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干燥器

簡介

干燥器是通過加熱使物料中的濕分(一般指水分或其他可揮發(fā)性液體成分)汽化逸出,，以獲得規(guī)定濕含量的固體物料的機(jī)械設(shè)備。

發(fā)展歷史.

遠(yuǎn)古以來,，人類就習(xí)慣于用天然熱源和自然通風(fēng)來干燥物料,，*受自然條件制約，生產(chǎn)能力低下,。隨生產(chǎn)的發(fā)展,，它們逐漸為人工可控制的熱源和機(jī)械通風(fēng)除濕手段所代替。

近代進(jìn)化.

近代干燥器開始使用的是間歇操作的固定床式干燥器,。19世紀(jì)中葉,，洞道式干燥器的使用，標(biāo)志著干燥器由間歇操作向連續(xù)操作方向的發(fā)展,?；剞D(zhuǎn)圓筒干燥器則較好地實(shí)現(xiàn)了顆粒物料的攪動，干燥能力和強(qiáng)度得以提高,。一些行業(yè)則分別發(fā)展了適應(yīng)本行業(yè)要求的連續(xù)操作干燥器,，如紡織、造紙行業(yè)的滾筒干燥器,。

20世紀(jì)初期,，乳品生產(chǎn)開始應(yīng)用噴霧干燥器，為大規(guī)模干燥液態(tài)物料提供了有力的工具,。40年代開始,，隨著流化技術(shù)的發(fā)展，高強(qiáng)度、高生產(chǎn)率的沸騰床和氣流式干燥器相繼出現(xiàn),。而冷凍升華,、輻射和介電式干燥器則為滿足特殊要求提供了新的手段。60年代開始發(fā)展了遠(yuǎn)紅外和微波干燥器,。

應(yīng)用

干燥過程需要消耗大量熱能,，為了節(jié)省能量，某些濕含量高的物料,、含有固體物質(zhì)的懸浮液或溶液一般先經(jīng)機(jī)械脫水或加熱蒸發(fā),，再在干燥器內(nèi)干燥，以得到干的固體,。

干燥的目的是為了物料使用或進(jìn)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變形,，陶瓷坯料在煅燒前的干燥可以防止成品龜裂,。另外干燥后的物料也便于運(yùn)輸和貯存，如將收獲的糧食干燥到一定濕含量以下,，以防霉變,。由于自然干燥遠(yuǎn)不能滿足生產(chǎn)發(fā)展的需要，各種機(jī)械化干燥器越來越廣泛地得到應(yīng)用,。

在干燥過程中需要同時完成熱量和質(zhì)量(濕分)的傳遞,，保證物料表面濕分蒸汽分壓(濃度)高于外部空間中的濕分蒸汽分壓，保證熱源溫度高于物料溫度,。

熱量從高溫?zé)嵩匆愿鞣N方式傳遞給濕物料,，使物料表面濕分汽化并逸散到外部空間，從而在物料表面和內(nèi)部出現(xiàn)濕含量的差別,。內(nèi)部濕分向表面擴(kuò)散并汽化,，使物料濕含量不斷降低，干燥劑逐步完成物料整體的干燥,。

物料的干燥速率取決于表面汽化速率和內(nèi)部濕分的擴(kuò)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，只要干燥的外部條件不變,，物料的干燥速率和表面溫度即保持穩(wěn)定,，這個階段稱為恒速干燥階段;當(dāng)物料濕含量降低到某一程度，內(nèi)部濕分向表面的擴(kuò)散速率降低,，并小于表面汽化速率時,，干燥速率即主要由內(nèi)部擴(kuò)散速率決定，并隨濕含量的降低而不斷降低,，這個階段稱為降速干燥階段,。

分類

干燥器可按操作過程,、操作壓力、加熱方式濕物料運(yùn)動方式或結(jié)構(gòu)等不同特征分類,。按操作過程,，干燥器分為間歇式(分批操作)和連續(xù)式兩類

按操作壓力，干燥器分為常壓干燥器和真空干燥器兩類,，在真空下操作可降低空間的濕分蒸汽分壓而加速干燥過程,，且可降低濕分沸點(diǎn)和物料干燥溫度，蒸汽不易外泄,，所以，真空干燥器適用于干燥熱敏性,、易氧化,、易爆和有毒物料以及濕分蒸汽需要回收的場合

按加熱方式，干燥器分為對流式,、傳導(dǎo)式,、輻射式、介電式等類型,。對流式干燥器又稱直接干燥器,，是利用熱的干燥介質(zhì)與濕物料直接接觸，以對流方式傳遞熱量,，并將生成的蒸汽帶走;傳導(dǎo)式干燥器又稱間接式干燥器,，它利用傳導(dǎo)方式由熱源通過金屬間壁向濕物料傳遞熱量，生成的濕分蒸汽可用減壓抽吸,、通入少量吹掃氣或在單獨(dú)設(shè)置的低溫冷凝器表面冷凝等方法移去,。這類干燥器不使用干燥介質(zhì)，熱效率較高,，產(chǎn)品不受污染,，但干燥能力受金屬壁傳熱面積的限制，結(jié)構(gòu)也較復(fù)雜,，常在真空下操作;輻射式干燥器是利用各種輻射器發(fā)射出一定波長范圍的電磁波,，被濕物料表面有選擇地吸收后轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃窟M(jìn)行干燥;介電式干燥器是利用高頻電場作用，使?jié)裎锪蟽?nèi)部發(fā)生熱效應(yīng)進(jìn)行干燥,。

按濕物料的運(yùn)動方式,，干燥器可分為固定床式、攪動式,、噴霧式和組合式;按結(jié)構(gòu),，干燥器可分為廂式干燥器、輸送機(jī)式干燥器,、滾筒式干燥器,、立式干燥器、機(jī)械攪拌式干燥器、回轉(zhuǎn)式干燥器,、流化床式干燥器,、氣流式干燥器、振動式干燥器,、噴霧式干燥器以及組合式干燥器等多種,。

對濕物料進(jìn)行干燥的設(shè)備。各種生產(chǎn)過程需經(jīng)干燥處理的物料是多種多樣的,，對干燥的要求也各不相同,因此干燥器種類繁多,，根據(jù)供熱方式，有以下四類:1 對流干燥器

應(yīng)用zui廣的一類干燥器,，包括流化干燥器,、氣流干燥器、廂式干燥器,、噴霧干燥器,、隧道式干燥器等。此類干燥器的主要特點(diǎn)是:①熱氣流和固體直接接觸,，熱量以對流傳熱方式由熱氣流傳給濕固體,所產(chǎn)生的水汽由氣流帶走;②熱氣流溫度可提高到普通金屬材料所能耐受的zui高溫度(約730℃),，在高溫下輻射傳熱將成為主要的傳熱方式，并可達(dá)到很高的熱量利用率;③氣流的濕度對干燥速率和產(chǎn)品的zui終含水量有影響;④使用低溫氣流時,通常需對氣流先作減濕處理;⑤汽化單位質(zhì)量水分的能耗較傳導(dǎo)式干燥器高,，zui終產(chǎn)品含水量較低時尤甚;⑥需要大量熱氣流以保證水分汽化所需的熱量,，如果被干燥物料的粒徑很小，則除塵裝置龐大而耗資較多;⑦宜在接近常壓條件下操作,。2 傳導(dǎo)干燥器

包括螺旋輸送干燥器,、滾筒干燥器、真空耙式干燥器,、冷凍干燥器等,，這一類干燥器的主要特點(diǎn)是:①熱量通過器壁(通常是金屬壁)，以熱傳導(dǎo)方式傳給濕物料;②物料的表面溫度可以從低于冰點(diǎn)(冷凍干燥時)到330℃;③便于在減壓和惰性氣氛下操作,，揮發(fā)的溶劑可回收,。常用于易氧化、易分解物料的干燥,，亦適用于處理粉狀物料,。3 輻射干燥器

通過輻射傳熱，將濕物料加熱進(jìn)行干燥,。電加熱輻射干燥器用紅外線燈泡照射被干燥物料,，使物料溫度升高而干燥。煤氣加熱干燥器則燃燒煤氣將金屬或陶瓷輻射板加熱到400~500℃,，使之產(chǎn)生紅外線,，用以加熱被干燥的物料,。輻射干燥器生產(chǎn)強(qiáng)度大，設(shè)備緊湊,，使用靈活,，但能量消耗較大。適用于干燥表面大而薄的物料,，如塑料,、布匹、木材,、涂漆制品等,。4 介電干燥器

將被干燥物料置于高頻電場內(nèi)，利用高頻電場的交變作用將物體加熱進(jìn)行干燥,。這種加熱的特點(diǎn)是物料中含水量越高的部位,，獲得的熱量越多。由于物料內(nèi)部的含水量比表面高,，因此物料內(nèi)部獲得的能量較多，物料內(nèi)部溫度高于表面溫度,，從而使溫度梯度和水分?jǐn)U散方向*,，可以加快水的汽化，縮短干燥時間,，這種干燥器特別適用于干燥過程中容易結(jié)殼以及內(nèi)部的水分難以去盡的物料(如皮革),。介電加熱干燥的電能消耗很大，目前主要應(yīng)用于食品及輕工生產(chǎn),。進(jìn)行干燥器的設(shè)計計算,，首先必須選擇合適的干燥器類型。目前干燥器的選型還帶有很大的經(jīng)驗(yàn)性,，主要應(yīng)當(dāng)考慮以下幾個方面:①物料和產(chǎn)品的特點(diǎn),，例如物料的形態(tài)(如漿狀、糊狀,、粉末,、塊粒、薄片等),，固體顆粒的粒度和強(qiáng)度,，初始含水量和水分的存在形式,物料是否有毒、易燃,、易氧化,，產(chǎn)品要求的zui終含水量,產(chǎn)品是否允許稍有污染，形體是否允許稍有改變,，產(chǎn)品的zui高允許溫度和產(chǎn)品的價格等,。②與生產(chǎn)過程有關(guān)的條件,，例如處理的物料量，干燥的前處理與后處理情況,揮發(fā)的溶劑,，是否回收等,。③干燥器的操作性能和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。經(jīng)過上述幾方面的綜合考慮,，對各類干燥器進(jìn)行比較篩選后,，一般只剩下為數(shù)不多的幾種干燥器，然后進(jìn)行小試,，尋找zui適宜的操作參數(shù)及結(jié)構(gòu)參數(shù),，zui后根據(jù)設(shè)備價格和小試情況，決定采用何種干燥器,。

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