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远古以来,人类就习惯于用天然热源和自然通风来干燥物料,完全受自然条件制约,生产能力低下。随生产的发展,它们逐渐为人工可控制的热源和空气除湿机所代替。 空气干燥机是通过加热使物料中的湿分(一般指水分或其他可挥发性液体成分)汽化逸出,以获得规定湿含量的固体物料的机械设备。 20世纪初期,乳品生产开始应用喷雾空气干燥机,为大规模干燥液态物料提供了有力的工具。40年代开始,随着流化技术的发展,高强度、高生产率的沸腾床和气流式空气干燥机相继出现。而冷冻升华、辐射和介电式空气干燥机则为满足特殊要求提供了新的手段。60年代开始发展了远红外和微波空气干燥机。 近代空气干燥机开始使用的是间歇操作的固定床式空气干燥机。19世纪中叶,洞道式空气干燥机的使用,标志着空气干燥机由间歇操作向连续操作方向的发展。回转圆筒空气干燥机则较好地实现了颗粒物料的搅动,干燥能力和强度得以提高。一些行业则分别发展了适应本行业要求的连续操作空气干燥机,如纺织、造纸行业的滚筒空气干燥机。 干燥的目的是为了物料使用或进一步加工的需要。如木材在制作木模、木器前的干燥可以防止制品变形,陶瓷坯料在煅烧前的干燥可以防止成品龟裂。另外干燥后的物料也便于运输和贮存,如将收获的粮食干燥到一定湿含量以下,以防霉变。由于自然干燥远不能满足生产发展的需要,各种机械化空气干燥机越来越广泛地得到应用。 干燥过程需要消耗大量热能,为了节省能量,某些湿含量高的物料、含有固体物质的悬浮液或溶液一般先经机械脱水或加热蒸发,再在空气干燥机内干燥,以得到干的固体。 在干燥过程中需要同时完成热量和质量(湿分)的传递,保证物料表面湿分蒸汽分压(浓度)高于外部空间中的湿分蒸汽分压,保证热源温度高于物料温度。 热量从高温热源以各种方式传递给湿物料,使物料表面湿分汽化并逸散到外部空间,从而在物料表面和内部出现湿含量的差别。内部湿分向表面扩散并汽化,使物料湿含量不断降低,逐步完成物料整体的干燥。 物料的干燥速率取决于表面汽化速率和内部湿分的扩散速率。通常干燥前期的干燥速率受表面汽化速率控制;而后,只要干燥的外部条件不变,物料的干燥速率和表面温度即保持稳定,这个阶段称为恒速干燥阶段;当物料湿含量降低到某一程度,内部湿分向表面的扩散速率降低,并小于表面汽化速率时,干燥速率即主要由内部扩散速率决定,并随湿含量的降低而不断降低,这个阶段称为降速干燥阶段。 空气干燥机可按操作过程、操作压力、加热方式湿物料运动方式或结构等不同特征分类。按操作过程,空气干燥机分为间歇式(分批操作)和连续式两类;按操作压力,空气干燥机分为常压空气干燥机和真空空气干燥机两类,在真空下操作可降低空间的湿分蒸汽分压而加速干燥过程,且可降低湿分沸点和物料干燥温度,蒸汽不易外泄,所以,真空空气干燥机适用于干燥热敏性、易氧化、易爆和有毒物料以及湿分蒸汽需要回收的场合;按加热方式,空气干燥机分为对流式、传导式、辐射式、介电式等类型。对流式空气干燥机又称直接空气干燥机,是利用热的干燥介质与湿物料直接接触,以对流方式传递热量,并将生成的蒸汽带走;传导式空气干燥机又称间接式空气干燥机,它利用传导方式由热源通过金属间壁向湿物料传递热量,生成的湿分蒸汽可用减压抽吸、通入少量吹扫气或在单独设置的低温冷凝器表面冷凝等方法移去。这类空气干燥机不使用干燥介质,热效率较高,产品不受污染,但干燥能力受金属壁传热面积的限制,结构也较复杂,常在真空下操作;辐射式空气干燥机是利用各种辐射器发射出一定波长范围的电磁波,被湿物料表面有选择地吸收后转变为热量进行干燥;介电式空气干燥机是利用高频电场作用,使湿物料内部发生热效应进行干燥。 按湿物料的运动方式,空气干燥机可分为固定床式、搅动式、喷雾式和组合式;按结构,空气干燥机可分为厢式空气干燥机、输送机式空气干燥机、滚筒式空气干燥机、立式空气干燥机、机械搅拌式空气干燥机、回转式空气干燥机、流化床式空气干燥机、气流式空气干燥机、振动式空气干燥机、喷雾式空气干燥机,以及组合式空气干燥机等多种。 空气干燥机的未来发展将在深入研究干燥机理和物料干燥特性,掌握对不同物料的最优操作条件下,开发和改进空气干燥机;另外,大型化、高强度、高经济性,以及改进对原料的适应性和产品质量,是空气干燥机发展的基本趋势;同时进一步研究和开发新型高效和适应特殊要求的空气干燥机,如冷冻除湿机、转轮除湿机和空气冷冻干燥机等。 空气干燥机的发展还要重视节能和能量综合利用,如采用各种联合加热方式,移植热泵和热管技术,开发太阳能空气干燥机等;还要发展空气干燥机的自动控制技术、以保证最优操作条件的实现;另外,随着人类对环保的重视,改进空气干燥机的环境保护措施以减少粉尘和废气的外泄等,也将是需要深入研究的方向。干燥设备处理的物料难以计数,除各种物料的理化性质及产品的要求不同外,干燥过程物料的热物理性质及加热过程中对干燥系统设备的材料要求更是设计者着重考虑的问题,本文就干燥设备的用材问题提出一些方法。 前言 干燥设备是应用最广泛的单元设备之一,可以认为,的实验室离心喷雾干燥机表面张力是以影响干燥和雾化机理来影响干燥产品性质的。雾滴中含有微细液滴的比例提高了,雾滴分布就更宽,表面张力低的料液产生雾滴较小,而表面张力高的生产较大的液滴,尺寸分布也较窄。闪蒸干燥机中干燥是最常用的单元操作,无论是在原料药生产和制剂生产中都有广泛的应用。从传热方法分,有对流、传导、幅射等。 现有的干燥设备中,最多的是对流传热干燥,如热风干燥,热风和被干燥物接触,进行热交换、蒸发水分。代表性的设备有平行流动干燥机、通风干燥机、回转干燥机、气流干燥机、流化床干燥机、喷雾干在很多的工业应用中,广泛使用了流化床技术,如干燥、涂覆、团聚、燃烧等。流化的一般原理是流态的形成。因此,固体颗粒床层被气流(流化气体)渗透。当气流在颗粒上的阻力与颗粒上的重力平衡时,就实现了流化。在这种状态下,颗粒和气体的混合物表现出流体性质。 振动流化床干燥机广泛应用于工业领域。与 颗粒物料在普通流化床干燥机中进行干燥时,物料颗粒应均匀且有一定的规格,不然会形成沟状流和滞动区,颗粒粒度分布宽时,夹带严重,湿度大时易结块,以及由于颗粒返混,颗粒停留时间分布范围大,颗粒含湿量不均,因此限制了普通流化床干燥机的使用范围。 为了克服其缺点,国外在改善流化床干燥 |
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