第十章 干燥设备

第十章 干燥设备,干燥是利用热能使湿物料中的湿分（水或其它溶剂）汽化除去的单元操作。 干燥操作往往是整个生产过程中在包装之前的最后一道工序。 干燥的目的是：1、减少成品的体积，便于运输,减少运输费用及包装费用；2、防止成品在保存过程中变性、变质，便于长期保存；,一、干燥方法的分类 按热能传递给湿物料的方式分类： 1、直接干燥：热空气与物料直接接触，物料干燥所需要的热量主要靠物料与热空气的对流传热。包括：表面干燥、气流干燥、喷雾干燥、沸腾干燥、振动干燥； 2、间接干燥：物料干燥所需的热（冷）量通过金属壁间接传递。包括：真空干燥、冷冻干燥、辐射干燥； 3、介电加热干燥：高频干燥、微波干燥；,二、干燥过程 物料干燥过程可分为三个阶段： 1、预热阶段：该阶段水分蒸发量很少； 2、恒速干燥阶段：物料干燥时温度保持恒定，干燥速率也恒定； 3、降速干 燥阶段：物料表面温度逐渐上升，物料内部温度成梯度分布，干燥速率随物料含水率的下降而下降； 在恒速和降速干燥两个阶段的交界点称为临界点，此点的物料含水率称为临界含水率wc。,三、长管式气 流干燥 气流干燥是把含水的泥状、块状、粉粒状物料通过适当的方法使之分散到热气流中，在与热气流并流输送的同时进行干燥而获得粉粒状干燥制品的过程。 长管式气流干燥的工艺流程及设备与气流输送的相似，也有真空和压力之分，所不同之处是：1、在鼓风机之前增加空气过滤器，之后增加加热器而得到洁净的热风；2、进料机构更复杂；3、竖直管段有多种形式，保证干燥的完成；,1、加热器采用蒸汽或电加热，当蒸汽不足以将空气温度升高到所需的温度时，可采用电来补偿； 2、加料方式根据物料在加料前的不同状态而定。分为直接加料型、带分散机型和带粉碎机型； 3、竖直管段分为直管型和变径管型。变径的目的是将在颗粒等速运动段的直径扩大，使物料与气流的相对速度加大，有利于颗粒表面气膜更新、加速传热、并使物料在干燥管内的停留时间加大；,气流干燥的特点： 1、可得到高度干燥的成品，适用于热敏性物料； 2、干燥时间极短，只有几秒钟； 3、热效率高，干燥管的热效率为50-60%； 4、设备简单、结构紧凑，故投资低、热损失小。操作稳定、便于自动化； 5、干燥、输送、粉碎可在一个设备中完成，且有很大的装置规模； 6、适用于0.7mm以下，高含水率的物料，但不适于wc高、降速段时间长的物料；,四、沸腾干燥 沸腾干燥又称流态化干燥，固体颗粒或粉末被热气流吹起，在悬浮状态下与热气流接触 而得到干燥。（1）特点： 1、适用于无严重凝聚现象的、颗粒直径在30m-6mm范围内的湿物料； 2、热效率高，物料在干燥器内的停留时间可任意调节； 3、设备占地面积小，生产能力大。,4、对膏糊状物料，只要经预处理和配备合适的喂料机构，也能适用； 5、同一台设备，变更产品品种容易； 6、对气流速度有一定的要求，所处理的湿物料的含水率一般较低； 7、动力消耗大； 8、碰撞剧烈，对于易碎物料或对表面形状、光泽有所要求的不宜采用；（2）形式,1、单层沸腾干燥器 器身有圆柱形和圆锥形两种。热空气从孔板下部进入，湿物料从孔板上部的螺旋加料机加入，干燥后的物料从孔板上部的出料口排出。顶部是出气口。 为了限制未充分干燥的颗粒排出，必须增加颗粒在床层的停留时间。若限制未干燥颗粒的带出量为0.1%，物料在床层中的停留时间应为单个颗粒干燥时间 的250倍；若限制带出量1%，需要25倍时间。 适用于处理量大而干燥不严格的场合。,2、多层沸腾干燥器 湿物料由顶部加入上层沸腾床，经溢流管逐渐落入下层沸腾床，最后由卸料管排出。热空气由底部进入，向上通过各层后由顶部排出。 物料在干燥器内停留时间较均匀。若未干燥颗粒带出量为0.1%，停留时间为5倍；带出量为1%，停留时间为2倍。 适用于降速干燥阶段较长或产品含水率要求低的物料。,3、卧式多室沸腾干燥器 外形为矩形箱式。床层用竖向隔板分成小室，下部连通，物料可依次经过各室最后经排出堰排出。 筛板下部可做成每个小室连一根进气管，分别调节流量和温度。即整个干燥器可分成干燥段和冷却段，适应于热敏性物料的干燥。,五、喷雾干燥设备 喷雾干燥是利用雾化器将料液（含水50%以上的溶液、悬浮液、浆状液等）喷成雾滴分散于热气流中，使水分迅速蒸发而成为粉粒状干燥制品。 特点： 1、能直接干燥溶液状态的物料使前工序简化（如可省去分离、浓缩工序），特别是对高粘度物料的浓缩； 2、干燥时间短，温度低，适用于热敏性物料；,3、通过改变操作条件来调节和控制产品的指标，如：粒度、容重和含水量； 4、可制得空心球状产品，溶解度很高； 5、随着生产规模增大，生产成本降低； 6、成品密度低，堆积比重为200-600kg/m3； 7、成品粒度小，产品收集和除尘要求高； 8、雾化时对物料的浓度和粘度有要求； 9、设备庞大，占地面积大；,（1）喷雾干燥器的形式 按液滴的雾化方式： 1、气流式：采用压缩空气或蒸汽进行雾化； 2、压力式：采用高压泵使溶液高速喷出而雾化； 3、离心盘式：利用高速旋转的离心盘，加速液体借离心力喷出而使之雾化；,按热空气和雾化液滴的流向有多种流型： 1、并流式：热空气和雾化流从顶部向下流动； 2、逆流式：雾化流从上往下，热空气下往上的 对流形式； 3、混合流式：雾化流从下往上喷，热空气可从上往下，也可从下往上，还有就是热空气切线进入干燥器；,（2）气流式雾化器 工作原理：喷嘴出口的气流速度一般为200-300m/s，而料液流出速度一般不超过2m/s。两相流体之间存在很大的相对速度，由此产生的摩擦把料液拉成细长的液丝，最后断裂而形成球状雾滴。丝状液滴的存在时间与两流体的相对速度和液体的粘度以及表面张力有关。压缩空气压强一般为2-7大气压，压强越大，喷射速度也越大，雾滴也就越细。,气流式喷嘴按气液混合方式可分成内混合和外混合两种；按流体通道数可分成二流式和多流式。 内混合气流式喷嘴因易为未干粉末所形成的团块所堵塞，很少使用。 外混合式气流由切向进入或通过喷嘴内螺旋导线形成旋转运动。 气流式喷嘴都要求各流体通道出口严格同心，否则容易引起液滴大小不均，甚至发生偏向滴漏。,（3）机械式雾化器 工作原理：采用高压泵使液体加压到20-200大气压，并以一定速度沿切向进入喷嘴的旋转室，使液体做旋转运动。液体在喷口以一叶双曲面状的液膜向外喷射。然后由于液膜的扩散拉成细丝，最后断裂成液滴。 机械式雾化器都必须使液体高速旋转，可分成两种形式：1、旋涡式：液体切向进料；2、离心式：在喷嘴芯的头部开有与轴线倾斜的槽，引导液体形成旋转运动。,（4）离心式喷雾器 工作原理：将液体加入高速旋转的离心盘中，在离心力的作用下，液体不断被加速，在盘的外缘被高速抛出，拉成薄膜状并获得雾化。为了使雾化均匀，圆周线速度一般为90-140m/s。 离心盘的传动有三种形式：1、高压空气驱动；2、电机配调速机驱动；3、高速电机直接驱动；通常转速可达16000rpm。,（5）喷雾干燥塔形状 喷雾干燥塔多为圆柱筒体加圆锥底的塔形。由于气流喷雾和压力喷雾的雾化流直接喷向锥底，为满足到达底部时已干燥完成，而在形状上设计成瘦长形；离心喷雾的雾化流首先是横向喷出的，先走一段水平段，再竖直向下，故形状上设计成矮胖形。,（6）气扫装置和振打器 为了防止粉末在喷雾塔内粘壁，可用振打器来将附在塔壁上的粉末振落；或用气扫装置来将附在塔壁上的粉末吹落。 振打器：在塔体圆周上设置一定数量的振打锤，各个锤依次振打塔壁以振落粉末。 气扫：由电机、减速机、空心轴、吹气管构成，采用底部安装。热空气从空心轴进入，由吹气管吹出。吹气管上开有许多小孔并紧贴塔壁行走。,六、沸腾造粒干燥 沸腾造粒干燥是造粒过程和干燥过程的结合，它能一次完成混合、造粒和干燥，是一种较先进的工艺，用于需要较大干燥颗粒的场合。 沸腾造粒机多采用立式，分成上下两个部分，下部为装料的容器，上部为筒体。装料后由气压机构将上下两