干燥4干燥设备及习题课件讲义

干燥设备干燥设备干燥器的基本要求干燥器的基本要求1.1.保证产品质量保证产品质量2.2.干燥速率大，干燥时间短干燥速率大，干燥时间短3.3.热效率高热效率高4.4.干燥介质流动阻力小干燥介质流动阻力小5.5.劳动强度低劳动强度低6/16/20241干燥设备干燥器的基本要求1.保证产品质量7/28/202干燥器的分类干燥器的分类通常按加热方式分类通常按加热方式分类v对流干燥器对流干燥器，如：洞道式干燥器、转筒，如：洞道式干燥器、转筒干燥器、气流干燥器、流化床干燥器、干燥器、气流干燥器、流化床干燥器、喷雾干燥器，厢式干燥器等。喷雾干燥器，厢式干燥器等。v传导干燥器传导干燥器，如：滚筒式干燥器、耙式，如：滚筒式干燥器、耙式干燥器、间接加热干燥器等。干燥器、间接加热干燥器等。v辐射干燥器辐射干燥器，如：红外线干燥器。，如：红外线干燥器。v介电加热干燥器介电加热干燥器，如：微波干燥器。，如：微波干燥器。6/16/20242干燥器的分类通常按加热方式分类7/28/20232干燥器简介干燥器简介v厢式干燥器厢式干燥器1 1空气进口；空气进口；2 2空气出口；空气出口；3 3风机；风机；4 4电动机；电动机；5 5加热器；加热器；6 6挡板；挡板；7 7盘架；盘架；8 8移动轮移动轮优点：优点：结构简结构简单，设备投资单，设备投资少，适应性强。少，适应性强。缺点：缺点：劳动强劳动强度大，热利用度大，热利用率低，产品质率低，产品质量不均匀。量不均匀。6/16/20243干燥器简介厢式干燥器1空气进口；2空气出口；优点：结构简v洞道式干燥器洞道式干燥器1 1加热器；加热器；2 2风扇；风扇；3 3装料车；装料车；4 4排气口排气口 将厢式干燥器的间歇操作发展为将厢式干燥器的间歇操作发展为了连续或半连续的操作。处理量大，了连续或半连续的操作。处理量大，干燥时间长干燥时间长 。6/16/20244洞道式干燥器1加热器；2风扇；3装料车；4排气口 v滚筒式干燥滚筒式干燥器器间接加热、连续干燥间接加热、连续干燥加热方式为热传导加热方式为热传导 适用于悬浮液、溶液和适用于悬浮液、溶液和稀糊状等流动性物料的干燥，稀糊状等流动性物料的干燥，不适用于含水量过低的热敏不适用于含水量过低的热敏性物料。性物料。优点：优点：过程连续，劳动过程连续，劳动强度低，设备紧凑，投强度低，设备紧凑，投资小、清洗方便。资小、清洗方便。缺点：缺点：物料易过热，筒物料易过热，筒体外壁的加工要求高，体外壁的加工要求高，粉尘飞扬而使操作环境粉尘飞扬而使操作环境恶化。恶化。6/16/20245滚筒式干燥器间接加热、连续干燥 适用于悬浮液、溶液和稀v气流干燥气流干燥器器气流输送技术在干燥中气流输送技术在干燥中的一种应用，在气流输送的一种应用，在气流输送过程中对物料进行干燥。过程中对物料进行干燥。处理含非结合水及结处理含非结合水及结块不严重又不怕磨损的块不严重又不怕磨损的粒状物料。对于黏性和粒状物料。对于黏性和膏状物料，采用干料返膏状物料，采用干料返混的方法和适宜的加料混的方法和适宜的加料装置，也可正常操作。装置，也可正常操作。6/16/20246气流干燥器气流输送技术在干燥中处理含非结合水及结块不严重 气流干燥器的主要优点有：干燥气流干燥器的主要优点有：干燥速率快，干燥时间短，从湿物料投入速率快，干燥时间短，从湿物料投入到产品排出，只需到产品排出，只需1 12 2秒。由于热风秒。由于热风和湿物料并流操作，即使热空气温度和湿物料并流操作，即使热空气温度高达高达700700800800，而产品温度不超过，而产品温度不超过70709090，所以适宜干燥热敏性和低，所以适宜干燥热敏性和低熔点的物料。干燥器结构简单，占地熔点的物料。干燥器结构简单，占地面积小。面积小。缺点是：由于流速大，压力损失缺点是：由于流速大，压力损失大，物料颗粒有一定的磨损，对晶体大，物料颗粒有一定的磨损，对晶体有一定要求的物料不适用。有一定要求的物料不适用。6/16/20247 气流干燥器的主要优点有：干燥速率快，干燥时间短，从湿v喷雾干燥器喷雾干燥器 喷雾干燥喷雾干燥 1 1燃烧炉；燃烧炉；2 2空气分布器；空气分布器；3 3压力式喷头；压力式喷头；4 4干燥塔；干燥塔；5 5旋风分离器；旋风分离器；6 6风机风机优点：优点：干燥过程极干燥过程极快，干燥完成后，快，干燥完成后，物料表面温度仍接物料表面温度仍接近于湿球温度，非近于湿球温度，非常适宜处理热敏性常适宜处理热敏性的物料。省去了蒸的物料。省去了蒸发、结晶、过滤、发、结晶、过滤、粉碎等多种工序。粉碎等多种工序。能得到迅溶的粉末能得到迅溶的粉末和空心细颗粒。和空心细颗粒。缺点：缺点：干燥器体积干燥器体积大，单位产品热量大，单位产品热量消耗高。机械能消消耗高。机械能消耗大。耗大。6/16/20248喷雾干燥器 喷雾干燥优点：干燥过程极快，干 将操作气速控制在一定范围内时，颗粒物料悬浮在上升的气流中形成沸腾状流化床，料层内颗粒物料的相互碰撞、混合剧烈，气固两相间的传热传质过程得到强化，使物料得以干燥。v沸腾床干燥器沸腾床干燥器（流化床）（流化床）6/16/20249 将操作气速控制在一定范围内时，颗粒物料悬浮在上升的气 单层单层圆筒沸腾床干燥器中，颗粒不圆筒沸腾床干燥器中，颗粒不规则运动，引起返混和短路现象，使得规则运动，引起返混和短路现象，使得每个颗粒的停留时间是不相同的，产品每个颗粒的停留时间是不相同的，产品质量不均匀。可采用质量不均匀。可采用多层沸腾床干燥器多层沸腾床干燥器和卧式多室沸腾床干燥器和卧式多室沸腾床干燥器。多层多层沸腾床干燥器，物料由上面第沸腾床干燥器，物料由上面第一层加入，热风由底层吹入，在床内进一层加入，热风由底层吹入，在床内进行逆向接触。颗粒由上一层经溢流管流行逆向接触。颗粒由上一层经溢流管流入下一层，颗粒在每一层内可以互相混入下一层，颗粒在每一层内可以互相混合，但层与层之间不互混，经干燥后由合，但层与层之间不互混，经干燥后由下一层卸出。热风自下而上通过各层由下一层卸出。热风自下而上通过各层由顶部排出。顶部排出。6/16/202410 单层圆筒沸腾床干燥器中，颗粒不规则运动，引起返混和短 流化床干燥器的主要流化床干燥器的主要优点：优点：传热、传质效率高，处理能力大；传热、传质效率高，处理能力大；物料停留时间短，有利于处理热物料停留时间短，有利于处理热敏性物料；设备简单，可动部件敏性物料；设备简单，可动部件少，操作稳定。少，操作稳定。缺点：缺点：对物料的形状和粒度有限对物料的形状和粒度有限制。制。6/16/202411 流化床干燥器的主要优点：传热、传质效率高，处理流化床干燥器流化床干燥器6/16/202412流化床干燥器7/28/202312多多层层流流化化床床6/16/202413多7/28/202313卧式多室流化床卧式多室流化床 可按需将床可按需将床层分隔成层分隔成 3 36 6 室。物料依次通室。物料依次通过各室，最后翻过各室，最后翻过堰板卸出。各过堰板卸出。各室气体流速、温室气体流速、温度可灵活调节，度可灵活调节，以形成最佳流化以形成最佳流化状态和干燥条件状态和干燥条件.6/16/202414卧式多室流化床 可按需将床层分隔成 36 室。物料依振动流化床干燥器振动流化床干燥器用于干燥难以流化的物料用于干燥难以流化的物料6/16/202415振动流化床干燥器用于干燥难以流化的物料7/28/2023156/16/2024167/28/2023166/16/2024177/28/202317 物料冷冻到冰点以下，置于高度真空物料冷冻到冰点以下，置于高度真空环境，水分升华除去。升华所需热量通过环境，水分升华除去。升华所需热量通过传导方式供给。传导方式供给。优点：优点：干燥后物料能保持原有的化学干燥后物料能保持原有的化学组成与物理性质组成与物理性质 ，热能的消耗比其他干燥，热能的消耗比其他干燥方法少方法少 。缺点：缺点：设备投资费用高，动力消耗大，设备投资费用高，动力消耗大，干燥速率慢。干燥速率慢。v冷冻真空干燥器冷冻真空干燥器6/16/202418 物料冷冻到冰点以下，置于高度真空环境，水分升华除用近红外灯作为加热元件的干燥方法称为用近红外灯作为加热元件的干燥方法称为近红外干燥近红外干燥。用远红外辐射元件对物料进行加热干燥就用远红外辐射元件对物料进行加热干燥就称为称为远红外干燥远红外干燥。远红外干燥速度快、干。远红外干燥速度快、干燥质量好、能量利用率高等。燥质量好、能量利用率高等。红外线干燥器主要用于薄层物料的干燥。红外线干燥器主要用于薄层物料的干燥。v红外线干燥器红外线干燥器6/16/202419用近红外灯作为加热元件的干燥方法称为近红外干燥。红外线干燥 微波是一种高频交变电场。微波是一种高频交变电场。介电常数不同，则产生的热量介电常数不同，则产生的热量就不同。就不同。优点：优点：加热迅速，干燥速度快。加热迅速，干燥速度快。热效率高，控制灵敏，操作方便。热效率高，控制灵敏，操作方便。产品含水量均一，质量稳定。产品含水量均一，质量稳定。v微波干燥器微波干燥器6/16/202420 微波是一种高频交变电场。微波干燥器7/28/20干燥器的选型干燥器的选型v1 1产品的质量产品的质量例如医疗级产品的质量要求。例如医疗级产品的质量要求。v2 2物料的特性物料的特性物料的特性包括物料形状、含水量、物料的特性包括物料形状、含水量、水分结合方式、热敏性等。例如对于散粒状物料，水分结合方式、热敏性等。例如对于散粒状物料，多选用气流干燥器和沸腾床干燥器。多选用气流干燥器和沸腾床干燥器。v3 3生产能力生产能力如，当干燥大量浆液时可采用喷雾于如，当干燥大量浆液时可采用喷雾于燥器，而生产能力低时可用滚筒干燥器。燥器，而生产能力低时可用滚筒干燥器。v4 4劳动条件劳动条件如高温有毒，粉尘多的物料。如高温有毒，粉尘多的物料。v5 5经济性经济性设备费和操作费用为最低。设备费和操作费用为最低。v6 6其它要求其它要求例如设备的制造、维修、操作及设备例如设备的制造、维修、操作及设备尺寸是否受到限制等。尺寸是否受到限制等。v可采用可采用组合式组合式的干燥器的干燥器 例如，对于最终含水量要例如，对于最终含水量要求较高的可采用气流沸腾干燥器；对于膏状物料，求较高的可采用气流沸腾干燥器；对于膏状物料，可采用沸腾气流干燥器。可采用沸腾气流干燥器。6/16/202421干燥器的选型1产品的质量例如医疗级产品的质量要求。7/2习习 题题v若维持不饱和空气的湿度若维持不饱和空气的湿度H H不变，提不变，提高空气的干球温度，则空气的湿球高空气的干球温度，则空气的湿球温度温度 ，露点，露点 ，相对湿度，相对湿度 。v干燥操作中，干燥介质（不饱和湿干燥操作中，干燥介质（不饱和湿空气）经预热器后湿度空气）经预热器后湿度 ，温温度度 。当物料在恒定干燥条件下。当物料在恒定干燥条件下用空气进行恒速对流干燥时，物料用空气进行恒速对流干燥时，物料的表面温度等于的表面温度等于 温度。温度。6/16/202422习 题若维持不饱和空气的湿度H不变，提高空气的干球温度，则v空气温度空气温度t t、湿度、湿度H H 一定时，物料一定时，物料的平衡含水量为的平衡含水量为X X*，若空气的湿，若空气的湿度度H H下降，则平衡含水量下降，则平衡含水量 。v恒定干燥条件下，恒速干燥阶段属恒定干燥条件下，恒速干燥阶段属于于 表面汽化表面汽化 控制阶段，降速干燥控制阶段，降速干燥阶段属于阶段属于 内部扩散内部扩散 控制阶段。控制阶段。6/16/202423空气温度t、湿度H 一定时，物料的平衡含水量为X*，若空v恒速干燥阶段除去的水分为恒速干燥阶段除去的水分为 ，降，降速干燥阶段除去的水分为速干燥阶段除去的水分为 和和 ，整个干燥过程除去的水分是整个干燥过程除去的水分是 。v常压下，湿度常压下，湿度H H一定的湿空气，当气一定的湿空气，当气体温度体温度t t升高时，其露点升高时，其露点t td d将将 。6/16/202424恒速干燥阶段除去的水分为 ，降速干燥阶段除去的水分为 v物料在常压理想干燥器中进行干燥，物料在常压理想干燥器中进行干燥，湿物料的流率为湿物料的流率为1kg/s1kg/s，初始湿含量，初始湿含量（湿基，下同）为（湿基，下同）为3.5%3.5%，干燥产品的，干燥产品的湿含量为湿含量为0.5%0.5%。空气状况为：初始温。空气状况为：初始温度为度为3030、相对湿度为、相对湿度为0.50.5，经预热，经预热后进干燥器的温度为后进干燥器的温度为160160，如果离，如果离开干燥器（干燥过程等焓）的温度选开干燥器（干燥过程等焓）的温度选定为定为6060，试分别计算需要的空气消，试分别计算需要的空气消耗量，水分蒸发量，干燥产品流量。耗量，水分蒸发量，干燥产品流量。（需查湿度图）（需查湿度图）6/16/202425物料在常压理想干燥器中进行干燥，湿物料的流率为1kg/s，初