第8章生物產(chǎn)品干燥設備

1、第八章第八章 生物產(chǎn)品干燥設備生物產(chǎn)品干燥設備干燥：干燥：是利用熱能除去固體物料中濕分是利用熱能除去固體物料中濕分（水分或其他溶劑）的操作。（水分或其他溶劑）的操作。干燥的好處：干燥的好處：物料易包裝，易運輸。物料易包裝，易運輸。1.提高生物的穩(wěn)定性。提高生物的穩(wěn)定性。一、固體物料干燥機理一、固體物料干燥機理 ( (一一) )物料中水分的性質物料中水分的性質 物料中所含水分物料中所含水分根據(jù)物料中水分除去的難易程度，根據(jù)物料中水分除去的難易程度，將其分為游離水分和結合水分。將其分為游離水分和結合水分。 游離水分游離水分多存在于生物產(chǎn)品的細胞外及多孔物料多存在于生物產(chǎn)品的細胞外及多孔物料的毛細管

2、中，它與物料的結合力極弱，水分的活度近的毛細管中，它與物料的結合力極弱，水分的活度近似等于似等于1 1。 結合水分結合水分主要有滲透水分、結構水分等，它與物主要有滲透水分、結構水分等，它與物料的結合力較強，水分的活度小于料的結合力較強，水分的活度小于1 1。( (二二) )干燥機理干燥機理 濕物料的濕物料的干燥操作干燥操作有有2 2個基本過程同時進行：個基本過程同時進行：1 1、熱、熱量由氣體傳遞給濕物料，使其溫度升高；量由氣體傳遞給濕物料，使其溫度升高；2 2、物料內(nèi)部、物料內(nèi)部的水分向表面擴散，并在表面汽化被氣流帶走。的水分向表面擴散，并在表面汽化被氣流帶走。 質量傳遞過程質量傳遞過程由兩

3、步構成：由兩步構成：1 1、水分內(nèi)物料內(nèi)部向、水分內(nèi)物料內(nèi)部向表面擴散；表面擴散；2 2、水分在物料表面汽化并被氣流帶走。、水分在物料表面汽化并被氣流帶走。 物料在干燥過程按物料在干燥過程按干燥速率控制方式干燥速率控制方式可分為：表可分為：表面汽化控制和內(nèi)部擴散控制。面汽化控制和內(nèi)部擴散控制。二、生物工業(yè)產(chǎn)品干燥的特點二、生物工業(yè)產(chǎn)品干燥的特點v必須是快速高效的，加熱溫度不宜過高；必須是快速高效的，加熱溫度不宜過高；v產(chǎn)品與干燥介質的接觸時間不能太長；產(chǎn)品與干燥介質的接觸時間不能太長；v干燥產(chǎn)品應保持一定的純度，在干燥過程干燥產(chǎn)品應保持一定的純度，在干燥過程中不得有雜質混入。中不得有雜質混入。

4、v 生物工業(yè)產(chǎn)品干燥方式：采用噴霧干燥、生物工業(yè)產(chǎn)品干燥方式：采用噴霧干燥、氣流干燥、沸騰干燥和冷凍干燥。氣流干燥、沸騰干燥和冷凍干燥。v三、干燥過程的基本計算方法v（一）濕空氣的性質濕空氣的性質 1. 濕度濕度H（絕對濕度，濕含量）：（絕對濕度，濕含量）：單位質量干空氣所帶的水汽質量，即)/(622.02918干空氣水汽干空氣質量水汽質量kgkgpPpnnMnMnGGHwwgwggwwgwssspPpH622. 0空氣飽和時2、 相對濕度相對濕度 ： 水汽分壓與水的飽和蒸汽壓之比，即水汽分壓與水的飽和蒸汽壓之比，即%100sppsspPpH622.0則3、 比容比容vH: 單位質量干空氣所具

5、有的濕空氣體積，即單位質量干空氣所具有的濕空氣體積，即由得 所以所以RTMmnRTPVvMPRTmVPPTTMVRTVPMPRTmVv000000PPTTvg00294 .22PPTTvv00184 .22PtHHvvvvgH51001325. 1273273)244. 1773. 0(4、 比熱比熱cH（濕熱）：（濕熱）： 常壓下常壓下1kg干空氣和其所帶的干空氣和其所帶的Hkg水汽升高水汽升高1 C所需的熱量，即所需的熱量，即HHcccvgH88. 101. 15、 焓焓I：1kg干空氣和其所帶的干空氣和其所帶的Hkg水汽的焓，即水汽的焓，即HtHHrtcHrtHcctHcHrtcHIII

6、Hvgvgvg2490)88. 101. 1 ()()0()0(0006、干球溫度、干球溫度t和濕球溫度和濕球溫度tw 干球溫度：真實溫度干球溫度：真實溫度 將濕球溫度計置于大量將濕球溫度計置于大量不飽和空氣不飽和空氣(t，H)中，設開中，設開始時水分與空氣溫度相同，始時水分與空氣溫度相同，因空氣不飽和，水分必然汽因空氣不飽和，水分必然汽化，汽化所需熱量只能由水化，汽化所需熱量只能由水分本身溫度下降放出顯熱而分本身溫度下降放出顯熱而供給。供給。 水溫下降后，與空氣間水溫下降后，與空氣間出現(xiàn)溫度差，空氣又傳遞顯出現(xiàn)溫度差，空氣又傳遞顯熱給水分，當空氣傳給水分熱給水分，當空氣傳給水分的顯熱等于水分

7、汽化所需的的顯熱等于水分汽化所需的潛熱時，水溫維持穩(wěn)定，該潛熱時，水溫維持穩(wěn)定，該溫度即為空氣的濕球濕度溫度即為空氣的濕球濕度tw。 wtHpt濕度分壓溫度空氣tpsv此時此時)(wttSQ)(,HHSkNwtsHwtNrQ )(,HHrkttwwtstHw解之7、 絕熱飽和溫度絕熱飽和溫度tas 不飽和空氣不飽和空氣(t，H)在絕熱飽和器中與大在絕熱飽和器中與大量的水充分接觸，設開始時水與空氣溫度相量的水充分接觸，設開始時水與空氣溫度相同，因空氣不飽和，水必然汽化，汽化所需同，因空氣不飽和，水必然汽化，汽化所需熱量來自空氣溫度的下降，以及水溫的下降。熱量來自空氣溫度的下降，以及水溫的下降。

8、當氣溫下降放出的顯熱等于水分汽化所當氣溫下降放出的顯熱等于水分汽化所需潛熱時，出口氣溫和水溫維持穩(wěn)定，該溫需潛熱時，出口氣溫和水溫維持穩(wěn)定，該溫度即為空氣的絕熱飽和溫度。度即為空氣的絕熱飽和溫度。 穩(wěn)定后，汽化所需潛熱完全來自氣溫下降放出穩(wěn)定后，汽化所需潛熱完全來自氣溫下降放出的顯熱，同時水汽又以潛熱的形式將顯熱帶回氣相，的顯熱，同時水汽又以潛熱的形式將顯熱帶回氣相，所以過程等焓或近似等焓。所以過程等焓或近似等焓。 該過程也稱為絕熱降溫增濕過程。該過程也稱為絕熱降溫增濕過程。2,IHtasas空氣1,IHt空氣ast補充水a(chǎn)stt astt 01)(HrtHccIvg00)()(rHtcHcH

9、rtHccasasvasgvgHvasgvgccHcHcc)(0HHcrttasHasHHck09.1wtrr0aswtt02)(rHtcHcIasasvasg8、 露點露點td： 不飽和空氣等濕冷卻到飽和狀態(tài)時的溫度。不飽和空氣等濕冷卻到飽和狀態(tài)時的溫度。 由由所以露點就是以水汽分壓作為飽和蒸汽壓來確所以露點就是以水汽分壓作為飽和蒸汽壓來確定的溫度，即定的溫度，即pPpH622.0%88.53,168. 3,707. 1,25ssppkPapkPapCt%100,707. 1,707. 1,15ssppkPapkPapCt%100,873. 0,873. 0,5ssppkPapkPapCt霧

10、得所以不飽和空氣飽和空氣dddtststspPpH,622. 0dddtststsHPHp,622. 0dwastttt)(dwastttt)(濕空氣的濕空氣的H-I圖（濕焓圖）圖（濕焓圖）濕空氣的狀態(tài)由兩個獨立的性質確定，其他性質可以計濕空氣的狀態(tài)由兩個獨立的性質確定，其他性質可以計算，但計算繁瑣，有時還要式差算，但計算繁瑣，有時還要式差 。工程上為了計算方便，常。工程上為了計算方便，常用算圖來表示濕空氣各性質之間的關系。下面討論常用的濕用算圖來表示濕空氣各性質之間的關系。下面討論常用的濕焓圖焓圖(H-I圖圖)。A、 等等H線：與縱軸平行線：與縱軸平行B、 等等I線：與斜軸平行線：與斜軸平行

11、C、 等等t線線D、等、等 線線E、水汽分壓線、水汽分壓線輔助水平軸干氣水 kgkgH/,)(斜軸橫軸干氣kgkJI/, H-I 圖的說明與應用圖的說明與應用1已知空氣狀態(tài)點已知空氣狀態(tài)點A，求其他參數(shù)，求其他參數(shù)ABCDEFHIwastt ,dtp)(HB)(IC)(wastortD)(dtE)( pF2已知一對獨立參數(shù)，求狀態(tài)點已知一對獨立參數(shù)，求狀態(tài)點v(1)t和twAtwastt ,%100v(2)t和tdAtdt%100(3)t和At%100 (二二) 干燥過程的物料衡算與熱量衡算干燥過程的物料衡算與熱量衡算濕物料中含水量的表示方法濕物料中含水量的表示方法一、一、 濕基含水量濕基含水

12、量w二、二、 干基含水量干基含水量X顯然，%100濕物料質量水分質量w干物料水分干物料質量水分質量kgkgx/,XXw1wwX1干燥系統(tǒng)的物料衡算干燥系統(tǒng)的物料衡算一、一、 水分蒸發(fā)量水分蒸發(fā)量W設L干空氣消耗量，kg干空氣/s；G干物料流量，kg干物料/s；W水分蒸發(fā)量，kg/s；G1、G2濕物料進出干燥器時的流量，kg濕物料/s。對干燥器進行水分的物料衡算則),(1HL新鮮空氣),(22GXG干燥產(chǎn)品),(11GXG濕物料),(2HL廢氣2211GXLHGXLH)()(1221HHLXXGW二、二、 空氣消耗量空氣消耗量由上式得：由上式得：或或 ，單位空氣消耗量，單位空氣消耗量，kg干空氣

13、干空氣/kg水分。水分。三、三、 干燥產(chǎn)品流量干燥產(chǎn)品流量G2對干燥器進行干物料衡算對干燥器進行干物料衡算 則則 所以所以121221)(HHWHHXXGL121HHWLlGwGwG)1 ()1 (221121121)1(wwGG干燥系統(tǒng)的熱量衡算干燥系統(tǒng)的熱量衡算一、一、 熱量衡算的基本方程熱量衡算的基本方程對預熱器進行焓衡算則對干燥器進行焓衡算則000,ItHL預熱器111,ItHL222,ItHL2222,IXG1111,IXG干燥器pQDQLQ10LIQLIp)(01IILQpLDQIGLIQIGLI2211所以所以為方便，假定(1)新鮮空氣中水汽的焓等于廢氣中水汽的焓即(2)濕物料進

14、出干燥器時的比熱相等，并可取其平均值即而由LDQIIGIILQ)()(1212LDpQIIGIILQQQ)()(120220vvIImccc21wsXccc0000000HItcIHIIvgvg2222222HItcIHIIvgvg相減并代入假定(1)，得又由相減，并代入假定(2)，得所以)(88. 12490()(01. 1)()()()(0220202220020220202HHtttHHtcrttcHHIttcIIvgvg111cI 222cI)(12112212mcccIILmLmQGctWttLQGctHHLttLQ)()88. 12490()(01. 1)()88. 12490)(

15、)(01. 1122021220202二、干燥系統(tǒng)的熱效率二、干燥系統(tǒng)的熱效率而所以)()88. 12490(187. 4)88. 12490()()(21212012系統(tǒng)的焓忽略濕物料中水分帶入tWWtWWctcrWIIWQwvWvv%10088. 124902QtW%100%100QQV量向干燥系統(tǒng)輸入的總熱蒸發(fā)水分所需的熱量三、干燥速率和時間的計算三、干燥速率和時間的計算（一）（一） 恒定干燥條件下干燥實驗和干燥時間恒定干燥條件下干燥實驗和干燥時間1干燥實驗和干燥曲線干燥實驗和干燥曲線干燥實驗：與恒定干燥條件相近的間歇干燥實驗。干燥實驗：與恒定干燥條件相近的間歇干燥實驗。干燥曲線：由間歇

16、干燥實驗測出的干燥曲線：由間歇干燥實驗測出的X與與 及及 與與 之之間關系曲線。間關系曲線。2干燥速率曲線干燥速率曲線干燥速率：單位時間內(nèi)在單位干燥面積上汽化的水干燥速率：單位時間內(nèi)在單位干燥面積上汽化的水 量，量，U，kg/(m2 s) 即即 而而 所以所以 式中式中 W一批操作中汽化的水分量，一批操作中汽化的水分量，kg； G一批操作中干物料的質量，一批操作中干物料的質量，kg。干燥速率曲線：干燥速率曲線：U與與X之間的關系曲線。之間的關系曲線。 由干燥速率曲線，可以將干燥過程分為兩個階段：由干燥速率曲線，可以將干燥過程分為兩個階段：(1) 恒速干燥階段：物料預熱階段恒速干燥階段：物料預熱

17、階段+恒速干燥階段恒速干燥階段 (2) 降速干燥階段：第一降速階段降速干燥階段：第一降速階段+第二降速階段第二降速階段 SdWdU)(,21XXGWdXGWdSddXGU干燥機理：干燥機理：(1) 物料預熱階段，物料預熱階段， ：空氣傳給物料的熱量大：空氣傳給物料的熱量大于水分汽化所需熱量，物料表面溫度上升到空氣的濕于水分汽化所需熱量，物料表面溫度上升到空氣的濕球溫度，球溫度， 。(2) 恒速干燥階段，恒速干燥階段， ：空氣傳給物料的熱量等：空氣傳給物料的熱量等于水分汽化所需的熱量，物料表面溫度維持穩(wěn)定，干于水分汽化所需的熱量，物料表面溫度維持穩(wěn)定，干燥速率維持恒定，表面維持潤濕。燥速率維持恒

18、定，表面維持潤濕。(3) 第一降速干燥階段，第一降速干燥階段， ：水分的內(nèi)部擴散速率小：水分的內(nèi)部擴散速率小于水分的表面汽化速率，物料表面不能維持全潤濕，于水分的表面汽化速率，物料表面不能維持全潤濕，出現(xiàn)部分出現(xiàn)部分“干區(qū)干區(qū)”，在干區(qū)空氣傳給物料的熱量大于，在干區(qū)空氣傳給物料的熱量大于水分汽化所需的熱量，平均表面溫度緩慢上升。雖然水分汽化所需的熱量，平均表面溫度緩慢上升。雖然單位潤濕表面上的干燥速率不變，但由于實際汽化面單位潤濕表面上的干燥速率不變，但由于實際汽化面積減少，從而以物料全部外表面積計算的干燥速率下積減少，從而以物料全部外表面積計算的干燥速率下降。該階段可能是整個降速階段，或根本

19、不存在。降。該階段可能是整個降速階段，或根本不存在。BA Upppww,)(,CB DC (4）第二降速干燥階段，）第二降速干燥階段， ：表面水分完全汽：表面水分完全汽化后，水分的汽化面由表面向內(nèi)部移動，空氣化后，水分的汽化面由表面向內(nèi)部移動，空氣傳給物料的熱量大于水分汽化所需的熱量，表傳給物料的熱量大于水分汽化所需的熱量，表面溫度加速上升，直至空氣的溫度，干燥速率面溫度加速上升，直至空氣的溫度，干燥速率加速下降，直至為零。此時物料含水量降到平加速下降，直至為零。此時物料含水量降到平衡水分。衡水分。 顯然，預熱、恒速階段為表面汽化控制階段；顯然，預熱、恒速階段為表面汽化控制階段； 降速階段為內(nèi)

20、部遷移控制階段降速階段為內(nèi)部遷移控制階段3臨界含水量臨界含水量 可通過減低物料層的厚度，來減小可通過減低物料層的厚度，來減小Xc。ED ),(干燥速率厚度物性fXc（二）恒定干燥條件下干燥時間的計算（二）恒定干燥條件下干燥時間的計算1恒速階段恒速階段由恒速階段的干燥速率等于臨界干燥速率，由恒速階段的干燥速率等于臨界干燥速率， 及及 得得 定積分定積分 解之解之 Uc也可通過對流傳熱系數(shù)計算。也可通過對流傳熱系數(shù)計算。SddXGUdXSUGdccXXcdXSUGd110)(11ccXXSUGdXUSGd2202XXcUdXSGd2降速階段降速階段 由由 定積分定積分若若U與與X呈非線性關系，則可

21、用數(shù)值積分法或圖解積分呈非線性關系，則可用數(shù)值積分法或圖解積分法求得法求得 2。若若U與與X呈線性關系，呈線性關系，則可設則可設 所以所以 又又 所以所以dXUSGd*)(XXkUX2202XXcUdXSGd*)(XXkUcXc*ln*22XXXXUXXSGccc2202XXcUdXSGd第二節(jié)第二節(jié) 氣流干燥器及其計算氣流干燥器及其計算v一、氣流干燥原理及設備一、氣流干燥原理及設備(一一)氣流干燥原理及特點氣流干燥原理及特點 氣流干燥氣流干燥：是指利用熱氣流將物料在流態(tài)下進行是指利用熱氣流將物料在流態(tài)下進行干燥的過程。干燥的過程。 干燥操作原理干燥操作原理：濕物料在熱氣流中呈懸浮狀態(tài)，：濕物

22、料在熱氣流中呈懸浮狀態(tài)，每個物料顆粒都被熱空氣所包圍，因而使?jié)裎锪显诿總€物料顆粒都被熱空氣所包圍，因而使?jié)裎锪显诹鲃舆^程中最大限度地與空氣充分接觸，氣體與固流動過程中最大限度地與空氣充分接觸，氣體與固體之間進行傳熱和傳質，達到干燥的目的。體之間進行傳熱和傳質，達到干燥的目的。(二二)氣流干燥設備氣流干燥設備v目前使用的氣流干燥器形式：長管氣流干燥器、目前使用的氣流干燥器形式：長管氣流干燥器、v 短管氣流干燥器和旋風氣流干燥器等。短管氣流干燥器和旋風氣流干燥器等。v 應用：應用： 生物工業(yè)中味精、檸檬酸、四環(huán)類抗生生物工業(yè)中味精、檸檬酸、四環(huán)類抗生素等的干燥。素等的干燥。長管氣流干燥流程長管氣流

23、干燥流程圖13-1 氣流干燥流程1-空氣過濾器 2-預熱器 3-干燥管 4-加料斗 5-螺旋加料器 6-旋風分離器 7-風機 8-鎖氣管 9-產(chǎn)品出口712345986旋風式氣流干燥管旋風式氣流干燥管旋風式干燥器流程圖旋風式干燥器流程圖旋風式氣流干燥器旋風式氣流干燥器v加料器和卸料器對保證穩(wěn)定的連續(xù)生產(chǎn)和成品質加料器和卸料器對保證穩(wěn)定的連續(xù)生產(chǎn)和成品質量很重要，下圖所示的物種型式加料器適用于散量很重要，下圖所示的物種型式加料器適用于散狀物料。為了防止在加料過程中物料結塊，可采狀物料。為了防止在加料過程中物料結塊，可采用震動加料器。用震動加料器。閘板式(b)星型回轉式(c)平板旋轉式（d）螺旋輸

24、送式（e）閘閥式圖 13-3 加料器型式氣流干燥的計算氣流干燥的計算v氣流干燥的計算主要是計算干燥管的尺寸，氣流干燥的計算主要是計算干燥管的尺寸，即干燥管的長度與直徑。確定干燥管長度即干燥管的長度與直徑。確定干燥管長度的方法有兩種，一種是按同類型產(chǎn)品的工的方法有兩種，一種是按同類型產(chǎn)品的工廠在生產(chǎn)上查定數(shù)據(jù)為依據(jù)，如測定在生廠在生產(chǎn)上查定數(shù)據(jù)為依據(jù)，如測定在生產(chǎn)中干燥管內(nèi)的氣流速度，物料與空氣的產(chǎn)中干燥管內(nèi)的氣流速度，物料與空氣的接觸時間來計算干燥管的長度。另一種方接觸時間來計算干燥管的長度。另一種方法，是按照理論進行計算，下面著重介紹法，是按照理論進行計算，下面著重介紹此方法此方法：v（1）

25、通過基爾比切夫準數(shù)求出物料的懸浮速度和）通過基爾比切夫準數(shù)求出物料的懸浮速度和干燥過程終空氣與物料的給熱系數(shù)干燥過程終空氣與物料的給熱系數(shù)。v基爾比切夫準數(shù)基爾比切夫準數(shù)v式中式中 d 微粒平均直徑，微粒平均直徑，m，可用篩子分級，根據(jù)篩孔平，可用篩子分級，根據(jù)篩孔平v 均直徑計算；均直徑計算；v粒粒微粒的平均密度，微粒的平均密度，kg/m3；v氣氣空氣在干燥管內(nèi)平均溫度時的密度，空氣在干燥管內(nèi)平均溫度時的密度，kg/m3；vv氣氣空氣在干燥管內(nèi)平均溫度時的運動粘度，空氣在干燥管內(nèi)平均溫度時的運動粘度，m2/s。323)(4氣氣氣粒vgdKi12345102345102345

26、1023451023231234 56 7 8910234 51022435310浮圖 13-7 Re與Ki準數(shù)的關系v求得準數(shù)求得準數(shù)Ki后，可根據(jù)圖示的關系求出顆粒懸浮雷后，可根據(jù)圖示的關系求出顆粒懸浮雷諾準數(shù)，這樣便可以求出顆粒的懸浮速度。諾準數(shù)，這樣便可以求出顆粒的懸浮速度。dvw氣浮浮Rev同時應用下圖可以從雷諾準數(shù)同時應用下圖可以從雷諾準數(shù) 來查出努塞來查出努塞爾特準數(shù)爾特準數(shù) ，這樣就能確定空氣與物料顆粒，這樣就能確定空氣與物料顆粒之間的給熱系數(shù)之間的給熱系數(shù) 。Re浮Nu圖 13-8 Nu準數(shù)與Re的關系050100Re浮Nu 582v式中式中 在平均溫度時，空氣的導熱系在平均

27、溫度時，空氣的導熱系數(shù)，數(shù)，kJ/（m2h）。）。Nud氣氣）（所以干燥器的生產(chǎn)能力，式中粒個數(shù)每小時進入干燥管的微式中表面積為：設微粒為規(guī)則的球形，微?？偙砻娣e的計算粒粒hmdGFhkgGdGnndnF/6/)6/()2(232v（3）干燥時間的計算）干燥時間的計算v物料與空氣之間的平均溫差為：物料與空氣之間的平均溫差為：122ttt 3600QFtv（4）干燥管的長度與直徑的確定）干燥管的長度與直徑的確定()lww浮氣3600 0.785lDw氣氣v(5)干燥器長度和直徑干燥器長度和直徑mmmlDsmlsmvvvls330)(33. 001. 11114. 336004)/(9 .17)9

28、1. 011(77. 1)/(11)(取第三節(jié)第三節(jié) 沸騰干燥器及其計算沸騰干燥器及其計算v 沸騰干燥是利用流態(tài)化技術，即利用熱的空氣沸騰干燥是利用流態(tài)化技術，即利用熱的空氣使孔板上的粒狀物料呈流化沸騰狀態(tài)，使水分迅速使孔板上的粒狀物料呈流化沸騰狀態(tài)，使水分迅速汽化達到干燥目的。汽化達到干燥目的。v 在干燥時，使氣流速度與顆粒的沉降速度相等，在干燥時，使氣流速度與顆粒的沉降速度相等，當壓力降與流動層單位面積的重量達到平衡時（此當壓力降與流動層單位面積的重量達到平衡時（此時壓力損失變成恒定），粒子就在氣體中呈懸浮狀時壓力損失變成恒定），粒子就在氣體中呈懸浮狀態(tài)，并在流動層中自由地轉動，流動層猶如

29、正在沸態(tài)，并在流動層中自由地轉動，流動層猶如正在沸騰，這種狀態(tài)是比較穩(wěn)定的流態(tài)化。沸騰干燥也稱騰，這種狀態(tài)是比較穩(wěn)定的流態(tài)化。沸騰干燥也稱為流化床干燥。為流化床干燥。v 沸騰造粒干燥是利用流化介質（空沸騰造粒干燥是利用流化介質（空氣）與料液間很高的相對氣速，使溶液氣）與料液間很高的相對氣速，使溶液帶進流化床就迅速霧化，這時液滴與原帶進流化床就迅速霧化，這時液滴與原來在沸騰床內(nèi)的晶體結合，就進行沸騰來在沸騰床內(nèi)的晶體結合，就進行沸騰干燥，故也可看作是噴霧干燥與沸騰干干燥，故也可看作是噴霧干燥與沸騰干燥的結合。燥的結合。v沸騰干燥的特點是，傳熱傳質速率高。沸騰干燥的特點是，傳熱傳質速率高。v 由于

30、是利用流態(tài)化技術，使氣體與固體兩相密切接觸，由于是利用流態(tài)化技術，使氣體與固體兩相密切接觸，雖然氣固兩相傳熱系數(shù)不大，但由于顆粒度較小，接觸表面雖然氣固兩相傳熱系數(shù)不大，但由于顆粒度較小，接觸表面積大，故容積干燥強度為所有干燥器中最大的一種，這樣需積大，故容積干燥強度為所有干燥器中最大的一種，這樣需要的床層體積就大大減少，無論在傳熱、傳質、容積干燥強要的床層體積就大大減少，無論在傳熱、傳質、容積干燥強度、熱效率等方面都較氣流干燥優(yōu)良。度、熱效率等方面都較氣流干燥優(yōu)良。v 干燥溫度均勻，控制容易。干燥溫度均勻，控制容易。v 干燥、冷卻可連續(xù)進行，干燥與分級可同時進行，有利干燥、冷卻可連續(xù)進行，干

31、燥與分級可同時進行，有利于連續(xù)化和自動化。于連續(xù)化和自動化。v 由于容積干燥強度較大，所以設備緊湊，占地面積小，由于容積干燥強度較大，所以設備緊湊，占地面積小，結構簡單，設備生產(chǎn)能力高，而動力消耗少。結構簡單，設備生產(chǎn)能力高，而動力消耗少。v 但是當連續(xù)操作時物料在干燥器內(nèi)停留時間不一，干燥但是當連續(xù)操作時物料在干燥器內(nèi)停留時間不一，干燥度不夠均勻，對結晶物料有磨損作用。度不夠均勻，對結晶物料有磨損作用。單層沸騰干燥器及其附屬設備單層沸騰干燥器及其附屬設備加料 單層圓筒沸騰床干燥器 至分離器出料熱空氣分布盤物料2348765910圖 13-20 臥式多室沸騰干燥器空氣加熱器 2-料斗 3-風道

32、 4-風口 5-成品出口 6-視鏡 7-干燥室 8-旋風分離器 9-細粉回收器 10-離心通風機 廢氣單層氣體出口加料出料床內(nèi)分離器第一層第二層熱空氣 多層流化床干燥器 2356784910圖13-21 葡萄糖濃縮液沸騰造粒干燥流程 1-抽風機 2-旋風分離器 3-收集器 4-分級篩 5-燈孔 6-干燥器 7-噴嘴 8-空氣加熱器 9-離心通風機 10-過濾器 11-保溫槽空氣壓縮空氣蒸汽返料225671534449圖 13-22 沸 騰 造 粒 干 燥 塔 構 造測 壓 器 2-料 液 噴 入 口 3-人 孔 4-窺 鏡 5-測 溫 口 6-出 料 口 7-燈 孔 8-加 料 口 9-熱 空

33、 氣 入 口v（1）臨界流化速度）臨界流化速度v臨界流化速度是指床層開始膨脹，達到初始流態(tài)化臨界流化速度是指床層開始膨脹，達到初始流態(tài)化時的氣體速度。由下式計算：時的氣體速度。由下式計算：1.820.9430.060.88()9.3 10ssmfdv1400 5.22mfArReArgpgmfmfdgw(Re)ggdAgppr23v（2）操作流化速度）操作流化速度v操作流化速度應大于臨界流化速度而小于帶出速度，操作流化速度應大于臨界流化速度而小于帶出速度，可由下式求取：可由下式求?。簍mfwwwwKw)8 . 02 . 0(或者gpgttdgwRe180.6tArReArggdAgppr23v

34、（3）流化床幾何尺寸）流化床幾何尺寸v流化床層高度與操作時的床層空隙率有關，與原始流化床層高度與操作時的床層空隙率有關，與原始床層高度及空隙率有關，由下列公式計算：床層高度及空隙率有關，由下列公式計算：11sfsfHH20 .2 11 80 .3 6()fR eR eA rv設計時可取設計時可取H=2Hfv干燥室直徑干燥室直徑D由下式計算由下式計算43600VDvv（4）物料在干燥器內(nèi)停留時間：）物料在干燥器內(nèi)停留時間：22003600(1)900(1)4ssssssHDHDGG 第四節(jié)噴霧干燥塔（器）及其計算一、噴霧干燥原理及特點一、噴霧干燥原理及特點 噴霧干燥原理噴霧干燥原理：將料液分散成

35、極細的霧滴，因：將料液分散成極細的霧滴，因此料液能形成很大的比表面積，使霧滴同熱空氣產(chǎn)此料液能形成很大的比表面積，使霧滴同熱空氣產(chǎn)生劇烈的熱質交換，在幾秒至幾十秒內(nèi)迅速排除物生劇烈的熱質交換，在幾秒至幾十秒內(nèi)迅速排除物料水分而獲得干燥。成品以粉末狀態(tài)沉降于干燥宰料水分而獲得干燥。成品以粉末狀態(tài)沉降于干燥宰底部，連續(xù)或間斷地從卸料器排出。底部，連續(xù)或間斷地從卸料器排出。噴霧干燥的特點是：噴霧干燥的特點是：(1)干燥速度快、時間短，一般為干燥速度快、時間短，一般為330s。 (2)干燥溫度較低。一般為干燥溫度較低。一般為5060。 (3)制品具有良好的分散性和溶解性，成品制品具有良好的分散性和溶解

36、性，成品純度高。純度高。248765成品熱空氣廢氣料空氣圖 13-9 氣流噴霧干燥流程 1.6-過濾器 2-空氣分配盤 3-袋濾器 4-回風管 5-電加熱器 7-瓷環(huán) 8-棉蘭3二二 霧化器的結構霧化器的結構v1.氣流式噴霧器氣流式噴霧器2345熱 風廢 氣圖 13-10 氣 流 式 噴 霧 干 燥 塔溫 度 計 2-擴 散 盤 3-示 鏡 4-人 孔 5-成 品 收 集 器物 料空 氣圖 13-12 氣流噴舞干燥噴咀空氣管 2-壓緊螺帽 3-噴咀座 4-壓緊螺帽 5-噴咀 6-進液管 7-噴咀口1234562.機械式噴霧器機械式噴霧器空氣蒸汽31液料56698710廢氣圖 13-13 離心式

37、噴霧干燥流程空氣過濾器 2-離心通風機 3-空氣加熱器 4-保溫爐 5-干燥塔 6-溫度計 7-粉塵回收器 8-旋風分離器 9-料斗 10-離心通風機54321圖 13-16 熱 風 盤 構 造熱 風 盤 2-保 溫 層 3-風 向 調 節(jié) 板 4-塔 頂 壁 5-噴 霧 機 座 噴盤的型式有平板型、皿型、碗型、多翼型、噴槍噴盤的型式有平板型、皿型、碗型、多翼型、噴槍型、錐型和圓帽型等，型式繁多，但目前用于酶制劑型、錐型和圓帽型等，型式繁多，但目前用于酶制劑生產(chǎn)的有后三種，構造如下圖。生產(chǎn)的有后三種，構造如下圖。 噴槍式是由一組噴嘴（一般為噴槍式是由一組噴嘴（一般為6個）伸在離心盤外，個）伸在

38、離心盤外，如同翼輪一樣，中心形成負壓，被噴物料容易卷起，如同翼輪一樣，中心形成負壓，被噴物料容易卷起，粘在頂壁上，錐型和圓帽型可避免此問題，通過生產(chǎn)粘在頂壁上，錐型和圓帽型可避免此問題，通過生產(chǎn)實踐證明，后兩種型式較好，圓帽式的噴孔出口向下實踐證明，后兩種型式較好，圓帽式的噴孔出口向下傾斜傾斜45，避免被噴物料向上翻。錐型噴盤是一組噴，避免被噴物料向上翻。錐型噴盤是一組噴嘴裝在離心盤內(nèi)，避免中心形成負壓，導致物料易粘嘴裝在離心盤內(nèi)，避免中心形成負壓，導致物料易粘頂壁。噴盤和噴嘴的材料均用不銹鋼制造。頂壁。噴盤和噴嘴的材料均用不銹鋼制造。沿圓周24孔均布部詳圖圖 13-15 噴咀的型式圓帽式噴盤錐型噴盤噴槍式噴盤物料熱風廢氣成品廢氣和成品熱風熱風物料物料熱風廢氣成品.2.3圖13-17