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1、9.5.3 干燥时间的计算（1）恒定干燥条件下的干燥时间计算（间歇过程）a）恒速干燥阶段 干燥速率R的求取： 干燥速率R可由实验测定，所用实验条件必须与待设计的干 燥器的条件（如干燥器型式、空气流速及空气的状态、湿物料 的堆积厚度等）相同。 也可按传质或传热速率式估算恒速阶段的干燥速率R。 kH 、 h 可由实验求得 ，可供参考的经验式：W/m2 oC 适用范围： 空气平行流过物料表面或 空气垂直流向固体表面适用于：b） 降速阶段的干燥时间 积分法 求解：干燥曲线已知，将1/R对相应的X值进行标绘，求得X2-Xc之间的面积，再由上式求得时间2。 特点：比较准确，但计算较繁，且事先应具有从实验获
2、得的与生产条件相仿的干燥速度曲线。 近似计算 简化：当降速段的速率曲线近似地以临界C点与平衡含水量E点的联线替代降速段曲线时，则R与X-X*成正比。 计算式：简化后，推导得降速阶段干燥时间2为： 对多孔性物料，符合毛细管理论的干燥过程适宜采用这种方法。 按扩散理论计算 对于厚度为l的平板，当侧面和底面绝热，干燥只在表面上进行时，在干燥时间较长的情况下：最终含水量为X2所需降速干燥时间为： c） 总的干燥时间 =1+2 注：上式中的DL为常数，但DL是随含水量和温度而变化的，含水量越大，温度越高，DL越大，计算时应采用实验所得的平均值。 （2）非恒定干燥条件下的干燥时间计算（连续过程）实际干燥过
3、程，干燥条件不是恒定的。一连续逆流干燥器物料与空气的温度沿流程的分布曲线 ：区：预热区 ，可忽略不计 区：干燥的第一阶段区：干燥的第二阶段 干燥器长温度H2t2X11X1twXCtwX22H2t2HCtCH1t1忽略预热段，其它两段的干燥时间可分别计算如下： a）干燥的第一阶段 在干燥的第一阶段，任一截面都可写出传递速率关系： 任一微元距离内，空气与湿物料逆流接触的时间为d，相应的湿度和水分含量的变化为dH与dX，根据物料衡算有：若干燥的第一阶段为绝热冷却过程，则kH和Hw均为常数。 式中，Hc为：设干燥速率与自由水分的关系仍可用下式表示： b）干燥的第二阶段 由物料衡算：第二阶段的任一截面和
4、物料出口之间做水分的衡算，可得： 如空气的状态变化可视为绝热冷却过程，则Hw为常数 ，上式积分后整理得：c ）总干燥时间 =1+2 （3）干燥过程设计参数的确定 进口温度： 为了强化干燥过程，降低设备成本，应提高空气的入口温度。 空气的进口温度与湿度 空气出口温度 在并流操作中，一般取气体出口温度比固体出口温度高1020在逆流操作中，一般可选100作为初步设计值。 降低空气的出口温度，可减少空气的消耗量、提高热效率、降低操作费用。 进口湿度：空气的进口湿度愈低，所需的空气量就愈少。一般情况下，空气的进口湿度决定于当时当地的大气状态。 湿物料的出口温度 目前还没有较精确的计算公式，一般取相似于设
5、计条件下的实验值，或用经验式估算。 物料允许的最高温度对于细颗粒或液滴并流干燥时，湿物料的出口温度2为： 9.6 干 燥 器 为满足生产需要，干燥器应达到以下基本要求： 适应被干燥物料的多样性和不同产品规格要求； 设备的生产能力要高； 能耗的经济性； 还应便于操作、控制等。 9.6.1 工业上常用干燥器 （1）厢式干燥器（盘架式干燥器） 原理：主要是以热风通过湿物料的表面，达到干燥的目的。厢式干燥器中的加热方式有两种： 单级加热多级加热采用废气循环法优点： 可灵活准确地控制干燥介质的温度、湿度； 干燥推动力比较均匀； 增加气流速度使得传热（传质）系数增大； 减少热损失，但干燥速率常有所减小。
6、具有中间加热的干燥过程等线C2 C1ACt /B3B2 B1BH /(kg kg-1)0等线t /H /(kg kg-1)MACBB具有废气循环的干燥过程 0 厢式干燥器的优点：构造简单，设备投资少；适应性强，物料损失小，盘易清洗。尤其适用于需要经常更换产品、小批量物料的干燥。物料得不到分散，干燥时间长；若物料量大，所需的设备容积也大；工人劳动强度大；热利用率低；产品质量不均匀。 厢式干燥器的主要缺点： （2）气流式干燥器结构： 优点： 气、固间传递表面积很大，体积传质系数很高，干燥速率大； 接触时间短，热效率高，气、固并流操作，可以采用高温介质，对热敏性物料的干燥尤为适宜； 由于干燥伴随着气
7、力输送，减少了产品的输送装置； 气流干燥器的结构相对简单，占地面积小，运动部件少，易于维修，成本费用低。缺点： 必须有高效能的粉尘收集装置，否则尾气携带的粉尘将造成很大的浪费，也会形成对环境的污染； 对有毒物质，不易采用这种干燥方法。但如果必须使用时，可利用过热蒸汽作为干燥介质； 对结块、不易分散的物料，需要性能好的加料装置，有时还需附加粉碎过程； 气流干燥系统的流动阻力降较大，动力消耗较大。 应用：气流干燥器适宜于处理含非结合水及结块不严重又不怕磨损的粒状物料，尤其适宜于干燥热敏性物料或临界含水量低的细粒或粉末物料。对粘性和膏状物料，采用干料返混方法和适宜的加料装置，如螺旋加料器等，也可正常
8、操作。 （3）流化床干燥器（沸腾床干燥器） 原理：流化床干燥器是流态化原理在干燥中的应用，流态化原理已在上册中叙述。在流化床干燥器中，颗粒在热气流中上下翻动，彼此碰撞和混合，气、固间进行传热、传质，以达到干燥目的。 加料单层圆筒沸腾床干燥器 至分离器出料热空气分布盘气体出口加料出料床内分离器第一层第二层热空气多层流化床干燥器 优点 与其它干燥器相比，传热、传质速率高； 由于传递速率高，气体离开床层时几乎等于或略高于床层温度，因而热效率高； 由于气体可迅速降温，所以与其他干燥器比，可采用更高的气体入口温度； 设备简单，无运动部件，成本费用低； 操作控制容易。 （4）喷雾干燥器 原理：在喷雾干燥器
9、中，将液态物料通过喷雾器分散成细小的液滴，在热气流中自由沉降并迅速蒸发，最后被干燥为固体颗粒与气流分离。 优点 在高温介质中，干燥过程极快，适宜于处理热敏性物料； 处理物料种类广泛，如溶液、悬浮液、浆状物料等皆可； 喷雾干燥可直接获得干燥产品，因而可省去蒸发、结晶、过滤、粉碎等工序； 能得到速溶的粉末或空心细颗粒； 过程易于连续化、自动化。9.6.2 干燥器的选择 （1）选择干燥器需要考虑的问题 被干燥物料的性质； 湿物料的干燥特性 ； 处理量； 回收问题； 能源价格、安全操作和环境因素。 缺点： 热效率低； 设备占地面积大、设备成本费高； 粉尘回收麻烦，回收设备投资大。 （2）干燥器选择步骤 根据湿物料的形态、干燥特性、产品的要求、处理量和以及所采用的热源为出发点，进行干燥实验，确定干燥动力学和传递特性； 确定干燥设备的工艺尺寸，结合环境要求，选择出适宜的干燥器型式； 若几种干燥器同时适用时，要进行成本核算及方案比较，选择其中最佳者。 作业：P322 12 14
