第十章干燥設備

干燥是利用熱能使濕物料中的濕分（水或其它溶劑）汽化除去的單元操作。

干燥操作往往是整個生產過程中在包裝之前的最后一道工序。干燥的目的是：1、減少成品的體積，便于運輸，減少運輸費用及包裝費用；2、防止成品在保存過程中變性、變質，便于長期保存；一、干燥方法的分類按熱能傳遞給濕物料的方式分類：

1、直接干燥（對流干燥）：物料干燥所需要的熱量主要靠物料與熱空氣的對流傳熱。氣流干燥、噴霧干燥、沸騰干燥；

2、間接干燥（傳導干燥）：物料干燥所需的熱（冷）量通過金屬壁間接傳遞。管束干燥、圓盤干燥；

3、輻射干燥：紅外輻射、電能輻射；

4、介電加熱干燥：微波干燥；二、干燥過程物料干燥過程可分為三個階段：

1、預熱階段：該階段水分蒸發量很少；

2、恒速干燥階段：物料干燥時溫度保持恒定，干燥速率也恒定；

3、降速干燥階段：物料表面溫度逐漸上升，物料內部溫度成梯度分布，干燥速率隨物料含水率的下降而下降；在恒速和降速干燥兩個階段的交界點稱為臨界點，此點的物料含水率稱為臨界含水率wc。三、長管式氣流干燥

氣流干燥是把含水的泥狀、塊狀、粉粒狀物料通過適當的方法使之分散到熱氣流中，在與熱氣流并流輸送的同時進行干燥而獲得粉粒狀干燥制品的過程。長管式氣流干燥的工藝流程及設備與氣流輸送的相似，也有真空和壓力之分，所不同之處是：1、在鼓風機之前增加空氣過濾器，之后增加加熱器而得到潔凈的熱風；2、進料機構更復雜；3、豎直管段有多種形式，保證干燥的完成；1、加熱器多采用蒸汽加熱，當蒸汽不足以將空氣溫度升高到所需的溫度時，可采用電加熱來補償；

2、加料方式根據物料在加料前的不同狀態而定。分為直接加料型、分散機型和粉碎機型；

3、豎直管段分為直管型和變徑管型。變徑的目的是將在顆粒等速運動段的直徑擴大，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的停留時間加大；

氣流干燥的特點：

1、可得到高度干燥的成品，適用于熱敏性物料；

2、干燥時間極短，只有幾秒鐘；

3、熱效率高，可達到50-60%；

4、設備簡單、結構緊湊，投資低、熱損失小。操作穩定、便于自動化；

5、干燥、輸送、粉碎可在一個設備中完成，且有很大的裝置規模；

6、適用于0.7mm以下，高含水率的物料，但不適于wc高、降速段時間長的物料；四、沸騰干燥沸騰干燥又稱流態化（流化床）干燥，固體顆?；蚍勰┍粺釟饬鞔灯?，在懸浮狀態下與熱氣流接觸而干燥。（1）特點：

1、適用于無嚴重凝聚現象、顆粒直徑在30μm-6mm范圍內的濕物料；

2、熱效率高，物料在干燥器內的停留時間可任意調節；

3、設備占地面積小，生產能力大。4、對膏糊狀物料，只要經預處理和配備合適的喂料機構，也能適用；

5、同一臺設備，變更產品品種容易；

6、對氣流速度有一定的要求，所處理的濕物料的含水率一般較低；

7、動力消耗大；

8、碰撞劇烈，對于易碎物料或對表面形狀、光澤有所要求的不宜采用；（2）形式1、單層沸騰干燥器器身有圓柱形和圓錐形兩種。熱空氣從孔板下部進入，濕物料從孔板上部的螺旋加料機加入，干燥后的物料從孔板上部的出料口排出。頂部是出氣口。為了限制未充分干燥的顆粒排出，必須增加顆粒在床層的停留時間。若限制未干燥顆粒的帶出量為0.1%，物料在床層中的停留時間應為單個顆粒干燥時間的250倍；若限制帶出量1%，需要25倍時間。適用于處理量大而干燥不嚴格的場合。2、多層沸騰干燥器濕物料由頂部加入上層沸騰床，經溢流管逐漸落入下層沸騰床，最后由卸料管排出。熱空氣由底部進入，向上通過各層后由頂部排出。物料在干燥器內停留時間較均勻。若未干燥顆粒帶出量為0.1%，停留時間為5倍；帶出量為1%，停留時間為2倍。適用于降速干燥階段較長或產品含水率要求低的物料。3、臥式多室沸騰干燥器外形為矩形箱式。床層用豎向隔板分成小室，下部連通，物料可依次經過各室最后經排出堰排出。篩板下部可做成每個小室連一根進氣管，分別調節流量和溫度。即整個干燥器可分成干燥段和冷卻段，適應于熱敏性物料的干燥。五、噴霧干燥設備噴霧干燥是利用霧化器將料液（含水50%以上的溶液、懸浮液、漿狀液等）噴成霧滴分散于熱氣流中，使水分迅速蒸發而成為粉粒狀干燥制品。特點：

1、能直接干燥溶液狀態的物料使前工序簡化（如可省去分離、濃縮工序），特別是對高粘度物料的濃縮；

2、干燥時間短，溫度低，適用于熱敏性物料；3、通過改變操作條件來調節和控制產品的指標，如：粒度、容重和含水量；

4、可制得空心球狀產品，溶解度很高；

5、隨著生產規模增大，生產成本降低；

6、成品密度低，堆積比重為200-600kg/m3；

7、成品粒度小，產品收集和除塵要求高；

8、霧化時對物料的濃度和粘度有要求；

9、設備龐大，占地面積大；（1）噴霧干燥器的形式按液滴的霧化方式：

1、氣流式：采用壓縮空氣或蒸汽進行霧化；

2、壓力式：采用高壓泵使溶液高速噴出而霧化；

3、離心盤式：利用高速旋轉的離心盤，加速液體借離心力噴出而使之霧化；

按熱空氣和霧化液滴的流向有多種流型：

1、并流式：熱空氣和霧化流從頂部向下流動；

2、逆流式：霧化流從上往下，熱空氣下往上的對流形式；

3、混合流式：霧化流從下往上噴，熱空氣可從上往下，也可從下往上，還有就是熱空氣切線進入干燥器；（2）氣流式霧化器工作原理：噴嘴出口的氣流速度一般為200-300m/s，而料液流出速度一般不超過2m/s。兩相流體之間存在很大的相對速度，由此產生的摩擦把料液拉成細長的液絲，最后斷裂而形成球狀霧滴。絲狀液滴的存在時間與兩流體的相對速度和液體的粘度以及表面張力有關。壓縮空氣壓強一般為2-7大氣壓，壓強越大，噴射速度也越大，霧滴也就越細。

氣流式噴嘴按氣液混合方式可分成內混合和外混合兩種；按流體通道數可分成二流式和多流式。內混合氣流式噴嘴因易為未干粉末所形成的團塊所堵塞，很少使用。外混合式氣流由切向進入或通過噴嘴內螺旋導線形成旋轉運動。氣流式噴嘴都要求各流體通道出口嚴格同心，否則容易引起液滴大小不均，甚至發生偏向滴漏。（3）機械式霧化器工作原理：采用高壓泵使液體加壓到20-200大氣壓，并以一定速度沿切向進入噴嘴的旋轉室，使液體做旋轉運動。液體在噴口以一葉雙曲面狀的液膜向外噴射。然后由于液膜的擴散拉成細絲，最后斷裂成液滴。

機械式霧化器都必須使液體高速旋轉，可分成兩種形式：1、旋渦式：液體切向進料；2、離心式：在噴嘴芯的頭部開有與軸線傾斜的槽，引導液體形成旋轉運動。（4）離心式噴霧器工作原理：將液體加入高速旋轉的離心盤中，在離心力的作用下，液體不斷被加速，在盤的外緣被高速拋出，拉成薄膜狀并獲得霧化。為了使霧化均勻，圓周線速度一般為90-140m/s。離心盤的傳動有三種形式：1、高壓空氣驅動；2、電機配調速機驅動；3、高速電機直接驅動；通常轉速可達16000rpm。（5）噴霧干燥塔形狀噴霧干燥塔多為圓柱筒體加圓錐底的塔形。由于氣流噴霧和壓力噴霧的霧化流直接噴向錐底，為滿足到達底部時已干燥完成，而在形狀上設計成瘦長形；離心噴霧的霧化流首先是橫向噴出的，先走一段水平段，再豎直向下，故形狀上設計成矮胖形。（6）氣掃裝置和振打器為了防止粉末在噴霧塔內粘壁，可用振打器來將附在塔壁上的粉末振落；或用氣掃裝置來將附在塔壁上的粉末吹落。振打器：在塔壁上設置一定數量的振打錘，各個錘依次振打塔壁以振落粉末。氣掃：由電機、減速機、空心軸、吹氣管構成，采用底部安裝。熱空氣從空心軸進入，由吹氣管吹出。吹氣管上開有許多小孔并緊貼塔壁行走。六、沸騰造粒干燥沸騰造粒干燥是造粒過程和干燥過程的結合，它能一次完成混合、造粒和干燥，是一種較先進的工藝，用于需要較大干燥顆粒的場合。沸騰造粒機多采用立式，分成上下兩個部分，下部為裝料的容器，上部為筒體。裝料后由氣壓機構將上下兩個部分