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回分型【流動層乾燥／造粒機】
装置の詳細説明
乾燥機メーカーのエンジニアーは、いかに熱媒と湿潤原料の混合分散をよくするか、ということを常に考えていますが、この「流動層状態」は、触媒によるガスのクラッキング方法として第一次世界大戦後期に開発されてから、湿潤粉体の「良好な混合乾燥方法」として、次第にこの分野で使われ始めました。
「粉体層の中に、底部の多孔板からガスを吹き上げる」ことによって、その粉体層の状態は「静止層」「充填層」「流動層」「活発な流動層」「輸送層」と、変化します。
この分野の先駆者である「ストークス博士」「アレン博士」らによって、その状態を（粒子密度とガス密度の差）（固体粒子の直径）（ガスの動粘度）（地球の重力）（係数）で式化しました。この式が、「流動層乾燥機の設計」の基本です。
スケルトンモデルでは、通常見ることのできない流動層乾燥機の全体内部を視認できるようにして、ガスによって粉体層がどのように形成されるか、活発な流動層では泡：バブルがどのように粉体層を上昇してゆくのか、粉体層表面でどのように「はじけるのか」を、体験的に学ぶことができます。
このバブルのおかげで「流動層は熱風と湿潤粉体層が、完全混合槽とみなされる」状態を形成できています。単位体積当たりの熱移動容量係数が、優れているという実感が持てます。
スケルトンモデルでは、下部の流動層形形成部分の円筒形直径に対して、上部の「フリーボード」と呼ばれる粉体層上面と天板の間の部分直径は、サイズが１.6倍となっています。これは断面積を1・2にして、上昇ガス速度を１／２にするためですここで、排気と原料の粒子が分離されるのですが、一般に原料粒子群には「粒度分布」が存在することと、粉体層表面でバブルがはじけるために「初速のついた粒子」が、天板の排気ダクトまで届くことがあり、その後はサイクロンまで、排気に同伴されてゆきます。
サイクロンの中の動きも、当該スケルトンモデルでは、よく見ることができますが、サイクロンの構造によってできる渦と、原料微粒子がどのように動いて、サイクロン下部の「サイクロンビン」で、渦と粒子が分離してガスが反転してサイクロントップから出てゆくか、目視することができます。
これは現実の生産装置では、装置構成材料が[sus316L],[sus304]で、作られているため、なかなか見ることはできません。
この流動層部分に「液状バインダーを噴霧」することによって「粒子間液架橋現象」を発現させて造粒させる方法を「流動層造粒法」と呼び、液によく溶ける多孔性顆粒を造粒する場合によく用いられています。
流動層の上面にバインダーをスプレーする 「トップスプレー方式」は、粒が形成されると流動層底部に沈み、「まだ小さい粒子が流動層上部に集まる」という現象を利用して、流動層上層目にバインダーを添加して造粒し、均一な粒子群を作っていくという方法です。ここでは、その原理をスケルトンモデルでご覧に入れることができます。
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