单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第五章 枯燥设备,1,第一节 物料枯燥过程,及生物制品枯燥的特点,第二节 非绝热枯燥设备,第三节 绝热枯燥设备,第四节 冷冻枯燥及其他枯燥设备,2,第一节 物料枯燥过程 及生物制品枯燥的特点,一、固体物料枯燥机理,（一）物料中水分的性质,根据物料中水分除去的难易程度，将其分为：,游离水分：与普通水有相同蒸汽压，易除去。,结合水分：比游离水饱和蒸汽压低，难除去。,3,枯燥是传热传质同时进行的过程,空气既是载热体，又是载湿体。,传质过程：,水分由物料内部向外表扩散。,水分在物料外表汽化。,两个概念,外表汽化控制：水分外表汽化速率小于内部扩散速率。,内部扩散控制：水分外表汽化速率大于内部扩散速率。,（二）枯燥机理,4,（三）恒速干操和降速枯燥,枯燥速度：单位时间、单位面积上所汽化的水分量。,恒速枯燥阶段：外表汽化控制阶段，主要排除游离水分。,降速枯燥阶段：内部扩散控制阶段，主要排除结合水分。,（图2-5-1）,5,二、生物工业产品枯燥的特点,（1）热敏性，易失活。,失活表示法：动力学方程 式2-5-3,讨论：枯燥温度T 、维持时间、活化能E，则产物失活大。,（R、Z为常数）,结论：短时、适温枯燥,（2）洁净枯燥,6,三、枯燥设备的选型原则,4,项原则：,产品的质量要求,（生物活性）,产品的纯度,（杂质或杂菌污染）,物料的特性,（粒、饼、粉、浆状等）,产量及劳动条件,表,2-5-1,7,第二节 非绝热枯燥设备,一、常压枯燥设备麦芽枯燥塔,用途：麦芽枯燥专用,功能：枯燥、烘烤（增香色）,降水过程：45%810%1.53.5%(恒速、降速两段),（）单层高效麦芽枯燥塔的结构与操作,结构：图2-5-2 P300（固定床）,组成：枯燥室（613m）、刮板机、撒麦机、风道,操作（间歇）：装料 枯燥（两阶段）卸料,参数：P301,注：图2-5-3 为沸腾床形式，优点高效，缺点能耗大。,8,（二）单层高效麦芽枯燥塔的设计计算,1.生产能力：式2-5-4（简化2-5-5）P302,2.空气耗量,特点：枯燥不同阶段汽化水分量不同，空气耗量不同。初期量大，以此为准计算。,公式：式2-5-6 P302,3.热量计算 式2-5-10 P304,4.压力损失 式2-5-13,9,例,2-5-2,：,P349,查,B,点值,10,二、真空枯燥设备,特点：,不需空气作枯燥介质；,适于热敏性和在空气中易氧化的物料；,生产能力低。,设备：,1.真空箱式枯燥器（间歇操作）,枯燥室、中空盘架（加热）、托盘、真空泵,2.带式真空枯燥器 图2-5-5（用于液状和浆状物料）,3.耙式真空枯燥器 图2-5-6（间歇操作、间壁传热）,11,第三节 绝热枯燥设备,一、气流枯燥原理及设备 （重点计算）,（一）气流枯燥原理及特点,原理：利用热气流使物料在流态下进行枯燥。,特点：P345,（二）气流枯燥设备 （复述类型）,1.长管气流枯燥器：枯燥管长几米至十几米 图2-5-7,2.脉冲式气流枯燥器：变管径增加速差 图2-5-8,3.旋风式气流枯燥器：变向惯性增加速差 图2-5-9,12,13,（三）气流枯燥计算 （如书P347）,内容：枯燥管长度L、直径D、枯燥时间,步骤：,（1）求物料悬浮速度Va、对流传热系数K,求Ki（基尔比切夫数）,据Ki由图2-5-10查Re,计算Va,据Re由图2-5-11查Ne,计算K,（2）物料总外表积,（3）枯燥时间,（4）枯燥管长度、直径 式2-5-16 2-5-17,例2-5-2：P349,14,二、喷雾枯燥原理及设备,（）喷雾枯燥原理及特点,原理：将浆料喷成雾状于热气流中完成枯燥。,特点：P350,（二）喷雾枯燥设备,分类：据喷雾器形式,压力喷雾枯燥塔 少用,气流喷雾枯燥塔 多用,离心喷雾枯燥塔 多用,15,1.气流喷雾枯燥设备,喷雾枯燥流程：图2-5-12 P351 （各型通用）,设备：图2-5-13 （塔直径与高度之比为1:2.43）,气流喷雾器：图2-5-14,2.离心喷雾枯燥设备,喷雾原理：水平方向高速旋转的圆盘将料液高速甩出，借空气的摩擦作用将料液拉丝成雾滴。,喷盘：图2-5-16,喷枪式：6喷嘴，中心负压，卷料,锥型、圆帽式：防止负压卷料现象，好用,16,3.压力喷雾枯燥设备,喷雾原理：借空气的摩擦作用将料液拉丝成雾滴。,喷嘴：图2-5-18,特点：p354,17,18,19,计算,1）枯燥塔直径,根据喷距半径计算 式2-5-18 P354,根据枯燥强度计算 式2-3-21 P316,2）枯燥塔高度,圆柱局部高度：H=（0.5-1.0）D,圆锥局部高度：离心塔，根据休止角计算或hD。,压力塔，H=（3-5）D,20,（三）喷雾枯燥的附属设备 （了解）,1.空气加热器,中心部件：由带翅片的钢管组装成蒸汽加热排管。,定型产品：SRZ型（表2-5-8，P355）,2.粉尘别离器,用途：收集废气带走的局部粉状产品,设备：新型扩散式旋风别离器 图2-5-19,特点：防止普通旋风别离器底部的返回气流把已经别离下来的粉尘重新卷起的缺点，更适合微细颗粒（510m）,21,三、流化床枯燥原理及设备,（）流化床枯燥原理及特点,原理：利用热空气流使物料呈沸腾状态进行枯燥。,特点：如书P319,应用：颗粒直径30m6mm物料的枯燥,（二）流化床枯燥设备,分类：,多层：（少用）,单层：单室（少用）、多室（常用）,造粒,流程：2-5-20,22,图,2-5-20,图,2-5-21,23,1.单层卧式多室流化床枯燥器,结构：图2-5-21,特点：防止物料返混造成枯燥不均。,2.沸腾造粒枯燥器,造粒原理：将雾化的料液喷洒到流态化的晶种上，使晶种不断长大并枯燥。,设备：图2-5-22 （不同截面处风速不同）,流程例如：图2-5-23,24,图,2-5-22,图,2-5-23,25,3.流化床枯燥器的 计算,（1）临界流化速度,概念：床层开始膨胀时的速度,公式一：2-5-23,公式二：2-5-24,（2）操作流化速度,概念：大于临界流化速度，小于带走速度。,公式一：2-5-27,公式二：2-5-28,（3）流化床几何尺寸,流化床床层高度Hf 2-5-31,（实际为计算值二倍，防止气带走料）,枯燥器直径D：2-5-33,枯燥时间 2-5-34,26,第四节 冷冻枯燥及其他枯燥设备 （了解）,一、冷冻枯燥原理及设备,（）冷冻枯燥原理及特点,原理：先将物料中水份冻结成固态冰，再在高真空状态下将冰升华为气体。,（二）冷冻枯燥流程及设备,流程：图2-5-25,枯燥分两个阶段：冷冻升华（除98%水）、加热汽化（可降水至0.5%）,系统组成：,冷冻：用于冻料、结霜（3、4、10）,真空：用于升华（5、6、7）,除水：用于化霜（8、9）,加热：升华、汽化用热（11、12）,27,28,29,二、微波枯燥原理及设备,（）微波枯燥原理,1.微波：波长0.001lm的高频电磁波。,2.原理：具有极性的水分子在高频电场中频繁取向，引起分子间摩擦而产生热量，实现枯燥。,3.材料,导体：反射微波-结构材料,绝缘体：穿透和局部反射微波-承载用件,介质：吸收、穿透、反射微波，吸收的变为热量-物料。,4.特点：内外同时加热（普通传热为由表及里）,（二）微波枯燥设备,举例：图2-5-31,图2-5-32,30,图,2-5-32,31,