第七章 干燥機(jī)械與設(shè)備shenggong

1、第一部分 換熱器第二部分 干燥機(jī)械與設(shè)備v 引 言 v 各種換熱設(shè)備及其換熱形式第一節(jié) 熱交換器第二節(jié) 其它加熱機(jī)械設(shè)備v生產(chǎn)加工過(guò)程中，物料進(jìn)行加熱或冷卻處理(即熱交換)是一項(xiàng)普遍而重要的單元操作。物料涉及從原料到包裝半成品。v物料的三種傳熱方式：對(duì)流對(duì)流、傳導(dǎo)傳導(dǎo)和輻射輻射。v物料狀態(tài)有液體、固體兩大類。對(duì)它們加熱或冷卻操作可在通用或?qū)Ｓ脽峤粨Q設(shè)備進(jìn)行，例如，對(duì)于液體物料可用各種間接或直接式熱交換器，對(duì)于未包裝固體物料，一般可采用專用熱處理設(shè)備，如擠壓機(jī)、油炸機(jī)、熱燙機(jī)等。v 引 言 v 各種換熱設(shè)備及其換熱形式第一節(jié) 熱交換器第二節(jié) 其它加熱機(jī)械設(shè)備v熱交換器主要指的是用于對(duì)流體物料或流

2、體加工介質(zhì)進(jìn)行加熱或冷卻處理的設(shè)備。v兩大類型：間壁式熱交換器、直接式(混合式)熱交換器。 v間壁式熱交換器間壁式熱交換器的特點(diǎn)是換熱介質(zhì)和換熱物料被金屬材料隔開(kāi)，兩者不相混合，通過(guò)間壁進(jìn)行熱量的交換。v間壁式熱交換器按其傳熱面的形狀和結(jié)構(gòu)可分為管壁傳熱和板壁傳熱兩種形式。 （一）管式熱交換器 （二）板式熱交換器 管式熱交換器的結(jié)構(gòu)特征是其傳熱面由金屬管構(gòu)成。這類熱交換器的主要形式有盤(pán)管式、套管式、列管式和翅片管式等。 1盤(pán)管式熱交換器 2套管式熱交換器 3列管式熱交換器v也稱蛇管式熱交換器。v應(yīng)用廣泛，例如：冷庫(kù)中的冷排管和盤(pán)管式冷凝器；某些大型攪拌反應(yīng)罐內(nèi)的盤(pán)管式熱交換器；乳品工業(yè)用這種形

3、式的熱交換器作奶油、煉乳等高黏度制品的加熱或冷卻用；盤(pán)管式換熱用作超高溫滅菌器的加熱器。 (1) 沉浸式盤(pán)管熱交換器 (2) 噴淋式蛇管熱交換器 這種熱交換器盤(pán)管浸沒(méi)在裝有流體的容器中，管內(nèi)和容器內(nèi)的兩種流體通過(guò)盤(pán)管進(jìn)行熱交換。形狀：排管狀、螺旋形(稱為盤(pán)香管)。也可根據(jù)容器特點(diǎn)將做成其它形狀的盤(pán)管。特點(diǎn)：這種熱交換器管外空間較大，因而管外流體流速較小，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)不高，熱交換器傳熱效率低，是較古老的一種設(shè)備。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造維修方便，造價(jià)低，能承受較高壓強(qiáng)。由于管外為大量流體，故對(duì)操作條件的改變并不敏感。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：與沉浸式相比，噴淋式盤(pán)管換熱器的管外表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)有所提高，因此所需傳熱

4、面積、材料消耗和制造成本都較低。同時(shí)，冷卻水消耗量只有沉浸式的一半。 但這種設(shè)備占地面積大，操作時(shí)管外有水汽發(fā)生，對(duì)環(huán)境不利，故常安裝在室外；另外，管子氧化快、壽命短，噴淋的液體量有變化時(shí)，溫度響應(yīng)極為敏感 。 管式熱交換器的結(jié)構(gòu)特征是其傳熱面由金屬管構(gòu)成。這類熱交換器的主要形式有盤(pán)管式、套管式、列管式和翅片管式等。 1盤(pán)管式熱交換器 2套管式熱交換器 3列管式熱交換器2 套管式熱交換器有普通套管式普通套管式和新型套管式新型套管式兩種型式。換熱原理上兩者無(wú)本質(zhì)區(qū)別，但材料和結(jié)構(gòu)方式，后者作了較大改進(jìn)，因而目前已經(jīng)廣泛用于黏稠流體的加熱。廣泛用于黏稠流體的加熱。 (1) 普通套管式熱交換器 (2

5、) 新型套管式熱交換器 管式熱交換器的結(jié)構(gòu)特征是其傳熱面由金屬管構(gòu)成。這類熱交換器的主要形式有盤(pán)管式、套管式、列管式和翅片管式等。 1盤(pán)管式熱交換器 2套管式熱交換器 3列管式熱交換器3列管式熱交換器v 也稱殼管式熱交換器。v 基本結(jié)構(gòu)v 特點(diǎn)與應(yīng)用特點(diǎn)與應(yīng)用目前使用最廣的熱交換器。優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：易于制造，生產(chǎn)成本低，適應(yīng)性強(qiáng)，可以選用的材料較廣，維修、清洗都較方便，特別是對(duì)高壓流體更為適用。在工業(yè)中常用作預(yù)熱器、加熱器和冷卻器，在冷凍系統(tǒng)中可以用作冷凝器和蒸發(fā)器。用蒸汽加熱時(shí)，蒸汽在管外流動(dòng)。在考慮衛(wèi)生要求時(shí)，與物料直接接觸的部分應(yīng)采用不銹鋼作材料。缺點(diǎn)缺點(diǎn)：結(jié)合面較多，易造成泄漏。v間壁式熱交

6、換器間壁式熱交換器的特點(diǎn)是換熱介質(zhì)和換熱物料被金屬材料隔開(kāi)，兩者不相混合，通過(guò)間壁進(jìn)行熱量的交換。v間壁式熱交換器按其傳熱面的形狀和結(jié)構(gòu)可分為管壁傳熱和板壁傳熱兩種形式。 （一）管式熱交換器 （二）板式熱交換器（二）板式熱交換器（二）板式熱交換器 板式熱交換器的特征是采用板壁作為換熱壁，常見(jiàn)的有板式、螺旋板式、旋轉(zhuǎn)刮板式以及夾套式熱交換器等。 1 1板式熱交換器板式熱交換器 2 2旋轉(zhuǎn)刮板式熱交換器旋轉(zhuǎn)刮板式熱交換器1板式熱交換器(1) 結(jié)構(gòu) (2) 傳熱板 (3) 傳熱板在段內(nèi)的流程(4) 板式熱交換器的特點(diǎn)(5) 板式換熱器規(guī)格型號(hào)表達(dá)方法(1) 結(jié)構(gòu) v主要由許多平行排列帶密封圈的傳熱板

7、、分界板、機(jī)架、導(dǎo)桿、壓緊板、螺桿及接管等組成。v懸掛于導(dǎo)桿上的傳熱板，夾在前支架板與壓緊板之間，由螺桿壓緊。v隔斷板供熱交換器分段用。v進(jìn)出熱交換器的接管可同時(shí)設(shè)在前支架板或設(shè)在壓緊板上，或分別設(shè)在此二板上，但隔斷板一定設(shè)有進(jìn)出流體的側(cè)面接管。 (2)傳熱板 v沖壓而成的矩形不銹鋼薄板，壁厚0.50.52mm 2mm 長(zhǎng)寬比在（3 34 4）:1 :1， 每板四角開(kāi)4個(gè)圓孔。v每塊板一側(cè)沿四周及圓孔嵌有耐高溫密封圈。有流體入口、分布區(qū)、傳熱區(qū)、收集區(qū)和流體出口。v每塊板一側(cè)通過(guò)密封圈結(jié)構(gòu)安排成同時(shí)只有兩孔與傳熱區(qū)相通。v板的上下兩端中部開(kāi)有相同的導(dǎo)軌槽口，因此根據(jù)需要可將傳熱板顛倒安排。v板

8、間距取決于密封圈的厚度、傳熱區(qū)波紋形式和加工精度，一般在3 8mm之間。 壓壓板板中間接管中間接管支支架架換熱片換熱片密封圈密封圈冷冷熱熱流流體體進(jìn)進(jìn)出出管管(3) 傳熱板在段內(nèi)的流程 v 不同流程可調(diào)整傳熱效果、換熱時(shí)間v 不同流程組合形式流程組合表達(dá)式流程組合表達(dá)式22112211bmbmanan 式中：n1、 n2熱流體的程數(shù) m1、 m2 冷流體的程數(shù) a1、 a2 熱流體每程的流道數(shù) b1、 b2 冷流體每程的流道數(shù) 原則上分子為熱流體，分母未冷流體(4)板式熱交換器的特點(diǎn) 主要優(yōu)點(diǎn)： 傳熱效率高 ；結(jié)構(gòu)緊湊 ；操作靈活 ；適用于熱敏物料 ；衛(wèi)生條件可靠。 主要缺點(diǎn)： 密封周邊長(zhǎng)，需

9、要較多的密封墊圈，且墊圈需要經(jīng)常檢修清洗，所以易于損壞。另外，板式熱交換器不耐高壓，且流體流動(dòng)的阻力損失較大。由于板間空隙小，故不適用于含顆粒物料及高黏度物料的換熱。 1板式熱交換器(1) 結(jié)構(gòu) (2) 傳熱板 (3) 傳熱板在段內(nèi)的流程(4) 板式熱交換器的特點(diǎn)(5) 板式換熱器規(guī)格型號(hào)表達(dá)方法（二）板式熱交換器（二）板式熱交換器 板式熱交換器的特征是采用板壁作為換熱壁，常見(jiàn)的有板式、螺旋板式、旋轉(zhuǎn)刮板式以及夾套式熱交換器等。 1 1板式熱交換器板式熱交換器 2 2旋轉(zhuǎn)刮板式熱交換器旋轉(zhuǎn)刮板式熱交換器二、直接式熱交換器v也稱為混合式熱交換器，其特點(diǎn)是冷、熱流體直接混合進(jìn)行換熱，從而在熱交換的

10、同時(shí)，還發(fā)生物質(zhì)交換。v直接式與間接式相比，省去了傳熱間壁，因而結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳熱效率高、操作成本低。但采用這種設(shè)備只限于允許兩種流體混合的場(chǎng)合。v常見(jiàn)直接式熱交換器有直接式蒸汽加熱器和混合式蒸汽冷凝器。 （一）蒸汽直接式加熱器 （二）混合式蒸汽冷凝器（一）直接式蒸汽加熱器v是蒸汽直接與液體產(chǎn)品混合的熱交換器。v兩種形式：蒸汽噴射式蒸汽噴射式和蒸汽注入式蒸汽注入式 。目前僅限用于質(zhì)地均勻和黏度較低的產(chǎn)品。v直接式蒸汽加熱器特點(diǎn)第二節(jié) 其它加熱機(jī)械設(shè)備除了前面提到加熱或熱處理方法以外，還可利用紅外線、微波、電阻加熱等原理對(duì)物料進(jìn)行加熱處理。其中遠(yuǎn)紅外加熱的應(yīng)用最廣，它的主要設(shè)備形式是用于焙烤行業(yè)的烤

11、爐。目前，微波加熱設(shè)備應(yīng)用最多的是家用微波爐，但由于其獨(dú)特的介電加熱優(yōu)點(diǎn)，工業(yè)化規(guī)模的微波設(shè)備具有良好的發(fā)展前景。 一、遠(yuǎn)紅外加熱設(shè)備一、遠(yuǎn)紅外加熱設(shè)備 二、微波加熱設(shè)備二、微波加熱設(shè)備 一、遠(yuǎn)紅外加熱設(shè)備v 遠(yuǎn)紅外加熱原理v 遠(yuǎn)紅外加熱應(yīng)用（一）遠(yuǎn)紅外輻射元件（二）箱式遠(yuǎn)紅外線烤爐遠(yuǎn)紅外加熱原理遠(yuǎn)紅外加熱原理是當(dāng)被加熱物體中的固有振動(dòng)頻率和射入該物體的遠(yuǎn)紅外線頻率(波長(zhǎng)在5.6m附近)一致時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的共振，使物體中的分子運(yùn)動(dòng)加劇，因而溫度迅速升高。多數(shù)食品物料，尤其是其中的水分具有良好的吸收遠(yuǎn)紅外線的能力。遠(yuǎn)紅外加熱應(yīng)用目前，紅外線加熱設(shè)備主要應(yīng)用于烘烤工藝，此外也可用于干燥、殺菌和解

12、凍等操作。由于物料的形態(tài)各異，且加熱要求也不同，因此，遠(yuǎn)紅外加熱設(shè)備也有不同形式?？傮w上，遠(yuǎn)紅外加熱設(shè)備可分為兩大類，即箱式的遠(yuǎn)紅外烤爐和隧道式遠(yuǎn)紅外爐。不論是箱式的還是隧道式的加熱設(shè)備，其關(guān)鍵部件是遠(yuǎn)紅外發(fā)熱元件。一、遠(yuǎn)紅外加熱設(shè)備v 遠(yuǎn)紅外加熱原理v 遠(yuǎn)紅外加熱應(yīng)用（一）遠(yuǎn)紅外輻射元件（二）箱式遠(yuǎn)紅外線烤爐（一）遠(yuǎn)紅外輻射元件v概述1碳化硅紅外加熱元件2金屬管狀紅外加熱元件概述遠(yuǎn)紅外輻射元件遠(yuǎn)紅外輻射元件，是遠(yuǎn)紅外加熱設(shè)備中利用其它能源(如電能、燃燒能)換成輻射熱能的關(guān)鍵元件。遠(yuǎn)紅外加熱元件加上定向輻射等裝置后稱為遠(yuǎn)紅外加熱器遠(yuǎn)紅外加熱器或遠(yuǎn)紅外輻射器。其結(jié)構(gòu)主要由發(fā)熱元件發(fā)熱元件、遠(yuǎn)紅外

13、輻射體遠(yuǎn)紅外輻射體、緊固件緊固件或反射裝置反射裝置等構(gòu)成。發(fā)熱元件一般是電阻發(fā)熱體，它把電能轉(zhuǎn)變成熱能。雖然也可以利用燃燒煤、燃?xì)獾陌l(fā)熱體或利用蒸汽加熱的發(fā)熱體，但因衛(wèi)生條件和控制方面的原因，目前應(yīng)用的均不多。遠(yuǎn)紅外輻射體是受到加熱后放出遠(yuǎn)紅外射線的物體。遠(yuǎn)紅外烤爐中常用的遠(yuǎn)紅外輻射體按形狀分有板狀板狀與管狀管狀兩種；按輻射體材料分主要有以金屬為依附的紅外涂料紅外涂料、碳化硅碳化硅元件等。管狀碳化硅紅外加熱元件 碳化硅材料的紅外輻射元件可以做成管狀。主要由電熱絲及接線件、碳化硅管基體及輻射涂層等構(gòu)成。因碳化硅不導(dǎo)電，因此不需充填絕緣介質(zhì)。1.碳化硅紅外加熱元件P管狀碳化硅紅外加熱元件P碳化硅板

14、式輻射器碳化硅板式輻射器 碳化硅紅外元件也可以做成板狀。其基體為碳化硅，表面涂以遠(yuǎn)紅外輻射涂料。二、微波加熱設(shè)備v 微波加熱特點(diǎn)及頻率v 微波加熱器構(gòu)成 （一）箱式微波加熱器（二）隧道式微波加熱器微波加熱特點(diǎn)及頻率微波加熱屬于一種內(nèi)部生熱的加熱方式，依靠微波段電磁波將能量傳播到被加熱物體內(nèi)部，使物料整體同時(shí)升溫。目前有兩個(gè)微波頻率用于加熱應(yīng)用，即915Hz915Hz和2450Hz2450Hz。 微波加熱設(shè)備如下圖所示，主要由電源、微波發(fā)生器、冷卻微波加熱設(shè)備如下圖所示，主要由電源、微波發(fā)生器、冷卻系統(tǒng)、連接波導(dǎo)和加熱器等部分構(gòu)成，微波發(fā)生器利用高壓直流系統(tǒng)、連接波導(dǎo)和加熱器等部分構(gòu)成，微波發(fā)生

15、器利用高壓直流電轉(zhuǎn)換成微波能。微波能通過(guò)連接波導(dǎo)傳輸?shù)郊訜崞?，?duì)熱物料電轉(zhuǎn)換成微波能。微波能通過(guò)連接波導(dǎo)傳輸?shù)郊訜崞?，?duì)熱物料進(jìn)行加熱。冷卻系統(tǒng)利用風(fēng)冷或水冷對(duì)微波發(fā)生器進(jìn)行冷卻。進(jìn)行加熱。冷卻系統(tǒng)利用風(fēng)冷或水冷對(duì)微波發(fā)生器進(jìn)行冷卻。第二部分 干燥機(jī)械與設(shè)備v 干燥在生產(chǎn)加工中的地位v 干燥機(jī)械設(shè)備種類第一節(jié) 對(duì)流型干燥設(shè)備第二節(jié) 傳導(dǎo)型干燥設(shè)備第三節(jié) 冷凍干燥機(jī) 干燥機(jī)械設(shè)備的分類v由于物料種類各異，要求得到的干燥制成品要求也不同，使得干燥機(jī)械設(shè)備種類繁多。v根據(jù)熱量傳遞方式熱量傳遞方式，傳統(tǒng)上將各種干燥機(jī)械設(shè)備分成三大類：對(duì)流式流式、傳導(dǎo)式傳導(dǎo)式和輻射式輻射式。但需指出，這種分類是相對(duì)的。

16、例如，真空干燥機(jī)和冷凍干燥機(jī)多采用接觸傳導(dǎo)方式提供干燥熱量，但也可以采用微波方式供熱。v遠(yuǎn)紅外和微波干燥機(jī)在本質(zhì)上分別是遠(yuǎn)紅外和微波加熱器。v按操作壓強(qiáng)分類有常壓干燥機(jī)和真空干燥機(jī)。按操作方式分類，可分為連續(xù)式干燥機(jī)連續(xù)式干燥機(jī)和間歇式干燥機(jī)間歇式干燥機(jī)。常見(jiàn)干燥機(jī)械設(shè)備的分類第一節(jié) 對(duì)流型干燥設(shè)備一、廂式干燥器二、噴霧干燥機(jī)三、流化床干燥設(shè)備 這是一類以對(duì)流方式對(duì)物料干燥的設(shè)備。 干燥介質(zhì)：流體(熱空氣，過(guò)熱蒸汽等)，使物料升溫脫水，并將物料脫除的水分帶出干燥室外。自身狀態(tài)從高溫低濕變?yōu)榈蜏馗邼瘛?主要設(shè)備型式：廂式干燥器、洞道式干燥機(jī)、流化床干燥機(jī)、噴動(dòng)床干燥機(jī)和氣流式干燥機(jī)和噴霧干燥機(jī)等

17、。 按物流氣流接觸方式：并流、逆流、混流和橫流式干燥器等。一、廂式干燥器v典型廂式干燥器|橫流式|中間加熱式|穿流式v廂式干燥器特點(diǎn) 廂式干燥器是一種常壓間歇式干燥器，小型的稱為烘箱，大型的稱為烘房。二、噴霧干燥機(jī)噴霧干燥機(jī)是一種將液狀物料通過(guò)霧化方式干燥成粉體的設(shè)備。噴霧干燥機(jī)是一種將液狀物料通過(guò)霧化方式干燥成粉體的設(shè)備。許多粉許多粉狀制品，如乳粉、蛋粉、豆乳粉、低聚糖粉、蛋白質(zhì)水解物粉、微生物發(fā)酵狀制品，如乳粉、蛋粉、豆乳粉、低聚糖粉、蛋白質(zhì)水解物粉、微生物發(fā)酵物等都用噴霧干燥機(jī)生產(chǎn)。噴霧干燥機(jī)也是主要的微膠囊造粒設(shè)備之一。物等都用噴霧干燥機(jī)生產(chǎn)。噴霧干燥機(jī)也是主要的微膠囊造粒設(shè)備之一。

18、（一）噴霧干燥過(guò)程與特點(diǎn)（二）基本構(gòu)成與類型（三）霧化器（四）干燥室（五）噴霧干燥裝置系統(tǒng)舉例工作原理霧化器出來(lái)的范圍10100 m的料液霧滴，有巨大表面積，這些霧滴與進(jìn)入干燥室的熱氣流接觸，可在瞬間(0.010.04s)發(fā)生強(qiáng)烈的熱交換和質(zhì)交換，使其中絕大部分水分迅速蒸發(fā)氣化并被干燥介質(zhì)帶走。由于水分蒸發(fā)會(huì)從液滴吸收氣化潛熱，因而液滴的表面溫度一般為空氣的濕球溫度。包括霧滴預(yù)熱、恒速干燥和降速干燥等三個(gè)階段的整個(gè)過(guò)程，只需1030s便可得到符合要求的干燥產(chǎn)品。產(chǎn)品干燥后由于重力作用，大部分沉降于底部，少量微細(xì)粉末隨廢氣進(jìn)入粉塵回收裝置得以回收。噴霧干燥機(jī)的形式 形式較多，大體分類如表9- 2

19、所示。不同形式噴霧干燥機(jī)的主要區(qū)別在于霧化器、干燥室和加熱介質(zhì)回收利用程度等方面。（三）霧化器霧化器也稱噴霧器。常見(jiàn)的霧化器形式有三種，即壓力式、離心式和氣流式霧化器。 1壓力式霧化器 2. 離心式霧化器 3氣流式霧化器 4三類霧化器比較1壓力式霧化器v壓力式霧化器實(shí)際上是一種噴霧頭，裝在一段直管上以后便構(gòu)成所謂的噴槍。v噴霧頭(噴槍)需要與高壓泵配合才能工作。一般使用的高壓泵為三柱塞泵。v壓力式霧化器的工作原理v壓力式霧化器的結(jié)構(gòu)形式v由于單個(gè)壓力式噴霧頭的流量(生產(chǎn)能力)有限，因此，大型壓力式噴霧干燥機(jī)通常由多支噴槍一起并聯(lián)工作。壓力式霧化器的工作原理壓力式霧化器的工作原理是高壓泵使料液獲

20、得高壓(720MPa) ，從噴霧頭出來(lái)時(shí)，由于壓力大，噴孔小(0.51.5mm)，很快霧化成霧滴。料液的霧化分散度取決于噴嘴的結(jié)構(gòu)、料液的流出速度和壓力、料液的物理性質(zhì)(表面張力、黏度、密度等)。1壓力式霧化器v壓力式霧化器實(shí)際上是一種噴霧頭，裝在一段直管上以后便構(gòu)成所謂的噴槍。v噴霧頭(噴槍)需要與高壓泵配合才能工作。一般使用的高壓泵為三柱塞泵。v壓力式霧化器的工作原理v壓力式霧化器的結(jié)構(gòu)形式v由于單個(gè)壓力式噴霧頭的流量(生產(chǎn)能力)有限，因此，大型壓力式噴霧干燥機(jī)通常由多支噴槍一起并聯(lián)工作。2.離心式霧化器v離心式霧化器由機(jī)械驅(qū)動(dòng)或氣流驅(qū)動(dòng)裝置與噴霧轉(zhuǎn)盤(pán)結(jié)合而成。v機(jī)械式離心霧化器的外形及結(jié)

21、構(gòu)v離心式霧化的機(jī)理離心式霧化器離心式霧化器2.離心式霧化器v離心式霧化器由機(jī)械驅(qū)動(dòng)或氣流驅(qū)動(dòng)裝置與噴霧轉(zhuǎn)盤(pán)結(jié)合而成。v機(jī)械式離心霧化器的外形及結(jié)構(gòu)v離心式霧化的機(jī)理離心式霧化的機(jī)理離心式霧化的機(jī)理是借助高速轉(zhuǎn)盤(pán)產(chǎn)生離心力，將料液高速甩出成薄膜、細(xì)絲，并受到腔體空氣的摩擦和撕裂作用而霧化，圖所示為離心霧化的情形。離心霧化的情形離心霧化的情形3氣流式霧化器v氣流式霧化器是依靠高速氣流工作的霧化器。霧化原理霧化原理是利用料液在噴嘴出口處與高速運(yùn)動(dòng)(一般為200300m/s)的空氣相遇，由于料液速度小，而氣流速度大，兩者存在相當(dāng)大速度差，從而液膜被拉成絲狀，然后分裂成細(xì)小的霧滴。霧滴大小取決于兩相速

22、度差和料液黏度，相對(duì)速度差越大，料液黏度越小，則霧滴越細(xì)。料液的分散度取決于氣體的噴射速度、料液和氣體的物理性質(zhì)、霧化器的幾何尺寸以及氣料流量之比。v氣流式霧化器的結(jié)構(gòu)有多種，常見(jiàn)的有二流式、三流式、四流式和旋轉(zhuǎn)式。氣流式霧化的實(shí)際情形氣流式霧化的實(shí)際情形4三類霧化器比較三類霧化器各有特點(diǎn)。在選型時(shí)，需考慮生產(chǎn)要求、待處理物料的性質(zhì)及工廠等諸方面具體情況。國(guó)內(nèi)外工業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)時(shí)都采用壓力噴霧壓力噴霧和離心噴霧離心噴霧。目前國(guó)內(nèi)以壓力噴霧占多數(shù)，如在乳粉和蛋粉生產(chǎn)中，壓力噴霧占76%，離心噴霧占24%。國(guó)外在歐洲以離心噴霧為主，而在美國(guó)、新西蘭、澳大利亞、日本等國(guó)則以壓力噴霧為主。氣流式由于動(dòng)力

23、消耗大，適用于小型設(shè)備，而在食品工業(yè)中，很少在大規(guī)模生產(chǎn)中應(yīng)用。三類霧化器比較三類霧化器比較3熱氣流與霧滴流向 噴霧干燥室內(nèi)熱氣流與霧滴的流動(dòng)方向，直接關(guān)系到產(chǎn)品質(zhì)量以及粉末回收裝置的負(fù)荷等問(wèn)題。 各型噴霧干燥設(shè)備中，熱氣流與霧滴的流動(dòng)方向有并流并流、逆流逆流及混流混流三類。v并流操作時(shí)由于熱空氣與霧滴以相同的方向運(yùn)動(dòng)，與干粉接觸時(shí)的溫度最低，因而目前在工業(yè)中，如乳粉、蛋粉、果汁粉等的生產(chǎn)，大多數(shù)均采用并流操作，其它兩種操作則較少采用。v并流式可分為水平、垂直下降和垂直上升式三種。v水平并流式和垂直上升并流式僅適用于壓力噴霧。v垂直下降并流適用于壓力噴霧圖(1)，也適用于離心噴霧圖(2)，熱風(fēng)

24、與料液均自干燥室頂部進(jìn)入，粉末沉降于底部，而廢氣則夾帶粉末從靠近底部的排風(fēng)管一起排至集粉裝置。這種設(shè)計(jì)有利于微粒的干燥及制品的卸出，缺點(diǎn)是加重了回收裝置的負(fù)擔(dān)。三、流化床干燥設(shè)備 流化床干燥機(jī)中物料呈沸騰狀態(tài)干燥，又稱沸騰床干燥機(jī)。流化床干燥機(jī)中物料呈沸騰狀態(tài)干燥，又稱沸騰床干燥機(jī)。v典型流化床干燥系統(tǒng)v流化床干燥機(jī)特點(diǎn)v流化床干燥機(jī)適宜處理的物料v流化床干燥適用的干燥階段v流化床干燥機(jī)的主要型式 （一）單層圓筒型流化床干燥機(jī) （二）多層沸騰床干燥機(jī) （三）臥式多室流化床干燥機(jī) （四）其它型式的流化床干燥機(jī) 典型流化床干燥機(jī)系統(tǒng)系統(tǒng)構(gòu)成如圖所示。風(fēng)機(jī)驅(qū)使熱空氣以適當(dāng)?shù)乃俣韧ㄟ^(guò)床層，與顆粒狀的濕

25、物料接觸，使物料顆粒保持懸浮狀態(tài)。熱空氣既是流化介質(zhì)，又是干燥介質(zhì)。被干燥的物料顆粒在熱氣流中上下翻動(dòng)，互相混合與碰撞，進(jìn)行傳熱和傳質(zhì)，達(dá)到干燥的目的。當(dāng)床層膨脹至一定高度時(shí)，因床層空隙率的增大而使氣流速度下降，顆?；芈涠恢卤粴饬鲙ё摺＝?jīng)干燥后的顆粒由床側(cè)面的出料口卸出。廢氣由頂部排出，并經(jīng)旋風(fēng)分離器回收所夾帶的粉塵。 流化床干燥機(jī)適宜處理的物料v適宜于處理粉狀且不易結(jié)塊的物料，物料粒度通常為30m6mm。v物料顆粒直徑小于30m時(shí)，氣流通過(guò)多孔分布板后極易產(chǎn)生局部溝流。v顆粒直徑大于6mm時(shí)，需要較高的流化速度，動(dòng)力消耗及物料磨損隨之增大。流化床干燥適用的干燥階段v適用于處于降速干燥階段的

26、物料，對(duì)于粉狀物料和顆粒物料。v適宜的含水范圍分別在2%5%和1015之間。v氣流干燥或噴霧干燥得到物料，若仍含有需要經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間降速干燥方能去除的結(jié)合水分，則更適于采用流化床干燥。三、流化床干燥設(shè)備 流化床干燥機(jī)中物料呈沸騰狀態(tài)干燥，又稱沸騰床干燥機(jī)。流化床干燥機(jī)中物料呈沸騰狀態(tài)干燥，又稱沸騰床干燥機(jī)。v典型流化床干燥系統(tǒng)v流化床干燥機(jī)特點(diǎn)v流化床干燥機(jī)適宜處理的物料v流化床干燥適用的干燥階段v流化床干燥機(jī)的主要型式 （一）單層圓筒型流化床干燥機(jī) （二）多層沸騰床干燥機(jī) （三）臥式多室流化床干燥機(jī) （四）其它型式的流化床干燥機(jī) （一）單層圓筒型流化床干燥機(jī)v工作過(guò)程v氣流分布板v氣流預(yù)分布器

27、v特點(diǎn)濕物料由膠帶輸送機(jī)送到加料斗，再經(jīng)拋料機(jī)送入干燥機(jī)內(nèi)?？諝饨?jīng)過(guò)濾器由鼓風(fēng)機(jī)送入空氣加熱器加熱，熱空氣進(jìn)入流化床底后由分布板控制流向，對(duì)濕物料進(jìn)行干燥。物料在分布板上方形成流化床。干燥后的物料經(jīng)溢流口由卸料管排出，夾帶細(xì)粉的空氣經(jīng)分離器分離后由抽風(fēng)機(jī)排出。工作過(guò)程氣流分布板氣流預(yù)分布器特點(diǎn)是流化床干燥機(jī)的主要部件之一。作用是支持物料，均勻分配氣體，以創(chuàng)造良好的流化條件。多采用金屬或陶瓷材料制作。各種氣流分布板如圖所示。工作過(guò)程氣流分布板氣流預(yù)分布器特點(diǎn)作用：使氣流能夠較為均勻地到達(dá)分布板，并使得可在較低阻力下達(dá)到均勻布?xì)狻Ｓ行┰O(shè)備，為使氣流分布均勻，還直接將整個(gè)床體分隔成若干個(gè)室。工作過(guò)程

28、氣流分布板氣流預(yù)分布器特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：(1)由于顆粒在床中與氣流高度混合，自由度很大，為了限制顆粒過(guò)早從出料口出去，保證物料干燥均勻，必須有較高的流化床層才能使顆粒在床內(nèi)停留足夠的時(shí)間，從而造成氣流壓降增大。(2)由于濕物料與已干物料處于同一干燥室內(nèi)，因此，從排料口出來(lái)的物料較難保證水分含量均一。單層流化床干燥機(jī)操作方便，在工業(yè)上應(yīng)用廣泛，適用于床層顆粒靜止高度低(300400mm)、容易干燥、處理量較大且對(duì)最終含水量要求不高的產(chǎn)品。工作過(guò)程氣流分布板氣流預(yù)分布器特點(diǎn)三、流化床干燥設(shè)備 流化床干燥機(jī)中物料呈沸騰狀態(tài)干燥，又稱沸騰床干燥機(jī)。流化床干燥機(jī)中物料呈沸騰狀態(tài)干燥，又稱沸騰床干

29、燥機(jī)。v典型流化床干燥系統(tǒng)v流化床干燥機(jī)特點(diǎn)v流化床干燥機(jī)適宜處理的物料v流化床干燥適用的干燥階段v流化床干燥機(jī)的主要型式 （一）單層圓筒型流化床干燥機(jī) （二）多層沸騰床干燥機(jī) （三）臥式多室流化床干燥機(jī) （四）其它型式的流化床干燥機(jī) （二）多層沸騰床干燥機(jī)v適用于要求干燥較均勻或干燥時(shí)間較長(zhǎng)的產(chǎn)品。v干燥機(jī)整體為塔形結(jié)構(gòu)，內(nèi)設(shè)多層孔板，通常物料由干燥塔上部的一層加入，物料通過(guò)適當(dāng)方式自上而下轉(zhuǎn)移，干燥物料最后從底層或塔底排出。因此，濕物料與加熱空氣在流化床干燥機(jī)內(nèi)總體呈逆流向。v物料從上一層進(jìn)入下一層的方法有多種。v根據(jù)物料在層間轉(zhuǎn)移方式可分為溢流式溢流式和穿流式穿流式(即直流式)兩種形式。

30、（二）多層沸騰床干燥機(jī)v適用于要求干燥較均勻或干燥時(shí)間較長(zhǎng)的產(chǎn)品。v干燥機(jī)整體為塔形結(jié)構(gòu)，內(nèi)設(shè)多層孔板，通常物料由干燥塔上部的一層加入，物料通過(guò)適當(dāng)方式自上而下轉(zhuǎn)移，干燥物料最后從底層或塔底排出。因此，濕物料與加熱空氣在流化床干燥機(jī)內(nèi)總體呈逆流向。v物料從上一層進(jìn)入下一層的方法有多種。v根據(jù)物料在層間轉(zhuǎn)移方式可分為溢流式溢流式和穿流式穿流式(即直流式)兩種形式。溢流式多層流化床干燥機(jī) 圖(1)所示為溢流式多層流化床干燥機(jī)。濕物料顆粒由第一層加入，經(jīng)初步干燥后由溢流管進(jìn)入下一層，最后從最底層出料。由于顆粒在層與層之間沒(méi)有混合，僅在每一層內(nèi)流化時(shí)互相混合，且停留時(shí)間較長(zhǎng)，所以產(chǎn)品能達(dá)到很低的含水量

31、且較為均勻，熱量利用率也顯著提高。（二）多層沸騰床干燥機(jī)v適用于要求干燥較均勻或干燥時(shí)間較長(zhǎng)的產(chǎn)品。v干燥機(jī)整體為塔形結(jié)構(gòu)，內(nèi)設(shè)多層孔板，通常物料由干燥塔上部的一層加入，物料通過(guò)適當(dāng)方式自上而下轉(zhuǎn)移，干燥物料最后從底層或塔底排出。因此，濕物料與加熱空氣在流化床干燥機(jī)內(nèi)總體呈逆流向。v物料從上一層進(jìn)入下一層的方法有多種。v根據(jù)物料在層間轉(zhuǎn)移方式可分為溢流式溢流式和穿流式穿流式(即直流式)兩種形式。穿流板式流化床干燥機(jī)v干燥時(shí)，物料直接從篩板孔自上而下分散流動(dòng)，氣體則通過(guò)篩孔自下而上流動(dòng)，在每塊板上形成流化床。v結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)能力強(qiáng)，但控制操作要求較高。適用物料顆粒的直徑一般在0.85mm。v為使

32、物料能通過(guò)篩板孔流下，篩板孔徑應(yīng)為物料粒徑的530倍，篩板開(kāi)孔率3040。v物料的流動(dòng)主要依靠自重作用，氣流還能阻止其下落速度過(guò)快，故所需氣流速度較低，大多數(shù)情況下，氣體的空塔氣速與流化速度之比為1.22。三、流化床干燥設(shè)備 流化床干燥機(jī)中物料呈沸騰狀態(tài)干燥，又稱沸騰床干燥機(jī)。流化床干燥機(jī)中物料呈沸騰狀態(tài)干燥，又稱沸騰床干燥機(jī)。v典型流化床干燥系統(tǒng)v流化床干燥機(jī)特點(diǎn)v流化床干燥機(jī)適宜處理的物料v流化床干燥適用的干燥階段v流化床干燥機(jī)的主要型式 （一）單層圓筒型流化床干燥機(jī) （二）多層沸騰床干燥機(jī) （三）臥式多室流化床干燥機(jī) （四）其它型式的流化床干燥機(jī) （三）臥式多室流化床干燥機(jī)v目的：降低壓

33、強(qiáng)降，保證產(chǎn)品均勻干燥，降低床層高度。v如圖所示。橫截面為長(zhǎng)方形，用垂直擋板分隔成多室，擋板下端與多孔板之間留有間隙，使物料能從一室進(jìn)入另一室。v物料由第一室進(jìn)入，從最后一室排出，在每一室與熱空氣接觸，氣、固兩相總體上呈錯(cuò)流流動(dòng)。v不同小室中的熱空氣流量可以分別控制，其中前段物料濕度大，可以通入較多熱空氣，而最后一室，必要時(shí)可通入冷空氣對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行冷卻。v特點(diǎn)與應(yīng)用特點(diǎn)與應(yīng)用v 特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、容易操作、干燥速度快。適用于各種難以干燥的顆粒狀、片狀和熱敏性物料。但熱效率較低，對(duì)于多品種小產(chǎn)量物料的適應(yīng)性較差。v 應(yīng)用：這種形式的干燥機(jī)被用于干燥砂糖、干酪素、葡萄糖酸鈣及固體飲料等。三、

34、流化床干燥設(shè)備 流化床干燥機(jī)中物料呈沸騰狀態(tài)干燥，又稱沸騰床干燥機(jī)。流化床干燥機(jī)中物料呈沸騰狀態(tài)干燥，又稱沸騰床干燥機(jī)。v典型流化床干燥系統(tǒng)v流化床干燥機(jī)特點(diǎn)v流化床干燥機(jī)適宜處理的物料v流化床干燥適用的干燥階段v流化床干燥機(jī)的主要型式 （一）單層圓筒型流化床干燥機(jī) （二）多層沸騰床干燥機(jī) （三）臥式多室流化床干燥機(jī) （四）其它型式的流化床干燥機(jī) (四)其它型式的流化床干燥機(jī) v傳統(tǒng)流化床干燥機(jī)不足之處v因此，人們基于流態(tài)化干燥原理，研制開(kāi)發(fā)了特殊型式的流化床干燥，具有代表性的有：振動(dòng)流化床干燥機(jī)脈沖流化床干燥機(jī)惰性粒子流化床干燥機(jī) 傳統(tǒng)流化床干燥機(jī)雖然具有傳熱強(qiáng)度高，干燥速率快等優(yōu)點(diǎn)，但并非

35、適用于所有狀態(tài)的物料。例如，對(duì)于細(xì)小結(jié)晶體、漿狀、膏漿體就不能用普通的流化床干燥機(jī)干燥。另外，對(duì)于具有一定黏結(jié)性的物料，利用普通流化床也較難得到均勻的干燥效果。(四)其它型式的流化床干燥機(jī) v傳統(tǒng)流化床干燥機(jī)不足之處v因此，人們基于流態(tài)化干燥原理，研制開(kāi)發(fā)了特殊型式的流化床干燥，具有代表性的有：振動(dòng)流化床干燥機(jī)脈沖流化床干燥機(jī)惰性粒子流化床干燥機(jī) 1.振動(dòng)流化床干燥機(jī)v主要由振動(dòng)喂料器、振動(dòng)流化床、風(fēng)機(jī)、空氣加熱器、空氣過(guò)濾器和集塵器等組成。v物料干燥時(shí)，從喂料器進(jìn)入流化床分配段。在平板振動(dòng)和氣流作用下，物料被均勻地供送到沸騰段，在沸騰段經(jīng)過(guò)干燥后進(jìn)分選段，分選段內(nèi)裝有不同規(guī)格的篩網(wǎng)，進(jìn)行制品

36、篩選及冷卻，而后卸出產(chǎn)品。帶粉塵的氣體經(jīng)集塵器回收細(xì)粉后排出。v適合于干燥顆粒過(guò)粗或過(guò)細(xì)、易黏結(jié)、不易流化的物料及對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量有特殊要求的物料。如砂糖干燥要求晶形完整、晶體光亮、顆粒大小均勻等。采用振動(dòng)流化床干燥時(shí)，含水量46的濕砂糖在流化床的沸騰段停留約十幾秒就可干燥到含水率0.020.04%，并篩選出合格的產(chǎn)品。振動(dòng)流化床干燥機(jī)的主體結(jié)構(gòu)如圖所示，它的機(jī)殼安裝在彈簧上，由振動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，分配段和篩選段下面均熱空氣腔體。(四)其它型式的流化床干燥機(jī) v傳統(tǒng)流化床干燥機(jī)不足之處v因此，人們基于流態(tài)化干燥原理，研制開(kāi)發(fā)了特殊型式的流化床干燥，具有代表性的有：振動(dòng)流化床干燥機(jī)脈沖流化床干燥機(jī)惰性粒子流

37、化床干燥機(jī) 2.脈沖流化床干燥機(jī)v 工作原理v 閥門開(kāi)閉與進(jìn)風(fēng)管v 特點(diǎn)在干燥機(jī)下部周向均布幾根熱風(fēng)進(jìn)管，每根管上裝在干燥機(jī)下部周向均布幾根熱風(fēng)進(jìn)管，每根管上裝有快開(kāi)閥門，按一定的頻率（如有快開(kāi)閥門，按一定的頻率（如416Hz）和次序啟）和次序啟閉，使流化氣體周期性脈沖輸入。閉，使流化氣體周期性脈沖輸入。氣閥打開(kāi)時(shí)，突然進(jìn)入的氣體會(huì)對(duì)物料床層產(chǎn)生脈氣閥打開(kāi)時(shí)，突然進(jìn)入的氣體會(huì)對(duì)物料床層產(chǎn)生脈沖，脈沖又很快在物料顆粒間傳遞能量，短時(shí)間內(nèi)沖，脈沖又很快在物料顆粒間傳遞能量，短時(shí)間內(nèi)形成劇烈的局部流化沸騰狀態(tài)，流化狀態(tài)又在床內(nèi)形成劇烈的局部流化沸騰狀態(tài)，流化狀態(tài)又在床內(nèi)擴(kuò)散和向上移動(dòng)，從而使得氣體和

38、物料間有強(qiáng)烈的擴(kuò)散和向上移動(dòng)，從而使得氣體和物料間有強(qiáng)烈的傳熱傳質(zhì)作用。當(dāng)氣體閥門關(guān)閉時(shí)，流化態(tài)在同一傳熱傳質(zhì)作用。當(dāng)氣體閥門關(guān)閉時(shí)，流化態(tài)在同一方向逐步消失，物料又回到堆積狀態(tài)。如此，流化方向逐步消失，物料又回到堆積狀態(tài)。如此，流化床內(nèi)的脈沖式循環(huán)一直維持到物料被干燥為止。床內(nèi)的脈沖式循環(huán)一直維持到物料被干燥為止。 工作原理 閥門開(kāi)閉與進(jìn)風(fēng)管 特點(diǎn) 閥門開(kāi)啟時(shí)間與床層的物料厚度和物料特性有關(guān)，一般為0.080.2s。 閥門的關(guān)閉時(shí)間應(yīng)滿足以下要求：供入氣體完全通過(guò)整個(gè)床層，物料完全處于靜止?fàn)顟B(tài)，以使下一次脈沖能在床層中有效傳遞。 進(jìn)風(fēng)管一般按圓周方向均勻排列5根，按1、3、5、2、4順序輪流

39、開(kāi)啟，使每次進(jìn)風(fēng)點(diǎn)與上次的距離較遠(yuǎn)。 工作原理 閥門開(kāi)閉與進(jìn)風(fēng)管 特點(diǎn) 脈沖式流化床干燥器作用能量集中，適用于不易干燥或有特殊要求的物料，屬間歇操作，適用于粒度為10m0.4mm的物料，床高0.10.4m。 與常規(guī)流化床干燥機(jī)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)：(1)能夠流化非球形大顆粒，如直徑為2030mm、厚度為1.53.5mm的蔬菜也能獲得良好的流化狀態(tài)。(2)粒子間對(duì)流混合較充分，無(wú)溝流現(xiàn)象，改善了床層結(jié)構(gòu)。(3)壓降較低，節(jié)能效果明顯，高達(dá)30。 工作原理 閥門開(kāi)閉與進(jìn)風(fēng)管 特點(diǎn)(四)其它型式的流化床干燥機(jī) v傳統(tǒng)流化床干燥機(jī)不足之處v因此，人們基于流態(tài)化干燥原理，研制開(kāi)發(fā)了特殊型式的流化床干燥，具有代表性的有：振動(dòng)流化床干燥機(jī)脈沖流化床干燥機(jī)惰性粒子流化床干燥機(jī) 3. 惰性粒子流化床干燥機(jī)v 惰性粒子流化干燥是流態(tài)化干燥的特殊形式，適用于溶液、懸浮液、黏性漿狀物料等液相物料的干燥，其技術(shù)關(guān)鍵是粒子表面對(duì)物料的均勻吸附、流化效果和干燥物料的及時(shí)脫離。v惰性粒子流化床干燥設(shè)備特點(diǎn)惰性粒子v惰性粒子是這種干燥設(shè)備的關(guān)鍵要素，在干燥過(guò)程中惰性粒子是熱載體，具有干燥表面、碰撞研磨的作用。v惰性粒子的形狀、大小、分布、密度及其流動(dòng)性對(duì)流態(tài)化質(zhì)量有較大影響。粒子形狀以球形為佳，這有利于物料在其