模塊六干燥——干燥速率及干燥設(shè)備干燥速率及干燥設(shè)備2025/6/122學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解干燥曲線和干燥速率曲線；2.了解常用干燥設(shè)備；3.掌握干燥設(shè)備的選型。干燥速率及干燥設(shè)備2025/6/122025/6/123濕物料的干燥曲線是在干燥過程中濕物料的平均含水量Xe及物料表面溫度與干燥時(shí)間的關(guān)系。一、干燥曲線及干燥速率曲線

為了比較不同物料在相同條件下的干燥速率，可測定干燥速率曲線。干燥速率即干燥設(shè)備4干燥速率曲線干燥曲線θ=tW干燥速率及干燥設(shè)備2025/6/125A點(diǎn)，物料初始狀態(tài)。AB段為預(yù)熱段。熱空氣加熱物料，含水量X與溫度θ均隨時(shí)間τ變化不大。BC段，空氣傳遞的顯熱恰好等于水分從物料中汽化所需要的潛熱，在該階段濕物料表面溫度為空氣的濕球溫度tW。CD段，物料開始升溫。熱空氣提供的熱量用來給濕物料加熱及水分汽化。E點(diǎn)，物料中所含水分降為平衡含水量，干燥過程終止。1.干燥曲線分析干燥速率及干燥設(shè)備2025/6/126AB段為預(yù)熱段。通常由于物料的預(yù)熱階段時(shí)間很短。BC段為恒速干燥階段。在該階段濕物料表面溫度為空氣的濕球溫度。C點(diǎn)由恒速階段轉(zhuǎn)為降速階段的點(diǎn)稱為臨界點(diǎn)，含水量稱為臨界含水量，用X0表示。CDE段為降速干燥階段。隨物料含水量減少，干燥速率下降。

E點(diǎn)：E點(diǎn)的干燥速率為零，即為操作條件下的平衡含水量（平衡水分）X*。2.干燥速率曲線分析干燥速率及干燥設(shè)備2025/6/12干燥器：實(shí)現(xiàn)物料干燥過程的機(jī)械設(shè)備。分類對流干燥器——廂式、轉(zhuǎn)筒、氣流、流化床、噴霧干燥器等；傳導(dǎo)干燥器——滾筒、耙式、間接加熱干燥器；輻射干燥器——紅外線干燥器；介電加熱干燥器——微波干燥器；冷凍干燥器——凍干機(jī)；7二、常用干燥設(shè)備干燥速率及干燥設(shè)備2025/6/1281.廂式干燥器干燥速率及干燥設(shè)備2025/6/12

廂式干燥器又稱為室式干燥，小型的稱為烘廂，大型的稱為烘房。帶式干燥器（帶寬1-3m，長4-50m，干燥時(shí)間為5-120min）廂式干燥器為常壓間歇式操作設(shè)備。

優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，對物料適應(yīng)性強(qiáng)，干燥程度可以通過改變干燥時(shí)間和干燥介質(zhì)的狀態(tài)來調(diào)整。

缺點(diǎn)：物料得不到分散，氣固兩相接觸不好，干燥時(shí)間長；熱效率較低，產(chǎn)品質(zhì)量不易均勻。

使用：適用于小規(guī)模多品種、干燥條件變動(dòng)大的粒狀、片狀、膏狀、不允許粉碎和較貴重物料的干燥。9干燥速率及干燥設(shè)備2025/6/12102.氣流干燥器干燥速率及干燥設(shè)備2025/6/126/12/202511

粉粒狀的濕物料在氣流干燥器里與熱氣流并流，以懸浮的狀態(tài)進(jìn)行干燥；

是一種連續(xù)式高效固體流化干燥器。

優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低、占地面積小、干燥時(shí)間短（5~10s）、操作穩(wěn)定、便于實(shí)現(xiàn)連續(xù)化和自動(dòng)化控制；

缺點(diǎn)：氣流阻力大、動(dòng)力消耗多，設(shè)備太高（10m以上）、產(chǎn)品易碎，旋蜂分離器負(fù)荷大；適合于干燥非結(jié)合水分，用于化工、醫(yī)藥、食品、塑料和染料等熱敏性物料的預(yù)干燥；不適合干燥晶形不允許破壞的物料。干燥速率及干燥設(shè)備2025/6/126/12/2025123.沸騰床干燥器——流化床干燥器干燥速率及干燥設(shè)備2025/6/12料層內(nèi)顆粒物料上下翻滾，呈沸騰狀態(tài)，彼此互相碰撞，混合劇烈，從而大大加強(qiáng)了氣、固兩相間的傳熱傳質(zhì)過程。

優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)和維修費(fèi)用較低；停留時(shí)間可調(diào)；氣固接觸好，干燥速率快，熱能利用率高，能得到含水量較低的產(chǎn)品；空氣的流速較小，物料與設(shè)備的磨損較輕，壓降較?。?/p>

缺點(diǎn)：在干燥濕含量高的物料容易結(jié)塊、塌床；由于沸騰床干燥器優(yōu)點(diǎn)較多，適應(yīng)性較廣，多用于粒徑在0.03-0.6mm的散粒狀物料的干燥。13干燥速率及干燥設(shè)備2025/6/124.噴霧干燥器14干燥速率及干燥設(shè)備2025/6/1215

原理：先將液體物料通過霧化器噴成霧狀細(xì)滴并分散于熱氣流中，使水分迅速汽化而獲得微粒狀干燥產(chǎn)品；優(yōu)點(diǎn)：干燥速度快快（3～30s），適用于熱敏性物料；可以從料漿直接得到粉末產(chǎn)品；能夠避免粉塵飛揚(yáng)，改善了勞動(dòng)條件；操作穩(wěn)定，便于實(shí)現(xiàn)連續(xù)化和自動(dòng)化生產(chǎn)。

缺點(diǎn)：設(shè)備龐大，能量消耗大，熱效率較低。噴霧干燥器常用于牛奶、蛋品、血漿、洗滌劑、抗菌素、染料等的干燥。干燥速率及干燥設(shè)備2025/6/12產(chǎn)品廢氣濕料熱風(fēng)5.轉(zhuǎn)筒干燥器原理：物料在轉(zhuǎn)筒的旋轉(zhuǎn)過程中被壁面上的抄板不斷抄起、散落，在撒落的過程中受重力和轉(zhuǎn)筒傾斜角的作用，物料逐漸向低端運(yùn)動(dòng)，至低端時(shí)干燥完畢排出；濕物料：高進(jìn)→低出；干燥介質(zhì)：低進(jìn)→高出16干燥速率及干燥設(shè)備2025/6/1217

優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)能力大，氣體阻力小，操作方便，操作彈性大，運(yùn)行費(fèi)用較低；

缺點(diǎn)：鋼材耗用量大，設(shè)備笨重，基建費(fèi)用高，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)復(fù)雜，維修量較大；

物料濕含量較低，產(chǎn)品能承受高溫，宜采用逆流干燥；物料濕含量較高、產(chǎn)品不能承受高溫，宜采用并流干燥；主要用于硫酸銨、硝酸銨、碳酸鈣及復(fù)合肥等塊狀或粒狀物料的干燥。干燥速率及干燥設(shè)備2025/6/12在一狹長的通道內(nèi)鋪設(shè)鐵軌，物料放置在一串小車上，空氣連續(xù)地在洞道內(nèi)被加熱并強(qiáng)制地流過物料表面.

可以進(jìn)行連續(xù)或間歇操作。

洞道式干燥器容積大，小車在洞道內(nèi)停留時(shí)間長，適用于具有一定形狀的比較大的物料如木材、皮革或陶器等的干燥。6.洞道式干燥器18干燥速率及干燥設(shè)備2025/6/12197.滾筒干燥器——轉(zhuǎn)鼓干燥器干燥速率及干燥設(shè)備2025/6/12原理：物料在內(nèi)部加熱的高溫滾筒表面鋪布成薄膜，隨著轉(zhuǎn)動(dòng)干燥達(dá)到所要求的濕含量；是一種熱傳導(dǎo)型連續(xù)干燥器。

優(yōu)點(diǎn)：熱效率高，干燥速率大，產(chǎn)品的干燥質(zhì)量穩(wěn)定，適用范圍廣；

缺點(diǎn)：設(shè)備成本和維修成本高。單滾筒干燥器適用于流體性物料（溶液、懸浮液、膏糊狀物料）的干燥；雙滾筒干燥器適用于薄層物料（紙、織物）的干燥；不適用于含水量過低的熱敏性物料的干燥。20干燥速率及干燥設(shè)備2025/6/121，6溫度計(jì)2、密封裝置3、安全罩4、保溫層5、旋轉(zhuǎn)接頭7、電機(jī)減速機(jī)8.雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥器21干燥速率及干燥設(shè)備2025/6/1222原理：干燥器繞水平軸線緩慢勻速回轉(zhuǎn)，物料在真空條件下，邊翻動(dòng)，邊通過器壁取得熱量，被蒸出的濕氣被真空泵抽走。優(yōu)點(diǎn)：物料受熱均勻，干燥速率快，產(chǎn)品質(zhì)量好，能防止被干燥物料氧化變質(zhì)，能防止被干燥物料中有毒有害物質(zhì)的排放，被稱為環(huán)保的“綠色”干燥。

缺點(diǎn)：設(shè)備投資費(fèi)用高，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用高；設(shè)備生產(chǎn)效率低，產(chǎn)量小。主要適用于制藥、精細(xì)化工等行業(yè)，適應(yīng)各種抗菌素、晶狀等熱敏性物料的干燥。干燥速率及干燥設(shè)備2025/6/12干燥器選擇不當(dāng)，將導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)不到要求，或熱量利用率低、動(dòng)力消耗高，甚至設(shè)備不能正常運(yùn)行。在選擇干燥器時(shí)需要考慮以下幾個(gè)方面：23（1）物料的形態(tài)。例如，陶瓷制品和餅干等的干燥。（2）物料的干燥性。對于臨界含水量很高的物料應(yīng)選擇干燥時(shí)間長的干燥器，如：流化床干燥器等；干燥臨界含水量很低的物料應(yīng)選擇對干燥時(shí)間短的干燥器，如：氣流干燥器等。（3）物料的熱敏性。氣流干燥器和噴霧干燥器就比較適合于熱敏性物料的干燥。三、干燥器的選型干燥速率及干燥設(shè)備2025/6/12（4）物料的粘附性。（5）產(chǎn)品的特定質(zhì)量要求。干燥食品、藥品等不能受污染的物料，所用干燥介質(zhì)必須純凈，或采用間接加熱方式干燥。（6）生產(chǎn)能力的大小。如：廂式干燥器的生產(chǎn)能力較??；連續(xù)操作的干燥器，生產(chǎn)能力較大。（7）經(jīng)濟(jì)性。在滿足干燥基本要求的條件下，應(yīng)盡量選擇熱效率高的干燥器。（8）對環(huán)境的影響等。24工作任務(wù)：請同學(xué)們根據(jù)干燥器的選擇原則為情境項(xiàng)目一、二選擇合適的干燥器。干燥速率及干燥設(shè)備2025/6/12項(xiàng)目一情境設(shè)計(jì)：某制藥企業(yè)以3-乙酰硫基-2-甲基丙酰氯和L-脯氨酸為原料，經(jīng)縮合、水解、精制，制備卡托普利粗產(chǎn)品，生產(chǎn)工藝要求如下：卡托普利分子結(jié)構(gòu)25卡托普利年產(chǎn)量（噸）濕物料含水量%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）干物料含水量%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）1000250.05干燥速率及干燥設(shè)備2025/6/1226項(xiàng)目二情境設(shè)計(jì)：某化工企業(yè)采用懸浮法生產(chǎn)緊密型聚氯乙烯（PVC）塑料粒子，生產(chǎn)工藝要求如下：PVC年產(chǎn)量（萬噸）濕物料含水量%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）干物料含水量%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）3040.2如果你是上述兩個(gè)生產(chǎn)車間干燥工段的技術(shù)人員，請根據(jù)工藝要求初定干燥方案。聚氯乙烯分子結(jié)構(gòu)干燥速率及干燥設(shè)備2025/6/12工作任務(wù)分析：根據(jù)工藝要求，該過程大大降低了物料的含水量，因此物料在這一工段需要去濕，那么，需要解決哪些問題呢？如果你是上述兩個(gè)生產(chǎn)車間該工段的技術(shù)人員，請根據(jù)工藝要求初定生產(chǎn)方案。采用何種去濕方法對固體物料去濕；如果需要干燥，采用何種干燥方法和干燥設(shè)備。27干燥速率及干燥設(shè)備2025/6/1228根據(jù)項(xiàng)目一、二的工藝要求，各小組討論去濕方案。教師巡視：1）幫助學(xué)生進(jìn)一步理解情境項(xiàng)目的任務(wù)要求；

2）為學(xué)生進(jìn)行干燥設(shè)備的選型提供指導(dǎo)。時(shí)間：15min干燥速率及干燥設(shè)備2025/6/1215minuteslater。。。。。。A小組：匯報(bào)項(xiàng)目一的去濕方案卡托普利年產(chǎn)量（噸）濕物料含水量%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）干物料含水量%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）1000250.05根據(jù)項(xiàng)目一的技術(shù)指標(biāo)要求，選用熱能去濕方法——干燥。根據(jù)物料性質(zhì)選用對流干燥方法，并以熱空氣作為熱源。不會選擇干燥設(shè)備。？29干燥速率及干燥設(shè)備2025/6/12教師點(diǎn)評：1）物料含濕量從25%下降到0.05%，這需要除掉大量的濕分，采用干燥方法去濕，熱能利用率低，能耗很大。

2）卡托普利分子中含有-SH，具有較強(qiáng)的還原性，不宜用熱空氣作為熱源。去濕方法：先用機(jī)械方法（離心過濾）初步去濕，再用熱能方法（干燥）去濕。選用何種干燥器？干燥方法：傳導(dǎo)干燥（快速）或?qū)α鞲稍锓ǎㄒ远栊詺怏w為熱源）。30干燥速率及干燥設(shè)備2025/6/12B小組：匯報(bào)項(xiàng)目二的去濕方案根據(jù)項(xiàng)目二的技術(shù)指標(biāo)要求，選用熱能去濕方法——干燥。根據(jù)物料性質(zhì)選用對流干燥方法。用箱式干燥器進(jìn)行。？PVC年產(chǎn)量（萬噸）濕物料含水量%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）干物料含水量%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）3040.2教師點(diǎn)評：1）濕物料含濕量為4%，干燥后含濕量為0.2%，可用干燥方法去濕；

2）聚氯乙烯分子化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，熱穩(wěn)定性較差，一般不用傳導(dǎo)干燥法，可用對流干燥方法（以熱空氣為熱源）。

3）年生產(chǎn)量大，箱式干燥器滿足不了生產(chǎn)要求。選用何種干燥器？31干燥速率及干燥設(shè)備2025/6/126/12/202532項(xiàng)目一干燥器選型：1）干燥卡托普