乾燥過程就是脫除表面水分,同時發生傳熱和傳質的單元操作過程。乾燥設備在石化企業中的應用非常普遍,如今更是在醫藥,食品,造紙等跟生活密切相關的行業中得到廣泛應用。
完成乾燥任務的機械設備通常是由多臺裝置構成的系統,但往往稱為乾燥機或乾燥器。例如,噴霧乾燥系統稱為噴霧乾燥機或噴霧乾燥器,冷凍乾燥設備系統稱為冷凍乾燥機或冷凍乾燥器等。 接下來小七為大家介紹常見的乾燥器,按乾燥設備發展順序為大家介紹各類乾燥器的原理和特點。
近代乾燥機開始使用的是間歇操作的固定床式乾燥機。
固定床式乾燥機是間歇式的對流型乾燥設備,優點是升溫排溼快,烤房較高,空間利用率較大,熱能利用較好。缺點是操作勞動強度大。固定床式烘乾機主要用於小批量土特產品、果品的幹制。還可以在這類烘房內,利用蒸汽管道,間接加熱,製作果脯等產品。
固定式小型玉米乾燥機
19世紀中葉,洞道式乾燥機的使用,標誌著乾燥機由間歇操作向連續操作方向的發展。
洞道式乾燥機有一段長度為20~40m的洞道。洞道的門只有在進、卸料時才開啟,其餘時間都是密閉的。
優點:①具有非常靈活的控制條件,可使食品處於幾乎所要求的溫度-溼度-速度條件的氣流之下,因此特別適用於實驗工作;②料車每前進一步,氣流的方向就轉換一次,製品的水分含量更均勻。缺點:①結構複雜,密封要求高,需要特殊的裝置;②壓力損失大,能量消耗多。
廂式乾燥器,網帶式乾燥機作為對流型乾燥設備,使得連續式操作方式更為便利。
(1)廂式乾燥器
廂式乾燥器結構圖
廂式乾燥器是一種常壓間歇式乾燥器,小型的稱為烘箱,大型的稱為烘房。
優點:製造和維修方便,使用靈活性大。食品工業上常用於需長時間乾燥的物料、數量不多的物料以及需要特殊乾燥條件的物料,如水果、蔬菜、香料等。 缺點:主要是乾燥不均勻,不易抑制微生物活動,裝卸勞動強度大,熱能利用不經濟(每汽化1kg水分,約需2.5kg以上的蒸汽)。
(2)網帶式乾燥機 網帶式乾燥機適用於穀物、脫水蔬菜、中藥材等產品的乾燥。適用的物料形狀可有片狀、條狀、顆粒、棒狀、濾餅類等。
網帶式乾燥機是一種將物料置於輸送網帶上,在隨帶運動通過隧道過程中與熱風接觸而乾燥的設備。網帶式乾燥機由乾燥室、輸送帶、風機、加熱器、提升機和卸料機等組成。
優點:網帶透氣性能好,熱空氣易與物料接觸,停留時間可任意調節。物料無劇烈運動,不易破碎。每個單元可利用循環迴路,控制蒸發強度。若採用紅外加熱,可一起乾燥、殺菌,一機多用。 缺點:佔地面積大,如果物料乾燥的時間較長,則從設備的單位地面積生產能力上看不很經濟,另外設備的進出料口密封不嚴,易產生漏氣現象。
迴轉圓筒乾燥機則較好地實現了顆粒物料的攪動,乾燥能力和強度得以提高。
迴轉圓筒乾燥機的主體是沿軸向裝有若干抄板的圓筒。圓筒略呈傾斜放置,在齒輪機構的驅動下作旋轉運動。
機械化程度較高,生產能力較大;乾燥介質通過轉筒的阻力較小;對物料的適應性較強,操作穩定方便,運行費用較低;裝置比較笨重,金屬耗材多,傳動機構複雜,維修量較大;設備投資高,佔地面積大。
一些行業則分別發展了適應本行業要求的連續操作乾燥機,如紡織、造紙行業的滾筒乾燥機。
滾筒乾燥器是以導熱方式加熱的連續乾燥器,它適用於溶液、懸浮液、膠體溶液等流動性物料的乾燥。
滾筒的直徑一般為0.5~1.0m、長度為1~3m、轉速為1~3r/min。處理物料的含水量可為10~80%。滾筒乾燥器熱效率高(熱效率為70~80%),動力消耗小(大約為0.02~0.05kW/kg水),乾燥強度大(30~70kg水/(h·m2)),物料停留時間短(5~30s),操作簡單。
但滾筒乾燥器結構複雜,傳熱面積小,乾燥產品含水量較高(一般為3~10%)。滾筒乾燥器與噴霧乾燥器相比,具有動力消耗低、投資少,維修費用少,乾燥時間和乾燥溫度容易調節(可改變滾筒轉速和加熱蒸汽壓力)等優點,但其在生產能力、勞動強度和條件等方面則不如噴霧乾燥器。
20世紀初期,乳品生產開始應用噴霧乾燥機,為大規模乾燥液態物料提供了有力的工具。
噴霧乾燥器是將溶液、漿液或懸浮液通過噴霧器而形成霧狀細滴並分散於熱氣流中,使水分迅速汽化而達到乾燥的目的。熱氣流與物料可採用並流、逆流或混合流等接觸方式。 這種乾燥方法不需要將原料預先進行機械分離,且乾燥時間很短(一般為5~30s),因此適宜於熱敏性物料的乾燥,如食品、藥品、生物製品、染料、塑料及化肥等。
LPG高速離心噴霧乾燥機
噴霧乾燥的優點是乾燥速率快、時間短,尤其適用於熱敏物料的乾燥;可連續操作,產品質量穩定;乾燥過程中無粉塵飛揚,勞動條件較好;對於其它方法難於進行乾燥的低濃度溶液,不需經蒸發、結晶、機械分離及粉碎等操作便可由料液直接獲得乾燥產品。 其缺點是對不耐高溫的物料體積傳熱係數低,所需乾燥器的容積大;單位產品耗熱量大及動力消耗大。另外,對細粉粒產品需高效分離裝置。
20世紀40年代開始,隨著流化技術的發展,高強度、高生產率的沸騰床和氣流式乾燥機相繼出現。
(1)流化床乾燥器
流化床乾燥器又稱沸騰床乾燥器,是流態化技術在乾燥操作中的應用。流化床乾燥器種類很多,大致可分為:單層流化床乾燥器、多層流化床乾燥器、臥式多室流化床乾燥器、噴動床乾燥器、旋轉快速乾燥器、振動流化床乾燥器、離心流化床乾燥器和內熱式流化床乾燥器等。
臥式多室沸騰床乾燥器
流化乾燥與氣流乾燥一樣,具有較高的熱質傳遞速率。物料在乾燥器中停留時間可自由調節,由出料口控制,因此可以得到含水量很低的產品。 流化床乾燥器結構簡單,造價低,活動部件少,操作維修方便。與氣流乾燥器相比,流化床乾燥器的流體阻力較小,對物料的摩損較輕,氣固分離較易,熱效率較高。
沸騰乾燥機
缺點是流化床乾燥器適用於處理粒徑為30μm~6mm的粉粒狀物料,粒徑過小使氣體通過分布板後易產生局部溝流,且顆粒易被夾帶;粒徑過大則流化需要較高的氣速,從而使流體阻力加大、磨損嚴重。
單層沸騰床乾燥器僅適用於易乾燥、處理量較大而對乾燥產品的要求又不太高的場合。是粉粒狀物料乾燥的最主要手段。
(2)氣流式乾燥機
物料與熱空氣一起以切線方向進入乾燥機內,在內管和外管間作螺旋運動。顆粒處於懸浮旋轉運動的狀態,所產生的離心加速作用使物料在很短的時間內(幾秒)達到乾燥的目的。
ME1604氣流乾燥器
氣流乾燥器具有以下特點: (1)處理量大,乾燥強度大。 (2)乾燥時間短。物料在乾燥器內一般只停留0.5~2s,故即使乾燥介質溫度較高,物料溫度也不會升的太高。因此,適用於熱敏性、易氧化物料的乾燥。 (3)設備結構簡單,佔地面積小。固體物料在氣流作用下形成稀相輸送床,所以輸送方便,操作穩定,成品質量均勻,但對所處理物料的粒度有一定的限制。 (4)產品磨損較大。由於乾燥管內氣速較高,物料顆粒之間、物料顆粒與器壁之間將發生相互摩擦及碰撞,對物料有破碎作用,因此氣流乾燥器不適於易粉碎的物料。 (5)對除塵設備要求嚴,系統的流體阻力較大。
冷凍升華、輻射和介電式乾燥機則為滿足特殊要求提供了新的手段。60年代開始發展了遠紅外和微波乾燥機。
紅外線乾燥器是輻射型乾燥器,微波乾燥器是介電加熱型乾燥器。
(1)紅外線乾燥器
利用紅外線輻射使乾燥物料中的水分汽化的乾燥方法。紅外線乾燥方式在工業的多個領域有著廣泛的應用,具有乾燥速度快,質量好,效率高等優點。紅外線技術在電子、薄膜開關、電子線路板、液晶顯示器、玻璃、水晶、太陽能光伏、植絨、木材、食品、藥品、汽車製造等行業的烘乾及乾燥發揮著重要的作用。
(2)微波乾燥機
微波乾燥是一種新型的乾燥方式。乾燥時,微波能直接作用於介質分子轉換成熱能,由於微波具有穿透性能使介質內外同時加熱,不需要熱傳導,所以加熱速度非常快,對含水量在30%以下的食品,乾燥速度可縮短數百倍。同時不管物體任何形狀,由於物體的介質內外同時加熱,物料的內外溫差小,加熱均勻,不會產生常規加熱中出現外焦內生的狀況,使乾燥質量大大提高。
21世紀,乾燥機發展更趨向高品質、低能耗、環保型的產品結構。
(1)真空耙式乾燥機
真空耙式乾燥機
加熱蒸汽加熱夾套內側的漿膏狀物料。裝料後器內抽真空。水平攪拌器每隔數分鐘交替正反轉動,將粘附在器壁上的物料刮下並混合。攪拌器葉片之間自由放置四根碾輥,碾輥落下打擊葉片,將粘附在葉片上的物料震落。乾燥完畢後,停止加熱,接通大氣,卸料,完成一個間歇操作。
優點: 適應性強,應用較廣 由於耙式 真空乾燥機利用夾套加熱、高真空排氣,所以幾乎對所有不同性質、不同狀態的物料都適應,特別適應易爆、易氧化、膏狀物料的乾燥。 產品質量好 由於乾燥過程中,耙齒不斷正反轉動,被乾燥物料攪拌均勻,避免的物料的過熱,水分也容易逸出,殼得到低溫度的產品。由於產品粒度細,不需粉碎即可包裝。 蒸汽耗量小 由於真空耙式乾燥機多用蒸汽通入夾套,利用潛熱加熱物料,處理每公斤成品耗用蒸汽量較小,一般為1.3-1.8㎏蒸汽。 按乾燥物料的不同特性及要求,乾燥機的密封系統可選擇填料密封和機械密封兩種,特殊的設計保證了密封性和使用壽命。 易於操作 真空耙式乾燥機操作方便,定員少,勞動強度低。由於物料外逸損失減小,改善了環境衛生。
缺點: 結構複雜,造價較貴。由於是間歇操作,乾燥時間長,股產量低;又由於不易出清物料,因此不適宜經常調換品種的生產。同時,為了保證真空度,必須經常維護檢修真空裝置。
(2)膜乾燥器
膜乾燥器原理結構圖
膜乾燥器又名CMD膜乾燥器,滲膜式乾燥器,乾燥機等。膜乾燥器可以連續進行。膜乾燥器適合用於局部工作面或設備前端,這樣對壓縮空氣的乾燥更經濟,更可靠 。
CMD膜乾燥器的顯著應用特點:
*可以獲得更可靠,更經濟的乾燥壓縮空氣
*體積小巧,適合行動裝置和狹小空間
*安裝簡便,無需電源
*免維護,省卻維修煩惱
*多種型號,適合局部應用
*獨有的螺旋纏繞技術,實現體積最小化,效率更高
我國現在已生產的乾燥設備品種日益增加,適用範圍不斷擴大,產品水平及質量正在迅速提高,市場競爭能力正在不斷增強。如果您知道更多乾燥過程的新設備,歡迎和我們進行交流,讓更多的七友們了解。