Copyof第七章干燥设备

1、Copyof第七章干燥设备 第七章 干燥设备 第一节 干燥设备概述 第二节 气流干燥（重点） 第三节 喷雾干燥（重点） 第四节 其它干燥 Copyof第七章干燥设备 第一节 干燥设备概述 一、干燥过程的基本原理 1、以热空气为干燥介质的干燥过程 空气 干热空气 湿热空气 热量 水蒸汽 湿物料 干物料 干燥过程 传热 传质 Copyof第七章干燥设备 2、水份与物料结合方式 非结合水份（游离水份）:细胞外或大孔物 料的毛细管中。 结合水份：较小毛细管中，活细胞壁内， 渗透水分、结构水份等。 Copyof第七章干燥设备 3、影响干燥因素 空气性质：空气性质： 热空气的温度热空气的温度 热空气的湿含

2、量热空气的湿含量 物料性质：物料性质： 物料的含水量物料的含水量 物料中水份的性质物料中水份的性质 操作方式：操作方式： 热空气流速热空气流速 热空气与物料接触时间热空气与物料接触时间 Copyof第七章干燥设备 4、恒速干燥和降速干燥 Copyof第七章干燥设备 恒速干燥 湿物料中水份能以恒定速率向空气中传递。湿物料中水份能以恒定速率向空气中传递。 恒速阶段的干燥速度取决于物料表面水份的恒速阶段的干燥速度取决于物料表面水份的 汽化速度即取决于物料外部的干燥条件（空汽化速度即取决于物料外部的干燥条件（空 气稳定、湿度及流速）气稳定、湿度及流速） Copyof第七章干燥设备 降速干燥 内部扩散控

3、制阶段，主要排除结合水。内部扩散控制阶段，主要排除结合水。 水份由物料内部向表面传递的速率小于湿水份由物料内部向表面传递的速率小于湿 物料表面水份的汽化速率。物料表面水份的汽化速率。 降速干燥阶段的干燥速度主要取决于物料降速干燥阶段的干燥速度主要取决于物料 本身的结构、形状及大小等特性。本身的结构、形状及大小等特性。 Copyof第七章干燥设备 二、二、 干燥设备概述干燥设备概述 1、干燥设备的类型、干燥设备的类型 传导传热干燥：传导传热干燥： 真空干燥真空干燥 冷冻干燥冷冻干燥 对流传热干燥：对流传热干燥： 气流干燥气流干燥 喷雾干燥喷雾干燥 沸腾干燥沸腾干燥 热风干燥热风干燥 辐射传热干燥

4、：辐射传热干燥： 红外干燥红外干燥 电介加热干燥：电介加热干燥： 微波干燥微波干燥 高频加热干燥高频加热干燥 Copyof第七章干燥设备 2、生物工业制品的干燥设备、生物工业制品的干燥设备 瞬时快速干燥设备：瞬时快速干燥设备： 滚筒干燥设备、喷雾干燥设备、气流干滚筒干燥设备、喷雾干燥设备、气流干 燥、沸腾干燥；燥、沸腾干燥； 2. 低温干燥设备：低温干燥设备： 真空干燥设备、冷冻干燥设备；真空干燥设备、冷冻干燥设备； 3. 红外干燥和微波干燥。红外干燥和微波干燥。 Copyof第七章干燥设备 3、干燥设备的选型原则 产品的质量要求产品的质量要求 产品的纯度产品的纯度 物料的特性物料的特性 产量

5、及劳动条件产量及劳动条件 Copyof第七章干燥设备 4、国内干燥设备生产情况 数百家干燥设备制造企业数百家干燥设备制造企业 干燥行业协会干燥行业协会 国际先进设备国际先进设备 喷雾干燥设备喷雾干燥设备 旋转快速干燥装置旋转快速干燥装置 流化床干燥机流化床干燥机 回转筒干燥机回转筒干燥机 粮油干燥机粮油干燥机 Copyof第七章干燥设备 第二节 气流干燥 利用高速的热气流将物料在流态化输送过利用高速的热气流将物料在流态化输送过 程进行干燥的操作。程进行干燥的操作。 Copyof第七章干燥设备 一、气流干燥流程一、气流干燥流程 Copyof第七章干燥设备 气流干燥流程气流干燥流程 加料器 空气过

6、滤器空气过滤器 加热器加热器 干燥管干燥管 旋风分离器旋风分离器 袋滤器袋滤器 风机（负压防尘）风机（负压防尘） 卸料器卸料器 Copyof第七章干燥设备 Copyof第七章干燥设备 二、气流干燥的特点二、气流干燥的特点 优点：优点： 1.1.干燥强度大，体积传热系数大。干燥强度大，体积传热系数大。 (4100(410012500kJ/m12500kJ/m3 3h)h) 2.2.粒子在干燥器内停留时间短，粒子在干燥器内停留时间短，2 2秒。秒。 3.3.适用性广，粒径范围约适用性广，粒径范围约10mm10mm。 4.4.设备结构简单，生产能力大，能连续操作，设备结构简单，生产能力大，能连续操作

7、， 可实现自动控制。可实现自动控制。 Copyof第七章干燥设备 缺点 1.气流干燥不适宜干燥临界含水率高、降气流干燥不适宜干燥临界含水率高、降 速段长的物料；速段长的物料； 2. 粒子碰撞、摩擦剧烈对晶体有磨损；粒子碰撞、摩擦剧烈对晶体有磨损； 3.3.对粘性物料不适用；对粘性物料不适用； 4.4.对厂房要求高。对厂房要求高。 Copyof第七章干燥设备 三、气流干燥计算 干燥管长度干燥管长度 直径直径 干燥时间干燥时间 Copyof第七章干燥设备 （1）悬浮速度及传热系数 通过基尔比切夫准数基尔比切夫准数Ki / ;/ : ;/: 3 4 2 3 3 2 sm mkg g dK s s s

8、i ：空气的运动粘度， 度下的密度；空气在干燥管内平均温 物料密度， Copyof第七章干燥设备 Copyof第七章干燥设备 由由Re-Ki图求出颗粒在悬浮速度下的雷诺图求出颗粒在悬浮速度下的雷诺 准数准数Ret。 物料颗粒的悬浮速度物料颗粒的悬浮速度 ;/粘度空气在干燥管内的运气: ；物料平均: Re 2 sm d d s s t a 直径 Copyof第七章干燥设备 特准数 热导率 努塞尔: ；/空气在干燥管的: ：热系数并求出物料 间求出物料 ，查出努赛尔特准数Re由 Nu hm d Nu K K Nu s Copyof第七章干燥设备 Copyof第七章干燥设备 （2）物料的总表面积 h

9、kgG hmA d G A d G n dnA ss s s s /: ;/: 6 6 2 3 2 生产能力， 物料的总表面积， Copyof第七章干燥设备 （3）干燥时间 图查得由等于空气的湿球温度， ；干燥时颗粒的温度， 传热温差，；物料与空气之间的平均 ；量，：空气传递给物料的热 ；单位 xI T hkJQ TT T s TKA Q : : / 2 3600 21 Copyof第七章干燥设备 （干空气）；时的焓离开干燥器温度 下，：在初始湿含量 ；：空气出加热器时的焓 ；，：空气进加热器时的焓 干燥器的热损失； 量；空气在加热器内获得热 kgkJT xh kgkJh kgkJh hhLQ

10、Q Q hhLQ Q hhLQQQ /, /, / %10)( : )( : )( 2 02 1 0 021 1 01 021 Copyof第七章干燥设备 （4）干燥管的长度和直径 hkgL sm ml L D l a a /: : ;/2010 ;: : 3600 4 干气空气用量， 颗粒悬浮速度， 一般为 空气在干燥管内流速 干燥管长度， Copyof第七章干燥设备 第三节 喷雾干燥 一、喷雾干燥的原理一、喷雾干燥的原理 利用不同的喷雾器，将悬浮液和粘滞的液利用不同的喷雾器，将悬浮液和粘滞的液 体喷成雾状，与热空气发生强烈的热交换，体喷成雾状，与热空气发生强烈的热交换， 迅速排除本身的水分

11、，在几秒至几十秒内迅速排除本身的水分，在几秒至几十秒内 干燥。干燥。 Copyof第七章干燥设备 Copyof第七章干燥设备 成品以粉末状态沉降于干燥室底部，连成品以粉末状态沉降于干燥室底部，连 续或间断地从卸料器排出。续或间断地从卸料器排出。 适用于不能借结晶方法得到固体产品的适用于不能借结晶方法得到固体产品的 生物制品生产中，如酵母、核苷酸，某生物制品生产中，如酵母、核苷酸，某 些抗生素药物的干燥。些抗生素药物的干燥。 Copyof第七章干燥设备 二、喷雾干燥的特点二、喷雾干燥的特点 1 1、优点：、优点： 1 1）干燥速度快、时间短，一般为）干燥速度快、时间短，一般为3 330s30s。

12、由。由 于料液雾化成于料液雾化成101060um60um的雾滴，其表面积的雾滴，其表面积 高达高达100100600m600m2 2m m3 3。 2 2）干燥温度较低。）干燥温度较低。 3 3）可由液料直接获得粉末）可由液料直接获得粉末, ,省去蒸发结晶、省去蒸发结晶、 分离粉碎工序。分离粉碎工序。 4 4）成品质量可以控制。并具有良好的分散性）成品质量可以控制。并具有良好的分散性 和溶解性。和溶解性。 Copyof第七章干燥设备 2 2、喷雾干燥缺点、喷雾干燥缺点 1 1）喷雾干燥的容积干燥强度小，故干燥室）喷雾干燥的容积干燥强度小，故干燥室 体积大。体积大。 2 2）热量消耗多，一般蒸发

13、）热量消耗多，一般蒸发lkglkg水分约需水分约需 6280kJ6280kJ热量，相当于消耗热量，相当于消耗2 25 53 35kg5kg 的蒸汽。的蒸汽。 3 3）会发生产品黏壁情况。）会发生产品黏壁情况。 酵母、核苷酸，某些抗生素药物的干燥。酵母、核苷酸，某些抗生素药物的干燥。 Copyof第七章干燥设备 图2512为典型的 连续喷雾干燥流程。 Copyof第七章干燥设备 三、喷雾干燥设备 喷雾干燥的关键是料液的喷雾干燥的关键是料液的( (雾化雾化) )。 核心设备是雾化器。核心设备是雾化器。 理想的喷雾器要求喷雾粒子均匀，结构简理想的喷雾器要求喷雾粒子均匀，结构简 单、产量大、能耗小。单

14、、产量大、能耗小。 Copyof第七章干燥设备 喷雾器（雾化器）类型 压力式喷雾器压力式喷雾器 压力喷雾干燥塔；压力喷雾干燥塔； 气流式喷雾器气流式喷雾器 气流喷雾干燥塔；气流喷雾干燥塔； 离心式喷雾器离心式喷雾器 离心喷雾干燥塔离心喷雾干燥塔 Copyof第七章干燥设备 1.1.气流喷雾干燥设备气流喷雾干燥设备 圆柱圆锥形 压缩空气：压缩空气： Copyof第七章干燥设备 Copyof第七章干燥设备 主要部件 1、气流喷雾器喷嘴气流喷雾器喷嘴 2、空气分配盘（扩散盘）空气分配盘（扩散盘） 3、螺旋排风管螺旋排风管 空气流速约为空气流速约为10101212米米/ /秒。秒。 Copyof第七章

15、干燥设备 气流喷雾器喷嘴气流喷雾器喷嘴 喷嘴直径14mm,能够处理悬浮液和黏性较大的料液。 Copyof第七章干燥设备 2离心喷雾干燥 利用高速旋转的圆盘给予料液以离心力，利用高速旋转的圆盘给予料液以离心力， 使其高速甩出，形成薄膜、细丝或液滴，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、阻碍与撕裂同时又受到周围空气的摩擦、阻碍与撕裂 等作用形成细雾而干燥的过程。等作用形成细雾而干燥的过程。 Copyof第七章干燥设备 离心喷雾干燥塔主要结构 1 1、离心喷雾机、离心喷雾机( (喷盘喷盘) ) 2 2、热风盘、热风盘 Copyof第七章干燥设备 Copyof第七章干燥设备

16、离心喷雾机(喷盘)形式： 喷枪型 锥型 圆帽型 平板型 皿型 碗型 Copyof第七章干燥设备 Copyof第七章干燥设备 热风盘 作用：进塔后 的热风分配均 匀，避免造成 塔内局部黏壁。 Copyof第七章干燥设备 第四节 其它干燥设备 流化床干燥（流化床干燥（沸腾干燥沸腾干燥） 冷冻干燥冷冻干燥 真空干燥真空干燥( (自学自学) Copyof第七章干燥设备 一、 流化床干燥（沸腾干燥） 利用热的空气流使置于筛板上的粒状物料利用热的空气流使置于筛板上的粒状物料 或粉状的物料呈沸腾状态，干燥过程。或粉状的物料呈沸腾状态，干燥过程。 适用于颗粒直径在适用于颗粒直径在30um6mm间的物料间的物料

17、 Copyof第七章干燥设备 Copyof第七章干燥设备 单层卧式多室流化床干燥器 箱 式 流 化 床 干 燥 器 Copyof第七章干燥设备 Copyof第七章干燥设备 二、冷冻干燥（升华干燥） 原理原理: 将湿物料（或溶液）在较低温度下将湿物料（或溶液）在较低温度下 （1050）冻结成固态，然后）冻结成固态，然后 在高度真空（在高度真空（1）下，将其中固态水）下，将其中固态水 分直接升华为气态的干燥过程。分直接升华为气态的干燥过程。 Copyof第七章干燥设备 水的三相图 10 温度 3 10 1 10 10 10 2 -1 -2 压 力 mmHg 46 050100-50 真空干燥 冷冻

18、干燥 固态 (冰) 液态(水) 气态(水蒸气) Copyof第七章干燥设备 水的三相平衡点 当压力降低到某一值时，水的沸点与冰当压力降低到某一值时，水的沸点与冰 点相重合，即达到水的三相平衡点，这点相重合，即达到水的三相平衡点，这 时压力称为三相点压力，相应的温度称时压力称为三相点压力，相应的温度称 为三相点温度。为三相点温度。 水的三相点压力：水的三相点压力： 三相点温度：三相点温度：0.0098 Copyof第七章干燥设备 当压力控制在以上，冰需先转化为水，当压力控制在以上，冰需先转化为水， 水再转化成汽，属于真空水再转化成汽，属于真空(蒸发蒸发)干燥。干燥。 当压力控制在以下，冰将由固态直接升当压力控制在以下，冰将由固态直接升 华为气态，此过程属于真空冷冻干燥。华为气态，此过程属于真空冷冻干燥。 Copyof第七章干燥设备 真空冷冻干燥的必要条件真空冷冻干燥的必要条件: 干燥过程压力应低于操作温度下冰的饱和蒸干燥过程压力应低于操作温度下冰的饱和蒸 汽压。汽压。 常控制在相应温度下冻结物料（冰）的饱常控制在相应温度下冻结物料（冰）的饱 和蒸汽压的和蒸汽压的1/21/4. 例如冰：例如冰：40 操作压力应为操作压力应为 Copyof第七章干燥设备 1克