1、 马江权马江权第十四章 固体干燥 （Solid Drying）（课堂讲授版） majiangquan 干燥器：干燥器：实现物料干燥过程的机械设备。大多数工实现物料干燥过程的机械设备。大多数工业产品均在某个生产阶段需要干燥处理，业产品均在某个生产阶段需要干燥处理，物料需要有特定的湿含量以便加工、成型物料需要有特定的湿含量以便加工、成型或造粒或造粒 。majiangquan1.1.被干燥物料的特点：被干燥物料的特点：形状：形状：有板状、块状、片状、针状、纤维状、粒有板状、块状、片状、针状、纤维状、粒状、粉状、粉 状，膏糊状甚至液状等状，膏糊状甚至液状等结构：结构：多孔疏松型，紧密型多孔疏松型，紧密
2、型耐热性：耐热性：热敏性热敏性结块：结块：易粘结成块的湿物料在干燥过程中能逐步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分散，散粒性很好的湿物料在干燥过程中可能会严重结块能会严重结块干燥程度：干燥程度：脱除表面水分，结合水分甚至结晶水脱除表面水分，结合水分甚至结晶水分。要求的平均湿含量和干燥均匀性。对粉分。要求的平均湿含量和干燥均匀性。对粉尘及产品的回收要求，允许的最高干燥温度。尘及产品的回收要求，允许的最高干燥温度。外观：外观：产品的粒度分布，一定的晶型和光泽，不产品的粒度分布，一定的晶型和光泽，不开裂变形等。开裂变形等。干燥时间干燥时间: : 几秒几秒 几小
3、时几小时 几天几天2.2.对产品的对产品的要求要求3.3.分类分类可根据不同准则对干燥器进行分可根据不同准则对干燥器进行分类类 按操作压强分按操作压强分：常压干燥器、真空干燥器：常压干燥器、真空干燥器按操作方式分按操作方式分：连续式、间歇式：连续式、间歇式按相对运动方向分按相对运动方向分：并流、逆流、错流干燥器；：并流、逆流、错流干燥器；按加热方式可将干燥器分为：按加热方式可将干燥器分为：(1) (1) 对流干燥器对流干燥器，如：洞道式干燥器、转筒干燥器、，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；气流干燥器、流化床干燥器、喷雾干燥器；(2) (2) 传导干燥器传导干
4、燥器，如：滚筒式干燥器、耙式干燥器；，如：滚筒式干燥器、耙式干燥器；(3) (3) 辐射干燥器辐射干燥器，如：红外线干燥器；，如：红外线干燥器；(4) (4) 介电加热干燥器介电加热干燥器，如：微波干燥器。，如：微波干燥器。间歇常压干燥器间歇常压干燥器 盘架式干燥器盘架式干燥器间歇减压干燥器间歇减压干燥器 耙式干燥器耙式干燥器连续常压干燥器连续常压干燥器 回转式干燥器、气流干燥器回转式干燥器、气流干燥器 喷雾干燥器喷雾干燥器连续减压干燥器连续减压干燥器 减压滚筒干燥器减压滚筒干燥器1.1.厢式干燥器厢式干燥器（Tray dryer）小型的称为小型的称为烘箱烘箱，大型的称为，大型的称为烘房烘房在
5、常压或真空下间歇操作热风在常压或真空下间歇操作热风通过湿物料表面，达到干燥的通过湿物料表面，达到干燥的目的。常用目的。常用废气废气部分部分循环法循环法。多层长方形浅盘叠置在框架上，多层长方形浅盘叠置在框架上，湿物料在浅盘中厚度常为湿物料在浅盘中厚度常为10-10-100mm100mm。优点：优点：对物料适应性强，对物料适应性强， 适适用于小规模多品种、干燥条件用于小规模多品种、干燥条件变动大的场合。变动大的场合。缺点：缺点：热效率较低，产品质量热效率较低，产品质量不易均匀。不易均匀。majiangquan热风的速度、风机的风量热风的速度、风机的风量：加大热风的速度：加大热风的速度可提高传热系数
6、可提高传热系数，但风速应小于物料带出，但风速应小于物料带出速度。速度。 1.1.厢式干燥器厢式干燥器（Tray dryer）2.2.隧道（洞道式）干燥器隧道（洞道式）干燥器majiangquan2.2.隧道（洞道式）干燥器隧道（洞道式）干燥器majiangquan2.2.隧道（洞道式）干燥器隧道（洞道式）干燥器2.2.隧道（洞道式）干燥器隧道（洞道式）干燥器特点：特点：用于化工粉体、稀土材用于化工粉体、稀土材料、矿石粉体的烧结料、矿石粉体的烧结 RKD-系列锟道式煅烧炉系列锟道式煅烧炉 RSJ系列静态煅烧隧道炉系列静态煅烧隧道炉 3.3.转筒干燥器转筒干燥器 （回转式干燥器，（回转式干燥器，R
7、otary dryer)Rotary dryer)主体是沿轴向装有若干抄板的略带倾斜并能回转的圆筒主体是沿轴向装有若干抄板的略带倾斜并能回转的圆筒3.3.转筒干燥器转筒干燥器 （回转式干燥器，（回转式干燥器，Rotary dryer)Rotary dryer)3.3.转筒干燥器转筒干燥器 （回转式干燥器，（回转式干燥器，Rotary dryer)Rotary dryer)优点：优点：生产能力大，可连续操作；生产能力大，可连续操作；结构简单，操结构简单，操作方便；作方便；故障少，维修费用低；故障少，维修费用低；适用范围广（如适用范围广（如滤饼干燥）；滤饼干燥）；操作弹性大；操作弹性大；清扫容易清
8、扫容易 。缺点：缺点：设备庞大；设备庞大；安装、拆卸困难；安装、拆卸困难；热容量系热容量系数小，热效率低；数小，热效率低；物料在干燥器内停留时间长，且物料在干燥器内停留时间长，且物料颗粒之间的停留时间差异较大。物料颗粒之间的停留时间差异较大。4.4.带式干燥器带式干燥器 (Belt dryer) (Belt dryer) 将物料通过布料机构分布在网状输送带上，输送带通将物料通过布料机构分布在网状输送带上，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，每个通道有一个或几个排湿系统，空气加热和循环系统，每个通道有一个
9、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。传送带可做成多层，上的物料，从而使物料能均匀干燥。传送带可做成多层，带宽带宽1-3m，长为，长为4-50m，干燥时间为，干燥时间为5-120分钟。分钟。4.4.带式干燥器带式干燥器 (Belt dryer) (Belt dryer) 优点：优点：干燥过程中物料翻动少，对晶体形状保持完好，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；适用于处理粒状、块状和纤维状物料；缺点：缺点：热效率较低，生产能力较小。热效率较低，生产
10、能力较小。 脱水蔬菜、颗粒饲料、味精、鸡精、椰蓉、有机颜料、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。制品、电子元器件老化、固化等。典型产品典型产品4.4.带式干燥器带式干燥器 (Belt dryer) (Belt dryer) 5.5.喷雾干燥器（喷雾干燥器（spray dryerspray dryer） 采用雾化器将稀的料液分散为雾滴，在热气流采用雾化器将稀的料液分散为雾滴，在热气流(空气、空气、氮气或过热水蒸气氮气或过热水蒸气)中自由沉降并迅速蒸发，最后被干燥中
11、自由沉降并迅速蒸发，最后被干燥为固体颗粒与气流分离。雾滴直径为为固体颗粒与气流分离。雾滴直径为10 60um，每升溶，每升溶液具有液具有100600m2的蒸发面积。干燥时间一般为的蒸发面积。干燥时间一般为3 10 S。 液液固固优点优点： 物料停留时间短，适于热敏性物料；所得产品物料停留时间短，适于热敏性物料；所得产品为空心颗粒，操作稳定；能连续、自动化生产；由料液直为空心颗粒，操作稳定；能连续、自动化生产；由料液直接获得粉末产品，省去了蒸发、结晶、分离和粉碎操作。接获得粉末产品，省去了蒸发、结晶、分离和粉碎操作。缺点缺点：传热系数低；设备体积庞大；操作弹性较小，：传热系数低；设备体积庞大；操
12、作弹性较小，热利用率低、能耗大。热利用率低、能耗大。喷嘴喷嘴：离心喷雾器：离心喷雾器( (圆周速度圆周速度9090160m/s)160m/s) 、压力喷雾、压力喷雾器、气流喷雾器（压缩空气或蒸汽器、气流喷雾器（压缩空气或蒸汽 300m/s300m/s） 压力喷雾压力喷雾离心喷雾离心喷雾气流喷雾器气流喷雾器雾化器（Sprayer） 6. 6. 气流干燥器（闪蒸干燥，瞬间干燥气流干燥器（闪蒸干燥，瞬间干燥 ，Flash dryerFlash dryer） 使热介质和待干燥固体颗粒直接接触，并使待干燥使热介质和待干燥固体颗粒直接接触，并使待干燥固颗粒悬浮于流体中，因而两相接触面积大，强化了传热固颗粒
13、悬浮于流体中，因而两相接触面积大，强化了传热传质过程，广泛应用于散状物料的干燥。传质过程，广泛应用于散状物料的干燥。是固体流是固体流态化中稀态化中稀相输送在相输送在干燥方面干燥方面的应用。的应用。6. 6. 气流干燥器（闪蒸干燥，瞬间干燥气流干燥器（闪蒸干燥，瞬间干燥 ，Flash dryerFlash dryer） 优点：优点：(1) 干燥速度快干燥速度快，主要用于干燥晶体和小颗粒，主要用于干燥晶体和小颗粒，物料分散悬物料分散悬浮在气流中，传热传质面积大。热气体进口速度高浮在气流中，传热传质面积大。热气体进口速度高(10-40m/s)，气固两相间，气固两相间(尤其是加速段尤其是加速段)相对速
14、度很大，平均相对速度很大，平均传热系数比其它类型干燥器高几倍至几十倍，体积小传热系数比其它类型干燥器高几倍至几十倍，体积小(2) 气固并流操作气固并流操作，符合干燥基本规律，可使用高温气体作，符合干燥基本规律，可使用高温气体作为干燥介质而不会烧坏物料。一根为干燥介质而不会烧坏物料。一根 10m 长的气流管，长的气流管，80%的水分量是在长约的水分量是在长约 2m 左右的加速段汽化干燥的。左右的加速段汽化干燥的。(3) 干燥时间短干燥时间短(秒级秒级)，整个干燥过程不超过整个干燥过程不超过2秒秒，特别适合，特别适合热敏性热敏性、易氧化、不宜粉碎的、易氧化、不宜粉碎的物料物料的干燥的干燥, (4)
15、 产品的湿含量均匀一致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。稳定，维修量小。6. 6. 气流干燥器（闪蒸干燥，瞬间干燥气流干燥器（闪蒸干燥，瞬间干燥 ，Flash dryerFlash dryer） 缺点：缺点：7. 7. 沸腾床干燥器沸腾床干燥器（流化床干燥，（流化床干燥， Fluidized bed dryer Fluidized bed dryer ） 是流态化技术在干燥作业上的应用是流态化技术在干燥作业上的应用7. 7. 沸腾床干燥器（沸腾床干燥器（Fluidized bed dry
16、er Fluidized bed dryer ） 7. 7. 沸腾床干燥器（沸腾床干燥器（Fluidized bed dryer Fluidized bed dryer ） 单层流化床干燥器的缺点单层流化床干燥器的缺点: 物料在流化床中停留时物料在流化床中停留时间分布不均匀，所以干燥后得到的产品湿度不均匀。间分布不均匀，所以干燥后得到的产品湿度不均匀。特点：特点： （1）颗粒的停留时间比气流干燥器内长，颗粒在干燥）颗粒的停留时间比气流干燥器内长，颗粒在干燥器内的停留时间可任意调节。器内的停留时间可任意调节。 （2）操作气速低，磨损轻，压降小）操作气速低，磨损轻，压降小 （3）适宜处理粒径）适宜
17、处理粒径630mm粉状料。设备紧凑。粉状料。设备紧凑。多层流化床干燥器多层流化床干燥器1.1.耙式真空干燥器耙式真空干燥器n间歇间歇n导热导热n真空真空n靶子靶子:混合物料混合物料n可处理浆状、膏状、粉状物料以及在空气中可处理浆状、膏状、粉状物料以及在空气中易氧化的有机物。易氧化的有机物。1.1.耙式真空干燥器耙式真空干燥器2.2.转鼓转鼓( (滚筒滚筒) )干燥器干燥器 钢制中空滚筒缓慢旋转（钢制中空滚筒缓慢旋转（410转转/分），加热蒸汽在分），加热蒸汽在筒内加热并冷凝，冷凝液由虹吸管吸出，湿物料在转鼓外筒内加热并冷凝，冷凝液由虹吸管吸出，湿物料在转鼓外壁上获得以导热方式传递的热量，脱除湿
18、分，达到所要求壁上获得以导热方式传递的热量，脱除湿分，达到所要求的湿含量。的湿含量。 液态物料在转鼓的一个转动周期中完成液态物料在转鼓的一个转动周期中完成布膜、布膜、脱水、刮料、得到干燥制品脱水、刮料、得到干燥制品的全过程。适用于的全过程。适用于膏状和粘稠膏状和粘稠物料物料 。2.2.转鼓转鼓( (滚筒滚筒) )干燥器干燥器3.3.红外线干燥器红外线干燥器 利用红外线辐射源发出的红外线（利用红外线辐射源发出的红外线（0.721000m）投射到被干燥物料，使温度升高，溶剂汽化。投射到被干燥物料，使温度升高，溶剂汽化。4.4.微波（高频）干燥器微波（高频）干燥器 微波（高频）微波（高频）是一种能量
19、是一种能量(而不是热量而不是热量)形式，但在形式，但在电介质中可以转化为热量。能量转化的机理有许多种，电介质中可以转化为热量。能量转化的机理有许多种，如离子传导、偶极子转动、界面极化；磁滞、压电现如离子传导、偶极子转动、界面极化；磁滞、压电现象、电致伸缩、核磁共振、铁磁共振等，其中象、电致伸缩、核磁共振、铁磁共振等，其中离子传离子传导及偶极子转动是介电加热的主要原因导及偶极子转动是介电加热的主要原因。 (1)干燥迅速干燥迅速 (2)均匀加热均匀加热 (3)有效利用能量有效利用能量 (4)占地面积少占地面积少(5)有助于产品质有助于产品质量的提高量的提高 5.5.冷冻干燥器冷冻干燥器 低温下将物
20、料中的水分由固态直接升华进入气相而低温下将物料中的水分由固态直接升华进入气相而达到干燥目的。主要用于生物制品、药品、食品等热敏达到干燥目的。主要用于生物制品、药品、食品等热敏物料的脱水，费用很高。物料的脱水，费用很高。6.6.葡萄风干房葡萄风干房 （1）在处理液态物料时在处理液态物料时，所选择的设备通常限于喷，所选择的设备通常限于喷雾干燥器、转鼓干燥器和搅拌间歇真空干燥器。雾干燥器、转鼓干燥器和搅拌间歇真空干燥器。 （2）在溶剂回收、易燃、有致毒危险或需要限制温在溶剂回收、易燃、有致毒危险或需要限制温度时度时，真空操作更可取。，真空操作更可取。 （3）对于吸湿性物料或临界含水量高的难于干燥的对于吸湿性物料或临界含水量高的难于干燥的物料，物料，应选择干燥时间长的干燥器，而应选择干燥时间长的干燥器，而临界含水量低临界含水量低的易于干燥的物料及对温度比较敏感的热敏性物料的易于干燥的物料及对温度比较敏感的热敏性物料，则可选用干燥时间短的干燥器，如气流干燥器、喷雾则可选用干燥时间短的干燥器，如气流干燥器、喷雾干燥器。干燥器。 （4）处理量小处理量小，宜选用厢式干燥器等间歇操作的干，宜选用厢式干燥器等间歇操作的干燥器，燥器，处理量大处理量大的，连续干燥器更适宜些。的，连续干燥器更适宜些。干燥器选择步骤：干燥器选择步骤：majiangquan
