1、LOGO制药设备及技术制药设备及技术第八章第八章 干燥设备干燥设备1LOGO学习目标 1 1、掌握干燥的概念；掌握干燥的原理和影响因素；熟、掌握干燥的概念；掌握干燥的原理和影响因素；熟悉干燥的分类。悉干燥的分类。2 2、熟悉厢式干燥设备的分类、结构特点、适用范围及、熟悉厢式干燥设备的分类、结构特点、适用范围及操作技术；熟悉带式干燥设备的分类、结构特点、适操作技术；熟悉带式干燥设备的分类、结构特点、适用范围及操作技术。用范围及操作技术。3 3、掌握流化干燥原理、特点及设备的分类、结构特点、掌握流化干燥原理、特点及设备的分类、结构特点、适用范围及操作技术；掌握喷雾干燥的原理、特点及适用范围及操作技
2、术；掌握喷雾干燥的原理、特点及工作流程。工作流程。4 4、熟悉冷冻干燥的原理、特点、干燥过程及设备的结、熟悉冷冻干燥的原理、特点、干燥过程及设备的结构组成和操作技术。构组成和操作技术。5 5、了解其他干燥设备。、了解其他干燥设备。2LOGO第一节第一节 概述概述 一、干燥的概念一、干燥的概念v 概念：即是借助于热能使物料中水分或其他溶剂蒸发或用概念：即是借助于热能使物料中水分或其他溶剂蒸发或用冷冻将物料中的水分结冰后升华而被移除的单元操作。冷冻将物料中的水分结冰后升华而被移除的单元操作。v 目的：目的：便于固体物料的贮存、运输和计量；便于固体物料的贮存、运输和计量；保证固体物料的质量及化学稳定
3、性，固体物料含水量较保证固体物料的质量及化学稳定性，固体物料含水量较高时容易发生水解、氧化等化学变化，由此引起的物料含高时容易发生水解、氧化等化学变化，由此引起的物料含量降低、杂质含量增加及相应的外观变化是药物生产所不量降低、杂质含量增加及相应的外观变化是药物生产所不能允许的；能允许的；方便加工、包装，例如片剂生产中将各种固体物料混合方便加工、包装，例如片剂生产中将各种固体物料混合制成湿颗粒，经干燥整粒后方能压片或者填入硬胶囊等。制成湿颗粒，经干燥整粒后方能压片或者填入硬胶囊等。3LOGO第一节第一节 概述概述二、干燥的分类二、干燥的分类 v（一）按操作方式（一）按操作方式：连续式干燥和间歇式
4、干燥。：连续式干燥和间歇式干燥。连续式干燥具有生产能力大，干燥质量均匀，热连续式干燥具有生产能力大，干燥质量均匀，热利用率高，劳动条件好等优点；间歇式干燥具有利用率高，劳动条件好等优点；间歇式干燥具有设备投资少、操作控制方便等优点，通常用于小设备投资少、操作控制方便等优点，通常用于小批量生产、处理量少或多品种生产。批量生产、处理量少或多品种生产。v（二）按操作压力：（二）按操作压力：常压干燥和真空干燥。没有常压干燥和真空干燥。没有特殊要求的物料干燥宜常压干燥，生产中多采用特殊要求的物料干燥宜常压干燥，生产中多采用此类干燥；而对于热敏性或易氧化物料的干燥选此类干燥；而对于热敏性或易氧化物料的干燥
5、选择真空干燥。择真空干燥。4LOGO第一节第一节 概述概述（三）按供给热能的方式可分为：（三）按供给热能的方式可分为：v 传导干燥传导干燥 将湿物料与设备的加热面（热载体）相接触，将湿物料与设备的加热面（热载体）相接触，热能可以直接传递给湿物料，使物料中的湿分汽化，同时热能可以直接传递给湿物料，使物料中的湿分汽化，同时用空气（湿载体）将湿气带走。用空气（湿载体）将湿气带走。v 对流干燥对流干燥 对流干燥就是利用加热后的干燥介质，将热量对流干燥就是利用加热后的干燥介质，将热量带入干燥器并以对流方式传递给湿物料，又将汽化的水分带入干燥器并以对流方式传递给湿物料，又将汽化的水分以对流形式带走。以对流
6、形式带走。v 辐射干燥辐射干燥 热能以电磁波的形式由辐射器发射，湿物料吸热能以电磁波的形式由辐射器发射，湿物料吸收后转化为热能，使物料中的水分汽化，用空气带走。收后转化为热能，使物料中的水分汽化，用空气带走。v 介电干燥介电干燥 湿物料置于高频交变电场之中，湿物料中的水湿物料置于高频交变电场之中，湿物料中的水分子在高频交变电场内频繁地变换取向的位置产生热量分子在高频交变电场内频繁地变换取向的位置产生热量v 冷冻干燥冷冻干燥 将湿物料或溶液在低温下冻结成固态，在高真将湿物料或溶液在低温下冻结成固态，在高真空下供给热量将水分直接由固态升华为气态的去除水干燥空下供给热量将水分直接由固态升华为气态的去
7、除水干燥过程。过程。v 组合干燥组合干燥 用单一的干燥方法不易达到工艺要求，可采用用单一的干燥方法不易达到工艺要求，可采用两种或两种以上的干燥方法串联组合，如喷雾和流化床组两种或两种以上的干燥方法串联组合，如喷雾和流化床组合干燥，喷雾和辐射组合干燥等。合干燥，喷雾和辐射组合干燥等。5LOGO第一节第一节 概述概述三、干燥原理及影响干燥速率的因素三、干燥原理及影响干燥速率的因素 v（一）干燥原理（一）干燥原理 物料的干燥过程是传热和传质同时进行传热过程：热气物料的干燥过程是传热和传质同时进行传热过程：热气流作为干燥介质将热能传递至物料表面，再由表面传递至流作为干燥介质将热能传递至物料表面，再由表
8、面传递至物料内部。传质过程：物料得到热量后，其表面湿分汽物料内部。传质过程：物料得到热量后，其表面湿分汽化，物料内部和表面之间产生湿分浓度差，湿分由内部向化，物料内部和表面之间产生湿分浓度差，湿分由内部向表面扩散，再通过物料的气膜扩散至热气流中。表面扩散，再通过物料的气膜扩散至热气流中。v 干燥过程得以进行必须具备传热推动力和传质推动力，干燥过程得以进行必须具备传热推动力和传质推动力，使被干燥物料表面所产生的湿分蒸汽压大于干燥介质中的使被干燥物料表面所产生的湿分蒸汽压大于干燥介质中的湿分蒸气压，即湿分蒸气压，即PwPPwP，压差愈大，干燥过程进行得愈快；，压差愈大，干燥过程进行得愈快；如果如果
9、Pw-PPw-P0 0，表示干燥介质与物料中得分蒸气达到平衡，表示干燥介质与物料中得分蒸气达到平衡，干燥即停止；如果干燥即停止；如果Pw-P0Pw-P0，物料不仅不能干燥，反而吸，物料不仅不能干燥，反而吸湿。湿。6LOGO第一节第一节 概述概述（二）干燥速率及其影响因素（二）干燥速率及其影响因素1 1物料所含水分的性质物料所含水分的性质 （1 1）结合水与非结合水）结合水与非结合水 v 结合水结合水 指物料中与物料间借化学力或物理和化学力相指物料中与物料间借化学力或物理和化学力相结合的水分，气化时不仅要克服水分子间的作用力，还要结合的水分，气化时不仅要克服水分子间的作用力，还要克服水分子与固体
10、间结合的作用力，这部分水分蒸汽压力克服水分子与固体间结合的作用力，这部分水分蒸汽压力低于同温度下纯水的蒸汽压力。包括了结晶水、溶液水、低于同温度下纯水的蒸汽压力。包括了结晶水、溶液水、吸附水、毛细管结构中水分及溶胀水等。吸附水、毛细管结构中水分及溶胀水等。v 非结合水非结合水 系指机械地附着于物料表面、存积于大孔隙系指机械地附着于物料表面、存积于大孔隙或颗粒堆积层中的水分。它们与物料结合力弱，其蒸汽压或颗粒堆积层中的水分。它们与物料结合力弱，其蒸汽压力与同温度下纯水的蒸汽压力相同。在干燥过程中容易除力与同温度下纯水的蒸汽压力相同。在干燥过程中容易除去这部分水分。去这部分水分。7LOGO第一节第
11、一节 概述概述（2 2）平衡水分与自由水分）平衡水分与自由水分v 在一定的外部湿空气环境中在一定的外部湿空气环境中(如湿空气的温度、相对湿度如湿空气的温度、相对湿度不变不变)，对湿物料中的水分加以区分：其中可用干燥方法，对湿物料中的水分加以区分：其中可用干燥方法除掉的水分是自由水分；不能除掉的是平衡水分。除掉的水分是自由水分；不能除掉的是平衡水分。v 当物料中水的蒸气压大于空气中水的蒸气分压时，干燥过当物料中水的蒸气压大于空气中水的蒸气分压时，干燥过程才能发生，显然，物料中水分被干燥到所产生的蒸气压程才能发生，显然，物料中水分被干燥到所产生的蒸气压刚好等于空气中水蒸气的分压时，两者处于平衡状态
12、，干刚好等于空气中水蒸气的分压时，两者处于平衡状态，干燥不再进行，此时物料中的水分就是平衡水分。燥不再进行，此时物料中的水分就是平衡水分。v 结合水与非结合水、平衡水分与自由水分是两种不同的区结合水与非结合水、平衡水分与自由水分是两种不同的区分。水之结合与否取决于固体物料的本身性质，与空气状分。水之结合与否取决于固体物料的本身性质，与空气状态无关；而平衡水与自由水的区别则取决于周围空气的状态无关；而平衡水与自由水的区别则取决于周围空气的状态。态。8LOGO第一节第一节 概述概述v 干燥速率是指在单位时间内在单位干燥面积上气化的水分干燥速率是指在单位时间内在单位干燥面积上气化的水分质量，以微分形
13、式表示为：质量，以微分形式表示为：UdWSdtGcdxSdt式中：式中：UU干燥速率，干燥速率，kg/kg/（mm2 2ss）；）；SS干燥面积，干燥面积，mm2 2；WW气化水分量，气化水分量，kgkg；tt干燥所需时间，干燥所需时间，h h；GcGc湿物中绝对干燥重量，湿物中绝对干燥重量，kgkg；XX湿物料的含水量，（湿物料的含水量，（kgkg水水 kgkg绝对干料）绝对干料）式中负号表示物料含水量随干燥时间增加而减少。式中负号表示物料含水量随干燥时间增加而减少。2.2.干燥速率和干燥速率曲线干燥速率和干燥速率曲线9LOGO第一节第一节 概述概述v 物料的平均湿度（物料的平均湿度（X X
14、）和干燥时间）和干燥时间（t t）的关系曲线，称为）的关系曲线，称为干燥曲线干燥曲线，如图如图8-28-2。v ABAB段段为预热阶段，所需时间较短为预热阶段，所需时间较短可以忽略。可以忽略。BCBC段段表示物料的平均表示物料的平均湿度随时间而呈直线下降，在这湿度随时间而呈直线下降，在这段时间内，物料的表面非常湿润，段时间内，物料的表面非常湿润，物料表面水分为非结合水分，在物料表面水分为非结合水分，在恒定的干燥条件下，物料干燥速恒定的干燥条件下，物料干燥速率保持不变，称为恒速干燥阶段。率保持不变，称为恒速干燥阶段。在此阶段，由于物料内部水分扩在此阶段，由于物料内部水分扩散速率大于表面水分汽化速
15、率，散速率大于表面水分汽化速率，所以属表面汽化控制阶段。所以属表面汽化控制阶段。图图8-28-2恒定条件下物料干燥曲线恒定条件下物料干燥曲线 10LOGO第一节第一节 概述概述v 曲线曲线CECE表示干燥速率随着物料湿度的下降而下降，水分自表示干燥速率随着物料湿度的下降而下降，水分自物料内部向表面扩散的速率低于物料表面上水分汽化的速物料内部向表面扩散的速率低于物料表面上水分汽化的速率，随着物料内部含水量的减少，水分由物料内部向表面率，随着物料内部含水量的减少，水分由物料内部向表面传递的速率慢慢下降，因而干燥速率也就越来越低，这个传递的速率慢慢下降，因而干燥速率也就越来越低，这个阶段称为阶段称为
16、降速干燥阶段降速干燥阶段。v 在降速干燥阶段，干燥速率主要决定于物料本身的结构、在降速干燥阶段，干燥速率主要决定于物料本身的结构、形状和大小等，而与空气的性质关系不大，所以降速下燥形状和大小等，而与空气的性质关系不大，所以降速下燥阶段又称为物料内部扩散控制阶段。阶段又称为物料内部扩散控制阶段。v CDCD段段称为第一降速干燥阶段，称为第一降速干燥阶段，DEDE段段称为第二降速干燥阶称为第二降速干燥阶段，达到段，达到E E点后，物料的含水量已降到平衡含水量，这种点后，物料的含水量已降到平衡含水量，这种条件下即使再干燥，也不可能再降低物料的含水量。条件下即使再干燥，也不可能再降低物料的含水量。v
17、C C点为恒速干燥阶段转入降速干燥阶段的转折点，称为临点为恒速干燥阶段转入降速干燥阶段的转折点，称为临界点，该点的干燥速率（界点，该点的干燥速率（UoUo）等于恒速干燥阶段的干燥）等于恒速干燥阶段的干燥速率，对应的湿含量（速率，对应的湿含量（XoXo）称为临界湿含量）称为临界湿含量(或临界含水或临界含水量量)。11LOGO第一节第一节 概述概述v 干燥速率干燥速率U U与物料的与物料的平均湿度平均湿度X X的关系曲的关系曲线，称为线，称为干燥速率曲干燥速率曲线线。典型的干燥速率。典型的干燥速率曲线如图曲线如图8-38-3所示。所示。图中图中BCBC表示恒速阶段，表示恒速阶段，CECE表示降速阶
18、段，表示降速阶段，C C为临界点。为临界点。图图8-3 8-3 恒定干燥条件下干燥曲线恒定干燥条件下干燥曲线 12LOGO第一节第一节 概述概述 3 3、影响干燥速率的因素、影响干燥速率的因素(1(1)物料的性质物料的性质 包括物料的物理结构、化学组成、形状和包括物料的物理结构、化学组成、形状和大小、物料层的厚薄以及与水分的结合方式。大小、物料层的厚薄以及与水分的结合方式。(2)(2)干燥介质的温度、湿度和流速干燥介质的温度、湿度和流速 (3)(3)干燥的速度及方法干燥的速度及方法 当干燥速度过快时，物料表面水分当干燥速度过快时，物料表面水分蒸发速度大大超过内部水分扩散到物料表面的速度，蒸发速
19、度大大超过内部水分扩散到物料表面的速度，致使表面粉粒黏结，甚至熔化结壳，阻碍了内部水分致使表面粉粒黏结，甚至熔化结壳，阻碍了内部水分的扩散和蒸发，形成假干燥现象。干的扩散和蒸发，形成假干燥现象。干(4)(4)压力压力 减压是促进和加快干燥的有效措施；真空干燥能减压是促进和加快干燥的有效措施；真空干燥能降低干燥温度，加快蒸发速度，提高干燥效率。降低干燥温度，加快蒸发速度，提高干燥效率。(5)(5)干燥设备的结构干燥设备的结构 设备的结构对上述因素都有不同程度设备的结构对上述因素都有不同程度的影响的影响.13LOGO第二节第二节 厢式干燥器厢式干燥器 v箱式干燥又称室式干燥箱式干燥又称室式干燥，一
20、般小型的设备称烘箱，一般小型的设备称烘箱，大型的称烘房，属于对流干燥，多采用强制气流大型的称烘房，属于对流干燥，多采用强制气流的方法，为常压间歇操作的典型设备，可用于干的方法，为常压间歇操作的典型设备，可用于干燥多种不同形态的物料。燥多种不同形态的物料。v 按气体流动方式可分为按气体流动方式可分为平行流式、穿流式、真空平行流式、穿流式、真空式式等等 14LOGO第二节第二节 厢式干燥器厢式干燥器 如图如图8-48-4所示，水平气流厢所示，水平气流厢式干燥器整体呈厢形，外壁式干燥器整体呈厢形，外壁是绝热保温层，厢体上设有是绝热保温层，厢体上设有气体进出口，物料放于盘中，气体进出口，物料放于盘中，
21、盘按一定间距放于固定架，盘按一定间距放于固定架，或是小车型的可推动架上，或是小车型的可推动架上，小车能方便地进出。小车能方便地进出。水平气流厢式干燥器适用水平气流厢式干燥器适用于干燥后期易产生粉尘的泥于干燥后期易产生粉尘的泥状物料、少量多品种湿物料状物料、少量多品种湿物料的粒状或粉状。的粒状或粉状。图图8-48-4水平气流厢式干燥器水平气流厢式干燥器 1-1-加热器加热器2-2-循环风机；循环风机；3-3-干燥板层干燥板层4-4-支架；支架；5-5-干燥箱主体干燥箱主体 一、水平气流厢式干燥器一、水平气流厢式干燥器15LOGO第二节第二节 厢式干燥器厢式干燥器二、穿流气流厢式干燥器二、穿流气流
22、厢式干燥器v 穿流气流厢式干燥器结构虽与平流式相同，但堆放物料的穿流气流厢式干燥器结构虽与平流式相同，但堆放物料的搁板或容器的底部由金属网或多孔板构成，使热风能够均搁板或容器的底部由金属网或多孔板构成，使热风能够均匀地穿过物料层匀地穿过物料层(见图见图8-5)8-5)，可以提高传热效率。为使热风，可以提高传热效率。为使热风在物料中形成穿流，物料以粒状、片状、短纤维等宜于气在物料中形成穿流，物料以粒状、片状、短纤维等宜于气流通过为宜。热风通过物料层的压降取决于物料的形状、流通过为宜。热风通过物料层的压降取决于物料的形状、堆积厚度及气流速度，通常在堆积厚度及气流速度，通常在200200500Pa5
23、00Pa左右。由于气流左右。由于气流穿过物料层，因接触面积增大、内部湿分扩散距离短，干穿过物料层，因接触面积增大、内部湿分扩散距离短，干燥热效率要比水平气流式的效率高燥热效率要比水平气流式的效率高3 31010倍。倍。16LOGO第二节第二节 厢式干燥器厢式干燥器 1-料盘；2-过滤器；3-盖网；4-风机 图8-5 穿流气流式厢式干燥器 17LOGO第二节第二节 厢式干燥器厢式干燥器v 穿流气流式厢式干燥器穿流气流式厢式干燥器一般使用周期控制器控一般使用周期控制器控制每个周期中空气的温度及穿流物料层的速度以制每个周期中空气的温度及穿流物料层的速度以保证干燥速率及产品质量。即在恒速干燥阶段，保证
24、干燥速率及产品质量。即在恒速干燥阶段，固体表面的温度近于空气的湿球温度（湿球温度固体表面的温度近于空气的湿球温度（湿球温度计测定，普通温度计外包裹纱布，纱布浸入水计测定，普通温度计外包裹纱布，纱布浸入水中），气体的温度可高一些；在降速干燥阶段，中），气体的温度可高一些；在降速干燥阶段，降低空气温度，以防止过热引起表面硬化或变质；降低空气温度，以防止过热引起表面硬化或变质；当物料表面干燥以后，就要适当降低气速，以防当物料表面干燥以后，就要适当降低气速，以防扬尘，否则将增加收尘负担及环境污染，为此通扬尘，否则将增加收尘负担及环境污染，为此通常采用双速循环风机。常采用双速循环风机。18LOGO第二节
25、第二节 厢式干燥器厢式干燥器三、真空厢式干燥器三、真空厢式干燥器v 对于不耐高温、易氧化的物对于不耐高温、易氧化的物料料,或是贵重的生物制品可以或是贵重的生物制品可以选用真空厢式干燥器。选用真空厢式干燥器。v 干燥时，将料盘放于每层隔干燥时，将料盘放于每层隔板之上。钢制断面为方形的板之上。钢制断面为方形的保温外壳，内设多层空心隔保温外壳，内设多层空心隔板，隔板中通常加热蒸汽或板，隔板中通常加热蒸汽或热水。由热水。由A A管通人蒸汽，由管通人蒸汽，由B B管流出冷凝水。关闭厢门，管流出冷凝水。关闭厢门，用真空泵将厢内抽到所需要用真空泵将厢内抽到所需要的真空度后，打开加热装置的真空度后，打开加热装
26、置并维持一定时间。并维持一定时间。A-进汽多支管；B-冷液多支管；C-连接多支管与空心管的短管；D-空心隔板 图8-6 真空厢式干燥器19LOGO第二节第二节 厢式干燥器厢式干燥器v干燥完毕后，一定要先将真空泵与干燥箱连接的干燥完毕后，一定要先将真空泵与干燥箱连接的真空阀门关闭，然后缓缓放气，去除物料，最后真空阀门关闭，然后缓缓放气，去除物料，最后关闭真空泵。如果先关闭真空泵，真空箱内的负关闭真空泵。如果先关闭真空泵，真空箱内的负压就可能将冷凝器内或真空泵里的液体倒吸回干压就可能将冷凝器内或真空泵里的液体倒吸回干燥器中，造成产品污染并有可能损坏真空泵。燥器中，造成产品污染并有可能损坏真空泵。2
27、0LOGO第三节第三节 带式干燥器带式干燥器 v 带式干燥器带式干燥器指在长方形的干燥室或隧道内，安装带状输送指在长方形的干燥室或隧道内，安装带状输送设备。传送带多为网状，气流与物料错流，通常物料运动设备。传送带多为网状，气流与物料错流，通常物料运动方向由若干个独立的单元段所组成。每个单元段包括循环方向由若干个独立的单元段所组成。每个单元段包括循环风机、加热装置、单独或公用的新鲜空气抽入系统和层气风机、加热装置、单独或公用的新鲜空气抽入系统和层气排出系统。排出系统。v 带式干燥器操作灵活，湿物料进料，干燥过程在完全密封带式干燥器操作灵活，湿物料进料，干燥过程在完全密封的箱体内进行，劳动条件较好
28、，避免了粉尘的外泄；适用的箱体内进行，劳动条件较好，避免了粉尘的外泄；适用于对干燥物料色泽变化或湿含量均至关重要的某些干燥过于对干燥物料色泽变化或湿含量均至关重要的某些干燥过程。程。v 带式干燥器结构不复杂，安装方便，能长期运行，发生故带式干燥器结构不复杂，安装方便，能长期运行，发生故障时可进人箱体内部检修修方便。但占地面积广，运行时障时可进人箱体内部检修修方便。但占地面积广，运行时噪声较大。噪声较大。21LOGO第三节第三节 带式干燥器带式干燥器一、单级带式干燥器一、单级带式干燥器 v 图图8-68-6所示为典型的单级带式干燥器操作流程：被干燥物所示为典型的单级带式干燥器操作流程：被干燥物料
29、由进料端经加料装置被均匀分布到输送带上。输送带通料由进料端经加料装置被均匀分布到输送带上。输送带通常用穿孔的不锈钢薄板常用穿孔的不锈钢薄板(或称网目板或称网目板)制成，由电机经变速制成，由电机经变速箱带动，并可以调速。空气用循环风机由外部经空气过滤箱带动，并可以调速。空气用循环风机由外部经空气过滤器抽人，并经加热器加热后，经分布板由输送带下部垂直器抽人，并经加热器加热后，经分布板由输送带下部垂直上吹，空气流过干燥物料层时，物料中水分汽化、空气增上吹，空气流过干燥物料层时，物料中水分汽化、空气增湿，温度降低。一部分湿空气排出箱体，其他部分则在循湿，温度降低。一部分湿空气排出箱体，其他部分则在循环
30、风机吸人口前与新鲜空气混合再行循环。环风机吸人口前与新鲜空气混合再行循环。v 干燥介质以垂直方向向上或向下穿过物料层进行干燥的，干燥介质以垂直方向向上或向下穿过物料层进行干燥的，称为穿流式带式干燥器；干燥介质在物科层上方作水平流称为穿流式带式干燥器；干燥介质在物科层上方作水平流动进行干燥的，为水平气流式带式干燥器。后者因干燥效动进行干燥的，为水平气流式带式干燥器。后者因干燥效率低，现已少使用。率低，现已少使用。22LOGO第三节第三节 带式干燥器带式干燥器图图8-7 8-7 单机带式干燥器操作流程单机带式干燥器操作流程 23LOGO第三节第三节 带式干燥器带式干燥器二、多层带式干燥器二、多层带
31、式干燥器 v多层带式干燥器常用于干燥速度要求较低、干燥多层带式干燥器常用于干燥速度要求较低、干燥时间较长，在整个干燥过程中工艺操作条件时间较长，在整个干燥过程中工艺操作条件(如干如干燥介质流速、温度及湿度等燥介质流速、温度及湿度等)能保持恒定的场合，能保持恒定的场合，如图如图8-88-8所示。所示。v多层带式干燥器广泛使用于中药饮片、谷物类物多层带式干燥器广泛使用于中药饮片、谷物类物料，且占地少，结构简单。但因操作中要多次装料，且占地少，结构简单。但因操作中要多次装料和卸料，故不适用于易黏着输送带及不允许碎料和卸料，故不适用于易黏着输送带及不允许碎裂的物料。裂的物料。24LOGO第三节第三节
32、带式干燥器带式干燥器图图8-8 8-8 多层带式干燥器示意图多层带式干燥器示意图 干燥室是一个不隔成独立控制单元段的加热箱体。层数可干燥室是一个不隔成独立控制单元段的加热箱体。层数可达达1515层，最常用层，最常用3 35 5层。最后一层或几层的输送带运行速度层。最后一层或几层的输送带运行速度较低，使料层加厚，这样可使大部分干燥介质流经开始的几较低，使料层加厚，这样可使大部分干燥介质流经开始的几层较薄的物料层，以提高总的干燥效率。层间设置隔板可以层较薄的物料层，以提高总的干燥效率。层间设置隔板可以使干燥介质的定向流动，便于物料干燥均匀使干燥介质的定向流动，便于物料干燥均匀 25LOGO第四节第
33、四节 流化床干燥器流化床干燥器 v 流化床干燥器又称沸腾床干燥器，是利用热空气流使湿物料颗粒呈沸流化床干燥器又称沸腾床干燥器，是利用热空气流使湿物料颗粒呈沸腾悬浮状态而实现快速干燥。腾悬浮状态而实现快速干燥。一、流化床干燥器原理和特点一、流化床干燥器原理和特点 （一）沸腾床操作原理（一）沸腾床操作原理 v 在一个长形的容器内装人一定量的固体颗粒，通过分布板进入床层，在一个长形的容器内装人一定量的固体颗粒，通过分布板进入床层，当气体速度较低时，固体颗粒不发生运动，这时的床层高度为静止高当气体速度较低时，固体颗粒不发生运动，这时的床层高度为静止高度；随着气流速度增大，颗粒开始松动；各气体速度继续增
34、加，床层度；随着气流速度增大，颗粒开始松动；各气体速度继续增加，床层压降保持不变，颗粒悬浮在上面的气流中，形成的床层称为沸腾床，压降保持不变，颗粒悬浮在上面的气流中，形成的床层称为沸腾床，气流速度称为临界流化速度。当同样颗粒在床层中膨胀到一定高度时，气流速度称为临界流化速度。当同样颗粒在床层中膨胀到一定高度时，因床层的空隙率增大而使气速下降，颗粒又重新落下而不致被气流带因床层的空隙率增大而使气速下降，颗粒又重新落下而不致被气流带走。当气流速度增加到一定值，固体颗粒开始吹出容器；这时颗粒就走。当气流速度增加到一定值，固体颗粒开始吹出容器；这时颗粒就会散满整个容器成为气体输送了，此时的气流速度称为
35、带出气速或极会散满整个容器成为气体输送了，此时的气流速度称为带出气速或极限气速。故流化床适宜的气速在临界流化速度和极限气速之间。限气速。故流化床适宜的气速在临界流化速度和极限气速之间。26LOGO第四节第四节 流化床干燥器流化床干燥器v 颗粒与热介质在湍流喷射状态下进行充分的混合和分散，颗粒与热介质在湍流喷射状态下进行充分的混合和分散，所以气固相间传热、传质系数及相应的表面积均较大。所以气固相间传热、传质系数及相应的表面积均较大。v 由于气固相间激烈地混合和分散以及两相问快速地传热，由于气固相间激烈地混合和分散以及两相问快速地传热，使物料床层的温度均匀并且容易调节，为得到干燥均匀的使物料床层的
36、温度均匀并且容易调节，为得到干燥均匀的产品提供了良好的外部条件。产品提供了良好的外部条件。v 物料在床层内的停留时间可根据情况任意调节，所以对难物料在床层内的停留时间可根据情况任意调节，所以对难以干燥或要求干燥产品含湿量低的过程特别适用。以干燥或要求干燥产品含湿量低的过程特别适用。v 由于过程的体积传热系数较大，所以处理能力较大；又因由于过程的体积传热系数较大，所以处理能力较大；又因沸腾床具有相似于流体的状态和作用，因此处理容易，物沸腾床具有相似于流体的状态和作用，因此处理容易，物料的输送也简单。料的输送也简单。v 沸腾床干燥设备结构简单、造价低廉、可动部件少、操作沸腾床干燥设备结构简单、造价
37、低廉、可动部件少、操作维修方便。维修方便。v 沸腾床干燥适宜处理粉粒状物料，粒径最好在沸腾床干燥适宜处理粉粒状物料，粒径最好在30306mm6mm范围，不适用易熟结或结块的物料的干燥。范围，不适用易熟结或结块的物料的干燥。27LOGO1.什么是传统机械按键设计？什么是传统机械按键设计？传统的机械按键设计是需要手动按压按键触动传统的机械按键设计是需要手动按压按键触动PCBA上的开关按键来实现功上的开关按键来实现功能的一种设计方式。能的一种设计方式。传统机械按键设计要点：传统机械按键设计要点：1.合理的选择按键的类型，尽量选择合理的选择按键的类型，尽量选择平头类的按键，以防按键下陷。平头类的按键，
38、以防按键下陷。2.开关按键和塑胶按键设计间隙建议开关按键和塑胶按键设计间隙建议留留0.050.1mm，以防按键死键。，以防按键死键。3.要考虑成型工艺，合理计算累积公要考虑成型工艺，合理计算累积公差，以防按键手感不良。差，以防按键手感不良。传统机械按键结构层图：传统机械按键结构层图：按键按键开关键开关键PCBALOGO第四节第四节 流化床干燥器流化床干燥器（一）多层沸腾干燥器（一）多层沸腾干燥器v 如图如图8-88-8表示，干燥器结构分为上下两部表示，干燥器结构分为上下两部分，中间隔一层筛板，上下有溢流管连分，中间隔一层筛板，上下有溢流管连接，热气流由第二层的底部送入进入第接，热气流由第二层的
39、底部送入进入第一层，最后经床内气固分离器排出。待一层，最后经床内气固分离器排出。待干燥的固体颗粒则由最上层加入，经溢干燥的固体颗粒则由最上层加入，经溢流管进入第二层，最后由出料口排出。流管进入第二层，最后由出料口排出。v 优点：优点：气体和固体逆流接触，物料停留气体和固体逆流接触，物料停留时间均匀，热利用效率高时间均匀，热利用效率高.v 缺点：缺点：上下两层之间的溢流管易堵导致上下两层之间的溢流管易堵导致第一层固体无法落到第二层；如果控制第一层固体无法落到第二层；如果控制不当，溢流管也会造成上下两层床间的不当，溢流管也会造成上下两层床间的气体沟流（短路），无法形成流化状态；气体沟流（短路），无
40、法形成流化状态；气体的压降比单层流化床大。气体的压降比单层流化床大。图图8-9 8-9 多层流化床干燥器多层流化床干燥器 29LOGO第四节第四节 流化床干燥器流化床干燥器（二）卧式多室流化床干燥器（二）卧式多室流化床干燥器 v 如图所示，由一系列单室沸腾如图所示，由一系列单室沸腾床干燥器并联。它是一长方体床干燥器并联。它是一长方体的箱子，底部是多孔的托板，的箱子，底部是多孔的托板，上铺一层绢制筛网，孔板上方上铺一层绢制筛网，孔板上方在长度方向上装有若干隔板，在长度方向上装有若干隔板，将沸腾室分成若干小室，在挡将沸腾室分成若干小室，在挡板下方与多孔托板之间留有几板下方与多孔托板之间留有几十毫米
41、的空隙。孔板下方每个十毫米的空隙。孔板下方每个小室下面设有进风道并装有阀小室下面设有进风道并装有阀门。湿物料从第一室上方进入，门。湿物料从第一室上方进入，通过这些间隙依次进入各室。通过这些间隙依次进入各室。在最后一室装有卸料管，将干在最后一室装有卸料管，将干燥后的成品卸下。燥后的成品卸下。图图8-10 8-10 卧式流化床干燥器卧式流化床干燥器 30LOGO第四节第四节 流化床干燥器流化床干燥器v 卧式多室沸腾床干燥器的优点：卧式多室沸腾床干燥器的优点：单层，高度低；单层，高度低；由于多个沸腾室并联，热气流通过的压降较低，阻力小；由于多个沸腾室并联，热气流通过的压降较低，阻力小；很难堵塞；很难
42、堵塞；连续生产，运行比较稳定；连续生产，运行比较稳定；各沸腾室气流分别控制，调节灵活；各沸腾室气流分别控制，调节灵活；生产能力大，可干燥多种产品，适应性好生产能力大，可干燥多种产品，适应性好v 缺点：缺点：占地面积较大，与多室沸腾床干燥器相比，热效率占地面积较大，与多室沸腾床干燥器相比，热效率低。低。v 适用适用于大规模干燥过程，对热敏物料和易结块的物料慎用。于大规模干燥过程，对热敏物料和易结块的物料慎用。31LOGO第四节第四节 流化床干燥器流化床干燥器（三）振动流化床干燥（三）振动流化床干燥v 为了克服普通流化床干燥机在干燥颗粒物料时可能出现的为了克服普通流化床干燥机在干燥颗粒物料时可能出
43、现的问题：当颗粒粒度较小时形成沟流或死区；颗粒分布范围问题：当颗粒粒度较小时形成沟流或死区；颗粒分布范围大时易产生严重夹带；因颗粒的返混，物料在机内滞留时大时易产生严重夹带；因颗粒的返混，物料在机内滞留时间不同，干燥后的颗粒含湿量不均；物料湿度稍大时会产间不同，干燥后的颗粒含湿量不均；物料湿度稍大时会产生团聚和结块现象使流化恶化等，对流化床进行了改型，生团聚和结块现象使流化恶化等，对流化床进行了改型，较为成功的为振动流化床。较为成功的为振动流化床。v 振动流化床，就是将机械振动施加于流化床上。调整振动振动流化床，就是将机械振动施加于流化床上。调整振动参数，在连续操作时能得到较理想的活塞流。同时
44、由于振参数，在连续操作时能得到较理想的活塞流。同时由于振动的导人，使普通流化床上述问题得到了较好的改善。动的导人，使普通流化床上述问题得到了较好的改善。32LOGO第四节第四节 流化床干燥器流化床干燥器 图图8-118-11（a a）振动流化床干燥机结构示意图）振动流化床干燥机结构示意图 33LOGO第四节第四节 流化床干燥器流化床干燥器图图8-118-11（b b）振动流化床干燥机流程图）振动流化床干燥机流程图34LOGO第五节第五节 喷雾干燥器喷雾干燥器v喷雾干燥喷雾干燥是指单独一次工序，就可将溶液、是指单独一次工序，就可将溶液、乳浊液、悬浮液或膏糊液等各种物料干燥乳浊液、悬浮液或膏糊液等
45、各种物料干燥成粉体、颗粒等固体的单元操作。成粉体、颗粒等固体的单元操作。v通常喷雾干燥装置通常喷雾干燥装置由雾化器、干燥塔、空由雾化器、干燥塔、空气加热系统、供料系统、气固分离和干粉气加热系统、供料系统、气固分离和干粉收集系统等部分组成。其流程如图收集系统等部分组成。其流程如图8-128-12所所示。示。35LOGO第五节第五节 喷雾干燥器喷雾干燥器 图图8-12 8-12 喷雾干燥流程喷雾干燥流程 36LOGO第五节第五节 喷雾干燥器喷雾干燥器 一、喷雾干燥原理和特点一、喷雾干燥原理和特点v 喷雾干燥器的工作原理喷雾干燥器的工作原理：送风机将通过初效过滤器后的空：送风机将通过初效过滤器后的空
46、气送至中效、高效过滤器，再通过蒸汽加热器和电加热器气送至中效、高效过滤器，再通过蒸汽加热器和电加热器将净化的空气加热后，由干燥器底部的热风分配器进入装将净化的空气加热后，由干燥器底部的热风分配器进入装置内，通过热风分配器的热空气均匀进入干燥塔并呈螺旋置内，通过热风分配器的热空气均匀进入干燥塔并呈螺旋转动的运动状态。同时由供料输送泵将物料送至干燥器顶转动的运动状态。同时由供料输送泵将物料送至干燥器顶部的雾化器，物料被雾化成极小的雾状液滴，使物料和热部的雾化器，物料被雾化成极小的雾状液滴，使物料和热空气在干燥塔内充分地接触，水分迅速蒸发，并在极短的空气在干燥塔内充分地接触，水分迅速蒸发，并在极短的
47、时间内将物料干燥成产品，成品粉料经旋风分离器分离后，时间内将物料干燥成产品，成品粉料经旋风分离器分离后，通过出料装置收集装袋，湿空气则由引风机引入湿式除尘通过出料装置收集装袋，湿空气则由引风机引入湿式除尘器后排出。器后排出。37LOGO第五节第五节 喷雾干燥器喷雾干燥器 喷雾干燥器的特点喷雾干燥器的特点v 1 1、干燥速度迅速，物料经离心喷雾后，在高温气流中，、干燥速度迅速，物料经离心喷雾后，在高温气流中，完成干燥的时间仅需几秒到十几秒钟。完成干燥的时间仅需几秒到十几秒钟。v 2 2、干燥过程中液滴受热时间短，产品质量较好。、干燥过程中液滴受热时间短，产品质量较好。v 3 3、使用范围广、使用
48、范围广 可适用于各种特点差异较大的物料的干燥。可适用于各种特点差异较大的物料的干燥。v 4 4、产品具有良好的分散性、流动性和溶解性、产品具有良好的分散性、流动性和溶解性v 5 5、生产过程简化，操作控制方便。喷雾干燥通常用于湿、生产过程简化，操作控制方便。喷雾干燥通常用于湿含量含量40407070的溶液，特殊物料即使湿含量高达的溶液，特殊物料即使湿含量高达9090，不经浓缩同样能一次干燥成粉状产品。大部分产品干燥后不经浓缩同样能一次干燥成粉状产品。大部分产品干燥后不需要再进行粉碎和筛选，减少了生产工序、简化了生产不需要再进行粉碎和筛选，减少了生产工序、简化了生产工艺流程。工艺流程。38LOG
49、O 二、雾化器结构二、雾化器结构 喷雾干燥器中关键部件是将浓缩液喷成雾滴的喷嘴，也称喷雾干燥器中关键部件是将浓缩液喷成雾滴的喷嘴，也称雾化器。常用的雾化器有三类：离心式、气流夹带式和压力雾化器。常用的雾化器有三类：离心式、气流夹带式和压力式，图式，图8-138-13所示为三种雾化器的结构和原理示意图。所示为三种雾化器的结构和原理示意图。图图8-13 8-13 三种雾化器结构图三种雾化器结构图 第五节第五节 喷雾干燥器喷雾干燥器39LOGO第五节第五节 喷雾干燥器喷雾干燥器v 离心雾化喷嘴离心雾化喷嘴有一个空心圆盘，圆盘的四周开很多小孔，有一个空心圆盘，圆盘的四周开很多小孔，液体通过转轴的边沿进
50、入圆盘，圆盘高速旋转，液体通过液体通过转轴的边沿进入圆盘，圆盘高速旋转，液体通过小孔高速喷向四周。从小孔出来的液体，速度突然减慢，小孔高速喷向四周。从小孔出来的液体，速度突然减慢，断裂成很多细小的液滴，呈雾状喷撒下来。这种雾化器适断裂成很多细小的液滴，呈雾状喷撒下来。这种雾化器适用于处理含有较多固体的物料。用于处理含有较多固体的物料。v 气流夹带雾化器气流夹带雾化器用高速气体将液体带出，从喷嘴出来后形用高速气体将液体带出，从喷嘴出来后形成很多细小液滴，呈雾状喷下。这种雾化器消耗动力较大，成很多细小液滴，呈雾状喷下。这种雾化器消耗动力较大，一般应用于喷液量较小的生产，处理量为每小时一般应用于喷液
