第6章 固体干燥(3) 课件(共87张PPT)-《化工单元操作(第三版) 》同步教学(化工版)

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第6章 固体干燥(3) 课件(共87张PPT)-《化工单元操作(第三版) 》同步教学(化工版)

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第6章 固体干燥
6.5干燥速率
工程上,对某物料欲除去一定的水量,需要一定的时间.除去的水分一定,时间的长短取决于干燥速率,速率快,干燥时间短。干燥速率如何得知呢 首先要知道干燥过程的速率,才能知道干燥的时间.
干燥速率与干燥过程有关,而干燥过程又与干燥空气状态有关.
干燥过程分为恒定干燥和非恒定干燥.
恒定干燥:指干燥操作过程中空气的温度、湿度、流速及与物料接触方式不发生变化。如大量的空气对少量物料进行间歇干燥,可认为空气湿度不变,干燥温度取进、出口平均值。
非恒定干燥(变动干燥):是指干燥过程中空气的状态是不断变化的。
一、恒定条件下干燥时间的确定
(一)确定干燥曲线
1、干燥速率:是指单位时间内、单位干燥面积上汽化的水分质量,用符号U表示,单位为kg(水)/(m2.s)。则:
X—物料中自由含水量kg水/kg绝干物料
S——干燥面积,m2,既非物料表面积,也非干燥器几何面积;
τ——干燥时间,s;
Gc——绝干物料量,kg。
式中负号表示物料含水量X随时间增加而减少。
2、影响干燥速率的因素
干燥速率——单位干燥面积,单位时间内汽化的水分量。影响因素(P255):
1. 物料的性质、结构和形状
2.物料含水量
3. 干燥介质的温度和湿度
4. 干燥介质的流速与流向
4. 干燥器的结构型式
干燥速率由实验测定。干燥实验是采用大量空气干燥少量湿物料。因此,空气进出干燥器的状态、流速以及与湿物料的接触方式均可视为恒定,即实验是在恒定的干燥条件下进行的。
由于影响干燥速率的因素错综复杂,难以用明确的数学关系表述。
目前仍通过实验测定物料的干燥速率。并以此指导干燥器的设计。
后面介绍的干燥实验,实际上是一个间歇过程,只是少量的物料与大量的空气相比,可以近似地看作是条件恒定。
3、干燥实验与干燥曲线
物料
砝码
恒定干燥条件下的
间歇干燥实验
W ' — 湿料重;
G ' — 一批干料重
②数据处理
X = W '/G '–1
①数据记录:
1 2 …
序号
项目

W

t tW
非 结 合 水
结 合 水
自 由 水分
平衡水分
干燥曲线
A
B
C
D
Xc
X*
Uc
U
E
干燥速率曲线
B
B
X1
A
A
1
0
0

X~
~

D
D
C
C
E
X*
E
2
干燥速率 单位干燥面积,单位时间内汽化的水分量。
4、干燥过程分析及干燥速率关系式
实验得到的干燥速率曲线分为:预热段、恒速干
燥阶段和降速干燥阶段。由于预热段经过的时间较短并入恒速段。
下面分述两段的工作机理。
Xc
Uc
A
B
C
D
X*
U
E
(二)干燥过程的两个阶段
1. 1、恒速干燥阶段(表面气化控制阶段):
物料在该段干燥时去除的是非结合水分,表面始终保持着润湿。在恒定的干燥条件下干燥时,物料
表面的温度 = tW (定),则Hs,tw定。U=UC=物料表面水的汽化速度。
2. 降速干燥阶段 (内部迁移控制阶段)
一般分为: 第一降速阶段和第二降速阶段。
第一降速阶段 当在整个干燥表面积范围内物表的 pe 刚刚 ps时,物料含水量是临界含水量Xc,此时干燥
的部分水分已经是结合水分,致使干燥速率开始下降
(S润湿 < S干燥),内部水分的迁出速率 Ne也开始 < 表面水分蒸发速率N。
第二降速阶段当物表不存在非结合水分时,水分的汽化表面逐渐地向物料内部迁移,汽化表面与物表间存在一层停止的滞流层,该层的存在加大了传质、传热的难度( 附加阻力 )。以后随着( N – Ne )↑→U↓,当物料水分降至X*时,U = 0
降速干燥的 U 取决于物料本身的性质、结构、形状尺寸、物料的堆放厚度;与干燥介质的状况关系不大。
在降速干燥阶段,由于空气传给湿物料的热量大于水分汽化所需的热量,湿物料温度不断上升,与空气的温度之差逐渐减小,最终接近于空气的温度。
干燥速率曲线由恒速干燥阶段转为降速干燥阶段的转折点(C点)称为临界点,与该点对应的湿物料含水量称为临界含水量(或临界水分),用Xc表示。临界含水量由实验测定。
1. 吸水性物料 XC大于不吸水性物料 XC
2. 物料层越薄、分散越细, XC 越低
3. 恒速干燥 uC 越大, XC 越高。
(三) 恒速阶段的干燥时间τ1
如物料在干燥之前的自由含水量X1大于临界含水量Xc,则干燥必先有一恒速阶段。忽略物料的预热阶段,恒速阶段的干燥时间τ1由积分求出。
因干燥速率NA为一常数
恒速干燥特点:
U=UC=const.
物料表面温度为tw
3. 去除的水分为非结合水分
4. 影响 U 的因素: 恒速干燥阶段——表面汽化控制阶段只与空气的状态有关,而与物料种类无关
恒速干燥阶段
前提条件:湿物料表面全部润湿。
二 降速阶段的干燥时间τ2
当XX*)所需时间为τ2


将 代入 的表达式得

降速干燥阶段
实际汽化表面减小
汽化面内移
降速干燥阶段特点:
1.
2. 物料表面温度
3. 除去的水分为非结合、结合水分
4. 影响 u 的因素:
与物料种类、尺寸、形状有关,
与空气状态关系不大。
6.6干燥设备
一、对干燥器的要求
工业上由于被干燥物料的性质、干燥程度的要求、生产能力的大小等各不相同,因此,所采用的干燥器的型式和干燥操作的组织也就多种多样。为确保优化生产、提高效益,对干燥器有如下要求一些基本要求。
1.能满足生产的工艺要求 工艺要求主要指:达到规定的干燥程度;干燥均匀;保证产品具有一定的形状和大小等等。由于不同物料的物理、化学性质以及外观形状等差异很大,对干燥设备的要求也就各不相同,干燥器必须根据物料的这些不同特征而确定不同的结构。一般而言,除了干燥小批量、多品种的产品,工业上并不要求一个干燥器能处理多种物料。也就是说,干燥过程中通用设备不一定符合优化、经济的原则。这是与其它单元操作过程有很大区别的。
2.生产能力要大 干燥器的生产能力取决于物料达到规定干燥程度所需的时间。干燥速率越快,所需的干燥时间越短,同样大小设备的生产能力越大。许多干燥器,如气流干燥器、流化床干燥器、喷雾干燥器就能够使物料在干燥过程中处于分散、悬浮状态,增大气-固接触面积并不断更新,加快了干燥速率,缩短了干燥时间,因而具有较大的生产能力。
3.热效率要高 在对流干燥中,提高热效率的主要途径是减少废气带走的热量。干燥器的结构应有利于气-固接触、有较大的传热和传质推动力,以提高热能的利用率。
4.干燥系统的流动阻力要小,以降低动力消耗。
5.操作控制方便,劳动条件良好,附属设备简单。
二、干燥器中湿物料的特点及对产品的要求
干燥器:实现物料干燥过程的机械设备。
(一)被干燥物料的特点:
形状:有板状、块状、片状、针状、纤维状、粒状、粉状,膏糊状甚至液状等;
结构:多孔疏松型,紧密型;
耐热性:热敏性;
结块:易粘结成块的湿物料在干燥过程中能逐步分散,散粒性很好的湿物料在干燥过程中可能会严重结块。
干燥程度:脱除表面水分,结合水分甚至结晶水分。要求的平均湿含量和干燥均匀性。
二、对产品的要求:
外观:一定的晶型和光泽,不开裂变形等。
三、干燥器的分类
1
对流干燥器,如:洞道式干燥器、转筒干燥器、气流干燥器、流化床干燥器、喷雾干燥器等;
2
传导干燥器,如:滚筒式干燥器、耙式干燥器、间接加热干燥器等;
3
辐射干燥器,如:红外线干燥器;
(一)按加热方式可将干燥器分为:
4
介电加热干燥器,如:微波干燥器。
1
保证物料的干燥质量,干燥均匀,不发生变质,保持晶形完整,不发生龟裂变形;
2
干燥速率快,干燥时间短,单位体积干燥器汽化水分量大,能做到小设备大生产;
3
能量消耗低,热效率高,动力消耗低;
(二)干燥器的选型应考虑以下因素
4
干燥工艺简单,设备投资小,操作稳定,控制灵活,劳动条件好,污染环境小。
四、工业上常用的干燥器
1、气流干燥器(Flash dryer)
气流干燥器
1-加料斗;2-螺旋加料器;
3-干燥器;4-风机;5-预热器;
6-旋风分离器;7-湿式除尘器
气流干燥器的特点:
(1) 干燥速度快,气固两相间具有很大的传热传质面积。同等生产能力条件下,气流干燥器的体积小得多。
(2) 气固并流操作,符合干燥基本规律,可以使用高温气体作为干燥介质而不会烧坏物料。
(3) 干燥时间短,物料从进入干燥器开始,到气固两相脱离接触,整个干燥过程不超过1秒钟,因而气流干燥又称为快速干燥或闪蒸干燥,特别适合于热敏性物料的干燥。
(4) 气流干燥器中,固体物料呈活塞流流动,每一颗粒子经历的干燥时间大致相同,因而干燥产品的湿含量均匀一致。
(5) 结构简单,设备投资少,占地面积小,操作方便,性能稳定,维修量小。
气流干燥器的缺点:
(1) 物料停留时间短,只适合于干燥非结合水分的干燥,故常被用作物料的预干燥;
(2) 颗粒破碎现象比较严重,颗粒之间以及颗粒与器壁之间的碰撞与摩擦。故不适合于干燥晶形不允许破坏的物料;
(3) 气固两相分离任务很重,固体产品的放空损失较大,粉料排空对环境造成一定污染;
(4) 气固两相接触时间短,传热不充分,气体放空损失大,热效率较低;
(5) 气体通过干燥系统的流动阻力较大,因而风机的动力消耗较高,故总能耗较高。
加速运动段是气流干燥器最有效的干燥区段,一根 10m 长的气流管,80%左右的水分量是在长约 2m 左右的加速段汽化干燥的。
2、流化床干燥器(Fluidized bed dryer)
又称为沸腾床干燥器,是流态化技术在干燥作业上的应用。
结构及操作原理:
散粒状湿物料从加料口
加入,热气体穿过流化
床底部的多孔气体分布
板,形成许多小气流射
入物料层.
湿物料
废气
干品
热空气
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。
干燥产品经床侧出料管卸出,湿废气体由引风机从床层顶部抽出排空,用旋风分离器分离所夹带的少量细微粉。
流化床干燥器的特点
(1) 气流干燥与流态化干燥的区别在于操作气速不同。气流管中颗粒浓度较低,流化层中颗粒浓度较大;
(2) 操作气速低,但颗粒浓度高,气固接触面积很大,颗粒剧烈运动使气膜受到强烈冲刷,表面更新速率很快,传热传质速率很高,体积传热系数 可达2300~7000 W/(m3·K);
(3) 物料颗粒的剧烈运动和相互混合使床内各处的温度均匀一致,避免了物料的局部过热,为物料的优质干燥提供了条件;
(4) 物料停留时间任意可调,特别适合于干燥结合水分;
(5) 连续操作时物料的停留时间分布很不均匀,部分物料因停留时间过短而干燥不充分(underdry),部分颗粒因停留时间过长而过分干燥(overdry)。单层流化床仅用于对产品湿含量的均匀性要求不高的场合,如硫铵、磷铵和氯化铵等的干燥。
工业上常将流化床干燥器与气流干燥器串联使用,利用气流干燥的闪蒸作用,迅速使物料的表面水分汽化,然后送入流化床干燥器中进一步脱除物料所含的结合水分。
流化床干燥器适用于散粒状物料的干燥。
物料的粒径一般为 0.1~6 mm,最佳粒径为 0.5~3 mm。
(1) 医药药品中的原料药、压片颗粒、中药冲剂;
(2) 化工原料中的塑料树脂、柠檬酸和其它粉状、颗粒状物料的干燥除湿;
(3) 食品、粮食加工、食品饮料冲剂、玉米胚芽、饲料等的干燥。
流化床干燥器的用途
流化床干燥器结构简单,造价较低,可动部件少,维修费用低,物料磨损较小,气固分离比较容易,传热传质速率快,热效率较高,物料停留时间可以任意调节,因而这种干燥器在工业上获得了广泛的应用,已发展成为粉粒状物料干燥的最主要手段。
ZLG系列振动流化床干燥器
常州优力干燥设备有限公司
3.振动流化床干燥器
用途:用于干燥难以流化的物料。
物料自进料口进入,在振动力作用下,物料沿水平流化床抛掷向前连续运动,热风向上穿过流化床同湿物料换热后,湿空气经旋风分离器除尘后由排风口排出,干燥物料由排料口排出。
振动流化床干燥器的特点
(1) 医药化工。如各种压片颗粒、硼酸、硼砂、苯二酚、苹果酸、马来酸等。
(2) 食品建材。如酒糟、味精、砂糖、食盐、矿渣、豆瓣、种籽等。
(3) 物料的冷却、增湿等。
(1) 物料受热均匀,热交换充分,干燥强度高,比普通干燥器节能30%左右;
(2) 流态化稳定,无死角和吹穿现象;
(3) 可调性好,适应面宽,料层厚度和在机内移动速度以及振幅变更均可实现无级调节;
(4) 对物料表面损伤小,可用于易碎、颗粒不规则物料的干燥;
(5) 全封闭结构可有效防止物料与空气间的交叉污染。
振动流化床干燥器的应用范围
FLCFLB型沸腾制粒干燥器
常州优力干燥设备有限公司
GFG型沸腾制粒干燥器
常州优力干燥设备有限公司
4.沸腾制粒干燥器
空气由系统风机从过滤器、加热器入口吸入,经净化、加热后从制粒器下部筛网穿过,高速气流维持粉末物料悬浮,形成稳定的流化床;
粘结剂溶液经输液泵压送到喷枪,呈雾状喷射到干燥室中,使粉末凝聚成多孔状颗粒;
粒子形成后,按预定周期在干燥器中干燥,含湿空气经干燥器顶部防静电袋滤器脱除粉尘后排至室外。
沸腾制粒方法是喷雾技术和流化技术综合运用的成果,使传统的混合、制粒、干燥过程在同一密闭容器中一次完成,故又称为“一步制粒器”。
沸腾制粒干燥器的特点
(1) 粉末制粒后,改善了流动性,减少了粉尘的飞扬,同时获得了溶解性良好的产品;
(2) 由于混合、制粒、干燥过程一次完成,热效率高;
(4) 产品的粒度能自由调节;
(5) 设备无死角,卸料快速、安全、清洗方便。
5.喷雾干燥器(Spray dryer)
用于干燥溶液、浆液或悬浮液。液状物料由雾化器喷成雾状细滴并分散于热气流中,使水分迅速汽化而获得微粒状干燥产品。
雾滴直径通常仅为 30~60 m,每升料液具有 100~600m2 的蒸发面积,故所需干燥时间很短(约为5~30s)。
特别适合于干燥热敏性的物料,如牛奶、蛋制品、血浆、洗衣粉、抗菌素、酵母和染料等,已广泛应用于食品、医药、燃料、塑料及化学肥料等行业。
优点:干燥速度快,干燥时间短,特别适合于热敏性物料;由液体直接得到干燥产品,无需蒸发、结晶、固液机械分离等操作,故又称为一步干燥法。
缺点:体积传热系数很低,ha约为30~90W/m2·K,水分汽化强度仅为10~20kg/m3·h,故干燥器体积庞大,热效率较低,动力消耗较大。
提高生产能力的方法:
采用过热料液,在加压下将料液预热至200~300℃进入雾化器,液滴通过吸收自身的显热而使部分水分汽化。
雾化器的一般要求
雾化器是喷雾干燥器的关键部件,它将影响到产品的质量和能量消耗,好的雾化器应具有雾滴直径均匀,喷嘴结构简单,生产能力大,能量消耗低,操作方便等特点。
气流式雾化器
压缩空气在喷嘴处达到音速并形成很低的压力,抽送料液由喷嘴成雾状喷出。可制备粒径小于 5 m 的微细颗粒,能处理粘度较大的料液,但动力消耗较大,装置的生产能力较小。
料液
空气
6.雾化器(Sprayer)
离心式雾化器
料液送入一高速旋转的(4000~20000 rpm)装有放射形叶片的圆盘中央,在离心力作用下加速从周边(周向速度100~160m/s)呈雾状洒出。

料液
优点:操作简单,对物料的适应能力强,操作弹性大,产品粒径均匀。特别适合于处理固相含量较高的液体。
缺点:干燥器直径较大,雾化器加工难度大,制造价格高。
压力式雾化器
应用最为广泛。用泵将料液加压至 30-200atm
并通入喷嘴,喷嘴内有螺旋室,液体在其中
高速旋转并从出口小孔处呈雾状喷出。
优点:结构简单,造价低,动力消耗低。
缺点:操作弹性小,产品粒径不均匀,喷嘴容易因腐蚀或磨损而影响喷雾质量。
小型的称为烘箱,大型的称为烘房,可同时处理多种物料。
通常在常压或真空下间歇操作。厢内设有支架,湿物料放在矩形浅盘内,或悬挂在支架上(板状物料),空气经加热器预热并均匀分配后,平行掠过物料表面,离开物料表面的湿废气体,部分排空,部分循环,与新鲜空气混合后用作干燥介质。
进风
排气
物料盘
加热器
风扇
小车
进风
排气
7.厢式 (室式) 干燥器 (Tray dryer)
对各种物料的适应性强,但物料得不到分散,气固两相接触不好,干燥时间长。可用多孔底板浅盘,使气体自上而下穿流通过物料层 (穿流型厢式干燥器),以提高干燥速率。
优点:对物料适应性强,可以用于
各种物料的干燥,适用于
小规模多品种、干燥条件
变动大的场合。
缺点:热效率较低,产品质量
不易均匀。
厢式干燥器的特点
在一狭长的通道内铺设铁轨,物料放置在一串小车上,小车可以连续地或间歇地在进、出通道。
空气连续地在洞道内被加热并强制地流过物料表面,流程可安排成并流或逆流,还可根据需要安排中间加热或废气循环,干燥介质可用热空气和烟道气。
洞道式干燥器容积大,小车在洞道内停留时间长,适用于具有一定形状的比较大的物料如木材、皮革或陶器等的干燥。
风扇
加热器
小火车
进气
排气口
湿物料
干品
8.洞道式干燥器
结构及原理
进风
循环风机
预热器
将物料通过布料机构 (如星型布料器、摆动带、粉碎机或造粒机) 分布在输送带 (多为网状) 上,输送带通过一个或几个加热单元组成的通道,每个加热单元均配有空气加热和循环系统,每一个通道有一个或几个排湿系统,在输送带通过时,热空气从上往下或从下往上通过输送带上的物料,从而使物料能均匀干燥。传送带可以做成多层,带宽1-3m,长为4-50m,干燥时间为5-120分钟。
湿料
产品
热风
9.带式干燥器 (Belt dryer)
优点:干燥过程中物料翻动少,对晶体形状保持完好,适用于处理粒状、块状和纤维状物料;
缺点:热效率较低,生产能力较小。
典型产品
脱水蔬菜、颗粒饲料、味精、鸡精、椰蓉、有机颜料、合成橡胶、丙稀纤维、药品、药材、小木制品、塑料制品、电子元器件老化、固化等。
结构及工作原理
干燥器主体为一沿轴向装有若干抄板的圆筒。圆筒略呈倾斜放置,在齿轮机构的驱动下作旋转运动;
物料由转筒的较高一端送入,由较低端卸出,热风由转筒的较低端吹入,由较高端排出,气固两相呈逆流接触;
产品
废气
湿料
热风
10.转筒干燥器 (Rotary dryer)
随着圆筒的旋转,物料首先被炒板抄起然后洒下,以改善气固两相的传热传质,提高干燥速率;
物料湿含量较低,产品能承受高温,宜采用逆流干燥。物料湿含量较高、产品湿含量不是很低的场合宜采用并流干燥。
转筒干燥器的特点
国内现有转筒干燥器的直径一般为0.5-3m,长度为2-27 m,长径比为4-10,物料在转筒内的装填量约为筒体容积的8-13%,物料沿转筒轴向前进的速度为0.01-0.08m/s,其停留时间一般为1h左右。
(1) 机械化程度较高,生产能力较大;
(2) 干燥介质通过转筒的阻力较小;
(3) 对物料的适应性较强,操作稳定方便,运行费用较低;
(4) 装置比较笨重,金属耗材多,传动机构复杂,维修量较大;
(5) 设备投资高,占地面积大。
真空状态下的双锥形回转罐体,由夹套内的蒸汽或热水加热,热量通过罐体内壁与湿物料接触。蒸发水汽由真空泵从排气管抽走。
由于罐体内处于真空状态,且罐体的回转使物料不断的上下、内外翻动,提高了干燥速度、干燥效率和干燥的均匀性。
11.双锥回转真空干燥机
适用于医药、食品、化工等行业的粉、粒状物料的真空干燥和混合,尤其适用有下列要求的物料:
(1) 不能接受高温的热敏性物料;
(2) 容易氧化,有危险的物料;
(3) 需回收溶剂和有毒气体的物料;
(4) 要求残留挥发物含量极低的物料;
(5) 对结晶形状有要求的物料;
(6) 要求混合充分、均匀的物料;
结构及工作原理
利用物料中的水份在真空状态下沸点降低的特点进行干燥。设备用蒸汽夹套间接加热,水份受热蒸发并被及时抽除。在干燥机壳体内部,耙齿通过传动轴带动,耙齿端与轴线设计有一定夹角,主轴通过正向反向转动使物料沿轴向移动以利于干燥及出料。
12.耙式真空干燥机
应用范围
(1) 特别适用于干燥热敏性物料,在高温下易氧化的物料、或干燥时易板结的物料,以及干燥中排出的蒸汽须回收的物料。
(2) 干燥完毕后物料为粉末状,所以对于成品为粉末状的物料较为适用,干燥完毕后可直接包装,无需粉碎。
(3) 进料含水率可达90%,被干燥物料有浆状、膏状、粒状、粉状或纤维状,干燥后物料水份可达1%,甚至0.5%。
特点
(1) 适用性强,干燥速度快。由于耙式干燥机利用夹套加热,较高真空排气,所以几乎对所有不同性质、不同状态物料都适用,特别适用于易爆、易氧化物料;
(2) 产品质量高,干燥过程耙齿不断正反转动,物料搅抖均匀;
(3) 蒸汽耗量小;
(4) 易于操作,可回收挥发气体,减少了对环境的污染。
6.7干燥技术及设备的进展
一、选择干燥器
由于工业生产中待干燥的物料种类繁多,对产品质量的要求又各不相同,因此选择合适的干燥器非常重要。若选择不当,将导致产品质量达不到要求,或是热量利用率低、动力消耗高,甚至设备不能正常运行。通常,可根据被干燥物料的性质和工业要求选择几种适用的干燥器,然后对所选干燥器的设备费用和操作费用进行技术经济核算,最终确定干燥器的类型。具体地说,选择干燥器类型时需要考虑以下几个方面的问题。
1.物料的形态  选择干燥器时,首先要考虑对产品形态的要求。例如,陶瓷制品和饼干等食品,若在干燥过程中,失去了应有的几何形状,也就失去了其商品价值。物料的形态要求不同,适用的干燥器也不同。
2.物料的干燥特性  达到要求的干燥程度,需要一定的干燥时间,物料不同,所需的干燥时间可能相差很大。对于吸湿性物料,或临界含水量很高的物料,应选择干燥时间长的干燥器。对干燥时间很短的干燥器,例如气流干燥器,仅适用于干燥临界含水量很低的易于干燥的物料。
3.物料的热敏性  物料对热的敏感性决定了干燥过程中物料的温度上限,但物料承受温度的能力还与干燥时间的长短有关。对于某些热敏性物料,如果干燥时间很短,即使在较高温度下进行干燥,产品也不会因此而变质。气流干燥器和喷雾干燥器就比较适合于热敏性物料的干燥。
4.物料的粘附性  物料的粘附性关系到干燥器内物料的流动以及传热与传质的进行。应充分了解物料从湿状态到干燥状态粘附性的变化,以便选择合适的干燥器。
5.产品的特定质量要求  干燥食品、药品等不能受污染的物料,所用干燥介质必须纯净,或采用间接加热方式干燥。有的产品不仅要求有一定的几何形状,而且要求有良好的外观,这些物料在干燥过程中,若干燥速度太快,可能会使产品表面硬化或严重收缩发皱,直接影响到产品的价值。因此,应选择适当的干燥器,确定适宜的干燥条件,缓和其干燥速度。对于易氧化的物料,可考虑采用间接加热的干燥器。
6.处理量的大小  处理量的大小也是选择干燥器时需要考虑的主要问题。一般说来,间歇式干燥器,例如厢式干燥器的生产能力较小,连续操作的干燥器,生产能力较大。因此,处理量小的物料,宜采用间歇式干燥器。
7.热量的利用率  干燥的热效率是干燥装置的重要经济指标。不同类型的干燥器的热效率不同。选择干燥器时,在满足干燥基本要求的条件下,应尽量选择热效率高的干燥器。
8.对环境的影响  若废气中含有污染环境的粉尘甚至有毒成分时,必须对废气进行处理,使废气达到排放要求。
9.其它方面  选择干燥器时还应考虑劳动强度,设备的制造、操作、维修等因素。总之,首先要考虑湿物料的形态、特性、对产品的要求、处理量,然后再结合环境要求、热源及热效率,才能选择出合适的干燥器。
二、干燥器的操作分析
工业生产中的对流干燥,由于所采用的干燥介质不一,所干燥的物料多种多样,且干燥设备类型很多,加之干燥机理复杂,因此,较难确定干燥过程的最佳条件。在此仅介绍对干燥过程进行调节和控制的一般原则。
对于一个特定的干燥过程,干燥器一定,干燥介质一定,同时湿物料的含水量、水分性质、温度以及要求的干燥质量也一定。这样,能调节的参数只有热空气的流量,进出干燥器的温度t1和t2。
1.热空气的进口温度 为强化干燥过程,提高其经济性,干燥介质预热后的温度应尽可能高一些,但要注意保持在物料允许的最高温度范围内,以避免物料发生质变。同一物料在不同类型的干燥器中干燥时,允许的介质进口温度不同。例如,在厢式干燥器中,由于物料静止,只与物料表面直接接触,容易过热,因此,应控制介质的进口温度不能太高;而在转筒、沸腾、气流等干燥器中,由于物料在不断翻动,表面更新快,干燥过程均匀、速率快、时间短,因此,介质的进口温度可较高。
2.热空气的流量 增加空气的流量可以增加干燥过程的推动力,提高干燥速率。但空气流量的增加,会造成热损失增加,热量利用率下降,同时还会使动力消耗增加;气速的增加,会造成产品回收负荷增加。生产中,要综合考虑温度和流量的影响,合理选择。
3.热空气的出口温度 当干燥介质的出口温度增加时,废气带走的热量多,热损失大;如果介质的出口温度太低,则含有相当多水汽的废气可能在出口处或后面的设备中析出水滴(达到露点),可能会导致干燥产品的返潮,并造成设备的堵塞和腐蚀。
4.热空气出口的湿度 干燥介质出口时的相对湿度增加,可使一定量的干燥介质带走的水汽量增加,降低操作费用。但相对湿度增加,会导致过程推动力减小,完成相同干燥任务所需的干燥时间增加或干燥器尺寸增大,可能使总的费用增加。
因此,必须全面考虑,并根据具体情况,分别对待。对气流干燥器,由于物料在设备内的停留时间短,为完成干燥任务,要求有较大的推动力以提高干燥速率,因此,一般控制出口介质中的水汽分压低于出口物料表面水汽分压的50%;对转筒干燥器,则出口介质中的水汽分压可高些,可达与之接触的物料表面水汽分压的50%~80%。
对于一台干燥设备,干燥介质的最佳出口温度和湿度应通过操作实践来确定,并根据生产调节的饱和及时进行调节。生产上控制、调节介质的出口温度和湿度主要是通过控制、调节介质的预热温度和流量来实现。例如,对同样的干燥任务,加大介质的流量或提高其预热温度,可使介质的相对湿度降低,出口温度上升。
在有废气循环使用的干燥装置中,通常将循环的废气与新鲜空气混合后进入预热器加热后,再送入干燥器,以提高传热和传质系数,减少热损失,提高热能的利用率。但循环气的加入,使进入干燥器的湿度增加,将使过程的传质推动力下降。因此,采用循环废气操作时,应根据实际情况,在保证产品质量和产量的前提下,调节适宜的循环比。
干燥操作的目的是将物料中的含水量降至规定的指标以下,且不出现龟裂、焦化、变色、氧化和分解等物理和化学性质上的变化;干燥过程的经济性主要取决于热能消耗及热能的利用率。因此,生产中应从实际出发,综合考虑,选择适宜的操作条件,以达到优质、高产、低耗的目标。

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