干燥過程與設(shè)備

關(guān)于干燥過程與設(shè)備第1頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月干燥是將濕物料的濕分（水分或其他溶劑）除去的加工過程。按照熱能傳遞給濕物料的方式可分為：1．直接干燥：熱空氣與物料直接接觸，物料干燥所需的熱量主要依靠物料與熱空氣的對流傳熱。方法包括：表面干燥、氣流干燥、噴霧干燥、振動干燥及沸騰造粒干燥等。2．間接干燥：物料干燥所需要的熱量通過金屬等材料直接傳遞，干燥速度慢，設(shè)備造價高，但熱效率高。間接干燥設(shè)備有：真空干燥、冷凍干燥、輻射干燥（紅外線和遠(yuǎn)紅外干燥）等。3．介電加熱干燥：高頻干燥和微波干燥。第2頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月按照干燥的操作方式可以分為連續(xù)操作和間歇操作。（1）間歇操作

通常用于：小批量生產(chǎn)，處理量少或多品種生產(chǎn)；與干燥銜接的前后工段生產(chǎn)不連續(xù)；物料的供給、成品的排出和物料在干燥器內(nèi)連續(xù)輸送有困難；干燥時間極長的物料。（2）連續(xù)操作如果與干燥銜接的前后工段整個是連續(xù)的，則通常采用連續(xù)干燥。

第3頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)氣流干燥

氣流干燥是把含有水的泥狀、塊狀、粉粒狀物料，通過適當(dāng)?shù)姆椒ㄊ顾鼈兎稚⒌綗峥諝庵?，在與熱氣流并流輸送的同時進(jìn)行干燥而獲得粉狀干燥制品的過程。一、氣流干燥流程與設(shè)備第4頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

流程：濕物料由加料斗4經(jīng)加料器5送入氣流干燥3。空氣通過空氣過濾器1濾取灰塵，經(jīng)加熱器2加熱到一定溫度后送入干燥管。由于熱氣流的高速流動，物料顆粒分散于氣流之中，氣固兩相之回發(fā)生傳熱和傳質(zhì)作用，使物料獲得干燥。已干燥的物料隨氣流帶出，經(jīng)分離器6分離氣體和固體，產(chǎn)品通過鎖氣器8從出口9卸出。廢氣經(jīng)風(fēng)機(jī)7排走第5頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

干燥管：一般采用圓形，其次有方形和不同直徑交替的所謂脈沖管

第6頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月圖13-3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(jié)塊，可采用震動加料器。第7頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月二、氣流干燥器的型式（一）按照加料方式分類（1）直接加料型

原料從加速管中間直接投入，利用高速氣流的沖擊使物料分散而進(jìn)行干燥（圖13-4（a））。（2）帶分散機(jī)型

某些含水顆粒體物料，如在熱氣流中不易分散，或進(jìn)料過程中易結(jié)塊，可在進(jìn)料口設(shè)分散機(jī)。分散機(jī)是由帶放射狀棒的轉(zhuǎn)輪和鎖氣外殼組成，在分散機(jī)中無熱風(fēng)流過（圖13-4（b））。（3）帶粉碎機(jī)型在干燥管前設(shè)置粉碎機(jī),其結(jié)構(gòu)見圖13-5。

第8頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月第9頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月第10頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月采用粉碎機(jī)加料的流程（1）圖13-4（c）適用于濾餅等泥狀物料，經(jīng)粉碎機(jī)粉碎后進(jìn)入干燥管。（2）如物料含水較多，加料有困難可將一部分已干燥的成品粉末返回到原料中去混合，以減少原料的含水率增加其流動性。由于成品循環(huán)受熱，對熱敏性物料需注意物料因重復(fù)加熱而變質(zhì)的問題。這種流程見圖13-4（d）。（3）圖13-4（e）的流程適用于干燥管處在很小的負(fù)壓下操作，不能適用密封加料裝置的濕物料。（4）圖13-4（f）為在干燥管上附設(shè)分級器，粗粒子在此分級并返回粉碎機(jī)，使成品粒子水分均一。第11頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）按干燥管形狀分類（1）直管式：直管式（圖13-6（a））適用于比較容易干燥的無聊，如以除去附著水為主或臨界含水率不高的場合，而且要求成品含水率在0.5-1%。（2）變徑管式：變徑管的形式很多，圖13-6（b）、（c）、（d）為集中應(yīng)用較多的變徑管。變徑管是將顆粒等速運(yùn)動段的直徑擴(kuò)大，使物料與氣流的相對速度加大，有利于顆粒表面氣膜更新。加速傳熱，并使物料在干燥管內(nèi)的停留時間增大。適用于較難干燥的物料，以及成品含水率要求較低（<0.5%）的場合。圖13-6（d）所示的變徑具有占地面積小的優(yōu)點(diǎn)。第12頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月第13頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）氣流干燥的特點(diǎn)和適用范圍1、可獲得高度干燥的成品2、適用于熱敏性物料的干燥3、熱效率高4、熱損失少5、設(shè)備簡單，操作容易，投資少。6、操作穩(wěn)定，便于自動化。7、干燥過程伴隨著顆粒的空氣輸送，整個過程都是連續(xù)的，便于與前后工序銜接。8、可以有很大的裝置規(guī)模。

第14頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)噴霧干燥

噴霧干燥是利用不同的噴霧器，將懸浮液和粘滯的液體噴成霧狀，形成具有較大表面積的分散微粒同熱空氣發(fā)生強(qiáng)烈的熱交換，迅速排除本身的水分，在幾秒至幾十秒內(nèi)獲得干燥。成品以粉末狀態(tài)沉降于干燥室底部，連續(xù)或間斷地從卸料器排出。

（－）壓力噴霧法（又稱機(jī)械噴霧法）（二）氣流噴霧法（三）離心噴霧干燥法第15頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月一、氣流噴霧干燥設(shè)備（一）氣流噴霧干燥流程、特點(diǎn)氣流噴霧干燥設(shè)備除了噴霧干燥塔、噴嘴外，還有空氣加熱器、壓縮空氣系統(tǒng)和空氣過濾器等?？諝饧訜峥捎秒姛峄蛘羝訜?。壓縮空氣從切線方向進(jìn)入噴霧器外面的套管，由于噴頭處有螺旋線，因此形成高速度旋轉(zhuǎn)的圓錐狀空氣渦流，并在噴嘴處形成低壓區(qū)，吸引液體在內(nèi)部或外部混合后，使之微粒化。由空氣加熱器加熱的熱風(fēng)，經(jīng)過濾器從干燥塔的上部經(jīng)空氣分配盤進(jìn)入，與噴霧后的液體微粒相遇，使之干燥，干燥后的物料由塔底部排出，廢氣沿回風(fēng)管導(dǎo)入袋濾器或旋風(fēng)分離器，收集隨廢氣帶走的粉末狀產(chǎn)品，然后經(jīng)排風(fēng)機(jī)排入大氣中。第16頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月第17頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）氣流噴霧干燥塔的構(gòu)造圓柱圓錐形；頂部裝有空氣分配盤，分配盤的型式有旋風(fēng)擴(kuò)散式、葉片旋風(fēng)式，其作用是使空氣形成旋流與霧滴接觸，提高干燥效果。第18頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

第19頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

分配盤是由30片葉子均勻焊接于分配盤頂?shù)闹苓?，并與水平面成30°角，熱風(fēng)排出的方向依旋風(fēng)方向而定。設(shè)備的下部有螺旋排風(fēng)管，螺旋排風(fēng)管是在回風(fēng)管的下部外側(cè)焊上螺旋形的導(dǎo)風(fēng)板，使氣流沿螺旋導(dǎo)風(fēng)板旋轉(zhuǎn)向下，增大了氣流阻力，使密度較大的產(chǎn)品向下沉降，密度較小的粉末狀產(chǎn)品隨廢氣沿回風(fēng)管導(dǎo)入袋濾器，螺旋排風(fēng)管的作用是使氣固兩相分離。

第20頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月第21頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月三、離心噴霧干燥設(shè)備（－）離心噴霧干燥流程1．間歇卸料的離心噴霧干燥流程小罐加溫至50℃再進(jìn)塔；液體通過六個噴嘴甩成霧狀，與從頂部進(jìn)風(fēng)口以旋轉(zhuǎn)方式進(jìn)入至噴霧盤四周的熱空氣進(jìn)行充分接觸，造成強(qiáng)烈的傳熱和水分蒸發(fā)，空氣溫度隨之降低，微粒在氣流和自身重力作用下旋轉(zhuǎn)而下，當(dāng)達(dá)到出口時已干燥完畢，間歇通過雙閘門的卸料閥，定期卸料。第22頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月第23頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月2．連續(xù)卸料的離心噴霧干燥流程

連續(xù)卸料主要是利用氣力輸送進(jìn)行的，從干燥室排出的成品連續(xù)進(jìn)入振動供料器13，通過旋轉(zhuǎn)閥進(jìn)入氣力輸送系統(tǒng)中，由出氣導(dǎo)管15帶出的粉末經(jīng)旋風(fēng)分離器16回收，然后一并進(jìn)入氣力輸送系統(tǒng)，送至旋風(fēng)分離器19中收集，成品通過貯罐20的旋轉(zhuǎn)閥連續(xù)排出，從旋風(fēng)分離器排出的廢氣經(jīng)風(fēng)機(jī)22與干燥室的出氣導(dǎo)管排出的廢氣一并進(jìn)入旋風(fēng)分離器16，然后由排風(fēng)機(jī)17排至大氣中。

第24頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月第25頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）離心噴霧干燥設(shè)備的構(gòu)造

離心噴霧干燥設(shè)備主要有噴霧室、噴霧機(jī)（包括噴盤）和熱風(fēng)盤等。（1）噴霧室噴霧室的直徑與離心噴盤的轉(zhuǎn)速快慢有關(guān)；液滴直徑與轉(zhuǎn)速成反比，液滴射程與液滴直徑成正比，噴盤轉(zhuǎn)速越小噴霧室直徑就越大。在噴矩為半徑的圓周內(nèi)，90～95%液滴微粒下落，即不再具有水平速度，這個距離叫噴矩。只要干燥塔直徑大于噴矩時，絕大部分液滴就不會碰壁第26頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月2．噴霧機(jī)、噴盤的型式及構(gòu)造第27頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）熱風(fēng)盤

熱風(fēng)進(jìn)塔后分配不均勻是造成塔內(nèi)局部貼壁的主要原因。大部分的熱風(fēng)是從熱風(fēng)盤通過風(fēng)向調(diào)節(jié)板進(jìn)入塔內(nèi)。為了使熱風(fēng)在熱風(fēng)盤進(jìn)入塔內(nèi)的速度相等，熱風(fēng)盤一般為蝸殼形。熱風(fēng)分配盤應(yīng)與噴霧機(jī)配合安裝，一定要使熱風(fēng)進(jìn)口與噴盤位置盡量靠近，熱風(fēng)分配盤應(yīng)使熱風(fēng)均勻分配進(jìn)入噴霧室，因此要求進(jìn)入塔內(nèi)的速度相等，盡量避免與減少渦流形成，否則容易發(fā)生物料焦化現(xiàn)象。第28頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月第29頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）噴霧裝置的型式按氣流與霧滴的運(yùn)動方向不同，分為三種型式：（1）并流干燥這種裝置的特點(diǎn)是霧滴運(yùn)動的方向與氣流運(yùn)動方向一致。溫度較高的熱空氣首先與剛剛甩出的霧滴接觸。表面水分迅速蒸發(fā)，因此產(chǎn)品不會形成過熱的現(xiàn)象，這種型式的裝置使用較廣。并流的方式有：旋轉(zhuǎn)向下的并流；垂直下降的并流，垂直上升的并流和水平并流。第30頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月第31頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）逆流干燥這種裝置的特點(diǎn)是霧滴的運(yùn)動與氣流方向相反。

第32頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）混合流干燥

這種裝置的特點(diǎn)是氣流有兩個方向（即先旋轉(zhuǎn)向下，然后再垂直向上），而霧滴只有一個方向（從上向下），如圖13-19（1）所示。這種裝置是氣流與霧滴的運(yùn)動方向成垂直，或者氣流有一個方向（從上向下），而霧滴有兩個方向（即從下向上，然后從上向下）。

第33頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月第34頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)沸騰干燥與沸騰造粒干燥(一)沸騰干燥原理、特點(diǎn)和型式沸騰干燥是利用流態(tài)化技術(shù)使水分迅速汽化干燥。沸騰造粒干燥是利用流化介質(zhì)（空氣）與料液間很高的相對氣速，使溶液帶進(jìn)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(jié)合，就進(jìn)行沸騰干燥，故也可看作是噴霧干燥與沸騰干燥的結(jié)合。沸騰干燥的特點(diǎn)是傳熱傳質(zhì)速率高。沸騰干燥器有單層和多層兩種。單層的沸騰干燥器又分單室、多室和有干燥室冷卻室的兩段沸騰干燥器，另外還有沸騰造粒干燥器。第35頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月一、單層臥式多室的沸騰干燥設(shè)備適用于顆粒狀物料的干燥。單室干燥原理：干燥箱內(nèi)平放有一塊多孔金屬網(wǎng)板，下方有熱空氣通道，不斷送入熱空氣，在一定流速下使板上的物料處于沸騰狀態(tài)而干燥。多室干燥原理和單室相似。不同的室由多個隔板分開。操作注意事項(xiàng)：

1、防止溝流現(xiàn)象：沸騰干燥出現(xiàn)溝流，致使空氣走短路，使干燥過程無法進(jìn)行。

2、防止層析現(xiàn)象：在氣固系統(tǒng)中，往往因?yàn)楣腆w顆粒大小相差較大或密度不同，在操作過程中會產(chǎn)生層析現(xiàn)象。第36頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月第37頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月二、沸騰造粒干燥設(shè)備

糖液在蒸發(fā)器內(nèi)預(yù)先濃縮到70%左右的濃度，為了避免糖液在管道中由于冷卻后凝固而造成堵塞，在進(jìn)入噴嘴前經(jīng)過加熱槽，糖液保持在60℃左右，與壓縮空氣一起經(jīng)噴嘴噴入錐形沸騰床。噴嘴的位置一般多采用側(cè)噴，直徑較大的錐形沸騰床可用3-6個噴嘴，同時沿器壁周圍噴入，噴嘴結(jié)構(gòu)有二流式和三流式的。中心管走壓縮空氣，內(nèi)環(huán)隙走糖液，外管走壓縮空氣，內(nèi)管與外管間的環(huán)隙有螺旋線，即空氣導(dǎo)向裝置，壓縮空氣從此處噴出，此種噴嘴霧化較好。

第38頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月第39頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

第40頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

干燥塔的幾何形狀為倒圓錐形，錐角為30度，由于是錐形沸騰床，沿床氣速有不斷起變化的特點(diǎn)，致使不同大小的顆粒能在不同的截面上達(dá)到均勻良好的沸騰和使顆粒在沸騰床中發(fā)生分級，使較大的顆粒先從下部排出，以免繼續(xù)長大，而較細(xì)的顆粒在上面繼續(xù)長大，小顆粒繼續(xù)留在床層內(nèi)以保持一定的粒度分布。第41頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)真空干燥和真空冷凍干燥一、真空干燥凡是不能經(jīng)受高溫，在空氣中易氧化、易燃、易爆等危險性物料，或在干燥過程中會揮發(fā)有毒有害氣體以及在被除去的濕分蒸汽需要回收等場合，可采用真空干燥。（一）真空干燥器的類型第42頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月1．箱式真空干燥器

盛有濕物料的托盤放置在空心加熱板4上，空心加熱板中通蒸汽進(jìn)行間接加熱，蒸發(fā)的蒸汽由真空接口5排出，真空接口連接真空系統(tǒng)使箱內(nèi)保持一定的真空度。第43頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月2．?dāng)嚢枵婵崭稍锲魍鈿в姓羝訜釆A套，內(nèi)部裝有水平攪拌器。蒸發(fā)蒸汽由接真空系統(tǒng)的排氣口排出。第44頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月3．滾筒真空干燥器

加熱器是一個臥式回轉(zhuǎn)空心筒1，滾筒內(nèi)用蒸汽加熱，滾筒裝在密閉的外殼內(nèi)，外殼下部設(shè)置斜槽，高速旋轉(zhuǎn)的甩料滾子4把溶液噴在滾筒壁上，形成一層薄薄的料層，滾筒約轉(zhuǎn)3/4周后已經(jīng)干燥的成品用刮刀9刮下，由螺旋出料器8送出。滾筒干燥器適宜處理不能經(jīng)受長期烘烤的溶液狀物料。

第45頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月第46頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月二、真空冷凍干燥

真空冷凍干燥就是把含有大量水分物質(zhì)，預(yù)先進(jìn)行降溫凍結(jié)成固體，然后在真空的條件下使水蒸汽直接升華出來，而物質(zhì)本身剩留在凍結(jié)時的冰架中，因此它干燥后體積不變，疏松多孔，在升華時要吸收熱量，引起產(chǎn)品本身溫度的下降而減慢升華速度，為了增加升華速度，縮短干燥時間，必須要對產(chǎn)品進(jìn)行適當(dāng)加熱。整個干燥是在較低的溫度下進(jìn)行的。第47頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

需要干燥的物料應(yīng)先經(jīng)凍結(jié)階段，使水分結(jié)成冰，然后置于真空干燥箱中升華蒸發(fā)。第48頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月（一）真空冷凍干燥過程設(shè)備真空冷凍干燥過程分為2個階段，第一階段，在低于溶點(diǎn)的溫度下，使物料中的固態(tài)水分直接升華，大約有98-99%的水分在這一階段除去。第二階段中，將物料溫度逐漸升高甚至高于室溫，使水分汽化除去，此時水分可減少到0.5%。冷凍干燥系統(tǒng)主要由4部分組成，即冷凍裝置、真空裝置、水氣去除裝置和加熱部分（干燥室）。第49頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

預(yù)冷凍和干燥均在一個箱內(nèi)完成。待干燥的物料放入干燥室內(nèi)，開動預(yù)冷用冷凍機(jī)10對物料進(jìn)行冷凍，隨之冷凝器2和真空裝置5、6、7，實(shí)現(xiàn)升華干燥操作。加熱器8以冷凝器內(nèi)化霜之用。第一階段升華干燥結(jié)束后，開啟油加熱循環(huán)泵11對干燥室加熱升溫，使之汽化排除剩余水分。這種冷凍干燥系統(tǒng)為間歇式操作，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，投資少，但是效率不高，適用于50m2以下的設(shè)備。另一種為連續(xù)式冷凍干燥系統(tǒng)，即冷凍部分在速凍間完成，升華除水則在干燥室內(nèi)進(jìn)行。這類系統(tǒng)效率高，產(chǎn)量大，但設(shè)備復(fù)雜，投資較大。第50頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月第51頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月1．冷凍部分

真空冷凍干燥中冷凍及水汽的冷凝都離不開冷凍的過程。常用的制冷方式有蒸汽壓縮式