虑传热系数和平均温差后，冷却介质的质量流量 m_cool 被计算出来：

在确定传热系数 K 时，需要考虑冷凝器的结构类型以及预期的污垢系数 (Fouling-Faktor)。

示例: "管壳式冷凝器 K. Ley GmbH & Co. KG"

当干燥曲线近似为一条直线时，目的是什么?

这种粗略的近似方法使得可以与连续运行的并流换热器进行比较。通过这种方法，可以非常精确地计算出工艺参数变化的影响。

这相当于产品加热后的第一个干燥阶段。

如果改变热媒的温度，大型设备中的干燥过程需要多长时间？

……当干燥设备使用较高或较低温度的热媒运行时。此分析与并流换热器的运行类似：

T_2,heat 只能通过数值迭代进行计算。

这样可以近似出一条有趣的曲线，通过该曲线可以估算在不同热媒温度下的干燥时间。

为什么干燥的粉末冷却所需的时间比潮湿的粉末加热的时间更长？

在估算冷却时间 Δ t_T 时，假设试验装置和大型干燥器中的条件相同。这适用于传热系数以及热媒与产品温度之间的平均温差。

大型设备中的产品应冷却到与在试验装置中测试的相同的最终温度。

在这个图表中，混合物料冷却过程有什么显著特点？

一个典型的冷却过程如下所示。干燥粉末的冷却时间比湿粉末的加热时间更长，这是因为被湿膜包裹的颗粒与温控设备的表面大面积接触，促进了热传导。相比之下，干燥颗粒仅与温控表面点状接触，导致热传导较慢。

在当前情况下，干燥机以非常大的温差进行加热。起初，导热油的温度约为120°C。在这种情况下，首先需要将设备预热部分的整个导热油储存系统冷却下来。因此，干燥粉末的冷却过程表现出明显的滞后效应。

如果使用水作为热媒，冷却过程将会加速。