FE第八章 干燥

1、第第 八八 章章干干 燥燥Drying第一节第一节 干燥的基本原理干燥的基本原理第二节第二节 干燥设备干燥设备第三节第三节喷雾干燥喷雾干燥第四节第四节 冷冻干燥冷冻干燥第一节第一节干燥的基本原理干燥的基本原理8-1 8-1 干燥的目的和方法干燥的目的和方法8-2 8-2 湿物料中的水分湿物料中的水分8.2A含水量含水量8.2B水分活度水分活度8.2C吸湿和解湿吸湿和解湿8.2D物料中水分的分类物料中水分的分类8-3 8-3 干燥静力学干燥静力学8.3A干燥过程的物料衡算干燥过程的物料衡算8.3B干燥过程的热量衡算干燥过程的热量衡算8.3C干燥过程空气状态变化分析干燥过程空气状态变化分析8-4

2、8-4 干燥动力学干燥动力学8.4A 8.4A 干燥机理干燥机理8.4B干燥速率干燥速率8.4C干燥时间的计算干燥时间的计算1.物料去湿物料去湿（1）机械去湿法）机械去湿法（2）化学去湿法）化学去湿法（3）热量去湿法）热量去湿法即为干燥即为干燥2.干燥的目的干燥的目的（1)延长食品货架期延长食品货架期（2)便于贮运便于贮运（3)加工工艺的需要加工工艺的需要3.干燥的方法干燥的方法（1）对流干燥对流干燥又称热风干燥又称热风干燥（2）传导干燥传导干燥（3）辐射干燥辐射干燥包括红外线干燥和微波干燥两种方法包括红外线干燥和微波干燥两种方法8-1 8-1 干燥的目的和方法干燥的目的和方法8-2湿物料中的

3、水分湿物料中的水分8.2A含水量含水量是以整个湿物料为基准的含水量表示法是以整个湿物料为基准的含水量表示法wswwmmmmmw是以绝对干燥物料为基准的含水量表示法。是以绝对干燥物料为基准的含水量表示法。wwswmmmmmx两种含水量的换算关系式：两种含水量的换算关系式：w1wxx1xw(1)湿基含水量湿基含水量w(2)干基含水量干基含水量x8.2B水分活度水分活度aw(wateractivity)水的化学势：水的化学势：wwwaRTlnaw越小，相应的越小，相应的w也越低也越低水分活度水分活度aw的大小是物料中水分化学势的大小是物料中水分化学势w高低的标志高低的标志实践中水分活度实践中水分活度

4、aw的定义：的定义：0p/paw纯水，纯水，aw=1,溶有溶质，一般溶有溶质，一般 aw1,则则ww ww 8.2C吸湿和解湿吸湿和解湿物料物料解湿解湿（moisturedesorption）（2)当当aw时时即是干燥过程即是干燥过程物料物料吸湿吸湿（moisturesorption）达到达到吸湿吸湿解湿平衡解湿平衡aw反映了食品中水分的反映了食品中水分的热力学状态热力学状态，aw揭示水参与揭示水参与微生物生长微生物生长各种酶反应各种酶反应的活动性程度的活动性程度aw标志在干燥时食品中水分标志在干燥时食品中水分挥发性挥发性的大小的大小应用物化概念应用物化概念aw，是食品工程学的一项进展，是食品

5、工程学的一项进展在数值上，在数值上，aw=e定温下定温下xaw的关系曲线，称的关系曲线，称吸湿等温线吸湿等温线xaw在达吸湿在达吸湿解湿平衡时，解湿平衡时，相对于物料相对于物料湿空气相对湿度称为湿空气相对湿度称为平衡相对湿度平衡相对湿度e相对于湿空气相对于湿空气物料的含水量称为物料的含水量称为平衡含水量平衡含水量xexee不不同同食食品品物物料料的的吸吸湿湿等等温温线线温温 度度 对对 吸吸 湿湿 等等 温温 线线 的的 影影 响响8.2D物料中水分的分类物料中水分的分类1.1.按物料与水分结合方式分类按物料与水分结合方式分类：（1）化学结合水）化学结合水（2）物理化学结合水物理化学结合水（3

6、）机械结合水）机械结合水最牢，不能用一般干燥方法除去。最牢，不能用一般干燥方法除去。包括吸附水分，渗透水分和结构水分。包括吸附水分，渗透水分和结构水分。包括毛细管水分、空隙水分和润湿水分。包括毛细管水分、空隙水分和润湿水分。2.2.按水分去除难易程度分类按水分去除难易程度分类(1）结合水分）结合水分其其aw13.3.按水分能否用干燥方按水分能否用干燥方 法除去分类法除去分类(1）自由水分）自由水分（freewater）（2）平衡水分）平衡水分（boundwater）aw1（2）非结合水分）非结合水分（unboundwater）（equilibriumwater）例例:10kg牛肉在牛肉在20、

7、相对湿度为、相对湿度为0.60的空气中的空气中达到解湿平衡，将失去多少水？这时牛肉中还含多达到解湿平衡，将失去多少水？这时牛肉中还含多少克水？（鲜牛肉湿基含水量为少克水？（鲜牛肉湿基含水量为73）解：解： ms=m1(1-w1)=10.0(1-0.73)=2.70kg查图，线查图，线4：对应：对应=0.60,x2=0.14牛肉还含水牛肉还含水 mw2=msx2=2.700.14=0.38kgmw1=m-ms=10.0-2.70=7.30kg失水失水W=mw1-mw2=7.30-0.38=6.92kg0.14热风干燥的基本流程热风干燥的基本流程8.3A干燥过程的物料衡算干燥过程的物料衡算1.1.

8、水分蒸发量和产品量水分蒸发量和产品量)w(m)w(mm2s21111211211wwmm22111wwwmW2.2.干燥空气用量干燥空气用量对进出干燥器的水分作衡算：对进出干燥器的水分作衡算：W)x(xm)HL(Hs211212HHWL以以绝对干燥物料作物料衡算绝对干燥物料作物料衡算122111wwmmWLl 设称作单位空气用量，称作单位空气用量，kgd/kgw8.3B干燥过程的热量衡算干燥过程的热量衡算1.1.耗热量耗热量222120cmLhQ)Wcc(mLhQsLws1L12202WcQ)(cm)hL(hQws121HHl)/W(cmqss122蒸发蒸发1kg水相应物料升温所需热量水相应物

9、料升温所需热量,J/kgw102cqq)hl(hqwLs2.2.热效率热效率)hl(hhqhQhWvvv01qL=QL/W令：令：q=Q/W 称单位热耗，称单位热耗，J/kgw112202WcQ)(cm)hL(hQwLs则则例例8-3用回转干燥器干燥湿糖，进料湿糖湿基用回转干燥器干燥湿糖，进料湿糖湿基含水量为含水量为1.28%,温度为温度为31，每小时生产湿基，每小时生产湿基含水量为含水量为0.18%的产品的产品4000kg,出料温度出料温度36。所。所用空气的温度用空气的温度20，湿球温度为，湿球温度为17，经加热器，经加热器加热至加热至97后进入干燥室，排出干燥室的空气温后进入干燥室，排出

10、干燥室的空气温度为度为40，湿球温度，湿球温度32。已知产品的比热容为。已知产品的比热容为1.26kJ/(kgK)。试求：试求：（1）水分蒸发量；）水分蒸发量；（2）空气消耗量；）空气消耗量；（3）加热器所用表压）加热器所用表压100kPa的加热蒸汽消耗量；的加热蒸汽消耗量；（4）干燥器的散热损失；）干燥器的散热损失；（5）干燥器的热效率。）干燥器的热效率。（1）水分蒸发量）水分蒸发量44.6kg/h0.012810.00180.0128400011212wwwmW（2）空气用量）空气用量查图查图7-20湿空气的湿空气的h-H图，得图，得dv2dv10/kg0.028kg/kg0.011kg

11、HHH/hkg102.620.0110.02844.6d312HHWL（3）加热器中蒸汽用量）加热器中蒸汽用量由由h-H图可查得图可查得h0=49kJ/kgd,h1=125kJ/kgd, Tw1=38 h2=113kJ/kgd解解kJ/h1019849)(125102.62)3301hL(hQ90kg/h2205101983hQSv（4）干燥器的散热损失）干燥器的散热损失（5）干燥器的热效率）干燥器的热效率0.54210198240544.63QhWv112202Wc)(cm)hL(hQQwsL1.26400049)(1132620198000kJ/h1012.0314.1744.631363

12、本本次次习习题题p.292568.3C干燥过程空气状态变化分析干燥过程空气状态变化分析1.绝热干燥过程绝热干燥过程代入01)hl(hqLswqqc)hl(h112n)hl(h12令令Lswqqcn1nHHhh1212 n=0,则则h2=h1，称为绝热干燥过程。称为绝热干燥过程。n物料带热散热净和物料带热散热净和102cqq)hl(hqwLs大多数情况下大多数情况下,n qllT1T2T0hHABCDC=0=0例例:用气流干燥器将湿基含水量用气流干燥器将湿基含水量w1=5的食品的食品物料干燥到物料干燥到w2=0.25,产品量产品量m2=1000kg/h。加热介。加热介质用质用T0=20，0=0.

13、80的新鲜空气经加热器加热到的新鲜空气经加热器加热到T1=140，进入干燥器，出口温度，进入干燥器，出口温度T2=95，物料，物料入口温度入口温度1=50，出口温度，出口温度2=80，干物料比，干物料比热容热容cs=1.256kJ/(kg.K)。若此干燥过程为绝热干燥过程，求水分蒸若此干燥过程为绝热干燥过程，求水分蒸发量发量W，空气用量，空气用量l和热消耗和热消耗q；若已知干燥器表面散热若已知干燥器表面散热QL=33.4MJ/h，试求出，试求出口空气的湿含量口空气的湿含量H2以及此实际干燥过程的以及此实际干燥过程的l和和q。解：绝热干燥过程解：绝热干燥过程50kg/h0.0510.00250.

14、05100011212wwwmWwd12/kg56kg0.0120.03011HHlq=l(h1-h0）=56(173-50)=6.89103kJ/kgw(2)实际干燥过程实际干燥过程qL=QL/W=33400/50=668kJ/kgw在在h-H图上，查图上，查T0=20，0=0.80,h0=50kJ/kgdT1=140，h1=173kJ/kgd，H0=H1=0.012kgv/kgd。过过B点作等点作等h线交线交T2=95等温线与等温线与C，查得，查得H2=0.030kgv/kgd,如图所示。则：如图所示。则：T1T2T0hHABCDC=0=0n= cw1-qs-qL=4.18750-754-

15、668=-1213kJ/kgwvkgkJHHhhn/121311在在H1H2间任取间任取H=HD=0.025h=hD=h1+n(HD-H1)=173-1213(0.025-0.012)=10.2103kJ/kgw由由HD,hD确定点确定点D,作直线作直线BD交交T2=95等温线于等温线于点点C,查查C的的H2=0.02483012. 0024. 01112HHlkgd/kgwq=l(h1-h0)=83(173-50)=10.2103kJ/kgwqs=m2cs(2-1)/W=10001.256(80-50)/50=754kJ/kgwn0的过程少见。的过程少见。如干燥需热部分加于干燥室，则如干燥需

16、热部分加于干燥室，则n0。3.3.中间加热空气的干燥过程中间加热空气的干燥过程AB+CB”=AB,加热量相同。加热量相同。优点：优点：空气入干空气入干燥室温度较低，利于燥室温度较低，利于热敏料干燥。热敏料干燥。1.1.干燥过程中的传热和传质干燥过程中的传热和传质（1）外部传热和传质）外部传热和传质 外部传热外部传热是对流传是对流传热，热流密度热，热流密度q=(T-Ts)外部传质外部传质也是对也是对流传质，（流传质，（ps-p）是传质的推动力。是传质的推动力。8.4A 干燥机理干燥机理（2）内部传热和传质）内部传热和传质液态扩散液态扩散气态扩散气态扩散热流动热流动2.2.表面汽化控制和内部扩散控

17、制表面汽化控制和内部扩散控制毛细管流动毛细管流动物料内的传热都是热传导，遵从傅立叶定律物料内的传热都是热传导，遵从傅立叶定律内部的传质机理比较复杂，是下面几种机理的内部的传质机理比较复杂，是下面几种机理的一种或是几种的结合一种或是几种的结合:（1）表面汽化控制）表面汽化控制像糖、盐等潮湿的晶体物料，像糖、盐等潮湿的晶体物料，水分的去除主要由外部扩散传质所控制。水分的去除主要由外部扩散传质所控制。（2）内部扩散控制）内部扩散控制如面包、明胶等在干燥时，如面包、明胶等在干燥时，同一物料的整个干燥过程，一般前阶段为表同一物料的整个干燥过程，一般前阶段为表面汽化控制，后阶段为内部扩散控制。面汽化控制，

18、后阶段为内部扩散控制。8.4B干燥速率干燥速率1.1.干燥速率式干燥速率式，AdtdWu 因为因为dW=-msdx故故Adtdxmus干燥速率（干燥速率（rateofdrying）定义：）定义：单位时间内在单位面积上除去的汽化水分量单位时间内在单位面积上除去的汽化水分量用符号用符号u表示，单位为表示，单位为kgw/(m2s)其内部传质速率较小，为内部扩散控制其内部传质速率较小，为内部扩散控制2.2.干燥曲线与干燥速率曲线干燥曲线与干燥速率曲线（1）干燥曲线）干燥曲线通常将通常将x-t曲线曲线,称作干燥曲线称作干燥曲线（2）干燥速率曲线）干燥速率曲线u-t曲线和曲线和u-x曲线，称为干燥速率曲线

19、。曲线，称为干燥速率曲线。AB段段物料预热段；物料预热段；.BC段段恒速恒速干燥阶段；干燥阶段；CE段段降速降速干燥阶段干燥阶段临界点临界点3 3恒速干燥阶段恒速干燥阶段huAdthdW)T(Tqv0vw)T(Thhquwvv0上式为理论上计算恒速干燥阶段干燥速率上式为理论上计算恒速干燥阶段干燥速率u0的方程。的方程。空气对物料的表面传热系数空气对物料的表面传热系数的经验公式：的经验公式：（1）空气平行流过物料表面空气平行流过物料表面，空气质量流量，空气质量流量qm=0.75.0kg/(m2s)范围内有：范围内有：（2）空气垂直流过物料表面空气垂直流过物料表面，空气质量流量，空气质量流量qm=

20、1.15.5kg/(m2s)范围内有：范围内有：0.814.3mq 0.3724.1mq 物料干燥达临界点物料干燥达临界点C时的物料含水量时的物料含水量xc,称为称为临界含水量临界含水量（criticalwatercontent）。）。4.干燥的临界点干燥的临界点恒速干燥阶段到降速干燥阶段的转折点恒速干燥阶段到降速干燥阶段的转折点C，称为干燥过程的称为干燥过程的临界点临界点.5.5.降速干燥阶段降速干燥阶段此阶段的干燥机理已转为此阶段的干燥机理已转为内部扩内部扩散控制散控制,开始汽化物料的开始汽化物料的结合水分结合水分。标志干燥机理的转折：标志干燥机理的转折：干燥由表面汽化控制到内部扩散控制的

21、转变点干燥由表面汽化控制到内部扩散控制的转变点物料由去除非结合水到去除结合水的转折点物料由去除非结合水到去除结合水的转折点到达到达E点，点，x达到达到平衡含水量平衡含水量xe干燥停止，干燥停止，u = 08.4C干燥时间的计算干燥时间的计算1.1.恒速阶段的干燥时间恒速阶段的干燥时间dtAdxmus0cxxstdxAumdt1100011Au)x(xmtcs2.2.降速阶段的干燥时间降速阶段的干燥时间ccxxsxxtsudxAmudxAmdtt22202eecxxuxxuk0如已知降速阶段的干燥速率曲线，如已知降速阶段的干燥速率曲线，直线斜率为：直线斜率为：可用图解积分法求得可用图解积分法求得

22、积分项积分项的值的值,如缺乏降速阶段数据，可用近似计算处理如缺乏降速阶段数据，可用近似计算处理假定降速阶段假定降速阶段u与与x 呈线性关系呈线性关系xcxeuxuxcxxudx2cxxesxxxAkmt2d23.3.干燥的总时间干燥的总时间 t = t1 + t2)ln(2121eececcsxxxxxxxxAkmttt)xk(xue11)xk(xuec110eecxxuxxuk0011Au)x(xmtcseecsxxxxlnAkmt22几几小小时时？还还需需/ /k kg g燥燥到到0 0. .0 05 5k kg g用用了了6 6小小时时，再再继继续续干干/ /k kg g0 0. .1

23、10 0k kg g5 5干干燥燥到到将将物物料料从从含含水水量量0 0. .3 3, ,/ /k kg gk kg g平平衡衡含含水水量量为为0 0. .0 04 4, ,/ /k kg gk kg g临临界界含含水水量量为为0 0. .1 15 5某某物物料料在在一一恒恒定定条条件件下下d dw wd dw wd dw wd dw w0.050.10,0.35,0.15,0.04,321xxxxxce)xxxxxxxx(Akmtteececcs2121ln6)0.040.100.040.15ln0.05(Akms2.47AkmseesxxxxAkmt323ln解：4

24、.4h0.040.050.040.10ln2.47本本次次习习题题p.2921211第二节第二节 干燥设备干燥设备8-5 8-5 对流干燥设备对流干燥设备8-6 8-6 其它干燥设备其它干燥设备1.1.厢式干燥器厢式干燥器（cabinetdryer)即盘架式干燥器（即盘架式干燥器（traydryer）,厢内有多层支架，装有物料浅盘置于支架上厢内有多层支架，装有物料浅盘置于支架上空气由风机吸入厢内，加热后均匀地送入各层空气由风机吸入厢内，加热后均匀地送入各层常压间歇操作常压间歇操作2.2.隧道式干燥器隧道式干燥器（tunneldryer)隧道的两端进、出料车处设置有密封门隧道的两端进、出料车处设

25、置有密封门装有物料的料盘摆放在料车上，装有物料的料盘摆放在料车上，风机使已预热的空气形强大气流在干燥室中流动风机使已预热的空气形强大气流在干燥室中流动3.3.带式干燥器带式干燥器（beltdryer)组成组成：干燥室、输送带、风机、加热器、提升机、干燥室、输送带、风机、加热器、提升机、排气管等排气管等输送带呈环形，介质以输送带呈环形，介质以穿流穿流方式流过网带方式流过网带上下相邻的两根环带运动方向相反，上下相邻的两根环带运动方向相反，湿物料从最上层输送带加入，依次落入下层输送湿物料从最上层输送带加入，依次落入下层输送带，干物料从下部卸出。带，干物料从下部卸出。4.4.气流干燥器气流干燥器（pn

26、eumaticdryer）加热系统加热系统由空气过滤器，风由空气过滤器，风机和预热器组成；机和预热器组成；干燥室干燥室由圆形长管组成；由圆形长管组成；加料系统加料系统由料斗和加料器组成由料斗和加料器组成；气、固分离和粉尘回收系统气、固分离和粉尘回收系统由旋风分离器和风机等组成由旋风分离器和风机等组成主要由四部分组成：主要由四部分组成：主要由四部分组成：主要由四部分组成：空气预热系统空气预热系统由风机和加热器组成由风机和加热器组成干燥室干燥室设有分布板的沸腾室；设有分布板的沸腾室；加料系统加料系统由料斗和进料器组成；由料斗和进料器组成；卸料及粉尘分离卸料及粉尘分离系统系统5.5.流化床干燥器流化

27、床干燥器（fluidized-beddryer）由卸料管、由卸料管、旋风分离器、旋风分离器、风机及袋滤器等组成风机及袋滤器等组成一般由干燥室、冷凝一般由干燥室、冷凝器和真空泵等三个主要器和真空泵等三个主要部分组成。部分组成。（cabinetdryerwithvacuum）1.真空干燥箱真空干燥箱2.2.滚筒干燥器滚筒干燥器（drumdryer）是一种热传导式的连续式干燥器是一种热传导式的连续式干燥器主要组成部分：主要组成部分：滚筒滚筒可以转动的金属圆筒；可以转动的金属圆筒；加热系统加热系统由加热剂由加热剂（蒸（蒸汽或热水等）供应汽或热水等）供应机构机构组成组成排气系统排气系统排除蒸汽排除蒸汽及

28、不凝性气体及不凝性气体辅助机构辅助机构加料、卸加料、卸料器等料器等3.红外线干燥器红外线干燥器（infrareddryer）辐射器发射出红外线辐射至传送带上的物料，辐射器发射出红外线辐射至传送带上的物料，能量被物料吸收而使水分汽化，能量被物料吸收而使水分汽化，通入的空气作为载湿体将水汽不断带走。通入的空气作为载湿体将水汽不断带走。4.4.微波干燥器微波干燥器（microwavedryer）优点优点干燥速率快干燥速率快保持食品营养和风味保持食品营养和风味避免表面硬化和局部过避免表面硬化和局部过热热热效率高热效率高喷雾干燥（喷雾干燥（spraydrying）是用雾化器将料液）是用雾化器将料液分散成

29、雾滴，与热空气等干燥介质直接接触，使分散成雾滴，与热空气等干燥介质直接接触，使水分迅速蒸发的干燥方法。水分迅速蒸发的干燥方法。 8-78-7喷雾干燥原理及应用喷雾干燥原理及应用8.7A 8.7A 喷雾干燥原理喷雾干燥原理8.7B 8.7B 喷雾干燥的特点和应用喷雾干燥的特点和应用8-88-8喷雾干燥设备喷雾干燥设备8.8A 8.8A 雾化器雾化器8.8B 8.8B 喷雾干燥塔喷雾干燥塔1.1.喷雾干燥流程喷雾干燥流程8.7A 喷雾干喷雾干 燥原理燥原理2.2.物料衡算和热量衡算物料衡算和热量衡算物料衡算中，干物料质量恒定物料衡算中，干物料质量恒定,干空气的质量干空气的质量流量恒定。流量恒定。3

30、.3.喷雾干燥速率和时间喷雾干燥速率和时间)TA(Tw 因因A很大，很大，很大，故很大，故dW/dt 很大。很大。喷雾干燥时间为喷雾干燥时间为恒速和降速恒速和降速阶段干燥时间之和阶段干燥时间之和T)x(xhd)T(Thdtaeccvpwav128220l属属对流干燥对流干燥,干燥静力学中讨论的对流干燥的干燥静力学中讨论的对流干燥的物料衡算和热量衡算原则适用于喷雾干燥。物料衡算和热量衡算原则适用于喷雾干燥。热量衡算时，热量衡算时，n =0,可作为可作为绝热干燥绝热干燥过程处理过程处理8.7B喷雾干燥的特点和应用喷雾干燥的特点和应用1.1.喷雾干燥的特点喷雾干燥的特点（1）干燥时间很短）干燥时间很

31、短数十秒甚至数秒内数十秒甚至数秒内（2）干燥温度较低）干燥温度较低TTw(5060)（3）简化工艺流程）简化工艺流程蒸发，结晶，干燥，粉碎，蒸发，结晶，干燥，粉碎，筛分等操作一次完成筛分等操作一次完成（4）适于连续化生产）适于连续化生产（5）能满足不同食品生产工艺要求）能满足不同食品生产工艺要求可用以制微胶囊产品可用以制微胶囊产品2.2.喷雾干燥在食品工业中的应用喷雾干燥在食品工业中的应用广泛用于生产：各种奶粉，蛋粉；葡萄糖，广泛用于生产：各种奶粉，蛋粉；葡萄糖，植物蛋白粉；果蔬干粉制品；速溶茶，速溶咖植物蛋白粉；果蔬干粉制品；速溶茶，速溶咖啡，香料；鱼粉，肉精；酵母粉，酶制剂等啡，香料；鱼粉

32、，肉精；酵母粉，酶制剂等1 1 压力式雾化器压力式雾化器8.8A雾化器雾化器在介质的摩擦作用下，在介质的摩擦作用下，液膜伸长变薄，撕裂成细液膜伸长变薄，撕裂成细丝，进一步断裂成雾滴。丝，进一步断裂成雾滴。（1）工作原理）工作原理主要由液体主要由液体切向入口切向入口,旋转室旋转室,喷嘴孔喷嘴孔等组成等组成由高压泵输送的液体自切向入口进入旋转由高压泵输送的液体自切向入口进入旋转室，在室内旋转。室，在室内旋转。静压能静压能转变为向前旋转转变为向前旋转运动的液体的运动的液体的动能动能，从喷，从喷嘴孔喷出。嘴孔喷出。喷嘴中央形成喷嘴中央形成空气旋流空气旋流液体则形成绕空气心旋转的液体则形成绕空气心旋转的

33、环形薄膜环形薄膜（2）结构型式）结构型式旋转型压力雾化器旋转型压力雾化器离心型压力雾化器离心型压力雾化器（3）滴径）滴径)0.03083.96p(0.00432)ex0.0113(00tvsuudd例例奶粉车间进喷雾干燥塔热风温度为奶粉车间进喷雾干燥塔热风温度为145，排，排风相对湿度风相对湿度10。车间空气温度。车间空气温度24，相对湿度，相对湿度60。每小时喷含固形物每小时喷含固形物46的浓缩奶的浓缩奶450kg，浓奶含固形物，浓奶含固形物46，奶粉含水，奶粉含水2.5。（。（1）求每小时空气用量；（）求每小时空气用量；（2）求空气加热器需表压求空气加热器需表压0.7MPa的蒸汽量；（的蒸

34、汽量；（3）若传热系）若传热系数为数为1200W/(m2K)，求加热器换热面积。，求加热器换热面积。解解查空气查空气h-H图，由图，由T0=24,=60查得查得H0=0.012kgv/kgd，h0=50kJ/kgd, h1=178kJ/kgd.设绝热干燥，由设绝热干燥，由2=0.10曲线与等曲线与等h1线交点，得线交点，得H2=0.035kgv/kgd238kg/h0.02510.0250.5445012211wwwmW（1）/hkg101.030.0120.035238d412HHWL（2）查水蒸气表，）查水蒸气表，p =800kPa对应对应T=170.4,vh=2053kJ/kg。S =/

35、vh=1.32106/2053=642kg/h（3）加热器）加热器T1=170.4-24=146.4KT2=170.4-145=25.4K69.1K25.4146.4ln25.4146.4ln2121TTTTTm2364.42m69.11200/360010101.32mTKAkJ/h101.3250178101.036401hhL本本次次习习题题p.29313142.2.离心式雾化器离心式雾化器（1）工作原理）工作原理料液被输送到高速旋转的盘上，料液被输送到高速旋转的盘上，在旋转面上，伸展为薄膜，在旋转面上，伸展为薄膜，沿转盘周边伸展，沿转盘周边伸展，一定距离后破裂，一定距离后破裂，分散为雾

36、滴。分散为雾滴。雾化的能量来源于雾化的能量来源于转盘旋转的动能转盘旋转的动能（2） 结构型式结构型式分光滑盘分光滑盘和非光滑盘和非光滑盘（3） 喷雾矩喷雾矩0.160.25m0.3d0.9993.46)(nqDR(m)雾滴从转盘自水平方向甩出后的运动轨迹雾滴从转盘自水平方向甩出后的运动轨迹喷雾矩半径：喷雾矩半径： 在圆盘下在圆盘下0.9m处的平面上处的平面上占全喷雾质量占全喷雾质量99%的雾滴喷洒圆的半径（的雾滴喷洒圆的半径（R99）0.90.9m(R99)0.93.3.气流式雾化器气流式雾化器气液两相很大相对运动速度形成的摩擦力气液两相很大相对运动速度形成的摩擦力源于高速气流的动能源于高速气

37、流的动能（1）工作原理）工作原理采用压缩空气或蒸汽，采用压缩空气或蒸汽，以很高的速度（以很高的速度（300m/s或声速）流动，或声速）流动，带动料液从喷嘴喷出带动料液从喷嘴喷出雾化力雾化力：雾化能量雾化能量：（2）结构型式）结构型式分分内部混合式、外部混合式内部混合式、外部混合式和和内外混合式内外混合式等型式等型式8.8B喷雾干燥塔喷雾干燥塔1.1.干燥塔内雾滴与热空气的流向干燥塔内雾滴与热空气的流向分分向上并流向上并流 向下并流向下并流（1）并流）并流（2）逆流）逆流热风向上，料液喷下热风向上，料液喷下（3）混流）混流既有并流，又有逆流既有并流，又有逆流干燥强度法干燥强度法10.031STU

38、31)1.05(SUWD 喷雾矩法喷雾矩法992.25RD 塔高塔高压力式雾化器一般压力式雾化器一般H =（35）D离心式雾化器离心式雾化器H =（0.51）D2.2.喷雾干燥塔的直径和高度喷雾干燥塔的直径和高度(1) 塔径塔径塔径：塔径：干燥强度干燥强度Us,单位为单位为kgw/(m3h)冷冻干燥（冷冻干燥（freezedrying）又称）又称冷冻升华干燥冷冻升华干燥或或真空冷冻干燥真空冷冻干燥，简称冻干。，简称冻干。然后在真空条件下使物料中的水分由固态冰直接升然后在真空条件下使物料中的水分由固态冰直接升华为水蒸气而排除的干燥方法。华为水蒸气而排除的干燥方法。8-9 8-9 冷冻干燥原理冷冻干燥原理8.9A 8.9A 冷冻干燥基本原理和过程冷冻干燥基本原理和过程8.9B 8.9B 冷冻干燥方程冷冻干燥方程8-10 8-10 冷冻干燥装置冷冻干燥装置8-10A 8-10A 冷冻干燥设备冷冻干燥设备8.10B 8.10B 冷冻干燥装置型式冷冻干燥装置型式1.1.冻结物料水分的升华冻结物料水分的升华将固态水在低于三相点的一定压力下加热，水将固态水在低于三相