干燥过程与设备培训课程(PPT 119页)
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第十章 干燥过程与设备
第一节 气流干燥 第二节 喷雾干燥 第三节 沸腾干燥与沸腾造粒干燥 第四节 真空干燥和真空冷冻干燥
概论
利用热能除去固体物料中湿份的单元操 作
产品生产最后工序
常用方法：对流干燥、冷冻干燥、 真空干燥、微波干燥等
主要内容：干燥设备和计算
分类方式
热能传递给湿物料的方式：直接干燥、 间接干燥、介电加热干燥
气流喷雾干燥设备 气流喷雾干燥流程、特点
组成：喷雾干燥塔、喷嘴外，还有空气加热器、压缩空气系统和 空气过滤器等
第二节 喷雾干燥
喷雾干燥：利用喷雾器将悬浮液和粘滞的液体喷成雾状，形成具 有较大表面积的分散微粒同热空气发生强烈的热交 换，迅速排除本身的水分，在短时间内获得干燥 。
压力喷雾法（又称机械喷雾法）：利用往复运动的高压泵
气流喷雾法：依靠的压缩空气通过喷嘴时产生的高速度，将液 体吸出并雾化
离心喷雾干燥法 ：利用在水平方向作高速旋转的圆盘给予溶液 离心力，使其高速甩出，形成薄膜、细丝或 液滴，同时又受到周围空气的摩擦、阻碍与 撕裂等作用形成细雾
求得准数Ki后，可根据图11-5所示的关系求 出颗粒悬浮雷诺准数 Re 浮，这样便可以求出颗 粒的悬浮速度。
w浮
Re浮 d
v气
浮3
2
10
354 2 103
5 4 3 2
102
54 3 2
10
5 4 3 2
1
0.4 0.3 0.2
1 2 3 4 5678910 2 3 4 5
102 2 3 4 5
操作方式 ：连续操作和间歇操作
1.直接干燥
热空气与物料直接接触，物料干燥所需的热量主要 依靠物料与热空气的对流传热。
包括：表面干燥、气流干燥、喷雾干燥、振动干燥 及沸腾造粒干燥
热空气温度较高，干燥速度大，设备投资少，但热 效率低
应用最广泛
2．间接干燥
物料干燥所需要的热量通过金属等材料 直接传递
气流干燥管 出口9卸出，
分离
7
6
8 9
3 41Biblioteka 25图 11-1 气 流 干 燥 流 程 1-空 气 过 滤 器 ； 2-预 热 器 ； 3-干 燥 管 ； 4-加 料 斗 ； 5-螺 旋 加 料 器 ；
6-旋 风 分 离 器 ； 7-风 机 ； 8-锁 气 管 ； 9-产 品 出 口
二、气流干燥器的型式 （一）按照加料方式分类
直接加料型
带分散机型
带粉碎机型
进料 热风
排料 图11-3 粉碎机结构示意图
（二）按干燥管形状分类 直管式
适用于比较容易干燥的物
变径管式
将颗粒等速运动段的直径扩大，使物料与气流的相对 速度加大，有利于颗粒表面气膜更新
b
c
d
图11-4 干燥管形状
三、气流干燥的特点
可获得高度干燥的成品 适用于热敏性物料的干燥 热效率高 热损失少 设备简单，操作容易，投资少 操作稳定，便于自动化。 整个过程都是连续的，便于与前后工序衔接 可以有很大的装置规模。
干燥速度慢，设备造价高，但热效率高 间接干燥设备有：真空干燥、冷冻干燥、
辐射干燥
3．介电加热干燥
高频高燥和微波干燥等
间歇操作
小批量生产，处理量少或多品种生产；与干燥 衔接的前后工段生产不连续；物料的供给、成 品的排出和物料在干燥器内连续输送有困难； 干燥时间极长的物料
设备简单，操作中故障少，投资和操作费用少； 其缺点是物料受热时间长，不适用热敏物料；
四、气流干燥的计算
（1）通过基尔比切夫准数求出物料的悬浮速度和干燥过程终 空气与物料的给热系数α ：
Ki
d3
4g(粒气) 3v2气气
d粒————微 微粒粒平的均平直均径密，度，m，kg可/m用3；筛子分级，根据筛孔平均直径计算；
气——空气在干燥管内平均温度时的密度，kg/m3；
v 气 ——空气在干燥管内平均温度时的运动粘度，m2/s。
设微粒为规则的球形，表面积为： F nd2
式中 n ——每小时进入干燥管的微粒个数
n
G
d 6
3
粒
式中 G ——干燥器的生产能力，kg/h
所以
6G F
d 粒
，m2/h
（3）干燥时间的计算
物料与空气之间的平均温差为：t t1 t2
t 1 ，t 2
2 ——进入和离开干燥器的热空气的温度，℃；
劳动强度大；自动控制比较麻烦
连续操作
热效率比间歇干燥高，容易实现自动化， 操作人员少
大量处理及热敏性物质的干燥
我国干燥设备现状
数百家干燥设备制造企业 ，干燥设备行 业协会
基本上已经满足国内市场的需求，某些 型号的设备还出口到国外
接近或达到90年代国际水平 仍有差距
第一节 气流干燥
干燥过程所需要的时间： 3600Q '
Ft
（4）干燥管的长度与直径
l (w气w浮)
l ——干燥管长度，m；
w 气 ——空气在干燥管内流速，根据物料性质选用，一般为10~20m/s；
w 浮 ——颗粒悬浮速度，m/s；
D
l
36000.785w气气
式中 D——干燥管的直径，m。
——干燥时的微粒的温度，即湿球温度。
空气传给物料的热量可用下列公式计算：
Q 'Q Q 损 -L (I2'-I0)
Q ——空气加热器的热损失，kJ/h，； Q 损 ——干燥器的热损失，kJ/h； I 2 ' ——当初始空气湿含量为，离开干燥器的温度为时的热焓量。 I 0 ——初始空气的热焓量，kJ/h； L ——通过物料平衡计算得到的空气量，kg干空气/h。
103
图11-5 Re与Ki准数的关系
可以从雷诺准数 R e 浮 来查出努塞尔特准数 N u ，这样就能
确定空气与物料颗粒之间的给热系数 。
Nu气
d
式中 气 ——在平均温度时，空气的导热系数，kJ/（m2·h·℃）。
Nu 8
5
2
0
50
100
Re浮
图11-6 Nu准数与Re的关系
（2）微粒总表面积的计算
一、气流干燥流程与设备 二、气流干燥器的型式 三、气流干燥的特点和适用范围 四、气流干燥的计算
一、气流干燥流程与设备
概念：
把含有水的块状或粉粒状物料，通过适当的方法使它们分散到热空气中， 在与热气流并流输送的同时进行干燥而获得粉状干燥制品的过程。
流程：
湿物料
加料斗
器
固体产品
风机排走废气经
加料器 锁气管
第一节 气流干燥 第二节 喷雾干燥 第三节 沸腾干燥与沸腾造粒干燥 第四节 真空干燥和真空冷冻干燥
概论
利用热能除去固体物料中湿份的单元操 作
产品生产最后工序
常用方法：对流干燥、冷冻干燥、 真空干燥、微波干燥等
主要内容：干燥设备和计算
分类方式
热能传递给湿物料的方式：直接干燥、 间接干燥、介电加热干燥
气流喷雾干燥设备 气流喷雾干燥流程、特点
组成：喷雾干燥塔、喷嘴外，还有空气加热器、压缩空气系统和 空气过滤器等
第二节 喷雾干燥
喷雾干燥：利用喷雾器将悬浮液和粘滞的液体喷成雾状，形成具 有较大表面积的分散微粒同热空气发生强烈的热交 换，迅速排除本身的水分，在短时间内获得干燥 。
压力喷雾法（又称机械喷雾法）：利用往复运动的高压泵
气流喷雾法：依靠的压缩空气通过喷嘴时产生的高速度，将液 体吸出并雾化
离心喷雾干燥法 ：利用在水平方向作高速旋转的圆盘给予溶液 离心力，使其高速甩出，形成薄膜、细丝或 液滴，同时又受到周围空气的摩擦、阻碍与 撕裂等作用形成细雾
求得准数Ki后，可根据图11-5所示的关系求 出颗粒悬浮雷诺准数 Re 浮，这样便可以求出颗 粒的悬浮速度。
w浮
Re浮 d
v气
浮3
2
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354 2 103
5 4 3 2
102
54 3 2
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1
0.4 0.3 0.2
1 2 3 4 5678910 2 3 4 5
102 2 3 4 5
操作方式 ：连续操作和间歇操作
1.直接干燥
热空气与物料直接接触，物料干燥所需的热量主要 依靠物料与热空气的对流传热。
包括：表面干燥、气流干燥、喷雾干燥、振动干燥 及沸腾造粒干燥
热空气温度较高，干燥速度大，设备投资少，但热 效率低
应用最广泛
2．间接干燥
物料干燥所需要的热量通过金属等材料 直接传递
气流干燥管 出口9卸出，
分离
7
6
8 9
3 41Biblioteka 25图 11-1 气 流 干 燥 流 程 1-空 气 过 滤 器 ； 2-预 热 器 ； 3-干 燥 管 ； 4-加 料 斗 ； 5-螺 旋 加 料 器 ；
6-旋 风 分 离 器 ； 7-风 机 ； 8-锁 气 管 ； 9-产 品 出 口
二、气流干燥器的型式 （一）按照加料方式分类
直接加料型
带分散机型
带粉碎机型
进料 热风
排料 图11-3 粉碎机结构示意图
（二）按干燥管形状分类 直管式
适用于比较容易干燥的物
变径管式
将颗粒等速运动段的直径扩大，使物料与气流的相对 速度加大，有利于颗粒表面气膜更新
b
c
d
图11-4 干燥管形状
三、气流干燥的特点
可获得高度干燥的成品 适用于热敏性物料的干燥 热效率高 热损失少 设备简单，操作容易，投资少 操作稳定，便于自动化。 整个过程都是连续的，便于与前后工序衔接 可以有很大的装置规模。
干燥速度慢，设备造价高，但热效率高 间接干燥设备有：真空干燥、冷冻干燥、
辐射干燥
3．介电加热干燥
高频高燥和微波干燥等
间歇操作
小批量生产，处理量少或多品种生产；与干燥 衔接的前后工段生产不连续；物料的供给、成 品的排出和物料在干燥器内连续输送有困难； 干燥时间极长的物料
设备简单，操作中故障少，投资和操作费用少； 其缺点是物料受热时间长，不适用热敏物料；
四、气流干燥的计算
（1）通过基尔比切夫准数求出物料的悬浮速度和干燥过程终 空气与物料的给热系数α ：
Ki
d3
4g(粒气) 3v2气气
d粒————微 微粒粒平的均平直均径密，度，m，kg可/m用3；筛子分级，根据筛孔平均直径计算；
气——空气在干燥管内平均温度时的密度，kg/m3；
v 气 ——空气在干燥管内平均温度时的运动粘度，m2/s。
设微粒为规则的球形，表面积为： F nd2
式中 n ——每小时进入干燥管的微粒个数
n
G
d 6
3
粒
式中 G ——干燥器的生产能力，kg/h
所以
6G F
d 粒
，m2/h
（3）干燥时间的计算
物料与空气之间的平均温差为：t t1 t2
t 1 ，t 2
2 ——进入和离开干燥器的热空气的温度，℃；
劳动强度大；自动控制比较麻烦
连续操作
热效率比间歇干燥高，容易实现自动化， 操作人员少
大量处理及热敏性物质的干燥
我国干燥设备现状
数百家干燥设备制造企业 ，干燥设备行 业协会
基本上已经满足国内市场的需求，某些 型号的设备还出口到国外
接近或达到90年代国际水平 仍有差距
第一节 气流干燥
干燥过程所需要的时间： 3600Q '
Ft
（4）干燥管的长度与直径
l (w气w浮)
l ——干燥管长度，m；
w 气 ——空气在干燥管内流速，根据物料性质选用，一般为10~20m/s；
w 浮 ——颗粒悬浮速度，m/s；
D
l
36000.785w气气
式中 D——干燥管的直径，m。
——干燥时的微粒的温度，即湿球温度。
空气传给物料的热量可用下列公式计算：
Q 'Q Q 损 -L (I2'-I0)
Q ——空气加热器的热损失，kJ/h，； Q 损 ——干燥器的热损失，kJ/h； I 2 ' ——当初始空气湿含量为，离开干燥器的温度为时的热焓量。 I 0 ——初始空气的热焓量，kJ/h； L ——通过物料平衡计算得到的空气量，kg干空气/h。
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图11-5 Re与Ki准数的关系
可以从雷诺准数 R e 浮 来查出努塞尔特准数 N u ，这样就能
确定空气与物料颗粒之间的给热系数 。
Nu气
d
式中 气 ——在平均温度时，空气的导热系数，kJ/（m2·h·℃）。
Nu 8
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0
50
100
Re浮
图11-6 Nu准数与Re的关系
（2）微粒总表面积的计算
一、气流干燥流程与设备 二、气流干燥器的型式 三、气流干燥的特点和适用范围 四、气流干燥的计算
一、气流干燥流程与设备
概念：
把含有水的块状或粉粒状物料，通过适当的方法使它们分散到热空气中， 在与热气流并流输送的同时进行干燥而获得粉状干燥制品的过程。
流程：
湿物料
加料斗
器
固体产品
风机排走废气经
加料器 锁气管