FT68食用油除臭设备的螺旋/回形结构对汽-油接触效率的提升

一、结构设计的技术背景与核心目标

食用油除臭工艺（脱臭）需通过蒸汽蒸馏去除游离脂肪酸、色素及异味物质，传统塔式设备中汽 - 油接触存在湍流强度不足、接触时间短、界面更新慢等问题（如蒸汽气泡快速上浮导致油相扰动不充分）。

FT68食用油除臭设备通过螺旋/回形结构将线性流动路径重构为三维迂回通道，其本质是通过几何构型优化强化传质过程，使蒸汽与油液的接触效率提升 30%-50%（对比传统直管式脱臭塔）。

二、螺旋/回形结构的传质强化机制

延长接触路径与驻留时间

螺旋通道的空间延展：设备内部的螺旋形加热盘管或导流板将油液流动路径从直线型（如传统塔高 5m）转化为螺旋上升 / 下降的三维轨迹（等效路径长度增至 8-10m），例如：油液以 0.5 m/s 的流速通过直径 0.2m 的螺旋盘管（螺距 0.3m，圈数 12 圈），实际流动距离达 7.5m，驻留时间从传统塔的 10s 延长至 15s，蒸汽与油液的接触时间增加 50%。

回形折流的时序调控：回形挡板将腔体分割为多个串联单元，油液每经过一个折流区需改变流向（如 90° 转折），迫使蒸汽气泡在转向时与油液发生二次碰撞，避免气泡 “短路” 逃逸。

强化湍流与界面更新

螺旋流动的离心力效应：油液在螺旋通道中受离心力作用，贴近外壁的油层流速高于中心层，形成二次流（Dean 涡），使油相产生径向扰动。例如：

当螺旋通道曲率半径 0.5m、油液流速 1m/s 时，Dean 数（De）达 200，此时油液中形成周期性旋转的涡流，将蒸汽气泡破碎为直径 < 1mm 的微泡（传统设备中气泡直径约 3-5mm），比表面积增加 3-5 倍，传质速率显著提升。

回形拐角的湍流触发：油液流经回形结构的拐角处时，因流速分布不均产生湍流脉动（雷诺数 Re 从层流状态的 2000 跃升至湍流状态的 5000），促使蒸汽气泡与油液的界面不断破裂与重组，减少界面传质阻力（如气液界面膜厚度从 50μm 降至 10μm 以下）。

温度场与速度场的均匀化

螺旋通道的热传导优化：螺旋盘管外壁与加热介质（如导热油）接触面积比直管增加 40%，油液在螺旋流动中同时受径向温差（盘管内外侧）和切向温差（流动方向）影响，形成热对流涡，使油温均匀性从传统设备的 ±5℃提升至 ±2℃，避免局部过热导致脂肪酸降解。

回形腔的速度分布调控：通过回形挡板的间距渐变设计（如入口间距 50mm，出口间距 30mm），使油液流速从 0.8m/s 逐步增至 1.2m/s，在变速流动中蒸汽气泡的分布更均匀（传统设备中气泡易在低速区聚集），汽 - 油体积比从 1:8 优化至 1:5。

三、结构创新与工艺参数的协同作用

螺旋直径与螺距的匹配设计

当处理量为 500t/d 时，FT68食用油除臭设备采用螺旋内径 0.8m、螺距 0.4m 的结构，此时：

油液在螺旋通道中的平均停留时间达 18s（传统塔为 12s）；

蒸汽消耗量从 3% 降至 2.2%（每吨油），能耗降低 27%。

回形折流板的角度优化

折流板采用 45° 倾斜角而非 90° 直角，可减少流动阻力（压降从 20kPa 降至 12kPa），同时保持湍流强度：

45° 折流时，油液转向产生的涡旋强度为 90° 折流的 80%，但流动阻力降低 50%，综合传质效率提升15%。

蒸汽分布器与结构的耦合设计

螺旋通道底部布置环形蒸汽分布管，开孔方向与螺旋流动方向成 30° 夹角，使蒸汽气泡沿螺旋切线方向注入，与油液形成共旋流动：

共旋状态下，气泡与油液的相对速度增加 20%，传质系数从 0.01 cm/s 提升至 0.012 cm/s，脱臭后游离脂肪酸含量从 0.3% 降至 0.1% 以下。

四、实际应用效果与技术优势

效率提升的量化数据：某植物油厂使用FT68食用油除臭设备后，脱臭工段的蒸汽利用率从 65% 提升至 88%，相同处理量下设备体积缩小 30%（传统塔高 10m，FT68 设备高度 6m）；

产品质量优化：回形结构使油液在脱臭过程中氧化程度降低（过氧化值从 0.8 meq/kg 降至 0.5 meq/kg），因螺旋流动减少了油液与空气的接触时间；

操作灵活性：通过调节螺旋通道的旁路阀门（如部分油液走直通路，部分走螺旋通路），可实时调整接触时间，适应不同油品（如大豆油、菜籽油）的脱臭需求，传统设备则需停机更换塔板。

五、技术挑战与未来改进方向

结垢问题的应对：螺旋通道的曲率处易因高温油液沉积形成结垢（如使用 1 年后通道截面积减少 10%），未来将开发超疏水涂层螺旋管（接触角 > 150°），降低油垢附着力；

流动模拟的精准化：基于计算流体力学（CFD）优化螺旋参数，例如通过模拟发现当螺旋曲率半径与管径比（R/D）=3 时，Dean 涡强度很好，传质效率比 R/D=2 时高 22%；

智能化调控集成：在回形结构中嵌入压力传感器与流量调节阀，根据实时检测的汽 - 油传质效率（如在线监测挥发物浓度）自动调整螺旋通道的开度，实现动态优化。

FT68食用油除臭设备的螺旋/回形结构通过几何构型对流体力学行为的精准调控，将传统脱臭工艺的 “被动接触” 转化为 “主动强化传质”，为食用油精炼领域提供了高效低耗的技术范式，其设计思路也可延伸至化工蒸馏、气体吸收等需要气液接触的工业过程。

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