Foodjx導(dǎo)讀:干燥是一項古老而又重要的單元操作,通常指利用熱能使物料中的濕份汽化,并將產(chǎn)生的蒸汽排除的過程。其本質(zhì)為被除去的濕份從固相中轉(zhuǎn)移到氣相內(nèi),固相為被干燥的物料,氣相為干燥介質(zhì)。干燥是zui為常見和耗能zui大的工業(yè)操作,也是化工單元操作中zui為多種多樣的一類操作,用于不同性狀物料的干燥方法多達百種。
干燥又是一個zui復(fù)雜、研究很不充分的操作,因為在固體介質(zhì)中同時發(fā)生熱量、質(zhì)量和動量的傳遞現(xiàn)象,用數(shù)學(xué)描述存在著困難性和無效性。所以國外許多學(xué)者認為:“干燥是一門藝術(shù)”,有大量的“knowhow”(知其然),而沒有足夠的“knowwhy”(知其所以然)。迄今為止大多數(shù)
干燥機的設(shè)計在很大程度上是依賴中試和經(jīng)驗相結(jié)合完成的。
干燥機分類及國內(nèi)外應(yīng)用研究概況
干燥方式的多樣導(dǎo)致了
干燥設(shè)備的多樣性,許多人試圖對干燥機進行分類,McCormick嘗試從用戶視角進行分類,Sloan將干燥機分成20個型式,Dittman提出了工業(yè)上普遍運用的分類標準,即按熱量傳遞方式將干燥設(shè)備分成直接傳熱式干燥設(shè)備和間接傳熱式干燥設(shè)備。
直接傳熱式干燥設(shè)備顧名思義,干燥介質(zhì)直接與被干燥物料接觸,把熱量傳遞給物料,同時將物料蒸發(fā)的濕份帶走。典型的有噴霧干燥器、流化床干燥器、轉(zhuǎn)筒式干燥機、盤架式干燥機等。直接傳熱干燥設(shè)備雖然結(jié)構(gòu)簡單,但其中運用的干燥介質(zhì)普遍熱值較低,為了符合成品要求,介質(zhì)流量很大,設(shè)備配套成本上升,且熱效率低一直是困擾其運用的關(guān)鍵。
間接傳熱設(shè)備中,物料和干燥介質(zhì)通過一層金屬壁隔開,熱量由金屬壁傳至物料。因為非冷凝氣體與金屬壁的傳熱系數(shù)太小,所以此類干燥設(shè)備的加熱介質(zhì)
一般是冷凝氣體或液體。與直接干燥設(shè)備相比,間接干燥設(shè)備有如下優(yōu)點:(1)產(chǎn)品質(zhì)量易于保證。由于物料與干燥介質(zhì)不直接接觸,避免了干燥介質(zhì)對物料的二次污染(2)干燥熱源趨于多樣化。物料與干燥介質(zhì)分離使我們對熱源的要求有所降低。譬如可以分別用蒸汽和煙道氣作為干燥介質(zhì)。這樣,當(dāng)能源緊缺時,此類干燥機的工作就較少受影響。(3)高的熱效率。間接加熱干燥機的熱效率主要體現(xiàn)在尾氣流量上,與直接加熱干燥機相比,間接加熱干燥機的尾氣流量小,因而帶走的熱能就少。一般說來,達到相同的干燥質(zhì)量,間接式干燥機所需熱能是直接式干燥機的12~13,并且隨著成品目標濕度的降低,間接式干燥機的優(yōu)勢會顯著增加。(4)低污染尾氣流量小使從干燥機攜帶出的粉塵也大為減少,可以把污染控制在很小的范圍內(nèi)。我國酒精行業(yè)開始利用間接干燥機處理殘渣,不僅使工廠工業(yè)廢水中BOD含量和COD含量達到國家排放標準,而且每生產(chǎn)一噸酒精可附產(chǎn)0.9噸高蛋白飼料。
事物都有其兩面性,接觸式干燥的缺憾是:黏度大的物料在金屬加熱面上不易更新,使干燥機的傳熱系數(shù)大為降低,嚴重的會造成結(jié)巴,影響干燥過程的進行。
為了提高間接式干燥機的傳熱效果,一般將間接式干燥機的傳熱部件設(shè)計成旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu),旋轉(zhuǎn)式間接干燥機主要有旋轉(zhuǎn)圓盤式、旋轉(zhuǎn)列管式、滾筒式、旋轉(zhuǎn)槳式等干燥機。其中旋轉(zhuǎn)圓盤式、旋轉(zhuǎn)列管式干燥機國外80年代中期起已廣泛應(yīng)用于化工、食品、飼料等行業(yè)我們經(jīng)過數(shù)年的研究并與制造廠合作已成功研制出該機并逐步投入運行,如酒精行業(yè)酒精糟的干燥、無機鹽行業(yè)中輕質(zhì)碳酸鈣的干燥等。
旋轉(zhuǎn)列管式干燥機和旋轉(zhuǎn)圓盤式干燥機的開發(fā)研究
結(jié)構(gòu)
這兩種旋轉(zhuǎn)式間接干燥機的結(jié)構(gòu)主要由以下四部分組成:(1)主機轉(zhuǎn)子系統(tǒng),此為干燥機的核心部件,不同的干燥機有不同的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。旋轉(zhuǎn)列管式干燥機的
轉(zhuǎn)子由兩端中空軸、封頭及數(shù)百根管子形成的管束組成;旋轉(zhuǎn)圓盤式干燥機的轉(zhuǎn)子由中空軸和焊接組裝在其上的數(shù)十只圓盤組成。其結(jié)構(gòu)如圖1、圖2。運轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)子靠兩端軸承支撐:一端為固定軸承,一端可以自由游動、消耗熱膨脹。轉(zhuǎn)子四周有固定在架子上的抄板。(2)傳動系統(tǒng),由主電機、減速系統(tǒng)組成(擺線針輪減速和齒輪減速二級)。(3)管路系統(tǒng),由調(diào)節(jié)閥門、金屬軟管、旋轉(zhuǎn)接頭等組成。
(4)排風(fēng)和除塵系統(tǒng),引
風(fēng)機排風(fēng),配濕法除塵回收熱水和粉塵。