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閱讀：447發(fā)布時間：2007-12-22
干燥過程及設(shè)備選型說明
干燥是很多行業(yè)生產(chǎn)流程中重要的和不可少的一個環(huán)節(jié)，干燥設(shè)備的選型合理和使用好壞直接影響到產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率、生產(chǎn)成本、能源消耗、人員勞動強度等指標(biāo)，由于干燥方法和干燥設(shè)備多種多樣，同一種物料有多種干燥方式，可使用多種類型的干燥設(shè)備，同一種干燥設(shè)備又能干燥多種物料，因此，干燥設(shè)備的合理選型和正確使用是非常正要的。為了便于用戶選擇一種理想的干燥設(shè)備，在此對一些相關(guān)問題作個簡要說明。
干燥方法
干燥就是從各種物料中去除濕分的過程，各種物料可以是固體、液體或氣體，固體又可分大塊料、纖維料、顆粒料、細粉料等等，而濕分一般是物料中的水分，也可以是其它溶劑。在此以水分為對象。
干燥方法有三類：
（1） 機械脫水法
機械脫水法就是通過對物料加壓的方式，將其中一部分水分擠出。常用的有壓榨、沉降、過濾、離心分離等方法。機械脫水法只能除去物料中部分自由水分，結(jié)合水分仍殘留在物料中，因此，物料經(jīng)機械脫水后物料含水率仍然很高，一般為40～60％。但機械脫水法是一種的方法。
（2） 加熱干燥法
也就是我們常說的干燥，它利用熱能加熱物料，氣化物料中的水分。除去物料中的水分需要消耗一定的熱能。通常是利用空氣來干燥物料，空氣預(yù)先被加熱送入干燥器，將熱量傳遞給物料，氣化物料中的水分，形成水蒸汽，并隨空氣帶出干燥器。物料經(jīng)過加熱干燥，能夠除去物料中的結(jié)合水分，達到產(chǎn)品或原料所要求的含水率。
（3） 化學(xué)除濕法
是利用吸濕劑除去氣體、液體、固體物料中的少量水分，由于吸濕劑的除濕能力有限，僅用于除去物料中的微量水分。因此生產(chǎn)中應(yīng)用很少。
在實際生產(chǎn)過程中，對于高濕物料一般均盡可能先用機械脫水法去除大量的自由水分，之后再采取其它干燥方式進行干燥。
物料與水分的結(jié)合方式
根據(jù)物料中所含水分去除的難易程度分為下列兩種：
（1）、非結(jié)合水分：
非結(jié)合水分包括存在于物料表面的潤濕水、孔隙水等物料與水分直接接觸時，被物料吸收的水分。由于與物料的結(jié)合強度小，故易于去除。
（2）、結(jié)合水分：
包括物料細胞或纖維管璧及毛細管中所含的水分。這種水分又可細分為化學(xué)結(jié)合水、物理化學(xué)結(jié)合水和機械結(jié)合水。其中，化學(xué)結(jié)合水主要包括結(jié)晶水，結(jié)合強度大，故難以去除，脫去結(jié)晶水的過程不屬于干燥過程；物理化學(xué)結(jié)合水包括吸附、滲透和結(jié)構(gòu)的水分，吸附水與物料的結(jié)合zui強，水分既可被物料的外表面吸附，也可吸附于物料的內(nèi)部表面，在吸附水分結(jié)合時有熱量放出，脫去時則需吸收熱量，滲透水分與物料的結(jié)合是由于物料組織壁的內(nèi)外溶解物的濃度有差異而產(chǎn)生的滲透壓所造成，結(jié)合強度相對弱小，結(jié)構(gòu)水分存在于物料組織內(nèi)部，在膠體形成時將水結(jié)合在內(nèi)，此類水分的離解可由蒸發(fā)、外壓或組織的破壞；機械結(jié)合水分包括有毛細管水分等，毛細管水分存在于纖維或微小顆粒成團的濕物料中，它與物料的結(jié)合強度較弱。
含結(jié)合水分的物料稱為吸水物料，如：木材、糧食、皮革、纖維及其織物、紙張、合成樹脂顆粒等。僅含有非結(jié)合水分的物料，稱為非吸水性物料，如鑄造用型砂、各種結(jié)晶顆粒等。就干燥的難易來說，非吸水性物料要比吸水性物料容易干燥得多。物料的結(jié)晶水為化學(xué)結(jié)合水，干燥過程一般是不能去除結(jié)晶水的。不同結(jié)構(gòu)的水分的結(jié)合能大約為100～3000J/mol。物料和水分的不同結(jié)合形式，使排除水分耗費的能量不同，這就說明干燥所需要的熱能也不一樣。
根據(jù)物料在一定的干燥條件下，其水分能否用干燥方法除處可分為平衡水分和自由水分。在生活中，常會遇到一些物料在濕度較大的空氣中"返潮"的現(xiàn)象，而這些返潮的物料在干空氣中又會回復(fù)其"干燥"狀態(tài)。不管"返潮"或"干燥"過程，進行到一定限度后，物料中的含水量必將趨于一定值，此值即稱為在此空氣狀態(tài)下的平衡水分。物料中所含的大于平衡水分的那一部水分，可以在干燥過程中從濕物料中去除，稱之自由水分。
濕物料的干燥過程
1、濕物料的干燥過程
干燥的條件為干燥介質(zhì)（通常為熱空氣）的流動速度、濕度和溫度。
當(dāng)熱空氣從濕物料表面穩(wěn)定地流過時，由于空氣的溫度高，物料的溫度低，因此空氣與物料之間存在著傳熱推動力，空氣以對流的方式把熱量傳遞給物料，物料接受了這項熱量，用來氣化其中的水分，并不斷地被氣流帶走，而物料的濕含量不斷下降。當(dāng)物料的濕含量下降到平衡水分時，干燥過程結(jié)束。
物料干燥過程中，存在著傳熱和傳質(zhì)兩個相互的過程，所謂傳熱就是熱空氣將熱量傳遞給物料，用于氣化其中的水分并加熱物料，傳質(zhì)就是物料中的水分蒸發(fā)并遷移到熱空氣中，使物料水分逐漸降低，得到干燥。
2、干燥過程的特點
在干燥過程中，由于物料總是具有一定的幾何尺寸大小，即使是很細的粉料，從微觀也可看成是有一定尺寸的顆粒，實際上上述傳熱傳質(zhì)過程在熱氣流與物料顆粒之間和物料顆粒內(nèi)部的機理是不相同的，在干燥理論上就將傳熱傳質(zhì)過程分為熱氣流與物料表面的傳熱傳質(zhì)過程和物料內(nèi)部的傳熱傳質(zhì)過程。由于這兩種過程的不同而影響了物料的干燥過程，兩者在不同干燥階段起著不同的主導(dǎo)和約束作用，這就導(dǎo)致了一般濕物料干燥時前一階段總是以較快且穩(wěn)定的速度進行，而后一階段則是以越來越慢的速度進行，所以我們就將干燥過程分為等速干燥階段和降速干燥階段。
（1） 等速干燥階段
在等速干燥段內(nèi)，物料內(nèi)部水分擴散至表面的速度，可以使物料表面保持著充分的濕潤，即表面的濕含量大于干燥介質(zhì)的zui大吸濕能力，所以干燥速度取決于表面氣化速度。換句話說，等速段是受氣化控制的階段。由于干燥條件（氣流溫度、濕度、速度）基本保持不變，所以干燥脫水速度也基本一致，故稱為等速干燥階段，此一階段熱氣流與物料表面之間的傳熱傳質(zhì)過程起著主導(dǎo)作用。因此，提高氣流速度和溫度，降低空氣濕度就都有利于提高等速階段的干燥速度。等速階段物料吸收的熱量幾乎全部都用于蒸發(fā)水分，物料很少升溫，故熱效率很高?？梢哉f等速段內(nèi)的脫水是較容易的，所去除的水分，純屬非結(jié)合水分。
（2） 降速干燥階段
隨著物料的水分含量不斷降低，物料內(nèi)部水分的遷移速度小于物料表面的氣化速度，干燥過程受物料內(nèi)部傳熱傳質(zhì)作用的制約，干燥的速度越來越慢，此階段稱為降速干燥階段，有以下幾個特點：
降速段的干燥速率與物料的濕含量有關(guān)，濕含量越低，干燥速率越小。這是與等速段不同的*個特點；
降速段的干燥速率與物料的厚度或直徑很有關(guān)系，厚度越厚，干燥速率越小。這是第二個特點；
當(dāng)降速階段開始以后，由于干燥速率逐漸減小，空氣傳給物料的熱量，除作為氣化水分用之外，尚有一部分將使物料的溫度升高，直至zui后接近于空氣的溫度。這是第三個特點；
降速段的水分在物料內(nèi)部進行氣化，然后以蒸汽的形態(tài)擴散至表面，所以降速階段的干燥速率*取決于水分和蒸汽在物料內(nèi)部的擴散速度。因此也把降速段稱作內(nèi)部擴散控制階段。這是第四個特點。
在降速階段，提高干燥速度的關(guān)鍵不再是改善干燥介質(zhì)的條件，而是提高物料內(nèi)部濕份擴散速度的問題。提高物料的溫度，減小物料的厚度都是很有效的辦法。這是第五個特點。
相對等速干燥階段，降速段的干燥脫水要困難得多，能耗也要高得多。
所以為了提高干燥速度，降低能耗，保證產(chǎn)品品質(zhì)，在生產(chǎn)工藝允許的情況下，應(yīng)盡可能采取打散、破碎、切短等方法減小物料的幾何尺寸，以有利于干燥過程的進行。
干燥設(shè)備選型前需要確定的條件
由于干燥過程中濕物料的種類很多，干燥特性又差別很大，所以需要不同類型的干燥方法和設(shè)備。這樣就帶來了干燥方法和設(shè)備的選型問題。如果選擇不當(dāng)，就必然會帶來設(shè)備投資過大，或操作費用上升，或產(chǎn)品質(zhì)量不符合要求，在情況下乃至不能操作運行。所以，必須對選型問題給予足夠的重視。
1、 物料性能及干燥特性
（1） 物料的形態(tài)
大至成型的木材、陶瓷制品以及片狀、纖維狀、顆粒狀、細粉狀直至膏糊狀和液體物料，都是工業(yè)上需要干燥的物料。故選擇干燥機應(yīng)首先依據(jù)物料的形態(tài)。
（2）物料的各種物理特性
包括密度、堆密度、粒徑分布、熱容以及物料的粘附性能等。粘附性能的高低，對進出料和某些形式的干燥機的工作有很大的影響，粘附嚴重時干燥過程無法進行。
（3）物料在干燥過程中的特性
包括受熱的熱敏性，有些物料在受熱后會變色和分解變質(zhì)。另外，干燥過程中物料的收縮將使成型制品開裂或變形，從而使產(chǎn)品品質(zhì)降低甚至報廢。
（4）物料與水分結(jié)合的狀態(tài)
它決定了干燥的難易程度、能量消耗水平和在干燥機內(nèi)所需停留時間的長短，這與選型有很大的關(guān)系。例如，對難干燥的物料主要是給予較長的停留時間，而不是強化干燥的外部條件。
2、 對干燥產(chǎn)品的要求
（1） 對干燥產(chǎn)品形態(tài)的要求
在某些情況下這一點顯得特別重要。如在食品干燥中，對產(chǎn)品幾何形狀的要求是能否使產(chǎn)品含水率達到干燥要求的關(guān)鍵。再如象洗衣粉、染料等為利于速溶并避免粉塵飛揚，選擇干燥機時必須應(yīng)用噴霧造粒裝置。
（2） 對干燥均勻性的要求
（3） 對產(chǎn)品的衛(wèi)生的要求
（4） 對產(chǎn)品的一些特殊要求
如對咖啡、香菇、蔬菜等物料的干燥，要求產(chǎn)品能保持其*的香味，故不能采用高風(fēng)溫的快速干燥。
3、 濕物料含水量的波動情況及干燥前的脫水
進入干燥機的物料含水率應(yīng)盡可能避免較大的波動，若含水量變大，將使干燥機產(chǎn)量下降或干燥產(chǎn)品達不到含水率要求，若含水率變小，則出口排氣溫度上升，產(chǎn)品過度干燥，不單會使干燥機熱效率下降，有時還會使產(chǎn)品溫度上升，從而影響產(chǎn)品質(zhì)量。
對于高濕物料（含水率60％以上），在干燥前應(yīng)盡可能應(yīng)用機械脫水（壓濾、離心脫水等）給予預(yù)脫水。機械脫水的設(shè)備費用雖較高，但其操作費用之低廉是熱風(fēng)干燥無法相比的。
干燥機選用需注意的問題
干燥機選擇一般會涉及這樣幾個問題：
1、 物料形態(tài)
干燥設(shè)備選型主要是根據(jù)被干燥物料的形態(tài)來確定，物料形態(tài)不僅決定其干燥方式，同時對干燥機的干燥效率、干燥質(zhì)量、干燥均勻性及進、出料裝置等都有很大的影響，所以如工藝允許，對被干燥的物料應(yīng)盡可能采取粉碎、篩分、切短等預(yù)處理。因此干燥設(shè)備不僅僅是一個選型的問題，還應(yīng)該制定科學(xué)的干燥工藝，才能達到滿意的效果。
2、 影響干燥機生產(chǎn)能力的因素
由于同種干燥方法，干燥脫水一公斤所消耗的熱能基本一致，而干燥機所配套熱源（熱風(fēng)爐、蒸汽散熱器等）容量也是一定的，因此干燥機的主要技術(shù)指標(biāo)--干燥能力往往以每小時的脫水量（或zui大脫水量）為依據(jù)。此指標(biāo)是在一定條件下測定的，如濕物料種類、初始含水率、zui終含水率、熱風(fēng)溫度、環(huán)境溫濕度等。其中只要有一個條件發(fā)生變化，對干燥機生產(chǎn)能力就都有影響，有時影響還較大。下面分別說明。
（1） 濕物料種類
濕物料種類這里是指物料與水分的結(jié)合形式。濕物料可以分為①毛細管多孔物料，水分主要靠毛細管力而結(jié)合在物料中，如砂子、二氧化硅、活性炭、素?zé)沾傻?，水分與物料的結(jié)合強度較小，干燥較容易；②膠體物料，水分與物料的滲透結(jié)合形式占主導(dǎo)地位，如膠、面粉團等，這種物料一般表現(xiàn)粘度大，水分與物料的結(jié)合強度較大，干燥較困難；③毛細管多孔膠體物料，則具有以上兩類物質(zhì)的性質(zhì)，如泥煤、粘土、木材、織物、谷物、皮革等這類物料種類zui多，但此類物料之間的水分結(jié)合形式也有差別，決定了在同等條件下脫水的難易也不相同。
物料的形態(tài)對干燥也有很大的影響，如顆粒物料，顆粒大比顆粒小難干燥，而大塊料，厚度小比厚度大容易干燥。
（2） 濕物料含水率
含水率（濕含量）是水分在濕物料總重中所占的百分率。
|
| ｍ = | Ｗ×１００ | ＝ | Ｗ×１００ | （％） |
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| |||||
| Ｇ | Ｇｏ＋Ｗ |
式中：W--水分重量；
G--濕物料重量；
G0--絕干物料重量。
初始含水率是指進入干燥機之前濕物料的含水量，通常是濕物料只要能在干燥機內(nèi)工作，初始含水率越高，干燥機所表現(xiàn)出來的脫水能力就發(fā)揮得越充分。反過來說，初始含水率越高，zui終含水率一定時，干燥機越能達到zui大脫水能力，但出干料量反而下降。
（3） zui終含水率
一般干燥后段均處于降速干燥階段，要求zui終含水率越低，干燥難度就越大，所需干燥時間越長、熱效率也越低，因此也影響產(chǎn)量。
（4） 熱風(fēng)溫度
熱風(fēng)溫度或稱干燥介質(zhì)溫度，是干燥中zui敏感的一個條件。熱風(fēng)溫度越高，則所含熱能越多，同時熱風(fēng)的相對濕度也越低，吸收水分、攜帶水分的能力也越強，非常有利于干燥，而且干燥熱效率也很高。在許多干燥設(shè)備中，當(dāng)其它條件不變，干燥機的脫水能力基本與熱風(fēng)溫度的變化成正比。在選擇干燥設(shè)備時，一定要對破壞物料的極限溫度有充分的數(shù)據(jù)，在物料允許的情況下，盡量選擇高溫介質(zhì)。特別應(yīng)注意的是，許多種干燥方法，特別是快速干燥，干燥后的物料溫度大大低于干燥介質(zhì)溫度，例如氣流干燥機熱風(fēng)溫度雖然高達250℃以上，而出料溫度一般均在60℃以下。
（5） 環(huán)境溫濕度
這里主要是指天氣的變化對干燥的影響，一般干燥機都是以大氣加熱作干燥介質(zhì)的，大氣的溫度越高，濕度越低，就越有利于干燥，而南方春夏季，天雨潮濕，空氣濕度很大，就不利于干燥機能力的發(fā)揮，影響產(chǎn)量。
我國幅員遼闊,南北方空氣濕度相差很大。在南方某些地方，冬季的濕度僅為0.008 kg水/ kg絕干空氣，而到春夏季，其大氣濕度卻高達0.025 kg水/ kg絕干空氣，是前者的三倍多，因此，在較低排氣溫度﹙＜90℃﹚下操作的熱風(fēng)干燥，在春夏季時大氣濕度增高，其干燥速率必然下降，而所需的時間將上升。由于大氣濕度的增高，物料的平衡水含量亦必然上升，這些因素均將使干燥產(chǎn)量下降，在某些情況下會使產(chǎn)量下降50％以上。
熱源的選擇
作為干燥設(shè)備配套的熱源設(shè)備很多，通常是按消耗的燃料來分類，有燃煤、燃油、燃氣、電力等，按換熱情況又可分為干燥介質(zhì)直接加熱和間接加熱。
譬如鍋爐加熱水形成水蒸汽，水蒸汽再通過散熱器加熱干燥介質(zhì)，這就是兩次間接加熱，這種方式總的熱效率很低，僅40％左右，在某些工廠生產(chǎn)中有多處用熱點，為便于集中供熱和管理，采用較多。
燃煤熱風(fēng)爐有間接加熱的和直接用燃燒煙氣作干燥介質(zhì)的（直火爐），間接加熱的熱空氣清潔干凈，熱效率60～70％。而直接加熱的因受煙塵的污染而影響產(chǎn)品質(zhì)量，但熱能利用很充分，熱效率很高，對干燥時物料中混入少量煙塵而無影響時，可優(yōu)先采用。油燃燒器目前也使用越來越多，具有操作簡便、升溫迅速、溫度穩(wěn)定、控制方便的優(yōu)點，且使用成本較低。
熱源選擇合理與否影響很大，涉及到設(shè)備的投資費用、熱風(fēng)溫度、物料的干燥質(zhì)量、干燥成本、環(huán)境保護、人員勞動強度、自動控制水平等。
關(guān)于干燥設(shè)備的保溫
干燥設(shè)備的保溫投入的費用不高，但干燥機的熱效率一般可以提高10－30％，所以應(yīng)引起足夠的重視。
排出物料的回收
所有的干燥設(shè)備都有排濕口，特別是采用熱風(fēng)干燥方式，排濕口或多或少總會夾帶一些超細粉末物料。對一些價值較高或排放量有限制的物質(zhì)，物料的回收顯得格外重要。物料的回收有專門的裝置，在干燥系統(tǒng)中，對干燥機的工作參數(shù)有影響，在設(shè)備選型時要一并考慮。
商 鋪：滁州機械工業(yè)有限公司 http://m.gsmiaopu.com/st7730/
主營產(chǎn)品：復(fù)合肥設(shè)備,陶粒設(shè)備,球團設(shè)備,膨潤土設(shè)備,環(huán)保除塵設(shè)備,石灰窯設(shè)備，輸送設(shè)備，尿素破碎機，干混砂漿設(shè)備，干燥劑造粒機，陶粒砂造球機，篩分設(shè)備，石英砂烘干機，膨潤土烘干機
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