烘干設(shè)備的種類和工作原理？

  噴霧干燥機(jī)噴霧干燥是干燥設(shè)備中進(jìn)展快的設(shè)備之一。常規(guī)的霧化方法有3種：旋轉(zhuǎn)霧化、壓力霧化及氣流霧化。

  旋轉(zhuǎn)霧化噴霧干燥的特點(diǎn)是單機(jī)生產(chǎn)能力大(噴霧量可達(dá)200t/h)，進(jìn)料量容易控制操作彈性大應(yīng)用比較廣泛。

  壓力式霧化器噴霧干燥的特點(diǎn)是可以制造粗粒子維修方便。由于噴嘴孔很小易堵塞故料液嚴(yán)格過濾。噴嘴孔易磨損，豆制品設(shè)備公司建議須用耐磨材料制造。壓力式噴嘴還有一種新結(jié)構(gòu)，稱為壓力—?dú)饬魇絿娮臁Ｋ奶攸c(diǎn)為中心是壓力式噴嘴，周圍的環(huán)境隙為氣流式噴嘴。霧化分為兩個(gè)階段：壓力噴嘴先形成液膜，此液膜被氣流次霧化使霧滴更細(xì)。這種類型噴嘴的優(yōu)點(diǎn)為：

(1)調(diào)節(jié)壓縮空氣的壓力，便可調(diào)節(jié)液滴直徑操作簡(jiǎn)單了；

(2)大產(chǎn)量、高粘度的料液，也能夠霧化為細(xì)霧滴；

(3)如果停用壓縮空氣，原來的壓力式噴嘴也能使用。

  氣流霧化器主要用于實(shí)驗(yàn)室及中間工廠其動(dòng)力消耗大。前兩種霧化器都不能霧化的料液，采用氣流式霧化器可能霧化。高粘度的糊狀物、膏狀物及濾餅物料，豆制品設(shè)備公司認(rèn)為可采用三流體噴嘴來霧化。

  氣流干燥機(jī)氣流干燥技術(shù)成熟，若有操作數(shù)據(jù)可以直接設(shè)計(jì)。目前有不少干燥設(shè)備制造廠能提供這種類型設(shè)備。

  流化床干燥機(jī)流化床干燥機(jī)僅次于噴霧干燥機(jī)。分為加料部位設(shè)置攪拌器的流化床干燥機(jī)和具有內(nèi)換熱的流化床干燥機(jī)。當(dāng)用流化床干燥易于團(tuán)結(jié)或結(jié)塊的粉粒體物料時(shí)，在水分比較大的加料段會(huì)產(chǎn)生流化困難現(xiàn)象，這時(shí)在加料段設(shè)置攪拌器消除結(jié)團(tuán)問題，能達(dá)到正常流化。后者是傳導(dǎo)傳熱和對(duì)流傳熱的組合，當(dāng)用于正常流化態(tài)的熱空氣量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足干燥所需的熱量時(shí)，采用設(shè)置內(nèi)換熱器供給部分或大部分熱量，這種操作方式可以顯著的節(jié)能。內(nèi)換熱器有多種形式。流化床還經(jīng)常用于組合干燥的第三級(jí)干燥機(jī)。

  在普通流化床上施加振動(dòng)稱振動(dòng)流化床。振動(dòng)流化從產(chǎn)生振源上可分為2類：一類為振動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)；另一類為普通電機(jī)通過激振箱使彈簧產(chǎn)生振動(dòng)。振動(dòng)流化床尺寸大時(shí)后者效果較好。

  流化床噴霧造粒干燥機(jī)該過程是流態(tài)化技術(shù)、霧化技術(shù)和干燥技術(shù)三者有機(jī)結(jié)合。它是將霧化的料液噴灑到已流化的晶種床上，使晶種不斷長(zhǎng)大和干燥待長(zhǎng)大到規(guī)定尺寸時(shí)排出器外。該設(shè)備體積小、生產(chǎn)能力大，能制造大顆粒。該設(shè)備的工業(yè)應(yīng)用已日益增加。

干燥設(shè)備原理

外部條件控制的干燥設(shè)備過程（過程1）  在干燥設(shè)備過程中基本的外部變量為溫度、濕度、空氣的流速和方向、物料的物理形態(tài)、攪動(dòng)狀況，以及在于燥操作時(shí)干燥設(shè)備器的持料方法。外部干燥設(shè)備條件在干燥設(shè)備的初始階段，即在排除非結(jié)合表面濕分時(shí)特別重要，因?yàn)槲锪媳砻娴乃忠哉羝问酵ㄟ^物料表面的氣膜向周圍擴(kuò)散，這種傳質(zhì)過程伴隨傳熱進(jìn)行，故強(qiáng)化傳熱便可加速干燥設(shè)備。但在某些情況下應(yīng)對(duì)干燥設(shè)備速率加以控制，例如瓷器和原木類物料在自由濕分排除后，從內(nèi)部到表面產(chǎn)生很大的濕度梯度，過快的表面蒸發(fā)將導(dǎo)致顯著的收縮，此即過干燥設(shè)備和過度收縮。這會(huì)在物料內(nèi)部造成很高的應(yīng)力，致使物料龜裂或彎曲。在這種情況下應(yīng)采用相對(duì)濕度較高的空氣，既保持較高的干燥設(shè)備速率又防止出現(xiàn)質(zhì)量缺陷。此外，根莖類蔬菜和水果切片如在過程1中干燥設(shè)備過快，會(huì)導(dǎo)致臨界含水量的提高而不利于干燥設(shè)備全過程速率的提高。

  內(nèi)部條件控制的干燥設(shè)備過程（過程2）  在物料表面沒有充足的自由水分時(shí)，熱量傳至濕物料后，物料就開始升溫并在其內(nèi)部形成溫度梯度，使熱量從外部傳人內(nèi)部，而濕分從物料內(nèi)部向表面遷移，這種過程的機(jī)理因物料結(jié)構(gòu)特征而異。主要為擴(kuò)散、毛細(xì)管流和由于干燥過程的收縮而產(chǎn)生的內(nèi)部壓力。在臨界濕含量出現(xiàn)至物料干燥設(shè)備到很低的終濕含量時(shí)，內(nèi)部濕分遷移成為控制因素，了解濕分的這種內(nèi)部遷移是很重要的。一些外部可變量如空氣用量，通常會(huì)提高表面蒸發(fā)速率此時(shí)則降低了重要性。如物料允許在較高的溫度下停留較長(zhǎng)的時(shí)間就有利此過程的進(jìn)行。這可使物料內(nèi)部溫度較高從而造成蒸汽壓梯度使?jié)穹謹(jǐn)U散到表面并會(huì)同時(shí)使液體濕分遷移。對(duì)內(nèi)部條件控制的干燥設(shè)備過程，其過程的強(qiáng)化手段是有限的，在允許的情況下減小物料的尺寸，以降低濕分（或汽體）的擴(kuò)散阻力是很有效的。施加振動(dòng)、脈沖、超聲波有利于內(nèi)部水分的擴(kuò)散。而由微波提供的能量則可有效地使內(nèi)部水分汽化，此時(shí)如輔以對(duì)流或抽真空則有利于水蒸氣的排除。

  物料的干燥設(shè)備特性如上所述，物料中的濕分可能是非結(jié)合水或結(jié)合水。有兩種排除非結(jié)合水的方法：蒸發(fā)和汽化。當(dāng)物料表面水分的蒸汽壓等于大氣壓時(shí)發(fā)生蒸發(fā)。這種現(xiàn)象是在濕分的溫度升高到沸點(diǎn)時(shí)發(fā)生的，在轉(zhuǎn)筒干燥設(shè)備器中出現(xiàn)的即為此種現(xiàn)象。

  如果被干燥設(shè)備的物料是熱敏性的，那么出現(xiàn)蒸發(fā)的溫度，即沸點(diǎn)，可由降低壓力來降低（真空干燥設(shè)備）。如果壓力降至三相點(diǎn)以下，則無液相存在物料中的濕分被凍結(jié)，加熱引起冰直接升華為水蒸氣如冷凍干燥設(shè)備。

  在汽化時(shí)干燥設(shè)備是由對(duì)流進(jìn)行的，即熱空氣掠過物料。將熱量傳給物料而空氣被物料冷卻，濕分由物料傳人空氣并被帶走。在這種情況下物料表面上的濕分蒸汽壓低于大氣壓，且低于物料中的濕分對(duì)應(yīng)溫度的飽和蒸汽壓。但大于空氣中的蒸汽分壓。

  選擇適宜的干燥設(shè)備器及設(shè)計(jì)干燥設(shè)備器尺寸，了解物料對(duì)所采用干燥設(shè)備方法的干燥設(shè)備特性（干燥動(dòng)力學(xué)），物料的平衡濕分及物料對(duì)溫度的敏感性，以及由特定熱源可獲得的溫度極限等。

  物料的干燥設(shè)備特性與采用的干燥設(shè)備方法也有關(guān)，這種特性通常用濕含量和時(shí)間函數(shù)，即干燥設(shè)備曲線或干燥設(shè)備速率曲線表示。

  定性地描述了吸水性物料的典型干燥設(shè)備速率曲線。在第1干燥設(shè)備階段干燥設(shè)備速率是常數(shù)，此時(shí)表面含有自由水分。當(dāng)其汽化后濕表面則從物料表面退縮。此時(shí)可能發(fā)生一些收縮。在此階段控制速率的是水蒸氣穿過空氣——濕分界面（氣膜）的擴(kuò)散，在此階段的后期濕分介面可能內(nèi)移，濕分將從物料內(nèi)部因毛細(xì)管力遷移到表面，且干燥設(shè)備速率仍可能為常數(shù)。

  當(dāng)平均濕含量達(dá)到臨界濕含量X時(shí)，進(jìn)一步干燥設(shè)備會(huì)使表面出現(xiàn)干點(diǎn)。由于以總的物料表面積來計(jì)算干燥設(shè)備速率，故干燥設(shè)備速率下降。雖然每單位濕物料表面的干燥設(shè)備速率仍為常數(shù)。這樣就進(jìn)入第2干燥設(shè)備階段或降速干燥設(shè)備階段的第1段，即不飽和表面干燥設(shè)備階段。此階段進(jìn)行到液體的表面液膜全部蒸發(fā)于，這部分曲線為整個(gè)降速階段的一部分。

  在進(jìn)一步干燥設(shè)備時(shí)（第2降速段或第3干燥設(shè)備階段）由于內(nèi)部和表面的濕度梯度，濕分通過物料擴(kuò)散至表面然后排除，干燥設(shè)備速率受到限制。此時(shí)熱量先傳至表面再向物料內(nèi)部傳遞。由于干濕界面的深度逐漸增大，而外部干區(qū)的導(dǎo)熱系數(shù)非常小，故干燥設(shè)備速率受熱傳導(dǎo)的影響加大。但是如果干物料具有相當(dāng)高的密度和小的微孔空隙體積，則干燥設(shè)備受導(dǎo)熱的影響就不那么強(qiáng)。而是受物料內(nèi)部相當(dāng)高的擴(kuò)散阻力影響，干燥設(shè)備速率受濕分從內(nèi)部擴(kuò)散到表面，然后由表面的傳質(zhì)所控制。在此階段某些由吸附而結(jié)合的濕分被排除。由于干燥設(shè)備降低了內(nèi)部濕分的濃度，濕分的內(nèi)部遷移速率降低干燥設(shè)備速率下降比以前更快。在物料的濕含量降至與氣相濕度相應(yīng)的平衡值X時(shí)干燥設(shè)備就停止。

  在實(shí)踐中初的原料可能具有很高的濕含量，而產(chǎn)品可能也要求較高的殘留濕含量，那么整個(gè)干燥設(shè)備過程可能均處于等速階段。然而在大多數(shù)情況下兩種階段均存在。并對(duì)難干物料而言大部分干燥設(shè)備是在降速階段進(jìn)行的。如物料的初始濕含量相當(dāng)?shù)颓乙鬂窈繕O低，則降速階段就很重要干燥設(shè)備時(shí)間就很長(zhǎng)。空氣速度、溫度、濕度、物料厚度及床層深度對(duì)傳熱速率（也即對(duì)等速干燥設(shè)備階段）全都很重要。當(dāng)擴(kuò)散速率是控制因素時(shí)，即在降速階段，干燥設(shè)備速率則隨物料厚度的平方變化，特別當(dāng)需要很長(zhǎng)的干燥設(shè)備時(shí)間以獲得低的濕含量時(shí)，用攪拌、振動(dòng)等方法，使?jié)穹哿项w粒化、降低切片厚度或在穿流干燥設(shè)備器中采用薄層將有利于降速干燥設(shè)備過程。