最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册

' 《最新干燥技术工艺与干燥设备造型及标准规范实施手册》编委名单主编：徐帮学副主编：商祺编委会：孙晓田孟亮刘艳红王燕徐帮学杜波姚向萌刘利周晓林韩健宋明明江涛! 前言干燥是将物料去除水分或其他挥发成分的操作，涉及面很广。随着生产的发展，对干燥技术、干燥装备的需求有了更高的要求。由于原有工业基础较薄弱，产量小，大多数用电烘箱、蒸汽烘箱等干燥物料。为适应工农业生产的需要，开展了对喷雾、气流、流化等干燥装置的开发以及对农产品、食品、药品、生物制品等的干燥过程及装置的研究开发工作。干燥是许多工业生产中的重要工艺过程之一，它直接影响到产品的性能、形态、质量以及过程的能耗等。干燥技术的覆盖面较广，既涉及复杂的热、质传递机理，又与物系的特性、处理规模等密切相关，最后体现在各种不同的设备结构及工艺上。干燥技术随着有关产业的发展有着比较大的进展，因为干燥涉及不同品类产品的品质、性状、干燥前后的不同物态。而干燥的能耗在工业发达国家要超过能耗总量的!"#，因此干燥过程的节能是涉及面广的长远课题。同时大量的干燥需求也必然促使干燥装置制造业的发展。其中机电一体化、加工制造标准化、调控水平等也都是体现干燥装置水平的内涵。由此认为我国目前干燥技术的发展方兴未艾。随着干燥有关产品的发展，对其品质的提高、能量单耗的降低、操作的可靠程度，都会对干燥技术及装置提出更高的要求。对于干燥装置制造业来说，满足上述要求，乃至逐步形成具有当代世界水平或领先水平的产品及企业也是必要的。若干干燥工作开展不多的产品，如造纸、食品、矿冶等方面的加强以及干燥基础理论研究，已有机种及新机种的开发，机电一体化程度的提高、制造标准的接轨等都将是今后的工作内容。$ 由于编者水平有限，书中难免有不妥或疏误之外，敬请读者批评指正。本书编委会!""#$%$!"# 目录第一篇干燥技术总论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!）第一章干燥技术总论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（"）第一节干燥技术的概况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（"）第二节被干燥物料的特性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（#）第三节各种干燥装置的特性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（$）第四节干燥技术的进展⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（"%）第五节各种干燥器在工业上的应用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（"&）第二章干燥过程中湿物料与空气的相互作用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（"’）第一节固体物料在干燥中的平衡关系⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（"’）一、吸附与解吸等温曲线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（"’）二、平衡湿度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（"(）三、吸温湿度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（&%）第二节干燥过程中物料水分状态的变化分类⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（&!）第三节干燥过程的实验规律⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（&$）一、干燥实验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（&$）二、干燥曲线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（&’）三、干燥速度（速率）曲线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（&)）四、温度曲线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（#!）# 五、干燥过程的分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"）（一）恒速干燥阶段⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"）（二）降速干燥阶段⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!#）（三）临界含水量（临界湿度）⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!）（四）干燥操作对物料性状的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!$）第四节干燥过程的计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!$）一、干燥过程的物料衡算和热量衡算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!$）（一）湿物料中含水量的表示方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!$）（二）物量衡算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%）（三）热量衡算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!&）（四）干燥器的热效率⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!’）二、间歇干燥过程———恒定干燥条件下干燥时间的计算⋯⋯⋯⋯⋯（$(）（一）恒速干燥阶段⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（$"）（二）降速干燥阶段⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（$"）三、连续干燥过程———干燥条件变动情况下干燥时间的计算⋯⋯⋯（$#）（一）连续干燥过程的一般特性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（$)）（二）连续干燥条件下干燥时间的计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（$!）第三章干燥过程基础⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（%(）第一节湿空气的性质⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（%(）一、空气中水蒸气含量的表示方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（%(）（一）水蒸气分压⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（%"）（二）空气的湿度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（%"）（三）空气的相对湿度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（%$）二、湿空气的焓和湿比热⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（%$）三、湿空气的比体积⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（%%）四、绝热饱和温度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（%&）（一）露点⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（%*）（二）干、湿球温度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（%’）$ 五、空气的状态图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"）（一）空气的!#"图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"）（二）湿空气的湿度图（##"）图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!$）第二节物料中所含水分的性质⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%）一、水在物料中的存在形式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%）（一）按物料与水分的结合方式分类⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%）（二）按物料与水的结合力分⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!&）（三）按水分能否用干燥方法除去分⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（%’）二、干燥过程动力学⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（%(）（一）干燥曲线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（%(）（二）影响干燥速率的因素⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（%)）第三节粒粒体物料基础知识⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（%%）一、粉体的粒径⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（%%）（一）颗粒的单一粒径⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（%%）（二）粒群的平均粒径⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（%&）（三）粒度分布⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（%&）二、粉体的空间性质⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（&*）（一）空隙率⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（&*）（二）堆密度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（&"）（三）密度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（&+）（四）压缩性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（&+）三、粉体的静力学性质⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（&$）（一）休止角⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（&$）（二）内摩擦角⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（&$）（三）滑动角⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（&)）四、粉体的动力学性质⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（&)）第四节物料衡算及热量衡算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（&!）一、物料衡算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（&!）) （一）水分蒸发量的计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"）（二）空气用量的计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!）二、热量衡算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（#$$）第四章干燥过程的热交换与质交换⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（#$%）第一节水分由物料表面向介质转移过程中的传热与传质⋯⋯⋯（#$%）第二节在湿物料中的传热与传质⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（#$"）第三节干燥过程中热量传递与水分传递之间的关系⋯⋯⋯⋯⋯（##&）第五章干燥静力学分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（#’$）第一节湿空气的性质⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（#’’）一、湿空气⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（#’’）二、湿空气的状态参数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（#’%）第二节湿空气湿焓图及其应用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（#’"）一、湿空气的湿焓图（!("图）⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（#’"）二、湿空气状态的确定和过程的计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（#%$）三、应用举例⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（#%’）第六章干燥动力学分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（#%)）第一节物料所含水分的性质⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（#%)）一、水与物料的结合方式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（#%*）二、毛细管对水分的束缚力⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（#%&）三、平衡水分和自由水分⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（#%!）四、木材的纤维饱和点及平衡含水率⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（#+$）第二节恒温条件下干燥过程的实验规律⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（#++）一、干燥实验装置及测试系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（#++）二、干燥曲线与干燥温度曲线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（#+*）三、干燥速率曲线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（#+&）四、恒温条件下高温辐射对木材的作用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（#+"）五、恒温条件下中温辐射对木材的作用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（#)$）六、亮辐射与暗辐射干燥木材的传热对比实验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（#)#）& 第三节影响干燥速率的外在因素⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#）一、非稳态干燥动力学方程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#）二、对流传热传质系数的分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!""）三、影响干燥速率的外在因素的分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$）第四节影响物料内部传热传质的主要因素⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"%）一、典型毛细管多孔胶体的结构特点⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"%）二、毛细管多孔胶体内部水分的迁移⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!&!）三、水同物料的结合能与单位脱水量的能耗⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!&"）四、毛细管多孔胶体材料的吸收光谱⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!&%）五、红外辐射的穿透性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!$’）第七章干燥过程的测试与控制⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!$"）第一节温度测量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!$"）一、概述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!$"）（一）温度与温标⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!$"）（二）测温仪表⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!$$）二、膨胀式温度计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!$(）（一）液体膨胀式温度计（玻璃液体温度计）⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!$(）（二）固体膨胀式温度计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%!）三、热电阻温度计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%)）（一）热电阻⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%#）（二）热敏电阻⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%&）（三）热电阻温度计及其线路⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%$）四、热电偶温度计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!(’）（一）热电偶测温原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!(’）（二）热电偶基本定律⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!(!）（三）标准化热电偶⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!()）（四）热电偶的测量误差⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!()）五、半导体温度计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!(#）% （一）温敏二极管⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#）（二）温敏晶体管⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$）六、表面温度测量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"%）（一）热电偶法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"%）（二）热电阻法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!""）（三）热谱法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（&’’）第二节湿度测量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（&’’）一、测湿方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（&’’）二、干湿球温度计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（&’!）（一）基本原理和方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（&’!）（二）误差来源⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（&’!）（三）阿斯曼（())*+,,）湿度计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（&’&）（四）干湿球湿度计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（&’&）三、光湿度计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（&’-）（一）露点湿度计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（&’-）（二）红外湿度计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（&’#）四、电湿度计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（&’#）（一）电湿度计概述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（&’#）（二）电湿度传感器的特性参数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（&’#）（三）电阻式湿度计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（&’$）（四）电容式湿度计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（&’.）（五）氯化锂露点湿度计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（&’.）第三节含水量和水分活度的测量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（&’%）一、含水量测量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（&’%）（一）经典质量法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（&’%）（二）费休滴定法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（&’%）二、水分活度测量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（&!’）（一）平衡相对湿度法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（&!’）" （二）直接测量法—压力计测量法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"!）（三）间接测量法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"!）第四节压力、流速和流量测量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#）一、压力测量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#）（一）液柱式压力计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$）（二）弹性式压力计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"%）（三）压力传感器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"&）二、流速测量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"’）（一）利用能量方程式测量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"’）（二）利用传热原理测量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!"）三、流量测量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!"）（一）流量的概念和流量计的类型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!"）（二）差压式流量计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!!）（三）转子流量计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!(）（四）涡轮流量计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!#）（五）质量流量计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!#）第五节常压热风干燥设备测试⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!$）一、技术性能测试⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!$）（一）冷态空载测试⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!$）（二）热态空载测试⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!%）（三）热态满载测试⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!%）二、工艺试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!&）（一）试验目的⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!&）（二）试验前的准备工作⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!’）（三）试验中的注意事项⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!’）（四）试验报告⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!’）第二篇几种常用的干燥新技术工艺⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!)）第一章气流干燥工艺⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!(*）"* 第一节概述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#）第二节气流干燥器的类型及干燥流程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"!）一、直管气流干燥器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"!）（一）一级直管气流干燥器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"!）（二）二级及多级气流干燥器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$）二、旋风气流干燥器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"%）三、脉冲气流干燥器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"&）四、文丘里管型气流干燥器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!$!）五、套管式气流干燥器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!$$）六、涡旋流气流干燥器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!$’）七、喷气式气流干燥器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!’(）八、环形气流干燥器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!’)）九、闭路循环气流干燥器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%!）十、搅动瞬间干燥器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%$）第三节气流干燥的基本理论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%’）一、颗粒在气流干燥管中的运动轨迹⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%’）（一）颗粒在等速阶段的基本方程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%%）（二）颗粒在加速阶段之基本方程式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!(#）（三）颗粒群在干燥管内的运动⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!(#）二、颗粒在气流干燥管内的传热⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!(*）（一）单一球形颗粒与气流之间的传热⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!(*）（二）颗粒群与气体之间的给热系数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!("）三、气体与颗粒之间的传热⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!(%）（一）传热量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!(%）（二）物料平衡⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!(%）第四节气流干燥器的设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!((）一、设计参数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!((）（一）入口气体的温度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!((）** （二）排出气体温度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!""）（三）产品温度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#）（四）必需的气体量和物料气体量之比⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#）（五）管径⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#）（六）管长!的计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$）（七）压力损失⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!#%）（八）旋风气流干燥器的设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!#%）二、设计实例⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!#&）第二章气流脉动流化床干燥试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!$&）第一节气流脉动流化床干燥试验的目的⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!$&）第二节气流脉动流化床干燥试验装置的研制⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!$"）第三节试验材料与试验方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（%’’）一、试验材料⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（%’’）二、试验方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（%’’）（一）试验步骤⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（%’’）（二）试验指标⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（%’’）第四节气流脉动流化干燥的试验结果及分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（%’(）一、小麦干燥的正交试验结果及分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（%’(）（一）风温、风速对干燥过程的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（%’!）（二）物料层厚度对干燥性能的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（%’%）（三）气流脉动频率对小麦干燥过程的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（%’)）（四）气体分布板开孔率对干燥性能的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（%’)）（五）正交试验中因素的主次顺序和较优水平⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（%’)）二、蔬莱脱水干燥的正交试验结果与分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（%’*）（一）四因素对干燥过程的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（%’*）（二）变风量干燥工艺的可行性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（%’&）三、气流脉动频率单因素试验结果的分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（%’&）第五节气流脉动流化床干操与普通流化床干燥的对比试验和结果分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（%(’）(! 第六节气流脉动流化床的干燥特性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#）第三章脉冲式气流干燥器的理论计算与试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$）第一节概述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$）第二节颗粒加速和减速运动的受力分析及其计算的统一方程式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"%）一、单一颗粒在加速运动段的受力分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"%）二、单一颗粒在减速运动段的基本方程式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"&）三、统一基本方程的归纳⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"’）第三节统一基本方程的求解及脉冲干燥管管高的计算⋯⋯⋯⋯（!#(）一、统一基本方程的求解⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!#(）二、脉冲干燥管管高的统一计算式即加速和减速运动段的高度⋯⋯（!#"）第四节加速运动段和减速运动段中气固两相间的传热量⋯⋯⋯（!#!）第五节脉冲式气流干燥器的计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!#$）第六节脉冲式气流干燥器的试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!#)）一、脉冲管管径的选择⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!#)）二、脉冲式气流干燥器的干燥试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!#%）三、脉冲式气流干燥器与直管气流干燥器性能比较⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!#’）第四章真空冷冻干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!#）第一节真空冷冻干燥的主要特点和用途⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!!）一、真空冷冻干燥的特点⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!!）二、真空冷冻干燥的主要用途⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!$）（一）冻干技术在医药方面的应用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!$）（二）冻干技术在医疗事业上的应用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!$）（三）冻干技术在食品工业中的应用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!*）（四）冻干技术在其他方面的应用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!)）第二节真空冷冻干燥原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!’）一、纯水的相图与物料中的水分⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!’）（一）物料中水的结合形态⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!$"）"! （二）物料中水的去除⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#）二、冻干过程的三个阶段⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#）（一）预冻阶段⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#）（二）升华干燥阶段⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"!）（三）解析干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$）（四）典型冻干曲线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%&）三、升华干燥过程的传热传质计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%’）（一）基本假设⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%’）（二）直角坐标系下的计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%#）［(］（三）圆柱坐标系下的计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%"）（四）球坐标系下的计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%)）（五）物料的热导率⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%*）第五章红外辐射加热干燥的工程应用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!)&）第一节油漆烘干原理与桥式烘道⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!)!）一、油漆烘干原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!)!）二、桥式烘道⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!)"）（一）经验法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!)%）（二）设计计算法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!))）（三）试验法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!))）三、烘道测试⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!)(）第二节高中温定向辐射加热胶合板单板干燥机⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!)$）一、单板的吸收特性及红外辐射器的选择⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!(&）二、模拟实验与设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!(&）（一）辐射器不同布置方案对传热传质的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!(’）（二）单板变温干燥动力学实验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!(#）三、现场测试分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!(!）四、红外单板干燥机与其他单板干燥机性能对比⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!(%）（一）干燥周期⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!(%）’" （二）网带式、滚压式单板干燥机与红外单板干燥机性能比较⋯⋯⋯（!"#）第三节菱镁矿球团脱水实验及烘道设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$）一、菱镁矿球干燥动力学实验研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!""）（一）菱镁矿球的差热、失重分析与吸收光谱⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!""）（二）干燥动力学实验研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"%）二、菱镁矿球的烘道设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%&）第四节高温定向强辐射开放式烘道⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%’）一、开放式烘道简介⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%’）二、开放式烘道特点⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%’）第五节红外辐射干燥炉干燥木板原理及测试⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%!）一、红外辐射干燥炉干燥木板原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%#）二、木板红外干燥炉现场测试与分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%$）第六节结束语⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!(’）一、关于“匹配”问题⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!(’）二、关于木材的红外与热风联合干燥问题⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!(’）三、关于红外辐射干燥不适用于木材的问题⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!(!）四、关于红外辐射不能干燥堆材问题⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!(!）五、关于热风大型木材干燥炉改为红外干燥炉问题⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!(!）六、红外辐射加热干燥的其他应用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!()）第六章微波干燥技术⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!(#）第一节微波加热和干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!(#）一、微波加热和干燥的优点⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!(#）二、在农业和林业方面的应用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!($）（一）粮食的烘干和杀虫⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!($）（二）种子的微波处理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!($）（三）棉花的烘干⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!("）（四）本材的干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!("）（五）复合材料的硬化处理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!("）&# 三、在卷烟、制茶、中草药等方面的应用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#）（一）卷烟的干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#）（二）制茶⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#）（三）中草药的烘干⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#）四、在食品工业方面的应用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!""）（一）烹调⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!""）（二）微波烧鸡⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!""）（三）蔬莱脱水⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!""）（四）解冻⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!""）（五）杀虫及灭菌⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!""）（六）奶糕、挂面的烘干⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（$%%）五、在胶片、造纸、纺织、皮革等轻工业方面的应用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（$%%）（一）电影胶片的干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（$%%）（二）纸张和纸品的干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（$%&）（三）在纺织方面的应用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（$%&）（四）皮革干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（$%&）（五）其它⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（$%’）六、在医疗卫生方面的应用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（$%’）（一）微波理疗⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（$%’）（二）加热血浆⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（$%’）七、在橡胶、塑料和化学工业方面的应用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（$%!）（一）生橡胶的处理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（$%!）（二）尼龙增强塑料的脱水⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（$%!）（三）熟化聚氨酯泡沫塑料⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（$%!）（四）化工产品和化工试剂的干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（$%!）（五）药品的干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（$%$）（六）微波放电⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（$%$）八、在其他方面的应用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（$%$）&( 九、和其他加热方法的并用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#）第二节微波能的产生及微波电子管⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$）一、产生微波能的器件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$）二、连续波磁控管⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$）三、速调管⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%%）四、微波电子管的使用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%&）第三节微波加热设备的结构及其使用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%’）一、驻波场谐振腔加热器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%(）二、行波场波导加热器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!))）三、辐射型微波加热器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!)’）四、慢波型微波加热器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!&)）五、加热器的选择⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!&$）第三篇典型干燥工艺———喷雾干燥技术设计与应用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!&(）第一章喷雾干燥概述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!&*）第一节喷雾干燥的基本知识⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!&*）一、喷雾干燥的基本流程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!&*）二、喷雾干燥的过程阶段⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!"）（一）喷雾干燥的第一阶段———料液的雾化⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!"）（二）喷雾干燥的第二阶段———雾滴和空气的接触（混合、流动干燥）⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!%）（三）喷雾干燥的第三阶段———干燥产品与空气分离（通常称为气+固分离）⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!%）第二节喷雾干燥的优缺点⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!&）一、喷雾干燥的优点⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!&）二、喷雾干燥的缺点⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!!）第三节喷雾干燥的流程布置⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!!）一、开放式喷雾干燥系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!!）二、开放式的具有部分废气再循环的喷雾干燥系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!#）%’ 三、闭路循环喷雾干燥系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!"）四、半闭路循环喷雾干燥系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!#）五、自惰化（$%&’()*%+,)-)*.）喷雾干燥系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（）⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!/）六、无菌的喷雾干燥系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!0）七、二级干燥系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"1）八、三级干燥系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"2）九、细粉返回到喷雾干燥塔的流程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"3）第二章喷雾干燥设计基础⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!""）第一节喷雾干燥技术简介⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!""）一、基本工程术语⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!""）二、喷雾干燥系统的组成⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"4）（一）供料系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#）（二）供热系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#）（三）雾化系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#）（四）干燥系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#）（五）气固分离系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#）三、喷雾干燥器的分类⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"0）（一）按生产流程分类⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"0）（二）按雾化器的形式分类⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!42）（三）按雾焰和气体流动方向分类⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!43）第二节喷雾干燥基本原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!4"）一、喷雾干燥机理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!4"）二、喷雾干燥的热质传递规律⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!4"）三、雾滴与空气的接触方式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!4#）（一）并流式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!4/）（二）逆流式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!4/）（三）混流式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!4/）5/ 第三节喷雾干燥器设计方案的确定及设计程序⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#）一、设计方案的确定依据⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#）（一）料液的性质⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#）（二）自然条件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!$%）（三）产品要求⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!$%）（四）环保要求⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!$&）二、喷雾干燥器设计基础数据的求取⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!$’）（一）实验目的⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!$’）（二）实验型喷雾干燥设备的设计要求⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!$(）（三）实验结果的分析及判断⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!$(）三、喷雾干燥器设计程序⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!$"）（一）初步方案的技术经济评价⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!$"）（二）设计步骤⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!$$）（三）喷雾干燥装置的最优化设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!$$）（四）喷雾干燥过程的分析计算方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!$)）四、系统设计方案的确定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!)*）（一）热源及燃料的选择⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!)*）（二）热风与雾滴的接触形式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!)%）（三）系统特性及适用范围⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!)’）（四）系统压力的选择⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!#%）（五）分离方式的选择⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!#&）（六）控制方式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!#’）五、干燥器的基本特性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!#!）第三章雾滴的传热和干燥设计与计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!##）第一节干燥过程阶段⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!##）第二节纯液滴的蒸发⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（(*%）一、单个液滴的蒸发⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（(*&）（一）忽略相对速度条件下的液滴蒸发⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（(*&）%# （二）在相对速度条件下，液滴在空气中蒸发⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#）二、纯液体的雾滴群的蒸发⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$）第三节含有可溶性固体的液滴蒸发⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"%）一、单个液滴的蒸发⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"%）（一）蒸汽压降低的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"%）（二）在液滴中干燥固体形成的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"&）（三）液滴蒸发时间⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!’"）二、含有可溶性固体的雾滴群的蒸发⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!’(）第四节含有不溶性固体的液滴蒸发⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!’(）第四章气流式喷雾干燥设计与计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!’&）第一节气流式雾化器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!’&）一、气流式雾化器的工作原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!’&）二、气流式雾化器的基本结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!’)）三、气流*压力复合式雾化器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!+"）四、气流式雾化器的设计基础⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!++）（一）气体分布结构设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!++）（二）雾化器气体出口有效截面的确定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!+(）五、气流式雾化器的计算方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!+!）六、气流式雾化器雾化效果的讨论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!+&）七、雾化效果的影响因素⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!+)）（一）气液比的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!+)）（二）相对速度的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!("）（三）料液粘度的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!("）（四）气流速度的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!(’）（五）空气密度的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!(’）第二节雾滴的计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!(’）一、实验式法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!(’）（一）平均雾滴的计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!(’）+" （二）雾滴的计算举例⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#）二、图算法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$）（一）图的使用方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$）（二）计算例题⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%&）第三节干燥器的设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%’）一、塔形的确定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%’）（一）上喷下并流⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%’）（二）上喷下逆流式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%’）（三）下喷上并流⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%(）（四）下喷上混流⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%(）二、气液流向的讨论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%"）（一）两种流程的流体力学情况进行讨论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%%）（二）沉降速度的计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%)）三、气流式喷雾干燥器的设计实例⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%#）（一）基本条件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%#）（二）物料衡算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%#）（三）气流式雾化器的计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%$）（四）干燥塔的计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!’）（五）验证停留时间的计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!’）第五章喷雾流化干燥设计与计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!%）第一节喷雾流化干燥概述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!%）一、喷雾流化干燥的特点⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!!）二、喷雾流化造粒的经济性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!)）三、喷雾流化干燥器的基本结构及流程布置⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!#）第二节喷雾流化造粒⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!)(）一、喷雾流化造粒的影响因素⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!)%）（一）气体因素⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!)%）（二）料液因素⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!)!）(’ （三）雾化器的因素⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#）（四）粉体性质⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$）（五）操作条件的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$）二、喷雾流化造粒塔的主要结构设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"%）（一）壳体⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!#&）（二）气体分布装置⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!#&）（三）排料结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!#’）三、流化床的流体力学计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!#(）（一）临界流化速度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!#(）（二）流化床的带出速度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!#)）（三）分布板的开孔率⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!#!）四、设计实例⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!##）（一）物料衡算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!##）（二）流体力学计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!#%）（三）干燥器尺寸的确定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!$&）（四）分布板的开孔率⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!$*）（五）分布板孔速⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!$*）第三节载体喷雾流化干燥器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!$*）一、载体喷雾流化干燥器的特点⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!$*）二、载体喷雾流化干燥器工作原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!$(）三、实验室研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!$"）（一）流化床内温度分布分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!$#）（二）流化状况分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!$$）四、主要技术参数的确定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!$%）（一）体积传热系数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!$%）（二）惰性粒子上料层厚度的确定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%&）（三）料层的薄膜层所需干燥时间的计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%*）（四）干燥器的生产能力⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%’）’’ 五、载体喷雾流化干燥器设计要点⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#）（一）流体力学参数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#）（二）干燥形状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#）（三）雾化器形式及安装位置⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#）（四）分布板形式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#）六、设备系列化⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"!）第四节振动惰性粒子喷雾流化干燥器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$）一、振动惰性粒子喷雾流化干燥器简介⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$）二、振动惰性粒子喷雾流化干燥器基本结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（%&&）三、影响干燥过程的主要因素⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（%&’）（一）操作温度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（%&’）（二）料液浓度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（%&(）（三）操作气速⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（%&(）（四）惰性载体⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（%&)）（五）床层高度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（%&#）（六）分布板⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（%&!）（七）操作风速⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（%&!）（八）振动强度对干燥性能的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（%&!）第六章喷雾干燥器的结构和计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（%&*）第一节干燥器内空气+雾滴（或颗粒）的流动方向⋯⋯⋯⋯⋯⋯（%&*）一、空气+雾滴并流流动⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（%&$）（一）空气+雾滴向下并流喷雾干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（%&$）（二）空气+雾滴向上并流的喷雾干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（%’(）（三）空气+雾滴水平流（卧式）的喷雾干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（%’(）二、空气+雾滴逆流流动⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（%’)）三、空气+雾滴混合流流动⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（%’!）第二节空气（热风）分布器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（%’*）一、旋转雾化器的喷雾干燥器的热风分布器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（%’$）() （一）、热风从雾化器上部进入干燥塔⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#）（二）热风从雾化器下部进入干燥器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$）（三）热风的旋转方向和雾化器旋转方向的匹配问题⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%%）二、咳嘴雾化器的干燥器的热风分布器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%&）（一）垂直向下型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%&）（二）气流旋转型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%’）（三）垂直向下和旋转气流结合型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%’）第三节干燥器锥形底出料和排气方式的组合⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%#）第四节喷雾干燥操作中的粘壁问题⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%$）一、半湿物料粘壁⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!&(）（一）喷雾干燥器结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!&(）（二）雾化器结构、安装与操作⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!&%）（三）热风在干燥器内的运动⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!&&）二、低熔点物料的热熔性粘壁⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!&!）三、干粉的表面粘附⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!&#）第五节干燥器直径和高度的计算方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!&$）一、雾滴在气流中的运动⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!&$）（一）雾滴在重力场下的运动方程式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!&$）（二）颗粒不受重力作用，沿水平方向运动⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!’%）二、用图解积分法计算干燥器的直径⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!’’）三、用图解积分法计算干燥器高度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!’$）（一）颗粒沿垂直方向的运动⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!’$）（二）用图解积分法计算干燥器的高度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!)’）四、用干燥强度法估算干爆器容积⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!)*）五、用体积给热系数法估算干燥器客容⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!)#）六、旋转雾化器的喷雾干燥器直径的确定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!)#）七、喷雾干燥器的某些经验数据⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!)$）（一）干燥器直径!和圆柱体高度"的比值（见表!+*）⋯⋯⋯⋯（!)$）%’ （二）在最大蒸发能力（!）下的旋转雾化器喷%雾干燥器最小直径（见表"#$&’(）。⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（&&)）（三）干燥器底部锥角和操作的空塔速度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（&&*）第四篇干燥机械设备设计与选用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（&&+）第一章工业干燥机的分类与选择⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（&&,）第一节概述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（&&,）第二节干燥机的分类⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（&&-）第三节干燥机的选择⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（&&.）第四节基于产品质量的干燥机选择⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（&/,）第二章干燥设备的计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（&//）第一节热空气干燥中干燥室的设计计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（&//）一、蒸发水分量的计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（&//）二、干燥室中的水分平衡和空气消耗量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（&/.）三、干燥室结构尺寸的确定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（&()）四、干燥室的热消耗量计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（&(*）（一）理论计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（&(*）（二）实际计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（&(,）第二节干燥过程图线分析计算方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（&(&）第三节基本干燥过程以外的其他方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（&(.）一、具有废排气再循环的方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（&(.）二、实际再循环干燥机⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（&.+）三、在干燥室中有补充加热空气的方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（&.0）第三章物料干燥机械⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（&.(）第一节概述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（&.(）第二节颗粒物料干燥机⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（&..）一、盘式干燥机⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（&..）二、回转圆筒干燥机⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（/))）四、冷冻干燥机⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（/),）+- 四、真空干燥机⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#）第三节浆状物料和悬浮液干燥机⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$）一、喷雾干燥机⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$）二、转鼓干燥机⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%&）第四节薄页物料干燥机⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%#）一、板状和薄页状物料的干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%#）二、连续薄页物料干燥机⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%$）三、片形薄板干燥机⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%$）四、厚板（或形状不规则）干燥机⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%$）五、薄片物料的干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%$）第五节干燥机和干燥系统的选择⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%’）一、两级干燥机⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%’）二、气流干燥机⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%(）三、旋转闪蒸干燥机⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!&"）四、内置开孔圆筒的回转圆筒干燥机⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!&&）五、隧道干燥机⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!&&）六、带式干燥机⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!&)）七、红外干燥机⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!&#）八、微波干燥（*+）和射频干燥（,-）⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!&$）第四章颗粒物料干燥机械⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!&!）第一节概述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!&!）第二节用于各种物料的干燥机⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!&(）一、可泵送物料的干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!&.）二、膏糊状或浆状物料的干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!)%）三、湿颗粒物料的干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!)%）第五章厢式和带式干燥器设计与选用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!)$）第一节水平气流厢式干燥器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!#"）一、热风的速度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!#"）&’ 二、物料层的间隔⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#）三、物料层的厚度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#）四、风机的风量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#）五、水乎气流厢式干燥器实例⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$）第二节穿流气流厢式干燥器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!""）一、干燥物料的飞散⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!""）二、热风的泄漏⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!""）三、物料层的厚度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!""）四、热风量的调节⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!""）五、穿流气流厢式干燥器实例⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"%）第三节洞道式干燥器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"&）一、洞道式干燥器的结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"&）二、干燥器小车⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%’）第四节水平气流带式干燥器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%(）第五节穿流气流带式干燥器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%"）一、干燥物料的成形⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%%）二、穿流气流带式干燥器实例⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%&）（一）图%)$’为三段穿流气流带式干燥器，它用于食品的干燥。⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%&）（二）网带隧道窑⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%&）第六节穿流气流干燥的计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!&(）一、奔流气流和水平气流干燥速度的比较⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!&"）二、穿流气流干燥器设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!&%）（一）被干燥物料的适应性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!&%）（二）物料层厚度和穿流气流的风速⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!&&）（三）干燥介质的温度和湿度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!&!）三、穿流气流干燥器的计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!&!）（一）恒速干燥阶段⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!’）$! （二）减速干燥阶段⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!"）四、穿流气流干燥速度的计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!#）（一）恒速干燥速度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!#）（二）减速干燥速度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!$）五、穿流气流带式干燥时间的决定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!%）（一）排风、吹风分别用送风机⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!%）（二）排风、吹风不分别用送风机⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!%）（三）排风依次分别进行而送风同时送入⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!&"）六、设计实例⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!&"）第六章组合式干燥器设计与选用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!&!）第一节概述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!&!）第二节结合各种干燥方法的组合式干燥器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!&!）一、薄膜’流化床组合式干燥器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!&&）二、气流’流化床组合式干燥器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%"）三、螺旋’气流组合式干燥器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%(）四、旋风分离器’流化床组合式干燥器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%)）五、螺旋’流化床组合式干燥器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%&）六、脉冲气流’振动流化床组合式干燥器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%%）第三节结合各种热过程的联合干燥器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（&**）一、烘焙（干燥）’冷却联合干燥器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（&*"）二、脱水（造粒）’干燥联合干燥器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（&*$）三、结合其他过程的联合干燥器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（&*(）第七章流化床干燥机械设计与选用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（&*%）第一节概述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（&*%）第二节流态化原理及其特性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（&""）一、流态化过程的基本概念⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（&""）（一）固定床阶段⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（&"#）（二）流态化阶段⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（&"#）#& （三）输送阶段⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#）二、流态化的两相理论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#）三、流化床内的混合⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$）四、流化粒子的干燥性能⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"%）五、流化床中的不正常现象与流化质量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"&）（一）散式流态化与聚式流态化⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"&）（二）流化床中的不正常现象⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"!）（三）流化质量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"’）第三节颗粒状物料的性质⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"’）一、颗粒直径⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"’）（一）粗颗粒的平均粒径⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!()）（二）细粉的平均粒径⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!()）二、密度与重度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!((）三、空隙率⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!($）四、比表面积与形状系数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!($）（一）单一粒子的形状系数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!(%）（二）粒子群的比表面积与形状系数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!(%）五、休止角（自然堆角）⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!(*）第四节流化床干燥器的类型与工艺过程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!(&）一、单层圆筒型流化床干燥器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!(!）二、多层流化床干燥器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!#)）三、穿流板式多层流化床干燥器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!#$）四、卧式多室流化床干燥器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!#%）五、塞流式流化床干燥器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!#&）六、脉冲式流化床干燥器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!#!）七、喷气层流化床干燥器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!$)）八、机动式流化床干燥器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!$"）九、闭路循环流化床干燥器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!$(）(’ 十、惰性粒子流化床干燥器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#）第八章喷动床干燥器设计与选用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$）第一节概述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$）第二节喷动床干燥装置类型及使用情况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"!）一、单级及多级喷动床干燥器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"!）二、多室喷动床于燥器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%&）三、导向管喷动床干燥器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%’）第三节喷动床干燥器的设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%(）第四节分离器的设计与计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!$%）一、旋风分离器的工作原理与计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!$%）二、扩散式旋风分离器的工作原理与计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!$(）三、湿式除尘器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!()）第九章气流干燥器设计与选用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!(&）第一节气流干燥的基本原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!(&）一、气流干燥的特点⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!(’）二、粒子在气流干燥管内的运动⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!(#）（一）单一粒子在加速运动段的基本方程式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!(#）（二）粒子在等速运动段的基本方程式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!(%）（三）粒子群在气流干燥管内的运动⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!($）三、粒子在气流干燥管中的传热⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!((）（一）单一粒子和气体之间的传热⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!((）（二）粒子群和气体之间的传热系数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!(*）（三）物料的传热面积⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!(*）（四）气流与粒子间的传热量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!)）（五）热量平衡⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!&）四、气流干燥管的压力损失⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!’）第二节气流干燥器的设计计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!#）一、设计参数的确定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!"）#) 二、结构尺寸的计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!"）第三节气流干燥装置的型式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!#$）一、气流干燥装置的种类⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!#$）二、直管式气流干燥器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!#%）三、倒锥式气流干燥器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!#&）四、套管式气流干燥器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（#’’）五、脉冲式气流干燥器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（#’’）六、旋风式气流干燥器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（#’(）七、气流干燥管的材质及其选择⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（#’"）八、气流干燥管壁厚的计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（#’)）九、气流干燥管结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（#($）第十章转筒干燥器设计与选用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（#(%）第一节概述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（#(%）一、转筒干燥器的工作原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（#(%）二、转筒干燥器的特点⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（#("）第二节转筒干燥器的分类和适用范围⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（#("）一、直接加热转筒干燥器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（#()）（一）、常规直接加热转筒干燥器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（#()）［$，*］（二）、叶片式穿流转筒干燥器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（#(!）［%］（三）、通气管式转筒干燥器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（#$’）二、间接加热转筒干燥器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（#$(）（一）、常规间接加热转筒干燥器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（#$(）（二）、蒸汽管间接加热转筒干燥器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（#$*）三、复式加热转筒干燥器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（#$"）第三节转筒干燥器的操作特性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（#$&）［(，"］一、抄板的持有量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（#$&）［"］（一）、折弯型抄板单位长度上的持有量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（#$!）［"］（二）、曲线型抄板单位长度上的持有量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（#*$）*( 二、转筒干燥器内物料填充率⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!""）［#］（一）、无风时的填充率⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$）［#］（二）、通风时的填充率⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"%）［&，’，(］三、常规直接加热转筒干燥器的传热⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#）［)，!］四、转筒干燥器的传动功率⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!")）第四节转筒干燥器的结构和强度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!")）一、筒体是干燥器的主体。⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!")）二、抄板⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!$&）三、滚圈和托轮⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!$’）四、挡轮⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!$$）第十一章高频干燥器和微波干燥器设计与选用⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!$%）第一节高频干燥和微波干燥的基本原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!$%）一、高频干燥与微波干燥的频谱⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!$%）二、高频干燥的基本原理和特点⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!$#）三、微波干燥的基本原理和特点⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!$!）第二节高频干燥器和微波干燥器的结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%"）一、高频干燥器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%"）二、微波干燥器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!#$）第三节高频干燥器与微波干燥器的设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!((）一、高频介质干燥器的参数选择和计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!((）二、几种高频干燥设备简介及应用实例⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!)*）三、微波干燥器的功率计算和温升计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!)"）四、微波灭菌干燥器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!*）第十二章附属设备装置⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!$）第一节热源及其装置⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!$）一、热源的分类与选择⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!$）二、直接式热风发生装置⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!#）三、各种燃烧装置的附属设备及其使用注意事项⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（&***）"’ 四、间接热风发生装置⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!""#）五、其它⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!""$）第二节送排风设备⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!""$）一、送排风装置的分类⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!""$）二、特性与用途⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!""%）三、特性&阻力曲线及工作点⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!""%）四、操作注意事项⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!""%）第三节定量加料器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"!"）一、螺旋加料器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"!’）二、圆盘加料器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"!(）三、旋转加料器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"!(）四、振动加料器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"!)）五、带式加料器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"!$）第四节排料器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"!%）一、旋转阀⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"!%）二、双闸板阀⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"!*）三、橡胶阀槽⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"!*）四、螺旋输送器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"’"）第五节安全装置⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"’"）一、概要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!’"）二、干燥器事故的防止⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"’!）三、安全装置⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"’’）第十三章超强吸水剂的辅助干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"’(）第一节超强吸水剂的结构和吸水理论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"’(）一、水凝胶的结构与形态⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"’(）（一）淀粉接枝物和纤维素接枝物⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"’(）（二）聚酰胺⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"’)）（三）++,&醋酸乙烯共聚合体水解物⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"’)）## ［!!"、#、$、!%］二、热力学理论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!&’%）三、晶态结构与非晶态结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!&’(）第二节超强吸水剂的吸收性能⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!&’(）一、吸收能力⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!&’(）［!、’］（一）吸收能力的含义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!&’(）［!!"］（二）吸收能力的表示法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!&’$）（三）吸收能力的测定法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!&’$）（四）超强吸水剂的吸液能力⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!&"’）二、吸温能力⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!&)’）（一）高分子的平衡吸湿⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!&)’）（二）超强吸水剂的吸湿能力⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!&)(）第三节吸水剂的吸液速度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!&*&）一、弹性凝胶膨化动力学⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!&*&）（一）弹性凝胶的结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!&*!）（二）温度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!&*’）二、超强吸水剂的吸液速度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!&*"）（一）吸液速度测定法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!&*"）（二）超强吸水剂的吸水速度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!&*)）第四节超强吸水剂的保水能力⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!&*(）一、保水能力的基本概念⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!&*(）二、超强吸水剂的保水能力⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!&*(）第五节超强吸水剂水凝胶的粘性和扩散性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!&#’）一、粘度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!&#’）［"，)，!%］二、超强吸水剂的透水性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!&#*）三、高吸水性凝胶所含水在土壤中的移动性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!&#%）第六节吸水剂的稳定性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!&#%）一、吸水剂的热稳定性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!&#(）［%，$］（一）加热时的吸水能力⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!&#(）") ［!，"#］（二）吸水剂的耐热性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（"#$%）［!，"#］二、吸水剂的耐寒性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（"#&#）三、吸水性树脂耐光性能⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（"#&#）四、超强吸水剂的贮存稳定性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（"#&"）（一）吸水能力的稳定性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（"#&"）（二）吸水剂水凝胶的保存稳定性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（"#&’）第七节超强吸水剂的其他性能⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（"#&(）一、吸水剂的溶解性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（"#&(）［!，’$］二、超强吸水剂的强度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（"#&)）〔&〕三、相溶性及混合物的性质⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（"#&)）四、吸水性水凝胶的蓄热性能⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（"#&&）五、安全性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（"#&!）第十四章干燥机的价格估算方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（"#%’）第一节总论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（"#%’）第二节影响干燥设备价格的因素⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（"#%’）一、成本费用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（"#%*）（一）固定成本费用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（"#%*）（二）变动成本费用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（"#%*）（三）总成本费用及盈亏平衡⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（"#%(）二、技术含量及服务水平⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（"#%(）（一）通用型产品⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（"#%)）（二）技术先进性产品⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（"#%)）（三）专利产品⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（"#%&）三、市场需求⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（"#%&）四、产品生命周期⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（"#%%）第三节干燥装置的一般定价方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（"#%%）一、以成本为中心的定价方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（"#%%）（一）收支平衡定价法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（"#%%）*) （二）成本基数定价法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#$）二、需求为中心的定价方法一接受价值定价法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#$）三、竞争定价法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$"）第四节用户投资估算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$!）一、装置大小大概算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$!）二、同行业或相近行业类比法投资估算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$!）三、由干燥机特性参数估算价格⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$%）四、干燥机价格估算实例⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$&）第五篇食品冷冻干燥设备与技术工艺⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$’）第一章食品冷冻干燥原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$(）第一节概述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$(）第二节食品冷冻干燥原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$$）一、水的相平衡及三相点⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$$）二、食品冻结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$$）（一）自冻法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$$）（二）预冻法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$$）三、食品冷冻干燥过程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!""）（一）第一阶段———表层升华干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!""）（二）第二阶段———深层迁移干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!"!）（三）第三阶段———解吸附干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!"!）四、食口冷冻干燥过程的加热⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!"%）第二章食品冷藏⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!")）第一节概述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!")）第二节食品冷藏的基本原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!!"）一、预处理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!!"）二、冷却工艺⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!!"）三、固体食品的冷却⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!!!）四、液体食品的冷却⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!!%）*’ 五、冷藏⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!!"）六、冷藏运输⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!!#）七、零售贮存⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!!$）八、餐饮行业的冷藏⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（）九、家庭冷藏⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!!%）第三节食品冷藏过程中微生物生长繁殖的控制⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!!&）第四节食品的变质⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!’(）一、化学反应⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!’(）二、生化反应⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!’#）三、物理化学反应及过程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!’$）四、冷藏食品中营养成分的变化⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!’%）第五节冷藏食品货架期的确定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!’&）一、冷藏食品货架期的预测⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!")）二、温度!时间指示器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!""）第三章食品冷冻干燥装置设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!"#）第一节食品预处理系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!"#）一、前处理设备⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!"#）（一）对于果蔬类食品⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!"#）（二）对于肉类食品⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!"#）（三）对于水产类食品⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!"$）二、冻结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!"$）第二节冻干系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!"$）一、干燥仓⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!"$）（一）圆筒形干燥仓⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!"%）（二）矩形干燥仓⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!(%）二、加热板⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!(*）三、捕水器（水凝结器）⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!#)）（一）捕水器（水凝结器）结构形式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!#!）"% （二）捕水器（水汽凝结器）运行工况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!"#）（三）捕水器冷却面积计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!"$）（四）捕水器冷却排管的传热过程及!值及计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!"%）（五）对流放热系数、辐射放热系数及析湿系数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!"&）第三节加热系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!’!）一、热源及热交换器（热水器）⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!’#）（一）电热装置⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!’#）（二）蒸气热装置⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!’$）二、应急冷水冷却系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!’"）（一）应急冷水冷却系统的作用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!’"）（二）应急冷却系统工作方式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!’"）第四节真空系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!’’）一、满足食品冷冻干燥的真空条件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!’’）二、真空系统主泵的选择与前级泵的配置⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!’(）（一）食品冷冻干燥装置真空系统的选择⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!’(）（二）前级泵的配置⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!’&）第五节制冷系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!()）第六节控制系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!(#）一、控制范围⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!(#）（一）温度控制⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!(#）（二）压力控制⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!($）（三）时间控制⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!(%）（四）其他控制⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!(%）二、控制方式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!("）（一）手动控制⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!("）（二）自动控制⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!(’）三、控制程序⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!(’）（一）食品冻结程序⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!((）$& （二）第一阶段干燥———升华干燥和迁移干燥程序⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!""）（三）第二阶段干燥———解析干燥程序⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!"#）（四）真空破坏⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!"#）四、控制系统组成⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!"#）第七节融冰系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!"$）第八节机械输送系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!#%）第九节气动系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!#&）第十节清洗消毒系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!#’）一、蒸气加热消毒法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!#’）二、紫外线照射法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!#’）三、臭氧消毒法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!#(）第四章真空冷冻干燥机的应用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!#)）第一节*+,-..、../、...型医用冷冻干燥机⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!#"）一、特点及主要技术数据⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!#"）二、冻干机的真空系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!##）三、冻干机制冷系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!$!）四、冻干机加热系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!$&）五、电气控制系统及工作原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!$&）第二节*012345系列真空冷冻干燥机⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!$(）一、特点及主要技术数据⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!$(）二、整机结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!$6）三、冻干机真空系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!$"）四、冻干机制冷系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!$#）五、加热和冷却系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!$$）六、冻干机消毒系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!$$）七、控制系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!!$$）第五章冷冻离心机的应用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!&%!）第一节7*-%8(*型低速冷冻离心机⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!&%’）’$ 一、特点及主要参数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#$）二、传动装置结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#$）三、制冷系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#%）四、电气控制系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#%）（一）驱动电机、制冷压缩机控制电路⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#%）第二节日立"#&’(%")系列高速冷冻离心机⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#*）一、特点及参数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#*）二、结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#+）三、驱动机构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"!"）四、制冷系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"!"）五、电气控制系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"!,）（一）供电和驱动电路⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"!%）（二）启动、停止电路，见图%(!$。⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"!-）（三）./’控制电路，如图%(!,所示。⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"!0）（四）电流控制调节电路，见图%(!%。⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"!*）（五）速度控制电路（1(2.34）见图%(!-。⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"!+）（六）温度控制电路见图%(!0。⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!""#）第三节日立*%&(0"、0#&(0"、%%&(0"制备型超速冷冻离心机⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"""）一、特点及规格⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"""）二、超速离心机结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"",）三、超速离心机真空系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!""-）四、超速离心机的制冷系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!""-）五、超速离心机的电气控制系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!""-）第四节超速冷冻离心机常见故障及检修方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!""*）一、真空系统故障及排除方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!""+）（一）真空计指针不偏转⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!""+）（二）真空泵不启动⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!""+）,# （三）真空泵运转，但真空度不高⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!""#）二、制冷系统故障及排除方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!""#）（一）压缩机不启动⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!""#）（二）压缩机能启动，但转头不能冷却⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$%）（三）转头过冷⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$%）（四）温度计表针不偏转（黑针指示&!%’）⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$%）（五）温度计表针满度偏转（黑针指在()%’）⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$%）三、驱动装置常见故障及排除方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$!）（一）转子不能旋转⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$!）（二）在启动旋转时，转头抖动⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$!）（三）驱动电机和齿轮箱发出不正常噪声⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$!）（四）驱动单元气味不正常⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$"）（五）油上升进入离心腔⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$"）（六）真空度不正常，检查真空系统，如真空系统正常，检查驱动系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$"）四、电气控制系统常见故障及排除方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$"）（一）水的指示灯亮⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$"）（二）油的指示灯亮⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$"）（三）温度指示灯亮⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$$）（四）碳刷指示灯亮⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$$）（五）转子指示灯亮⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$$）（六）真空指示灯不熄灭⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$$）（七）系统指示灯亮⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$*）（八）真空泵不能启动⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$*）（九）制冷压缩机不能启动⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$*）（十）+,扩散泵不能启动，真空度不符合要求⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$*）（十一）真空计指针不偏转⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$*）（十二）转速指示灯亮⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$)）*! （十三）电机不运转⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#$）（十四）刹车加不上⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#$）第六章食品冷冻干燥工艺⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#%）第一节食品冷冻干燥工艺流程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#%）第二节食品冷冻干燥工艺曲线及其干燥过程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#&）第三节食品冷冻干燥工艺参数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#’）一、加热板温度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#’）二、加热板各层间的温差⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#’）三、食品品温⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#’）四、食品升华最高容许温度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#’）五、空载极限真空度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#’）六、工作真空度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"()）七、加热板面积⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"()）八、料盘总面积⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"()）九、空载抽气时间⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"()）十、工作抽气时间⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"()）十一、漏气率⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"()）十二、最佳升华温度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"()）十三、单位面积的食品摆放量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"(!）十四、每小时单位面积供给的升华热⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"(!）十五、升华速率⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"(!）十六、含水率⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"(!）第四节影响食品冷冻干燥的主要因素⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"("）一、食品冻结速度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"("）二、食品颗粒厚度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"("）三、食品堆放厚度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"(#）四、捕水器冷却排管表面温度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"(#）五、循环压力⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"(#）(" 第五节食品冷冻干燥工艺验证⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"##）一、食品冷冻干燥工艺验证的意义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"##）二、各系统设备的性能要求及参数确认⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"##）（一）预处理系统确认⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"##）（二）冻干系统性能确认⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#$）（三）加热系统性能确认⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#%）（四）真空系统性能确认⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#%）（五）制冷系统性能确认⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#&）（六）控制系统性能确认⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#&）（七）融冰系统性能确认⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$’）（八）机械输送系统性能确认⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$’）（九）气动系统性能确认⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$!）（十）清洗消毒系统性能确认⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$!）三、食品冷冻干燥工艺的日常监控⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$!）第六节冻干食品的质量验证⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$"）一、冻干食品的外观⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$"）二、冻干食品的含水率⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$(）三、冻干食品的营养成分⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$(）四、冻干食品的复水性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$(）五、冻干食品的耐贮性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$(）第六篇粮食干燥设备与干燥技术⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$$）第一章粮食干燥的基础知识⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$%）第一节粮食干燥的意义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$%）第二节我国粮食干燥机的发展历史和现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$%）第三节粮食干燥的目的和条件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$)）一、贮存粮食应达到的干燥程度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$)）二、粮食干燥所需的热量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$*）三、粮食干燥所需的风量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$*）#( 四、粮食的平衡含水率⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#$）（一）小麦的干燥条件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#$）（二）水稻的干燥条件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#!）（三）玉米的干燥条件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#"）（四）大豆的干燥条件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#"）（五）油菜籽的干燥条件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#%）（六）种子粮的干燥条件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#%）第四节影响粮食干燥过程的因素⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#&）一、热风温度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#&）二、热风风量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#&）三、干燥前粮食的含水率⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#&）四、热风相对湿度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"##）五、粮层厚度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"##）第五节粮食干燥工艺和干燥方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"##）一、顺流干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"##）二、逆流干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#’）三、横流干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#(）四、混流干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#(）五、循环批式干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#(）第二章粮食干燥专用设备选型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"’$）第一节&)*+系列内循环粮食干燥成套设备⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"’$）一、&)*+系列内循环粮食干燥成套设备工作部件⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"’!）（一）干燥塔⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"’!）（二）喂入装置、提升装置⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"’"）（三）排粮装置⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"’&）（四）行走装置⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"’’）二、&)*+,$-’&型、&)*+,!-&型行走式内循环粮食干燥成套设备⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"’’）.. （一）结构与性能⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"##）（二）工作过程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$%）（三）安装调试方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$%）（四）作业方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$&）三、’()*+",’型内循环粮食干燥成套设备⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$&）（一）结构与性能⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$&）（二）工作过程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$-）（三）安装调试方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$-）（四）作业方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$-）四、’()*系列内循环粮食干燥成套设备的操作管理⋯⋯⋯⋯⋯（!"$-）（一）干燥作业前的准备工作⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$-）（二）作业时注意事顶⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$’）（三）设备的维修保养⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$.）（四）故障及排除方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$#）（五）内循环干燥设备干燥费用的核算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$$）第二节’()系列塔式粮食干燥成套设备⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$/）一、’()系列塔式粮食干燥成套设备的工作部件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"/%）（一）干燥塔⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"/!）（二）斗式提升机⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"/#）（三）清理机械⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!&%!）二、’()+-,’0型粮食干燥成套设备⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!&%-）（一）结构与性能⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!&%-）（二）工作过程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!&%.）（三）安装调试方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!&%#）（四）作业方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!&%$）三、’()+#,’0型、’()+!%0型粮食干燥成套设备⋯⋯⋯⋯⋯（!&%/）（一）结构与性能⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!&%/）（二）工作过程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!&!!）-’ （三）安装调试方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"!#）（四）作业方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"!#）四、$%&’!$(型、$%&’#)(型粮食干燥成套设备⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"!"）（一）结构与性能⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"!"）（二）成套设备工作过程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"!$）（三）安装调试方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"!$）（四）作业方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"!$）五、$%&系列塔式粮食干燥成套设备操作管理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"!*）（一）干燥作业前的准备工作⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"!*）（二）作业注意事项⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"!+）（三）调备的维修保养⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"!,）（四）故障及排除方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"!-）（五）干燥费用核算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#!）第三章粮食干燥设备的应用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#"）第一节热风炉及送风系统、除尘系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#"）一、热风炉及送风系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#"）（一）热风炉⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#.）（二）送风系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#$）（三）热风炉及送风系统的操作注意事项⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#*）（四）热风炉应用范围⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#,）二、除尘系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#,）第二节粮食干燥电气控制系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#-）一、电动机的控制⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#-）二、热风湿度的控制⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#-）三、料位的控制⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"")）第七篇木材干燥技术与加工工艺⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!""#）第一章与干燥有关的木材性质⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"""）第一节木材的含水率概述及计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"""）.* 一、木材含水的由来⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"""）二、木材含水率的计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!""#）三、木材水分的存在状态⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!""$）四、木材平衡含水率⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!""$）第二节木材的干缩与变形及其计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!""%）一、木材的干缩与湿胀⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!""%）二、木材干缩与变形概述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#$）第三节木材的热学性质和电学性质⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#&）一、本材的热学性质⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#&）（一）导热系数!⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#%）（二）比热’⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#%）（三）导温系数"⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#(）二、木材的电学性质⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#)）第四节木材的弹性与塑性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$*）第二章木材干燥方法和木材干燥设备⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$!）第一节窑干⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$!）（一）周期式强制循环窑⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$+）（二）连续式强制循环窑⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$#）二、炉气加热强制循环干燥窑⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$&）第二节木材干燥方法之二气干⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$(）一、木材气干的特点⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$)）二、板院和材堆⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"&*）三、强制气干⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"&+）第三节除湿干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"&"）一、设备组成和工作原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"&#）二、木材除湿干燥效果及实用性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"&&）第三节真空干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"&%）一、真空干燥基本原理和设备组成⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"&%）#% （一）对流加热真空干燥机⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#$）（二）接触加热连续真空干燥机⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#!）（三）高频电流加热真空干燥机（图%&!’）。⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#!）二、木材真空干燥实施及实用性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#%）第五节太阳能干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#"）一、木材太阳能干燥窑⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#"）二、木材太阳能干燥效果及实用性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"##）第三章木材干燥室⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#’）第一节干燥室的分类⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"($）（一）按作业方式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"($）（二）按加热方式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"($）（三）按介质循环方式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"(!）（四）按风机布置方式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"(!）第二节连续式干燥室⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"(!）第三节周期式强制循环干燥室⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"(%）一、上风机型干燥室⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"("）（一）纵轴型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"()）（二）横轴型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"(*）（三）直联式干燥室⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"(*）二、侧风机型干燥室⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"(’）（一）侧面风机式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"(’）（二）侧下风机式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"’$）（三）侧风机上下串联式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"’!）（四）侧风机前后串联式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"’%）三、端风机型干燥室⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"’"）（一）端风机型单轨干燥室⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"’)）（二）端风机型双轨干燥室⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"’)）四、喷气型干燥室⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"’*）)( 五、过热蒸汽干燥室⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#$）六、炉气干燥室⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#$）七、预干室⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"##）第四节周期式自然循环干燥室⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%&!）一、自然循环蒸汽干燥室⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%&!）二、自然循环炉气干燥室⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%&"）第五节木材干燥室的壳体结构及建筑⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%&%）一、砖混结构壳体⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%&%）二、金属装配式壳体⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%&$）三、衬铝壁砖混结构壳体⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%&’）四、门⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%&’）五、进排气装置⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%!&）六、干燥室内设备的防腐蚀措施⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%!!）第六节木材干燥室的技术经济分析与选用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%!(）一、标准木料⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%!(）二、干燥室的技术经济分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%!%）（一）工艺性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%!%）（二）使用性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%!%）（三）经济性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%!%）（四）节能性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%!)）三、干燥室的选用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%!*）（一）干燥方法选用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%!*）（二）干燥室型的选用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%!$）（三）干燥室规格的选用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%!$）第四章木材室干工艺⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%!#）第一节干燥室壳体及设备的检查⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%!#）第二节装堆⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%(&）一、装堆方式及材堆尺寸⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!%(&）%# 二、隔条及其使用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"##）三、装堆应注意事项⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#$）第三节干燥基准⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#"）一、干燥基准的软硬度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#"）二、干燥基准的种类⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#%）（一）含水率干燥基准⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#%）（二）时间干燥基准⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$%）（三）连续升温干燥基准⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$&）三、干燥基准的选用与制定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!""#）（一）干燥基准的选用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!""$）（二）干燥基准的制定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!""%）第四节木材室干过程与干燥曲线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!""&）第五节木材室干工艺的制定与实施⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"%’）一、室干工艺的制定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"%’）（一）干燥过程中的热湿处理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"%’）（二）木材（锯材）干燥终含水率的确定和干燥质量要求⋯⋯⋯⋯⋯（!"%%）二、室干操作实施⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"%(）（一）操作步骤⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"%(）（二）室干操作注意事项⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"%(）第六节木材室干过程测试与干燥质量检验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!")!）一、含水率的测量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!")!）（一）木材室干过程中阶段含水率的测量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!")!）（二）木材内部含水率梯度的测量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!")"）（三）终含水率及室内木材干燥均匀度的测量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"))）二、木材室干过程中的应力检测⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!")(）三、常见干燥缺陷⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!")*）第七节木材的高温室干⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"($）第八篇造纸、医药及煤（矿物）干燥工艺技术⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"()）%’ 第一章纸张和纸浆生产干燥技术工艺⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"##）第一节概述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"##）一、纸张的干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"##）（一）纸张干燥的作用及其意义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"##）（二）纸张的性质及其干燥的主要特点⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#$）二、纸张干燥过程和干燥器的种类⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#%）（一）纸幅中水分存在的形式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#%）（二）纸张的干燥过程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#%）（三）造纸工业干燥器的种类⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$&）第二节烘缸干燥器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$’）一、造纸机干燥部的组成⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$’）二、纸幅在造纸机上的干燥机理及干燥过程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$(）（一）纸幅在多烘缸造纸机上的干燥过程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$(）（二）传热与传质理论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$)）三、烘缸⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"%*）（一）烘缸的结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"%*）（二）烘缸冷凝水排出装置⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"%&）（三）烘毯缸与烘毯辊⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"%#）四、造纸机干燥部的供汽系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"%$）（一）单段供汽系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"%%）（二）循环供汽系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!(**）（三）多段供汽系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!(**）五、造纸机干燥部的通风系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!(*!）（一）通风罩⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!(*!）（二）袋区通风⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!(*)）（三）干毯与干网⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!(*$）六、烘缸干燥存在的问题⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!(*%）第三节纸张的空气干燥技术工艺⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!(!*）(! 一、冲击干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"!!）二、穿透干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"!#）三、气浮干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"!"）（一）气浮干燥的基本原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"!"）（二）气浮干燥器的组成与构造⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"!"）（三）气浮干燥与纸张性质⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"!$）第四节纸张的辐射干燥技术工艺⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"!%）一、辐射干操的原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"!%）二、红外干燥器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#&）（一）红外干燥器的类型与结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#&）（二）红外干燥器的优缺点及应用范围⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#’）三、电解干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#(）第五节纸张干燥方法的新发展⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#"）一、纸张传统干燥方法的改进⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#)）二、扰流杆及异形断面烘缸⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#*）（一）扰流杆装置⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#*）（二）异形断面烘缸⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#$）三、横向全幅水分调节⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#$）四、+,-./干燥器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"’&）五、压榨干燥技术的革新⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"’&）（一）压榨干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"’&）（二）012345467干燥器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"’!）（三）脉冲干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"’#）六、其他新干燥方法的构想⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"’’）（一）过热蒸汽干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"’’）（二）在静电场中的干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"’(）第六节纸浆的干燥技术工艺⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"’"）一、纸浆的传统干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"’)）"# 二、气流干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#$）三、蒸汽干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#$）第二章制药干燥工艺⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"%&）第一节中药饮片干燥技术工艺⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"%&）一、中药分类及特性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"%&）（一）古代中药发展简史⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"%&）（二）中药资源与分类⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"%&）（三）中药饮片的加工与药性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"%!）（四）中药饮片工程干燥简介⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"%!）（五）中药饮片干燥基础数据研究与饮片分析进展⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"%’）二、饮片热风干燥基础数据研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"%’）（一）实验装置及测试仪器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"%’）（二）实验方案与测点分布⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"%%）第二节药物干燥技术工艺⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"%"）一、概述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"%"）二、药品生产质量管理规范对干燥器及干燥的要求⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"%(）（一）药品生产质量管理规范中涉及设备的有关条文⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"%$）（二）药用干燥器的主要结构特征⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!""&）三、晶状或粉状药物的干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!""!）四、料液的干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!""#）（一）喷雾干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!""#）（二）冷冻干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"""）五、制剂过程中的干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!""$）（一）制剂过程的制粒干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"")）（二）包装材料的干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"")）第三章煤及矿物的干燥技艺⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"(#）第一节概述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"(#）第二节煤炭干燥器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"("）"# 一、回转圆筒干燥器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#"）二、回转管式干燥器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"#$）三、带搅拌器的室式干燥器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"%&）四、气流干燥器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"%!）五、流化床干燥器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"%’）六、带喷动床的流化床干燥器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"%(）七、振动干燥器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"(&）八、研磨型干燥器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"(!）九、竖轴式干燥器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"(’）十、移动床干燥器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"("）十一、煤的过热蒸汽干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"(#）第三节矿物干燥器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"((）一、喷雾干燥器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"((）二、滚筒干燥器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"($）三、回转盘架式干燥器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"($）第九篇附录⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"$&）"’ !"!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第一篇!!!!!!!!!!!!!!!!干燥技术总论!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!" 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册第一章干燥技术总论干燥技术的应用，在我国具有十分悠久的历史。闻名于世的造纸技术，就显示了干燥技术的应用。《天工开物》一书中，描述了人工加热干燥过程，总结了我国劳动人民的干燥实践，反映了我国古代劳动人民的高度智慧。在解放前，我国干燥技术的应用，一般仍停留在手工作坊的阶段。解放以后，干燥技术的应用发展很快，!"世纪#"年代初期，分散悬浮态干燥技术（如气流干燥器等）开始工业应用，干燥技术的研究工作也普遍开展，高效的干燥器也在生产中应用。随着工业现代化的进展，化学工业的机械化、大型化和自动化水平的提高，作为化工单元操作设备之一的干燥器，也必将更加迅速的发展。第一节干燥技术的概况干燥的目的是除去某些原料、半成品中的水分或溶剂，就化学工业而言目的在于，使物料便于包装、运输、贮藏、加工和使用。具体为：（$）悬浮液和滤饼状的化工原料和产品，可经干燥成为固体，便于包装和运输。（!）不少的化工原料和产品，由于水分的存在，有利于微生物的繁殖，易霉烂、虫蛀或变质，这类物料经过干燥便于贮藏。例如生物化学制品、抗生素及食品等，若含水量超过规定标准，易于变质，影响使用期限，需要经干燥后才有利于贮藏。! 第一章干燥技术总论（!）为了使用方便。例如食盐、尿素和硫铵等，当其干燥到含水率为"#$%&"#’%左右时，物料不易结块，使用比较方便。（(）便于加工。一些化工原料，由于加工工艺要求，需要粉碎（或造粒）到一定的粒度范围和含水率，以利于再加工和利用。如磷矿石经粉碎干燥可以提高化学反应速度；催化剂半成品的造粒干燥，可使其保持一定含水率和粒度范围，有利于压片成型等。（’）为了提高产品的质量。某些化工原料和产品，其质量的高低与含水量有关。物料经过干燥处理，水分除去后，有效成分相应增加，提高了产品质量。例如涤纶切片在纺丝前，干燥到含水率为"#"$%以下，可以防止在抽丝时产生气泡，提高丝的质量。化学工业中的干燥方法有三类：机械除湿法、加热干燥法、化学除湿法。机械除湿法，是用压榨机对湿物料加压，将其中一部分水分挤出。物料中除去的水分量主要决定施加压力的大小。物料经机械除湿后仍保留很高的水分，一般为("%&)"%左右。粒状物料或不许受压的物料可用离心机脱水，经过离心机除去水分后，残留在物料中的水分为’%&*"%左右。其他，还有各种类型的过滤机，也是机械除湿法常用的设备。机械除湿法只能除去物料中部分自由水分，结合水分仍残留在物料中。因此，物料经过机械除湿后含水量仍然较高，一般不能达到化工工艺要求的较低的含水量。加热干燥法，是化学工业中常用的干燥方法，它借助热能加热物料、气化物料中的水分。除去计*+,的水分，需要消耗一定的热量。例如用空气来干燥物料时，空气预先被加热送入干燥器，将热量传给物料，同时气化物料中的水分，形成水蒸气，并随空气带出干燥器。物料经过加热干燥，能够除去物料中的结合水分，达到化工工艺上所要求的含水量。化学除湿法，是利用吸湿剂除去气体、液体和固体物料中少量的水分。由于吸湿剂的除湿能力有限，仅用于除去物料中的微量水分，化工生产中应用极少。化学工业中固体物料的干燥，一般是先用机械除湿法，除去物料中大量的非结合水分，再用加热干燥法除去残留的部分水分（包括非结合水分和结合水分）。! 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册第二节被干燥物料的特性!"物料的状态（!）溶液及泥浆状物料，如工程废液及盐类溶液等。（#）冻结物料，如食品、医药制品等。（$）膏糊状物料，如活性污泥及压滤机滤饼等。（%）粉粒状物料，如硫酸铵及树脂粉末等。（&）块状物料，如焦炭及矿石等。（’）棒状物料，如木材等。（(）短纤维状物料，如人造纤维等。（)）不规则形状的物料，如陶瓷制品等。（*）连续的薄片状物料，如带状织物、纸张等。（+,）零件及设备的涂层，如机械产品的涂层等。#"物料的物理化学性质被干燥物料的理化性质是决定干燥介质种类、干燥方法和干燥设备的重要因素，因此，干燥器的设计者要了解；（!）物料的化学性质。如组成、热敏性（软化点、熔点或分解点），物料的毒性，可燃性，氧化性和酸碱性（度）、摩擦带电性、吸水性等。（#）物料的热物理性质。如物料含水率、假密度、真密度、比热容、热导率及粒度和粒度分布等。对于原料液还应当知道浓度、粘度及表面张力等。（$）其他性质，如膏糊状物料的粘附性、触变性（即膏糊状物料在振动场中或在搅动条件下，物料可从塑性状态，过渡到具有一定流动性的性质），这些性质在设计干燥器及加料器时可加以利用。$"物料与水分结合的性质固体与水分结合的方式是多种多样的，它可以是物料表面附着的，也可以是多孔性物料孔隙中滞留的水分，也可以是物料所% 第一章干燥技术总论带的结晶水分及透入物料细胞内的溶胀水分等。物料与水结合方式不同，除去的方法也不尽相同。例如物料表面附着的水分和大毛细管中的水分，是干燥可以除去的；化学结合水，不属于干燥的范围，经干燥后，它仍残存在物料中。第三节各种干燥装置的特性!"干燥器的特性干燥器的特性包括：（!）干燥器对被干燥物料的适应能力。如能否达到物料要求的干燥程度，干燥产品的均匀程度。（#）这种干燥器对产品的质量有无损害。因为有的产品要求保持结晶形状、色泽，有的产品要求在干燥中不能变形或龟裂等。（$）干燥装置的热效率高低（一般而言，干燥装置热利用好，则热效率高；相反，则热效率低），这是干燥的主要技术经济指标。此外，还应了解干燥器的经济处理能力，干燥设备的生产强度或干燥速率。干燥强度大，所用设备小，其固定投资较少，否则相反；干燥系统的阻力大小，决定干燥系统机械能的消耗，系统的阻力小，机械能消耗少，操作费用就低。干燥器附属设备的多少，有时可能影响这种干燥器的应用。例如，悬浮态干燥装置（如流化床干燥器、气流干燥器等），离不开有效的粉尘分离设备，可靠的通风设备和湿物料的供给装置等，虽然干燥器本身尺寸不大，但由于辅助设备很笨重，应用受到限制。同时，还要求干燥设备操作控制方便，劳动条件良好。#"主要干燥装置的特性（!）喷雾干燥装置喷雾干燥器是处理溶液、悬浮液或泥浆状物料的干燥器。它是用喷雾的方法，使物料成为雾滴分散在热气流中，物料与热空气呈并流、逆流或混流的方式互相接触，使水分迅速蒸发，达到干燥目的。采用这种干燥方法，可以省去浓缩或过滤等化工单元操作，可以获得$%&’%%()的粒状产’ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册品，而干燥时间极短。一般干燥时间为!"#$%，适用于高热敏性物料和料液浓缩过程中易分解的物料的干燥，产品流动性和速溶性好。喷雾干燥器中气固两相接触表面积大，但是气固两相稀梯相流动，故容积传热系数小，一般为&#"#’’()*+·,，热风温度在并流操作时为&!$"!$$,，逆流操作时为&$$"#$$,。工业规模的喷雾干燥器，热效率一般为-$."!$.。国外带有废热回收的喷雾干燥器，热效率可达到/$.，这种设备只有在大于’$$0（1水）23的生产能力时才比较经济。工业上应用的喷雾方法有三种形式：!离心式雾化器。其回转速度一般为-$$$"&$$$$4*+56，最高可达!$$$$4*+56。"压力式雾化器。是用泵将料液加压//到78’$"&8’$9:，送入雾化器，将料液喷成雾状。#气流式雾化器。用压力!!为&8’$"!8’$9:的压缩空气或过热蒸汽，通过喷嘴将料液喷成雾滴。在我国，压力式和离心式雾化器用得较多，小型喷雾干燥装置也有用气流式雾化器的。喷雾干燥装置的流程如图’;’所示。图’;’喷雾干燥装置流程’—鼓风机；&—空气加热器；#—喷雾干燥塔；-—雾化器；!—一级旋风除尘器；(—一级抽风机；/—二级旋风除尘器；<—二级抽风机料液通过雾化器，喷成雾滴分散在热气流中。空气经鼓风机，送入空气加热器加热，然后进入喷雾干燥塔，与雾滴接触干燥。产品部分落入塔底，部分由一级抽风机吸入一级旋风除尘器，经分离后，将废气放空。塔底的产品和旋风除尘器收集的产品，由二级抽风机抽出，经二级旋风除尘器分离后包装。喷雾干燥的产品为细粒子，为了适应环境保护法令的要求，喷雾干燥系统只用旋风除尘器分离产品、净化废气还是不够的，一般还要用袋式除尘器净化，#使废气中的合尘量低于!$+1*+气体（标准状态），或用湿式洗涤器，可将废气( 第一章干燥技术总论$含尘量降到!"#$"%&’%气体（标准状态）。（(）流化床干燥装置流化床干燥器又名沸腾床干燥器，其装置流程如图!)(所示。散粒状的固体物料，由螺旋加料器加入流化床干燥器中，空气由鼓风机送入燃烧室，加热后送入流化床底部经分布板与固体物料接触，形成流态化，达到气固相的热质交换。物料干燥后由排料口排出。废气由流化床顶部排出，经旋风除尘器组回收，被带出的产品，再经洗涤器和雾沫分离器后排空。图!)(单层圆筒形流化床干燥装置流程!—鼓风机；(—燃烧室；$—螺旋加料器；*—料斗；"—流化床干燥器；+—雾沫分离器；,—洗涤器；-—旋风除尘器组流化床干燥器具有以下特点，它适用于无凝聚作用的散粒状物料的干燥，颗粒直径可从$.；设备结构简单；生产能力大，从每小时几十千克至*!%#+%%"/!.0&；热效率高，对于除去物料中的非结合水分，热效率可达到,.1左右，对于除去物料中的结合水分时，热效率约为$.1#".1；容积传热系数可达到$($(+#+2,-3（’%·4）；物料在流化床中的停留时间，与流化床的结构有关，如设计合理，物料在流化床中的停留时间可以任意延长。其缺点是热空气通过分布板和物料层的阻力较大，一般约为*2.#!*,.56。鼓风机的能量消耗大。对单层流化床干燥器，物料在流化床中，处于完全混合状态，部分物料从加料口到出料口，可能走短路而直接飞向出口，造成物料干燥不均匀。为了改善物料在流化床中干燥的均匀性，一般多采用不同结构的流化床。如具有控制物料短路的挡板结构的单层流化床、卧式多室流化床、多层流化床等，如图!)$所示。, 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"#不同类型的流化床干燥器（$）圆筒形单层流化床（；%）长方形单室流化床（；&）空气使用一次的两层流化床；（’）卧式多室流化床（；(）空气使用两次的圆形两层流化床采用多层流化床干燥器，可以增加物料的干燥时间，改善干燥产品含水的均匀性，从而易于控制产品的干燥质量。但是，多层流化床干燥器因层数增加，分布板相应增多，床层阻力增加。同时，各层之间，物料要定量地从上层转移至下层，又要保证形成稳定的流化状态，必须采用溢流装置等，这样又增加了设备结构的复杂性。对于除去结合水分的物料，采用多层流化床是恰当的。例如山东新华制药厂，采用双层流化床干燥含水率!)*+#,*的氨基匹林；一些涤纶纺丝厂，采用五层流化床干燥涤纶树脂，使产品含水率达到,-,#*左右。卧式多室流化床干燥器，由于分隔成多室，可以调节各室的空气量，同时，流化床内增加了挡板，可避免物料走短路排出，干燥产品的含水量也较均匀。若在操作上对各室的风量、气温加以调节，或将最末几室的热风二次利用，或在床内添加内加热器等，还可提高热效率。（#）气流干燥装置气流干燥器广泛应用于粉粒状物料的干燥，其流程如图!".所示。被干燥的物料直接由加料器加入气流干燥管中，空气由鼓风机送入燃烧炉，加热后，进入气流干燥管的底部。高速的热气流，使加人的粉粒状湿物料加速并分散地悬浮在气流中，在气流加速和输送的过程中完成对湿物料的干燥。如果在气流干燥装置中，再增加湿物料分散机或小块状物料粉碎机，这种装置/ 第一章干燥技术总论还可用于滤饼状物料及块状物料的干燥。图!"#气流干燥器流程!—鼓风机；$—燃烧炉；%—积料排出口；#—加料器；&—气流干燥管；’—旋风除尘器；(—抽风机气流干燥的特点是，由于被干燥的物料分散地悬浮在气流中，物料的全部几何表面积都参与传热和传质，所以有效传热、传质面积大，容积传热系数高，%一般为$%$’)’*(+,（-.·/）。日本三元筑波株式会社在设计中，对含非结合%水分的物料，取容积传热系数!!’%)%#(*,（-.·/）；对含结合水分的多孔物%料，取容积传热系数&+$)!!’%,（-.·/）；对流程中有高分散物料的分散机%时，取容积传热系数%#(*)!!’%0,（-.·/）。经过气流干燥的物料，非结合水分几乎可以全部除去，如对结晶盐类，产品中的残留水分约为01%2)01&2，对吸附性很强的物料，产品中的残留水分约为$2)%2。气流干燥操作气速大，一般对分散性良好的物料，取操作气速!0)#0.-3，因此，物料在干燥器中的停留时间短，一般约为01&)$3，最长可达(3。物料出气流干燥器的温度接近于空气的湿球温度’0)(0/左右，因此，气流干燥器适用于热敏性物料的干燥。气流干燥器的结构简单，目前使用的气流干燥器，干燥管高为’)$0.，管径为01%##)!1&.。如干燥$1&4!056-7煤或!1&4!056-7硫酸铵的气流干燥管的管径##为01(.，高为!&.。生产能力大，如处理石英砂$1&4!056-7，尿素’104!056-7。气流干燥器的散热面积小，热损失可以控制在&2左右，因此，热效率较高。例如热风温度#00/以上、废气排出温度’0)!00/时，热效率可达’02)(&2。但在干燥物料中的结合水分时，由于进干燥器的空气温度较低，热效率约为* 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!"#左右。气流干燥器的主体设备很小，设备投资费低，占地面积小，且可连续操作，易于实现自动控制。但是，气流干燥器的附属设备较大，操作气速高，物料在气流的作用下，冲击管壁，以及物料间的相互碰撞，物料和管子的磨损较大，对于粒度和晶形要求十分严格的物料，不宜采用。例如六角形的晶体硫酸按，用气流干燥前后，粒度分布如表$%&所示。其次，气流干燥也不适于粘附性很强的物料，如粗制的葡萄糖等。此外，对于干燥过程中易产生微粉、又不易分离的物料，以及需要空气量极大的物料，都不宜采用气流干燥。目前，我国使用中小型气流干燥器较多，使用大型装置较少；使用直接加料的流程较多，使用有其他附属装置（如分散机、粉碎机、分级机等）的流程较少。但是对气流干燥管的改型和强化都有不少发展，如脉冲式、旋风式、倒锥式气流干燥器等。（’）回转圆筒干燥器回转圆筒干燥器的流程如图&%(所示。它由低速旋转的倾斜圆筒（筒内壁安装有翻动物料的各式抄板）及燃烧炉、加料器、旋风分离器、洗涤器等主要设备构成。并流操作时，湿物料从回转圆筒高的一端加入，干燥用烟道气与物料并流进入，湿物料在抄板的作用下，把物料分散在干燥用的烟道气中，同时向前移动，物料在移动中直接从气流中获得热量，使水分汽化，达到干燥的目的，直到回转圆筒干燥器低的一端卸出产品。图&%(回转圆筒干燥器流程&—鼓风机；!—燃烧室；)—排气管；’—进料管；(—加料器；*—回转圆筒干燥器；+—产品排出口；,—旋风除尘器；-—抽风机；&"—洗涤器；&&—运输机；&!—循环水池；&)—水泵&" 第一章干燥技术总论回转圆筒干燥器内，物料与气流的流动方向，随物料的性质和产品要求的最终湿含量而定。通常回转圆筒干燥器采用逆流操作。逆流操作时，干燥器内传热与传质推动力比较均匀，适用于不允许快速干燥的非热敏性的物料。一般逆流操作干燥产品的含水量较低。并流操作只适用于含水量较高，允许干燥速度快，不分解，在干燥完成时不能耐高温的热敏性物料。对于耐高温及清洁度没要求的矿产品、粘土及耐火材料等，可用烟道气为干燥介质；对于产品清洁度要求高的物料，则可采用热空气作干燥介质。干燥介质的温度可在!""#!$""%范围内。如果气体进口温度为&""%，湿物料的含*+*+水量较高，回转圆筒干燥器的容积气化强度为&’()!"#$’&)!",（-水）（./+·0）（干燥器），热效率为+"1#2"1左右；若气体进口温度为2""%，容积气化+强度在3’4,（-水）（./·0）（干燥器）左右，热效率约为5"1左右。回转圆筒干燥器的抄板如设计合理，可使物料粒子的3"1处于悬浮状态，回转干燥器的操作气速，与粒子的物性和形状大小有关，一般粒子直径约600时，气速可取"’+#60./，若粒子直径在200左右，气速可取+#$0./，回转圆筒干燥器的容积传热+系数约为!5!#&++7（.0·%）。表!*!硫酸铵气流干燥前后粒度分布粒度分布，1产品名称干燥前后"’$#（!00）"’+#"’（$00）"’&#"’（+00）"’!2#"’（&00）8"’!（200）前!&’"44’22’2&’+&’4硫酸铵后!’&4&’(!$’2(’&+’+回转圆筒干燥器在化学工业中，广泛地用于各种粒状物料和小块状物料的干燥，如硫酸铵、石灰石、黄铁矿、磷酸盐等，若在转筒中的内部结构设计恰当（如在转筒的物料进口端挂上链条等），还可用于膏状物料的干燥。由于转筒的转数可在!#!"9.0:;和倾角可在&<#!"<范围内调节，因之，可以调节物料在干燥过程中的停留时间，所以被干燥湿物料的含水量范围较广。如硫酸铵含水量为+’21左右，而酸式磷酸钙沉淀的含水量为221#241。回转圆筒干燥器直径约为"’+#2’&0，长可达&"0左右。由于转速很低，!! 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册回转线速度约为!"#$!"%&’(，流体阻力小，鼓风机动力消耗少，操作连续，生产能力适应范围大。其缺点是结构较复杂，钢材消耗较多，设备占地面积较大。目前，我国用作硫酸铵、硝酸铵、氮磷复合肥料、磷矿、硫精矿及碳酸钙的干燥等。（)）滚筒干燥器滚筒干燥器是一种以传导传热方式使物料加热。水分汽化的干燥器，其结构如图*+,所示。图*+,滚筒干燥器*—冷凝水排出管；#—干燥滚筒；%—卸料刮刀；-—加热蒸汽管；)—料槽滚筒是一个外表面经过加工的金属空心圆筒，被传动装置带动，转速约为-$*!.’&/0。加热蒸汽从颈通入并在筒内冷凝，冷凝水由虹吸排管排除。筒体外壁部分浸入被干燥的料浆中，使一层物料布于滚筒外壁而被加热，水被汽化，散于周围空气中，滚筒转动一周，物料完成干燥，结片于外壁，然后由刮刀卸料。滚筒干燥器直径为!")$*")&，长为*$-&，其蒸发能力（即干燥物料能力）与料浆的浓度、滚筒尺寸、滚筒转速、产品含水量、加热蒸汽的压力以及物料的))性质等因素有关。当加热蒸汽压力为*1*!$#1*!2（3表压）时，滚筒表面蒸+%+%#)发强度约为-"#1*!$4"51*!67（’&·(）；当加热蒸汽压力为%1*!$-1)+%+%#*!2（3表压）时，其蒸发强度约为8")1*!$*)"%1*!67（’&·(）。滚筒干燥器为传导加热，无干燥介质带走的热损失，因而热利用率高，一般在5!9以上。通常每干燥湿物料中的*67水分，大约消耗:"#$*")67加热蒸汽。加热蒸汽至#物料层的总传热系数约为*5)$#%%;（’&·(·<）。由此可见，滚筒干燥器具有如下特点：!操作连续，能够得到均匀的产品；"干燥时间短，一般纳为5$%!(，干燥产品没有处于高温的危险，适合于热敏性物料的干燥，但壁面也有可能产生过热；#料浆粘度高或低均能干燥；$热效率高；%因干燥器内不会剩残留产品，少量物料也可以干燥；&滚筒干燥的操作参*# 第一章干燥技术总论数调整范围广，并易于调整；!机内易于清理，改变用途容易；"废气不带走物料，因此不需用除尘设备等。滚筒干燥器较广泛地用于浆状物料的干燥，例如干燥酵母、抗菌素、乳糖、淀粉浆、亚硝酸钠、染料、碳酸钙及蒸馏废液等。（!）厢式干燥器厢式干燥器是指外形像箱子的干燥器。干燥器外壁是绝热层，内部结构则种类繁多。应根据物料的性质、状态和生产能力的大小选用适当结构。#干燥少量的物料，或不允许结晶受到破坏以及贵重的物料，一般采用内部结构为支架的厢式干燥器。物料装在浅盘里，置于支架上，物料层的厚度一般为"#$"##%%，空气由风机送入，经预热器加热至所需温度，吹过物料表面，使物料干燥。空气吹过物料表面的速度，由物料的粒度决定，一般以物料不致被气流带走为宜。这种结构的干燥器，因为产量较小，常用人工加料和卸料。其结构如图"&’所示。图"&’厢式干燥器"—厢式干燥器外壳；(—物料盘；)—物料支架；*—可调节叶片；+—空气出口；!—风机；’—加热器；,—空气人口厢式干燥器的干燥产品含湿量不太均匀，干燥速度低，干燥时间长，生产能力小，热利用率差，但是，它适应性好，各种状态的物料均可用它干燥，因此应用较广。$对于生产能力不大，物料是热敏性的或易氧化的，可采用具有密封外壳的、在真空条件下操作的厢式干燥器，又称真空厢式干燥器。%对于生产能力较大的厢式干燥器，盘架很多，若再采用厢内固定支架式") 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册的结构，装卸料时均需在干燥器内操作，劳动条件差，热损失也大。可以将内部的固定支架，改为带支架的小车，车架上安放装满物料的浅盘，人工加料完成后，再将小车推入厢内，进行干燥。这种干燥器，目前多用于触媒、酶制品、颜料的干燥等。!对于批量大，具有一定形状物料的干燥，其干燥时间很长，则可把厢式干燥的外壳设计成狭长的洞道，洞道内铺设铁轨。用一系列的小车装载物料。装料后进入洞道，在铁轨上向出口端缓慢移动，小车彼此紧靠，用进口端机械推动，或靠轨道的倾斜（!"#$$）而自由滑动。洞门必须严密，洞宽不超过%&’(。洞长决定于物料所需的干燥时间，通常不超过’$(。干燥介质可用空气或烟道气，其速度以有效洞道截面计算时不小于#)%(*+，其最大速度一般以不吹走物料为限。干燥操作可以采用并流或逆流。其结构如图!,-所示。图!,-洞道式干燥器!—干燥物料出口；#—转向小车；%—拉开式门；.—废气出口；’—小车；/—移动小车的结构；0—干燥介质进口；-—湿物料进口；1—回车道!. 第一章干燥技术总论图!"#耙式真空干燥器!—外壳；$—蒸汽央套；%—水平搅拌器；&—传动装置这种干燥器的结构多样，操作较简单，能量消耗不大，适于物料连续长时间的干燥，多用于砖瓦、陶瓷坯、木材、人造丝及皮革的干燥。!对于挤条成型的膏状物的干燥，如触媒的生产，常用连续的链式翻板或链网式干燥机。它的外形与洞道式干燥器相似，内部载运物料的是链板或链网组成的输送机。被干燥的膏状物料由挤条机挤成’(!)**条状，自动均匀地装载在回转的链板或链网上，热风通过物料层进行干燥。干物料在出口端通过链板的翻动而卸下或从链网上掉下。干燥器宽$*左右，长约!)(%)*。链网的"&"%$运动速度约为)+$,(!*-*./，蒸发强度约为0+,1!)($+21!)3（4水）（-*·5）。单层的链板或链网干燥器，由于物料对链板是静止的，干燥的均匀性较差。如果物料允许翻动，这种干燥器可设计成多层的，物料从最上层加料，经过一层链板干燥后，物料翻落在下一层链板或链网上干燥，经过几次翻动，物料干燥更加均匀，干燥强度也较高。这种干燥器除用在膏状物料的挤条干燥外，还可用作粒状物料、短纤维状物料（如棉花、纤维素、羊毛等）的干燥。（’）真空耙式干燥器真空耙式干燥器是一种传导加热干燥器。物料不直接与加热介质接触，适用于干燥少量的、不耐高温的和易于氧化的泥状、膏状物料，其含水率为!06(#)6。这种干燥器的结构如图!"#所示。干燥器内的水平耙式搅拌器的叶片是由铸铁或钢制成，安装在方形轴上，一半叶片方向向左，另一半向右。轴的转速为’(27-*./，它是由带减速箱的电机带动。同时采用了自动转向装置，使轴的转动方向，在每隔0(2*./内改变搅拌器的转动方向一次。操作时，先开动搅拌器，加入被干燥的物料，并将加料口关闭，同时通入蒸!0 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册%%汽加热，加热蒸汽的压力一般为!"#$&’($%"#$)（*表压）。用真空泵抽出水’蒸气和不凝缩气体，一般物料干燥时，真空度约为+(,"#$)*。这种干燥器的水分蒸发强度，随物料的性质、湿度、加热蒸汽压力及真空度等的不同而异。例’%如，在真空度为+(,"#$)*，加热蒸汽压力为!"#$)（*表压）时，将马铃薯淀粉.,.,从初水分为’$-干到!$-，干燥器的水分汽化强度为#(,+"#$&#(+’"#$!/0（12·3）。真空耙式干燥器的操作比厢式干燥器的劳动强度低，能回收物料中的有用湿分，操作条件好，管理比较方便。其缺点是生产能力低，设备结构比较复杂，搅拌器叶片易损坏等。这种干燥器在染料和医药工业中应用较多。例如，干燥还原染料中间体、蒽醌磺酸、还原橄榄绿4及水杨酸中间体等。图#.#$坚式干燥器#—湿物料进口；!—纵向栅；,—横向栅；’—千料出口；%—燃烧室（5）竖式（移动床）干燥器是一种利用被干燥物料的自重，在干燥器中垂直向下运动的干燥器，称为坚式干燥器或移动床干燥器。其结构如图#.#$所示。外壳为直立的通道，内部安装有减慢物料向下运动的横向栅板和纵向栅板，物料连续地从干燥器上部加入，被栅板分散在坚式干燥器的整个截面，并且不断地向下运动。热风从燃烧室向上流动，从顶部排除。干燥产品从干燥器底#6 第一章干燥技术总论部卸出。如果在竖直的干燥器中填满了物料，连续而密集地向下移动，则干燥时间可以任意调节。这种干燥器在谷物干燥方面应用较多，还用于煤球干燥，其他在树脂干燥也是可行的。竖式干燥器的特点如下：!结构简单，管理方便，运转噪音小。"干燥介质流速低，一般采用!"#$!"%&’（(以设备空截面计算），穿过物料层的阻力小，能量消耗低。例如每干燥)!!!*+谷物消耗能量约为!",$)"-*.。#排除的废气，在大多数情况下，都可以达到很高的饱和程度，热能消耗较少，热效率较高。每气化)*+水分的耗热量约为/)#%$/-01*2。$物料停留时间可以任意控制，因此，对产品含水量可以控制很低。%坚式干燥器仅适用于散粒物料的干燥，例如矿石、粒状树脂、谷物等。&坚式干燥器金属耗量较大，但这种干燥器也可采用钢筋混凝土或其他合适的建筑材料建造。’采用的气速较低，不易产生粉尘带出，因此，不需要除尘设备。（1）红外线干燥器红外线和可见光线一样都是电磁波。波长为!"3#$#",(&的叫近红外线；把波长为#",$)!!!(&的叫远红外线。红外线干燥器就是利用红外线源发出的红外线，照射被干燥物料的表面，部分红外线被物料吸收后，在物料内部转变成热能，加热物料使水分汽化，达到干燥的目的。红外线干燥器的结构特点与厢式干燥器相似。其工艺特点为：!加热物料的速度快，物料内温度分布均匀。利用红外线干燥粒状物料、薄层物料、纺织品等，其水分汽化强度要比对流干燥和传导传热干燥要大几十倍。这是因为传递给物料的热量大大超过了对流干燥。例如，在干燥的第一阶段中，即恒速干燥段中，当空气温度为)!!4、相对湿度,5、速度#&’(以及与#此对应的物料温度等于/!4时，其对流传热为03#6’&；而采用红外线干燥时#（红外线源表面温度为-!!4和物料温度为/!4），为#-#!!67&，即红外线干燥器要比对流干燥器增加#1倍。"红外线加热干燥是红外线直接传递给物料，因此，不需要干燥介质，减少了部分空气带走的热量，热效率较高，应用表明，可以节约能量%!5左右。)3 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!产品质量好，干燥均匀，清洁。"干燥时间较短，一般物料干燥时间以分计。#设备紧凑，使用灵活。$红外线干燥适用于表面积大而薄的物料，例如纸张、布匹、木材、陶瓷坯、油漆制品等。（!"）高频干燥湿物料在高频电场中的干燥，称为高频干燥，因为湿物料是在高频电场中，发生介电损失而产生热量的，所以高频干燥又叫做介电加热干燥。从分子运动的角度来看，被干燥的物料处在高频电场中，在高电压交变电场的作用下，湿物料中水分子的排列，跟随着电场的变化而变化，则分子作摇摆或振动，相邻的水分子振动产生摩擦，而产生热效应，使物料被加热，水分被汽化，达到干燥的目的。高频干燥的设备如图#$!!所示。图!$!!高频电频中的干燥设备!—馈电线；%—被干燥物料；&—电容器；’—高频交流器；(—整流器；)—电源线整流器把交流电变换成为高压直流电供给高频振荡管的阳极；高频变流器为一直流交流器，把得自整流器的直流电变换为高频率的交流电。一般将高频电场的频率低于&""*+,的称为高频干燥器；高频电场的频率在&""-&"""""*+,之间的称为微波干燥器。目前工业和科研中采用的振荡电子管的频率有.!(和%’("*+,两种。高频干燥的特点为：%是在湿物料内部加热，温度较高，热传递的方向与湿分传递的方向一致，有利于提高干燥速率，使物料干燥时间缩短。例如皮革采用真空干燥，需/0，而用微波干燥仅需!%123。&干燥产品含水量均匀，清洁，且不带菌，提高了产品质量。例如烟叶捆经!4 第一章干燥技术总论高频干燥后，堆放不会发霉。!高频干燥器适用于除去水分量不多，用其他方法干燥易出废品（如物料表面结壳、皱皮及开裂等）的物料的干燥。例如磷酸二钙微晶体的干燥、高级皮革的干燥、玻璃钢及烟叶捆的干燥等。"设备复杂，功率较小，干燥成本高。例如用真空高频干燥器干燥烟叶捆，设备总功率为!""#$，每除去!#%水分约耗电!&’’#(以上。#高频电场和微波辐射对人体机能有有害影响，例如微波功率密度)*..!"+(,-+时可使丸受到伤害；在."*.""+(/-+时，可使眼睛受到伤害等，所以必须注意和加强安全防护措施。图!0!.喷雾干燥与卧式流化床组合干燥流程图!—鼓风机；.—加热器；1—卧式流化床干燥器；2—喷雾干燥器；)—旋风除尘器（!!）组合干燥装置一种干燥器与另一种干燥器串联成一个干燥系统，以充分发挥出两种干燥器的特点，来完成某一干燥任务，这个干燥系统称为组合干燥装置。例如要把离心脱水后的聚氯乙烯树脂，由含水率3&’4，干燥到含水率"&14以下，用气流干燥器只能干燥到含水率"&5.4，若再用一卧式流化床干燥器，除去物料中的结合水分，可使产品含水率达到"&.4，获得较好的效果。这就是气流0卧式流化床组合干燥装置。又如喷雾干燥与卧式流化床组合成组合干燥装置，也是组合干燥的典型应用范例，如图!0!.所示。这种组合干燥器，物料在喷雾干燥器中干燥到恒速干燥阶段结束，降速干燥阶段和物料冷却!6 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册在流化床中进行。因为，物料进入降速干燥阶段时，热风温度已迅速降低，物料温度上升，热风与物料之间的传热温差已迅速减小，热交换量减少，若再在喷雾干燥器中除去物料中的水分，势必大大增加喷雾干燥器的体积，降低了喷雾干燥器的生产强度。可见，合适的组合干燥器，可以获得质量高的产品，提高设备的生产能力，获得较好的经济效果。目前，我国应用组合干燥的物料是较多的，如触媒、聚氯乙烯树脂、颜料及染料等。第四节干燥技术的进展目前干燥技术发展的总趋势为：!"干燥设备研制向专业化方向发展由前所述，干燥设备应用极广，遍及国民经济各部门，而且需要量也很大，因此为干燥设备向专业化方向发展的基础。#"干燥设备的大型化、系列化和自动化从干燥技术经济的观点来看，大型化的装置，具有原材料消耗低、能量消耗少、自动化水平高、生产成本低的特点。设备系列化，可对不同生产规模的工厂及时提供成套设备和部件，具有投产快和维修容易的特点。例如，喷雾干燥装置，最大生产能力为$$"%&’()产品；流化床干燥器（干燥煤）生产能力可达到*+&’()产品；双层流化床干燥器，最高.年处理物料达!!,!-&’。/"改进干燥设备，强化干燥过程近年来，常用的干燥设备（喷雾、流态化、气流干燥等），仍在原有的基础上改进和发展。（!）改善设备内物料的流动状况（或干燥介质的流体力学状况），强化和改善干燥过程。例如气流干燥器，从直管气流干燥，改成脉冲气流，使被干燥粒子在脉冲气流的作用下多次的加速，强化传热传质过程。又如，改进喷雾干燥器的进风装置，达到控制雾滴的运动状况等。#- 第一章干燥技术总论（!）增添附属装置，改善干燥器的操作，扩大干燥设备的使用范围。在气流干燥器的流程中，增添分散器，使气流干燥器用于分散性差的湿物料的干燥；增添破碎机，使气流干燥器用于块状物料的干燥；增添混合器，使气流干燥器用于含水量很高的物料；增添分级机，以解决产品粒度的均匀化等。在喷雾干燥方面，研制了高粘度物料的雾化器；研制各种喷雾干燥器的进气分布装置，使干燥塔中心与塔壁的气速基本一致，减少喷雾干燥的粘壁；安装电磁自动振动装置，防止物料粘壁等。在流化床干燥器中，增添附属装置，改善其操作性能。例如在单层圆筒形流化床中，添加旋转分隔板，分隔板从流化床中部开始旋转分隔直至出料口。湿物料从流化床中部加入，在旋转隔板的控制下，物料从进口至出口一边流化一边运动，而不会“短路”，因此，物料在流化床中的停留时间均匀。在双层流化床中的上层，增添摆动的物料松动器，当流化床操作时，松动器不停摆动，松动物料，避免形成死床层，以改善流化床的特性。在卧式多室流化床中的第一室，增添搅拌装置，使凝聚的湿物料分散，同时排除不能流化的大颗粒。此外，在卧式多室流化床，把固定隔板改成悬挂在回转链上的运动隔板，在运动隔板的作用下，物料从加料端均匀地移到出料端，实现了物料的“活塞流”，可使被干燥物料停留时间均匀，产品含水率均匀。"#采用新的干燥方法及组合干燥方法近年来高频干燥、微波干燥、红外线干燥以及组合干燥发展较快。其他，如利用弹性振动能，强化固体物料的干燥。弹性振动能$声波对固体物料表面作用，可使湿固体表面流体边界层破坏，减小传热和传质的阻力，故能强化干燥，但声强不能低于%"&’%"()*。(#降低干燥过程中能量的消耗干燥是消耗热量很大的化工单元装置。在干燥过程中，热效率变化很大，如药片包衣干燥时，热效率为+,；食品添加剂的流态化干燥，热效率为!-,左右；一般化学工业中干燥热效率为!-,’(-,。提高干燥过程热效率的主要措施如下：（%）对现有干燥设备，加强热管理。如防止干燥介质的泄漏，使燃烧炉中的燃烧完全，对带有热风循环的干燥设备，尽可能地保持最大的循环风量等。（!）改善设备的保温。一般干燥器损失热量为&,’&-,。在对干燥器散!% 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册热量进行测定的基础上，采取措施，改善设备的保温，减少热损失。（!）防止产品的过度干燥。干燥过程中，应严格地把产品控制在要求的含水量范围内，避免造成产品的过度干燥，而增加能量消耗。例如纸张干燥，是为了保证纸张的强度，要求其含水率为"#，而多滚筒干燥器可能将纸过度干燥到含水率为$#。为了防止过度干燥，可以减少最后几个滚筒，改为高频加热，严格控制纸张含水率在"#。（$）减少被干燥物料的初水分含量。如果被干燥的物料是溶液，可用薄膜蒸发器浓缩后，再进行喷雾干燥；如果被干燥的物料是悬浮液，可用过滤除去大部分水分后，再进行干燥。这样可以降低单位质量产品的热能消耗。例如，天津油漆总厂把铬黄干燥改成过滤后，把滤饼用往复泵输送至喷嘴，再用气流雾化，进行喷雾干燥，产品质量好，降低了热能消耗。（%）回收废气带走的热量。对流干燥器在进口温度不太高的情况下，废气带走的热量与总热量之比值是很大的，有的可占总热量的$&#。采用热交换器回收废气带走的热，已在工业上实施。例如，用’&(的空气，通过废热回收换热器加热到)$，)(，废气可从’%&(降到"&(，回收了废气中热量的*%#，节约燃料*!#，在两年内即可收回废热，回收换热器所用的投资。用“热管”回收废气中的热量也是很有前途的方法。（+）提高干燥器的空气进口温度。被干燥的物料若是非热敏性的，进入干燥器的空气温度，可以提高到+%&(以上；对于热敏性的物料，也可在保证产品质量的前提下，尽可能地采用较高的干燥器气体进口温度。因为，使用的气体温度越高，干燥器的热效率越高。例如，把*&(绝对湿含量为&,&’的空气加热到%&&(，用于干燥，在干燥器中空气放热而降温的极限是使之绝热饱和到这种状态空气的湿球温度+%,)(，其理论热效率可达到-&,%#。如果，这种空气只加热到’*&(，用同样的方法计算，其理论热效率为)*#。可见，提高干燥器的进口空气温度，可以提高干燥器的理论热效率，实际热效率亦是如此。（"）采用过热蒸汽干燥。用过热蒸汽作干燥介质，利用蒸汽显热下降的干燥方法，叫做过热蒸汽干燥。干燥用的蒸汽，可以循环使用，以减少热损失，提高干燥过程的热效率。此外，蒸汽的比定压热容比空气的大一倍，在相同的干** 第一章干燥技术总论燥热负荷下，水蒸气的用量，仅为空气用量一半，因此，提高了干燥装置的生产能力。它适于干燥时发臭的物料、有爆炸危险的物料、含有机溶剂的物料以及放射性废物的干燥等。!"闭路循环干燥流程的开发和应用例如用惰性气体作干燥介质的闭路循环流程。北京石油化工总厂向阳化工厂用氮气作干燥介质，干燥聚丙烯树脂，生产能力可达#"$%&’()，产品质量也高。*"消除干燥操作造成的公害问题在粉尘回收方面，用湿式除尘器洗涤废$气，可使排放废气中含粉尘量降到#+,$+-’(-（标准），此值的大小还取决于洗水用量。现代化的空气喷吹自动清除粉尘的袋滤器，处理后气体含尘量可以达$到./-’(-（标准）。还可采用废气洗涤和热回收组合的方式，来净化废气，它既可减少粉尘又降低了热耗。为了减少干燥中风机产生的噪声，应选用加工精度高、动平衡调节好的风机，其次，在安装上应采取隔振和减振等措施，务必使风机噪声控制在%/01以下。第五节各种干燥器在工业上的应用#"喷雾干燥器（#）催化剂的干燥如丙烯腈催化剂、轻油转化催化剂、中温变换催化剂、高压甲醇催化剂及低压甲醇催化剂等。（.）洗涤剂的干燥如合成洗衣粉、十二醇硫酸钠及皂基等。（$）染料和颜料的干燥如活性翠蓝、咔叽绿1、增白剂及铬黄等。（2）化学肥料的干燥如尿素及氮磷钾复合肥料等。（+）聚合物的干燥如聚氯乙烯醋酸酯、聚乙烯酸、尿素甲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、苯酚甲醛树脂、聚丙烯醇酯、聚碳酸酯、苯乙烯丁二烯树脂及聚甲醛等。（!）陶瓷原料的干燥如铁氧体、碳化钨、皂石、氧化铝及钛酸盐等。.$ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册（!）矿物的干燥如铜精矿、镍精矿、铂精矿、氧化铜精矿、铝精矿、锌精矿、锡精矿、沉淀铜、沉淀氢氧化铝、沉淀碳酸镍，贵重金属泥、皂土、冰晶石、高岭土及磷酸盐等。（"）农药的干燥如除草剂、杀虫剂及杀菌剂等。（#）药品的干燥如维生素、抗菌素、酶、糊精、肝精、培养基及中草药植物抽取液等。（$%）速溶食品的干燥如全脂奶粉、脱脂奶粉、麦乳精、可溶性鱼粉、鱼浆及鱼蛋白质等。&’流化床干燥器（$）单层圆筒形流化床已用于硫酸铵、氯化铵、无水亚硫酸钠、食盐、聚四氟乙烯、葡萄糖酸钙、碱性青莲染料、催化剂颗粒等物料的干燥。（&）多层圆筒形流化床干燥器已用于涤纶切片、水杨酸钠、氨基匹林、土霉素、金霉素、四环素、片剂淀粉颗粒、糖粉等物料的干燥。（(）卧式多室流化床干燥器已用于聚氯乙烯树脂、聚丙烯树脂、尼龙$%$%、邻氯苯甲酸、四环素、土霉素、氯霉素、合霉素、肝粉、糖粉、)’*’+、,’+’-等物料的干燥。（.）带有搅拌器的流化床已用于硫酸铵、硫酸铜、氟化钠、氨基酸、酐酪素、聚丙烯树脂、酚醛树脂等物料的干燥。（/）惰性粒子流化床已用于钛白粉、代森锌、颜料、染料、硅藻土、腐殖酸钠、腐殖酸等物料的干燥。（0）振动流化床已用于糖、石棉矿、奶粉等物料的干燥。（!）喷雾流化造粒干燥已用于尿素、葡萄糖、溴化钠、溴化钾、溴化铵、钛白粉、丙二酸钠、醋酸钾、氯化钙、硝酸铵等物料的干燥。(’气流干燥器（$）直管式气流干燥器已用于硫酸铵、磷酸三钠、磷酸氢钙、苏打、氯化锂、亚硫酸钠、硼砂、保险粉、催化剂、聚氯乙烯、聚乙烯、对氨基酚、醋酸钠、草酸、!$!离子交换树脂、季戊四醇、水杨酸钠、阿司匹林、扑热息痛、安乃近、吡唑酮、四环素、金霉素等物料的干燥。&. 第一章干燥技术总论（!）脉冲式气流干燥器已用于聚氯乙烯、聚丙烯、硫酸钠、焦亚硫酸钠、苯甲酸、糠氯酸等物料的干燥。（"）倒锥式气流干燥器已用于小苏打、聚氯乙烯、重铬酸钾等物料的干燥。（#）旋风式气流干燥器已用于四环素、合霉素、氯霉素、土霉素、咖啡因、药用淀粉、硬脂酸镁、二乙苯铵、磷酸镁钙等物料的干燥。（$）带分散器的气流干燥器已用于淀粉、氧化铁、粉末活性炭、沉淀炭粉、粘土、醋酸纤维絮等物料的干燥。#%回转圆筒干燥器已用于硫酸铵、硝酸铵、尿素、焦亚硫酸钠、钙镁磷肥、轻质碳酸钙、磷矿、流精矿、石棉矿等物料的干燥。$%滚筒干燥器已用于硫化蓝、硫化元、淀粉、轻质碳酸钙、苯甲酸钠、三盐基硫酸铝、葡萄糖、草酸、酵母、煤粉、味精、硝酸钠、立德粉、增白剂、直接元青、重碱、拉开粉、电玉粉、碳酸氢钠、盐基锌、硫酸铬、骨胶、活性炭等物料的干燥。&%厢式干燥器常压厢式干燥器已用于纸张、皮革、棉纱、人造丝束、羊毛、染料、颜料、盐类、催化剂半成品、催化剂、陶瓷、耐火砖、木材等物料的干燥。真空厢式干燥器已用于电玉粉、香葵醛香料、人造纤维、皂基、糖、味精、催化剂、丁苯橡胶等物料的干燥。’%真空耙式干燥器已应用于还原染料中间体、蒽醌磺酸、还原橄榄绿(、卡普龙聚合体、二氨基蒽醌、水杨酸中间体等物料的干燥。)%坚式（移动床）干燥器已用于矿石、煤、涤纶切片、合成树脂、谷物等物料的干燥。*%红外线干燥器已用于食品、木材、皮革、纸张、浆纱、各种油漆涂料层等物的干燥。+,%高频干燥器已用于烟叶捆、玻璃钢、皮革、布匹、陶瓷坯、木材等物料的干燥。++%组合干燥器已用于木材、谷物、纸张、炭墨、硫酸钡、活性白土、催化剂、聚氯乙烯树脂、聚丙烯树脂、涤纶切片、二甲酯、对苯二甲酸、大红粉、直接红浆等物料的干燥。!$ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册第二章干燥过程中湿物料与空气的相互作用在已经分别学习过待干燥物料和湿空气有关性质的基础上，在本章我们来研究它们在干燥过程中相互作用的情况。第一节固体物料在干燥中的平衡关系一、吸附与解吸等温曲线在固体物料的干燥过程中，由于湿物料与空气的相互作用，两者将力求达到湿热的平衡状态。湿物料同周围空气的相互作用可沿两个方向进行：!当物料表面的蒸汽分压!物大于周围空气中的蒸汽分压!蒸时，即!物!!蒸，就要产生蒸发过程（解吸作用）；"当!物"!蒸时，那么物料要发生从周围空气吸收蒸汽的吸湿现象（即吸附作用）。但不管是解吸还是吸附，它们进行到一定时间，就有可能趋近于!物#!蒸，达到动态平衡状态，即物料中的水分不再因与空气接触而发生变化。我们把此时物料中所含的水分称为在该空气状态下的平衡水分；相当于平衡状态的物料湿度叫做平衡湿度"平。不难理解，平衡水分值或者说平衡湿度会因物料种类的不同而有很大的差别，而且即便是同一种物料，其平衡湿度也会因为空气状况（主要是相对湿度）的不同而异。%$ 第二章干燥过程中湿物料与空气的相互作用平衡湿度可以用饱和蒸汽压法（属静力学方法）来研究。测定时把一定湿度的物料样品放在小烧杯里，再把小烧杯置于干燥器中。干燥器内放有已知浓度的硫酸溶液（或某些盐的饱和溶液）。定时测量小烧杯中的物料样品重量，直到它的重量恒定为止。该状态表明它达到了平衡状态，据此即可得出物料在某一个空气状态下的平衡湿度。因为一定的硫酸浓度即相当于空气的一定相对湿度，在不同的硫酸浓度下做该试验，即相当把物倒置于不同空气相对湿度!的大气中测试。根据试验结果（各次试验都是在同一空气温度和同一物料温!度下进行）即可以在直角坐标中画出一条物料平衡湿度与空气相对湿度!!!之间的关系曲线，又称该物料在某温度下的等温线。图"!#是对面包干所测!试出的吸附等温线，图中纵坐标为相对湿度!，横轴是物料平衡湿含量!平，等温线上任一点均相当于"物$"蒸。图"!#面包干的吸附等温线如果由等温线上任一点增大!值，即造成"蒸%"物的条件，那么就产生吸湿的吸附作用；相反，如果降低!，造成"蒸&"物，那么就要产生蒸发解吸作用。如果等温平衡湿度线是从物料脱水干燥蒸发获得的，那么这条曲线就叫解吸等温线（脱水等温线）；如果曲线是从物料吸湿取得的，那么它就叫吸附等温线。对面包干来说，解吸等温线与吸附等温线两者没有什么区别，是一致重合的。图"!"则是淀粉的吸附等温线和解吸等温线的情况，从图中可知，两线并不重合，且出现吸附滞后现象。把吸附线与解吸线因不重合所成的图线叫做滞后回线。滞后现象说明，如果物料干燥后重新吸湿，那么，为了得到同样的平衡湿度，必须具有更高的空气湿度，即在同样的平衡湿度下，吸附时空气解吸!%"’ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册时空气。!图!"!淀粉的吸附与解吸等温线有关吸附滞后现象迄今还没有一个合理圆满的解释，较为认同的看法是：农产品和食品大多为毛细管多孔体，在干燥过程中随着毛细管水的脱出，空气进入了毛细管内，且被吸附在管壁之上。当干燥物发生吸湿时，要发生不完全的润湿作用（!""##$，"为接触角），而为了克服空气的阻力，就必须增加蒸汽分压，即增加相对湿度。!如果滞后回线具有很明显的特征，那么滞后现象就有一定的实际应用意义。例如，由图线可以看出，在某一空气相对湿度!下$吸平#$解平（过相对湿度坐标某一点，作平行于横坐标直线，与滞后回线两交点即可表明该结果，$吸平为物料吸湿平衡湿度，$解平为物料解吸平衡湿度）。因此，对于长期需要贮存的物料在干燥时只要将其水分降到$吸平以下，就可以不必考虑和担心物料从周围空气吸附水汽而增加本身湿度、影响安全贮存的问题（当然，这样讲的前提是仍然在上述空气相对湿度下讨论问题）。很多人都研究过谷物产品的吸附滞后现象，结果发现整粒谷物的滞后现象比面粉更严重。这就为以下的看法提供了依据，即滞后现象取决于物料的结构，在不是毛细管结构的物料中不出现滞后现象。近年来，为测定物料的平衡湿度，已采用所谓“动力学”方法，操作时，采用一定湿度的空气流穿过物料试样，所以达到平衡状态要比上述的静力学方法快得多。二、平衡湿度图!"%给出了一些物料在!&’下的平衡湿度与空气相对湿度的关系曲!( 第二章干燥过程中湿物料与空气的相互作用线，观察后不难发现：对于非吸水性物料（如陶土）其平衡水分几乎为零；对于吸水材料，如烟草、皮革及木材等的平衡水分较高，而且随着空气状况不同会有较大变化。由图中还可看出，当空气的相对湿度为零时，任何物料的平衡水分均为零，由此可知只有使物料与相对湿度为零的空气相接触，才有可能获得绝干的物质。若物料与有一定湿度的空气进行接触，物料中将总会有一部分水分不能被除去，这部分不能除去的水分就是平衡水分，它表示在该空气状态条件下物料能被干燥到的限度。图!"#!$%下某些物料的解吸等温线&—新闻纸!—羊毛、毛织物#—硝化纤维’—丝$—皮革(—陶土)—烟叶*—肥皂+—牛皮胶&,—本屑&&—玻璃丝&!—棉花应当指出，物料中的平衡水分湿度要随温度升高而减小，例如：棉花与!-$,.的空气相接触，当空气的温度由#)/*%升高到+#/#%时，平衡水分湿度将由,/,)#降到,/,$)01水201绝干料，大约减小!$.。尽管如此，由于不同温度下的平衡水分实验数据往往比较缺乏，所以只要是在不太宽的温度范围内，通常可以将平衡水分视做常量。表!"&中列出了一部分农产品和食品的平均平衡湿!+ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册度值，供使用参考。三、吸温湿度这里我们将引出一个新的概念，即吸湿湿度。吸湿湿度表示已知的物料由于从周围介质中吸收水汽（最大吸附量在处）而具有的最大湿度，可!!"##$记做!吸。通常可以依据吸附等温线图上的吸附等温线与!!"##$的线之交点来确定该值。表%&"某些农产品及食品的平衡水平湿度空气相对湿度!（$）物料’"#"’%#%’(#(’)#)’’#’’*#*’+#+’,#,’-#-’面粉".+’%.%#(.%’-.-#).’#’.#’*.’#*.-#+.’#,.’#-.##"#.#,"".’#"%.,#"(.,#"’.,#"+.’#",.##&白面包#.*#".##".)#%.##%.’#(."#(.,’).*#’.,#*.’#+.)’,.’#-.,’"".)#"%.’#"(.-#"*.+’",.-#&粗饼干".##".’#%.##%.’’(."#(.’#(.,#).##).’#’.#’*.’#*.-#+.*#,.+#-.,’""."#"%.##"(.##&通心粉(.’#’.##*.%#+."#,.#’,.+’-.*#"#.*#"".+’"%.%#"(.##"(.+’"’.##"*.*#"+.)’",.,’%#.##%%.)&牛皮胶%.##(.(’).%’).-’’.*’*.##*.)’*.-’+.(’+.,#,."#,.)#-."’-.,’"#.%#"".##"".+’"%.)&烟叶’.##+.)#-.##"#.,#"%.(#"(.-#"’."#"*.(’",."’"-.,#%".)#%(.##%’.##%+."#(#.##((.)#&&&饼干&%."#&%.,#&(.(#&(.’#&’.##&*.’#&,.(#&"#.-#&").-#&"//0(//&&*.##*.-#&,.##&,.’#&,.+#&-.##&"’.##&%".##&%,.##&的茶叶’//的&&*.##*.’#&,.##&,.-#&-.,#&"#.’#&"*.##&%%.##&(%.##&茶叶明胶&&&".*#&%.,#&(.,#&).-#*."#&+.*#&-.(#&"".)#&苹果&&&&&’.##&&&"".##&",.##&%’.##&)#.##&*#.##&硬质小麦&&+."#&&-.(#&&"".%#&&"(.##&&"*.)#&&%).##&黑麦(.+#*.##+.’#,.)#-.##-.’#"#.##"%.##"%.’#&"(.##").##"’.##"*.##"+.’#"-.’#%%.(#%*.##(#.##燕麦%.*#).*#*.##+.##,.##,.*#-.##"#.##"#.’#"".*#"%.+#"(.*#").##"’.##"*.%#",.##%#.##%%.’#%*.##(# 第二章干燥过程中湿物料与空气的相互作用空气相对湿度!（!）物料"#$#"%$%"&$&"’$’""$""($(")$)"*$*"+$+"大麦&,)$(,$$),"$*,"$+,’$+,($#$,$$#$,($##,’$#%,$$#&,$$#’,$$#’,*$#(,$$#),($%$,$$%&,($--稻米&,%$","$),$$*,$$+,$$#$,$$#$,*$##,’$#%,$$#%,"$#&,"$#’,"$#",%$#(,$$#),&$#*,"$%$,#$%%,$$%",$$荞麦&,$$",$$),$$*,$$+,#$#$,$$#$,"$##,%$##,*$#%,"$#&,"$#’,"$#",’$#(,"$#),($#+,"$%#,&$%&,"$%(,"$物料的吸湿湿度越大，它在贮存中由空气中吸收的水分就越多，某些食品物料的吸湿湿度如下表%-%所示。表%-%一些食品在%".时的吸湿湿度（近似值）物料!吸（!）面包%",$小麦&(,&/&*,"稻米&$,"燕麦&#,"荞麦&%,$黑麦&(,"第二节干燥过程中物料水分状态的变化分类根据前述水分和物料结合的方式可将其中的水分分为吸附结合水、毛细管水、渗透压结合水、化学结合水以及机械物理结合水等多种类型，自然各部分水的性质也就因结合方式而异。但实际上，物料里的水分其结合方式很难准确确定，所以在干燥中就有必要利用吸附等温线及解吸等温曲线图对物料中的水分按性质重新进行区分，或按状态的变化给予图示。在解吸平衡水分图上，按物料中水的性质（实际指水分与物料结合力的状&# 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册况）一般仅把这部分水分为结合水与非结合水两类。这里的结合水其实就是包括了我们前面所提到的吸附结合水、渗透压结合水以及毛细管水，它们与物料的结合力较强；而所划分的非结合水也其实就是物料较大孔隙中的水和它粘附的水分，这些水分与物料属于机械结合，结合力较弱，在干燥中极易除去。结合水和非结合水虽然很难用实验方法直接测定，但根据它们的特点，却可以在等温平衡湿度图上很简明地表示出来，见图!"#。把图中的平衡曲线延长（曲线的虚线部分）与的直线相交，在交点以下的物料水分即为物料的结合!$%&&’水分。因为此种水分所产生的蒸汽压与的空气相平衡，即它的蒸汽!(%&&’压低于同温度下纯水的饱和蒸汽压，图中示例点此时的结合水为&)!#*+,*+干料。上述文点以上的水分为非结合水，这部分水的量随物料总含水量而异，若物料目前总含水量为&)-*+,*+干料，则非结合水量为&)-"&)!#$&)&.*+,*+干料。因此在一定温度下，物料中结合水与非结合水的划分，只取决于物料本身的情况，与空气状态无关。物料中的水分还可以根据能否以干燥的方式加以去除，在等温解吸平衡湿度图上划分成平衡水分和自由水分两种。前已述及，在一定的干燥条件下，物料中的水分能否干燥去除应以解吸平衡湿度图中的曲线加以划分。曲线以下部分为不能去除部分，属平衡水分，平衡水分必定是结合水分；物料中的可去除水分称为自由水分，在平衡曲线图中为平衡水分曲线以上部分的水分。应予指出，物料中的平衡水分与自由水分的划分不仅与物料自身状况有关，而且还取决于空气的状态，即使是同一物料，若空气状态不同，则其平衡水分和自由水分的值也不相同。由图!"#可以清楚地看出，两种水分分类方法其结合水、非结合水、平衡水与自由水分之间的关系。在等温解吸平衡湿度图上如果按照物料水分在干燥中的状态变化去划分，则又可以表示成图!"/所示的形式。图!"/是以面包为例的这种水分状态分类图，其中面包干燥前的初始湿度为!%$#0’，最终湿度（达到平衡状态）!!$!平$%%’，1平相当于!$2&’。图中从!%到1!范围叫做干燥区域，即在此范围内，从物料中可脱去!脱$!%"!!$!%"!平的自由水分；图中由吸湿湿度!/’到!!的范围叫做解吸区域（或叫去湿区）；平衡湿度曲线之上则为吸-! 第二章干燥过程中湿物料与空气的相互作用附区域。图!"#物料中的结合本与非结合水脱水干制食品常会吸湿，但所增加的水分只能达到它和空气状态相适应的平衡水分为止。空气湿度达到饱和状态时，食品能从空气吸取的水分将达到最高值，此时的平衡水分就是我们已提到过的吸湿湿度（或吸湿水分），也即食品表面上的水蒸气压!物等于周围空气中的水蒸气压!蒸，即等于空气的饱和水蒸气压!饱，可写做：!物$!蒸$!饱$常数。空气的饱和蒸汽压虽在一定温度下是固定不变的，但在不同温度时其值却各不相同，故食品的吸湿水分也随温度而异%此时食品从空气吸湿后所含水分同样也不会超过和各温度相对应的吸湿水分。只有食品直接和水接触时，它的水分才会超过吸湿水分，呈潮湿状态，此时物料表面就表现为有水分附着形成自由水分层，这种超过吸湿水分值的水分称为湿润水分，物料相应被称为潮湿物品。在这样的自由水分层上形成的水蒸气压必然和它所处空气温度下的饱和水蒸气压相等，而饱和水蒸气压和它所处空气中的水蒸气压之间的差值则成为决定空气吸湿能力和脱水干制速度的关键性因素。&& 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"#根据脱水干燥中物料水分状态所作的划分干燥过程从湿润水分降低到和空气中水蒸气压相应的平衡水平时，所失去的水分为蒸发水分，它所处的范围即为脱水干燥区，而从吸湿水分降低至平衡水分所处的范围则为去湿或脱湿区，自然，干燥后的物品吸湿时，从它的水分增至平衡水分所处的范围就是吸湿区。潮湿物料内存在各种结合水分。一般凡低于吸湿水分的物料水分称为结合水分，超过吸湿水分的那一部分物料水分称为非结合水分，也可称为游离水分，亦即盖满物料表面的湿润水分，干燥过程中这部分水是在物料表面进行蒸发。当物料的水分低于吸湿水分时，物料表面已不再有湿润水分，干燥蒸发的水分将来自于物料内部。干燥蒸发中，当食品的水分处在和空气相对湿度所对应的水分时（指按照平衡水分曲线图纵横坐标对应关系查找的值），所蒸发出来的主要为毛细管水；而只有当食品水分降低到和空气相对湿度$%&相应的平衡水分时，所蒸发的水分才为吸附结合水；至于渗透压结构水只有在其他结合水分蒸发时，在外界渗透压增加的影响之下，才会从细胞内外逸，并在整个干燥过程中与湿润水分、毛细管水分一起向空气中蒸发。(’ 第二章干燥过程中湿物料与空气的相互作用第三节干燥过程的实验规律干燥理论建立在可靠分析和实验研究的基础之上，现今对包括干燥、焙烤和吸湿过程的研究是采用两种方法进行的，即采用分子动力学和热力学来进行。用第一种方法可详细研究含湿毛细管多孔性胶体物料在发生相变时的传热和传质问题，这种严整的理论可揭示出现象的分子性质和机制，这些现象决定它们进行的动力学。第二种方法以著名的经典热力学定律为基础，研究动力的最终能量作用，但它并不研究物质的分子结构和过程的机制。干燥理论的发展与不可逆过程热力学的创立同时产生，不可逆过程的热力学被认为是干燥理论的热物理学基础。限于目前对干燥过程基本现象的认识评价是以对传热的评价为限，我们将通过试验获得干燥过程的一般特性，进而去研究物料内部水分转移现象及水分由物料表面转至干燥介质中是怎样发展的。用如下：干燥曲线（即物料湿度与干燥时间的关系曲线）、干燥速率曲线（即干燥速度与物料湿度之间的关系曲线）以及温度曲线（即表示物料温度与物料湿度关系曲线）组合在一起可以最充分、完善地表达物料在干燥过程中的特点。一、干燥实验干燥过程的计算主要包括：确定干燥的操作条件、计算干燥时间和确定干燥器的尺寸，为此必须首先求得干燥过程的干燥速率。鉴于干燥机理和过程的复杂性，所以通常干燥速率都是通过试验测定求取的。为了简化影响因素，干燥实验是在恒定的干燥条件下进行的，即：实验为间歇操作；用大量的空气干燥少量的物品，使空气进出干燥器时的状态如温度、湿度、气流速度以及空气相对物料的流动方式均恒定不变。在实验进行之中，定时测定物料重量的变化，即测定并记录每一个时间间隔!"内物料质量变化!!和物料的表面温度#；实验"! 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册和测定一直进行到物料的质量达到恒定为止，此时物料与空气达到动平衡状态，物料所含水分即为该条件下的平衡水分。然后再将物料放到电烘箱内烘干到恒重不变（注意必须控制烘箱温度低于物料的分解温度），作为物料中绝干物质的质量。由上述实验所取得的数据经整理后即可用于描绘干燥曲线。二、干燥曲线用来表明物料的整体平均温度以及物料表面温度与干燥时间之间关系的曲线叫做干燥曲线。图!"#即为一典型的干燥曲线图。由图中可见，!点表示物料的初始含水量"、温度为!；干燥开始后，物料的含水量及表面温度均$$开始随时间而变化，物料在曲线的!#段属于预热阶段，介质的部分热量由于$%用于加热物料，故物料的含水量及温度随时间均变化不大，即曲线斜率（）较$"小，预热阶段的持续时间长短取决于样品的大小和厚度。其后在曲线的#&段斜率明显增大，物料含水量与时间之间基本上呈直线关系，此阶段内干燥，传给物料的热量恰等于物料中水分汽化所需的潜热，而物料表面温度等于热空气的湿球温度；因曲线呈直线斜率不变，所以该区段又被称为物料干燥的恒速干燥期。曲线进入&’段后，物料开始升温，这表明热空气提供的热量中有一部分是用于加热物料；另一部分才用于汽化水分，因此该阶段的斜率逐渐减小，曲线趋于平坦，故将此阶段又称为干燥的减速干燥时期。在’点以后，干燥曲线逐渐地接近平衡湿度线，当物料水分降至平衡湿度时，干燥停止，干燥速度等于零。对于物料干燥曲线规律的上述解释和说明，会因物料形态的不同或物料种类的差异，而在干燥曲线的形态上会有所不同。例如，细小物料其预加热阶段可能极为短暂，在干燥曲线上就表现不出来；另外对粗大而且导湿性小的物料，则由于干燥时物料表面水分蒸发强烈（如面包），干燥曲线可能会没有恒速干燥期。%# 第二章干燥过程中湿物料与空气的相互作用图!"#恒定条件下的某物料干燥曲线三、干燥速度（速率）曲线干燥速度是指在单位时间内、物料单位干燥面积上所能汽化的湿度变化"#量。用微分形式表示为：!$$·"!!式中：!———干燥速度，又称干燥通量（%&’(·)）!$———干燥脱水面积（(）#———物料含水量（%&）!———干燥时间（)）因为汽化的水分量等于湿物料质量的减少量即："#$"%&·"’+* 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册式中：!"———物料中所含干物质量（!"）#———物料干基湿度（!"水#!"干物）负号表示湿度随干燥时间增加而减小。%&!"·%#%#$$%%&%(·’·%!’·%!%!!"式中：(%&为一常数。’除了干燥速度这一概念外，我们会经常碰到“干燥速率”这样的术语和名词。干燥速率与干燥速度并不是一码事，不可混为一谈，需要加以区分。从定义上讲，干燥速率是指在单位时间内被干燥的物料所汽化的水分量；而干燥速度则是指在单位时间内于单位干燥面积上所能汽化的水分量。如果用数学计算式加以表达，其区别就可以看得更为清楚：干燥速率’可写做：%&%!!"·%#)%%&%&（!"#(）%!%!%!而干燥速度)则如前为：%&%!!"%#,$%&%&·（!"*+·(）’·%!’·%!’%!从这两个概念的定义不难了解，衡量干燥进行的快与慢，显然采用干燥速度比较适宜。有了干燥速度$的微分表达式，从理论上讲干燥过程所需要的时间，就可以由对干燥速度表达式变形后通过积分求得，即干燥时间!为：!!"+%#!%!*%!%!-+（(）’,$式中：#、#———分别为物料初始于基湿度和终止干基湿度。-,可是，干燥所需要的时间与物料量的大小、干燥面积、物料初始湿度的高低以及干燥速度有关。要真正求解上述积分式，获取干燥时间的数值，必须首先找出干燥速度与物料湿度之间的函数关系，但一般而言，物料的干燥速度不光与物料的湿度有关，而且还与许多复杂的干燥条件有关，所以要想获得干燥速度与物料湿度之间的函数关系式比较困难。在实际确定干燥时间的计算中，则/. 第二章干燥过程中湿物料与空气的相互作用多是依赖试验测试出的干燥曲线和干燥速度（率）曲线来进行此项工作。由于干燥速度实际就是图!"#干燥曲线上的各点斜率，所以由干燥曲线求出各点的斜率之后，就可以在“干燥速率!—物料湿基含水量"（或干基湿度$）”坐标上，根据任一时间的干燥速率与该时间物料水分"（或$）的对应关系描点、连线，求得干燥曲线的相应干燥速率曲线。如图!"%即为图!"#中干燥曲线的相应干燥速率曲线。这里应予注意的是，干燥速率曲线的横坐标是物料湿含量"或湿度#，而不是干燥曲线时的时间!。这一区别将使两圈的变化方向截然不同，干燥曲线是由左向右，而干燥速率是由右向左。鉴于此，加之物(料的湿含量&或温度$均是时间!的函数即："’（$!）及#’$（!），所以有时也按“%—!”的关系画出干燥速率图。图!"%干燥曲线的速率曲线需要再次说明的是干燥曲线和干燥速率曲线均是在恒定的空气条件下（指一定的流速、温度和湿度）获得的，即便是同一物料，一旦空气条件不一样，干燥速率曲线也就不同。另外要指出的是，干燥速率曲线的形式可能因物料种类不同而变化，图!")即是各种物料的典型干燥速率曲线示例。但尽管如此，不论哪一种类型的干燥速率曲线，都可将干燥过程明显地划分为两个阶段，即：恒速干燥阶段和降速干燥阶段。两个阶段之间的交点称为临界点，与该点所对应的物料含水量称为临界含水量，而临界点的干燥速率仍等于恒速干燥阶段的干燥速率。由于恒速干燥阶段与降速干燥阶段的干燥机理及影响因素各不相同，故我们将在后面专门予以讨论。+* 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册若要画出干燥速度曲线，其实也很简单，由于干燥速度只是比干燥速率小!倍，因此干燥速度曲线实际形状与干燥速率曲线完全相同。如果将这两条曲线都表示在坐标轴上，干燥速度曲线就相当是把干燥速率曲线向下平移了一个距离而已。影响物料干燥速率快慢的因素较多，在最通常的热风干燥中这些因素主要有：!湿物料自身的性质与形状：这主要包括物料的物理结构、化学组成、形状大小、料层厚薄以及内部水分结合方式；"物料的湿度：物料中水分的活度与湿度有关，因而会影响到干燥速度；#物料的温度：物料的温度与物料中水分的蒸汽压有关，并且也与水分的扩散系数有关，一般物料温度愈高，则干燥速度愈大；$干燥介质的温度：干燥介质的温度直接影响干燥过程的传热推动力，介质温度愈高，干燥速度愈大，当然介质温度的提高，要以不损害被干燥物料的品质要求为原则；%干燥介质的湿度：介质的相对湿度愈低，物料水分汽化就愈快，在干燥初期，这一影响尤为显著；#干燥介质的流动速度：介质的流动速度影响干燥过程的对流传热和传质，一般介质流动速度越大，干燥速度就越大，特别是在干燥的初期；&介质与物料的接触状况：这主要指流动方向，当介质流动方向与物料汽化表面垂直时，干燥速度最快，而相互平行时，干燥速度最低，凡是能对介质流动造成较强烈的湍动，使气一固边界层变薄的影响因素，均可提高干燥速度。图!"#不同物料的干燥速率$—滤纸、薄纸板!—皮革、织物%—陶瓷制品&—谷物’—面包(—泥炭&) 第二章干燥过程中湿物料与空气的相互作用四、温度曲线温度曲线表示的是在干燥过程中，物料的表面温度与物料湿含量之间的关系，它对分析干燥过程具有重要的意义。图!"#给出的是在对流干燥时细小物料和粗大物料样品所特有的干燥温度曲线。由图可知，在加热的起始阶段物料的表面温度升高并很快达到湿球温度；在之后的干燥第一阶段内，物料的温度是恒定的，产生着最强烈的水分干燥作用，此时传给物料的全部热量都消耗于水分的蒸发，物料不升温，温度等于蒸发液体的温度。从临界点开始，干燥速度降低，物料温度提高，当物料湿度降至平衡湿度时，干燥速度等于零，物料温度等于空气温度（干球温度）。图!"#两种物料温度曲线$—细小与粗大物料表面温度曲线!—粗大物料中心处温度曲线五、干燥过程的分析（一）恒速干燥阶段此阶段的干燥速率如图!"%中!"段所示的那样是恒定的。由前述物料所含水分的介绍可知，不论物料中非结合水其数量如何，此时物料表面的状况与温球温度计很温润的纱布表面状况很相似，气体与物料的接触也相当于大量&$ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册热空气与少量水的接触一样，经过短时间之后，物料的表面温度即等于空气的湿球温度，且维持不变。而当温球温度!"。为定值时，物料表面处空气的饱和湿度#"也为定值。于是按照湿球温度计湿纱布与空气间的传热、传质速率公$%$(式：!’#·（#%"#）；!"（!"!"），就不难看出，在恒定空气条件下所进&·$!&$!行的干燥，由于"、’#以及（#%"#）、（!"!%）均为恒值，湿物料的传热速率和传质速率就一定保持恒速不变。由于试样在刚移入干燥介质中时的初始温度一般不会恰好等于空气的湿球温度，所以干燥曲线和速率曲线上表现为有一不长的预热阶段。需要指出，在整个恒速干燥阶段中，要求物料内部的水分向其表面转移的速率能够与水分从物料表面汽化的速率相适应，借以使物料表面能始终维持润湿状态。一般来说此阶段被汽化的水分为非结合水，与从自由液面的蒸发汽化无异。显然恒速干燥阶段的干燥速率大小取决于物料表面水分的汽化速率，亦即取决于物料外部的干燥条件，故又被称为表面汽化控制。当干燥速率为表面汽化所控制时，强化干燥操作时就必须集中在去改善外部传递的因素。在常压热风干燥情况下，因物料表面保持润湿，物料表面温度可近似认为是空气湿球温度，水分的汽化也可认为是近似于纯水表面的汽化，因此这时提高空气温度、降低空气湿度、改善空气与物料之间的接触和流动状况都将有利于提高干燥速率。（二）降速干燥阶段干燥过程中，当物料的含水量降至临界含水量)以后，便转入降速干燥阶#段。在此阶段中，干燥速率的变化规律已与物料性质及内部结构有关，总的表现为水分自物料内部向表面转移的速率低于物料表面向空气的汽化速率，蒸发已由表面汽化控制转变成内部扩散控制。降速的原因大致是因为：物料表面逐渐变干、汽化面逐渐向物料内部移动，使得物料内部传热、传质途径加长（其影响表现在干燥曲线上为*+段，也称第二干燥阶段）；另外此时物料中的非结合水已基本除尽，当汽化各种结合水时，平衡蒸汽压将逐渐下降，使传质推动力减小；对非多孔性物料（如肥皂、木材、皮革等）汽化表面只能是物体外表面，它不%$ 第二章干燥过程中湿物料与空气的相互作用可能内移，当表面水分去除之后，干燥速率就取决于物料内部水分的扩散，而内扩散是个速度极慢的过程，且扩散速度还要随含水量的减少而不断下降。因此，随着物料内部含水量的减少，其温度会不断上升，干燥速率也就越来越低。正因为降速干燥阶段干燥速率的大小主要取决于物料本身的结构、形状和尺寸，而与外部的干燥条件关系不大，故此阶段相对恒速干燥阶段又被称为物料内部迁移控制阶段。降速干燥阶段的干燥速率曲线的形状亦会随物料内部结构的不同而异（可参见图!"#）。第一类是图中直线$所表示的干燥速度曲线，具有粗孔隙的物料如纸张、纸板的干燥属于此；第二类为曲线!所示干燥速度曲线，遵循它的物料有织物、皮革等；曲线%代表的第三类有陶质物料，以上三类干燥速度曲线虽然在降速干燥阶段形态完全不同，但曲线上均仅有一个临界点!。结构复杂$的物料其干燥速度曲线在降速阶段也相应更复杂，图!"#中的曲线&、’、(分别为谷物、面包、泥土的干燥速度曲线，这些曲线均具有两个临界点!和!，$!临界点!与!之间称为第一降速阶段，!点之后则称为第二降速阶段。第$!!二临界点即相当于水分在物料内部传递机理发生变化的转折点，就大多数物料而言，此点即为排除吸附水分的开始，而在此之前主要是排除微毛细管水分。出现第二临界点的原因有如下解释：第一降速阶段是属于物料在干燥中开始形成干外皮，直至干外皮全部形成过程的阶段。一旦干外皮完全形成之后，汽化表面即要全部向物料内部转移，水分汽化就要在物料内部进行，这便为第二降速阶段。在第二降速阶段，随着汽化表面逐步深入内层，干燥速度将迅速下降，直到物料达到平衡湿度，干燥速度即为零。在农产品和食品干燥加工中，物料降速干燥最为常见，例如新鲜水果、蔬菜、肉、鱼等的加工制品以及果胶、明胶、酪蛋白等一类胶体性物质均是以降速干燥为主。由于降速干诊阶段的干燥属于水分的内部扩散控制，所以欲强化此种状态下的干燥就必须着眼于改善内部水分扩散的影响因素才行。由以上介绍可知，物料的干燥速度曲线的形态与物料结构有着密切的关系，为此一些学者就试图对物料按干燥速度曲线形式进行适当的分类，通常是将物料分成多孔性和无孔性两类，但实际上绝大多数物料是介于它们两者之&% 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册间；也有将物料按吸湿性又分成吸水物料和不吸水物料；⋯⋯但结果均因为物料结构十分复杂、不同物料干燥机理不同，所以干燥曲线还是需要由实验确定。（三）临界含水量（临界湿度）如前所述，我们把固体物料由恒速干燥阶段即将进入降速干燥阶段时的临界点含水量称为临界含水量!，临界点的出现表明结合水与非结合水的界限，!表明表面汽化控制向内部扩散控制的转变，若临界含水量!愈大，便会使干燥!较早地转入降速阶段，使干燥需要的时间愈长。确定临界含水量的值，不仅对干燥速率和干燥时间的计算十分必要，而且由于影响两个干燥阶段速率的因素不同，所以确定!值对于如何强化具体的干燥过程也有重要意义。!表"#$不同性质物料的临界湿度范围物料特征物料示例临界干基湿度!!粗粒无孔物料%&’目石英砂$(&晶体粒状、孔隙较少、粒度为&’($"&目食盐&()&晶体粒状、孔隙较小味精)&("&粗纤维细粉和无定形胶体状醋酸纤维"&(&’细纤维、无定形和均匀状态的压紧物料、有机物淀粉硬脂酸钙&’()’’的无机盐胶体和凝胶状态、有机物的无机盐动物胶硬脂酸锌)’’($’’临界含水量随物料的性质、结构和厚度、分散度的不同而异，例如：无孔吸水物料的!值比多孔物料的大；在一定干燥条件下，物料层越厚，!值也越!!大。了解和掌握影响!!值的因素，就便于我们去控制干燥操作，例如，生产中所见减少料层厚度、加强搅拌翻动的操作，就是为了增大干燥面积，降低!!的值，翻动均匀的物料和静置的物料相比，其临界湿度可能大为降低。物料的临界含水量通常由实验测定，也可查有关手册获得，表"#$表示的是一些不同性质物料的临界湿度情况，可予以参考。** 第二章干燥过程中湿物料与空气的相互作用（四）干燥操作对物料性状的影响由于在恒速干燥阶段中，物料的表面温度维持在空气的湿球温度，因此，即使在高温下易变质、破坏的物料（如食品、药物和塑料）也可以允许在恒速干燥阶段采用较高的气流温度进行干燥，以提高干燥速率和热利用率，但在降速阶段，因物料温度将要逐渐升高，故在此阶段须注意防止物料温度过高。物料的性状可能会在干燥中因脱水而发生种种物理、化学以至生物化学的变化，如木材干燥中的收缩、变形、开裂就是一种很典型的表现。干燥如果速率过快，也会在物料表面结成硬壳，使内部的水分无法逸出，干燥难以继续进行。为避免干燥产生物料开裂、起皱、表面结壳等不良现象，常需要对降速干燥阶段的干燥条件严格加以控制，通常采用减缓干燥速度，使物料内部水分分布比较均匀等措施。第四节干燥过程的计算通常在干燥过程的计算中，首先要确定从湿物料中去除的水分量及相应需要消耗的空气量和热量，然后才能据此去选择和设计风机和换热器，再进而去进行干燥器及其他辅助设备的选型与设计。因此本节将介绍具体设备选型前的有关计算问题。一、干燥过程的物料衡算和热量衡算（一）湿物料中含水量的表示方法湿物料中含水量的表示方法如同空气含湿量表示一样有两种方法，即：（!）湿基含水量"："! 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册湿物料中水分的质量湿基含水量的定义为：!!湿物料的总质量（"）干基含水量"：湿物料中水分的质量"!湿物料中绝干物质的质量两种含水量之间的换算关系为："!!!或者"!#$"#%!虽然以湿基含水量表示物料湿度比较简便，但是在干燥过程中，由于湿物料的总质量因失水要不断减少，而绝干物质的量却是不变的，因此干燥计算均以干基含水率表示。（二）物量衡算物量衡算是以物质不灭定律为基础，而对干燥过程所做有关干燥介质消耗量的质量平衡计算。对此，现若以图"%#&所示的连续干燥器为例来表示干燥图"%#&连续干燥器的物料衡算过程的物料平衡，则可写出下式：#$·"#$%·&#!#$·""$%&"（注：计算是以单位时间物流量计）式中：#$———绝干物质质量流量（’(干物)*）%———绝干空气流量（’(干气)*）&#、&"———分别为空气进出干燥器的湿度（’(水)’(干气）"#、""———分别为湿物料进出干燥器的干基湿度（’(+’(干料）上式整理后可得：!!#’·（"#%""）!%（&"%&#）式中：!———水分蒸发量（’(水),）.- 第二章干燥过程中湿物料与空气的相互作用故蒸发!"#水$%所要消耗的绝干空气量!为：#"&$’($)蒸发单位质量水的单位空气消耗量!为：")!&&（"#干气$"#水）#$’($)以上是对连续干燥器所做的物料衡算，若对间歇干燥器，则应以一批干燥物料为衡算基准，衡算的方法则与上述完全相同。物量衡算虽然简单，但它是风机选择型号以及进行热量衡算的基础。（三）热量衡算热量衡算是以热量守恒原则而对干燥过程所作的热量计算。现以图’())所示在连续干燥器中热空气与物料进行逆流干燥为例来说明计算方法（以)秒为基准）。图’())干燥过程的热量衡算‘‘"%&*’(·%)*)**)+&"%’*’(·%’*)(‘‘或)&)**)+&"·（%’(%,）*’(·（%’(%)）*)’（-）式中：%———温度与.、湿度$的新鲜空气焓值,,,%)———预热后温度为.)，湿度为$)的空气焓值%’———逆流干燥换热后的空气焓值（此时温度为.’，湿度$’）"———绝于空气流量（"#+%）/)、/’———物料干燥前后的干基含水量，其时温度分别为!)和,,!’，焓分别为%)和%’.- 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!"———绝干物料的流量（!"#$）#$———预热器的传热速率（!%）#%———向干燥器中补充热量的速率（!%）#&———干燥器的热损失率（!%）上式是对整个干燥系统所列出来的热量守恒方程式，因此可用来计算整个干燥系统所需的传热量。应当注意，以上两式中物料的焓是指&!"湿物料中的绝干物质与其所含水分两者焓之和，若物料的温度为!，干基含水量力’时，则以&!"绝干料为基准的湿物料焓为：‘(’)(·!)’·)*·!’（)*)’·)*）·!’)+·!式中：)*———绝干物料比热（!+#!"干料·,）)*———水的比热为-.&/（0!+#!"水·,）)+———湿物料比热（!+#!"干料·,）若单独来研究干燥系统中的空气预热器，在不计其热损失的情况下，对它作热量衡算（衡算基准仍为1$），则有下式：&·(,)#-’&·(&或#-’&·（(&2(,）（.）以上所推出的（3）、（4）两式即为干燥过程热量衡算的基本关系式。为了减化计算，式（3）还可在下列假设条件下变换成另一种更为简单的形式：即设：!新鲜空气中水蒸气的焓等于出干燥器时废空气中水蒸气的焓，也就是(/5!(/,；"进出干燥器的湿物料比热相等，即：)+5!)+&。则前（3）式可变换为：#’#-)#%’&·［（)0·15)25·2/5）2（)013)23("3）］)!)·（)+5·!52)+&!&）)#&’&·［)0·（1521,）)("（52522,）］)!)·)+5·（!52!&）)#&再将：&·（2522,）’4及("5’#,))+·15的关系式代入上式，经整理可得：#’#$)#%’&.6&&（1521,）)4·（5*6,)&.//15）-/ 第二章干燥过程中湿物料与空气的相互作用!!"·"#"·（!"#!$）$%&若不向干燥器二次补充热量，即%%!&则：%!%’!’(&’·&·（("#()）$*（")&&$’(**(·"）$!"·"#"·（!"#!$）$%&此结果说明：干燥系统加入的热量等于加热空气、蒸发水分和使物料升温再加上干燥系统热损失之和。通过热量衡算，可确定干燥操作的总耗热量及各项热量的分配。热量衡算是计算预热器传热面积、加热介质消耗量、干燥器尺寸及干燥热效率的基础。（四）干燥器的热效率由上述热量衡算的结果，我们知道对干燥系统提供的热量等于四项耗用热量之和，即：%!%’$%+!%’$%"$%+$%&式中：%———预热器传热速率’%+———向干燥器补充热量的速率%’———蒸发水分消耗热量%"———物料升温带走的热量%+———空气升温带走的热量%&———热损失这也就是说，所提供的热量并不是全部，也不可能全部都用于水分的汽化蒸发，蒸发水分耗热仅是其中的一部分，因此，干燥器就存在一个热效率（）指"标的问题。按照一般对设备工作效率的定义方法，对干燥设备的热效率我们定义为：干燥系统中蒸发水分所消耗的热量"!对干燥系统加入的总热量,’&&-%’!,’&&-%’$%+若要蒸发去除的水分量为*，空气出干燥器时的温度为("，物料进干燥器/. 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册时的温度为!，则!可用下式计算：!!!!""（#$%%&!’((##)*’!(+!!）!"（#$%%&!’((,#）（忽略了物料水分带入系统的焓）干燥热效率表示干燥器的工作性能，热效率越高表示热能利用程度越好。若从干燥器出来的空气温度降低而湿度增高，则可节省空气消耗量并提高干燥操作的热效率，但空气湿度增加，使物料与空气间的传质推动力"$减小，会降低干燥速率，延长干燥时间，若要达到同样的干燥效果，则要增大设备容积。因此，一般来说，干燥吸水性物料时，空气出口温度应高些，湿度应低一点，即相对湿度要低些。在实际干燥操作中，空气出干燥器时的温度#，需要比进入干燥#器时的绝热饱和温度即湿球温度#高#%-.$%-，这样才能避免因废气出口"温度过低，以至接近饱和状态，而在设备及管道出口处凝结析出水滴的问题出现。提高空气的预热温度，也可以提高热效率。空气预热温度高，单位质量干空气所携带的热量多，干燥中所需要的空气用量就少，废气带走的热量相应也就减少，故可使热效率得以提高。但是空气的预热温度应以物料不致在高温下发生受热破坏为限，对不能经受高温的物料，采用中间加热，即在干燥器内设置一个或多个中间加热器加热的方法，往往可提高热效率。在干燥操作中，对废气（即出口空气）中热量的回收利用对提高干燥热效率有很大的实际意义，可利用废气预热冷空气或冷物料；此外还应注意对干燥设备和管路的保温隔热，以减少系统的热损失。二、间歇干燥过程———恒定干燥条件下干燥时间的计算间歇干燥过程即“恒定干燥条件下的干燥操作过程”，就是我们在介绍干燥曲线及干燥速率曲线时，所提到“采用大量的热空气以干燥少量的物料，使得进出干燥器的空气状态如温度、湿度、速率等均能保持恒定不变”的干燥操作状态。在这种干燥过程中干燥时间的计算可以按干燥阶段（指恒速阶段和降速阶段）分别来进行。$% 第二章干燥过程中湿物料与空气的相互作用（一）恒速干燥阶段这个阶段的干燥时间又可采用两种方法求取：一种是利用干燥曲线或干燥速率曲线计算；另一种则是利用对流传热系数进行计算。由于后者的计算结果准确度不是很好，仅能作为该阶段干燥时间的粗略估算，因此这里我们仅介绍第一种方法。由于恒速干燥阶段的干燥速率为常量，且等于临界干燥速率!；故由物料"的初含水量#降到临界含水量#所需要的干燥时间!可由下面积分式得到!"!!&’#&’·（#!$##）!!"!#!$%"$!#$)"(·!#!(·!#只要由干燥速率曲线查找出!，代入上式即可（也可不积分直接由干燥曲#线）求得恒速干燥阶段的干燥时间!。!一般来说，用上述方法求得的结果相当准确，但要求测定干燥曲线时的实验条件必须与实际干燥器的生产条件基本相同，否则会导致较大误差。（二）降速干燥阶段当物料的含水量降至临界值时，降速阶段开始。物料由临界含水量#降#到最终含水量#的这段干燥过程，所需要的干燥时间!可按两种情况用两种%%方法求得。（!）图解积分法此方法适合于干燥进行到降速阶段其干燥速率与物料含水量之间的关系呈非线性变化（即该段干燥速率曲线表现为曲线状）的情况下。由于计算!%的一般解析式为：%&’#$#&’#$#!%"!%#$!"$!%#"!##("!)(%!#式中的干燥速率!#的变化曲线虽然可在坐标上显示出来，但它随物料含水量#变化的函数表达式，却一般难以找到，为此上式中的积分项可用图解积分法完成。具体做法是：由干燥速率曲线上若干个不同#值处，找到它们所对&! 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!!应的!值；然后在以"为横坐标、为纵坐标的直角坐标系上，将"与的对!!应点找出，并相互连线，最后横坐标和这条曲线所围面积即为积分项的值。（#）解析计算法当干燥降速阶段干燥速率随物料含水率变化呈线性（或可近似当做直线）关系时，其干燥时间!可采用数学解析计算确定。#对于同样的!一般解析式：##$"&"!#$·!%"%#!"由于此时干燥速率!已可用一个线性方程表示，即："!"$""&’式中：(、’分别为降速段干燥速率曲线（直线）的斜率和截距，可根据干燥速率曲线确定出来，所以应视做已知。将上式两边微分，即有：!&!"$"·&"也就有了：&"$·&!""把它代入!的一般表达式即成：##$"&"#$!&!"#$!%!#$·!"%$·!!%$·!*%#!""·)#!""·)!#〔"〕在一些情况下，当缺乏平衡水分的实测数据时，也可以用简化方法来进行计算，即假设干燥降速速率曲线为联结临界点和干燥极限点（即湿度为平衡湿度、干燥速率为零的点）的直线，这样干燥速率直接正比于"，故上式最终还可简化为#$·"+"+!#$!*%·!+"#三、连续干燥过程———干燥条件变动情况下干燥时间的计算在生产实际中大量使用的是连续式干燥器，其干燥条件并非是恒定的。当’# 第二章干燥过程中湿物料与空气的相互作用热空气通过干燥器时，它的温度会逐渐降低同时湿度要增加，因此显然干燥条件已不符合恒定干燥的定义，而是变动的干燥条件。若干燥条件这种变动不大，则为了简化问题，还可视做干燥条件是恒定来对待，若变动较大，则前述按干燥介质条件不变所建立的干燥时间计算方法就不再适用，需要确定新的计算方法。（一）连续干燥过程的一般特性在连续干燥器中进行连续干燥时，热空气流与物料之间相对的运动关系分为：同向并流、逆流、（交）错流或更为复杂的形式。它们在连续干燥中均表现出各自不同的特点，对此现以并流干燥为例作以说明。图!"#!是一并流干燥器内热空气与物料温度沿流动路径变化的情况。当物料合水量大于临界含水量时，物料的温度在进入干燥器一小段距离后即可由初温!升到气流的湿球温度，此为物料预热段，即图中所示的!"段。#由于物料水分汽化，空气的湿度沿途要增加，温度下降。在连续干燥器内，因物料在设备内不同部位与之接触的空气状态不同，即便物料合水量大于临界值，也不会存在恒速干燥阶段，而只有一个表面水分的汽化阶段，如图中"#段所示。如忽略设备的热损失，在这一表面汽化段中气体绝热增湿，物料温度维持不变。#点之后，表面水分汽化完毕，干燥速率进一步下降，物料温度逐渐升高至出口温度!。但须注意，连续干燥器中的这一升温段与恒定空气条件下的降!速阶段不同，此时与同一物料接触的空气状态不断变化，其干燥速率不能假设与物料的含水率成正比。图!"#!并流干燥器内气、固两相温度变化%$ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册连续干燥为一定态过程，设备里的湿空气与物料状态沿流动路径不断变化，但流经干燥器中任一确定部位的空气和物料状态不随时间而变。因此对连续干燥过程进行数学描述时，应当采用欧拉方法，在垂直于气流运动方向上取一设备微元!!作为考察对象。干燥过程是气、固两相间的热、质同时传递的过程，在进行对过程数学描述时，可对所取设备微元写出物料衡算式、质量衡算式以及相际的传热与传质速率方程式。在相际传热与传质速率方程式中，分别包含界面温度和界面之上气体的饱和湿度。对于气一液系统这两个界面参数不难确定，但对气一固系统，则因这两个参数与物料内部的导热和扩散情况有关，其确定将变得十分复杂。因此对连续干燥过程进行全面的数学描述，除了上述四个方程式之外，还必须同时列出物料内部的传热、传质速率方程式。不难想象，物料内部的传热、传质必与物料内部的结构、水分与固体的结合方式、物料层厚度等许多因素有关，要定量地写出这两个特征方程式非常困难。干燥问题之所以至今得不到圆满的解决，原因之一就在于物料内部的传递过程难以搞清。由于上述原因，目前关于干燥过程的设计计算方法还很不成熟，基本上还是通过实验或凭经验解决问题。（二）连续干燥条件下干燥时间的计算对于连续干燥，如上所述，就干燥器内某一点而言，其干燥情况为恒定，而点与点之间互不相同，因此，对整个干燥过程的计算，可先列出微分方程，再求其解。干燥条件变动时的干燥亦可分为两个阶段：第一阶段在临界点之前，此阶段中的干燥速率由物料表面汽化速率所控制。由于空气温度和湿度是改变的，因而即使在第一阶段干燥速度也并非常数，而是随空气状况变动的变数。第二阶段在临界点以后，干燥速度由水分在物料内部的移动速度所控制，在此阶段中，干燥速度可认为与物料中的自由水分成正比。现以一连续逆流操作的干燥器为例，来分析说明求解此类问题的基本方法。"! 第二章干燥过程中湿物料与空气的相互作用图!"#$中的两条线分别表示连续逆流干燥器中空气温度和物料温度沿路程分布的情况。干燥器中可以划分为三个区域：!区为预热阶段，在该区物料被加热至湿球温度，但实际上水分蒸发量很小，故在低温干燥时这个阶段一般可以不计；"区为第一干燥阶段，就许多干燥器而言，"区是主要区，若干燥器是绝热的，则空气在"内经历的是绝热冷却过程，此时物料表面非结合水进行汽化，固体表面温度几乎是恒定值且等于空气的湿球温度!（或绝热饱和温"度），即：!#%!$%!"，物料在%处到达临界含水率；#区为干燥第二阶段，进行不饱和表面干燥和结合水的汽化，空气的湿度由入口的&升高到&，温度则!$$由!降到!，物料含水率则由’下降到最终要求的’，而物料温度由!上升!$!"到!。!对干燥器在某截面处取微元写出水分的微分衡算式：($·)*%+·)&再对某一区间写出水分的衡算式：($·（’"’!）%+·（&"&!）图!"#$连续逆流干燥器中的温度分布曲线（#）在干燥的第一阶段，时间的计算公式干燥第一阶段的干燥速率可由测定湿球温度时的“气相向液相的传热速率与液相向气相传质时带走潜热的速率相等”表达式计算，即：,%-&·（&""&）%"（!"!"）#"&& 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册式中：!———是湿球温度#时空气的饱和湿度""!———空气对流给热系数$!———空气传质系数""———#"温度下水的汽化潜热在物料含水率%至%区间内，对干燥时间基本微分表达式进行积分，可!&写做#(&%’%#!"!##’#"·!%!)&*+将*的前述表达式代入上式，且用·’!代替’%，得：(&#(&%’%+(&!!’!#!"!##’#"·!%!"（）·!!!)&*(&)$!&!"$!此式在一般情况下可用图解积分法求解。若干燥第一阶段为绝热冷却过程，则因#和!均为恒定值，式子就可直接积分而求得#：""!+(&!!"$!&#!"（）··,-(&)$!!&$!!注：式中!可由式(·（%$%）"+（!$!）求得，此时只需用!代替.&%%&!，换算即有：(&!&"!%&（%&$%%）+（%）干燥第二阶段的时间计算公式此阶段内物料中含水量皆在临界水分以下，设干燥速率与自由水分的关系仍可应用下式：%$%#%$%#*"*&"$!·（!"$!）·表示。%&$%#%&$%#则把*式代入干燥时间微分计算式，整理后即有：#(&%&$%#%’%#%"!#%’#"·!%&)$!%（!"$!）·（%$%#）（注：%#为物料平衡含水率）(’ 第二章干燥过程中湿物料与空气的相互作用由于式中右端有两个变量!和"，应当消去其中一个。现利用式#·%"!$&·%!，和式#$·（"""#）!&·（!"!#）分别推导出：&&%"!%!和"!"#$（!"!#）#$#$将其代入!表达式，以!替代变量"：#&#$"$""(!$!#!（）!!#$’)!#%!&#$"$""%!·（）··&#$’)!（!*"!）·［（!"!#）$"#""%］#$&&（!*"!#）$"#""%$（!"!#）&#$#$·+,&!"!#（!*"!#）$!#""%#$将上下限!、!代入并整理得：$#&#$"$""%&（"$""%）（!*"!#）!#!·（）···+,#$’)!（!）&（"#""%）（!*"!$）*"!#$!#""%#$（’）干燥过程总的时间!!!!&$!#〔干燥时间举例〕今需设计一连续式干燥器，处理一种疏松物料，以使含水率（湿基，下同）从(%)干燥到’*()。若空气的干球温度为&#%+，湿球温度为’,+，在整个干燥的第一阶段物料保持在湿球温度’,+。干燥中，进料量为##(%%-./0，物料平衡水分为&*()，每-.物料的干燥面积为%*%12。为了取得实验数据，曾将此物料在恒定干燥情况下做过一次小型实验。所用空气速度、气流方向、接触情况以及物料温度等均大致与计划中的干燥器相同。由此实验获得下述数据：!干燥开始以恒速进行，含水率由(%)降到#%)，然后是降速干燥至’*()，降速段的干燥曲线可看做为一通过临界点和平衡点的直线；"所用空气的干球温度为11+，湿球温度和物料温度均为’,+，#此时恒速干燥速度为#*3-.42·0；#辐射损失很小，可以略而不计。(5 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册根据上述实验结果和计划干燥要求，试计算在计划的干燥器中空气的应用量以及物料需要在干燥器中停留的时间。解：计划中干燥的各有关数据为：#$!物料进入时的干基含水率：!!""（!%&’%&绝干物）#$)*#"物料出干燥器时的干基含水率：!(""$·$),（)%&-%&绝干料）+,*#!*##物料的平衡含水率：!$""$*$!#（(%&-%&绝干料）+.*#$所进空气的干、湿球温度为：""!($/，"#")./，从湿度图上读出$("$*$$.#%&-%&。%离去时空气的干、湿球温度："",./，"#仍为)./从湿度图上读出$!"$*$)$0%&-%&。根据上述数据，计算得到：!绝于物料的进入量：%&"(#$$1$*#"!(#$（%&-2）"水分汽化量：#"!(#（$!3$*$),)）"!($0（%&-2）#需要的空气量：’"!($（0$*$)$03$*$$.#）"##$$（$%&-2）($根据小型实验的结果，得知临界水分!&""$·(#，湿物料的表面温度"(.$")./，$#"$*$00；所用空气的干、湿球温度为,,/及)./，查得空气的湿度$"$*$)!0。从式：)&"*$·（$#3$!）可获知：(*0’),$$(*$""$*$#(.（%&-4·5·&6）$*$003$*$)!0由水分的衡算得：’!!3!&"·（$!3$&）%&##$$$即：（!3$*(#）"（$*$)$03$）&!(#$故：$&"$*$!)0（%&-%&）（!）用前面推出的求第一阶段的干燥时间’!的公式，代入有关数据后，即#. 第二章干燥过程中湿物料与空气的相互作用有：!"#!&)#&#!!"·（）·’("#$%&&)#&!$$%%%!!%’%++#%’%!,+"（）··)*!&$%%’!&%’%$&(%’%++#%’%,%+"$-,（%*）!!’$-（.）式中：因为每/0湿料中，绝干料占%’$/0，且每/0物料干燥面积$"%’&$%’%-&%-+，所以：·"%’!（&12/0绝干料）。"#%’$（&）再用干燥第二阶段的干燥时间!计算公式计算：&!"#,##,%!（,##,%）·（&)#&&）!&"·（）···)*"#$%&（&）!（,&#,%）·（&)#&#）)#&&3,&#,%"#$$%%%!%’&$#%’%!$&!"···!&$%%’!&%’%$&($$%%%（%’%++#%’%%($）·3%’%,-,#%’%!$&!&$%（%’&$#%’%!$&）·（%’%++#%’%%($）·)*（%’%,-,#%’%!$&）·（%’%++#%’%!,+）"&-,%（4）"%’5,（.）（,）故意的干燥时间!!"!!3!&"!’$-3%’5,"&’&6（.）$6 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册第三章干燥过程基础第一节湿空气的性质在喷雾干燥操作中，最常用的干燥介质是空气，从湿物料中除去的湿分是水分，热空气既是载热体，也是载湿体。在自然界中，水会气化，所以通常大气中的空气总含有一些水蒸气，因其含量较少，所含的量变化也不大，故通常不予特殊的注意。但在干燥过程中，空气中所含水蒸气的量对干燥速率、空气用量等都有较大影响，所以就有必要对湿空气的性质进行介绍。不含有水蒸气的空气称为“干空气”。湿空气就是自然界中的空气，是干空气和水蒸气的二元混合体。干燥操作所用的热空气通常取自自然界中的大气，因此，干燥介质实际上是湿空气。通常大气中水蒸气的分压总是很小的，一般只有!""#$""%&，大都处于过热状态，所以它的比容很大，分子间的距离足够远，可以作为理想气体处理，并服从理想气体定律，按工程设计的要求仍然是足够精确的。在喷雾干燥过程中，湿空气的温度、水蒸气含量和焓等性质都会发生变化，所以，在研究干燥过程之前，必须了解湿空气的各种物理性质或状态参数。一、空气中水蒸气含量的表示方法在计算干燥操作中空气用量和水分从物料表面汽化的推动力时，都要知道’" 第三章干燥过程基础空气中水蒸气的含量，表示空气中水蒸气含量通常采用以下几种方法：（一）水蒸气分压作为干燥介质的湿空气是不饱和的空气，不饱和空气中水蒸气分压低于同温度下水的饱和蒸气压，即水蒸气呈过热状态。根据分压定律，湿空气的总压力!等于绝干空气的分压!和水蒸气分压!之和。当总压一定时，空气中水!"蒸气分压!越大，则空气中水蒸气含量也越大。湿空气中水蒸气和绝于空气"的千摩尔数之比等于其分压之比，即""!"!"##（%$&）"!!!!$!"式中!———湿空气总压!"———水蒸气分压!!———绝干空气分压""、"!———湿空气中水蒸气和绝干空气的物质的量，’()*（二）空气的湿度湿度表明湿空气中水蒸气含量的多少，又称绝对湿度，空气中单位质量绝干空气所含有的水蒸气的质量，或水蒸气质量与绝干空气质量的比值，用符号#表示，其单位为’+水蒸气,’+绝干空气，简写成’+-’+。湿含量表示湿空气中水蒸气对绝干空气的相对质量组成或比质量分率。在干燥过程中，湿空气中水蒸气的质量不断变化，而其中绝干空气仅作为载热体和载湿体，它的质量或质量流量不变，因此，用单位质量绝干空气作基准，计算湿空气的湿度时就很方便。如果用$和$分别代表水蒸气和绝干空气的质量’+，用%和%分别"!"!代表水和绝干空气的摩尔质量，+-()*，根据湿度的定义，则有$"##（’+蒸气,’+绝干空气）$!因为气体的质量等于气体的物质的量乘以摩尔质量，所以上式可改为.& 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册""·#"!!（$%&）"#·##将""!’()*+,-"#!&.)*+,-和公式（$%’）代入（$%&）式可得’($"!!&（.$%$"）$"!/01&&（$%$）$%$"（$%$）式说明湿度与湿空气的总压以及水蒸气分压有关，当总压一定量，湿度仅决定于水蒸气分压，即!!（%$"）如果式（$%$）中的水蒸气分压$等于同温度下水的饱和蒸汽压$，则表"2明湿空气达到饱和状态，湿空气已无纳湿能力，不能作为对流传热的干燥介质，这时，湿空气的湿度称为饱和湿度!，用（$%3）式表示2$2!2!/01&&4)*4)（$%3）$%$2湿含量的计算方法：求湿含量的计算方法有计算法和查图法，在计算法中，相对湿度和饱和!蒸汽压$2是关键数据，相对湿度与空气的干湿球温度有关，表$%’列出了风速在&05+*2下相对湿度与干湿球湿度的关系，根据干湿球温度计所测得的数据，确定相对湿度值。不同温度下水的饱和蒸汽压，可以在相关图表中查得，作为工程计算，也可以在图$%’中读出，这样就可以很方便估算出空气中的湿含量。图$%’不同温度下水的饱和蒸汽压1& 第三章干燥过程基础表!"#风速$%&’()下相对湿度与湿球温度的关系!*湿球温干湿球湿度差（!""）(+度(+,%,#%,$%,!%,-%,&%,.%,/%,,#,,0,.!&,!/$0$,#!$#,,0$..&!-$!!$
-#,,0!.1&.-.!/!,$-.#,,0-/#&1-1-#!-$00#,,0&/!.$&$--!/!$#,#,,0./-.-&&-/-#!&#$#,,0//...&/&,-!!0#-#,,00//.0&1&$-.-,#.#,,00/0.1.#&--0-!#0#,,01/1/,.!&.&,-&$,#,,010,/$.-&0&$-/$$#,,1,0#/!..&1&!-0$-#,,1,0$/-./.,&&&,$.#,,1#0$/&.0.$&.&#$0#,,1#0!/&.1.!&/&$!,#,,1#0!/./,.-&0&!!$#,,1#0-///,.&&1&-!-#,,1$0-///#.&.,&&.! 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册湿球温干湿球湿度差（!#!）!"度!"$%&’%&(&%&((%&()%&(*%&(+%&(,%&&$+(()(+(&-+)(+(’(+((’.,+*-)*(’(,(*((’$.$).)*(’(-(+()(((&(&*&)-)*)&(.(,(+()()**)’))-)))&($(-(,(+*-*))$),)))&($(.(-*$*+*&).),)))&(’($+&*-*))’).)+)))&)&+)*$*+*()$)-)+))))+++&*-***&)$),)*)++,+(*.*+*()’).)-+.+**’*-***&)$)$+$+++&*.*+*()’*&+’+,+(*$*),&+-+)*’*+,(+.+*+&例：在风速为)%,/!0状态下，测得空气的干球温度!为*&"，湿球温度!为)-"，求其湿含量。-+ 第三章干燥过程基础解：根据条件查上表，空气的干、湿球温度差!!!"#$，查得此时的空气的相对湿度"为%&’，查上图，当!"(&$时，")"#*+,-./，大气压力"为0&0*((-./，所以湿含量#"3#"&*1++2"!"")&*%2#*+,"&*1++2"&*&04-56-50&0*((!&*%2#*+,（三）空气的相对湿度用水蒸气分压或绝对湿度来表示空气中水蒸气的含量，只能表明湿空气中含水蒸气的绝对量，但不能反映这样的湿空气是否还有纳湿能力。对应于一定的空气温度!，有一个饱和水蒸气分压"，它是在!时水蒸气在空气中的最大)分压。显然，只有当"78")时，空气才有纳湿能力，所以饱和蒸气压反映了干空气能够容纳水蒸气的极限。水蒸气分压与同温度下饱和蒸气压之间的差距越大，容纳湿分的能力也越大。为了直观地看出湿空气距离饱和状况的程度，常用相对湿度表示。在一定总压下，把湿气体中水蒸气分压"与同温度下水7的饱和蒸汽压"之比定义为湿空气的相对湿度，用表示，即)""7#""7"#")（(!,）")显然，#愈小，即"与"的差距愈大，则空气中湿含量与饱和状态相距愈7)远。对于绝干气体，#"9而对于饱和湿空气，#"0（或0&&’）。相对湿度#与温空气中的水蒸气分压"和水的饱和蒸气压"有关，或者说与湿空气的总7)压"和温度!有关，因为"7""!"/，而")仅仅是湿空气温度!的函数。将"7"#")代入（(!#）式中，则空气的湿含量#为#")#"&*1++（(!1）"!#")二、湿空气的焓和湿比热用空气作为介质来干燥物料时，空气与物料之间不仅有水分的转移，也有1, 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册热量的传递，因此必须知道空气的另一性质———焓。湿空气的烙等于干空气的焓与其中所带水蒸气的焓之和，用符号!表示。以!"#干空气作为基准，并以$%（&’()）作为基准温度，则湿空气的焓为!*"（+#,$）-$.%（(,’）式中!———湿空气的烙，"/0"#干空气（以后简写成"/0"#）"+———干空气的比热容，"+*!1$!"/（0"#·%）$.———水蒸气的焓，"/0"#水蒸气，$.*"2·3-&$代入上式得!*（"+-"2·%）#-&$·%（(,4）式中"2———水蒸气的比热容，"2*!15("/（0"#·%），它的含义是含有!"#绝干空气和其中所带的水蒸气的温度升高!%所需要的总热量，单位为"/（6"#绝干气体·%）’7*"+-".·%，称为湿空气的比热容，"7*!1$!-!15(%，原式就变为!*"7#-&$·%，单位为"/（0"#·%）&$$———水在$%时的汽化潜热，&$*&85&"/0"#将相应的数值代入式内，得!*!1$!#-（!15(#-&85&）%（(,5）三、湿空气的比体积湿空气的比体积（简称湿比体积）为单位质量干空气的体积以及所含水蒸气的体积之和，以符号!表示，在$1!9:+下，干空气的比容!和水蒸气的比7+容!分别为：".&&18&’(-#&’(-#!+*;*$1’’(;（(,!$）&5&’(&’(&&18&’(-#&’(-#!.*%;*!1&88%;（(,!!）!4&’(&’(湿空气的比体积!7*!+-!.，即：&’(-((!7*（$1’’(-!1&88%）<0"#（(,!&）&’(从上面的几个公式可知，湿空气的比体积系随其湿度和温度的增加而增== 第三章干燥过程基础大，它是计算喷雾干燥不同位置风速和气体处理量的重要依据。四、绝热饱和温度空气达到绝热饱和时所显示的温度，在干燥过程中，作为干燥介质的空气，不仅湿度在不断增加，温度也在不断变化。以图!"#为例，具有初始湿度!$和温度"的未饱和空气由喷淋塔的底部引入。$图!"#空气增湿塔示意图假设设备不向外界散热，也不从外界接受热量，可以认为过程是绝热进行的。水由塔底经循环泵送往塔顶的喷头，通过喷头将水雾化下落，与空气逆流接触，然后回到塔底再循环使用。空气在与雾滴接触过程中，水分向空气中汽化，所需的潜热只有取自空气中的显热，因而空气的温度逐渐下降，而湿度在不断增大，并逐渐为水汽所饱和。当此空气达到饱和时，温度不再下降，最终达到一个稳定的温度，这个温度就称为空气的绝热饱和温度，用"%&表示。除非空气原来就已经饱和，否则绝热饱和温度总是低于空气的进口温度。当喷淋塔内的空气达到饱和时，空气的出口温度为"，其湿度为饱和湿度，用!表示。绝热%&%&冷却过程进行至空气被水蒸气所饱和，则空气的温度不再下降，而等于循环水的温度，此温度称为该空气的绝热饱和温度，对应的饱和湿度为!%&。在稳定情(’ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册况下，湿空气的焓保持不变，即空气放出的显热等于水分汽化而返回空气中的潜热，取单位于空气作为计算基准，则!（!"""#$）%（##$"#）·$$（&"’&）式中!———空气的比热容，()（*(+·(）!"———空气的干球温度，,"#$———空气的绝热饱和温度，,$$———水在"$时的汽化潜热，()-(+##$———空气在"$时的饱和湿度，(+-(+干空气##$"#!!$$整理得%或"#$%""（##$"#）（&"’.）"#$""$$!!由式（&—’&）可知，#和$不是独立的变量，而是"的函数，!（湿空气比#$$#$!热）则是湿度#的函数，因此，只要空气性质（#，"）一定，它的绝热饱和温度"#$就一定。因而，空气的绝热饱和温度"是空气湿度#和温度"的函数，即：#$"#$%（%#，"）（&"’/）同理，知道了空气温度"和绝热饱和温度"，就可以确定空气的湿度#，因$此，空气的绝热饱和温度是表示湿空气性质的参数之一。（一）露点将不饱和的空气在总压和湿度保持不变（不与水或湿物料接触）的情况下进行冷却，饱和蒸汽压&却降低了，因此湿空气相对湿度!逐渐增大，（因为$!%&0-&$），直到!%’112（&0%&$）时，湿气体达到饱和状态。而达到饱和状态时的温度，称为该湿空气的露点，用符号"表示。很显然，当空气达到露点3时的湿度是饱和湿度，以符号#表示，其数值等于该湿空气的湿度#，当空气$以露点继续冷却时，其中的部分水蒸气便会以露珠的形式凝结出来。设露点时水的饱和蒸汽压是&，则$#$·&#·’&$%%（&"’5）145667#$145667#式（&"’5）表明，当总压&一定时，湿空气在露点时的饱和蒸气压&8仅与空气59 第三章干燥过程基础的湿度!有关，湿度越大，则"越大，露点越高。"、#均随!的变化而变化。!!"露点是湿空气的一个物理性质，如果已知空气的总压"和湿度!，就可以根据上式求出饱和蒸气压"，然后由饱和水蒸气性质表查得对应的饱和温度，#即为空气的露点温度#。如果已知空气的总压和露点，也可根据#查出"，代""#入上式求出空气的湿度!，这就是露点法测定空气湿度的依据。（二）干、湿球温度前面已经指出，用普通温度计测得的湿空气的温度#，称为干球温度或称为空气温度。在普通温度计的感温部分包以纱布，湿纱布另一部分浸入水中，使它经常保持湿润状态，这就是湿球温度计，如图$%$。将湿球温度计放在湿空气气流中所测得的温度，称为湿球温度#，不饱和空气的湿球温度低于其干球&’温度。图$%$干、湿球温度计()湿球温度的测量机理设有大量的温度为#，水蒸气分压为"，湿度为!的不饱和空气流过湿球温度计的湿纱布表面，由于空气的流量很大，湿纱布的表面积较小，湿纱布从空气吸取的热量和向空气汽化的水分量都很小，可认为对空气的#和!都无影响。见图$%*。设空气开始流过湿布时湿纱布中水分的温度与空气的温度#相等，在湿纱,+ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册布表面的空气湿度是湿纱布温度时的饱和湿度!，此湿度比不饱和空气的湿!度!大，有湿度差存在，因此，必然会发生湿纱布表面上的水分向空气中汽化和扩散的过程。当过程开始时，水分汽化所需的潜热不可能来自空气，因为这时空气和湿纱布中水分之间不存在温度差，这些热量只能来自水分本身。由于水分汽化的结果，水温下降，包有湿纱布的温度计指示的读数下降，从而使气流和纱布中水分之间产生温度差而引起热交换。当水温低于空气的干球温度时，热量则由空气传入湿纱布的水中，最后，当纱布中水分的汽化温度下降到某一平衡温度""#时，空气与纱布中水分之间保持恒定的温度差（"$""#）。这时由空气传入湿布的传热速率正好等于水分自湿纱布表面在温度"下汽化的传热"#速率，当两者达到平衡时，湿纱布中水温"不再下降，这个稳定或平衡的温度"#称为湿空气的湿球温度用"表示。应当指出的是湿球温度并不是空气的实际"#温度，而是表明状态或性质的一个参数。湿球温度计所显示的湿度"实际上是纱布中水分的温度，但是我们称它"#为湿空气的湿球温度，这是因为湿球温度"是由空气的干球温度"、湿度!或"#相对湿度!等空气状态的物理参数所决定。图%$&湿球温度测量机理当空气的干球温度"一定时，湿度!越小，则水分从湿纱布表面扩散至空气中的推动力越大，水分的汽化速率越快，传热速率也越高，所达到的湿球温度""#也越低，相反，空气的湿度!越大，则湿球温度""#接近于干球温度，湿空气的干、湿球温度的差值（"$""#）表明空气吸收汽化水分的能力，因此也与相对(’ 第三章干燥过程基础湿度!有关，当空气饱和时，!!"##$，此时的湿球温度!等于干球温度!!%&!%&。’(干、湿球温度与湿度的关系前面讲过，大量不饱和空气和少量水接触过程，可以认为空气的干球温度!和湿度"保持不变，湿纱布表面的空气湿度"比空气主流中的湿度大，于是纱布表面的水分汽化，并通过表面上的气膜向空气主流中扩散，汽化水分所需的潜热，首先取自湿纱布的显热，使其温度下降，从而使气流与纱布间产生温度差，引起对流传热，湿纱布从空气取得热量以供水分汽化之用，当达到绝热稳定状态时，空气向湿纱布传递显热的速率等于水分汽化耗热的速率。当达到平衡时，湿纱布周围的气膜两侧之间的温度差为（!)!），水汽从%&湿纱布（湿球）表面扩散至空气主体的推动力是气膜两侧之间的水蒸气分压（#*)#），#*是湿球温度!%&时的水的饱和蒸气压。水汽扩散的推动力也可用对应的湿度差（"*)"）表示，"*是!%&时的饱和湿度，即水蒸气分压为#*时的湿度。在单位时间内，由空气传给湿纱布的热量$!"%（!)!%&）（+)",）当达到热平衡时，此热量就等于水分汽化所需的热量，即$!&·’，由此可得-&"!（!)!%&）（+)".）%’-此外，水汽扩散的推动力也可用对应的湿度差（"*)&）表示，水汽通过气膜的传质方程式可写成&!(!"!(（"*)"）（+)"/）%由（+)".）、（+)"/）两式可得"（!)!%&）!(（"*)"）（+)’#）’-也可以写成下面两种形式，即"*)""(’-!或!%&!!)（"*)"）（+)’"）!%&)!(’-"," 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册式中!———传热速率，!"%!———空气至湿纱布的对流传热膜系数，!"#$·!%"———湿纱布与空气的接触面积，$#———空气的干球温度，&#"’———空气的湿球温度，&$———水分汽化量，!(#)%*———水在湿球温度下的汽化潜热，!+,!(%&———以湿度差为推动力的传质系数，!(（#$·)·!’）’)———空气在#"’下的饱和湿度，!(#!(’———空气湿度，!(#!(对于空气-水系统在绝热条件下，当空气速度在./0123/%$#)范围内，!&"(（4湿空气的比热），式（.-%2）可以写成’)-’(45（.-%%）#"’-#%*在绝热情况下操作的干燥器中，只要湿物料表面足够湿润，在操作稳定时，任一截面上湿物料汽化所需的潜热等于空气传给湿物料的显热。这时，湿物料的表面湿度即为湿球温度，这也是喷雾干燥热风温度可以高于物料分解温度的原因。由前式可以看出，空气的湿球温度#"’仅随空气的干燥温度#和湿度’的变化而变化，即#"’5（)’·#）（.-%.）当#和’为定值时，#必为某一定值，因此，由干湿球温度计测得空气的#"’和#后，由式（.-%%）可以求得空气的湿度’。"’6% 第三章干燥过程基础五、空气的状态图（一）空气的!!"图"#!!"图介绍前面介绍了湿空气各种参数的计算方法，在进行喷雾干燥工艺设计时要知道湿空气的各种参数。例如相对湿度、含湿量、水蒸气分压、干球温度、湿球温度以及露点等，这些参数都可以根据数学公式计算出来，但有时比较麻烦，为了工程计算的方便，根据各参数之间的关系，绘制出湿空气的性质图。此图的纵坐标是烙!，横坐标是绝对湿度"，因此常称为!!"图，见图$!%。在!!"图上的任何一点，都表示湿空气一定的性质和状态，都有一定的干球温度、湿含量、焓、湿球温度及露点，只要知道这些参数中任何两个独立的参数，就可以在!!"图上确定一个点，从而可以查出其它参数。图$!%空气的!!"图在湿空气（空气和水系统）的!!"图中，数据都是以"&’干空气为基准，为($ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册了查图方便，避免许多条线挤在一起，做图时采用了两轴不成正交的斜角坐标系，同时为使读取数据方便，用水平轴来标记湿含量!的数值，纵轴则表示热含量"。（!）等热含量线（或称等"线）是平行于斜轴的若干条直线，在每条线上的"值相等，其单位为"#$"%干空气。（&）等!线等!线平行于纵轴，其数值在水平轴上读出，单位为"%水’"%绝干空气。（(）等干球温度线（或称等#线）是一组向上的斜线，根据")!*+!#,（!*-(#,&.-&）!的关系绘制的。由此关系式可知，在指定的某一#值，"与!成直线关系，当湿度增加时，它有小的正梯度，因为空气和水汽的热容量随着温度的升高而增加，等温线随着温度的升高而更加倾斜。（.）等相对湿度线（或称等!线）等!线在图中相互之间也不平行，当!)!++/的等!线叫饱和线，当气体的温度超过液体的沸点时，等!线变成几乎与纵轴平等的垂直线。位置在本图中曲线终端处，这表明温度继续升高时，!值几乎不变。（0）水蒸气分压线在图的右下角处一组直线，此线反映了水的分压$与1湿含量!的关系，数值标记在右边纵轴的外轴上，单位是"23。&*"4!图的应用关于湿度图（"4!图）的用法举下面例子说明。当空气温度（干球温度）为&05，相对湿度6+/时，确定其它参数。当#)&05，时，查"4!图在，#)&05的等温线与的相对")6+/")6+/湿度线交于%点，由%点沿等!线在水平轴查得!)+*+!."%’"%，沿等"线查得")7!"#’"%，由%点沿等!线而向下与饱和线（）相交于#点，再通")!++/过#点沿等温线读得#89)6+5，见图(47。6. 第三章干燥过程基础图!"#（二）湿空气的湿度图（!""）图$%!""图介绍工程计算中用得比较广泛的还有!""图，采用温度!作为横坐标，湿度"作为纵坐标，所绘制的湿度图，见图!"&。图中共有八条线，其意义如下：（’）等干球温度线，简称等!线，所有与纵坐标平行的直线都是等!线；（(）等湿含量线，简称等"线，所有与横坐标平等的直线都是等"线；"#+（!）等相对湿度线，简称等线，由式")*%#((!#""#+当"为一定值时，由于饱和蒸汽压#仅是温度的函数，可以根据!与"+的对应关系作出无数个点，然后连接成等"线；（,）绝热冷却线；（-）等焓线，即$线；（#）湿比热线；（&）干空气比体积线；（.）饱和比体积线。此!""图是总压在’*’%!/01下作出的，如总压偏离此数值时不能使用!""图。&- 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"#注：$%&$’()$*+,)!""图的使用方法条件：已知湿空气的总压#’$-$)!./&，相对湿度!’#-，干球温度为!$’,-0，将此空气.123加热至!,’$4-0，求：湿度"；露点!5；所需的热量；计算法：根据条件#’$-$)!./&，!’#-6’-)#，!$’,-0由饱和水蒸气表查得水在,-0时的蒸汽压#为,)!!#./&7!#7-)#9,)!!#湿度"’-)8,,’-)8,,9’-)-$-.12.1#"!#7$-$)!"-)#9,)!!#按定义，露点是在空气湿度不变的情况下冷却到饱和时的温度，现已知#5’!#7’-)#9,)!!#’$)8!4:./&由水蒸气表查得对应的露点温度!5’$()(0。空气从!$’,-0升高至!$’$4-0，干燥器加入的热量为#8 第三章干燥过程基础!!"##$（%&#%’%&()$#&#%）（%*#+"#）!",-,%&./012图算法：在本题中给出了空气的干球温度"%!"#3，相对湿度!!-#4，首先，在"+#图的操作标上找出"%!"#3的点，沿等温线向上与!!#&-的线相交于$点。（%）湿度#，点$的右纵坐标即为#，读出的#!#&#%/56/5（"）露点"，由点$沿等温线向左与饱和线交于%点，下横坐标所代表的7温度即为露点温度，从图中读出"7!%8&83（)）空气从"%!"#3升高至"%!%*#3，干燥器加入的热量!!"##&9·（’"+’%）由$点沿等湿线向左与湿比热线交于(点，再由该点垂直向上与横坐标相交，可读出&9!%&#)/0（6/5·/），从$点查等焓线’%!8*/01/5，由$点水平向右与等温线""!%*#3的交点，读出’"!%-./06/5。!!"##$%&#)$（%-.+8*）!"-)(./012各参数在图中位置见图)+.。图)+.-- 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册第二节物料中所含水分的性质一、水在物料中的存在形式湿物料的性质，主要取决于物料与水分的结合形式，在不同的文献中，水与物料结合形成的分类方法也不同，在本书中从三个方面进行分类。（一）按物料与水分的结合方式分类!"化学结合水物料中的结晶水是化学结合水的一种，这种水分与物料的结合力较强，一般不属于喷雾干燥的方法去除水分的内容。例如，含两个结晶水的氟化钾（#$·%&%’）溶液在喷雾干燥时，当空气进口温度在()*+时，结晶水仍然没有除去。另外，化学结合水在离解时，物料晶体的结构一定遭到破坏，因此去除结晶水一般不作为干燥的任务，换言之，干燥过程不考虑去除结晶水。%"物理化学结合水物理化学结合水包括有吸附结合水分、渗透结合水分和结构水分，其中吸附结合水分与物料的结合力最强，因为这种水分大部分处于多孔物料毛细管表面的单分子层中，吸附时伴有放热。水的单分子层由于分子力场的作用而处于较高的压力之下，吸附结合水分与物料间的结合比较坚固。渗透结合水分与物料的结合是由于物料组织壁的内外溶解物的浓度有差异，所以使水分扩散透过壁膜渗透结合水的存在是由浓度差产生的渗透压所造成的。当物料组织外面溶液的浓度大于其内部浓度时，渗透结合水分会自由析出。结构结合水存在于物料组织的内部，在胶体形成时将水结合在内，此类结合水的去除可由蒸发、外压或破坏其组织来实现。-, 第三章干燥过程基础!"机械结合水机械结合水分包括有毛细管水分、润湿水分和孔隙水分。湿物料内毛细管中所含的水分称为毛细管水分，毛细管存在于由颗粒成纤维组成的多孔性、复杂网状结构的物料中，孔道的大小不一，其截面相差也颇大，孔道在物料表面的开口大小也各不相同。毛细管半径小于#"$时，称为微毛细管，其中所含的!%水分由于毛细管力的作用，故重力不能使其运动，这种水近似于吸附水分，其饱和蒸汽压低于同温度下存水的蒸汽压。毛细管半径在#"$&$#者，称为巨!%毛细管，其中水分可因重力作用有较小的运动，毛细管弯月面上的饱和蒸汽压近似地等于平面上水的饱和蒸汽压。当水存在于半径大于$#以上的粗孔!%中，一般称为空隙水，易受重力作用而运动，蒸汽压等于同温度下水的饱和蒸汽压。毛细管水分在干燥过程中借助毛细管的吸引作用转移到物料表面，因为存留的水分大多是在更小的毛细管中，所以在干燥过程中毛细管水分的蒸汽压随着干燥过程的进行而下降。润湿水分是水与物料的机械混合，是干燥中容易脱掉的水分，它的一切性质与纯水相同，一般细粒状晶体的表面水也属于这类水分。（二）按物料与水的结合力分在同一种湿物料中，可能会同时存在上述的几种水分，在干燥过程中脱水的难易程度也不相同。根据水分与物料结合力的状况又可分为结合水分与非结合水分。（$）结合水分。包括物料细胞壁内的水分及毛细管中的水分，这种水分主要是属于物化结合方式，与物料的结合力较强，因此结合水分的特点是产生不正常的低蒸汽压，即其蒸汽压低于同温度下纯水的饱和蒸汽压，致使干燥过程的传质推动力降低，所以结合水分较难除去。（’）非结合水分。包括物料中吸附的水分和孔隙中的水分，这些水分与物料是机械结合，结合力较弱，非结合水的蒸汽压与同温度下纯水的饱和蒸汽压相同，因此在干燥过程中极易除去。)( 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册（三）按水分能否用干燥方法除去分（!）平衡水分。物料中不能被除去的那部分水分称为平衡水分，平衡水分必定是结合水分。当在一定的干燥条件下，物料中的含水率将趋于一个定值，如果与之相接触的空气状态不变，物料中的含水率将永远维持这个定值，而不因与空气接触时间的变化而变化。此值就是该物料在此干燥状态下的平衡水分，平衡水分随物料性质的不同、空气状态的不同而有很大差别。（"）自由水分。物料中所含的大于此干燥状态下平衡水分的那一部分水分，可以在空气状态下物料中除去，故称为自由水分。不难看出，物料中所含的总水分，等于平衡水分与自由水分之和。上述各种水分之间的关系用图中的数据说明，在一定温度下，空气相对湿度!#$%&，将由实验测得的某物料的平衡曲线延长与!!%%&的空气相平衡，它的蒸汽压低于同温度下纯水的饱和蒸气压。由图’()可见，结合水分为%*"$+,-+,绝于物料，交点以上的水分则为非结合水分，此物料的非结合水分为%*’!(%*"$#%*%（.+,/+,）绝干物料。图’()固体物料中所含水分的性质0% 第三章干燥过程基础物料中的自由水分可从测得的平衡水分求得、本例的平衡水分为!"#$%&’%&绝干料，自由水分为!"$#(!"#$)!"#（*%&’%&）绝干物料。图$(#!是几种水分之间的关系。非结合水分(最易除去的水分自由水分{物料中的水分{能除去的结合水分平衡水分(不能除去的结合水分图$(#!几种水分的关系二、干燥过程动力学确定干燥器规格的根据是应该使被干燥物料在干燥器内的停留时间，满足其从初始含水率降到所要求的含水率，所以确定物料的干燥速率是计算物料在干燥器内停留时间的关键。一般情况下，湿物料在未干燥前所含水分均匀地分布在物料内部和表面上。当物料的含水率超过平衡水分并与未饱和的热空气接触时，则物料中的水分就会不断汽化并通过表面上的气膜扩散到生气中把汽化的水分带走，空气将热量不断传递给物料，以满足水分汽化所需的潜热。物料表面上的水分汽化后，内部水分即向表面移动，使物料中的水分逐渐减少，因此干燥速率不仅与干燥介质有关，也与物料本身因失水所引起的变化有关。（一）干燥曲线许多物料在干燥初始阶段，含水率急剧下降，绝大部分水在瞬间蒸发掉，而在此后较长的时间内只能去除较少的水分。在干燥开始，物料中的水分随干燥时间的延长而呈直线下降，当湿含量降到某一值时，干燥速率不再呈直线下降，在后一阶段则沿一平缓的曲线而变化。随着时间的延长，最后物料中的水分趋于平衡水分。物料从第一阶段转入第二阶段时的含水率的值称为临界含水率，这个点以称为临界点。第一阶段称为恒速干燥阶段，第二阶段称为降速干燥阶段。在图$(##中有三个区域，+表示物料从初始温度升至与干燥条件相关的*# 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册动态平衡时间所需要的时间，因为这段时间非常短，所以在计算时常把它归于第一阶段。空气提供的热量等于水分蒸发所需要的潜热，因此物料表面保持一定的温度，这个温度可视为与湿球温度相等。当进入降速干燥阶段（!期间），随着物料表面含水率的降低，物料内部自由水分的补充速率小于蒸发速率，表面自由水分被蒸发，水分的蒸发面从物料表面向内部移动，蒸发面与物料表面之间的干燥相既是水蒸气传递的阻抗，又是外部向蒸发面传热的阻抗。此时水分梯度由内向外，温度梯度由外向内，因而干燥速率递减，物料自表面至内部湿度递增，热风提供的热量递减，其中一部分用于水分蒸发，另一部分使物料升温。目前对干燥机理的研究仍不十分彻底，干燥速度的数据多半取自于实验，其实验的方法是记录不同干燥时间!下湿物料的质量"，直到物料质量不再变化为止。此时物料中的含水率为平衡含水率，这样就绘制成物料的干燥曲线。如果把干燥曲线换算成干燥速率曲线，就更能反应干燥各阶段的干燥速率变化情况。干燥速率#的定义是单位时间内在单位表面积上汽化的水分质量，即""$#!（#$%&）%"!式中%———干燥面积，其余符号同前图#$’’在恒定条件下干燥速度曲线干燥速率曲线是干燥速率#与物料含水率之间的关系曲线，由干燥曲线的分析得知，干燥速率曲线也必然呈两个阶段，如图#$’%，恒速阶段&’和降速阶段’(。虽然对不同的物料，在降速阶段可能出现形态不同的曲线，如图中(% 第三章干燥过程基础的!"和"#在"点有明显的转折，这就意味着降速又分为两个阶段，而有些物料的线段!#却为平滑曲线，并没有转折点。但只要物料中含有非结合水分，一般总存在恒速和两个降速不同的阶段。如果物料表面的初始温度低于空气的湿球温度，图中$点，则曲线$%段中的物料表面温度上升到&，同时汽化速率也上升（$%段）。反之，如果初始温!度高于&（湿球温度）时，则出现相当于$%段的情况。但由于这个阶段的时"#间很短，计算干燥时间时一般都将其忽略不计，所以把干燥一般划分为恒速干燥和降速干燥两个阶段。$%恒速干燥阶段物料表面存在大量的非结合水分，表面的蒸汽压与同温度下水的蒸气压相等，而与物料内部水的存在形式及运动情况无关。这一阶段的速率是由水的表面汽化速度所控制，物料内部大孔隙中非结合水分很容易迅速移至物料表面，使物料表面全部为水所润湿，因此恒速阶段都表现为自由水分表面气化的特性。表面汽化的速率（即恒速阶段的速率）取决于干燥介质的性质，空气的温度、湿度以及空气的流动速度，与物料本身的性质无关。图&’$(典型的干燥速率曲线(%降速阶段图中的!点是由恒速干燥阶段转入降速干燥阶段的临界点，此时物料中的含水率称为临界水分，当物料的平均含水率降到此值以后，物料内部水分向)& 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册表面迁移的速率已低于表面水分在湿球温度下的汽化速度，物料表面就不可能维持全部湿润。部分表面汽化的为结合水，这一阶段的速度由水分从物料内部向表面移动速度所控制。而且随着干燥的进行，湿润表面不断减少，这一阶段称为降速第一阶段或不饱和表面干燥阶段，就是图中的!"段。最后，当达到"点时，全部物料表面都不含非结合水分。从"点开始，水分的汽化表面随着干燥过程的进行由表面向物料内部移动，汽化所需的热量，通过已干燥的固体表面向内部的汽化面传递，同时，汽化的水分也通过该层固体而进入空气中。在这一阶段中，干燥速度比第一阶段下降得更快，曲线"#，受水分在物料中移动速度控制。到达#后，物料的含水率已降到平衡水分，于是再继续延长干燥时间物料的含水率也不能降低，有时从部分湿润表面过渡到全部干燥的表面是逐步完成的。这时降速阶段的曲线!"#是平滑的，不出现转折点"，或这点并不明显。降速阶段的脱水量要比恒速阶段少一些，但所需要的时间长得多，因为降速阶段的水分迁移速率受物料的影响，所以不同的物料在相同的干燥过程中总的脱水时间相差很多。物料表面不再为水分完全润湿，表面的湿含量低于内部湿含量，由此而形成的湿度差成为水分从内部向外表面移动的扩散推动力。当蒸发表面移至物料内部时，水分就在内部水面汽化，而不向外表面移动，这时内部水面上的饱和蒸汽压与物料表面的蒸汽压之差，成为蒸汽向外扩散的推动力。这两种情况都引起湿分扩散现象，但是扩散却不是湿分迁移的惟一原因，有时在干燥过程的某一阶段，扩散机理可能占主导地位，而在另一阶段，毛细管机理可能占主导地位。在扩散理论中，假定水分的移动速度是与其在物料中的湿度梯度成比例，实际上忽略了毛细管作用力和重力的作用。但是对于由颗粒或纤维所组成的多孔性物料，如果孔隙的大小合适，水分也可以从含水率低的部位向高的部位移动，这时扩散理论就不再适用，这类物料水分的移动主要依靠毛细管力。例如，有一个半径为$的毛细管插入液体中，能润湿管壁的液体，表面在毛细管中呈凹形，由于表面张力的作用，毛细管内凹形液体面下的压力比管外液面下的"! 第三章干燥过程基础压力小，差值为毛细管压力，以!!表示，使液体上升的高度用!"表示。如果液体能完全润湿壁面，则液体与壁面的接触角为零，液面的曲率等于毛细管的内半径，液体上升的高度"!#!"!（&%"’）#·$（"$%"#!）式中!"———水上升高度，("!#———水的表面张力，)*(#———毛细管半径，(、———水和气体的密度差"$"+图&%,&毛细管扩散机理由上式可见，在管中水柱上升的高度与表面张力成正比，与水的密度和毛细管半径成反比，见图&%,&。管径#越小，水柱上升越高。由于颗粒或纤维组成的多孔性物料具有复杂的网状结构，被固体所包围的空隙称为空穴，空穴之间由截面大小不同的孔道相互沟通，各孔道最小的截面积称为“蜂腰”，孔道在表面上有大小不同的开口。当干燥进入降速阶段后，表面上每一开口形成凹面，由于表面张力而产生的毛细压力，成为水分从物料内部向外迁移以及大孔道流往小孔道中的推动力。前面谈到，脱水速率与许多条件有关，图&%,-是硫酸钠液滴在空气中的脱水情况，条件都标在图中，干燥速率曲线中的临界点是两种干燥速率的转折点，曲线在实际干燥过程中，干燥速率的变化是在这一点附近，而且在较短的时间内完成的，但一般不会出现突然的拐点。为了工程计算方便，模拟成与实际情况相似的又可以用数学式计算的理想化曲线。.’ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"#$硫酸钠液滴中的水分蒸发（二）影响干燥速率的因素在前面的相关章节中，讨论了干燥过程中的一般规律，也分析了干燥机理，这有助于分析影响干燥速率的因素，对干燥设备的工艺计算、确定干燥器的规模及结构十分重要。影响干燥速率的因素主要有三个方面，即：湿物料、干燥介质及干燥器。#%湿物料湿物料的性质主要包括物料的物理结构，化学组成，产生雾滴的大小、热物理性质以及水分与物料的结合方式等。由于干燥过程中雾滴雾化的不均一性，造成雾滴恒速干燥时间的差异，部分小雾滴较早地转入恒速干燥而使半干的粉体升温，有可能影响产品的理化性质，所以湿物料的理化性质不同，适用的进口温度也不同。同时，进口温度不同也使恒速干燥的时间不同，雾滴的大小不同干燥速率也不同。根据前一节讨论的情况，雾滴粒径对降速阶段的时间影响最大，见表!"&。(’ 第三章干燥过程基础表!"#不同产品粒度下的蒸发能单位：$%&’设备型号!()**!#***!#+**!!)**颗粒产品(**(,*#**!**（,*目-()*目）粉状产品(,*#**!**,.*（(**目-!**目）物料本身的温度越高，则干燥速率就越大，但物料本身的温度又与干燥介质的温度和湿度有关。对于以湿空气为介质的干燥系统，在恒速干燥阶段，物料温度等于空气的湿球温度。在降速阶段，则高于湿球温度。而物料温度高，缩短了物料在与热空气接触时的升温时间，因此提高了热效率。物料中水的结合形式以及物料的结构对干燥速率的影响很大，在干燥过程中降速干燥消耗的时间最长，而水与物料的结合形式对降速阶段的时间影响最大。因此在确定干燥时间时，这一性质尤为重要。例如，在对某种化工产品进行返粉式喷雾造粒时，需要把部分细粉喷洒在雾滴上，以增大雾滴的直径，这样就延长了内部水分向外部迁移的路径，内部水分向外迁移的时间延长，而采用上述干燥方法产品中含水超过#*/。喷雾造粒产品含水率只有!/左右，物料及产品的含水率对干燥效率的影响也较大，特别是产品的含水对干燥速率的影响较大。例如，某物料从含水率为+*/降到./需要((0时间，而从./降到,/就需要(.0，所以只要满足产品含水率的要求就不必过度干燥。#1空气的影响从前面的分析可知，干燥介质的温度越高，湿度越低，则恒速干燥阶段的干燥速率越高。但在有降速干燥阶段的干燥中，这样的规律就不一定。因为过高的介质湿度会使雾滴过早地“结壳”，这样反而会降低干燥速率。如果空气的温度不变而湿度降低，由湿度图可知，空气的湿球温度将降低，传质推动力也会提高，能提高干燥速率。!1干燥器形式的影响+2 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册干燥器的结构包括料液的雾化情况，热风与穿滴的接触方向，热风速度、加热方式（直接加热或间接加热）等。但上述条件对干燥速率的影响目前还没有准确的数学表达式，仍以实验得到的数据为主要依据。第三节粒粒体物料基础知识喷雾干燥是料液经过雾化干燥得到粉粒状产品，所以必然涉及到粉粒状物料的有关性质。如粉体的几何空间性质如料度、粒度分布、空隙率、密度压缩性等，静力学如悬浮速度、流动性、磨蚀性等。一、粉体的粒径（一）颗粒的单一粒径对于单一的球形颗粒，直径即为粒径、由于干燥条件的复杂性，有时得到的产品并非呈球形，可由该颗粒不同方向上的不同尺寸，按照一定的计算方法加以平均，得到单个颗料的平均直径。对于非球形颗粒，则有从面积、体积为基准表示粒度的方法，以表面积为基准表示颗粒粒度时，设颗粒的表面积为!，粒!度为"，则"!$""#!（%&’(）!以颗粒体积为基准的颗粒粒度时，设颗粒的体积为#，则以体积为基准的!粒度"为)%(#$")#!（%&’*）!在实际生产中，单个颗粒并不能完全代表颗粒群的特征，在许多情况下，需++ 第三章干燥过程基础要了解颗粒群的粒度特点。（二）粒群的平均粒径喷雾干燥产品是由许多粒度大小不一的颗粒组成的分散系统。已知粒径为!的颗粒个数为"，或质量比率为!，则颗粒群的平均料径按个数基准和质量基准的计算公式列于下表!"!中。表!"!几种常见的平均粒度计算法平均粒度平均基准平均方法数学表达式算术平均（!#$）粒径算术"!·#（%!）!!&’’几何平均（!）粒径几何&’’)（*）!*)（*）!*($"!&$&&!+$++&’’调和平均（*%&）粒径调和&"·#（%!）·!!!+（!）·!!面积平均（*’&）面积算术"!#%"&’’!!（!）·!!体积平均（!,$）体积算术"!#%"&’’!·#（!）·!!"!%沙得平均（(,-）体积面积算术+"!·#（%!）·!!（三）粒度分布对于颗粒群，除了计算平均粒径的指标外，更重要的是要知道其中不同颗粒所占的比率，或者说颗粒群中粒度的组成情况，即粒度分布。所谓粒度分布是指将颗粒群从一定的粒度范围按大小顺序分为若干级别（粒级），各级别颗粒的粒数，表面积、体积（或质量）占全部颗粒的粒数，表面积，体积（或质量）的百分数，分别称为粒数，表面积、体积、质量的累积分布函数。若颗粒群总量分别/. 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册用个数和质量表示，则粒度分布相应也有个数基准和质量基准两种，频率分布函数也有粒度!、表面积!和体积!的三种。其意义是粒度为$单位范围内!"#颗粒数目，表面积、体积所占的百分率。图%&’(是粒数分布曲线，在此图中，以"（#）表示粒数的累积分布函数。!图%&’(颗粒粒数的频率分布和累积分布例题，有经喷雾干燥得到的产品，经测定得到如表%&)的粒度分布，试计算其算数平均直径和几何平均直径。表%&)粒度分布情况!!!粒度范围*!+代表性粒度!+颗粒数!粒度范围*!+代表性粒度*!+颗粒数!!’’,%-.-.-’%-,’(-’)-’).!!!%-,(-)-)/’(-,’0-$1-’.-!!!(-,0-1-/-’0-,’2-’/-/(!!!0-,2-/-’’-’2-,.’-.--1-!!!2-,’’-’--’)-.’-,.%-..-%-!!!’’-,’%-’.-’1-.%-,.(-.)-(表%&(是各项的计算结果。2- 第三章干燥过程基础表!"#!$%!"#（&!）!!’(!·#（&!）!!#（&!）·!!·$%!)*+,!*+*)*),*-*),.*)-*+,.*)+-/-,/+0)1,.*).*+,11/)/*/,*-/*+-,))./*+,0*!+++*++//*)*,0!*+**),**+-*+-+-**)/+)*),*10)+.*+.+0)*!!,).1+-*),+-.++-)+-,)+0//!*,-1#+.*),)*-++)*+)+0)*).,--0+/*),)##!/#/,#+#!*+0,+1*)**),!*+*.*.,*+)**+!,/*.))*),!-)-!*!,*..*1,*)1)-*),!/*)#*,#+)*+,+0*"+***"+**"+)!!*")*-,/!)"!#（&!）!!+)!!*算术平均直径!23444+)!,!!5+**+**几何平均直径，首先求出对数得+$%!634"#（&!）·!!（$7!）4)*-,/!)+**所以!634++),)!5工业上一般采用筛析法测定粒度，以质量基准计算粒度分布，当采用筛析法测定时，所得的结果直接是各筛号间物料的质量。但因不同标准筛网目与透过粒径有不同的对应值，可以查附表进行对照。不论是采用哪一种雾化器，也不管操作条件如何，雾群的粒度都不可能是完全一致均一大小的，总是存在着粒度分市。在干燥器内，小直径雾滴与大直径相比，对流给热系数和单位质量的热交换面积都大得多，因此，小雾滴很快蒸发水分，而首先传热专又迅速降低了干燥介质的温度，最后，大直径雾滴主要在低温下缓慢干燥，所以，干燥塔内的传热、传质强度极度不均，只集中在很小的0+ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册范围内进行。如果粒度分布宽，可能造成小的颗粒过度被干燥，而大颗粒中含水率超标的情况。所以在一般情况下，要求雾化的雾滴分布越窄越好，才能保证产品质量均一。另外，如有过大颗粒的存在也增加了物料粘壁的趋势，所以雾化形式及操作条件的确定，应着重考虑这些问题。在给定的生产能力下确定料液的含固率，料液的含固率涉及到雾化器的规格，输送设备的选择，蒸发水量及能耗，加热系统的换热器，风机的型号，产品的粒度分布，料液粘度等问题（见表!"#）。通常情况下，含固率越高越经济，但因受到雾化器形式的限制，含固率高料液粘度就高，使输送和雾化出现困难。雾化器适应粘度从高到低的规律是气流式（三流）$气流式（二流）$离心式$压力式。在每种雾化器中，大型雾化器比小型雾化器适应粘度还要高一些，此外。料液粘度与产品粒度和分布规律是含固率高的料液其产品的平均粒度有所增加，粒度分布也较宽，所以要根据具体要求和实际情况以确定最佳的含固率。表!"#某化工物料不同含固率下的粒度分布料液含粒度分布%目产品含堆积密固率%&’()()*+’)+’)*’))!’))水%&度（%,-%.）’)’)/’010/++’1/#’)/+’+/22)/!#’1+(/!011/()’1/3))/+1’/’!)/!1!)#)/1!’3/))+’/’!)/’0!/0#)/!3!10)/0)!#/#)’’/1))/’)0/#!)/!+0)#)/!)’3/’)+’/)))/1)0/0))/!2二、粉体的空间性质（一）空隙率空隙率是填充层中未被颗粒占据的空间体积与包含空间在内的整个填充层表现体积之对称为空隙率的!表示，即")）5+))（!"’(）!4（+""2’ 第三章干燥过程基础式中!———物料空隙率，!’———物料堆密度，#$%&""’———物料密度，#$%&"这里应当指出的是，空隙率与孔隙率不同，我们知道，喷雾干燥颗粒形成过程中，有可能产生内部封闭孔和与表面相通的外孔，一般空隙率中的颗粒体积是指不包括颗粒的外孔的，而孔隙率中的颗粒体积则是内外孔均不包括，空隙率是粉体流动性的标志之一。（二）堆密度粉体的堆密度是与之相关粉体处理设备的重要数据，其数值的大小和颗粒堆积状态及填充的紧密程度有关，堆密度是固体自然形成的料堆，其单位体积具有的质量或按一定的方法将粉体物料充填到已知的容器中，容器中颗粒的质’量除以容器的体积即为颗粒的堆密度，单位为(#)%&，堆密度一共有以下四种：（*）含气堆密度。在一个容器中，通过其中已知物料的净重和该物料单位体积的质量，计算出该容器的系数，将粉体物料样品装入该容器，然后称出净重并乘以容器的系数即等于该物料的含气堆密度。（+）填充堆密度。测量填充堆密度的方法和第一种类似，只是将过量的物料装入容器后再振落,&-.，然后去除多余的物料，再称其净重。（’）平均堆密度。平均堆密度为上述两种堆密度的平均值，即"12"/"/0（’3+4）+’式中———平均堆密度，#)%&"5如果用已知容积的容器（如量筒等），测量堆密度，就省去了在第一种方法中所述的用已知物料标定容器体积的过程。（6）工作堆密度。工作堆密度是已知含气堆密度和填充堆密度后通过下式计算出的工作堆密度。"70（"/3"1）#2"1（’3’"）’式中"7———工作堆密度，(#$%&4’ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册’———填充堆密度，"#$%&!!’———含气堆密度，"#)%&!(!!+!(———压缩系数，""*!!物料的堆密度除与其本身的密度有关外，还与干燥方法及操作条件有关，影响堆密度的操作因素将在以后的章节中介绍。（三）密度粉体物料的密度是指在某一标准温度下，密实的物料其单位体积所具有的质量或固体物料的质量除以不包括内外孔在内的物料体积，即!（’+’,）!*"’式中———密度，"#$%&!!———物料的质量，"#’"———不包括内外孔隙在内的物料体积，%&（四）压缩性前面介绍了压缩系数的概念，压缩系数乘,--即为压缩性的百分数，即"*!+!(（!）.,--。压缩性和固体物料分类及流动状况关系见表’+/。!!表’+/压缩性和固体物料的流动性质压缩性$0固体物料分类流动状况12,1自由流动颗粒极好,32,4自由流动粉状颗粒好,4233能流动粉状颗粒仍可以流动33234非常流体化的粉末不好，不稳定342’’流体化有粘性粉末不好’’2’4粘性粉末非常不好’4非常粘的粉末极端不好65 第三章干燥过程基础三、粉体的静力学性质（一）休止角休止角是衡量粉体物料流动性的重要指标，休止角的定义是物料自然堆积成的圆锥状料堆表面与水平面的夹角，见图!"#$。休止角的大小既与粉体粒度有关，又与粒度形状及物料性质有关，休止角!的值与流动性的关系见表!"%。（二）内摩擦角内摩擦角是颗粒物料在料堆上移动形成与水平面的夹角，它反应了物料内部颗粒层间的摩擦特性，内摩擦角显示物料在料斗中的流动以及在斗壁上的存留情况，在干燥系统设计时，干燥器下锥体的角度以及气固分离装置中料仓的角度都与此有关，是确定料斗锥角的基础。图!"#$休止角的测量方法’& 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册表!"#物料流动性和休止角的关系（·）物料的特征休止角!$%&’!&粒状物料，非常易于自由流动，不粘着%&’!&流体化粉状物料，易于喷流!&’(&粒状物料，能自由流动，稍有粘着性!&’(&可流体化的粉状物料，稍有粘着性，具有中等的流动性(&’&&不能自由流动，会粘着的物料&&’)&非常不能自由流动，十分粘着的物料)&’*&极端不能自由流动，极其粘着的难以输送的物料（三）滑动角滑动角是衡量固体物料对钢板原始表面的相对附着性，钢板表面的光洁度是影响该角度数值的关键因素，见图!"+*。把物料自然堆放在钢板上，抬起一端向上移动，当物料刚好向下移动时钢板与水平方向的夹角即为滑动角。"图!"+*滑动角的测量方法四、粉体的动力学性质物料的流动性、磨蚀性以及可悬浮速度也都是干燥器设计所必须考虑的，悬浮速度与产品的输送气速的选定及管径的大小有关，磨蚀性与设备材质有关，特别是对某种金属离子敏感或在干燥产品中不允许带入某种离子（如铁离,) 第三章干燥过程基础子等）时就更应对设备材质进行选择。此外，产品的化学性质如磨蚀性、吸湿性、毒性、可燃性、爆炸性、污染性、分解性也是设计时应当注意的，有些物料会在干燥和输送中产生静电，在工艺设计及设备材质选择时应有消除静电的措施。粉体物料摩擦性质是干燥器料斗、管道以及气固分离设备设计时必须了解的性质，所谓摩擦性质就是固体粒子之间以及粒子与固体边界表面因摩擦而产生的一些特殊的物理现象，由此表现出的一些特殊力学性质，静止堆积状态，流动特性及时料仓壁面的摩擦行为和滑落特性等。粉体性质对干燥器以及干燥系统中的输送、移动、卸料等设备设计都是十分重要的参数。第四节物料衡算及热量衡算喷雾干燥器的设计首先从工艺设计开始，而工艺设计中，又最先从物料衡算和热量衡算入手，物料衡算及热量衡算的最基本条件，是单位时间内进入干燥器的物料和空气总量应等于从干燥器排出的物料与气体总量。热量衡算是由物料和空气带入的热量应等于排出气体和物料所含的热量再加上干燥室壁面向外界所散失的热量，各种参数的符号标于图!"#$中。一、物料衡算物料衡算主要是在给定处理量的条件下，确定水分蒸发量（也称蒸发水量）、空气消耗量以及产品产量。&% 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"#$用于热量衡算及物料衡算的数据图示符号说明：!%—料液量"&’—尾气温度"#—料液温度#&’—尾气带走热量##—料液所含热量$&’—尾气湿含量%#—料液含水率&—通过器壁的热损失’&—绝干空气量"’—产品温度"&#—空气温度#’—产品带走热量#&#—空气带入热量%’—产品含水率$&#—空气湿含量!(—产品产量（一）水分蒸发量的计算水分蒸发量%是指进入干燥器的湿物料!被干燥成!的产品时从湿物)料中去除水分的量。这里应当指出，湿物料和产品中的含水率通常都以湿基形式给出（即湿基含水率），在干燥过程中只有绝干物料量是不变的，在计算时应将湿基含水率换算成干基含水率。湿基含水率!应为水分质量!*,#--.绝干物料质量+水分质量(/即,#--.（!"!’）(0+(/干基含水率)应为1$ 第三章干燥过程基础水分质量"&!!"#$$%即!!"#$$%（()((）绝干物料质量"’两种含水率之间的换算关系如下!!!+,-+,湿物料（()(.）#*!!!!+,-+,绝干物料（()(/）#)!式中"———物料中的含水率，+,&"’———绝干物料量，+,!———湿基含水率，+,0+,湿物料!———干基含水率，+,0+,绝干物料例如：在#$$+,湿物料中，其中含1$+,水分和2$+,绝干物料。则湿基含水率为1$!!"#$$%!1$%2$干基含水率为1$!!"#$$%!1/%2$如果只求出湿基含水率，根据公式，干基含水率为!$31!!"#$$%!"#$$%!1/%#)!#)$31（二）空气用量的计算气体通过喷雾干燥器前后通过干燥器的湿空气中绝对干空气的质量是不变的，所以，用于空气的质量作为计算基准，空气消耗量为$#!（()(4）%1)%#式中#———绝对干空气消耗量，+,-5$———设备蒸发水量，+,-5%#、%1———在干燥器进出口处空气湿度，+,水0+,干空气66 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册由公式可见，空气消耗量只与空气的最初和最终湿度有关，而与经历的过程无关。空气的初始湿含量越大，则空气消耗量!也越大，因为"是由空气!的初始温度#和相对湿度!所决定的，在相同条件下，空气消耗量!将随着!#!和!的增加而增加。这就是说，干燥过程中空气消耗量!随设备安装地点及季节的不同而不同，必须按照设备安装地最高相对湿度来计算其空气消耗量，本书列出了我国主要地区的气象资料数据见附表!，设计时可参照选用。鼓、引风机输送风量也是不同的，在干燥过程中除有温度变化外，还有湿度的变化。所以系统中空气体积流量是不同的，要根据下列公式计算，)&’(#$"#!（$%&&’(!%)**"）（’+’&）)&’’式中$"———湿空气体积流量，,-.!———干空气流量，/01."———空气湿度，/0-/0#———空气温度，2二、热量衡算热量衡算的基本条件是湿物料、空气以及换热器传给空气的热量等于产品、尾气以及设备损失的热量。为计算方便，干燥器的热量衡算用!/0水分汽化为基准，汽化每!/0水分所需要的热量主要来自加热器，每一部分热量的计算公式列于表’+3内，输入热量#输出热量，即湿物料带随空气带加热器内干后物料带随尾气带损失于周(((((入的热量入的热量加入的热量走的热量出的热量围的热量!$$ 第三章干燥过程基础表!"#热量计算公式输入热量输出热量$%湿物料!带入的热量，"由于!&!’(#，可以认为物料!带入的热量是两部分热量之和，其中!带入的热量：$%物料带走的热量，"$!’·%’·&$$’&#!’·%’·&$"$&#而水带入热量$)&%)&$*%随尾气带走的热量，"*$$&$’($)’(**%随空气带入热量，$*"*&#&)(*’(+!%损失于周围的热量，"’$*&&)(+#!%加热器对空气加入的热量$,，$,&（&($"(+）根据热量平衡的关系，则$$($*($,&"$("*("’’!’·*-·&$即(*)·&$()(.($,#!’·*-·&$&()(*("’（!"!/）#将"0&（&($"(.）代入式中并移项，得!’*（’&*"&$）（)(."(*）(（)($"(.）&"*)&$("’#（!"!#）!’·*（’&*"&$）令"1令!"&"1("’#$(*"($将)&代入上式，得&（2!"&*1(&$）（!"3+）+*"+$+*"+$式中!———料液总量，4567!-———产品总量，4567#———蒸发水总量，4587*’———产品比热容，49（645·4）$+$ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!!———水的比热容，"#（$"%·"）"&———进入干燥器物料温度，’#———绝干空气质量流量，"%$（(表)*+）$,$&$-———空气在加热前后及尾气的烙，"#$"%%———蒸发&"%水所需要绝于空气用量，"%绝干空气$"%水"-———产品离开干燥器的温度，’&.———损失于干燥器周围的热量，"#$(’"———加热器对空气加入的热量，’"/（%$&*$,）其余符号前面已介绍。&,- 第四章干燥过程的热交换与质交换第四章干燥过程的热交换与质交换第一节水分由物料表面向介质转移过程中的传热与传质湿物料干燥进行的结果是水分通过其表面转移到周围的介质中去，即归结为物料与介质之间的质交换（当然，与此同时水分必然也在从物料内部向表面迁移）。为了更深刻地理解这个过程，就必须详细研究水分在物料内部和其表面的复杂传递机理。这里我们首先来研究水分的外部传递，即物料表面与干燥室介质间的水分交换。不管干燥器是间歇式还是连续式，作为干燥剂的干燥介质必然要在物料组织的表面移动，也就是围绕着这种表面流过，这样，在直接靠近物料表面处即会形成所谓的界面层，这个界面层对整个干燥过程影响极大。在界面层中运动的气体其所有参数都不同于干燥室中其他地方气体的相应状态参数，一般来说它造成了传热和传递水分的附加阻力，可以说，界面层是妨碍干燥的因素。因此，在有关研究之中，对界面层的研究和探索就被特别地关注。最新的研究结果表明。在界面层中温度场与湿度场及蒸汽分压场一样，只有到了干燥的最后，这些分布场才能相同，而在干燥过程的其他时候，这些气体的状态参数变化彼此间都是不同的，这一点很容易由波形图的实验得到验证。界面层的形成可用以下方式说明：如果在远离物料表面处，气体以速度!运!动，那么在离表面相当小的距离处，就要出现物料表面对气流的摩擦影响。所!#" 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册取点距表面距离愈小，该点的气流速度也就越小。换言之，在气流中心速度场是均匀的，可认为没有速度梯度，而在离环绕表面某一很小的距离上将产生速度梯度，且该梯度由表面指向气流中心区。从出现速度梯度的那点到环绕物料表面这段距离，也就是流体动力学界面层的厚度。当然，无法把它准确测定出来，它主要取决于被环绕表面的状态，同时与气体粘度成正比，而与气体速度成反比。假如在对流干燥条件下，被环绕表面的温度低于气体温度，那么，形成界面层的那部分气体的温度就接近表面温度。换句话讲，从界面层内任意一点到物料表面的距离越小，则界面层气体中该处的温度就越低。距物料表面距离小的位置上流动气体的温度同距离大的地方的气体温度相比，在界面层热阻提高时更容易降低（这也意味着界面层的热阻随着其厚度的增加而提高）。由此可见，由于界面层中存在速度梯度，所以在离被环绕表面的不同距离上就会形成不同的温度，即出现温度梯度，温度梯度与速度梯度的方向一致，且同样取决于速度梯度的那些因素以及气体的导热性。除了上述两个梯度之外，在界面层还要产生气体湿含量梯度（或称蒸汽分压梯度），但湿含量梯度的方向却与速度梯度、温度梯度相反，也就是说，越接近物料的表面，形成界面层的气体湿含量（或气体中的水蒸气分压）越大。在界面层中产生湿度梯度，是因为从物料表面释放的蒸汽传递速度有限，它与气流沿表面的流动速度差不多，加之物料表面还有一定的尺寸，因此在气流的运动过程中，界面层处的气体所含蒸汽都不能运动到使其在整个气流中均匀扩散开的程度。在其他条件相同的情况下，从所干燥表面释放出蒸汽的速度取决于直接同该表面接触之气体中的蒸汽分压，或者说取决于该层的湿含量。因此界面层中空气湿含量的增加导致蒸汽从物料表面释放速度的降低，也就是干燥速度的降低。干燥器内的介质是干空气和水蒸气的混合物，在界面层的各点混合气体的总压强相同，但物料表面附近的蒸汽分压却大于整个气体内的分压。在这种分压差的作用下，就要产生蒸汽由物料表面向气体内的扩散，而空气则相反，要向物料表面运动。但是要看到，与此同时界面层中的温度梯度使干空气沿热流方#"! 第四章干燥过程的热交换与质交换向热扩散迁移，即朝物料表面运动；朝向物料表面运动的总气流会将蒸汽由那里排挤到相反方向———远离物料表面，因而蒸汽的扩散迁移也被整个汽气混合物的摩尔（宏观）迁移所加速，这种迁移引起界面层减小，因而影响了热交换和质交换的强度。上述现象也表明质交换强化了热交换，或者说湿度不同的同一种物料在干燥中，湿度大的要比湿度小的温度上升快。对此还应当指出，界面层中气体湿含量的增加可以使气体的热导率提高，这便能使热通量密度增加。当朝向物料表面的干空气使流向物料表面的热通量增加时，对提高干燥速度都可以起到有利的作用。由以上的叙述可知，在界面层中有许多不同的、但彼此又相联系的现象，这些现象对干燥速度有不同的影响，而且到目前为止，不同的研究者关于界面层对干燥进程的最终影响的说法仍有不同的评价。在干燥过程中，热交换与质交换现象是紧密相连的，在热交换方程中必须考虑到质交换的影响。针对干燥应用最多的“辐射与对流联合干燥”方式，前人在对不同物料试验后，得出了如下重要的计算公式："#$&干%&辐"#&’)!"!#·$%·（）·（）·（）&湿&介’(&干式中：!*’"———考虑到干燥介质缔合能力的变形古赫曼准数&湿&辐———考虑到辐射体的温度&辐与干燥室介质温度&介之比的参数，&介即表示辐射对对流换热的影响(———表示任一瞬间物料平均干基湿含量’对平均临界湿含量’(()的比#、)———取决于物料种类的两个常数$%———雷诺准数’需要特别指出准数具有重要意义，在干燥过程中+减小，且在减速干燥’(期内它变得比’(小得多，因此，在没有水分交换时，用公式计算的!"值接近*"$ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册努塞尔特准数!。"在供给了必需的热量后，水分从物料表面蒸发的蒸发强度取决于蒸汽通过界面层的扩散速度，而蒸汽的扩散速度在一般情况下，又取决于物料表面和周围介质中的湿空气迁移势之差（迁移势记作），因此蒸发强度的表达通式可写!做式：#$!%$!·（!物"!表）式中：%———与具体迁移势有关的水分交换系数$!（#）对于等温条件或界面层中温度梯度很小时，可以把蒸汽分压作为蒸汽的迁移势，于是，在第一恒速干燥阶段内水分自物料表面蒸发的强度，可用类似水从自由水表面的蒸发强度方程表示，即：$%&+#$!%$&·（’物"’表）·（’()*·,）(+式中：%———湿物料干燥时，与蒸汽分压差有关的水分交换系数（’()*·$&,·**-(柱）(———实际大气压（**-(柱）水分在表面的蒸发造成了物料中的湿度降低，因此，引起水分自内层开始向表面移动，这种移动的迁移势取决于湿度梯度。在恒速干燥阶段内，物料的表面被内层迁移来的水分所润湿，且其湿度大于吸湿湿度，这时，物料表面的蒸汽压等于物料表面在恒温下的饱和蒸汽压’饱，因而蒸发强度#$是一个恒定数。自然干燥的干燥强度（根据物料表面几何形状定）就等于上述从自由水表面蒸发的蒸发强度或略高于它。略高出现在：因为毛细管多孔性物料蒸发会发生在物料内略深的地方，蒸发的表面积大于物料的测量几何面积的情况下。上式中用到的水分交换系数主要取决于空气的速度和其他一些因素，如蒸发表面的形状和大小、空气环绕表面的条件和温度。水分交换系数与努塞尔特准数之间有如下关系：%$&!"!·)"$&式中："$&———蒸汽传导系数（’(.*·,·**-(）#&% 第四章干燥过程的热交换与质交换!———蒸发表面沿气流方向的环绕长度（!）%&·!#$借此不难得到："#$"!将"代人蒸发强度计算式，则’为：#$#%&·!#$$%&’#"·（(物#(表）·!)而努塞尔特准数%与雷诺准数、普兰德准数(、古赫曼准数*之间又有&"&如下关系：#·(&’((·*&’)(*·（.介）+%&"+·,-"&.表式中：+、#———取决于雷诺准数,-的常数，当,-"()*&,++&&&时，+"&’-.，#"&’%)；当,-"++&&&,()*&&&时，+"&’&+*，#"&’.&.介、.表———介质与蒸发表面的温度将%的具体表达式代入蒸发强度的计算式，’即可算出值来。&#（+）在减速干燥期中不稳定的水分交换条件下，要测算水分散发强度是相当困难的，因为此时水分交换系数随时都在变化，因此干燥速率的计算关系到相应界限条件下的微分方程的求解。在选择界限条件时认为，在减速干燥期里，水分的蒸发强度’取决于物料表面和周围介质中的水分浓度差，即取决于#相应的湿含量之差，即：’#""#&·（/表#/平）·$&式中："———水分交换系数#&———绝干物质密度$&/表———物料表面干基湿含量/平———平衡干基湿含量虽然在降速干燥阶段蒸发强度有上式可以表示，但由于已经说过的水分交换系数及物料湿度随时发生变化的复杂关系，再加上到此阶段之后，蒸发表面向物料内部的强烈深化，所以以上公式的直接使用还受到限制。它只适合在假)&$ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册定!"#!常数的条件下以及干燥速率与脱去水分（$!$平）之间成正比的情况下使用，这种假设是在推导近似干燥方程时提出来的，更好的近似方法应当按区域去计算干燥过程。最后，需要说明的一点是：在一些情况下，干燥过程的水分质交换计算可以换成外部热交换计算。例如：在计算喷雾干燥和回转式干燥设备时，利用了所%%谓容积散热系数!（单位"#$·&），即可以进行这种运算。干燥过程的这种计算方法适于下列情况：!物料内部水分扩散系数相当大，且过程取决于外部热%交换与质交换；"干燥是在恒速的第一干燥阶段内进行，这时认为。!为常%数。对于减速干燥阶段，!将是时间的函数，于是&#’（’()）型准数方程的使用就失去了意义。当干燥条件符合以上要求时，为了计算，应对整个干燥过程%%%的!进行平均；在对每个区段取!的平均值和取区段范围内的!*+为常数时，进行分区段计算更为准确。由(·)·雷科夫提出的容积蒸发理论是外部质交换问题中的新理论，它扩充了含湿多孔体敞开表面与气体湍流之间质交换机理的现有概念。第二节在湿物料中的传热与传质干制过程中湿物料表面水分受热后首先由液态转变为气态，而后水蒸气从物料表面向介质扩散，于是物料表面和它内部间即形成了水分差异，即水分梯度，该梯度促使物料内部的水分连续不断向表面方向移动，成为了物料中水分转移的迁移势。另一方面，由于物料受热蒸发，随着表面水分去除、蒸发面向物料的内部深入，物料内外就会形成一定的温度差（主要表现在降速干燥阶段），该温度梯度也要对物料中水分的扩散转移产生影响。因此我们说，干制过程中物料水分和热量的传递相互有着十分密切的联系和影响。研究已经确认，当物料中含水量很小时，水分在物料中主要以蒸汽形式迁移，不发生液体性转移；在物料含水量很大时，水分会由开始的液体转移逐渐转,+* 第四章干燥过程的热交换与质交换为部分以液体转移（蒸发层），还有一部分以蒸汽形式转移（蒸发层至表面之间）。在内部强烈汽化的条件下，要是蒸汽的释放速度小于汽化速度，物料内部的水蒸气体积和压力会猛烈增长，从而在物料中形成总压梯度，成为蒸汽外逸的迁移势。与任何迁移方向一样，湿物料中液体和蒸汽的迁移均是由较高的迁移势向较低方向进行的。水分迁移的基本规律可以表示为：!"!"!"!""式中：!———水分的流通密度，为矢量，即单位时间内经过单位等迁移势表面"’"#所传递的水量（#$%&·(）!""———物料迁移势梯度。它表示沿等迁移势表面的垂线方向上，迁移势改变的空间速度!"———水分传导系数（#$%&·(·单位势）。该系数与傅立叶定律!!"!·!$中导热系数相似如果能确定水分迁移势是单位湿含量的单值函数，则可确定!"与!%"值之间的关系。当在物体中各点的温度#都恒定时，可以写出：$""$""$’!（）$&$’$&$""式中：———矢量!"的纯量；&为同等势表面的垂直线"$&$""（）———恒温下迁移势对单位湿含量的偏导数。$’若利用单位质容量的概念（这里是水容量）：("!（$’）$""并认为它是常数，则积分后可得：%!("·""))式中：*———积分常数%)变换后得：""!"("("-,+ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册从上式可见，当物体为恒温和水容量为恒定时，水分迁移势将是湿含量的直线函数，但实际上水容量是一个变数，如果引入物料的平均水容量!，那么："!#"#·!#由此式可以写出表示迁移势梯度与物料湿含量梯度之间关系的公式：$!!##·!!"#于是物质（水分）迁移的基本规律可写做如下形式："#"#$##%"·!!#%"··#&·!!#%$#·#&·!!###&这就是水分传导的著名公式。式中为湿物料单位体积内绝于物质的质!&量，如果物料体积收缩系数很小，那么!&#!’，这里!’为单位体积的干物料中绝干物质的量，即绝干物质的容重；比例系数"叫做传质的势导率系数或水分扩"#"#散系数。水分扩散系数("#与传热中的温度传导系数(#相似，可见!"·!&!·!热导率系数概念是通用的，既可用于传热现象（"即为传热的势导率系数$），也可用于水分的迁移（"为水分传递的势导率系数）。为了与本节内容相符，以后"把"只叫做水分扩散系数。"图)%$毛细管多孔体$与!的关系#""取决于物料的湿度和温度。它与湿度的关系决定于水同物料的结合形式，这种关系非常复杂。因为同时从物料各层中要脱去与固体间架有不同结合形式的水，脱除水分的总量要由克服了各种阻力的各个分流组成。图)%$为胶体性毛细管多孔体的水分扩散系数""与其干基湿含量!的大致关系。由图$$& 第四章干燥过程的热交换与质交换可以看出，!的变化特性主要取决于在干燥过程的某阶段中，脱去哪种结合形!式的水占多数。如图中的线段"相当于毛细管水以液体形式的迁移；线段#相当于渗透结合水靠扩散作用的脱水；随着物料含水量的降低（线段$、$%），毛细管水主要以蒸汽形式的迁移开始占主导作用，这取决于蒸发表面的深化作用及水分从物料内部供应的速度低于它从表面的蒸发速度，这时由于干燥层的形成，水分由物料中迁移的阻力增加，因此线段$相当于蒸汽迁移的总效果。各种形式的水分迁移同时发生，所给曲线反映的是主导迁移形式的总效果，即在各个干燥阶段哪种迁移形式占优势。应当特别注意水分扩散系数与干燥温度之间的关系，大量试验表明，虽然物料的湿度降低了，但!值还是由于温度的提高而明显地提高。因此在干燥!前将物料预热，特别是对呈水分惰性的物料（即水分扩散系数小的物料，大多数食品均属此类）预热，对加速干燥有极大的实际意义。例如：面包的水分扩散系,*#数在介质温度&’(时为’)&*+"’!-.，而当介质温度是"#’(时，!!/"#+,*#"’!-.；另外由小麦粒在不同干燥温度和不同含水量情况下的水分扩散系数!!的变化，也可以了解干燥前预热的合理性。小麦粒的水分扩散系数与其含水量"以及干燥温度#之间的关系可由下式表示："当"/’)#0$1’)$#&23423"82,9#时，!!/#（）·"’（!4:）；#当"/’)$#&1’)$6’23423**0",$0#"567)0#9$"#$,9#时，!!/#·（）·"’（!4:）；$当"/’)$6’1’)&$’234$6#’",#$&’"5$0’) $#$,9#23时，!!/（’)"&75’)’**"）·（）·"’（!4:）。三个含水量段的!!公式#9$中，涉及到的指数$随干燥温度升高（#’(、&’(和**(下），可由0提高到"0，显然如此一来，不同干燥温度下!差异就很大。工业干燥的时候，利用以上特!性，提高干燥过程第一阶段的干燥剂温度，就可以缩短干燥时间、提高生产能力。对于像谷物类（如小麦）物料则须注意，我们可以把它迅速加热到极限允许温度，但由于其水分扩散系数总体小，脱水较慢，因此对这类物料，宜采用交变的干燥方式，即在加热之后进行中间冷却，然后再重复干燥循环。在对流传热干燥中，物料表面受热超过它的内部，因而在物料内部除了如""" 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册前所述要形成一个水分湿度梯度外，还要形成一定的温度梯度。!·"·雷科夫首先证明了温度梯度将促使水分（包括液态和气态）从高温处向低温处转移，这种现象称为热的湿传导现象，又称雷科夫效应。这样一来就说明物料内部的水分转移既靠湿度梯度迁移（即前述的水分传导或浓度扩散现象），又靠温度梯度移动（即热的湿传导现象或热扩散现象）。水分能在温度梯度的作用下产生热的湿传导是一个复杂的过程，现一般认为它是由下列现象促成的：（#）水分的热扩散：这种热扩散主要以蒸汽分子的流动形式进行，蒸汽流动的原因是因为物料的冷热不同处分子具有不同的动能速度；（$）毛细管传导：这种传导取决于毛细管势在不同温度下的变化，而毛细管势又取决于表面张力，表面张力则随温度的提高而降低，因此毛细管内压力（!%!）减小，也就自然使毛细管的吸吮能力提高，在物料内温度有差异的情况"弯下，水分就能以液态形式由物料的加热层进入到较冷层。（&）水分在挟持空气的作用下发生迁移：因为空气和水蒸气一起充占毛细管多孔物料的部分毛细孔容积，这样的空气被认为是所谓的挟持空气。当物料受热时，挟持空气和水蒸气膨胀，压力增大。空气膨胀扩张的结果就使毛细管孔的水分沿着热传导的方向被挤向较低的温度层。热的湿传导是干燥中水分沿热流方向移动的原因。在对流干燥中物料内所形成的温度梯度与湿度梯度正好相反，所以热的湿传导将阻碍水分由内部向表面的移动，实际成为影响干燥的阻力，显然如果湿度梯度和温度梯度能方向一致，则相应的水分流通方向也就一致。对于这些不同情况，我们可以用矢量式表达出合并后的总水流量：!!!#$%#$%’#$"%(#$·$)·"&(#$·$)·%·""!$式中：*———水分扩散（湿度梯度传导）流量密度（+,-.·/）$!$#$"———水分热扩散（热湿传导）流量密度（+,-.·/）"&———湿度梯度"!———温度梯度##$ 第四章干燥过程的热交换与质交换!!"!———湿物料热扩散的相对系数（!"水#!"干物质·$）!%!!"!!"、!!"———分别为水分扩散系数和水分热扩散系数!公式中的水分热扩散流量#，另外可表示成下面形式：!"!#!#!"%&·$·""%&#!"·""$!#!$式中：#!"%·$%#!$’叫做热的湿传导系数，其中的系数!’%是相对热湿传$!$!导系数在稳定状态下，若令#!%(，则可引入一个新的热力学参数———热梯度系数!%"，此参数取决于湿度降#&对温度降#"的比值：#&）!%%（#!%(#"热梯度系数!表明，当温度降等于)时，物料中要产生同样的湿度降。热%梯度系数取决于物料的水分同物料的结合形式，由图*+,可看出!随湿度而%改变的曲线具有最大值，这种关系决定物料的结构和不同湿度范围内水分的哪种迁移形式占优势。对于多毛细孔物料，在水分值不大的极值点之前的曲线段"，$%与水分间存在直线关系，这是因为水分在这个范围内主要以蒸汽形式靠扩散力运动，在这个区段内，随着物料水分的降低，孔隙逐渐被空气充满，空气阻碍蒸汽热扩散的作用就越大，因此随着水分的降低，热的梯度系数降低。在极值点之后的曲线段#，水分主要以液体形式运动。如果水分主要靠挟持空气的作用在以液体形式运动，则!与物料的水分间存在反比关系，这是因为随着%毛细孔水分的增加，物料的孔隙被水充满，而挟持空气的数量自然减少。图中还显示，当物料水分很小时，!会变为负数，这与以下混合气体中的相对热扩散%现象有关：分子量大于水蒸气的空气开始沿热的流通方向扩散，而水蒸气却是与热流反向移动，表现为一种热滑动现象，气体结果从宏观总体上呈现由冷处向热处运动，即在方向上与热流相反。))- 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"#热梯度系数!与物料水分的关系!让我们重新回到前述在温度梯度和湿度梯度方向一致条件下，求取总的水分流量的公式上来。!!!前述"#$"#$%"#!$""#·#&·"%""#·#&·$·"!可以改写成：!"#$""#·#&·（"%%$"!）如果湿物料是由表及里地加热，那么梯度"%和""就具有相反的符号，而水的最终流通方向将取决于"%和!""的比值，即取决于水分传导力和热的湿传导力的比，则："#$""#·#&·（%%’$%!）%&%&通常在对流干燥时，热的湿传导阻碍着水分由物料中心层向表面移动，因此应用上述公式即应在括号内取负号。在采用交变的干燥制度（即交替对物料进行加热和冷却）时，可改变热的湿传导通量方向，当进行冷却操作的时候，只要介质的温度’(介低于物料的表面温度时，热湿传导通量"(#!的方向即与水分传导通量"#$的方向成为一致。如果加热干燥在物料的内外形成很大的温度梯度，且由此而产生的热湿传导作用比水分传导作用强烈，那么合并后的水分流通量就要在克服水的传导阻力后，沿着热的流通方向进行移动，流通量大小为："#$""#·#（&$·%!"%%）$""#·#（&$"%%）%&%&%!))! 第四章干燥过程的热交换与质交换式中：!!）———物料含水量对该点湿度的偏导数!"在了解了湿度梯度及温度梯度对水分迁移的影响之后，我们再来看一下压力梯度对水分转移有何影响。如前所述，要是在物料内形成不松弛的总压梯度!!（当汽化强度大于它由蒸发层经物料间架向外的迁移速度时即可能如此），则物料内部的水分也可以靠这第三种梯度发生移动。如把在这种梯度下发生的水分迁移通量记作"#$，则可将它表示为下式：""#$"#%$·!$式中：%———蒸汽的迁移系数$上式符合达尔斯过滤定律，因此又把水分在总压梯度作用下发生的迁移称为滤过性迁移。只有在流体阻力较大的物体中才能出现总压梯度!$；在对流干燥条件下，通常在温度大于$%%&时，也才形成总压梯度；在具有内部热源的干燥条件下（如微波、超声波干燥）同样也可以形成总压梯度，此时，在物体内部发生强烈汽化的同时，还发生空气由周围介质向物体微毛细管的隙透流动和大毛细管中的滑动扩散，这些都有助于提高物体内部压力。至此，如果把所有影响水分迁移的动力作用全部考虑进去，则物料内部产生的水分总通量为："""""#""#&’"#!’"#$"#"#·#%!’#"#·#%·$·!!#%$·!$以上我们介绍的基本上是干燥过程中物料内部的传质情况，下面再简要介绍一下物料内部的传热情况。通常在计算湿物料内部的传热热通量时，应考虑质量传递对热通量的影响，因为在水发生流通转移时也要传递一定的热量。例如，在强度很高的干燥过程中（如：焙烤过程、传导干燥和高温干燥等），会出现特别明显的蒸发层深化现象。当蒸发层的湿度仍大致保持在物料初始湿度时，在蒸发层之上会形成几近绝干的物料层。之所以能出现这种现象，主要是干燥在物料中形成很大的温度梯度，并由此产生了非等温传质强度的提高，即热湿传导。因此，在干燥过程$$( 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册的开头，水分向物料内部转移，之后，水分就沿蒸发层深入的路径脱去。蒸发层的温度大致等于相应压力下的蒸发温度：在普通对流干燥条件下，蒸汽压等于大气压，因此蒸发层的温度接近!""#；在高强度干燥过程中（如：红外线焙烤、薄层物料传导干燥），汽化速度超过蒸汽松弛速度，因此这时蒸发层的蒸汽压和温度也就有所提高。所以，伴随不等温的质传导而同时出现扩散热传导，即同时发生伴随水分迁移运动的热量（或焓）传递。在由于传质而复杂化了的传热条件下，传热规律应写成如下形式：*!$%!·!"&"·!#（’()）式中：!———总热通量密度!———湿物料的导热系数（’()·+）!"———物料中温度梯度（#()）*!#%水分的总通量密度（,-()·.）"———物体内部移动的水分焓（/(,-）水分能够以蒸汽分子迁移形式（!）运动和液体迁移形式（!）进行运动，这#蒸#液些运动由物料中所形成的温度梯度和湿度梯度决定：!$%!·!"%"$·##·$"·!%%""·##·$"·%·!"或者：!$%（!&#··%·"）·!"%#··"·!%#$""#$"&式中：0———物体内靠!%移动的水分焓1"———物体内靠!"移动的水分焓"总热通量密度的最后一个表达式可改写成如下形式：!$%!当·!"式中：!当———当量导热系数，可根据不稳定条件下的热通量值!确定。这个系数在考虑到热量传导传递的同时，也考虑到水分内部迁移对传热的综合影响!&%·"$当$!&##·$"·%·""%##·$"·&"!!2 第四章干燥过程的热交换与质交换第三节干燥过程中热量传递与水分传递之间的关系由前面介绍的内容可知，在干燥过程中物料内部的传热与传质现象是相互联系又相互制约的。其间的关系通常以温度和湿含量之间的关系式表示，或用干燥过程中物料加热的耗热量与水分蒸发的耗热量之间的关系来表示（即科索"发!"·!#维奇准数!!""。"热$·!#根据能量及物质不灭定律的平衡关系式，可以得出物料在干燥过程中接受热量的公式如下："（$）"#热$#发)")&"（%干物$%水·&）·!!·’(·)#·$%·!!·’(·)#-式中：（#$）———总的热通量（*+,）"热———物料加热的耗热量"发———水分蒸发的耗热量#———物料的平均湿含量（./水+./干物）!"———!""!$%蒸·（&蒸0&发）1-’%———物料绝干物质体积(干物对湿物料表面积)的比（,干物+,）如果引入：%对"%干物$%水·&，那么总热通量公式变为：*#%对*#"（$）"!"·&!·’’·*$（·）!*#$2*#式中：）表示在干燥过程中，物料平均湿含量每改变2./水+./干物质时，*#*#物料平均温度的变化，把它叫做干燥的温度系数+，即+"*#223 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册"对用温度系数!乘以将得出无因次复合值，它是干燥过程中无限小的时!"间内，物料加热耗热量对水分蒸发耗热量的比。这个复合值在物理意义上是一个确定的准数，被定名为列宾杰尔数，用#表示：!"对$#"对#!!·（）!·!!"$%!"也可用干燥过程中的传热微分方程求得#。不难证明列宾杰尔准数#!!与本节开始引出的科索维奇准数&（&同样是一个无量纲复合值）相似。但""&"计算了整个干燥过程中有关热量的比例，并列入求解传递微分方程中；它也可用于各种食品干燥过程的计算，以表明水分从物料中蒸发的耗热量同其加热耗热量的关系，显然&"越大，干燥过程越经济，在等温干燥时&"!#。准数#与&的关系可用一个简单的关系式确定：!"’#!!&"式中：’———干燥的无因次温度系数$#$(千%"’!!!·$%$%"(千其中%"———物料初始含水量。当水分在物料中均布，可认为%"!%"在干燥过程中，准数#是变化的。在干燥的第一恒速干燥期，当：$#&$$"!"时，#!!"，并且)（$）!)*!常数（式中)*表示第一恒速干燥期热通量）。于是减速干燥期：)（$）$%!（）相对·（’(#!）)*$$$%$%’$,式中：相对干燥速度（）相对为（）相对!·$$$$+$$+为恒速阶段干燥速度)（$）’$,因此：!··（’(#!）)*+$$由该式表示的)（$）与#!之间的关系式，可确定干燥过程任一瞬间的热交换强’’) 第四章干燥过程的热交换与质交换度。但使用前提是不仅要知道该瞬间的干燥速度（即在物料的相应湿度下），而且需要计算!与干燥条件的关系。而!取决于物料湿度和干燥条件的经验""公式按下式确定：#!"!$%&［（’（("(平）］式中：#、’———常数，由实验测定由!"的经验公式可知，在干燥的最后#当(!(平时，!"!#!常数。准数!表示温度与湿含量平均值（体积平均）的变化特点。如果在干燥时"物料中形成了明显的不均衡温度场和湿度场，尤其是在蒸发面大大深化的情况下，则必须采用局部准数（不同时间与不同坐标处）来表示过程进行的特点。%%$ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册第五章干燥静力学分析干燥是利用热能除去固体物料中水分或其他溶剂的传热传质过程。干燥过程要消耗大量的能量，大约占整个国民经济总能耗的!"#$%&#。按操作方式，干燥分为连续干燥和间歇干燥两大类。前者的特点是生产能力大，产品质量均匀，热效率较高。后者适于小批量、多品种或要求干燥时间较长的物料的干燥。按操作时压力的不同，干燥可分为常压干燥和真空干燥。真空干燥的技术要求较高，适于处理那些热敏性高、易氧化或产品含湿量很大的物料的干燥。对某些生物制品，如血浆、药剂等需进行真空冷冻干燥，以确保产品的生物活性。按传热方式的不同，干燥可分为对流干燥、传导干燥、辐射干燥和电介质加热干燥以及由上述两种或三种加热方式组成的联合干燥。在通常情况下，未饱和空气具有吸收水分的能力。在一定的温度下，空气吸收水蒸气的数量是有一定限度的。当空气吸收的水蒸气达到最大的限度时，称为饱和空气。在干燥装置中，为了使物料脱出的水分能够不断地排出，总是利用未饱和空气吸湿的特性把这部分水分带走，排至干燥装置的外部。由此可见，空气是被干燥物料脱出水分的一种“载体”在对流加热过程中，空气又是对被干燥物料传递热量的热载体。一般在常压的加热干燥装置中，空气介质具有对物料表面加热和吸收水蒸气的双重作用。红外加热干燥炉中虽然以辐射加热器的辐射加热方式为主，但也不可避免地存在着自然对流，在联合加热的红外干燥炉中还存在强迫对流如图"’!所示。!(& 第五章干燥静力学分析图!"#热空气对物料的传热和传质!—空气主体温度!"—物料表面温度#—由气体传给物料的热量$—由物料表面汽化的水分量%&—物料表面的水蒸气分压!—气膜厚度图中厚度!表示物料表面附近的传热传质边界层，边界层内存在着明显的温度变化和水蒸气压力的变化，因而在很薄的边界层内存在着较大的温度梯度和水蒸气的浓度梯度，这是干燥过程得以进行的必要条件。干燥（脱水）过程中，物料吸收热量后，表面的水分首先汽化并通过边界层!向空气介质扩散，若空气吸湿能力已达到极限，则物料干燥脱出的水蒸气进一步扩散要受到外部空气吸湿能力的限制。与此同时，当物料表面水分汽化时，物料的内部与表面之间出现湿度梯度，物料内部的水分以气态或液态的形式向物料表面扩散，这是物料干燥过程中的内部质量递。一般而言，干燥过程中的内部质量传递与外部质量传传递是不相同的。本章讨论的干燥静力学即认为物料在干燥过程中所发生的内部热质传递与外部热质传递之间经常处于宏观的热质平衡过程中，即每一个微小的变化过程中，物料和空气介质都是无限小地偏离热力学平衡状态，所发生的变化属于准静态过程。因而可以从空气介质热力状态的变化来分析物料干燥中所发生的热质传递。为此，我们首先要了解湿空气的性质。#$# 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册第一节湿空气的性质一、湿空气湿空气是由干空气和过热水蒸气组成的混合气体。在常温常压下，湿空气中所含的水蒸气数量很小，又处于过热蒸气状态，所以在工程计算中可以把它作为理想气体看待，所引起的误差是在精度要求的范围内。湿空气的质量!应等于其干空气的质量!与所含水蒸气质量!之和。"#$#%即!!!"#"!$#%（#$%）利用理想气体状态方程式并引入分压力的概念，可得到%!%"#"%$#%（#$&）式中%———湿空气的总压力；%#———干空气的分压力；%$#%———水蒸气的分压力。所谓分压力，是假定混合气体中某组合气体单独占有混合气体总体积并保持原温度时对容器壁所产生的压力（压强）。这意味着在不同的湿空气状态时两种组合气体的温度总是保持相等。即&!&#!&$#%（#$’）对湿空气及其两种组合气体（干空气和过热水蒸气）分别运用理想气体状态方程可得%’(’)’!!!*’（#$(）%()式中%’———湿空气中某气体的分压力；%&& 第五章干燥静力学分析!"———湿空气中某气体的分容积；#"———某气体的千摩尔数；$"———某气体的千摩尔组分（容积组分）。所谓分容积，是假定混合气体中某组合气体单独具有混合气体总压力并保持原温度时所占有的体积。某组合气体的千摩尔组分是指它的千摩尔数#，与"总摩尔数#之比，它正好等于其分容积!与总容积!之比。"在描述湿空气中水蒸气含量时，可采用不同的参数，如分压力%、分容积&’(!&’(、含湿量)以及容积成分$&’(等。它们之间存在着一定的关系。由于在湿空气的状态变化过程中，所含水蒸气的数量常常是有变化的，而干空气量却是不变的，因此，工程中为分析计算的方便，湿空气的各状态参数（如温空气的含湿量)、湿空气的焓*)，湿空气的比容!)，湿空气的比热+)等等）都是以单位质量的干空气为基准的，这一点我们要十分注意。二、湿空气的状态参数上述户(、&、(、&、$等都是湿空气的状态参数。此外，湿空气还有一些其"""他的状态参数。!"湿空气的含湿量)（湿度）湿空气中每!#$干空气所含水蒸气的质量数，称为温空气的含湿量。用符号)来表示。根据上述定义，利用理想气体的性质可得：,-水汽水汽的摩尔数.&%&’(.&)%%&%&（(’()）,-干空气干空气的摩尔数.’%’%&’(.’式中.&———水汽的分子量，.&!!*#$+#,-.；.’———空气的分子量，.’!/0#$+#,-.；将分子量的准确值代入式（(’1)），得(&’()%2"3//（#$456#$7，7）（(’(8）(’(&’(/在一定的温度下，湿空气的含湿量有一个最大的限度，称之为饱和湿度，它对应!/9 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册着该温度下的饱和水蒸气压力!，即"!"#"!"#$%%（’()*+’(,，-）（.&$）!&!"%水的饱和蒸气压力$仅取决于温度。由式（.&$）可知，空气的饱和湿度"是湿空气的总压力和温度的函数。%#相对湿度!相对湿度是描述未饱和空气接近饱和空气的程度。在一定的湿空气总压下，湿空气中水蒸气分压!与同温度下水的饱和蒸气压!之%&!"比的百分数，称为相对湿度。即!!%&!!!!/0""1（.&2）"当时，表明湿空气为饱和空气，它的含湿量已达到饱和湿度，已不!!0""1具备吸湿能力。当其温度提高后，由于水的饱和蒸气压随温度的提高而增大，湿空气的相对湿度就下降，饱和空气变成未饱和空气，又具备了吸湿能力。!值越小，则湿空气中水蒸气分压越低，距饱和状态越远，吸湿及干燥能力越强。因此只有不饱和空气才能作为干燥介质。将式（.&2）代入式（.&.）可得：#!$%%!!"（’(+’(）（.&3）)*,，-!&!!"%4#湿空气的比容（湿容积）%#0’(干空气所对应的湿空气（包括干空气及水蒸气）的总容积称为湿空气的比容，又称湿容积。’（湿空气体积）4%#!（干空气质量）（5+’(,，-）（.&6-）()，&通常，湿空气的总压为大气压力，湿空气的总体积为干空气分容积与水蒸气分容积之和则利用理想气体状态方程式得出：.#%247*0#"04%./0"%#!（"#2247/%%#8）/（.&69）03%24!式中*———湿空气的温度（:），!———湿空气的总压力（;-）；#———湿空气的含湿量（’()*+’(,，-）；%4%#———湿空气的比容5+’(,，-）。0%8 第五章干燥静力学分析!"湿空气的比热!"#$%干空气所对应的湿空气（包括干空气和水蒸气）在温度升高，#&时所需的热量，称为湿空气的比热。即!"’#$%(!&%’’#")#(#"**"（+,#)）式中!———干空气的比热，常压下约等于#")（#$-.$%·1）；$%/，0!&(’———水蒸气的比热，常压下约等于#"*（*（$-.$%24·1）。3+"湿空气的焓)湿空气的焓定义为#$%干空气所对应的湿空气（包括干空气及水蒸气）的焓值。即)’)$%("（!(!&%’*）’#")#*("（3!5)(#"***）（+,##）式中)———（#$%）干空气的恰值，约为#")#（*$-6$%）$%!———4&时水蒸气的汽化潜热，约为3!5)（$-；6$%），*———湿空气的温度（&）"———湿空气的含湿量$%246$%/，0；3!&%’———水蒸气的比热，约为#"*（*$-6$%·1）。7"干球温度*用普通温度汁测得的湿空气温度是其真实的气体温度，称为湿空气的温度。为了和下述湿球温度相区别，常称之为湿空气的干球温度，用*表示，单位为&。图+,3湿空气的干、湿球温度8"湿球温度*+用湿球温度计测得的湿空气温度，通常要低于湿空气的干球温度，称之为湿球温度，用*表示，如图+,3所示。湿球温度计的感温部+（水银球）是用脱脂的湿纱布包裹着的。当湿空气流过湿球温度计时，湿纱布上的水分发生汽化并向空气中扩散。起初，汽化所消耗的能量来源于水的内能并#3+ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册引起纱布上水温的下降，同时空气与纱布上的水出现温差又使热量从空气传递到水中，这时水汽化所消耗的能量实际上是由空气本身的内能来提供的。当传热速率恰好等于湿纱布上水分汽化所需的供热速率时，两者就达到热平衡状态，纱布上的水温就保持恒定，这时湿球温度计所指示的温度就是湿空气的湿球温度!"。由上述可知，空气的湿球温度!的值低于空气的干球温度!，其原因是由"于湿纱布上水分汽化的速率与未饱和空气的吸湿速率达到了动态平衡，而水分汽化所消耗的能量与湿纱布上水的内能减少的能量达到了动态的平衡。当空气是饱和空气时，湿纱布上水的汽化过程将因周围空气不具有吸湿作用而停止，湿纱布上水的降温过程也就停止，因而空气的湿球温度等于空气的干球温度。由此可见，空气湿球温度的高低，取决于空气的干球温度和湿空气的含湿量，它也应是湿空气的一个状态参数。但实验和理论研究表明，空气流速过低（小于!"#$）时，所测得的空气湿球温度数值不能准确地反映湿空气的状态。这种情况下，!不能看作为状态参数。#图!%&绝热饱和器示意图’(绝热饱和湿度!$%湿空气在绝热饱和器中加湿到饱和空气状态时的温度，称为湿空气的绝热饱和温度，用!表示，它是湿空气的一个热力状态参数。$%当含湿量为&，温度为!的未饱和空气在与大量温度较低的循环水密切接触时（如图!%&所示），提供水分汽化潜热的能量只能完全依靠空气本身的内能。空气离开绝热饱和器时，由于具有充分吸湿的条件必能达到饱和空气状态。当绝热饱和器中达到热、质平衡时，出口处饱和空气的温度与循环水的温度以及+*) 第五章干燥静力学分析补充水的温度相等，即为进口处未饱和空气的绝热饱和温度!。空气在绝热"#饱和器中所经历的过程是绝热、冷却和加湿的过程，在整个过程的始终，空气的焓值保持不变。进入绝热饱和器时湿空气的焓为$!"%&!#&’$（%&!!’）离开绝热饱和器时湿空气的焓为$("%&"#!"##&"#’(（%&!!)）式中&"#湿空气在!"#下的饱和含湿量（*+,-.*+/’），(’$———-0时水的汽化潜热（*1.*+）。若近似地认为%和%相等，则由焓值保持不变的关系可得：&&"#’$!"#"!&（&"#&&）（%&!(）%&由于&取决于!，由式（%&!(）可知，当湿空气的温度!、含湿量&以及比"#"#热%确定时，湿空气的绝热饱和温度!就是一个确定的值。这表明!是湿空&"#"#气的一个状态参数。实验结果表明，空气流速较高时，湿空气的湿球温度!与)其绝热饱和温度!在数值上相当接近，可以用!代替!。因为湿球温度!很"#)"#)容易测出，利用!来代替!，将使工程中湿空气热力过程的计算较为方便。)"#23露点温度!*在未饱和湿空气的含湿量&保持不变并将它冷却到一定温度时，会出现结露现象，即未饱和空气经冷却变成了饱和空气。这种未饱和空气的结露温度称为湿空气的露点，用!表示。相应于露点的含湿且用&来*#*表示。显然，&与原来未饱和空气的含湿量&是相等的。#*上述湿空气的三个温度，即干球温度!、湿球温度!（或绝热饱和温度!）)"#以及露点温度!之间的关系是：*对于未饱和空气!4!)4!*；对于饱和空气!"!)"!*。综上所述，湿空气是干空气和水蒸气组成的理想混合气体。它的热力状态参数有多个。除了用总压力和温度之外，还要加一个表示湿空气中水蒸气含量!(5 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册的状态参数，才能确定湿空气的热力状态及热力性质。而湿空气的多个状态参数了间有着一定的联系，可以利用上述各公式进行换算。例如：利用式（!"!）、可由水蒸气分压力!计算出含湿量$，反之也可由含湿量计算出水蒸气分压"#!力。利用水的饱和蒸气压表（见附录#），可由湿空气的温度%查得该温度下的饱和蒸气压!，然后再利用式（!"$），由水蒸气分压力!。计算出相对湿度&"#!。同理，在已知湿空气温度%、相对湿度和湿空气的总压力时，我们可利用!!式（!"%）计算出含湿量$。利用式（!"&’），可由湿空气的总压力、温度和含湿量计算出湿空气的比容"并进而用式（!"()）计算出湿空气的体积。利用式$（!"(*），可由含湿量及干空气的比热计算出常压下湿空气的比热’，利用式（!$"(+），可由温度及含湿量汁算出常压下湿空气的焓值(，也可利用该式由其他两个参数求出第+个状态参数。例如利用式（!"$）和（!"(+），可由含湿望$、焓(以及水的饱和蒸气压表用试算法来确定湿空气的绝热饱和温度%等等。#&工程中为了避免繁琐的计算，将上述各公式的函数关系绘制成线图，下面介绍的湿焓图便是最常用的一种线图。第二节湿空气湿焓图及其应用湿焓图（$"(图）是在确定的湿空气总压力条件下，给出某一个状态参数，利用上述各公式计算出第三个状态参数而预先绘制出来的湿空气性质的线图。工程中常利用湿焓图方便地确定湿空气的状态点、状态参数以及分析计算湿空气的热力过程。一、湿空气的湿焓图（$"(图）湿焓图的横坐标为湿空气的含湿量$，单位是（,-./0,-1，2），纵坐标为湿空*气的焓，为（()*0)+,，#），两坐标的交角不是&)3而是(+!3，这是为了使图中各曲(*% 第五章干燥静力学分析〔$%〕线群不致拥挤在一起，以便提高读数的准确度。图!"#说明了湿空气!""图五种线群的组成关系。（&）等湿度线（等!线），等!线为一系列垂直于水平轴的直线，在同一条等!线上的各点具有相同的含湿量。含湿量!的标值在!""图的水平轴上，范围在’(’)（$*+,*+）如图!"!所示。-.图!"#湿空气!"图的结构（$）等焓线（等"线），由式（!"&&）知，"与!成线性关系，为了使线图中线条更清晰，等焓线是用一系列与水平轴线成&%!/的平行直线来表示的，如图!"#所示。在同一条等焓线上，各点所代表的湿空气状态不同，但它们的焓值"都相等。由图!"!可看出，给出的焓值范围是’(01（’*2,*+）。-，.（%）等相对湿度线（等!线），由式（!"&&）知，!3’)0$$!#$4#"!#$，当湿空气总压力#一定时，相对湿度是!和#的函数。$由于#$仅仅与空气的温度有关，所以!取决于!和%。给定一个确定的!值和%值，即可由上式得出一个!值，为此可绘出一条等线来。图!"!中标!出了由至共十一条等线。其中呢线称为饱和空气!3!5!3&’’5!!3&’’线。上面的状态点都代表着饱和空气状态。线上方为未饱和空气区!3&’’5域，偏离线愈远，表明空气的吸湿能力愈强。由湿焓图知，对一定的!3&’’5!，湿空气的焓值愈高（温度也愈高），其!值愈小，吸湿能力就愈强。（#）等干球温度线（等%线），利用式（!"&&），对某个确定的%，设定一个焓值便可计算出一个含湿量，如此可在湿焓图上绘出等%线，由图!"!可看出，&$6 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册它们是一系列不相平行的直线，各线的斜率为（!"#$%&’((!），温度!越高，等!线的斜率越大，但由于&’((!远小于!"#$，所以等!线近乎于平行。（)）水蒸气分压力线，水蒸气分压力线在饱和空气线的下方。由式（)*)）可得%""#$"+（)*&-）$’,!!%%由上式可见，当湿空气的总压力"一定时，一个含湿量确定一个水蒸气分压力。通常由于含湿量%!$’,!!，故"与%几乎成直线关系，见图)*"中"的横#$"#$"虚线，由图)*)可知水蒸气分压为$.!,/01。二、湿空气状态的确定和过程的计算物料干燥过程的分析离不开热质载体空气状态的分析和过程的计算。由于湿焓图是在某个总压力条件下绘制的，所以，只要知道湿空气另外两个独立状态参数，就可在湿焓图上确定湿空气的状态。应当注意的是，前述各湿空气状态参数并非都是相互独立的参数。例如!&和%、%和"#$"、!&和"#$"或!’和(，它们都不是彼此独立的，互相之间有确定的关系，在湿焓图上由这几对参数不能确定湿空气的状态点，因而就不能确定湿空气的其他状态参数。现在我们来讨论当湿焓图上湿空气的状态点确定时，如何读出该状态下各状态参数的值。!、!&、和!’（或绝热饱和温度!$)）都是由等!线的标值读出的，如果状态点位于两条等!线之间，则需估读出温度值的标值。如图)*,所示，!*为干球温度，!’*为湿球温度，!&*为露点温度。!’*是由通过状态点*的等炫线(*与!+&$$2线相交点处的等!线的标值来确定的。!&*是由通过状态点*的等%线与线相交点处的等!线的标值来确定的。图上还示出了水蒸!+&$$2气分压力"#$"*的读数以及由!和!确定状态点的方法。其余参数如!、%、(%等的读值方法类似，不再赘述。&-$ 第五章干燥静力学分析图!"!湿空气的湿焓图（!""图）#$# 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"#湿焓图上状态参数的确定图!"$示出了利用两种温度如!和!、由等焓线$确定状态点"及!"#"""和!由等湿度线&确定湿空气状态点"的方法。%""图!"$利用两种温度在&"$图上确定状态点三、应用举例可以利用公式计算法或湿焓图法来解决温空气热力过程的分析计算问题。如前所述，两种方法的原理是一样的，后者比较简便，前者更适合于采用电子计算机计算。例%：湿空气的总压为%&%’()*+，温度为(&,，含湿量为&’&-（.)/012)/3+），-试确定湿空气的相对湿度，露点温度，绝热饱和温度，焓和空气中水蒸气分压和诸参数的数值。解：先用湿焓图解之。见图!"4并查图!"!图，由!5(&,、&5&’&-（.)/&12-)/3+）在&"$图上确定"点，读得!5446，!%5-$’!,，!’(-4,，$57%（)82%(- 第五章干燥静力学分析!"#$）、%&$%’()*!+$、再利用公式计算法解之：（,）利用式（-.,(），代入!和"值可得!#$!’(/0(+$。（1）查附录2，由%’(34得!&’5153+$，利用式（-./）得!’(/0(65153’*78。（(）查附录9得!#$!’(/03+$时的露点温度%’’%&’1/)-4。图-.*（5）绝热饱和温度%（即湿球温度%）可由试算法来确定，试算步骤如下：$&(初设%$&’1*)54。利用附录2查得!&’(*/3+$，由式（-.0）算得"&’15)/":;6!"#$，由式（-.,3）算得)"’,)3--!<6!"#$，利用武（-.,1）求得绝热饱和温1度的计算值%!!与初设%值不等。重新设定%值，按同$&’1*)(-4。一般说，%$&$&$&样步骤再试算，直到计算出的%!值与初设的%值相近为止。我们这里认为%!$&$&$&’1*)(-4与初设的%$&’1*)54已非常接近，故认为所设的%$&=’1*)54即为所求的绝热饱和温度值。（-）利用武（-.,,）计算出温空气烙值为*’7,)5!<6!"。#$以上两种解法的结果是一致的。一般认为，只要计算公式精确，采用计算法比由线图读出的结果更好，但后者较简便，工程上多用查图法。例1：空气的流量为,33!"#$>?；进入加热器时的温度%,’(34；含湿量",’15":;>!"#$；流出加热器时的温度为734，求此加热器对空气的加热功率。1,(( 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"#解：由例$知，!$%&’(；"$%)*+,-./+01时的湿空气焓#$%#$/2./+01；因湿空气)在加热器中含湿量不变，"$%"%%)*+,-./+01，如图!"#所示。由!%#’(线)$’’和"$线确定状态$点，读出#$%$!!/2./+01，算得&%’（#$"#%）%（$!!"&3’’#$）%$456/7。若用式（!"$$）计算，得#$%$!*45/2./+01，8%$453/7。$&* 第六章干燥动力学分析第六章干燥动力学分析干燥动力学是研究物料在干燥过程中脱水量与各种支配因素的关系。这些因素包括两方面，其一是物料本身特性，它包括结构特性、生物特性、理化特性及热物理特性等，这是内在因素。其二是供热条件，它包括供热参数与供热方式。供热参数包括辐射加热温度、加热功率、干球及湿球温度、气流方向与速度等；供热方式包括恒条件供热和变条件供热，快速升温和慢速升温以及恒温时间、降温方式等，这些是外在因素。综合内在因素与外在因素，探明不同物料内部的水分是如何扩散到它的表面，并如何从表面蒸发的，就是研究水在物料内部迁移或扩散过程受到哪些阻力，这些阻力又与物料的结构以及吸取外界的能量有何关系，即研究湿物料的传热传质特性。干燥动力学在寻求物料干燥规律的基础上，确定优化的供热方案与干燥周期，为新工艺的设计及老设备的改造提供依据，以达到既节能又确保干燥质量的目的。第一节物料所含水分的性质在干燥过程中，被干物料的性质如结构、形状、大小、热稳定性及化学稳定性等，都是决定干燥工艺的重要因素，尤其水与不同类物料相结合，所产生的新的特性，对干燥作用的影响更大。水与固体物料结合方式不同则除去物料中水分的难易程度亦不同，为了掌握脱水规律，首先要研究水与物料的结合方式。#"! 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册一、水与物料的结合方式自然界中一切湿物料按它们与水的相互作用来看可分为三类：第一类是毛细管多孔体。这类物体当其含有的水分变化时，尺寸很少改变，但随水分的减少而变得松脆，有的可变成粉末，如焦炭、木炭、土壤、湿润的石英砂、砖以及某些建筑材料等。这类物体的毛细管力大大超过重力，因此完全由它们自己决定水分在物体内的分布。如重力与毛细管力相提并论时，那么这种物体叫多孔体。第二类是胶体。这类物体当其含有的水分变化时，尺寸和体积也随之变化。此类胶体有两种，一是吸水时无限膨胀，以至失去其几何尺寸，最后自动溶解，称为无限膨胀体，如阿拉伯树胶；二是只吸取一定量的水分，发生一定量的膨胀，几何形状保持不变，称为有限膨胀体，如明胶。这类物体有的微毛细管很小，可与物料的分子相提并论，此时脱水较难。第三类是毛细管多孔胶体。这是具有上述两类特性的物体，既具有毛细多孔构造，其毛细管壁又具有胶体特性，它的微毛细管壁或细胞壁具有弹性、吸水膨胀和脱水收缩。如木材、皮肤、谷物和食品等。这类物体的大毛细管中的水脱出容易，但微毛细管或细胞壁中的水脱出就较困难。根据水分与物料的结合，还可分有化学结合、物理化学结合和物理机械结合三种形式。化学结合是水以化学力与固体相结合，水分存在于物料的分子中，如硫酸铜结晶水，这种水的除去用干燥法很困难，一般均不列为干燥等，但菱镁矿球脱出结晶水已用红外干燥法获得成功，见第七章第三节。物理化学结合即吸附结合是水分或溶剂与物料间由于氢键力或范德瓦耳斯力相结合，这种结合以物料与水的分子间的作用为基础，物料的内外活性面以分子引力吸取液体或气体。吸附液体的厚度可达几百个液体分子直径，但与物料结合得最强的是第一层液体分子，以后诸层与物料结合较弱，一旦周围介质状况发生变化，除第一层液体分子外，以后诸层易受到破坏。#"! 第六章干燥动力学分析物理机械结合是以水分在物料毛细管里形成的表面张力相结合。由于水与大毛细管的结合力很弱，它的存在与纯水相似，其特性是在任何温度下，物料表面水分的蒸气压，等于纯水在此温度下的饱和蒸气压，水分的蒸发很容易。对于微毛细管，水分在微毛细管内形成凹形弯月面，与微毛细管壁有很强的结合力，其液面的饱和蒸气压低于同温度下的饱和蒸气压，即对于大毛细管，此时液面尚未达到饱和的蒸气压，但对于此种微毛细管，其液面已达饱和，即当周围空气温度小于!""#时蒸气就在此微毛细管中凝结，变成液态而逐渐充满微毛细管。此种凝结现象称为毛细管凝结现象。毛细管半径越小，其饱和蒸气压越低，即可形成毛细管凝结。发生此种毛细管凝结现象的毛细管称为微毛细管，以此种凝结形式充满于其中的水分称为毛细管凝结水或微毛细管水。实验表$%$%明，半径小于!"&的毛细管具有此种特性，而毛细管半径大于!"&时即具有大毛细管特性，即该液面上的蒸气压与平面上水的饱和蒸气压几乎相等，不发生毛细管凝结现象，只有它与液面相接触时方能吸取水分。微毛细管水比大毛细管水难于蒸发，只有当空气相对湿度相当低时微毛细管水方可蒸发，而大毛细管水在空气相对湿度小干!""#的任何情况下均可蒸发。综上所述，物料中的水分，按其与物料的结合形式。可分为化学水、吸附水和毛细管水；毛细管水又分为大毛细管水（自由水、细胞腔水或游离水）和微毛细管水。若按水分在物料中存在的位置，可分为细胞腔水与细胞壁水；细胞腔水属大毛细管水，细胞壁水又分为化学水、吸附水与微毛细管水。一般是既考虑水分与物料的结合形式，又考虑水分在物料中的位置，从而分为化学水、自由水与吸着水；吸着水又分吸附水与微毛细管水。二、毛细管对水分的束缚力一切湿物料，无论是毛细管多孔体、胶体还是毛细管多孔胶体，它们共同的特点是均有毛细管，从毛细管中脱出水分的难易程度均与毛细管直径有关。图’$!为毛细管中液面的升降图。两种液体在毛细管中，其中图’$!!为润湿型液体，图’$!"为非润湿型液体。根据其作用力，可导出毛细压力方!(% 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册程。水与玻璃或木材相接触均属图!"#!情况，即液柱升高此时表面张力向上的合力必然与由压力差向下的合力相等，即$$%!""&’(!)（#*"##）!"$"&’(!#*"##)（!"#）"式中#———润湿角；"———分界面的表面张力；"———毛细管半径；#*———大气压力；##———分界面液相压力。图!"#毛细管的升降作用!）润湿型液体$）非润湿型液体另一方面，表面张力向上的合力又必然与毛细管里液柱的质量相等，即$$!""&’(#)$%&)!"$&’式中———液柱密度；$%———液柱体积；&———重力加速度；’———液柱高度。由上式得毛细管张力方程为$"&(")（!"$）$)*#+#,+ 第六章干燥动力学分析根据式（!"#），已知毛细管液面提升高度!即可算出表面张力。对于润湿性毛细管的液体，润湿角!小于$%&，其中水与玻璃相接触时，!值近似为零。若一根玻璃毛细管插入水银中，即属于非润湿型，即液柱下降其润湿角!约为’(%&，由于’(%&的余弦为"%)!*，!值也是负值，由式（!"#）可得表面张力为正值，即对非润湿型液体，弯月液柱呈凹型，润湿角在$%&到’+%&之间，"大于"；’%而对于润湿型液体，弯月面呈凸型，"大于"。%’为便于计算圆柱型毛细管内水一空气分界面上的毛细压差，式（!"’）可简化，令!,%&，#!"%""’,（!"(）#"#毛细管张力",-)(.’%/01，毛细管半径取1单位，由式（!"(）可见，若"2"!#,’%1（针叶树材管胞的典型尺寸），则"%""’,’*)!345；若#,’%1（大纹孔通道的典型尺寸），则"%—"’,’*!345，此时若"%,’%’345，则"’,"*2345，该负压力称为毛细张力，使液面沿毛细管上升。毛细张力随毛细管半径的缩小而急剧增加，即液面上升的高度亦急剧增加，此即为图!"’5毛细管液面升高的原理。也是物料吸水的基本原因。微毛细管张力使毛细管表面产生的蒸气压低于同温度下的饱和蒸气压，使得物料内部水分的扩散以及毛细管液面的蒸发都受到更大的阻力，因此要使水分脱出就要消耗更多的能量。三、平衡水分和自由水分若将某物料与恒温恒湿的空气接触，物料中的水分将不断被空气吸收，同时物料也吸收湿空气中的水分，直到物料表面所产生的水蒸气压与空气中的水气分压相等为止，此时物料中的水分与空气中的水分处于动平衡状态，即物料中的水分将不因与空气接触时间的延长而发生变化，这时物料中的水分称为该空气状态下的平衡水分。此时物料中的含水率称为平衡含水率$。平衡水分即是在一定干燥条件下不能被除去的那一部分水分，它代表物料在该条件下可’($ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册被干燥的极限。图!"#表示某些物料在#$%时的平衡含水率!与空气相对湿度的关!系。对于无孔而不溶于水性材料，如黄沙或陶土，平衡水分接近于零；对于纤维或胶质的有机材料，例如烟叶、皮革、木材等，平衡水分较高，并且随空气相对湿度不同而有较大的变化。由图!"#可看出，当空气的相对湿度为零时，任何物料的平衡水分均为零。由此可见，只有当物料与相对湿度为零的空气相接触，才能得到绝对干燥的物料。由图!"#可见，平衡含水量随物料种类的不同而有很大差异，既便是同一物料，其平衡含水量也因空气状态参数不同而异，其中相对湿度是影响平衡!含水量的重要因素，此外还与物料密度、物料温度等有关。物料的平衡水分随温度的升高而减小，如棉花与相对湿度为$&’的空气相接触，当空气温度由()*+%升高到,(*(%时，平衡水分由)*(’降为$*)’，约减少#$’。自由水分即存在于细胞腔中或物料空隙中的液态水。该水分可由实验测得的平衡水分曲线求得。例如丝中所含总水分为(&’，当温度为#$%、空气相对湿度为$&’时由图!"#可查得，此时物料的平衡水分!!为+*$’，自由!水分则为(&’"+*$’-#.*$’，即每/0绝干料中含有&*#.$/0的自由水。四、木材的纤维饱和点及平衡含水率在显微镜下可以看到，木材的任何一部分几乎都是由很多蜂巢状的小室所组成，这些小腔室称作细胞。而木材的一切性质都和细胞壁有关，因此，对细胞〔#+〕壁的微观结构有所了解，才能掌握木材的性质和变化规律。图!"(是细胞壁的构造，根据其形成的阶段可分为初生壁和次生壁。在细胞分生过程中，从分裂到细胞增大，其最初形成的胞壁称为初生壁。在初生壁内侧由附着生长而形成的胞壁，称为次生壁。两个相邻细胞之间的部分，即胞间层。胞间层（12）与两边的初生壁（3）结合起来，可统称为复合胞间层。而图中中间"区为细胞腔。自由水就是在细胞腔内，自由水仅仅靠微弱的毛细管.4& 第六章干燥动力学分析力，不存在氢键，亦称为大毛细管水，所有大毛细管系统只能向空气蒸发水分，而不能从空气中吸收水分。由细胞壁互相连通的各级微毛细管构成了微毛细管系统，因毛细管半径小，水分在管内的表面张力大，使得毛细管对水分的束缚力大，因此，细胞壁中的水分难以脱出，被认为是借氢键力束缚在木材上，吸着的位置主要是纤维素、半纤维素、木素和其他组分上的羟基。图!"##$%时某些物料的平衡水分（&’()*+—,-..，/0’1，23#3）2—新闻纸#—羊毛4—硝化纤维5—丝$—皮草!—陶上6—烟叶7—肥皂3—牛皮胶28—木材22—玻璃绒2#—棉花木材的纤维饱和点定义为细胞壁为附着水所饱和而细胞腔没有自由水时的含水率，亦称吸湿极限。纤维饱和点随树种与温度而不同。当木材的含水率低于纤维饱和点时，细胞壁内的微毛细管系统能从湿空气中吸收水分，这种现象叫吸湿或吸收。水分从微毛细管系统排往空气的现象叫解吸。应该指出，解吸仅指吸着水的排出，而干燥则指自由水和吸着水两者的排出。因此，“解吸”与“干燥”是两个不同的概念。当解吸与吸湿达到稳定时，即达到解吸稳定含水率!解与吸湿稳定含水率!吸，对一般木材，!解"!吸9#1252 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!"，但对于薄小木料，解吸稳定含水率和吸湿稳定含水率相等，并等于平衡含水率!!（#），即衡图$%&细胞壁的构造’—细胞腔(—初生壁)*—细胞间质+,—次生壁外层+-—次生壁中层+&—次生壁内层（取自./(/01234）!解5!吸5!衡〔-7〕三种温度的木材平衡含水率见图$%6。从图$%6可见，在同一温度下，相对湿度增大则平衡含水率上升。在不同的温度下，当相对含水率相同时，!温度高，平衡含水率值低，由此可见，对干燥而言，相对含水率低与干燥温度高有利于木材的脱水。综上所述，对平衡含水率的概念可归纳如下：（,）物料的平衡含水率是物料在特定的空气状态下，并与之长时间接触所达到的物料与空气动平衡的含水率，可视为在该条件下的极限含水率值。在工程干燥中很难允许有长的接触时间，因此，工程干燥中湿物料在同样空气状态下，其含水率值高于平衡含水率值。（-）由图$%6可知，木材的平衡含水率是空气温度与湿度的函数，在同一相对湿度下，空气温度高，则平衡含水率值低；同一温度下，相对湿度高，平衡含水率亦高。由此可见，在工程干燥中空气温度高而湿度低有利于脱水。,6- 第六章干燥动力学分析图!"#三种温度的木材平衡含水率（$%&’(&&)*，+,!+（-）不同温度下的平衡含水率的实验数据往往比较缺乏，通常只要是在不〔-.〕太宽的温度范围内，都把它视为常量。食品的有关平衡含水率可查阅文献。我国/-个城市木材年平均平衡含水率估计值见表!"+，可见不同城市的平衡含水率不同。既使是同一个城市，不同月份的平衡含水率亦不同，如天津#月最低为,012，而3月最高为+/042，一年+4个月的平均值为+40+2。我国各城市的年平均平衡含水率差异较大，如武汉为+/0#2，而天津为+40+2，以致武汉的木材、家具、藤椅等运往天津，在天津使用过程中还要脱出-0-2的水，从而造成家具因脱水而裂缝，藤椅也因继续脱水而变松散。这里所指脱出的水不是自由水（细胞腔中或物料空隙中的液态水），而是附着水（亦称结合水、微毛细管水，是细胞壁中的水）。自由水的脱出不影响木材的干缩，细胞壁中附着水脱出时，木材要干缩。+#- 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册〔’#〕表!"#我国$%个城市木材年平均平衡含水率（&）估计值哈尔滨#%(!西宁##($永安#!(%广州#$(#齐齐哈尔#)(*西安#’(%厦门#$()海口#+(%佳木斯#%(+北京##(’崇安#$(,成都#!(,牡丹江#%(*天津#)(#南平#!(#雅安#$(+克山#’(%太原##(+郑州#)(’重庆#$(*长春#%(%济南##(+洛阳#)(+康定#%(*四平#%()青岛#’(’武汉#$(’宜宾#!(%沈阳#%(’南京#’(*宜昌#$(#昌都#,(%大连#%(,徐州#%(*长沙#!($昆明#%($乌兰浩特##()上海#!(,衡阳#!(*贵阳#$(’包头#,(+芜湖#$(-南昌#!(,拉萨-(!乌鲁木齐#)(#杭州#!($九江#$(-银川##(-温州#+(%南宁#$(’兰州##(%福州#$(!桂林#’(’第二节恒温条件下干燥过程的实验规律干燥过程是复杂的传热传质过程，既便是恒温恒温条件供热，热在物料内部的传递及物料中水分的迁移仍存在着非稳态过程，而被干燥的物料又是千变万化，因此很难准确计算出物料中温度场及脱水规律。.·金克普利斯指出：“由于我们对干燥速率的基本机理了解得很不充分，在大多数情况下，必须用实验〔)+〕方法测定干燥速率”。由此可见，干燥实验装置及测试系统甚为重要。一、干燥实验装置及测试系统为了能对多种物料提供工业生产用的红外干燥基础数据，要求干燥实验装置具有多功能性，能模拟实际工业生产条件，首先能测试各种物料，包括板、片、#’’ 第六章干燥动力学分析块、粒等并能测试质量和物料厚度等。供热参数要可调，包括辐射加热器的位置、功率、表面温度等，并能自动控温，以达到供热方式可调的目的。要求测试系统能准确地测试全部有关不同采样时刻的温度参数、物料脱水量、功率消耗以及物料的含水率等。此外还要求实验装置能为现代的测试手段提供条件，如能用热像仪测量炉内不同干燥时刻的物料表面温度，或微观观测物料的变化等。所提供的测试参数均应具有较好的动态特性，以确保参数的准确性。图!"#干燥实验装置及测试系统图$—干燥炉%—横杆&—电子秤’—电子秤支架#—温差电偶!—物料筛(—吊绳)—辐射板图!"#是干燥实验装置与测试系统简图。实验采用间歇式固定床红外干燥炉，炉内的辐射加热器与物料的相对位置可模拟实际工业干燥过程。精密电子秤的托盘作为装载物料的固定床，托盘可以更换以适应不同物料的干燥。在干燥过程中可实时测量物料脱水量随时间的变化。精密控温仪用来控制辐射加热器的温度，可以设定不同的供热方案。*+（惠普）数据采集系统可同时测量物料的温度分布、干、湿球温度及辐射板温度。通过实验可测得干燥曲线、干燥速率曲线、物料温度曲线以及各种参数与辐射及对流换热之间的关系。&由天津大学热能工程系建立的实验系统配有,-(!.的红外干燥炉，/0$!&$型精密电子秤（分辩率,-$1，可秤$!-!21），并配有3/"’%’微电脑远程测量打印机，*+&,#’4数据采集系统，测温用!,-$..的铜"康铜温差电偶与!$..的镍铬"镍铝铠装温差电偶；配有5+3"67木材温度计，可测干基%89$,,8的含水率，并配有多种探头，可在线测量%#,:。另外还配有;<5"(,%型精密控温仪及,-%级;’,"<功率表等。$’# 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册二、干燥曲线与干燥温度曲线对于千变万化的物料，取得哪些实验数据方能认识物料干燥过程的规律，这是干燥科学的任务之一。用干燥曲线（物料含水率随时间的变化）、温度曲线（干球、湿球、物料温度随时间的变化）、干燥速率曲线（干燥速率随时间或物料含水率的变化），可以最充分地表达干燥过程的特点。在此先讨论前两种曲线。干燥曲线，图!"!!是恒定干燥条件下的干燥曲线。它表示在不同的干燥时刻，物料中尚存有的水分量，以绝对含水率"表示。图中#$是升速段，$%是恒速段，%&是第一降速段，&’是第二降速段。其中%点为临界含水率"。#对实验的物料要秤初重，然后将物料放入图!"(的实验炉中，调试好仪表、关好炉门即可进行实验，按预定好的控温方案进行恒温、恒湿供热，记录各采样时间的所有参数。实验一直进行到物料绝干为止，求出物料绝干质量$以及对%应采样时间的物料质量$，则用物料绝对含水率公式"）*$!&&)（$&"$%%+,,，求得不同采样时间的物料含水率，即可绘出"—!（物料含水率随时间变化）曲线。图!"!恒定干燥条件下干燥曲线、物料温度曲线与干燥速率曲线!）干燥曲线与温度曲线’）干燥速率曲线温度曲线由图!"!!可见，物料表面温度曲线#-’-，其中#-$-为预热段，$-%-为恒温段，%-&-与&-’-为第一降速段与第二降速段。在#’$’段因物料获得热量，物料表面温度上升。在$-%-段因物料内部迁移到表面的水分与物料+.! 第六章干燥动力学分析表面蒸发的水分相等，且是一常值，因此形成物料表面的水分等速蒸发，所以称为恒速段，由于物料内部的水分能充分地供应到表面，所以其表面温度有如湿球状态，因此一般认为此恒速段物料表面温度等于湿球温度!，但事实上很难"找到使物料内部的水分有如湿球那样充分的水源，只有当物料含水率很高的情况下才有这样的“水源”及极小的扩散阻力，因此一般情况下恒速段的物料表面温度要高于湿球温度。到!’点，物料内自由水分已基本脱出（一般#"#$%左右），物料内部水分扩散到表面的速率下降，物料表面水分蒸发减慢，如图&’&中的!(及()曲线，但由于恒温供热，消耗于表面蒸发的热量减少，因此物料表面温度逐步上升直到)’点。对于对流干燥，该点温度!等于或接近于干球$温度值，而对于辐射干燥，有可能高于干球温度值。物料的温度曲线对于认识物料的传热传质机理、探索干燥规律及改进干燥工艺均具有重要意义。三、干燥速率曲线干燥速率是指单位物料表面积汽化的水分增量随采样时间的变化率（注意这里是指弯化率）。若用微分形式表示则为：&’%"（&’*）(&!###式中%———干燥速率［（+,-./0·1，或,-./0·023或,-.（40·5）］；####(———干燥物料的表面积（0）；6’———对应采样时间的脱水变化量（+,-.或,-.）；##6!———对应的采样时间（1或023或5）。值得注意的是式（&’*）中&’/6!不是’4!，而是6!时间间隔内被干物料#表面汽化的水分变化量&’，而不是汽化量。如对70的被干物料，在$89023时间内脱水7$,：$87$023脱水##,；$879023脱水:;,，若6!"9023，则&’7"##7$,、&’#"7#,、&’:"79,，则干燥速率%7"#<$,（40·023）、%#"#<*,（40·#023）、%:":<$,（/0·023）。如横坐标取为干燥时间，则&’7对应的干燥时间为7*; 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!"#$%&；!"!对应的干燥时间为’"#$%&；!"(对应的干燥时间为)!"#$%&。干燥速率的重要性在于它表示单位干燥表面积在单位时间内被干物料所汽化的水分变化率。它的意义在于在一个干燥周期内，可清楚地看出不同干燥时间对应的脱水的快与慢，同时可将不同物料进行对比、分类，排出难干或易干的顺序，也可根据干燥速率曲线，改变干燥工艺参数，以求得更好的干燥速率曲线，以便达到优化干燥的目的。对于很难确定干燥表面的物料，则以绝干物料质量#计，即：$!"%*（+,-./+,·$%&）（01#）#$!&!式中#———实验的绝干物料质量，（+,）。’对不同物料的绝干实验应按国家标准或行业标准进行，如胶合板国家标准规定，绝干实验温度为)2(34!3，用干燥剂使干燥器内空气尽可能地接近绝干状态，当试件前后干燥间隔为!5，称量结果差值不大于2"2),时，即可认为达到恒定的绝干质量（见胶合板含水率的测定，6789:0"))—99）。对中草药等不同种药材亦有绝干温度限制，避免药材有效成分的损失。按含水率的定义，;"*#（’()1(!）*#’;(，代入式（01:），则干燥速率)*1#’·;(<*·!!，式中负号表示湿物料的含水量(随干燥时间的增加而减小，;(<;!，可由干燥曲线的斜率求得。但很难求得准确，故不推荐。图010+为恒定干燥条件下的干燥速率曲线，=7为升速段、7>为恒速段、>?为第一降速段、?@为第二降速段、>点为临界含水率称为(,。图010-与图010+均有对应的变化规律。四、恒温条件下高温辐射对木材的作用本实验的高温辐射是指短波辐射源即亮辐射源，其最大波长"$AB!)"(#$，!"利用CD!!21)222型红外辐射灯泡为辐射源，试材表面辐照度为0"#+E<$，〔((〕松木试材规格为!!$$F)22$$F022$$。图01’为高温辐射木材干燥曲线与温度曲线，辐射灯泡的表面温度为):9 第六章干燥动力学分析!"##$，木板温度共测%点，分别为表面、&’’深、(’’深、"’’深、)’’深和&&’’深，对应的代号为%、&、!、(、*、"；干球代号+，距木板侧面为*#’’。在干燥开始（加热）时，周围介质温度+高于木材表面温度，但深度为&’’处木层温度在&(’,-时到达&##.如图%/+曲线&所示，而试件中心达到&##.需要*#’,-，此时试材表面已超过周围介质温度+，只有辐射传热才有这一特点，在强烈蒸发恒速干燥阶段（*#0+#’,-），试件表面温度比距表面&’’深的内层温度低，如图%/+曲线%，&所示，但当木材含水率为!#1时，即自由水分蒸发完毕到达临界含水率时，即进入降速干燥阶段时，试材表面温度又接近并超过&’’深层的温度，并继续升高，直到木材绝干状态时，木材表面温度升高到!%#.。当木材含水率从""1降至为*#1时，即从("0"#’,-时；木材中心与)’’深层的温度均为&##.，如图%/+曲线*、"所示。当试材含水率达到
时，中心部位温度急剧升高。试材含水率接近零时，内部温度约为!(#.，而表面温度高达!%#.，表面与内层温差约(#.。随着自由水的脱出，中心层与表面及内层&’’、(’’、"’’的温差逐渐加大，直到自由水全部脱出时，中心层和表面相距&’’层的温差最大达&#".，这是因为高温辐射加热干燥木材时，辐!照度高达%2"345’，沿试材断面的导热性又较差，因此产生热量积累，形成高温差，既浪费能量又对干燥不利，大温度梯度使水分难以从试材内部扩散到表面。&*6 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"#恒温条件下高温辐射木材干燥曲线及温度曲线从图!"#中可明显看出，干燥到$%&’(后，表面温度和距表面)&&处的温度均高于干球温度（曲线#），而干燥到)%%&’(后，木材各层温度均高于干球温度，到)*%&’(干燥终了时，表面温度比干球温度高+%,，试材内部温度比干球温度高*%,左右，这是对流干燥中不会出现的现象。对流干燥试材表面温度要低于干球温度或接近于干球温度。红外辐时干燥内层温度高于表层温度，仅在)&&深层，且在刚开始与中间的过程出现，且温差值亦很小。由图!"#干燥曲线可见，%-*%&’(为升速波；*%-#.&’(为恒速段；#%-)*%&’(为降速段，升速、恒速、降速段所占干燥周期的比例为/*0、*)0和$!0，降速段所占比例最大。临界含水为/%0。五、恒温条件下中温辐射对木材的作用所用辐射加热器表面温度为1#%2，辐射峰值波长为!&34516%+"&，为暗辐/射源，辐照度为$6/789&。干燥)%&’(:)%%&&:!%%&&的烨木，研究木材在暗〔**〕辐射作用下的干燥动力学及沿试材层厚度的温度分布。图!"+为恒温条件下中温辐射木材的干燥曲线及各层的温度分布曲线。从图!"+可看出，当木材加热到)%%,时，试材中心的温度处于恒温状态（曲线*），表面温度（曲线)），及距表面/61&&深度层的温度（曲线/）高于中心层，均)1% 第六章干燥动力学分析有恒速段。至干燥结束时，表面和中心的温度差减小，而表面和距表面!"#$$深度层的温差更小（曲线%，!重合）。当试材含水率降低至!!&，即自由水（细胞腔中的水）排除以后，中心温度很快升高，如同升温期一样。试材表面温度始终高于其他各层的温度，当试材中心温度达到%’’(时，表面温度及距表面深!"#$$的温度的升温速度显著减慢，这是由于表面急剧地蒸发自由水，要消耗大量的蒸发潜热。自由水蒸发完毕后，由于对木材仍在恒温供热，而用于木材表面的蒸发潜热及木材内部水分扩散的热量都在减少，因此木材有热量积存，因而木材温度急剧上升。干球温度只在干燥刚开始的#$)*高于木材温度，其余时间均低于表面及深!"#$$层处温度，+#$)*后，干球温度全部低于木材温度，这是对流干燥所不会有的现象。由图,-.干燥曲线可见，’/%#$)*为升速段；%#/+,$)*为恒速段；+,/##$)*为降速段，升速、恒速、降速段所占干燥周期的比例为!0&、#.&及%,&。临界含水率有%’&，即拓宽了恒速段，减少了降速段是这一干燥过程的特点。六、亮辐射与暗辐射干燥木材的传热对比实验〔11〕有关亮辐射源与暗辐射源对木材的作用规律见参考文献。为了避开因传质而带来的复杂影响，这一对比实验是选用干的山毛榉试材，试材厚为1’’$$2%#’$$2#$$、1’’$$2%#’$$2%’$$、1’’$$2%#’$$2!’$$。亮辐射源采用了六只带有铝制抛物面反射罩的管状钨丝石英辐射加热器（!$345%"!0"$，!5!!016，功率为#’’7），根据安装距离的不同，可以得到1"!/%"#879!$的辐照度。采用弯曲形散热陶瓷辐射加热器作为暗辐射源，电热丝压紧在陶瓷体内，其峰值辐射波长!$3451"0"$，!50.16，功率为+’’7。%#% 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"#恒温条件下中温辐射木材干燥曲线及温度分布$—木材上表面%—深度%&’(()—木材中心层*—干球温度图!"+亮辐射源与暗辐射源辐照干山毛榉的传热对比实验$，$,—’((厚板%，%,—$-((厚板)，),—%-((厚板由图!"+可看出，用暗辐射源照射干山毛榉，不论厚度为’((、$-((还是%-((，共同的规律是在同样的辐照度下，木材表面的温度均比用亮辐射源时高得多。例如，%-((厚板表面温度达$--.时，亮辐射源照射用的辐照度为%&%%/’012(，而暗辐射源的辐射密度只要用$&)012(。当%-((板表面为$*%.%%时，亮辐射源照射用的照度为’012(，而暗辐射源只用%&$!012(，对$*%3而$’% 第六章干燥动力学分析言亮辐照度比暗辐照度高!"#倍，而对$%%&而言则为!"$倍。对’((厚的山毛榉，当板表面温度为$%%&时亮辐射辐照度为#"##)*+!!(，暗辐射照度为$"’,)*+(，亮辐照度亦为暗辐照度的!"$倍，与!%((厚的木板相比具有同样的传热特性。可见亮辐射加热木板远比暗辐射的效果差。亮辐射耗能大，欲速而不达。第三节影响干燥速率的外在因素一、非稳态干燥动力学方程被实验的物料从辐射器获得热流!，从对流获得热流!，从湿蒸气吸收$!红外辐射而获得热流!，从而使其温度升高，表面水分气化。#&’(.&%(.!$-!"!#"$%!〔%（）/（）0"〕（*）（1/1）$%%$%%式中&———辐射器瞬时表面温度（2）；’(&%(———物料表面瞬时温度（2）；#"———表面积换算系数，#"-"$+"；!"————物料表面积（(）；!"$———辐射器的表面积（(）；!.〔$〕$%-’"13（*+(·2）；!%为辐射器与物料的系统黑度或综合等〔!〕度。$$"$$!%-44（/$）$)"·""!!（/$）$!$式中!———辐射器表面发射率；$)"·"———辐时器对物料的角系数；$$’# 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!!———物料发射率，!!"（!"，"，#），它是波长"、物料含水量"及物〔#〕料结构特性的函数。$!"!%!#&（’()’$(*’）%%（&）（’$(）!式中#———对流放热系数［&（)*·+）］；&’()’———干球瞬时温度（,）；(*’———物料表面瞬时温度（,）。-)’0-*’0$-"!%!+〔.!（,）$#（,）〕%%（&）（’$1）/../..式中-———干球瞬时温度（+）；)’-*’———物料表面瞬时温度（+）；!,———气体发射率；#,———气体吸收率。%(%3$/2$!2$-2"（+.2"+/）0.212（’$#）%$%$式中+.———绝干物料的比热，（34)35绝干料·+）；"———干基含水量（356735绝干料）；!0.———绝干物料质量（35）；12———对应不同物料表面温度的汽化潜热（34)35）；3———从物料中除去的水分（35）；$———干燥时间（8）；(———物料的平均温度（,）。将（’$’）、（’$(）、（’$1）式代入（’$#）式并整理得%3+.!*-5’0-*’0"4%〔（）$（）〕2#&（’()’$(*’）%%$12/../..+.）〔!（-)’）0（-*’）0〕$+2%2（%3）（’$/.）2,$#,12/../..%12%#式中%3)%%$为干燥速率，即物料单位表面积汽化的水分增量随对应采样时间的变化率。（’$/.）式即为适合全干燥过程的非稳态干燥动力学方程。/90 第六章干燥动力学分析由于!"!!#（"#$$），!#为湿物料的质量（%&）；!#!%·"·!#，%为物料’)上、下表面积的#"’，(；"为物料厚度；为湿物料的密度（%&"(）；代入（*+!##,）式得.-&(,%)%"’+,-.+’-#.-!〔（）+〕（#$/）$（/0-+/’-）（#$$）!’-!*#"!##,,#,,*#"!#’(,+0-.+’-.(2$$(#-&$〔"（1）+#1）〕（#$$）+（（*+##）*#"!##,,#,,*#-!式中-&0!·0$亦为干燥速率，即单位物料绝干质量所汽化的水分增量随’对应采样时间的变化率。对于很难确定被干物料表面%时，即可用该式计算与分析。二、对流传热传质系数的分析在既有辐射又有对流的复杂换热情况下，其换热亦可为表面对流换热的形式。)##.-%（/0-+/’-）!#3-%（/0-+/’-）（1）（*+#’）-/-/)##.-%（/0-+/’-）!（(’$$(#）!"$*#（1）（*+#)）-!-!式中)———辐射强化系数；#’#.-———对流放热系数（10(·2）；’#2-———总放热系数（10(·2）。令4!-&0!’·-/；)/!’#.-"’·!’·$#；43!〔（(’$$(#）0*#〕（-/0-!）并代入（*+#)）式得’#.-(’$$(#-/4!)#（/0-+/’-）+·!’’*#*#-!4!)#·)（//0-+/’-）+434$43)#4)/!（%&"%&·5·6）（*+#.）/0-+/’-#77 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册当只有对流而无辐射换热时，!!"!，则得传质气化系数!"##’!"""$!’%%(·)&*+（&’%&’·(·)）（*#!+）"$%#"&%!"的物理意义为单位时间内以单位干基物料计算的在物料温度!)条件下的传质气化总量，此宏观物理量对研究干燥过程有重要意义。!!!"可按（*#!,）式求出，按实验求得干燥速率#，但#-"（,-，$".$"，*+，）函数，因此要按干燥曲线求-，按温度曲线求$"%$"及"$%—"&%，根据不同采样时刻的物料表面温度查出*，则（*#!,）式可求。以同样的计算方法，作一次+纯对流的物料干燥实验，但料重、初含水量及辐射器的供热方式要与辐射干燥基本一致，即可求出!，将（*#!,）式数据与（*#!+）式数据对应相比即可求出"辐射强化系统!。!根据（*#!+）式可计算出对流放热系数!，按（*#!$）式可算出总放热系数’%!.%。物料的强化辐射系数!与对流传质气化系数!随干燥时间的变化曲线!"如图*#!//所示；对流放热系数!，与总放热系数!随干燥时间的变化曲线’%.%如图*#!/0所示。图*#!/中草药丹参的传热传质系数0）辐射强化系数!!与对流传质系数!"1）对流放热系数/’%与总放热系数/."从上述理论分析可得出有关传热传质系数的四个认识：（!）辐射强化系数!!、对流传质汽化系数!%、对流放热系数/’%及总放热系!+* 第六章干燥动力学分析数!均为干燥时间的函数，如图!"#$所示。"#（%）对流干燥恒速段的对流换热系数!是干球与物料表面温度差的函数。$#从式（!"#%）可得!$#&%·&·!’·()’%（*+#"*’#），由于恒速段%(值很小，可略去，而汽化潜热(变化为%)，密度变化为%*)，干燥速率及物料厚度基)!’本为常数。恒速段开始时*+#"*’#&++,，恒速段终了时-./"-0/&%+,，相差#1%2+倍；由图!"#$精确计算得出对应时刻的对流放热系数!$#分别为!1#3（’4%·5）与2123（’4·,），变化#1+6倍，该值与上述#12+倍极为相近，可见对流换热系统是干球与物料表面温差的函数。（+）对流传质汽化系数,、对流放热系数!、总放热系数!在升速段及恒*$#"#速段的值较大，而在降速段迅速变小。（2）辐射强化系数在整个干燥过程中变化甚小。三、影响干燥速率的外在因素的分析（#）干燥速率是多因素的函数，与辐射加热器的表面温度、物料表面温度有关，并与它们之间的位置有关。它也是干球温度的函数。（%）干燥速率与物料的初含水率成正比，与物料的厚度成反比。〔+#〕〔+%〕（+）对难干物料，升温速率至关重要；过高的升温速率使干燥动力学方程式（!"#$）最后一项负值增大，导致总干燥速率下降。（2）降温速率对难干物料的干燥亦有重要意义。此时式（!"#$）最后一项为正值，有利于脱水。（*）对木板与中草药干燥而言，汽化潜热()变化#1$%倍，比热-)变化#1!倍，木板密度变化#12倍，而干球温度变化+1*倍，辐射加热器表面温度变化!倍。可见支配干燥速率的主要因素不是物性参数而是供热条件，是供给的能量〔+%〕〔2+〕〔*#〕与供热方式。在升速段，木板深层获得了能量才有利于水的扩散，即传热后方得传质，表面与中间层温差越小越好，越小说明深层物料获得了热能。为物料内部自由水分的扩散与附着水的汽化提供了能量。即干燥学科发展到第四阶段，要考虑能#*7 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册〔!"〕量和物质的综合迁移。第四节影响物料内部传热传质的主要因素被干物料种类繁多，有粉粒状物料（如硫酸铵、树脂粉末、速溶固体饮料等）、膏状物料（如活性污泥、压滤机滤饼等）、块状物料（如焦炭、矿石、压制的菱镁矿球、钛矿球等）、板及棒状料（如木板及中草药）、纤维料（如人造纤维、玻璃纤维毡等）、不规则形状料（如陶瓷制品等）、涂层（电冰箱、洗衣机、汽车等涂层）以及冷冻料（如冷冻食品、冷冻医药制品等）。它们结构各异，按物料中的水分与物料的不同部位结合，其结合方式也不尽相同，具有不同的结合状态与结合〔#$〕力。干燥学认为，这些千变万化的物料可分为毛细管多孔体、胶体与毛细管多孔胶体，而毛细管多孔胶体又具备毛细管多孔体及腔体的双重特性，因此研究毛细管多孔胶体的内部传热传质规律具有代表性。一、典型毛细管多孔胶体的结构特点木材，无论是针叶材还是阔叶材均是典型的毛细管多孔胶体。图%&’’是一种典型的阔叶材微观结构。图%&’’中((：横切面。))：径切面。(*：弦切面。+为导管或管孔，导管分子由梯状穿孔板,-隔开，木纤维.细胞腔小而壁厚，木纤维和导管细胞壁中的纹孔/为细胞壁中液体流动的通路，0)表示木射线，1)表示年轮，,表示早材（春材），,2表示晚材（秋材），23为胞间层（2456748’9:#）’:; 第六章干燥动力学分析图!"##一种典型的阔叶材微现构造$%&’()&和*++,-（#./0）提出一种典型的散孔阔叶材的体积组成如下：导管112；木纤维管胞3!2；轴向薄壁组织#2；木射线#/2。他们还提出美国白松针叶材的体积组成如下：轴向管胞.42；轴向树脂道#2；木射线!2。5+66（7#.80）以染色法测定西特喀杉，他发现管胞里平均有310个孔道，这些孔道就是纹孔膜塞缘里的小孔，这与电子显微摄影测定的结果一致。图!"4已画出细胞腔和细胞壁的结构。在细胞腔中存留自由水分，其余的水分存在于细胞壁及纹孔膜等组织中，纹孔是相邻细胞间的水分和养料的通道。木材干燥和防腐、防火浸注以及制浆等工艺都与纹孔的渗透有关，它是木材细胞壁上的重要特征。图!"4的细胞腔、细胞壁构成了针叶材的管胞和阔叶材的导管。图!"#3表示构成针叶材的细胞壁的各元素间的相互关系。#1. 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"#$构成针叶树细胞壁的各元素间的相互关系（%&’(，#)*#）图!"#$箭头+指出，管胞就是由三层细胞壁及中空的细胞腔所组成，而管胞上、下两端的各种圆孔即为各种纹孔。,-.’/0和1’2.&334（/#)!)）从管胞的径切面提供出三种纹孔，即管胞间具缘纹孔；通向木射线管胞的具缘纹孔及通向木射线薄壁组织的松属纹孔。树就是通过小须根尖端的生活细胞从土壤中吸取水分，再经侧根送到主根，由主根送到树干。可以认为，树木是一个复杂的密切协调的生物化学机器，它不需任何有机物，而是完全利用无机物作为养料去合成它所赖以生存与生长的各种复杂物体。水是光合作用的原料，参与碳水化合物的形成，水参与呼吸作用促使许多酶反应，体内有机物质的转化过程也需水分子的参与。通过组织细胞的生长分化过程使细胞数量增多并长大成材。因此要脱出木材中的水分就要充分了解水分与木材细胞是如何结合的。自由水就是在细胞腔内或木材空隙中的液态水，木材容纳的自由水仅仅靠微弱的毛细管力，不存在氢键，自由水的脱出不会引起木材的干缩湿胀，但可引起木材质量的改变，即干燥缺陷。而容纳在细胞壁、纹孔等处的水则为附着水即结合水，这种水很难脱出，但脱出后可引起木材尺寸的改变。#!5 第六章干燥动力学分析二、毛细管多孔胶体内部水分的迁移!"#$"（%&’()）对王桉干燥过程中出现皱缩的原因进行了研究，发现干燥应力是一个重要因素。在干燥初期，表层干缩大于心部，从而给心部施加一个应力，这个压应力有可能造成皱缩。但是经过深入研究，!"#$"%认为，皱缩的根本原因是毛细张力。当毛细张力超过横纹压缩强度时即出现皱缩。根据《木材手册》（*++,-"%,.++/）（美国农业部，&’((），北美红杉等容易皱缩的木材的生材压缩强度极限为01(’23，若纹孔通道半径小于4145，则有可能出现皱缩。因此，弄清楚"!$干燥过程中大毛细管水的排除导致木材内部毛细张力的突然出现是至关重要的。6/""7提供了木材内自由水蒸发的模型。图89&"和图89&0"表示水在毛细管里上升时的各个力。水9空气分界面上的表面张力对紧贴分界面下面的水形成一个拉力（如图中向上箭头所示），在平衡状态，水对分界面作用一个大小相等方向相反的拉力，如图中"粗箭头所示。水作用在毛细管壁和分界面上的拉力方向向内。绝大多数情况下，重力与毛细管力相比微不足道，故重力的作用在此忽略不计。图89&0.表示液态水通过其表面向空气中蒸发的毛细弯月面，此时弯月面的曲率半径!大，故毛细张力小。随着蒸发过程的进行，弯月面的曲率半径&逐步缩小，直到与蒸发孔的半径相等（图89&0:），其毛细张力相应增加，如图中粗箭头的长度变长所示。随着蒸发过程的进行，毛细半径反而扩大，从而毛细张力减小（图89&0,）。显然，蒸发半径与蒸发孔半径相等时毛细张力最大，如图89&0:所示。图89&0;表示设想中木材内的大毛细管水是怎样一步步排除的。最初除有两个大小不同的空气泡外，所有细胞腔都充满着水分（图89&0;）。此时，干燥只在暴露于空气中的木材上表面进行。图上细胞的其余三面均封闭。当上表面细胞腔中的水逐渐蒸发时，空气9水分界面上即形成一个凹的弯月面，此&8& 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册时还因弯月面的半径较大，故毛细张力较小。一旦表层细胞腔里的水被排尽，蒸发面即推至纹孔通道（图!"#$%）。此时蒸发面上弯月面的半径在缩小。细胞腔里的毛细张力随弯月面半径的缩小而增大。该毛细张力作用在整个系统的细胞壁上和空气"水弯月面上，从而引起空气泡的膨胀。气泡越大，其周围的张力越小，故大的气泡先行膨胀，大气泡所在的细胞先排空如图!"#$&所示。该细胞腔里的水是经由毗邻的细胞向蒸发面迁移的，因此，木材内部深处细胞里的大毛细管水的排除有可能比靠近表层的领先，这样木材干燥过程中表层比内层后干的现象就可以解释了。图!"#$木材内自由水的蒸发（’()*++,供稿）大的气泡充分膨胀，并从细胞腔排空后，接着弯月面就向纹孔通道内部推移，曲率半径重又缩小，系统内毛细张力再次增大以至使小的气泡膨胀，如图!"#$-所示，迫使水分从毗邻的细胞壁和纹孔通道迁移，最后从蒸发面蒸发出去如图!"#$.所示。当蒸发面推移到充满水的细胞腔里的时候，蒸发面即向其中扩展，如图!"#$*所示，结果曲率半径逐渐增大，毛细张力逐步减小。水分一方面从表面向大气中蒸发；另一方面以蒸气的形式由内向外移动如图!"#$所示，木材内部细胞腔中大毛细管水的排除均照此进行。当弯月面在纹孔通道里推移的时候，如果纹孔通道小到一定程度，毛细张#!/ 第六章干燥动力学分析力增大，而细胞壁又薄，木材横纹强度极限降低，此时，单个细胞或一群细胞均可出现皱缩如图!"#$%，&所示。由于细胞壁的强度随温度升高而急剧下降，故高温时皱缩严重。通过上述木材干燥而皱缩的机理的描述，可见在排除细胞腔里的自由水（大毛细管水）时，干燥初期还是采用低温为宜，因高温条件下大毛细管排水过快必然出现严重的缺陷，致使木材质量变坏而降等，降低出材率或利用率，甚至报废，看来要大幅度地加速木材干燥过程的关键在于寻求比现行种种干燥方法既快又安全地排除大毛细管水的新方法。根据上述毛细张力导致木材皱缩的理论，可以用表面张力低的液体取代木材中的水分，则木板干燥造成的毛细张力可望减小，木材皱缩得以消除。’(()*++,等（#-.-）用表面张力小的甲醇和乙醇取代木材中的水分已有效地防止了皱缩，可惜此法尚不能应用于生产，因很不经济，但已证实了毛细张力引起木材皱缩的理论的正确性。综上所述，当湿木材（毛细管多孔胶体）通过辐射或对流传热，使其表面层的自由水分开始蒸发时，木材内部水分的迁移亦相继发展，即：（#）木材表面的自由水即细胞腔中的水将蒸发完毕。（/）内层细胞腔内自由水由于毛细管力的作用沿大毛细管向表面移动。（$）表面层的吸着水（细胞壁、纹孔等水分）也将蒸发，使表层的含水率降低到纤维饱和点以下。（0）木材内部的水分多于表层的水分，从而形成内高外低的含水率梯度。（.）由于含水率梯度的存在，木材内部水分将由含水率高处向低处迁移。（!）木材内部细胞壁内微毛细管平均管径逐渐变小，管径大的细胞腔中的水分受微毛细管的吸引以液态或气态向表面迁移。（1）细胞壁内的吸着水一部分汽化后以气态进入邻近外层的细胞腔，在腔内冷凝成液态水后，被邻近较外层的微毛细管吸入而成为吸着水，然后又汽化为水蒸气再度透入更近外层的细胞腔，经反复交替，以气态和液态的形式由内向外迁移。如此延续，细胞腔内自由水蒸发完毕，也蒸发了部分结合水。除了由于含水率梯度与毛细管力引起的水分迁移外，还有因温度梯度引起#!$ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册的水分迁移。考虑到所有迁移动力的作用，则水分扩散强度为：!!""#!$!%""#!"$!’"()!)（#"$#）&&&式中!———水分扩散强度（%&’()）；+"#———导水系数（*()）；.———物料绝干密度（,-(*）；!$!%———含水率梯度（/(*）；&!’———温度梯度（0(*）；&!———温度梯度系数（$12）；!*———压力梯度（%&’1*）；&()———蒸气的克分子迁移系数（*()）。负号表示物料中的水分由内部向外部迁移。水分在植物体内的迁移亦分两种情况，其一是在导管（阔叶树）或管胞（针叶树）中的迁移，其阻力很小，适于长距离迁移；其二是在活细胞之间的迁移，受到的阻力很大，仅适于短距离迁移。水分迁移的动力，上端靠叶子的蒸腾拉力，下端为吸水棍的压力。在导管中水的流速很大，每秒可达$$**。在干燥过程中，木材内部水分向外部迁移，而同时表面的水分亦不断蒸发，其蒸发强度为!+!#!（$%+"%,）（#"$3）式中!———木材表面水分蒸发强度（%&’14）；+———给水系数（*()）；"%+———木材表面的含水率（/）；%,———干基基准规定的空气状态所对应的木材平衡含水率（/）；.———绝干材的密度（,-(*）。#$给水系数用来衡量木材表面水分蒸发的能力，的数值依供热条件而定。""$#5 第六章干燥动力学分析在理想情况下，木材内部水分迁移速率与表面水分蒸发速率应相等，且迁移速率与蒸发速率亦不应过快。过高的辐照度对厚而难干的低导热性能材料（木材亦属此列）会产生“表面效应”。表面自由水分迅速蒸发，毛细管半径突然收缩，纹孔堵塞，产生图（!"#$%、&）的状态，表面应力与毛细管张力致使木材表面硬化，产生皱缩与干裂等缺陷。此时表面与内部含水率梯度显然很大，但因毛细管与纹孔的堵塞，水分并不能从木材内部迁移到表面，公式（!"#!）与（!"#’）已失去原有的物理意义，不再适用。这在木材的红外干燥、传统的蒸气干燥〔$(〕〔$)〕以及喷蒸干燥中均会出现。因此要深入理解公式（!"#!）与（!"#’）的含义。三、水同物料的结合能与单位脱水量的能耗所有湿物料均有毛细管特性。对于大毛细管，其水分的蒸发所消耗的能量与同温度下纯水饱和蒸气的蒸发潜热相同，但对微毛细管，其表面蒸气压低于同温度下饱和水的蒸气压，脱出#*+水要消耗更多的能量。!·,·列宾杰尔利用基本热力学关系得出了水同物料结合能特性，由于水同物料的结合降低了水表面上方的蒸气压，因此相应地减少了自由能。确定在恒温下结合能!值为：$饱!-"#.&-""#.&!（!"#/）$%式中"———气体常数；$饱———游离水或大平面水的饱和蒸气压；$%———湿物料上方平衡水蒸气分压，或毛细管表面蒸气压；!-$&0$饱———相对湿度。水同物料结合得越强，$%值越小；相反，对于游离水，$%与$饱值相等，"-#，则结合能!-1，即!-"#.&#-1（!"#2）结合能值!即为潜热的增值!’，考虑物料与水之间的结合能的因素，则物#!) 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册料的潜热!为："!"!!"!!（#$%&）式中!———物料的蒸发潜热（’()’*）；"!!———物料的结合能（’()’*）；!———游离水的蒸发潜热（’()’*）。通心粉面团中水分的结合能数据见表#$+,，由表#$+,可看出，在计算通心粉面团干燥所消耗的热量时，当水分达到+&-./时，蒸发潜热应增加0-+/。根据公式（#$+1）编制了综合计算食品小麦、玉米、大米、面粉、葵花籽及通心粉〔0〕面团的!!值，见文献。表#$+,通心粉面团中水结合能数据"吸"吸#平!!!"!"!!""#平!!!"!"!!!!!"!!!（/）（’(2’*）（/）（’(2’*）""".-1.#0-&+-+33++-4414+-&.."""3-0%041+-+&3+.-431.+-&%3"""4-&+13++-&1&+#-&.%5+-&+%"""1-#+0+++-
%&-&+#.+-&&4"""+&-.+&&4+-&0+吸吸#平为吸湿平衡值，不同温度下#平与!值之关系可查吸湿平衡曲线。在工程计算物料的脱水传热时常以焓差计算，考虑水与物料间的结合能，即由于毛细管的作用使物料表面的蒸气压低于同温度的饱和蒸气压，因而需消耗更多的能量使物料中的水分蒸发，因此以焓计算时，其焓差值应加结合能$，即潜热的增值!!，即!%#!!%"!!（#$%+）式中!%———考虑物料的结合能蒸发每’*水所提供的能量（’()’*）；#!%———干饱和蒸气表查得的焓差（’()’*）；!!———水与物料的结合能（’()’*）。式（#$+1）中的相对湿度值是根据凯尔文定律得出。相对蒸气压为&#%"#蒸!!&!67（8$&!）（#$%%）’#(液+## 第六章干燥动力学分析式中!———毛细管曲面上的饱和蒸气压；"!#———平面上的饱和蒸气压（于饱和蒸气压）；!———表面张力；"蒸———毛细管上方的蒸气密度；"液———毛细管中液体密度；$———毛细管半径。表!"#列出了相对湿度与毛细管半径$之间的关系值（全润湿条件#下）。表!"#全润湿条件下水的弯月面上相对蒸气压与毛细管半径$之间的关系!!!!#（$）$%&’"（()*）!!#（$）$%&’"（()*）!!#（$）$%&’"（()*）!!!!!!’+’,’+-!!’+,’&+,!!’+.,#&+.!!!!!!’+&’’+/!!’+,,&+0’!’+.!#!+-!!!!!!’+&,’+,(!’+!’#+&&!’+.(-,+-!!!!!!’+#’’+!(!’+!,#+,’!’+.0,-+-!!!!!!’+#,’+(0!’+(’-+’&!’+..&’(+,!!!!!!’+-’’+0.!’+(,+-+(-!’+...&’((+’!!!!!!’+-,&+’#+’+0’/+0-’+....&’((’+’!!!!!!’+/’&+(&’+0,!+!&&+’’’’"!!!!!!’+/,&+-/’+.’&’+#,",由表!"#可看出，当$1&+’(,%&’)*，##&时，弯月面上的饱和蒸气压实际上等于水为平面时的饱和蒸气压。这是把毛细管区分为微毛细管（$2",",&’)*）和大毛细管（$3&’)*）的基础。&由式（!"&0），%1"&’45，当时，%1&’45/1-+/(%#1&’45#1’+#,#-&’67克分子，而当#1’+...时，&’()&1’，因此，根据物料的微毛细管半径可确定出相对湿度值，即可算出湿物料的结合能%值。#&!( 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册针叶树管胞弦向直径为!"#$"，阔叶树的导管的管孔为&"#!%〔&(〕〔’)〕’""!%，因只有半径为"*!!%以下才为微毛细管，因此，这些管胞与导管（均属细胞腔尺寸），存在的是自由水，由图+,!&可知，管胞或导管中水分的流动也要穿过纹孔才能进入近邻的细胞中，而纹孔的最大半径只有"*""&#"*〔’)〕’!%，因此，木材内部水分的迁移过程既要通过大毛细管又要通过微毛细管，包括细胞腔内自由水的排出均是如此，因消耗于木材内的水的结合能不只是表现在排出细胞壁的水或在平衡含水率以下才有，而是在整个排水过程中，在水分迁移过程都有能量的消耗。因此，应该把干燥过程看作是能量和物质的综合迁移。由于物料的结构复杂，所以传热传质过程（干燥过程）的机理较其他传质〔&’〕过程要复杂的多。四、毛细管多孔胶体材料的吸收光谱毛细管多孔胶体材料，包括木材、食品、果品及粉状、纤维状多孔材料以及各种油漆、涂料等，对红外辐射光谱均具有反射、透射与吸收特性。液体、胶体、毛细管多孔胶体及非晶固体与气体物质不同，它们仅有振动光谱，还有转动光谱因分子振动能级改变时转动能级也随之改变，所以红外光谱亦称振动光谱与转动光谱。红外光谱能量被物料吸收，变为物料分子的振动能即热能，所以红外光谱效应又称热效应。在辐射加热中，物料只能通过吸收辐射才能获得能量，那些被透过和反时的辐射对加热不起作用。因而吸收率才是表征辐射能被物料利用多少的唯一参数。图+,!-是苹果、苹果干，马铃薯、马铃薯干、茶叶、木材和瓷漆的吸收光谱，图+,!-有以下特点：（!）所有毛细管多孔胶体在波长!左右的吸收率为最低。!%（&）在".!*)#’波段，光谱吸收率!值逐渐增大。!%"（’）在大于’波长后，光谱吸收率!均达到各自物料的最大值，其中对!%"茶叶与湿的绿茶，!约为"*/#"*$，而其他物料的!值约为"*$)#"*(。""!+$ 第六章干燥动力学分析之所以有这样的吸收光谱是和物料本身的特性及水分子特性有关的。例如淀粉、木材及某些油漆材料的分子都含有!"和#"原子基团，所以在波长$$%&$!’（此为!"基的典型频率）及(%)$!’（此为#"$的典型频率）附近出现吸收带。水和物料中存在的水分对吸收光谱有很大的影响。液态水在波长$%&$!’、)%*)!’、+%,$!’和,-%./!’附近有基波振动。湿物料会在这些波长附近出现吸收带，这是物料中附着水分子的振动。液体和固体中辐射散射强度与绝对温度成比例，与物料的密度有关，一般是随密度的增大而增强，此外还与液体表面张力有关，随表面张力的减小而增强，水的表面张力系数最大，因此水面对辐射的散射低于其他液体。当波长为$0,//的红外辐射同巨大粒子!（例如植物细胞和淀粉颗粒）!’作用时，会激发出复杂的振动，因此就一个粒子而言，其振动并非是一个常量，粒子对辐射的散射也包括粒子的反射、折射和二次辐射的综合作用。分子的散射现象或一般散射现象是在物质不均匀处（如具有密度梯度、湿度梯度、温度梯度、各向异性及结构不均处）产生的。因此，物料中的不规则气孔和毛细管，以及毛细管液面的边界均会引起辐射散射和辐射方向的改变。植物性材料的纹孔壁及细胞膜是由胶态粒子组成的，胶态粒子的尺寸与可见光和近红外区域内的辐射波长相等，这些粒子也就是该种物料的散射中心，会发生多次散射，即使是厚度小于,’’时，也会产生二次以上的多次散射，并吸收辐射能量。因此，物料的散射特性亦和辐射传热密切相关。综上所述，木材、茶叶、果品等毛细管多孔胶体在波长(%/0,-区域内，!’对辐射有极强的吸收，这是构成毛细管多孔胶体的所有组成物质均吸收辐射所致。,+& 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"#$物料的吸收光谱#—苹果干（#%&&）’—苹果（#%&&!()!*!+）,—马铃署（#%&&!(-$*.+）$—马铃薯干（#%&&）.—桃花心木（%*$!&&）!—山毛榉（%$)&&）-—松木（%*$!&&）)—茶叶（干）/—湿绿茶#%—马铃薯淀粉（!(-!*.+）##—马铃薯淀粉（!(##*)+）#’—0"..瓷漆!物料中含有水分，在光谱的#*%1#.*%波段内，水的反射率很低（#*!+"&1$*)+），特别是木材表层含有水分，更导致木材的反射率降低，在该光谱波段内，随着含水率的提高，"及#值均减小而$值上升，即水分强烈吸收辐射。!!!五、红外辐射的穿透性丹克沃特为了刑侦方面的目的，特别是为了在不开封情况下辨认和阅读文件，曾研究利用红外照像术的可能性。将#%%2的炭丝灯泡作为辐射源，距被拍照对象#&处进行拍摄，不仅得到了非常清晰的文件原文图像，而且也得到了未开封的信封内具有复杂图形的钞票及商品支票的图像。特雷和列卡姆特应用显微光度法对拍照的底片进行处理（比较底片曝光黑度），得出了红外辐射的穿透性与试材厚度的关系。曝光%*’.3时，通过云杉、松木、杨木的辐照造成红外底片的黑度极高。红外辐射能够部分地穿透黄杨和#-% 第六章干燥动力学分析山毛榉木材，曝光为!"时黄扬和山毛榉的底片的黑度也极高。特里伯里根据甫拉特的研究，并对研究结果加以处理，得到了表#$%的红外辐射对木材的穿透数据表#$%红外辐射对不同木材的穿透性树种穿透深度（&&）树种空透深度（&&）落叶松!’(松木%’)冷杉#’(杨木)云杉#槭木)千金榆*’%栎木*山毛榉%樱木+’*灰赤杨+’%胡桃木,-!黑桤木!’#椴木)’#!·"·列别捷夫给出了不同波长的红外辐射对+-!&&松木试材的穿透性。〔%#〕从波长+-,(!’(-(!，其透过率为)-#.’,-!.。#&王德新对红外木材干燥炉内堆垛的外侧木板（能直接接受红外辐射的板），用铠装的温差电偶测其表面及深度为%&&、#-!&&及/-(&&处的温度，$+&&结果表明，%&&、#-!&&深处的温度值高于板表面温度，但/-(&&处的温度已低于极表面温度。试验板材为松木，该数据与表#$%中落叶树的穿透深度!’(&&相接近。关于红外辐射对木材的穿透深度，王德安做了大量实验，在波长%’+!#&范围内，对/种木材作了透过率!的实验，结论是：!（+）各种木材的透过率非常低，而且彼此相差不大。（*）辐射源温度由*+,0降到+*,0，即峰值波长从#-1变到(-)时，#&#&〔%/〕透过率基本不变，这表明木材的吸收系数依赖于波长的关系不甚明显。上述这些实验结论和图#$+)是一致的，而图#$+)还给出了,-)’%波#&段内的吸收光谱。辐射能向湿物料内部的渗透决定了红外辐射传热传质的某些特点。不同作者研究了湿物料的红外光谱段内的穿透性，这些物料被分成三类：对辐射能+(+ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册具有很大穿透性的物料（如玻璃、纸、毛织物等）；穿透性很小的物料（如面包、马铃薯、砂子、木材等）；和实际上不透红外的物料（如粘土、硅藻砖等）。不同木材在!"!辐照时其吸收率、透过率、反射率与木材含水率之间的关系见图$%!#!&。图$%!&最终层厚为不同值时不同树种试材的!、"及#值（"’!"!）同含水率的关系!!!!#!—山毛榉（("$(##）)—松木（("$*##）+—桦木（("$$##）虽然物料吸收的辐射能只占入射辐射能的很小一部分，但当辐射能很大时，物料仍被强烈加热。使用红外辐射加热时，分析物料的温度场具有很大的意义。从被照射物料的温度场可以看出某一深度上料层的受热强度，了解物料内部的传热传质规律。图$%!$画出了用红外辐射烘烤面包团的温度曲线。实验采用))(,&((-!*) 第六章干燥动力学分析的镜面灯作辐射源，物料与上辐射源之间相距!"##，与下辐射源之间相距$%&##，烘烤是在一个金属炉中进行的，炉底的温度为’%"(。从图)*$)可看出，只有’##深层在"+’,’#-.时的温度高于表面温度，其余温度均低于表面温度。烘烤%+&#-.后,&##深层与/##深层出现恒温为$""(，而对于%"##深层，要烘烤)+/#-.才有恒温段出现，约为0/(。在第/#-.，表面与%"##深层（曲线&）之间的温差达$""(，温差太大。图)*$)红外辐射烘烤面包团的温度曲线$—样品表面’—’##深层%—&##深层1—/##深层&—%"##深层红外辐射穿透性问题十分复杂。从图)*!可看出，在高温辐射条件下干燥’’##厚的松木板，在1"+!"#-.之间，在距表面深$##处出现温度高于表面温度的情况，其最大温差约为/(。而从图)*/可看出，用暗辐射干燥$"##厚的桦木时没有出现内层温度高于表层的现象。天津大学进行的对多种木材的大量实验和及对’!种中草药的实验中，当料层厚度为&+&"##时，也很少发现料层内层温度高于表层温度（降速干燥段除外）。陈士亮等用%’##2&"##2$)"##的樟木块做实验，在木块上钻&个深度为$/##的孔，插入温度计以测量木块内的温度分布，在$&"(的干燥箱中加热，每’"#-.钟分别记下&支温度$!% 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册计的读数，所得结果均是表面温度高于内层温度，用不同树种、不同形状、不同尺寸的木材以及为了避免对流传热的影响，将木块放入真空炉内加热，其结果〔!"〕全是木材表面温度高于内层温度。但吴玮等实验用初含水率为#"$%&，终含水率为’#$!&的!())厚作木板，在气氛温度为*#+中测得’$#,"-后。木〔"’〕材中心层温度高于表层温度。综上所述，评定物料对红外辐射的穿透性能时，还需对供热条件、实验方法等作进一步的分析。此外，物料内部温度分布还受其导热性能的影响，情况更加复杂。但从大量实验可以看出，所有内层温度高于表层温度的情况，无论是木材还是面包团，都是在距表面’))、!))、#))处发生的，均是在浅层起作用，对难干的厚物料的干燥不起关键性作用。对木材红外干燥炉而言，木材直接受到辐照的表面比起整堆垛木材，其所占比例甚小，更不起关键性的作用，因此，曾有作者对此作用提出过质疑。但有一点是十分关键的，即红外辐射源导致的对流与导热亦应属红外辐射的作用。正如阴面生长的植物，虽然没有直接受到太阳的辐照，但太阳辐射的作用仍存在，否则这些植物亦难以生存。’*" 第七章干燥过程的测试与控制第七章干燥过程的测试与控制人工干燥就是按照预先制订的干燥工艺，人工控制干燥条件，最后得到干燥后的成品。影响干燥速度和成品品质的参数有温度、温度、气流流速和流量以及食品水分活度和含水量等。在干燥过程中（或完成后），需要对这些参数进行准确和及时的测试，并依据测试结果对干燥设备实施控制。第一节温度测量一、概述（一）温度与温标温度是表示物体在热平衡状态时冷热程度的物理量，其实质是物体内部分子运动平均动能大小的标志。温度在食品工业上有着非常重要的作用。用来定量表示物体温度高低的标尺叫做温度标尺，简称温标。从!"世纪初开始各国科学家提出过多种温标，其中比较著名的是华氏温标和摄氏温标。!"#"年英国的开尔文从热力学第二定律直接引出热力学温标，以后几经修改，成为被公认的国际统一温标。热力学温标与特定的物质性质无关，因此具有稳定性、唯一性、复现性和客观性。热力学温度也叫绝对温度，单位为“开尔文”，简称“开”，以符号“$”表示。!&% 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册具体来说，是取水的三相点为参考点，定该点的温度为!"#$%&’，相应的换热量为!。当测得换热量!后，便可按热力学第二定律求得相应的温度。(!"#$%&")!（"*%）!(国际温标是体现热力学温标的一种实用温标。自%+!"建立以来，曾作过多次改进，最近一次是%+&,年确定的，即为%+&,年国际实用温标（-./01.2/34.256127/3725879:012/;10<7257*%+&,），简称-68<*&,。我国于%+"#年%月%日起正式采用，目前我国现行标准是-68<*&（,%+"=年修订版）。它规定以热力学温度为基本温度，符号为8，相应的单位为开尔文，符号为’。水的三相点热力学温度%#)（"*!）!"#$%&必须注意，水的三相点温度是指液态水、固态水和气态水蒸气在水的饱和蒸汽压&%>$=62下处于相平衡时的温度，其温度值为!"#$%&’；而水的冰点则是液水与固态水两相在一个标准大气压下处于相对平衡的温度，温度值为!"#$%=’。温度也可以用摄氏度表示。摄氏温度的符号为/，单位用?表示，在概念上重新定义如下：$)"*!"#$%&（"*#）工程上可近似用下式计算：$)"*!"#%&（"*@）国家温度标准仪器只有一个，但各类温度计成千上万。为了保证温度量值的正确与统一，需要将国际实用温标传给每个温度计，即将国家标准通过一系列媒介传递给温度计产品或测温装置。反之，用户所用的温度计要向比它精度高一级的温度计进行校对（或称跟踪），依次类推，每一级都有允许误差，看跟踪校对的结果是否符合要求。传递与跟踪系统如图"*%所示。现在一些工业国家只强调跟踪系统而不再强调标准传递系统。强调下一级跟踪上一级是正确的，正象大家按电台报时对表一样。这种跟踪系统的优点是效率高和节省经费，可以发挥基层的积极性。主动跟踪校对。%"& 第七章干燥过程的测试与控制图!"#温标的传递与跟踪（二）测温仪表（#）测温仪表的分类。通常把测温仪表分为接触式和非接触式两大类。前者感温元件与被测介直接接触。后者感温元件不与被测介质接触。接触式测温仪表可分为：膨胀式温度计、压力表式温度计、热电阻温度计、热电偶温度计和半导体温度计等。非接触式测温仪表可表分为：光学高温计、辐射高温计和比色高温计等。（$）两类测温仪表的比较。用接触式测温仪测温时，感温元件可以插入需测温的部位，测量简单可靠；同时，由于耐热材料的限制，一般只能测#%%%&以下的温度，而且感温元件本身有一定热容量，需要一定的时间才能达到热平衡，故测温时有滞后现象。非接触式测温通过热幅射进行，可测高温，响应速度快，不会破坏被测介质的温度场：但是易受到物体的反射率、距离、烟尘及水蒸气等影响，测量误差比接触式大，精度一般为#%&左右；同时，二次仪表所需投资也比接触式大。选择测温仪表时需要考虑使用范围、精度、线性、响应速度、记录与控制性#!! 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册和费用等项指标，各种测温仪表的优缺点比较见表!"#。在食品干燥设备的温度测试中、一般都使用接触式温度计，所以本书不再涉及非接触式温度计的有关内容。（$）测量温度时的注意事项%）在用接触式仪表测温时，感温元件必须与被测对象密切接触。&）感温元件的热容量要小，不能改变被测对象的温度分布。被测物体很小时，更应注意这一点。表!"#各种测温仪表优缺点种类优点缺点结果简单，使用方便，测量准确，测量上限和精度受玻璃质量限制，玻璃液体温度计线性尚可。价廉易碎，不能自动记录和传送压力式温度计结构简单，不怕振动，防爆，价廉精度低，测量距离远时滞后大双金属温度计结构简单，强度大，线性尚可，价廉精度低，响应慢精度高，便于远距离、不能测高温（’()*+），体积大，热电阻温度汁多点集中测量和控制测量点温度有困难测温范围广，精度高需冷端补偿热电偶温度计便于远距离多点测控，线性良好在低温段测量精度较低使用方便，线性良好，精度高测温范围窄（")*,#)*+）-半导体温度计便于远距离多点测控高精度测量时需进行补偿感温元件不破坏介质温度场低温段测量不准确，易受环境条件辐射式高温计响应快，测温范围广影响，非线性，需修改测量值，价高.）被测对象温度变化较快时，应选用滞后小的感温元件。/）接触式感温元件应在被则对象中顶入一定深度。在气体介质中，金属保护管插入深度应为保护管直径的#*,0*倍；非金属保护管插入深度为保护管直径的#*,#)倍。1）感温元件要防介质腐蚀。#!2 第七章干燥过程的测试与控制二、膨胀式温度计膨胀式温度计分为液体膨胀式和固体膨胀式两大类。液体膨胀式温度计又可根据工作液体不同，分为水银温度计和有机液体温度计；固体膨胀式温度计根据其结构，可分为双金属温度计和杆式温度计。（一）液体膨胀式温度计（玻璃液体温度计）（!）结构。玻璃液体温度计在结构上可以分为两类，一类是用作标准的双重管式温度计，另一类是普通用的单管式温度汁，如图"#$。图"#$玻璃工作温度计双重管式温度计一般叫做基准温度计，其特点是毛细管与刻度尺相互独立，外部再用一根玻璃管装在一起。这样可以减少毛细管膨胀对刻度尺的影响、提高测试精度。一般这种温度计多作为基准温度计，%支为一组，整组测温范围为&’(&’’)，每支测温范围**)左右（测量上下限之差）。单管式温度计也叫棒状温度计，刻度直接刻在玻璃管外表面上，这种温度计精度稍低，但由于价廉和使用方便而被广泛采用。单管式温度计一般都刻有浸没线标志，使用时要把温度计插至浸没线为止，因为刻度标尺以浸没线为基准标定的。（$）测温原理。当感温头受热时，工作液体膨胀，其规律用下式表示!!$#!!+!（’"#"）（#$##!）（"#*）式中：!、!、!———分别为工作液体在温度#、#及’)时的体积；!$’!$!", 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!!、!———分别为工作液体和玻璃的体膨胀系数。目前常用的工作液体是水银，它的膨胀系数虽然不大（"#"""!$!%&），但与玻璃的附着力很小，毛细管可以做得很细。因此读数精度较高；另外，获得高纯度的水银比较容易。水银温度计在’()""&范围内的测量精度可达"#"!&。一般的水银温度计测温范围为*)"(!+"&，采用充入惰性气体和加压措施后，可测至,""&。在测量低温时需选用有机液体作为工作液体。常用的工作液体及测量范围列于表,*-中。表,*-常用工作液体及测量范围适用测量范围（&）工作液体下限上限水银*)",""甲苯*."!""乙醇*!"",+石油醚*!)"-+戊烷*!."-"（)）液体温度计测量误差分析。使用玻璃液体温度计时，其测量误差主要来源于以下几方面：/）零点位移。在制造和使用温度计时，加热和冷却一般是交替进行的，由于玻璃胀缩的滞后现象，使温度计产生零点位移，在测量时产生附加误差的办法是在刻度前进行时效处理。0）插入深度误差。对于要求将液柱全部插入被测介质的温度计，如工作条件不能满足时，必须对读数加以修正，其修正值为!"1!#（"*"!）（,*2）式中：!"———液体露出部分的温度修正值（3）；!———工作液体与玻璃的相对体膨胀系数（两者体膨胀系数之差），工作*5液体为水银时，!1!#24!"%3，工作液体为有机体时，!1!#"4!"*)%3；#———液柱露出的高度，以度数表示（3）；"!———液柱露出部分的平均温度，即环境温度（&）；!$" 第七章干燥过程的测试与控制!———温度计的指示值（!）"）分度误差。温度计是根据几个平衡点温度（如凝固点、沸点等）来进行分度的，并把平衡点间划分成均匀的等份，这与实际情况有一定出入，从而造成分度误差。#）读数误差。在进行读数时，观察者的视线应与标尺垂直，水银温度计按凸出弯月面的最高点读数，酒精等有机液体温度计按凹月面的最低点读数，否则会引起误差。（二）固体膨胀式温度计（$）双金属温度计。双金属温度计中的感温元件是把两片线膨胀系数不同的金属片%与&迭焊在一起制成的，如图’()所示。受热时，由于两金属片的线膨胀系数不同，从而使双金属片向膨胀系数小的%片方向产生弯曲，温度越高或两片金属的线膨胀系数之差越大，则引起的弯曲角度就越大。根据双金属片弯曲角度大小可以确定被测温度的大小。在双金属温度计中，利用双金属片的弯曲来带动指针转动。图’()双金属片双金属温度计的优点是结构简单、成本低廉、耐用、耐振等，缺点是测量精确度不高。常用测量范围为(*+,)-+!，误差一般在.（$,+/-）0。（1）压力表式温度计。压力表式温度计是利用封闭容器中的液体、气体或某种液体的饱和蒸汽受热后体积膨胀或压力变化的性质设计制作的，这种温度$2$ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册计的结构如图!"#所示，由感温元件（温包）、毛细管和盘簧管（或弹簧管）等元件组成一个封闭系统，在系统内填充工作介质。测温时将温包置于被测介质中，温包内的工作介质因温度升高引起压力增加，经毛细管传给盘簧管并使之产生一定的变形，然后借助于指示机构指示出被测温度值。由于温包直接与被测介质接触，因而要求高强度、高导热率、低膨胀系数和耐腐蚀性，一般常用黄铜制造，食品工业中用不锈钢制造。毛细管的作用是传递压力，直径愈小，温度计的测量精度就愈高。但是它的直径愈小或长度愈长，则传递滞后现象就愈严重，也就是温度计的反应迟钝。压力表式温度计的结构简单、价格低廉、使用方便，可以有一定的测量距离，故在冷库和烘房中应用较多，但它的测量精度较低。测温范围一般为"$%&$$%’，工作距离小于(%)。图!"#具有双金属片的液体压力表式温度计*+工作液体,+温包-+毛细管#+盘簧管$+双金属片三、热电阻温度计热电阻温度计的测温原理是根据导体（或半导体）的电阻值随温度变化的*., 第七章干燥过程的测试与控制性质，用二次显示仪表将电阻值的变化测量出来，从而达到测温的目的。用导体材料做成的感温元件称为热电阻，其电阻值随温度升高而增大；用半导体材料做成的感温元件称为热敏电阻，其电阻值随温度升高而降低。热电阻温度计的优点是：测量精度高，有较大的范围，在自动测量（如远距离测量、多点测量或自动控制）中易于使用。（一）热电阻（!）铂电阻。由于铂在氧化性介质中，甚至在高温条件下化学和物理性能都非常稳定，因此，铂电阻具有精度高、稳定性好、性能可靠等优点，是"#$%&’()*’+&,(-温度范围的基准测温元件。铂电阻的缺点是价格较贵。铂的纯度用用.!++/.+表示。.!++表示!++-时铂电阻的阻值，.+表示+-时铂电阻的阻值。作为标准仪器的铂电阻，.!++/.+不得小于!&’%#$+，对于一般工业上用的铂电阻，其.!++0.+为!&’%!以上（比值越大则铂的纯度越高）。我国以前工程上常用的铂电阻分度号为12（!.+3(*&++!）和12（#.+3!++&++!），现在全国统一后的分度号为45$（+.+3$+&++!）和45!+（+.+3!++&++!）。温度在"#++)+&-之间，铂的电阻值和温度的关系为：#’!53.〔+!62"61"67"（5"!++）〕（,",）或#’#53!62"61"67"（5"!++）〕（,"8）式中：#5———5-和参考温度+-时的电阻比值，即#53!5/!+。温度在+)*$+-之间，铂的电阻值和温度的关系为：#!53.（+!62"61"）（,"%）或’#53!62"61"（,"!+）按照我国标准规定，对于工业铂电阻，式,",及式,"%中的系数为："’23’&%*8,9!+（!/7）",#13"$&8(9!+（!/7）"#(73"(&##9!+（!/7）铂电阻45$+和45!++的准确度等级及其允许误差见表,"’。!8’ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册（!）铜电阻。铜电阻的电阻值与温度的关系几乎呈线性，电阻温度系数也比较大，而且材料容易提纯，价格比较便宜，所以在一些测量精度要求不是特别高且温度较低的场合，使用很普遍。工业用铜电阻的测温范围为"#$%&#$’，电阻值和温度的关系为：!/()*(（$&+,!+-!+.!）（&&"&&）或!/0)*&+,!+-!+.!）（&&"&!）"/式中：,*12!33445&$（&6’）；"7!-*"!2&//5&$（&6’）；"4/.*&2!//5&$（&6’）；由于铜电阻在$%&$$’之间基本上是线性的，电阻值与温度的关系也可用下式表示：()*(（$&+!)）（7"&/）"/式中：!———铜的电阻温度系数，在$%&$$’范围内，!*12//5&$（&6.）。铜电阻以前的分度号为8（($*#/2$"），现在全国统一后的分度号为.9#（$($*#$2$"）和.9&$（$($*&$$2$"），其准确度及允许误差见表7"/。图7"#热电阻体（/）热电阻的结构类型&31 第七章干燥过程的测试与控制!）普通型热电阻。热电阻体的结构如图!"#所示。铂电阻体通常是用直径为（$%$&’$%$!）($%$$#))的纯铂丝单层绕在云母、石英或陶瓷骨架上制成的，外面套上石英或云母保护，然后再将热电阻装入外保护套管。电阻体的引出线高温下用银，低温下用铜。铜电阻体常用直径为$%*($%$$#))的漆包铜线或丝包线分层绕在塑料的圆柱形骨架上，然后涂上绝缘漆而成。钢电阻用直径为*))的铜丝或镀银铜丝做引出线。所有热电阻丝均采用无感双线绕法。为了改善热传导，在电阻体与外保护管之间装有金属片制的夹持件或内套管。普通型热电阻较大，与外保护套管之间有较大间隙，因此这种热电阻的响应慢，耐振性和坚固性也较差。+）铠装热电阻。随着生产发展的需要和技术的进步，近年来已开始生产铠装热电阻。它是将感温元件先焊到预先拉制好的并与保护套管及绝缘材料组成一体的导线上，然后在外边焊上一小段保护管，在感温元件与保护管之间充填氧化镁绝缘材料，最后在端部焊上封头。铠装热电阻的外径一般为,’-))，最小*))，保护套管多用不锈钢。这种热电阻体积小，内部无间隙，故热惯性小，响应速度快，同时机械性能好，耐振，抗冲击，延长了使用寿命。表!"&热电阻的技术特性名称湿度范围/$分度号精度等级1*$（$/*$$2/$）最大允许误差（.）名义值（!）允许误差（0）（代号）（.）67*95%$$($%$#"*%&:*$($%$$$!"级：",$$’$.，(（$%*#;"&（48#$）（#$%$$）($%*#*%&:*$%$$*9%#<*$=）$’5#$.，(（$%*#;&%$<67,($%$$#"*%&:*$($%$$!铂电阻"&=）*$$%$$*$",$$’5#$（48*$$）($%*#*%&:*$($%$$*（134）#级：",$$’>.，(（$%&$;67&"5%><*$"&=）&$$%$$($%**%&:*$($%$$*（48&$$）#$’5#$.，(（$%&$;9%#<"&*$=）@#&%$铜电阻$%**%9,#;$%$$*（$%&;&%#*$"&=）"#$’*#$?A#$#$%$（13?）$%**%9,#;$%$$,（$%&;5%$*$"&=）?A*$$B>$%>*-# 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册表!"#标准化热电偶的技术数据电阻率*（+%%’%）热电偶材料测温范围允许误差热电偶名称分度号（$%&）极性识别化学成分长期短期温度（&）允许温差（&）(,$!’(()(:+’（8;级）-正较硬1%234，+%256%’$#!7%%铂铑+%"铂%’7#8%9+0%%%9+8%%（:0’%）（./"0）负较软+%%234%’+77%%:%’82·4/正较硬!%234，0%256%’$#8!<%%:（#"级）铂铑0%"铂铑7%’%00%9+7%%%9+<%%（.."$）负较软1#234，78256%’$+8=<%%:%’82·4>正不亲磁19+%2@A，%’#2-B，其余CB%’7<"$%%9"$%%9!#%%:0’（%"级）镍铬—镍硅#’+%（*?"$）负稍亲磁$’8902-B，@A%’7）2，其余CB%’$89%’00+%%%+0%%=#%%:%’!82·4正色较暗19+%2@A，%’#2-B，其余CB%’7）#’$<"$%%9$%%"$%%9#%%负银白色7%2@E，#%2CB%’#1"8%9:%’!82·40%%#-、/、G为我国已实施的新的分度号，它们与国际电工委员会（;*@）的标准一致，而括号内为我国原来的的分度号。$长期或短期使用温度上限与热偶丝直径有关。H）薄膜热电阻。为了减少热电阻的热情性，提高测量灵敏度和响应速度，就需尽量减少感温元件的体积，增加5。的阻值。薄膜热电阻就是这样的一%种新型热电阻。它是利用真空镀膜技术将纯金属（如铂）直接蒸镀于绝缘的基片上。外形有棒状和片状两种。棒状的类似于铠装热电阻，外径与长度有多种0规格；片状的尺寸可小至（+I0I%’$）((，5可高达+%%%!。%（二）热敏电阻热敏电阻相对于热电阻有如下优点：（+）电阻温度系数大，其绝对值可比热电阻大#91倍；（$）比电阻很大，因此可以制成极小的敏感元件，使得热惯性小，导线电阻+<7 第七章干燥过程的测试与控制的影响也很小；（!）构造简单；根据不同需要可制成不同形状的感温元件；（"）寿命长，机械性能好。热敏电阻的缺点是复制性和互换性差。热敏电阻的材料常用铁、镍、锰、钴、钼、钛、镁和铜等金属的氧化物，或它们的碳酸盐、硝酸盐和氯化物等做原料，加入有机粘合剂混合并精制成形后，经高温烧结而成。形状有片状、棒状和珠状等。片状的厚度在#$!%%，直径在!$#&%%之间；棒状的保护管外径为#’($)%%，长度为($*%%；珠状的外径为#$!%%。热敏电阻的使用范围为+#&&$!&&,我国规定在+"&$#(&,之间的误差为-).。由于热敏电阻元件体积很小，自热比较大，尤其在测量低速气体温度时不能忽视。（三）热电阻温度计及其线路热电阻温度计主要由热电阻传感器、测量桥路、显示仪表及连接导线组成。根据热电阻传感器的阻值随温度变化的特性，只有测出其工作状态下的阻值，即可由电阻和温度的关系得到被测温度。热电阻的阻值一般在几欧到几十欧范围（热敏电阻的阻值在#&/!以上），因而传感器的引线及连接导线的电阻对温度测量结果有很大影响，特别是引线常处于被测温度环境，其电阻值随温度的变化难以估计和修正。因此，为了消除导线电阻的影响，热电阻温度计的连接线路有两线制和三线制接法。实验室精密测温时采用四线制接法。工业上测量电阻值常用不平衡电桥与平衡电桥两种方法。（#）用不平衡电桥测量电阻。热电阻与热敏电阻一样，都可以用不平衡电桥进行测量，然后用动圈仪表指示出温度值，图*+/为其方框图。图*+/配有动圈式仪表的热电温度计框图当热电阻传感器感受到温度的变化时，输出电阻的变化信号!0，经过不平衡电桥及动圈仪表回路变换为不平衡的电压和电流信号输出，最后由动圈仪表#1* 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册的指针直接显示（通常在仪表的表头上标出与电流相对应的温度值）。用不平衡电桥测量电阻有两线制和三线制两种连接方式。图!"!所示为两线制的热电阻与两线制的不平衡电桥的接法。图中，#为动圈显示仪表，$%、$&、$’及（$()&$*）组成不平衡电桥的+个桥臂，$(为热电阻，$*,$*%)$-为线路电阻，而$-等于热电阻引线电阻$-%与连接导线的电阻$之和，$为调整电阻。由于$与$一起处于电桥的一个桥臂中，因此-&*%-($-随环境温度的变化全部加入到热电阻的变化之中，直接影响到热电阻温度计测温的准确性。图!"!热电阻与不平衡电桥均为两线制接法图!".热电阻两线制、电桥三线制接法如果二次仪表为三线制，而热电阻为两线制时，则采用图!".的接法。此时电桥的电源对角线的/点自显示仪表内部移到了现场（热电阻传感器内部接线柱上）。两根连接导线电阻分别串入$’和$(两个桥臂上，可在很大程度上%.. 第七章干燥过程的测试与控制减少连接导线电阻变化的影响，但由于热电阻仍为两线制，故热电阻引出线电阻的影响仍有消除。图!"#为标准三线制接法。此时两根引线$及连接导%&线$分别接到两个臂上，第三根则接到电源的对角线上，这样就几乎完全消除%’了引出线和连接线电阻变化的影响。（’）用平衡电桥测量电阻。使用平衡电桥的电阻温度计是闭环式仪表，它可以自动测量热电阻的阻值，并用对应的温度值进行显示和记录。平衡电桥的方框如图!"&(。平衡电桥已有系列产品，与热电阻配用时均为三线制接线方式，如图!"&&。在平衡电桥中，仪表)作为指零仪表使用，它的作用是检测电桥是否处于平衡状态。被测电阻$的阻值变化时，导致电桥不平衡，经放大器放大后，推*动可逆电机带动滑线电阻$上的滑动点移动，改上支路两个桥臂的比值最后+使电桥恢复平衡，而被测温度则由滑点,的位置来指示。图!"#热电阻及电桥均为三线制接法图!"&(平衡电桥方框图利用平衡电桥电桥测温时，电源电压的变化对读数没有什么影响；而利用&-# 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册不平衡电桥测温时，电源电压的变化对仪表的读数有直接影响（示值与电压变化呈正比）。所以不平衡电桥的电源采用二级稳压，并应考虑温度补偿措施。一般配有不平衡电桥及动圈仪表的热电温度计精确度较低，而配有自动平衡电桥的标准三线制接法的电阻温度计精确度较高。图!"##热电阻及平衡电桥均为三线制接法四、热电偶温度计热电偶温度计主要由热电偶传感器、变换器、显示器及传输通道四个环节组成。热电偶传感器（简称热电偶）是工业上应用最广泛的温度传感之一，也是有源热电传感器的主要类型。热电偶的测温精度仅次于热电阻，灵敏度高，稳定性及复现性较好，结构简单，互换性好，有标准化的定型产品，使用非常方便。热电偶另一个明显的优点是测温范围宽，高温可达$%&&’，低温可达"$()’。（一）热电偶测温原理热电偶测温是基于热电效应或称为塞贝克（*+,-./0112134）效应、在两种不同的金属5和6组成的闭合回路中，如果它们两个接点的温度不同，则会在回路中产生一个电动势，称为热电势或塞贝克电势，并由这个热电势在回路中引起连续的电流。这种现象就是热电效应或塞贝克效应。如图!"#$，两种丝状#)& 第七章干燥过程的测试与控制的不同金属组成的闭合回路称为热电偶；金属!或"称为热电偶的热电极或热图#$%&热电偶测温原理偶丝；置于温度为’的被测对象中的热电偶接点称为测量端，也称为工作端或热端；温度为参考温度’的另一个接点称为参考端，也称为自由端或冷端。在(热电偶回路中串接一个毫安表，当’!’时，热电势产生热电流，毫安表发生偏(转，根据偏转量的大小就可以确定被测对象的温度。这种热电势与温度的关系称为热电特性。（二）热电偶基本定律利用热电偶作为传感器来检测温度时，必须在回路中引入变换器和显示器，并用导线连接起来，因此需要掌握下面的基本定律，以保证正确地选择和使用热电偶。（%）均质导体定律。由同一种均质（或半导体）组成的闭合回路，不论导体（或半导体）的截面和长度如何以及各处的温度如何分布，都不能产生热电势。也就是说，如果热电偶的两个电极是由两种均质导体组成，那么热电偶的热电势仅与两个接点的温度有关，而与沿热电极的温度分布无关。如果热电极为非均质导体，那么它们在不同的温度场里将产生不同的热电势。这时，若仅根据热电势的大小来判断测量端的温度高低，就会带来误差。所以热电极材料的均匀性是衡量热电偶质量的主要指标之一。（&）中间导体定律。在热电偶回路中，当引入其它材料的中间导体时，只要中间导体两端的温度相同，则回路的总电势不变。利用热电偶测温时，显示器和连接导线均可看作中间导体，只要它们两端的温度相同，那么对热电势就没有影响。（)）连接导体定律。在热电偶回路中，如果接点温度为’的热电极!、"分别与导线*、+相连接，其接点温度为’,，而*、+的接点温度为’（(见图#$%)），%-% 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册那么回路的总电势等于热电偶的热电势与导线的热电势的代数和。在实际测量中，对于贵金属热电偶可以采用补偿导线连接。此时只要在!热电极#、$"的热电特性一致就可以了。图%&’(连接导体定律（三）标准化热电偶根据热电偶的测温原理，理论上任何两种导体均可配成热电偶。但在实际使用中，对热电极材料有一系列技术和经济要求。能够满足大范围测温的热电极材料还没有找到，所以在不同的测温范围采用不同的热电极材料。表%&)为几种国内生产的常用热电偶，其中前两种为贵金属热电偶，价格较高，后三种热电偶材料价格比较便宜。（四）热电偶的测量误差（’）热电特性误差。热电偶的热电特性随其成分、微观结构以及应力而变化。因此，即使是相同型号的热电偶，它们的热电关系也互不相同。工程上常对其平均的热电特性测算后制成分度表，解决了互换性问题，但每一只热电偶实际的热电关系与分度表有一定偏差。（*）参考端温度误差。这一误差是指参考端温度不为+,时的误差，即!!-"!#（,）（%&’)）式中："———参考端温度误差（,）；./———该热电偶对应参考端温度的补正系数；!!———参考端实际温度与名义温度的差值（,）。（(）仪表误差。对于电子电位差计及动图式仪表的误差，可按下式计算：’0* 第七章干燥过程的测试与控制!仪!量程"精度等级（#）（$%&’）例如，()*—+,,电子电位差计的量程为-,,./,,0，精度等级为,1’级，其仪表误差为!仪!（/,,%-,,）",1’#!21’0（-）干扰误差。由于屏蔽和绝缘不良而引入的干扰电压经连接导线进入仪表，可能产生几度至几十度的误差。（’）传热误差。当用热电偶测量液体或气体时，热电偶端点与介质如没有处于热平衡，或者热电偶与外界有热交换，都会造成热电偶端点温度与介质温度的差别，即传热误差。（3）动态响应误差。由于热电偶本身具有热惰性，需要相当长的时间才能使热电极温度与介质温度达到动态平衡。在未达到动态平衡前的示值误差称为动态响应误差。图$%&-24)5型硅温敏二极管67%8特性五、半导体温度计半导体温度计是近十几年得到实际应用的新型测温器件。其温度传感器是利用半导体元件9:结的温度特性进行工作的，即在恒定电流条件下，9:结的正向电压与温度在很宽的温度范围内（如硅和砷化镓二极管约为-,.-,,;）表现出良好的线性关系。如果测出电压变化并显示出来，就可相应得到被测介质的温度。半导体温度传感器可分为温敏二极管、温敏晶体管和集成电路温度&/+ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册传感器三大类，使用范围均为!"#$%"#&。图’!%"硅温敏二极管(—)特性图’!%*硅温敏二极管的非线性误差（一）温敏二极管（%）基本特性。目前大量使用的是硅温敏二极管。当通过恒定电流时，在一定温度范围内，正向电压+与温度)呈现出近似线性关系。图’!%-是国产,./01%型（辽宁宽甸晶体管厂）硅温敏二极管的+,!)特性，其中2,是恒定的正向电流。可以看出，在!"#$%"#&范围内+与)具有良好的线性关系。,测量灵敏度（(正向电压对温度的变化率）也称为温度系数。在使用范围内，(是缓慢增加的（见图’!%"），因而导致了最大约3&的非线性误差（见图’!%*），在实际应用中应考虑线性补偿措施，一般补偿后的非线性误差（在!"#$%"#&范围内）小于4#5%&。%6- 第七章干燥过程的测试与控制图!"#!硅二极管温度计原理图图!"#$用不平衡电桥的放大电路原理图硅温敏二极管的工作电流一般取%&’(&&。应当注意，*+*随,增加而!)-减小。当,-.%&!)时，+约为"/012345；,-.#&&!)时，+约为"/0/%2345。（/）基本电路。二极管温度计电路由温敏二极管、精密恒流源、放大器、参考电压源和数字电压表等组成。图!"#!是电路原理图，恒流源向温敏二极管67提供恒定的工作电流，通过)#和)/两级运算放大器组成的放大器和电位器8(，可以得到#&2345的温度灵敏度，然后用数字电压表（639）显示温度值。也可以用不平衡电桥测量温度，放大电路见图!"#$，图中各桥臂的电阻一般采用对温度不敏感的线绕电阻（如锰铜电阻），电阻8用于调零，电阻8用于调/1整灵敏度（通常调为#&2345）。（二）温敏晶体管利用晶体管的温度特性测温与二极管相似，晶体管具有更好的线性和互换性，因此应用比较广泛。#:% 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册（!）基本特性。当集电极电流恒定时，发射结上的电压"随温度上升而近#$似线性下降，其"#$%&特性比温敏二极管的"’%&特性具有更好的线性。温敏晶体管测温范围为%()*!()+，硅晶体管的测量灵敏度约为%,-,."/+，非线性误差约为0,+。图1%!2温敏晶体管的基本电路（,）基本电路。图1%!2是一种最常用的温敏晶体管基本电路。这种接法的集电极电流仅取决于集电极电阻3和电源电压"，而与温度无关，从而保444证了温敏晶体管处于恒流工作状态。电流不同（一般取546!)*!))!7）对温度系数的影响不大，但同一批生产的晶体管在相同温度和相同集电极电流下，其"#$值的离散在0!)."左右，因此在使用时要严格挑选，或者调整54使各个传感器的输出相同。如果把晶体管的基极与集电极短路后作为二极管使用，其温度特性比普通二极管更为理想。在要求高灵敏度又不想增加放大电路的情况下，可以把两三个晶体管接成达林顿电路形式，或把几个短接成二极管的晶体管串联起来，如图1%,)。此时，总灵敏度将依晶体管个数成倍增加。!28 第七章干燥过程的测试与控制图!"#$提高温敏晶体管灵敏度的措施图!"#%实用晶体管温度计电路图!"##&’(%()*集成温度传感器电路图!"#%是由温敏晶体管+*&%$#、运算放大器+’+,#-和参考电压源+.!/%#组成的一个实用温度计电路，0123用来调零。0取#!4!时，灵敏度为%$5678，与适当的读出仪表（如数字电压表）或控制电路相接，可以完成温度检测或控制功能。!9%9:9,集成温度传感器%;! 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册集成温度传感器是利用集成电路技术将温敏晶体管和外围电路集成在同一单片上。它的优点是小型化、使用方便和成本低廉，已成为近年来半导体温度传感器的主要发展方向。我国上海半导体器件十六厂已研制多种产品投入生产。集成温度传感器的典型使用范围为!"#$%"#&。按输出量的形式可分为电压型和电流型两大类。电压输出型的优点是直接输出电压，输出阻抗低，易于读出或与控制电路连接。典型产品为’()%)*+（与通用）集成温度传!,-)%)感器，输出灵敏度为%#./0&，图1!22是两种基本应用电路，其中3%4/55!)67（"8!）。电流输出型输出阻抗极高，因此可使用普通导线进行数百米远的遥测，也可以用于多点温度测量，而不必考虑信号损失造成的误差。典型产品如’(+!%集成温度探头，输出灵敏度%!90-，误差小于:#6"&，图1!2;是其基本应用电路。图1!2;’("<#集成温度传感器电路六、表面温度测量在温度测量中，测量固体表面的温度有很重要的意义。例如测量冷库维护结构的传热系数、加热元件的表面温度和物料的表面温度等。测量表面温度的方法很多，下面只介绍与食品干燥有关的一些测量方法。（一）热电偶法由于热电偶有较宽的测量范围和较小的测量端，能测“点”温度和有较高的精确度等特点，因而被广泛用于测量表面温度。在一般情况下，安装传感器以%<7 第七章干燥过程的测试与控制后，常会干扰安装点的温度分布、应注意设法减少测得温度与表面真实温度的差别。图!"#$热电偶的接触形式（%）安装方式进行表面温度测量的热电偶与被测表面的接触形式大致有四种，如图!"#$：（&）点接触———热电偶的测量端直接与被测表面相接触；（’）片接触———先将热电偶的测量端与导热性能良好的集热片（如铜片）焊在一起，然后再与被测表面接触；（(）等温线接触———热电偶的测量端与被测表面直接接触后，热电极再沿表面等温线敷设一段距离之后引出。热电极应与被测表面绝缘，接触长度为热电极直径的)*倍；（+）分立接触———两个热电极分别与被测表面接触，通过被测表面（导体的）构成回路，根据中间导体定律，当两个接触点温度相同时，不会影响测量结果。上述四种接触形式中，（&）的导热误差最大，（+）次之，（’）较小，（(）的测量精度最高。（#）安装方法安装方法分为永久性安装和非永久性安装两种形式。前者是用粘接或焊接的方法将热电偶与被测表面（或去掉表面后的浅槽）相接触；后者使用铠装表面热电偶或探头型表面热电偶直接接触表面进行测量，或者用装卸型表面热电偶，测量完毕后拆卸下来。（二）热电阻法（%）移动型。与热电偶表面温度计类似，测温范围为*,#!*-。（#）固定型。又可以进一步细分为商业型、薄膜型和镶嵌型。商业型是把金属丝夹在玻璃布、浸渍纸或云母片之间，浸渍纸式的最高测试温度为$**-，云母式为#***-，另一种是背面有胶粘剂的带状电阻，测温范围为"%.*,#**-，精度为/#0；薄膜型用于小热容量和短响应时间的瞬态测量，测温范围%11 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!"#$%&$$’，镶嵌型是当待测面积较大时，把长电阻丝镶嵌于表面下进行测量。（三）热谱法因接触加热或辐射加热而激发的磷冷光强度明显地随温度变化。当温度上升(’，冷光强度改变)*%"$*，分辨率可达$+(’。荧光效应的测温范围为"$%"$$’，磷光效应为($$%,&$’。#+(+-+&颜色测温某些漆、纸及小色珠的颜色对温度非常敏感，或者在某一温度下熔化，可以利用这些特性制成廉价的测温材料。变色油漆是通用测温材料之一，测温范围为&$%(&$$’，经过不同温度区域能显示明显的色彩变化。彩笔也是一种常用测温材料，使用范围为&$%(&$$’，有多种规格，每支彩笔有不同的工作温度。第二节湿度测量在食品干燥过程中，测量和控制干燥介质的温度对产品的品质和生产率十分重要，而要正确地控制湿度则要先解决湿度的测量问题。一、测湿方法测湿方法有几十种之多，每种方法都有不同的精度和使用范围，在工业上广泛采用的只有少数几种方法。（(）应变法。毛发、肠衣和金箔等材料吸湿后会产生变形，根据变形量的大小可测定湿度。（"）干湿球法。干湿两支温度计放在一起，湿球表面的水分因蒸发而使温度下降，根据下降度数可以测定空气湿度。"$$ 第七章干燥过程的测试与控制（!）露点法。不同温度的空气结露的温度不同，测量空气刚开始出现结露时的温度，即可确定空气湿度。（"）电阻法。吸湿膜置于湿空气后，阻值随湿度变化，测量电阻的变化可相应得到湿度值。（#）电容法。湿敏元件的电容值随湿度变化，测量电容值可得到湿度。（$）分光光度法。水蒸气吸收光谱谱线的强度取决于气体的湿度，通过测量穿透水蒸气的光谱谱线强度，可以确定水蒸气的湿度。二、干湿球温度计（一）基本原理和方法两支互相靠近的温度计置于被测气流中。其中一支直接读取气流温度，得到干球温度；另一支温度计的感温头上包上干净脱脂纱布条布条的一头浸入清洁的水中，依靠毛细管的吸附作用使纱布被水分润湿，由于水分蒸发要吸收的热量，因此包有纱布的温度计示值要下降，下降值的大小取决于空气中的水分含量，这个温度称为湿球温度。用这种原理测湿的装置就称为干湿球温度计。具体方法是：先测出干湿球的温度差，然后查阅相应的数表即可得出气流的相对湿度。（二）误差来源（%）温度误差。对于干球和湿球温度本身而言，可以使它们的测量误差较小，尽管如此却能使测得的相对湿度产生很大误差。例如，当温度有&’()误差时，就会使湿度的相对误差达(*+%%*。（(）干湿球计常数不准确。不同的风速会影响干湿球计常数，应随风速的大小进行相应的校正，在低风速下更应特别注意。（!）压力误差。当实际压力与给定使用条件的压力不同时，将产生压力误差。(&% 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册（!）辐射误差。湿球与环境之间进行辐射热交换会造成误差，对此可引入校正值校止。（"）导热误差。这是由湿球导热而产生的误差，尤其是热电阻和热电偶制成的湿球计更显著。（三）阿斯曼（#$$%&’’）湿度计阿斯曼湿度计也称为通风湿度计，其原理是用风扇把待测气体以()"%*$以上的恒速吹过感温元件表面，从而获得稳定的温度计常数。风扇可用发条或电机驱动。温度计的读数要加上修正值后才能得到实际温度值，然后按修正后的干湿球温度数计算温差并查取相对湿度。（四）干湿球湿度计准确测出干湿球的温差是测量相对湿度的关键。如果把热电偶的冷热端分别作为湿球与干球，并把干湿球制成薄板状，以增大导热系数，就可以比较准确地测出温差。这种用热电偶制成的干湿板湿度计如图+,("所示。干湿板湿度计的中部是一块干湿板传感器。它是将-.对直径.)-/%%的铜一康铜丝热电偶相互串联后平铺在0!%%1-(%%1.)((%%的云母板上，并用需水性能和绝缘性能好的涂料涂封，同时把热电偶的接点交替敷贴在云母板的两面且均匀分布在两端，在云母板的两端形成了灵敏度很高的感温头。把它的一端用纱布覆盖，由贮水器供水成为湿端，另一端即为干端。气流在风扇的抽吸作用下，首先通过干端，然后再通过湿端，由检测仪表即可读出干湿端的温差。如果要测量干端与湿端温度的具体数值，则要用另外的温度计测量。(.( 第七章干燥过程的测试与控制图!"#$干湿板湿度计简图%&电木管#&热敏电阻’&湿端(&风扇$&纱布)&贮水器!&干端*&热电堆干湿板温度计具有受风速影响小、热容量小和互换性好等优点，可以进行低温高湿测量和实现自动记录与控制。三、光湿度计（一）露点湿度计随着空气温度不断降低，空气中水蒸气分压与水的饱和蒸汽压逐渐接近，也就是说，湿空气随着温度降低而逐渐趋于饱和。当温度降至某一临界值时，水蒸气达到饱和而开始出现液态水的露滴，这个温度称为露点。因此，露点就是空气中水蒸气分压等于其饱和蒸汽压时的温度。如果设法测得露点后，就可以查表得出相应的饱和蒸汽压数值，用+表示；若用+表示空气的干球温度对,#,%应的饱和蒸汽压，则!,#相对湿度-.%//0（!"%)）!,%一般来说，应用光学原理制成的露点湿度汁都需要仔细观察露水的生成和消失，这会带来一定的误差，如莱劳特露点湿度计就是这样。为了解决这个问题，又制成了热电制冷和用精密光学系统检测露水的形成，以及用铂电阻元件进行测温的马尔庭露点湿度计。这种露点湿度计的测温准确度为/&%1，一般用于实验室测量。#/’ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册（二）红外湿度计红外湿度计的全称是红外吸收光谱湿度计。其测湿原理是利用水蒸气分子能吸收波长!"#$$的红外射线的特性，空气中水蒸气分子的浓度愈大，!%吸收红外线的能量也愈多。由于绝干空气基本不吸收红外辐射，所以测量时采用比较法，让等强的两束红外线分别通过待测湿空气和参考气体，然后分别接收下来，经显示和记录设备显示或记录待测空气的湿度值。红外湿度计具有以下优点：&’（!）测量低湿度（可低至数!$的气体时具有较高的灵敏度。（(）测量各种相对湿度的气体都响应迅速。（#）可测量中气流某一指定流程的累积湿度（积分湿度），而不影响原有湿度分布。（)）测量时不影响被测气体的湿度。四、电湿度计（一）电湿度计概述电湿度计是利用某些湿敏材料吸湿后，引起自身电阻或电容等电参数发生变化而进行湿度测量的。湿敏材料的这种性质应当是可逆的和具有复现性。用这些湿敏材料制成传感器，再配上相应的测量和显示仪器，就构成了电湿度计。（二）电湿度传感器的特性参数（!）湿度量程。湿度传感器比较精确测量气体相对湿度的最大范围。在干燥设备的测量中，量程在!$*"!$$*为佳。（(）感湿特性曲线。感湿特性曲线是湿度传感器的电参数随气体湿度的变化曲线。它是确定传感器是否线性、最佳使用范围及灵敏度的依据。($) 第七章干燥过程的测试与控制（!）灵敏度。灵敏度是指电参数相对于气体湿度的变化率。（"）湿度温度系数。湿度温度系数是反映感湿特性曲线随环境温度的变化情况，即在感湿电参数恒定的条件下，所对应的相对湿度随环境温度的变化率，湿度温度系数越小越好。（#）响应时间。响应时间是指在规定的环境温度下，气体由起始相对湿度瞬时达到终止相对湿度时，传感器的感应量改变到对应值所需要的时间。（$）湿滞回差。湿滞回差是指传感器在吸湿和脱湿两种情况下，电参数的同一数值对应的相对湿度的最大差值。显然，湿滞回差越小越好。（四）电阻式湿度计电阻式湿度计是利用某些金属盐（如氯化锂）或半导体（如%&’()*"———+,*)。半导体陶瓷）吸湿后电阻值发生变化的原理进行测湿的。（-）氯化锂电阻式湿度传感器。这种传感器是把流状的金属电极贴在绝缘板上（也可把两根平行的金属丝绕在绝缘柱上），随后在绝缘板上浸涂一层聚乙烯醇和氯化锂的混合溶液，待溶剂挥发后形成传感器的感湿膜，最后在温度)./#.0、相对湿度).1/2.1条件下反复老化3/-#天。目前此类产品已商品化，常见的有美国的4))2、4"))和4"$"型以及日本的4"#35（由几个单片4)225组合而成）。国内产品的性能与国外类似。氯化锂电阻式传感器单个的量程较窄，一般需要多个传感器配套使用。4"#35型的湿度量程为-#1/2#1，工作温度6"./##0。在#/##0时的精度为7)1，)#0时的响应时间为".8。（)）9%—-型半导体湿敏传感器。这是用%&’()*"—+,*)固熔体组成的多孔性半导体陶瓷，由哈尔滨通江晶体管厂生产。这种传感器具有使用范围宽、湿度温度系数小、响应快和可以多次加热清洗等优点。国内使用这种传感器的湿度计已定型生产。9%—-型半导体湿敏传感器的量程为-1/-..1，工作温度-/-#.0，精度为7".1，响应时间小于-.8。（!）测量线路。电阻式湿度计的测量线路可以用不平衡电桥（氯化锂传感器还可在相邻桥臂上接入温度补偿电阻）和直接用运算放大器测量电阻值。).# 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册（四）电容式湿度计水分子的介电常数高达!（"比一般介质高"#倍以上）因此当电容器的两极板间充有含有水分的气体时，电容量就会显著增大，这就是电容式湿度计的工作原理。电容式湿度传感器的典型应用是涂覆膜型$%&’(湿度传感器。它是在作为内电极的导体外表面上喷涂一层$%&’(感湿膜，在其上再制作多孔金属电极而成，其结构见图)*&+。当水分子透过多孔的外金属电极而在感湿膜上吸附时，将导致两个电极间的电阻和电容发生变化。测量电容的方法有伏安法、电桥法、谐振法和差频法。图)*&+涂覆膜型$%&’(温度传感器结构图",内电极引线&,外电极引线(,$%&’(层-,外电极.,内电极图)*&)氯化锂露点温度计测量线路",测温头&,氯化锂感湿膜(,二次仪表（五）氯化锂露点湿度计将氯化锂置于空气中，若空气中的水蒸气分压低于氯化锂的蒸汽压，氯化锂就保持固相，不吸收空气中的水分；反之，氯化锂就会从空气中吸水，并逐渐潮解成溶液。在相同温度下，氯化锂的饱和蒸汽压总是低于水的饱和蒸汽压，如要使两者处于平衡状态，即设法使它们的饱和蒸汽压相等，则需将氯化锂溶&#+ 第七章干燥过程的测试与控制液的温度升高，测得这个平衡温度后，就可依照相应的数表查得待测空气的露点温度。图!"#!是氯化锂露点温度计测量原理线路图。把一根细长的薄壁铜管经绝缘处理后再套上玻璃纤维套，并在外面绕上两根平行的铂丝加热电极，再浸涂氯化锂溶液以形成感湿膜，在铜管内放置一个测量温度用的铂电阻温度计并接入二次仪表，可测出平衡温度或直接显示空气露点温度。因为需要加热，故这种湿度计有#$%&’(的起动时间，测量误差)*+,，使用环境温度"#)$-)),，露点量程"%)$.),。表!"+部分湿度计的特性型号和名称测定原理量程误差工作温度输出响应时间干湿球温度计湿球的蒸发温度+$-))/#/温度0$+&’(水滴或霜生成露点露点湿度计温度中的温度"1)$-)),氯化锂饱和溶液露点氯化锂湿度计2)*+,"#)$-)),湿度-&’(的平衡温度"%)$.),氯化锂电阻氯化锂膜的电阻-+$3+/4#/"%)$++,电阻%)5温度计67—-型半导半导体陶瓷电阻-/$-))/4%/-$-+),电阻-)5体湿敏传感器聚合电介质膜湿敏电阻)/$-))/4#/电容-5的电容露点红外湿度计红外线的吸收红外辐射量小"%+$#),露点紫外湿度计紫外线的吸收)*)#,紫外辐射量)*)-5"++$0),露点微波湿度计微波的折射率微波频率小"++$%),湿一温多功能半导体陶瓷的测温"%)$-+),4#,电阻电容-)6敏感材料电阻和电容测湿-/$-))/40/在气象测量中常有的肠衣湿度计和毛发湿度计都属于应变法测量湿度。应变#)! 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册法是一种古老的方法，因其不便于在食品干燥设备中应用，在此就不加介绍了。随着传感器的小型化，国外已经出现了湿一温多功能敏感材料，即用同一个传感器就可以同时完成对温度和湿度的测量。这种材料的电容值明显地随着环境湿度变化，而电阻值则随环境温度变化。表!"#列出了部分通用测湿仪器的特性以供参考。第三节含水量和水分活度的测量一、含水量测量测量含水量的方法很多，但至今仍没有找到快速、灵敏和准确的比较理想的方法，在实际工作中应用最多的还是经典质量法。（一）经典质量法根据试样在烘干前后的质量差，可以直接算出湿基含水量$或干基含水量%。测量方法一般是把试样粉碎后，放入已知恒重的容器中，精确称取其质量，然后放入&’#(烘箱中干燥数小时，取出后放入干燥器内冷却至室温，精确称取质量，这样反复干燥多次，直至质量达到恒值，即可依照相应的公式计算出试样含水量。经典质量法的优点是设备简单，但需时较长（一般为)*#+），同时要求试样在烘干过程中不发生分解而产生挥发性物质。（二）费休滴定法费体法是根据试样中的水分与费休试剂在无水甲醇中起化学反应而进行测量的。费休试剂是由碘、二氧化硫、吡啶和甲醇组成的溶液。反应方程式如下：-’, 第七章干燥过程的测试与控制($%"!!!!!!!"#$%"#&!!’#("%)"!!’#!!’，"""!%$%"(!!!!!!’#*(&%()!!’""%$%+*(&即每,-.水需/,-.碘、/,-.二氧化硫、&,-.吡啶及/,-.甲醇，反应后生成",-.吡啶碘和/,-.吡啶硫酸氢甲酯盐，反应进行至多余的游离碘呈现红棕色即为终点。一般靠颜色辨别终点容易产生误差，故通常采用水停法。其原理是在浸入溶液的两个电极间加/01"0,2电压，在滴定过程中，当上述反应定量进行时，电极间无电流通过，到达终点时，过量的费休试剂中的碘在电极间发生分解反应并产生电流。微安表的指针偏转至某刻度稳定不变，则反应即达终点。测量前先将试样粉碎，按相当于含水量31"0,4称取试样。在反应器中先加入30,.无水甲醇，使两个电极浸没，并用费休试剂滴定甲醇中的微量水分，滴定至微安表指针偏转到标定位置并保持一分钟不变，此时不记试剂用量。然后打开加料口，迅速将称好的试样加到反应器中并立即盖上橡皮塞，搅拌至试样中水分被甲醇所溶解吸收，用费体试剂滴定至终点（即微安表指针保持/,56不变），记下试剂用量。按下式计算试样含水量!：!"!)7/008#式中：!———费休试剂的水当量（,49,.）；"———滴定消耗费体试剂的体积（,.）；#———试样质量（,4）。费休滴定法具有准确、快速和简便等优点，可以作为标定其它测量方法的基准。其它测量方法有电导分析法、电容分析法、红外光谱法和核磁共振波谱法等。可根据需要选用。"0: 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册二、水分活度测量前已叙及，水分活度!定义为物料溶液的蒸汽压力"之比，而"是已知!#$的，因而水分活度的测量就归结于物料溶液的蒸汽压（即平衡水分）的测量。!!在数值上等于平衡相对湿度，因此上一节介绍的测量相对湿度的方法原则上都可用于测量水分活度。在测量时为了尽快达到平衡，放置试样的空间要小，周边与外界的隔绝性要好。（一）平衡相对湿度法!"康维皿法。这种方法是称取一定量的试样，放在不同的恒湿环境中，当达到平衡时称取试样质量，计算增重或减重的数值，然后作图并用内插法求出水分变化为零时的平衡相对湿度，即为试样的水分活度。康维皿是一种具有相通的内外室并可加盖玻璃密封的容器。用这种方法测量的精度为#"#$!，测!量方法如下：（!）选取直径!##%%的康维皿数只，用感量为#"##!&的天平称取表!!’(中)*(种盐各+*!#&，加适量蒸馏水便成为一系列!的过饱和溶液，分别放!于康维皿外室。（$）取铝箔做成与内室相吻合的碟状容器并用此称取净重为!*$（&准确至毫克级）的试样，放于内室。（,）用玻璃板密封康维皿，并用凡土林或真空脂密封四周。（)）将康维皿放入保温箱中，在指定的温度下搁置$%，然后每隔#"+%从康维皿中取出试样称量一次，直至恒重为止。（+）若试样-大于恒湿化学试剂的-值，则试样减重；反之，试样增重，将!!水分的变化量换算成每克试样的变化值!&.&点并连成直线（见图/’$0），然后作!&.&1#的直线平等于横坐标轴并与连线相交，则交点所对应的-样就!是试样的水分活度。$!# 第七章干燥过程的测试与控制表!"#各种饱和盐溶液的!值!!!盐的种类$%&’%&$%(’%($%)’%)$%*’%"#$#’+&#’+&*’+&)’+&&’+&&’+&&’+&&’+&&$%($&&’’+($’+(*’+(*’+()’+()’+()’+()’+()()*+(’+)(’+)&’+)&’+)&’+)&’+)’’+)’’+)’()$,(’+))’+))’+))’+))’+))’+)(’+)(’+)&’($&(’+*!’+*$’+**’+*)’+*(’+*&’+*’()（-&)）(’+$*’+$)’+$)’+$(’+$(’+$(’+$&’+$&-.*+’+$,’+$-’+$-’+$!’+$!’+$!’+$!’+$!$/$,(’+#$’+#-’+#-’+#-’+#!’+#!’+#!’+#!$%($&&"#’+!(.+!(’+!&’+!’’+#-’+#-’+#$’+#*0+$,(’+!!’+!!’+!$’+!)’+!&’+#,’+#-’+#--.$,’+!#’+!$’+!$’+!$’+!$’+!$’+!$’+!$（-%*）(0&*’+-&’+-’’+!,’+!,’+!,’+!,’+!,’+!,$1$,(’+-)’+-)’+-)’+-&’+-(’+-(’+!,’+!$’*+’+-#’+-$’+-*’+-)’+-(’+-&’+-’"#0&*’+-*’+-*’+-*’+-$’+-$’+-$’+-$’+-&’$,’+--’+-!’+-!’+-#’+-#’+-*’+-*’+-)’($+&*’+-,’+-,’+--’+--’+-!’+-#’+-*’+-(苯甲酸钠’+--’+--’+--’+--’+--’+--’+-#’+-)*.$,(’+,)’+,)’+,(’+,&’+,’’+-,’+--’+-!’+,#’+,$’+,$’+,*’+,)’+,(’+,&’+-,’-&)’+,-.+,!’+,!’+,!’+,!’+,!’+,#’+,#’(0&*’+,-’+,-’+,-’+,-’+,!’+,#’+,)’+,&-.(%2&*’+,,’+,,’+,-’+,-’+,!’+,#’+,#’+,$2（3-&)）(注：)-%测定值。(+微晶纤维素法。采用康维皿法测量时，要进行数次平衡相对湿度试验，不仅耗时较多，而且实验误差也较大。而微晶纤维素吸附较少的水分便能与待(&& 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册测试样达到相同的!值。在指定温度下，微晶纤维素的含水量与水分活度有!对应关系，可以画出标准等温吸湿曲线，见图"#$%。测量时尽量把试样切碎后放入康维皿外室，在内室中放入经过烘干和称量好的微晶纤维素，在指定温度下恒温$&!，测出纤维素的含水量，对照标准等温吸湿曲线，就可以查出食品试样的!值。这种方法操作简单，但易吸收试样中的挥发性物质而产生测量误!差。（二）直接测量法—压力计测量法这是一种用"型压力计直接测量食品试样饱和蒸汽压的方法。由于"型压力计与试样之间有温差，因此对油柱高度差需要进行温度修正。这种方法的优点是精度高达’()(($!，测一次试样仅需&(*+(#$%，常用来校准其他水分!活度计，但设备价格较高。（三）间接测量法水分活度也可以使用间接方法来测量，即把食品中饱和水蒸气压力值通过湿敏元件转换成各种物理量，如电阻、电容和电位，测量这些物理量可间接得到食品水分活度。这类方法的共同特点是测量迅速，精度较高和测量范围较宽。图"#$,!值图解内插法!$-$ 第七章干燥过程的测试与控制图!"#$标准等温吸湿曲线（%）布雷迪阵列（!"#$%&""#%）半导体水分活度仪。在半导体结的多晶体内造成几千个孔隙，当水分子进入阵列空间时，就与受交流电激励的阵列晶体点阵结构产生共振作用，共振频率与水的蒸汽压成正比，由共振频率的大小就可间接得到试样的水分活度值。这种方法的测量范围为&’%()*，需时#&’!+&’()。（#）洛弗茜纳（*+,#-()#）水分活度测量仪。这种测量仪的测湿传感器由灵敏电阻器组成，电阻值随湿度变化。测量范围&(%&’&($,*，使用温度"#&’!-&.，精度高（温度波动/&(,.时，湿度波动/&(&%），平衡时间#&’+&’()，可以调节和控制试样温度，能自动显示和记录测量结果。（+）毛发型水分活度测定仪。这种测定仪用毛发作为湿敏元件。毛发通常由多股纤维交织而成，一端固定，另一端连接在灵敏的杠杆臂上，杠杆又与记录笔或指针相连接。当湿度变化时，毛发随之产生伸缩，从而带动指针转动，在表盘上可直接读出*数值。毛发型水分活度测定仪的灵敏度较低，误差大于/!&(&+*，同时有滞后现象，但价格便宜，使用方便，在精度要求不高的场合应用!较多。#%+ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册第四节压力、流速和流量测量一、压力测量均匀而垂直作用于单位面积上的力称为压力，用!表示。在压力测量中，经常用绝对压力和表压力表示。绝对压力!是指作用于单位面积上的全部压力；表压力!又称相对压力，指在压力测量仪表上指示的压力，其数值为绝对压力!与测压时大气压力!的差值，即!!"!#!!（$#%$）绝对压力高于大气压时称正压力，低于大气压时称负压力，也称真空度。两处压力之差称为差压（或压差），用!!表示。压力的法定计量单位是帕斯卡（简称帕，用!"表示），保留单位是物理大气’压（标准大气压）和巴，而工程大气压（#$%&&’）、毫米汞柱（’’($）和毫米水柱（’’(’)）要被逐渐取代。各种压力单位的换算见表$#$。压力测量仪表按工作原理可以分为液柱式压力计、活塞式压力计、弹性压力计和各种压力传感器，其中活塞式压力计是一种精度很高（可达!(!’级）的压力计，常作为标准计量仪器使用，但价格较贵，在工程测量中极少使用。’%) 第七章干燥过程的测试与控制表!"!各种压力单位的换算!"#$%#&’$’’()’’($’*"+",’$%%&’$(%’")’&%’$!&)’%(%’"*"$"-%’+&,!(%’".%%’.!*)&)-+,’&-’&+-!,+&,’-(%’+&,’-%’"."$"$".!&*)*-(%’+&,’-(%’’&+-!,(%’%**&*%*&-(%’".%*&-%%&***%&*%-(%’"*%’’%&’$(%’"*%’&$’&!)’%+&,!(%’"..%&’**%&’**(%’.!-’%’%*%%’&%*(%’（一）液柱式压力计液柱式压力计是用一定高度的液往所产生的静压力来平衡被测压力的方法测量压力的。常用的液体有水、硅油和水银等。由于使用方便，而且在正负一个标准大气压（/-",’）范围内测量精确度较高（从%&)级到’&’$级），因此应用比较广泛。（%）.型管压力计。.型管压力计是液柱式压力计中最基本的结构形式，其测压原理如图%%&*’"所示。它一端接被测压力!，另一端通大气，利用.型管内液体的高度差所产生的重力来平衡被测压力。根据流体静力学原理可列出平衡公式：!0（(0/）!%1(!*0/!$0!’（!"%,）式中：2———被测压力（!"）；*、———工作液体上面的保护介质或空气的密度（#$3’）；!%!$*———工作液体的密度（#$3’）；!*2’———大气压力（!"）；4———两边液面的高度差（’）；5———高位面到被测压力!的连接口的高度（’）。上式可变形为!1!’0/（!$"!%）0(（!*"!%）（!"）对压力为$%) 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!!"""#!#（!$"!%）&（!’"!%）（"$）当!%!!$时，有!!%（!’"!%）（"$）很小，一般测量时可以忽略不计。!%（$）单管式压力计将&型管的一边保留，另一边改成一个截面积和玻璃管面积之比足够大的容器，就形成了单管式压力计，见图("’#’。例如容器的直$径(!%)#))，玻璃管的直径*!)))，则它们的面积之比为（)*%)#）!%+,##，此时读数忽略容器内液体高度的变化，只读出玻璃管一侧的液柱高度即可。当$（**(）!#-#%时，这样近似造成的误差小于%.。（’）斜管式压力计当压力很小时，液柱升高的高度就很小，这时会造成比较大的误差。为了克服这一缺点，可以来用斜管式压力计，见图("’#+。此时压力"为："!/#&!,-./"（"$）（("%,）式中：0———工作液柱的长度（)）；———玻璃管的倾角。!当用单管式和斜管式压力计测量负压时，可以把容器直通大气，被测压力接到玻璃管即可。（二）弹性式压力计当被测压力作用于弹性元件时，弹性元件便产生相应的变形，根据变形量的大小，便可测得被测压力的数值。弹性元件受到轴向外力0作用时，就会产生拉伸或压缩位移1，即0!12（3）式中：1———弹性元件的刚度系数（3*4）。根据0!2!2$%5 第七章干燥过程的测试与控制图!!"#$液柱式压力计示意图!%!型管式差压计&%单管式压差计#%斜管式压差计&式中："———弹性元件承受压力的有效面积（’）；"#(———被测压力（)*）。则$+#（(’）%由于弹性元件通常工作在弹性特性的线性范围内，所以可近似地把",-看作常数，这样就保证了弹性元件的位移与被测压力呈线性关系。常用的弹性元件有波纹膜片和波纹管（多用于微压和低压测量）、单圈和多圈弹簧管（可用于高中低压的测量）。弹性式压力计结构简单，造价低廉，测压范围广，精度较高，在工业中得到广泛应用。（三）压力传感器弹性元件感受到压力后，其物理性质会发生不同的变化。因而可以通过各种转换器把弹性元件的变形转换为电信号输出，然后进行远传显示和记录。（!）电位器式压力传感器。这种传感器可分为环形滑线电位器式与条形滑线电位器式两种。传感器的敏感元件是弹簧管或膜片，当其感受到被测介质的压力后，转化成位移，经传感放大后，变为转轴的相应角位移，带动电位器上的电刷，输出与被测压力相对应的电阻值。这种传感器的精度为!%.级，测量范围有"!$$/01)*和$/2$3)*两种。（&）应变式压力传感器。其工作原理是基于电阻应变效应，具有精度高、体积小、测量范围宽和耐冲击振动等优点。缺点是输出信号小和易受温度的影响。&!4 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册（!）电感式压力传感器。根据工作原理又可分为气隙式、差动变压器式等数种形式。前者的精度为"#$级，测量范围"#"$%&"’()；后者的精度为&#$级，测量范围有"%&""*()和"%+$’()两种。（,）电容式压力传感器。工作原理是改变电容器的电容量，可以采用变间隙和变面积两种方法。电容量的变化经电子线路转换成相应的电压、电流或频率信号输出。其测量范围是"%&""()至"%&""’()，精度为&#"级。优点是灵敏度高，结构简单；缺点是寄生电容影响大，输出特性非线性严重。（$）霍尔式压力传感器。这种传感器是利用半导体材料的霍尔效应制成的。在介质的压力作用下，弹性元件末端产生位移，固定在非均匀磁场中弹性元件上的霍尔元件产生同样的位移。当霍尔元件通过恒定电流时，产生与被测压力成正比的霍尔电势。其测量范围为"%&""()至"%-"’()，精度为&#$级。这种传感器具有较高的灵敏度，测量仪表简单，但温度影响较大，需进行温度补偿。二、流速测量根据测量原理的不同，流体流速测量可以分为利用能量方程式测量和利用传热原理测量两种。（一）利用能量方程式测量流体的能量方程式是用伯努利方程式表达的，对不可压缩流体有下式：&+!".!/#（()）（01+&）+!式中：!———总压，即流体在某一点上速度滞止到零时的压力，又称滞止压力2（()）；!———静压（()）；&+!#———动压，!是流体的密度（*345），#是流体在滞止前的速度（64+!7）。+&8 第七章干燥过程的测试与控制由上式可以看出，总压是静压和动压之和，如果测出总压和静压后，就可以用公式计算出流速为"!!!（"##"）（$%&）（’#""）!对可压缩流体，有)""#!"(（)("）#（*+）（’#",）"!式中："———压缩修正系数。（)）毕托管。毕托管测量精度较高而且使用方便，因而被广泛应用于流速测量中。常用的毕托管是-型的，它是将-型静压管和总压管同心地套在一起而组成，后面连接.型管压力计，两边液柱的高度差/即为（"##"）!"$（动压）。测量时需将毕托管探头的轴线与管道中心线平行，见图’#,)。管道内的流速分布呈抛物面形状，而毕托管每测量一次只能得出一点的流速，所以应在被测截面上多选几个测点，最后确定平均流速。过去常用的确定测点位置的方法是将截面分为等面积环（圆形管道）或等面积矩形（矩形管道），由于误差较大现已不再采用。目前是按照国际标准012—,,34所推荐的“对数—线性”数学模型确定测点位置。测量截面应选择在直管段，截面前的直管段长度应有45’6（6为管道直径），截面后应有)5"6（对于矩形管道为"5,6，此"78处6!，7和8为矩形边长）。7(8（"）均速管。毕托管测试时间较长，计算也较麻烦，因此工业上常用均速管来自动平均被测截面上各测点的动压，直接求出流体的平均流速，所以均速管也称动压平均管。均速管实际上是毕托管的变形，一般只用于圆形管道，其结构见图’#,"。将一根金属管垂直插入被测管道内，上面按一定规律在迎风面开若干个小孔作为总压测量孔。开孔以后的圆管形如笛子，故又名笛形管。同时，在同一截面的管壁上的背流方向开一个静压测量孔。将总压和静压分别引入.型管压力计的两端，测得高度差即为动压。均速管越细越灵敏（应保证一定的刚度），总压孔的直径越小越好，一般总压孔的总面积应小于均速管总面积的,9。"): 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"#$毕托管示意图图!"#%均速管示意图图!"##热球式电风速仪$&热电偶%&玻璃球#&电热丝%%’ 第七章干燥过程的测试与控制（二）利用传热原理测量在微风速条件下，难以用能量方程式测量方法测量流体流速。这时可以利用传热原理讲行。即使用热线风速仪。热线风速仪使用暴露在空气中的热丝或热膜作为探头，并接入惠斯顿电桥，供给电流使热丝加热。若气流速度大，热向周围传热就快，热丝的温度就低；反之，气流速度小，热丝的温度就高。所以可以用测量热丝温度的方法来测量气流速度。我国生产的热球式电风速仪就是利用上述原理制成的测速仪表，其结构见图!"##。热球式测头是一个直径约$%&’’的玻璃球，球内绕有镍铬丝线圈和两个串联的热电偶。当电流通过加热线圈时，玻璃球的温度就升高，升高的程度与热球所在点的气流速度有关。热球温度通过热电偶在电表上指示出来，经过校正后，可以直接读出气流速度。三、流量测量（一）流量的概念和流量计的类型流量是指单位时间流经管道某一截面处的体积或质量，分为体积流量、质量流量和重量流量。（(）体积流量。流体通过某截面一个微面积)!上的流速为"，则通过此微小面积的体积流量为：#)#*#&$$!)!（’+,）通过全截面的体积流量为!##*#&$$!$!)!（’+,）或##*#&$$!!（’-,）（!"./）#式中：#———体积流量（’+,）；!———平均流速（’+0）：..( 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册"!———截面面积（!）。（"）质量流量质量流量的计算公式为"#!##$%&&"!（’()*）（+,"-）式中："———质量流量（’()*）；$———流体密度（’()!）。!（$）重量流量。流体的比重为#，重力加速度为(，则重量流量.为$####!%##%"（/0*）（+,"%）通常把用来测量瞬时流量的仪表称为流量计，把用来计量一段时间间隔内流体流过的总量的仪表称为计量表。根据测量原理不同，流量计和计量表可分为速度式、容积式和质量式三大类。此外，还可以利用测量气流的速度确定流量，即只要已知管道的截面积，然后利用前述测量流速的方法确定气流的平均流速，代入式+,"1就可以得到气流的体积流量。（二）差压式流量计在管道中安装一个比管径小的节流装置，刻处的流速便相应增高，因而流体的动压也相应增高，根据能量守恒定律，静压则相应减小，所以在节流装置的前后产生静压差。静压差的大小与流量有关，因此可以通过测量静压基来确定流量。采用上述原理测量流量的仪表称为差压式流量计。（2）节流装置。用导压管将节流装置前后与差压计连接后，即可测得压差!&，然后用下列关系式计算流量："’!&$##2"-"231$%（!0*）（+,"+）(1"#（）,2"’$式中：#———体积流量（!)*）；$———流量系数；%———气体膨胀校正系数；’———节流装置开孔直径（!）；(———管道直径（!）；""" 第七章干燥过程的测试与控制!!———节流装置前后的压差（!"）；&!———流体比重（#$%）。工业上应用最广泛的节流装置是孔板、喷嘴、文丘利喷嘴和文丘利管。这四种节流装置形式已经标准化，称为标准节流装置，可以根据计算结果制造，而不必用试验方法进行单独校准（精度一般为’()*+)）。文丘利管的压力损失最小（,-...!"），但制造和安装比较复杂，孔板是最简单的一种。（+）差压计。除了使用压力测量中有关的压力计以外，还可以应用将差压转换为电量的差压计。常用的有膜片差压变送器、力平衡式差压变送器和双波纹管差压计。（三）转子流量计转子流量计也称为浮子流量计，它是工业上最常用的一种流量仪表。在一根向上扩大且垂直放置的锥形玻璃或金属管中放一只浮子，流体自下向上流动时，由于压力差的作用而使浮于向上浮动，锥形管壁和浮子的间隙逐渐增大，压力差相应减小。当被测介质对浮子的作用力正如等于浮子的重力时，浮子就停留在某一高度上。这个高度值与流量有对应的关系。转子流量计的基本方程为+$%（!&2!）&"/&0.."##1（%34）（52+6）"!’&式中："———体积流量（%$4）；"———气体膨胀校正系数；#———流量系数；#1———浮子最大横截面和锥形管间的环隙面积（%+）；+7———重力加速度（%38）；&%———浮子体积（%）；&!(———浮子材料比重（#%）：&!———介质比重（#$%）；+’———浮子最大横截面积（%）。++& 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册)转子流量计的精度为!"#，对气体的测量范围，玻璃管式为$%&’&$$(*)+，金属管式为$%,’)$$$(-+。（四）涡轮流量计涡轮流量计的基本原理是涡轮在流体流动的作用力推动之下不断转动，其转动的角速度与流体介质的体积流量成正比，测得角速度就可以确定流量。涡轮流量计具有体积小和反应灵敏的特点，精度为!$%.#’&#，但测量)气体的流量范围比较小（&%.’"$$!-"），管径为&$’.$((。图/0),托马斯流量计&%热电偶"%加热器)%热电偶,%功率表（五）质量流量计空气的加热和冷却效应是与质量流量成正比的，如仅采用测量体积流量的仪表，往往由于流体的物理性质（如温度和压力）变化而产生较大的测量误差，在这种情况下就需使用质量流量计。（&）直接式质量流量计。这种流量计是用检测元件直接反映出质量流量，如对称结构式质量流量计（又称托斯流量计），见图&&0),。在管道中间，作为热源的加热器使流体温度升高。当流体静止时，沿管道轴向分布的温度场对称于热源；当流体流动时，热源前部温度低于后部温度，从而产生温差。这个温差的大小取决于质量流量，即$#1（23*+）（/0"4）%&!’式中：#———质量流量（23-+）；$———加热器功率（5）；"", 第七章干燥过程的测试与控制!!———加热器前后的温差（!）。""———定压比热（#·$%&’·(）。（)）推导式质量流量计。所谓推导式即是检测流体的体积流量和密度，或体积流量、温度和压力（修正密度），根据检测结果进行运算，得出质量流量。如流量变送器（涡轮流量计、旋涡流量计和容积式计量表等）和连续测量密度的密度计结合，将两者的结果相乘（#*）即可得出质量流量，然后再用显示仪表!$显示出来。第五节常压热风干燥设备测试干燥设备在正常使用期间，需要通过测试来考察和监视生产情况。特别是在新产品、新工艺流程试制和试产期间，更应进行相应的测试并及时做好改进和调整工作。常压热风干燥设备的测试主要有技术性能测试和工艺试验两个方面。一、技术性能测试常压热风干燥设备技术性能测试主要包括冷态空载测试、热态空载测试及热态满载测试三项。（一）冷态空载测试冷态空载测试的目的是考察气体动力系统有关设备的设计、选用及安装等是否符合原设计要求。冷态空载测试的主要内容是检查送风及排风系统的风量、风速、风速场分布以及风道阻力。（+）风道风速和风量的测定。在进行风速测定时，需注意是否有漏风和风速分布不均匀的现象。此外，气流经过阻力元件时，其风速也会受到影响。在)), 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册测量风量时，测量截面应选择在与挡板、支管或弯头等阻力件有一定距离的直通道上，如条件允许，测量截面之前的直管段长度应有!"#$（$为风道的当量直径），测量截面之后的直管段长度应有%"&$。有风量调节装置时，则要考察调节范围是否达到设计要求。对设备的进风量及排风都要测量。关于测量风速和风量的原理及方法可以参照本章第四节的有关内容。（&）风道阻力的测定。热风干燥设备的风机是在一定风阻力下工作的。风过阻力的大小不仅可表示出风机功率消耗的情况，而且还影响着风速的大小。测量风道阻力的方法通常是在待测风道前后两端各放置一支毕托管，由毕托管的全压差定出阻力降。风机前后的全压差基本上代表风机的全压，再配合风量测定的结果就可以考察出风机的性能。一般冷态空载时的风量应大于热态满载时（即设计值）的工作风量。由测得的风道风量和风机全压，结合风机特性曲线，即可检验风机是否符合铭牌规格。如不符合则说明该风机有质量问题；如基本符合但风量与设计值不一致，则可调整风道阻力。通常在风道中增加阻力比较容易，要减少阻力则相当困难。在这种情况下，若不能达到工艺要求所指定的风速，就需设法调换或增添风机。（二）热态空载测试热态空载测试的目的是考察热力系统有关设备的设计、选用及安装等是否符合原设计要求。热态空载测试的内容主要有环境温度、加热器进出风口温度、排风温度、加热空气量、排出空气量和功率消耗（或耗煤、耗汽、耗柴量）等，如有条件也可测试加热元件的表面温度。进行热态空载测试时应注意使设备达到稳定状态以后再读取数据。加热器可以分档调节时，则需分别对每档进行测试。（三）热态满载测试热态满载测试是在气体动力系统和热力系统的性能符合设计要求后，结合工艺试验进行的。通过热态满载测试，对热风干燥设备设计技术指标进行全面考察，然后撰写技术性能测试报告，会同工艺试验报告，作为干燥设备技术依&&’ 第七章干燥过程的测试与控制据，同时也是以后改进和完善干燥设备的技术资料。热态满载测试的项目如下：（!）按预先制订的工艺条件和给定的原料进行满载生产，测取进出料的重量，计算出水分蒸发量和物料处理量。（"）测定环境温度和相对温度以及物料干燥前后的含水量。（#）测定进风量、回风量、排风量、加热器出口温度和湿度、排风温度和湿度等项目，计算在现有工艺条件下，工作介质（空气）每小时获得的热量。（$）测定加热器功率消耗及整机功率消耗，然后计算单位热耗量和加热器及干燥设备的热效率：加热器耗能总热值"单位热耗量%（&’(&)*+）总水分蒸发量每小时加热空气需热量加热器热效率%,!--.每小时加热空气耗能热值蒸发水分需热量整机热效率%,!--.整机总耗能热值（/）如有条件，可测定成品的水分活度。二、工艺试验工艺试验是对干燥设备进行测试的主要内容之一，它是在进行了冷态空载和热态空载技术性能测试调整后，结合热态满载技术性能测试同时进行的，如果需要也可单独进行。（一）试验目的工艺试验的目的是通过对干燥设备的生产能力、排水能力和干燥条件的测定，验证是否符合设计要求，并为干燥设备的生产操作提供依据，同时还可以积累和完善工艺设计方面的技术资料，以便对干燥设备的生产进行有效的管理和提高其生产效率。""0 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册（二）试验前的准备工作（!）熟悉设备的设计资料，如设计说明书和使用说明书，详细了解冷态空载和热态空载技术性能测试的资料以及试验原料的性质和用量，提出每次试验的目的和要求，确定工艺条件、测试项目和测试方法，然后编制出详细的试验计划。（"）按照试验计划对参试人员进行讲解和分工，提出注意事项，以便试验工作正常进行。（#）按照试验计划确定的测试项目和测试方法，选择并准备好测试用仪器（如水分测试仪器、称重仪器等），设计并复制出一定数量的记录表格（如生产能力和排水能力测定记录表、干燥设备的温度、湿度、风速等干燥条件记录等）。（三）试验中的注意事项（!）装料时应记录好原料用品种、装料时间、料重、预处理情况和原料的含水量等基本情况。（"）干燥条件的测定要结合热态满载技术性能测试同时进行，在干燥过程中可每隔半小时左右测试一次并作好记录。（#）干燥初期湿度变化较快，应及时观察，适当控制排湿口开度。（$）干燥完成后应及时记录出料时间、成品重量和含水量、功率消耗和成品品质等指标。（四）试验报告试验报告中应包含各项记录和测试的基本情况，计算出生产能力、排水能力、干燥时间、降水速率、单位热耗量和整机热效率等性能指标，然后整理成最后的汇总表。其次，将实测结果与原设计技术指标和参数进行对比分析，肯定达到或优于原设计之处，对于不足和缺陷，应分析原因并提出相应的改进措施和建议。""% !"!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第二篇!!!!!!!!!!!!!!!!几种常用的干燥新技术工艺!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!" 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册第一章气流干燥工艺第一节概述气流干燥也称“瞬间干燥”，是固体流态化原理在干燥方面的应用。该法是使热空气与被干燥物料直接接触，并使被干燥物料均匀地悬浮于流体中，因而两相接触面积大，强化了传热与传质过程（气体与物料间的给热系数高达!"#—$$"$##千焦（%米·时·&），或$’#—($##瓦（)米·*），干燥时间只要数秒钟）。气流干燥是我国在散粒状物料方面应用得比较早的流态化技术，多年来的实践证明，它具有下列优点。（(）干燥时间短、处理量大，由于气固相接触时间短，因此适用于热敏性或低溶点物料的干燥。（$）干燥速度快、干燥强度高，可实现自动化连续生产。（’）结构简单、占地面积小，制造方便。（"）适应性广，对散粒状物料度最大可达(#毫米，湿含量可在(#+—"#+之间。（,）气体流速较高，颗粒有一定磨损，因此对晶体形状有一定要求的物料不宜采用，对管壁粘附性很强的物料，以及需要干燥到临界湿含量以下的物料，也不宜采用此种干燥方法。气流干燥除用于散料状物料以外，近年来在膏状物料和浆状物料方面也开始应用。但从目前情况来看，干燥热敏性散状物料仍占绝大多数。被干燥物料$’# 第一章气流干燥工艺粒度一般在!"—#""目，初湿度一般为#"$—%"$，也有高达&"$的（如磺化煤）。成品含水量多为#$—"’#$，也有到"’"($（如小苏打）的。气流干燥器中以直管式用得最早，也是目前用得最多的。气流干燥管长约为#"—%"米，短到)—!米的也有（如对氨基酚的干燥）。管径多为!)""毫米，也有达到(""毫米的。直管气流干燥器存在着一些缺点，如设备高、气固两相的相对速度逐渐降低、使用性尚不够广泛、热利用率较低、物料易粉碎等，我国近年来研究了不少新型高效的气流干燥设备。如体积小、干燥速度快的旋风气流干燥器；充分利用颗粒的不等速以强化干燥过程的脉冲气流干燥器；能够干燥膏状物料的气流沸腾干燥器；能够干燥易氧化物料（如对氨基酚）的短管气流干燥器（管长约为!米）；能保护晶体不被破碎的低速（如气速为(米*秒）气流干燥器；能干燥浆状物料的喷雾气流干燥器等，这些新型设备目前已在染料、制药等工业部门采用，其中又以前三种气流干燥器使用较广。短管气流干燥器的使用效果也是很好的，今后有向短管方向改进的趋势。近年来，斜管、长管、倒锥管等气流干燥器在生产中也得到了应用。在气流干燥器流程安排上也进行了很多的改进，扩大了干燥物料的范围。目前使用较多的是在干燥管前或底部加设一机械粉碎装置。这样，当热风与物料一同经过粉碎装置时，物料边粉碎边进行干燥，干燥后的细颗粒则被气流带走而卸出。对一些含水量较高（如("$）的松散块状物料（如碳酸氢钙、小苏打、焦亚硫酸钠等），也可以借助带粉碎的气流干燥器进行干燥。若借用鼓风机叶轮来承担物料的粉碎作用时，则要保证湿物料不会粘在叶轮上，否则将破坏鼓风机的平衡，损坏鼓风机。有些工厂在气流管前增加一干湿料混合器，这样就可使膏状物料进入气流管前变成散粒状或松散的块状物料，从而较易地进行干燥。对含水量高的物料，或者对于一些难以干燥的物料（如硬脂酸、盐、聚氯乙烯、淀粉等），目前多采用二级或三级气流管串联的方式来进行干燥。关于提高热利用率问题，是目前大家一致关心的节能问题。采用多级分段流程，可适当地解决这一问题，如将第一级干燥管的载热体不经加热即作为第二级干燥管的干燥介质，出第二级气流干燥管的尾气温度一般可降低!"—%)# 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!"#，而湿物料可先进入第二级干燥管后再进入第一级干燥管干燥，这样热利用率就可提高。为了干燥降速阶段的物料，可采用联合式干燥装置（详见第六章）。气流干燥器目前存在的问题，是缺少较为系统的研究工作。如脉冲气流干燥器、气流沸腾干燥器等，虽已使用较多，结构也较为先进，但尚缺少比较完整的技术经济指标，还有待于作深入一步的研究，以便于提高和推广。第二节气流干燥器的类型及干燥流程一、直管气流干燥器直管气流干燥器的气流管高一般为$"—%"米，管径!&""—’""毫米，产量最大约!吨(时。国外气流干燥器最大处理量可达)"吨(时，脱水量为)吨(时，管径可达$*’米左右。（一）一级直管气流干燥器现以干燥吡唑酮为例，说明其流程。一级直管气流干燥器的流程图，如图$+$所示。含水率约$’,的吡唑酮由螺旋加料器进入干燥管中。空气经鼓风机送入翅片式加热器，温度升高到-"—$""#后，进入干燥管干燥物料。干物料在旋风分离器中分离出来并落入料斗，经螺旋出料器进出。经袋滤器过滤了的尾气直接放入大气。操作参数及设备的情况如下：被干燥物料：吡唑酮物料含水率［,］：%&% 第一章气流干燥工艺初始!"终了#$%气体温度［&］：进口’#—!##出口""—%#产量［千克(时］：)"#—*##干燥管控制温度［&］：+"干燥管尺寸（直径,长度,材料）：!-##,!*###,铝.*风机：!)/%###米0时/*-%#帕/!-千瓦翅片式加热器：蒸汽压力［千帕］))")加热面积［米］+1$+螺旋加料器：直径［毫米］!!"#动力［千瓦］!$1旋风分离器：直径［毫米］!%%#高度［毫米］#)1"#)袋滤器面积［米］-)螺旋出料器：直径［毫米］!!"#动力［千瓦］!$1)** 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"!吡唑酮气流干燥流程示意图!———风机；#———加热器；$———加料器；%———干燥管；&———旋风分离器；’———料仓；(———螺旋卸料器；)———袋滤器（二）二级及多级气流干燥器目前国内采用二级气流干燥器者，大多数用于干燥聚氯乙烯、淀粉等物料*图!"#为某化工厂聚氯乙烯的干燥流程图。图!"#聚氯乙烯二级气流干燥流程示意图!———鼓风机；#———圆盘加料器；$———翅片加热器；%———螺旋加料器；&———一级气流管；’———贮料斗；(———旋风分离器；)———袋式过滤器；+———二级干燥管；!,———振动筛主要操作参数及设备情况如下：被干燥物料：聚氯乙烯#$% 第一章气流干燥工艺物料含水率［!］：进口"#出口$%&产量［吨’时］：&一级气流管温度［(］：进口"&#出口)#*+$产品粒度［目］：)$鼓风机：&风量［米’时］")#$$风压［帕］&,$$—-,$$动力［千瓦］#$，+#，#$.翅片式加热器面积［米］：.#$，-$$，.#$干燥管直径/长度/材料：!-$$/"0#$$/合金铝!+$$/"0#$$/合金铝!-#$/"0#$$/合金铝!&$$/"$$$/（)只）!-0$$/"#$$/（.只）旋风分离器尺寸/只数：!&$$/"$$$/（)只）!&$$/"$$$/（)只）圆盘加料器功率［千瓦］：.%0.%0螺旋加料器：.&# 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册直径［毫米］!!""功率［千瓦］#$%振动筛&"目，#"目（筛网）图’(!所示为另一种型式的二级气流干燥器，产量可达"$%—)"吨*时（干料），蒸发量为"$’—)吨*时。图’(!二级气流干燥器流程图’———加料器；)———一级气流管；!———二级气流管；#———粉体沉降室；%———旋风分离器；&———风机二、旋风气流干燥器旋风气流干燥器是利用流态化及管壁传热原理进行物料干燥的一种设备。气流携带物料颗粒从切线方向进入旋风干燥室，沿热壁旋转。进入干燥室的物料呈悬浮及旋转运动状态，因此，即使在雷诺数较低的情况下，气固两相的相对速度也是很大的。此外，由于旋转运动的结果，造成颗粒不断发生粉碎的现象，也促使气固两相接触面增加，强化了干燥过程。这种干燥器具有结构简单，体积小等优点。它对憎水性强、不怕粉碎的热敏性散粒状物料尤其适用，目前多)!& 第一章气流干燥工艺数用在制药工业中。对于含水率高、粘性大、熔点低，以及易升华、易爆炸、易产生静电作用的物料不太适用。旋风气流干燥器的干燥室，直径为!!""—#""毫米，最大为!$""毫米。一般多用于一级旋风气流干燥，但也有用于二级串联的，或旋风与直管气流干燥组合的型式的。旋风干燥室结构以圆筒形为多，但也有锥形结构的。锥形干燥室可使物料颗粒旋转速度由小到大，能达到强化干燥的目的。图%&’为某制药厂干燥土霉素的流程图。土霉素经人工加入文丘里管加料器，表压为($)’千帕的压缩空气经蒸汽加热器加热到%’"—%#"*后，将湿物料吹入扩大罐，再进入旋风干燥器内进行干燥。气固相混合物再进入旋风分离器分离出产品，经颗粒筛选机筛选的产品进行包装。尾气经袋式过滤器过滤后放空。图%&’土霉素旋风气流干燥流程示意图%———空气加热器；(———文丘里加料器；!———扩大罐；’———旋风干燥器；#———旋风分离器；+———摇摆颗粒机；,———袋式过滤器图%&#所示为另一种型式的旋风干燥器，即!"-./0型卧式旋风干燥器。从热风炉出来的带压的干燥介质先进入布风室，再通过喷嘴切线方向进入旋风干燥室，使气流形成旋转运动。物料由给料器送进干燥器中心，即被气流夹带沿器壁按螺旋线运动，最后在旋风分离器中废气与产品分离。废气由风机排入大气，部分废气重新返回加热炉作为循环气使用。(!, 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"#!"$%&’式气流干燥器流程图!———热风炉；(———布风室；)———喷嘴；*———旋风干燥室；#———给料器；+———旋风分离器；,———风机该种干燥器特别适用于湿扩散阻力小的物料，也可作为组合式干燥器的第一级使用，从而达到强化干燥过程、提高效率之目的。三、脉冲气流干燥器为了充分利用气流干燥管中颗粒在加速段所具有的高传热传质效果，而采用管径交替缩小和扩大的脉冲式气流干燥器。如图!"+所示，加进的物料颗粒先进入小管的干燥管内。由于小管内气流速度较高，使颗粒产生一个加速运动。当加速运动终了时，干燥管径即行突然扩大。由于颗粒运动的惯性作用，使该段内颗粒速度大于气流速度，因而颗粒不断减速，直到其减速终了时，干燥管再行突然缩小，这样颗粒又被高速气流加速。如此反复交替地使管径缩小和扩大，使颗粒运动处在加速减速地交替过程中，始终达不到等速运动，造成气流与颗粒间的相对速度及传热传质面积均比较大，从而强化了传热传质速度。另外，在扩大段中气流速度下降的结果，增加了物料的干燥时间。()- 第一章气流干燥工艺图!"#$%&%’脉冲气流干燥器流程图!———鼓风机；(———翅片式加热器；)———电加热器；*———文丘里加料器；+———脉冲气流干燥管；#————贮料斗；,———旋风分离器；-———袋式过滤器近年来国内已有许多工厂采用脉冲气流干燥器，干燥糠氯酸、聚氯乙烯、$%&。’中间体等。现以$%&%’中间体的脉冲气流干燥为例介绍之，其流程如图!"#所示。$%&%’湿料由文丘里喷管加入脉冲气流干燥管中。空气由鼓风机送入加热器，当其温度升到!)./后进入气流干燥管。在旋风分离器中使产品和气体分离，尾气经布袋过滤器过滤后放空。主要操作参数及设备情况如下：被干燥物料名称：$%&%’中间体物料含水率［0］：初始(.终了.%+—.%)气流温度［/］：进口!..—!!（.或至!).）出口,.———-.产量［千克1时］：(+.()2 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!!"#$!%#（#&节）干燥器尺寸［毫米］：!&##$!"#（#’节）翅片加热器蒸汽压［千帕］：()#鼓风机：动力［千瓦］*&风量［米+时］!%##加料器空气压力［千帕］&(&图!,*所示为另一种脉冲气流干燥器，这是针对一些难处理的物料而设计的。图!,*脉冲一旋流气流干燥器流程图!———加热器；’———干燥器；&———旋风分离器；(———加料器；"———风机；-———循环气管道；*———卸料装置如对于颗粒度不均的物料，干燥后所得产品的干燥度亦是不均的。而采用该种干燥器对物料的湿度可进行较好的控制。该干燥器所选用的辅助气流（即二次气流），以切线方向进入各干燥室，使物料颗粒根据其大小和重量按自己的’(# 第一章气流干燥工艺“螺旋轨迹”运动，较重的颗粒比较轻的颗粒有较长的螺旋轨迹，因而有较长的停留时间，得到产品的干燥程度亦比较均匀。这在直管气流干燥器中是不容易达到的。用此种干燥器曾干燥了矾土、硼酸、粉煤、可可粉、碳酸钙、氧化铁、聚丙烯、乳精、青霉素、!"#、大豆蛋白、酒石酸、烟草等，效果是很好的。物料颗粒度为$%—$%%%微米。图&’(所示是杯形气流干燥器，该干燥器可以延长物料在悬浮状态下的停留时间和达到较高的干燥程度。为了使物料得到良好的分散性质或达到较低的终了含水率，在干燥室内采取返回部分干料之措施。另外，还利用气流分布锥以形成气固两相的涡流状态，在杯形容器中进行多次循环，由此强化了传热传质过程，从而获得良好的干燥效果。图$’(脉冲式气流干燥器流程图$———加料器；)———气流管；&———旋风分离器；*———星形出料器；+———加热器；,———布气锥；-———杯形干燥室；(———卸料器)*$ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册四、文丘里管型气流干燥器图!"#所示为另一种特殊结构的气流干燥器，适用于干燥热敏性的粗细混合的物料。湿物料先由热风带入安装在干燥室内的文丘里管。已干的物料被干燥介质带入旋风分离器进行分离卸料，而未干燥的物料再循环返回干燥室。再循环的次数按对物料的质量要求来调节。由干燥器上部进入的热风是切线方向引入的，这样可以保证物料在进入文丘里管时作螺旋运动，因而可增长物料的停留时间。在国外，这类干燥器多作为初始干燥用，因它可以达到较高的除湿量。此种干燥器如果再配上粉碎装置，其效率叫以进一步提高。图!"#文丘里管型气流干燥器流程图!———空气预热器；$———风机；%———文丘里管；&———干燥室；’———热风管；(———调节器；)———返料管；*———旋风分离器；#———风机$&$ 第一章气流干燥工艺图!"!#文丘里喷管干燥器结构图文丘里管型气流干燥器的主要特点：（!）低的气耗量，比一般干燥器约少$#%。（&）低的排气热损失（由于内部的空气循环）。（’）在系统入口处改善了供料的弥散操作，因此提供了对粘结性物料生产的可能性。（(）增长了较重的（较湿的）颗粒物料的滞留时间。应用文丘里管型气流干燥器的典型产品，包括杀虫剂、精细化学品、聚合物添加剂以及类似的物料。文丘里管气流干燥器对这些产品的操作性能数据由表!"!给出。图!"!#所示为文丘里喷管干燥器的结构图（美国匹兹堡市海尔"帕特森公司开发）。&(’ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册表!"!文丘里管型气流于燥器的操作性能数据产杀虫剂聚合物添加剂碳化锰参品数生产率（供料）［千克#时］$$%$&’’(’)*湿含量［+］（湿基）初始!’!,()终了)-’)-’’气体温度［.］入口(!’$))*!’出口%%/’!()气耗量［标米(#时］(,$&!%$*/,&*蒸发率［千克（水）#时］((!*’,$(燃料消耗量［千克#时］!$,!)&,)干燥器直径［米］!-()-,&!-(干燥器高度［米］/-,’-’$/-,!基于天然气按’)%%%干焦#千克计。五、套管式气流干燥器套管式气流干燥器之气流管有内管与外管之分。物料与气流同时由内管下部进入，颗粒在内管作加速运动，到加速终了时由顶部导入内外管的环隙内。在环隙内颗粒以较小的速度下降，然后排出。此种干燥器可以节约热量，但必须注意物料排出口不被堵塞。图!"!!所示是癸二酸干燥的工艺流程及设备简图。$&& 第一章气流干燥工艺图!"!!癸二酸干燥工艺流程图!———空气过滤器；#———鼓风机；$———加热器；%———加料器；&———干燥器；’———旋风分离器；(———出料器；)———袋式过滤器六、涡旋流气流干燥器涡旋流气流干燥器是以颗粒"气体悬浮体作螺旋运动为其特点。在此干燥器中，干燥介质是以切线方向进入干燥室的；通过控制气速大小来调节物料停留时间的长短。物料在干燥室内可以呈螺旋形运动状态，如图!"!#（*）+这要求气体必须连续供给，气速一般不超过&—#,米-秒。物料在干燥室内的运动也可呈环状形运动，如图$"!（#.）所示。这要求所供应的气体在设备入口处要以!,,米-秒的高速切线进入。从最上一个入口开始，各入口处的供气量将依次递减。此种干燥器可以使物料在干燥器内的停留时间有较宽的范围，甚至可达!,分钟之久。湿物料可以由螺旋供料器或喷嘴雾器，或用干燥介质（如空气、惰性气体、过热蒸汽等）弥散直接供给干燥室。当进行若干个螺旋轨迹运动以后，颗粒物料与废气一起离开干燥室，另一办法是，物料可以在干燥室内与气体分离，然后用一个转动闸阀进行卸料。在涡旋流气流干燥器中，颗粒在离心力和曳力两者的作用下，以螺旋轨迹线方式充填在干燥器的器壁上。在干燥器的壁附近颗粒由于摩擦和非弹性碰#%& 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册撞失去了其部分动能，这就引起了气体!颗粒相对速度的增加，从而强化了热量传递和质量传递。另外，传递过程还由于颗粒表面边界层受扰动而被强化了。这种扰动是由于器壁的摩擦和颗粒间碰撞而在壁附近区域内引起强烈的湍流和涡流的不稳定运动的结果。曳力和离心力的联合作用还引起了颗粒分离，这促进了干燥的均匀性。因为较重的（湿的或大的）颗粒远在小颗粒之前到达具有强烈干燥条件的近壁区，小颗粒几乎瞬时就干了并且从干燥器的中心区离去。图"!"#涡旋流气流干燥器（$）物料作螺旋运动（；%）物料作环状运动"———热风入口；#———废气出口；&———湿料进口；’———干料出口涡旋流气流干燥器可以立式或卧式构造（图"!"&），立式结构一般称为凸圆体干燥器。卧式涡旋流气流干燥器不太普及，但常用在多级装配上，这样不仅可延长物料的滞留时间，还能控制温度以及间歇操作等。#’( 第一章气流干燥工艺图!"!#涡旋流气流干燥器的卧式和立式构型多级卧式涡旋流气流干燥器（图!"!$）在前苏联获得广泛发展并且曾用来干燥化学制品。蔬菜以及医药品。典型的干燥器的直径为%&’—!&%米。可以构造成!—(级的整体。表!"’收集了使用这种干燥器处理的十几种物料的操作性能数据。图!"!)给出一台工业用的四级涡旋流干燥器，用来加工聚乙烯醇、聚酸乙烯酯和压制的碱水浸泡海棘。在干燥含有大量结合水的海棘的情况下可利用不同温度水平下进行操作。所要求的$*—(*（湿基）湿含量，通过交替供给!)%+和(%+的热空气在交变温度条件下仅用$—(分钟的滞留时间即可完成。改进的低熔点物料的干燥装置通常称为,-.干燥器（图!"!(），它是结合环形和涡旋流两种干燥器的优点。如同在普通环形干燥器一样，湿物料通过使用空气流由切线方向进入平放的圆筒形干燥室。然而，和涡旋流干燥器对照，供给湿分蒸发所需热量的热空气则沿着干燥器轴向进入。然后，它缓慢地扩散到低温循环涡旋气流中，而产品则沿着干燥器的器壁作螺旋式运动。这使得物料在远远高于其熔点的温度下被干燥，且又保证在没有过热的情况下获得优良的产品。虽然原设计是用来干燥硬指酸盐，但,-.干燥器成功地用来干燥葡萄糖、干酪素、淀粉浆、谷蛋白以及其他物品。表!"#给出该干燥器的典型的操作数据。’$/ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"!#多级卧式涡旋流气流干燥器图!"!$四级涡旋流气流干燥器&#% 第一章气流干燥工艺表!"#多级卧式涡旋流气流干燥器的特性空气温度物料湿含量物料量蒸发量时间物料干燥器!［$］温度"［%］［千克&时］［千克&时］［分］入口出口［$］初始终了溴化硫胺’(")**&!!+*,*)*!-!.##**—#/*0*—/*!./酞酸’(")**&!!-*)*!+*!)*./#/*—+**0/—//!.*(121水合物#’(")**&!3*-*,*!-,.*!/*—#/*#*—#/*.)吡啶’(")**4!!-*3*!+*#**./#/*—+**,*—,/!.*聚乙烯醇’(")**&-!0)3*!+#-*#.*-/*—,**!***—!!**-./聚醋酸乙烯酯’(")**&+!/*3*!+-/*#.*!#/—+**#/*—+**0./聚苯乙烯5(")**&!!**-*,*0*!.*+**—+/*#**—##*!.#硫酸苏氨酸’(")**&!!-*)*!+#!)*./#/*—+**-/—,*!.*海鼠李’("!***40!"$,*!**/*/./!**—!/*!**—!/*,./芝麻种子’("-**4#!/*!!*!#*+*!.*!**—!/*/*—-/0.*!干燥器规范（干燥器直径&级数）；"产品降解温度；##"1678"9":;<=8>?=@=?A；$摆动状况（!/*—-*$）。#03 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"!#$%&（低熔点）干燥器表!"’低熔点干燥器的操作性能数据产乙（撑）硬脂酸锌硬脂酸镁参品马来酐共聚物数初始湿含量［(］（湿基）#)—*)#)—*)+,终了湿含量［(］（湿基）!,—’!入口气体温度［-］!#)!#)!.)出口气体温度［-］++—**/,—/+.’熔点［-］!)+—!’/!!#—图!"!*所示为另一种涡旋流气流干燥器，称为圆盘涡流式干燥器。涡流室直径!/))毫米，用它来干燥散粒状物料，产量可达’))—+))千克0时。湿分蒸发量为#)—!))千克0时，若初始湿含量为!)(—,)(（湿基），则终了温含量’可达!(。进风温度为!+)—,))-，供气量为+)))标米0时。这种干燥器特点’是干燥强度大，高达,吨（0米·时）。,+) 第一章气流干燥工艺图!"!#圆盘涡流干燥器!———主风机；$———蒸汽加热器；%———电加热器；&———料斗；’———涡流干燥室；(———旋风分离器；#———集料斗；)———排风机图!"!)所示又是一种涡旋流气流干燥器，称为“离心气流干燥器”。在圆管内安有一锥形中心柱，管与中心柱之间形成干燥室，其四周包以布气室。布气室与干燥室是经过许多安有导向元件的通道连通起来。导向元件是按一定距离安装的，可使气流以切线方向进入干燥室。图!"!)离心气流干燥器!———布气室；$———干燥室；%———锥形柱干燥介质分三路进入：一路通过设备底部的环形截面，一路通过隙缝切线方向进入，而另一路则通过供湿料用的底部通道进入。我们知道，在直管型气流干燥器中颗粒的停留时间是由管长、空气流速和物料性质决定的。图!"!*所示，一个和图!"!)所示的相类似的气流干燥器，称为旋转流气流瞬间干燥器，它在一较短的管内提供了较长的停留时间（在无$’! 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册返混时高达!倍），因为几何高度不是直接与停留时间有关。湿物料和由常用的鼓风机"加热器系统产生的主热气流一同进入旋转流干燥器。因二次热空气是切线方向加入主气流，故湿物料按照螺旋路线通过内圆柱与干燥器壳之间的环形空间。干燥器底部的收集器是采用配重平衡，以便超重颗粒（块料、石头、杂散金属等）自动卸出。热空气是穿过沿着内圆筒放置的可调百页而进入主气流的。二次气流产生一空气动力效应从而增强了初始的螺旋流动，同时也产生热效应补偿了主气流由于湿分蒸发变冷时的干燥能力损失。图#"#$旋转流气流瞬间干燥器（美国匹兹堡市海尔"帕特辛公司开发）%!% 第一章气流干燥工艺旋转流式干燥器可以用来处理颗粒状非胶粘性产品，例如硅酸铝、铜粉、黄铁矿、木炭、颗粒状橡胶、切碎禾秆、洗涤剂以及类似物料。旋转流式干燥器的运行性能数据由表!"#给出。图!"$%所示为螺旋"涡流气流干燥器。此干燥器可有效地去掉散粒状物料中所含有的表面水分和部分结合水分。夹带着湿物料的气流，沿切线方向进入干燥室的螺旋形沟道，在环绕中心作螺旋运动，最后过渡到涡流室。在此处大颗粒物料沿周边运动，而新进入的物料始终不断地挤压着在内层作循环运动的颗粒，最后被气体捕获。当调节阀门开启时，物料又被带出涡流室进入分离器中，进行气固分离。调节阀门是用来调节物料在涡流室中的停留时间的，从!%秒钟到$分钟的范围。表!"#旋转流式干燥器运行性能数据产蒸馏过的三磷酸钙聚乙烯树脂碳酸氢钠参品黑谷物数生产率（供料）［千克&时］!’!’#(()*)!+$$$!!湿含量［,］（湿基）初始’’!%-’’终了!%%.’%.!!%气体温度［/］入口’)+!((!-’#’%出口*%((+$+$气耗量［标米)&时］-)+$!($##!(*%-!!#+-%蒸发率［干克（水）&时］(’(#’’’’%!)$!%燃料消耗［千克&时］!-$’--+*(+干燥器直径［米］%.-%.+)!.%$$.(干燥器高度［米］-.’+.)*.!!’.)!基于天然气按’%(((干焦&千克计。$’) 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"#$螺旋"涡流气流干燥器!———涡流室；#———螺旋形沟道；%———调节阀门；&———分离器该干燥器涡流室直径约为!米，螺旋形沟道长约!’米，可用来处理聚乙烯、蛋白质浓缩食品、丙烯酸盐等难干燥的物料。干燥器阻力为%$$$—($$$帕。现在介绍另一种型式的涡旋流干燥器，称之为“螺旋流式干燥器”。它是立式涡旋流气流干燥器的一种改进型，它改善了著名的螺旋流瞬间干燥器的运行性能。为干燥淤浆和悬浮液而设计的螺旋流式干燥器，它具有一个带曲面形活动导向叶片的多射流气体分布器（图!"#!）。导向叶片的位置变化引起供给干燥室的空气流的角度变化和射流线速度变化。这使得射流速度对轴向空气流速之比发主变化，从而对颗粒停留时间给予控制而与气流速度无关。此外，转子的圆周上的刮板使各个空气射流周期性地转向干燥器中心，因而强化了活化干燥区。干燥器的这种特殊设计使得可以处理难以干燥的物料。例如，木质磺酸钠（一种高粘性液体），当干燥时即变成一种粘性的浆糊，因而在干燥器内趋于形成一种胶状物质。#’& 第一章气流干燥工艺图!"#!螺旋流式干燥器干燥木质磺酸钠的螺旋流式干燥器的运行性能：干燥器直径［米］：$%&#干燥器高度［米］：#%$$气体分布器直径［米］：!%!$供料速率［千克’秒］：$%#$初始湿含量［(］（湿基）：)$终了湿含量［(］（湿基）：!)入口气体温度［*］：!)$出口气体温度［*］：!$$+空气流率［标米’时］：#$!)蒸发率［千克’秒］：$%$$,#对其他不同性质的物料选择干燥器的指标由表!")给出。#)) 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册表!"#螺旋流式干燥器的干燥指标产咪唑$%$&!$%$&"酸#木质磺酸钠参品’’("数热消耗量［，兆焦)千克水］’*#—+*,’*#—#*#-*.—!’*.#*/—0*0!,*.—,.*.空气消耗量［标米’)千克水］,’—#.’.—+-+-—-+’-—#’0,—!++热效率.*/—.*0.*+—.*/.*,—.*#.*#—.*/.*,—.*’蒸发量［千克（)米’·时）］-.—,..!,.—’,./.—-.1.—!0.’#—0.!试剂等级；"化妆用白垩；#$!.(-&02,33%*螺旋瞬间干燥器和螺旋流式干燥器是按“活化流体动力工况”运行的干燥器例子。参看表!"/，若干个这种干燥器的比较，这对干燥器选择可能有用。表!"/对散粒状和膏糊状物料的各种干燥器的特性操作参数静电力干燥器型式!!!,!’"!#［米4秒］!［$千帕］"［56］流化床!!,!—’.*!—!*#!*#—#*..*/—.*0##*.快速流化床+/!.#—!.!*#—!#.*,—.*#.*0—.*-#!*.喷动床/’’’—#-—/.’—’..*/#—.*-’*.—#*.射流"喷动床#/+#—!.!.—+..*!—.*’.*1—.*11!*.振动流化床#!./+.—!...*.#—.*-.*!—.*,.*/—.*0.*#—,*.涡旋流化床//-#—!.!.—-.!*#—,*#.*/#—.*-!*.—’*.气力输送/-1,.—’.!.—#..*,—!*..*-—.*11.*#—!*.漩涡式气流-/!.#—!.!#—+..*/—,*..*-#—.*1#!*.冲击漩涡式气流!./!.!#—!.!.—#..*#—,*#.*-—.*11!*.!"为理论混合级的数目，当789按2%:;<=分类法把等级划分为!至!（.最大），具有如下判据：!!流体动力稳定（!.是稳定）；!,混合行为（!.是理想混合）；!’在正常操作条件下流体动力的湍动强度（!.为高强度）。,#/ 第一章气流干燥工艺七、喷气式气流干燥器对于粒度不均匀的散粒状物料，其带出速度也是不一样的。若采用圆柱圆锥形的喷气式气流干燥器，则可较好地除去物料的部分结合水而得到干燥程度较为均匀的物料。图!"##所示是在喷气管内物料的运动状态———礼花状循环运动。在循环过程中。大颗粒不断被粉碎，同时被干燥，当颗粒的带出速度小于气流速度时，物料被气流夹带到分离室。物料在干燥室内的空隙率约为$%&’，停留时间要比一般气流干燥器长，因此干燥效果较好。图!"##喷气式气流运动速度分布及物料运动状态图!"#(是某厂采用喷气式气流干燥器干燥硬脂酸镁的工艺流程。湿物料由螺旋加料器加入到气流预热器中，被旋风分离器出口的热风所预热，在喷气室内与干燥主气流接触进行强烈干燥，然后被风机抽入旋风分离器进行分离，尾气经摸式过滤器过滤后放空。由旋风分离器、袋滤器出来的物料，被预热器出来的热空气送到气流干燥管再次干燥，在旋风分离器中被分离出来，经粉碎和过筛后送去包装。冷空气由预热器被加热后作为主气流进入喷气管，最后#’) 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册经旋风分离器及袋滤器放空。图!"#$硬脂酸镁干燥流程图!———空气预热器；#———气流式加热器；$———螺旋加料器；%———喷气干燥室；&———风机；’———旋风分离器；(———空气预热器；)———回风管；*———装式过滤器；!+———气流干燥器；!!———旋风分离器；!#———风机；!$———粉碎过筛机操作参数及设备情况如下：被干燥物料：硬脂酸镁物料含水率［,］：进口&(出口#-&)产量［千克.时］：&+喷气室圆筒部分尺寸［毫米］：直径［毫米］(++高度［毫米］!*$+/风机（&）：$风量［米.时］%+++—!*+++风压［帕］!(’&旋风分离器直径［毫米］：’++#&) 第一章气流干燥工艺二级气流干燥管直径［毫米］：!"#图$%!&环形气流干燥器$———螺旋进料器；!———粉碎器：’———旋风分离器；&———过滤器；"———加热器；(———袋式过滤器；)———风机；*———扩散管；+———内机；$#———螺旋出料器八、环形气流干燥器参看图$%!&，环形气流干燥器基本上和喷气干燥器或瞬间干燥器相同，湿物料被弥散在热空气中，由热气流输送通过干燥器并供给湿分蒸发所需的热量。主要不同之处是环形气流干燥器一般备有空气动力分选机，对各种产品进行再循环。为了有选择性地延长湿含量较高的颗粒的停留时间，另外还备有使物料通流的各种构造的供料器。图$%!"所示，为一台加工谷蛋白的半封闭式环形气流干燥器（加拿大蒙特利尔市罗辛亚美利克斯公司开发）。在一般情况下，分选机是采用折流叶片根据颗粒（或团块）的密度和湿含量来分选气流中的颗粒。根据离心作用，较湿（较重）颗粒沿着弯曲形导管比轻的干料更接近于外周线。叶片可以调整，以便把干颗粒引出干燥器进行收集，同时使较湿物料可以在环形管道内进行再循环接受进一步干燥。湿物料的停留时间可以如此间断性地增长。环形气流干燥器可以安装一个破碎机（图$%!(），用来粉碎团块，达到所希望的颗粒大小。它位于干燥环形管的底部，可使物料形成更多的接触于干燥介!"+ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册质的表面面积，并形成了瞬间干燥所必需的湍流流动。热气流与悬浮于气体的再循环物料连续地以高速通过破碎机。这种装置能够对难以干燥的物料在高&生产率（!""—!#"""千克（产品）$时）而气耗量高达!%""""米’时的状况下进行有效作业。应用环形气流干燥器对一些典型产品进行干燥的操作数据见表!()。图!(*#半封闭式环形气流干燥器*%" 第一章气流干燥工艺图!"#$环形干燥器的典型进料器表!"%环形气流干燥器操作数据湿含量［&］（干基）气流温度［’］物料初始终了入口出口金属氧化物淤浆()%#))**改性的玉米淀粉+)—+*!)!%)$)谷蛋白$)—$*!!,!*!)*洗涤剂添加剂#*—,*)—,!-)—##)!#)硅胶%*-+*)!*)锯屑+)!+,!$(+纸浆*),)*()-#和常规的气流干燥器相比，环形气流干燥器的主要特点有：（!）机内悬浮空气再循环；#$! 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册（!）选择性的分级；（"）较长的停留时间；（#）紧凑的占地布置和缩减高度；（$）备有粉碎机和颗粒度减小。环形气流干燥器特别适用于干燥粘结性物料（例如谷蛋白，它是谷物、小麦中生成蛋白质的主要成分），即该物料在降速阶段变干而且往往会结块。新鲜的小麦谷蛋白是一种非牛顿流，被压送到一个特种的压出机，卸出后直接送到高速转动的粉碎机。粉碎机连续不断地用热空气清除悬浮于空气的再循环物料，大部分水分在粉碎机上迅速除去，最终干燥则在环形管道内进行。相当数量（最高达到给料的$%&）的物料在高速气流中反复进入粉碎机，在给料管内用干的细颗粒对新挤压出的湿谷蛋白进行覆盖，这样会减小谷蛋白固有的粘性，并防止物料在干燥器内堆积。环形气流干燥器用于小麦谷蛋白干燥的能量需求为：初始湿含量［&］（湿基）：’(终了湿含量［&］（湿基）：)%入口空气温度［*］：)#%出口空气温度［*］：’%蒸发率［千克（水）+千克（产品）］：),(单位热耗量［千焦+千克（水）］：#$-%九、闭路循环气流干燥器为了防止大气被污染，或干燥物料被氧比以及有机溶剂得以回收，从而开发了闭路循环气流干燥器。由于该干燥技术具有一系列特点，因此逐步被人们所关注。目前该干燥技术主要在食品添加剂、生物产品、树脂和精细化工产品等物品干燥中得到推广使用。!’! 第一章气流干燥工艺所谓闭路循环气流干燥，是指干燥介质在干燥系统中作循环操作。该干燥方法是由格鲁斯曼等人首先提出，当时他是使用过热蒸汽作为干燥介质，以闭路循环来干燥有臭味的物料。在闭路循环气流干燥器中，所采用的干燥介质一般不是空气，而是过热蒸汽或惰性气体（如氮气）。该干燥器的主要特点有：（!）物料中湿分为有机溶剂，可以回收；（"）物料中所含有机溶剂不和空气接触，可以防止产生燃烧或爆炸；（#）在食品加工过程中，可防止产品中脂肪破氧化；（$）可防止有害细菌混入；（%）如物料中含有臭味和有毒物质，可防止大气被污染；（&）热效率高。图!’"(所示，为一台闭路循环气流干燥器。氮气闭路循环气流干燥器设计方法基本上和常规的气流干燥器相同，唯一的差别就是原来用空气和水的物性参数，现在是以氮气和有机溶剂来取代。图!’"(闭路循环气流干燥器!———干燥管；"———分离器；#———风机；$———冷凝器；%———加热器；&———离心机"&# 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册十、搅动瞬间干燥器图!"#$所示为一种搅动瞬间干燥器，它包括一个带有倒置圆锥底的竖直圆筒，一个环状空气入口和一个轴向安置的转子。具有转子作用的切向空气入口在干燥室内造成一股扰动的旋转气流。湿物料（例如，具有典型性的滤饼）由螺旋给料器压送到位于搅拌器上的干燥室，于是它被随旋转空气流动的干粉所覆盖。另一方面，空腔泵可以用作膨胀型流体给料。被粉末覆盖的块料然后落入流化床。并且由转子来维持其运动。当它们干燥时，松脆的表面物料在流化床中不断研磨以及转子的机械作用而脱落。因此，平衡的流化床就形成了，它包括了初始物料和最终产品之间所有中间相，干的（因此是小的和轻的）颗粒变成悬浮的且从干燥室进入过滤袋，而大的块状物料则返回到流化床，重新进行干燥。搅动瞬间干燥器的典型操作参数为：给料：膨胀型流体、粘性膏状物、滤饼、湿颗粒干燥介质：空气、惰性气体、低湿度废气入口气体温度［%］：高达&$’产品生产量［千克(时］：高达!’’’’停留时间［秒］：)—)’’转子速度［转(分］：)’—)’’平均粒度尺寸［微米］：*—+’#-, 第一章气流干燥工艺图!"#$搅动瞬间干燥器（美国麻萨诸塞州克里帕科公司干燥部门开发）第三节气流干燥的基本理论一、颗粒在气流干燥管中的运动轨迹由于气体在干燥管中的流动状态对于干燥过程影阿很大，因此气固两相流动日益受到重视。颗粒最初进入干燥管时，上升速度!"等于零，之后，因其与热风相遇而得到向上的速度，并不断被上升的气流所加速，称为加速段。当气流与颗粒间的相对速度等于颗粒在热风流中的悬浮速度（或称沉降速度）!#时，颗粒上升速度!"%!$"!#，并保持不变，直到出口，此段称等速运动段。#’& 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册在等速运动阶段，由于相对速度不变，颗粒的雷诺数也不变，因此与雷诺数有关的给热膜系数!也不变，并与气流速度!关系很小，这已被实践所证实"了。在气流干燥中，干燥的颗粒，其粒径一般比较细小，因此其悬浮速度也很小，故在等速阶段的给热膜系数是不大的。因此，在该段内的传热、传质速率是比较小的，体积传热系数!#也最小。在颗粒的加速阶段，由于气流颗粒之间的相对速度大，颗粒运动速度!$低，所以单位干燥器体积内颗粒的传热面积大。再加上采用并流操作，气固两相之间的传热温差又较高，因而颗粒的加速阶段有很高的传热、传质速率及干燥强度。可以这样认为，颗粒的干燥大部分在此阶段进行。颗粒运动轨迹方程分析如下。（一）颗粒在等速阶段的基本方程设一球形物体在气流中作悬浮运动，如图!"#$所示。该物体受到的力为扬升力%和物体的实际重力&。根据颗粒在悬浮状态下力的平衡关系：图!"#$球形颗粒悬浮时之受力分析示意图%%&（!"!）根据阿基米德浮力定津，球体在气流中的实际重量为"’&%’（$#("#"）（!"#）&’式中#———球形颗粒重度，千克(米；(’#"———气体重度，千克(米；#&& 第一章气流干燥工艺!"———球形颗粒直径，米。作用于颗粒上的扬升力为"""!"%&#!!#$（$%&）#"$式中———阻力系数，是#’的函数，如表$%’所示。!%&———悬浮速度，也称带出速度。%&!%$%%"（$%#）式中%———气流速度，米(秒；$%"———球形颗粒的运动速度，米(秒，现将式（$%"）、（$%&）代入式（$%$），得&"""!""!"%&)（#(%#$）!!##$"$（$%*）或者写作#$$!（"#(%#$）$$!（$%)）!&!#$表$%’与#’的关系!#’+—$$—*++*++—$*++++"#,+!#’#’+-)+-##由式（$%#）可知，若气流速度%$低于颗粒的悬浮速度%&，则%"!%$%%&为负值；如果气流速度%$等于%&，则%"!+，此时颗粒处于自由悬浮状态；只有当气流速度%$大于%&时，才会出现%".+的状态，此时颗粒为气体所夹带，随气流而运动。因此，在气流干燥中，必要的条件是%$.%&。方程式（$%)）也可表示成准数关系式，即&&#!（"#(%#$）$&")’!"!!#’!&!&%$#$&""%&!"!"!（$%,）!%$"), 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册式中!"———费多罗夫准数（或称基尔比契夫数#$）；%"&———为速度等于颗粒沉降速度时的雷诺准数。此方程式也可表示为"#"$!"!!"’(!!%"!&（%&’）式中’(———阿基米德准数。")（*"+&",）,’(!$#,",在给定的条件下，计算出!"准数后，可根据图%&"(的图线确定%"，求得&%"&后，即可计算出颗粒的悬浮速度：%"#&,-&!)*图%&"(.,)*+.,,*关系图-颗粒之悬浮速度也可以根据图%&"%，通过李森科准数./!（012）来确定。"3-!4./!（%&6）"4!54所以悬浮速度-，为&"/0#,"+,-&!（%&%(）!",在气流干燥装置中还得处理不规则形状的非球形颗粒，因为这种颗粒的阻$7’ 第一章气流干燥工艺力系数与球形颗粒的不同。!为简化计算起见，只要以颗粒的当量直径!代替球形颗粒直径!，那么球"#形颗粒的方程式照样可以应用。图!"#!李森科准数$%与阿基米德准数&’之关系曲线!：当!$%&’时的$%$（(&’）曲线(：当!$!&%时的$%$（(&’）不规则颗粒之当量直径，是按公式（!")(）计算。根据实验测定的当量直径!，与应用筛分法所求得的平均粒径!之比，即"#!"*!#约为%&+,&在缺乏数据的情况下，可近似取!"$%&+,!#。()- 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册（二）颗粒在加速阶段之基本方程式颗粒作加速运动是因为重力小于上升气流的作用力和浮力之和，即!!"（"#""）所以颗粒受力为#$$"#!#%$"#!%（(’#($）$!&"$’#)（$"*#"’）（"#"%）%’颗粒加速度+($&+#，可按下式计算：%（(’#($）+(!&"$’%’#)（$"*#"’）$$+#,%!&$$（’(’#($）’（$*#$’）（"#"’）$#%,$*因，故$*!$’%+($!&$$（’(’#($）$#’（"#"(）+#%,%%%’对一球形颗粒，&$$(+$及,$)+$$*，式（"#"(）变为%+($’$!’（(’#($）$#’（"#"*）+#(+$$*当+($++#$,时，颗粒与气流相对速度为(-，绝对运动速度为($,./$(’#(-，可算出加速段时间。颗粒在加速段的上升距离（即加速段所需高度）为#0$",($+#（"#")）（三）颗粒群在干燥管内的运动前面介绍的颗粒运动状态均系单个颗粒的运动状态。在干燥管内的颗粒则呈群体运动，与单颗粒有较大的差别。由于颗粒之间的相互作用，在干燥过%-, 第一章气流干燥工艺程中粒径!和密度会发生变化，其因素是很复杂的。"!#!"粒径!"和密度!#的校正%对湿含量变化很大的物料，若其湿含量为$（非结合水），粒径为!#，密度"为，当其达到绝对干燥的状态时，其粒径及密度分别为!和，它们之间关!##"!#系为"%%"%$!!"（#!&$）’$（!#"）!##（!(!)）在工业计算上因湿含量减少而引起的粒径缩小及密度变化可忽略不计。颗粒群对粒子飞行的影响更小。*"对颗粒群的校正颗粒速度&"从&"’+上升到&"’&’(&(的加速段高度)，由实验可知，用单个颗粒基本方程计算结果必大于实际操作所需的加速段高度。这是因为在相同高度下随着加料量的增加，物料所占空间亦增加，气流速度也随着增加，雷诺准数及阻力系数也增加。在气流干燥管内，颗粒群在等速运动阶段的运动速度与单颗粒计算值非常吻合。二、颗粒在气流干燥管内的传热物料颗粒在气流干燥管中的传热量，与气流管道的几何形状、直径、以及颗粒的形状、大小、密度和颗粒物料与气料的重量比等因素有关，现介绍如下。（一）单一球形颗粒与气流之间的传热+!"在强制对流传热过程中，对流给热准数*&(’)，是与雷诺准数,-!’&(!"(’)的大小有关。从干燥介质传给被干燥的物料颗粒（在干燥管内的条件#’下）的给热准数，有如下一些经验方程式。比较准确的如,-./及0-123-44所提出的公式：!5%!6**&’（*!&+"%./,-）（!(!7）*)! 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册对空气水体系，尚可化为$%&!"!"#$%&’#$（()(*）上式与费多罗夫推荐的如下公式颇接近，当#$+(&$时，$%,-!"!"#$%(,#$（()"$）另外，当./+(&$时，本书作者提出如下的改进式：$%-01!"#$%(-./（()"(）$%&当#$2(&$时，!"!$%,"#$（()""）%图()3"!"与#$关系图%式中，#$；可根据&值大小，查图()33得到。%’3’()*（!+)!*）&’!"（()"3）!3"*!*图()33#$与&关系图%’"-" 第一章气流干燥工艺（二）颗粒群与气体之间的给热系数!"对于颗粒直径大于!##微米的物料该物料在投入干燥管以后，受到热风气流冲击，分散成一颗颗的散粒状悬浮于气流中，可分别测得给热系数与传热面积。在等速段，由于颗粒浓度低，因此仍然可用单一颗粒的给热系数公式。在加速段，由于颗粒浓度较高，就不能用单一颗粒与气流之间的给热系数公式。桐荣良三综合了气流干燥管进料口处的!"与#$的关系，即物料刚投入后的!"的最大值：+,-"!)!"$%&’#"()*!##$%（!+-,）（,##.#$%.!/##）#"1)!"$%&’#"01#$%（!+-)）（/#.#$%.,##）式中，#$%’&（’"(+"’）2!(，为相对雷诺准数。有些资料给出了进料口、肘管及旋风分离器中的!"为!"1,#")-!"’#"###01#$%)%（!+-1）这样，当给定了某一条件后，物料刚投入时的!"（即在加料口处的!"），可由式（!+-,）或式（!+-)）来确定。在加速段终了处的!"可由式（!+!3）或（!+!(）确定之。在加速段!"之变化，如图!+/,所示，可由连接*和+两点之直线求出。-/-"直径大于!##微米之颗粒与气流间有效传热面积,［米4米（干燥管体积）］-0/ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"#$加速段!"的变化当讨论热容系数!#的变化时，随着粒子的加速，粒子的浓度发生了变化。此外，粒子和气体间相对速度也发生了变化，因此必须讨论颗粒速度对!和##的影响。每!米干燥管粒子的有效干燥面积为%%($（!&&）’()’*$(#%#（)#*+++"*）（!"(,）’")’#*’($%式中，)’，#是在含水率&时的粒子直径和重度，’是面积系数（对球体*((而言为!），’"是体积系数（对球体而言为$-*）。’()’"的数值如下：物料砂子硫氨硫化矿’(-’",.+*.$,.+对于没有给出’(-’"之物料，通常取直径为有效直径，按’(-’"%*进行计算。#.直径小于!++微米颗粒的体积传热系数和传热面积直径小于!++微米的颗粒，如石膏、,-.以及碳酸钙、硅胶粉末、淀粉等，在湿润状态下结成毫米级大小的颗粒。这种颗粒加进干燥管时，在热风冲击下不会像大颗粒那样分散成单一颗粒，而是边干燥边被分散成粉末。若以旋风分离器捕集的粒子直径（几十微米）来计算沉降速度及粒子运动轨迹，就会造成很大误差。由于在干燥过程中颗粒逐渐变成细小的颗粒，因而有效面积#也发生变化。但目前还只能通过实验来确定!#。实验表明，对于粒径差不多的小粒子，不同物料的!#值相差不大，因而可(,$ 第一章气流干燥工艺参考与之相近的物料与水分粘结性的实验值。但这种!!是随进料比的增加而增加的，必须加以校正。在实验中常用的物料加速段长约!米，其后则为终速段。表"#$列出了若干种物料的实验数据和!!的数值。本实验用的热风表"#$若干物料的实验数据氧化硅胶体物料含水石膏%&%’!()%粉末加料量［千克*时］+,-.,"/"++01干燥热风量［千克2时］+/..+!.1"31.进料含水率［4］!-0.-,03"/0...产品含水率［4］.03-03,0.+入口热风温度［5］!3.!-,!,."!301出口热风温度［5］"1,3!""!/"热损失修正出口温度［5］-.,"-"".-31入口热风湿度,0,-,,0,"!,0,,/,0,,3［千克*千克（干空气）］出口热风湿度,0,/3,0,+-,0,+-,,-3+［千克*千克（干空气）］"（米）!,0-1,0/1"0-1"0/1-01.0,+01$01"-01氧化硅胶体粉末"-1,-,.1"1-1$,"3.,",3,$.,16/."+1!-!!"（米）,0-1,0/1"0-1"0/1-01.0,,01$01"-1含水石膏!!-".3,1+,1-3,,-,1,"/13$1-/1+/31$,,"（米）,0",0!1,0/1"0-1"0/1-01.0,30,"-01碳酸钙!!!+/,,",1,,-1$,".+,$"++!+.,,.",!3,"（米）,0",0!1,0/1"0-1-01.0,+01$01"-01(0)0%!!-.+,,"+1,,1.,,!"/,--,,/"$.1,!--!1,!·5）。!"———自投入口算起的高度米；"!!的单位为千卡（*时·米速度一般为!,—.,米*秒。如式（"#-/）所示，!!值是随（加料量）（*干燥热风量）的比值增大而增大的。-/1 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册对于颗粒小于!""微米的物料，通常多用实验办法来确定!!之数值。三、气体与颗粒之间的传热（一）传热量气体与颗粒之间的传热量，可按下式计算："%"#!!#!$%#!!&’!$%（&’%(）$由于在加速段内!，!值均随(之增加而变化，故)"%*"#!!&*’!$%（!’%)）$*’#()*#（!’&"）对式（!’%)）、（!’&"）积分，则可求出"值来。实际运算中可根据物料平衡与热量平衡差分，分段求之。（二）物料平衡气流干燥的物料平衡，可用一般干燥计算中之+’,图解之，由于气流干燥中热损失较少，故热平衡可用下式表示：//"#-+!*.（01*$+!($2!）$!//#-+%*.（01*$+!($2%）$%（!’&!）式中+，+———空气进出口热焓，千焦,千克；!%01———干物料比热，千焦（,千克·-）；$!———物料进口温度，-；$%———在恒速干燥阶段为热空气之湿球温度，-，即$%#$2%+降速阶段，用下列公式计算：422%.0（$’$23/1%2%3（$%’$2%）[2342%’0（1$%’$2%）()]23/$%’$%#（&’&%）23/42%’0（1$%’$2%%0/ 第一章气流干燥工艺式中!———空气湿球温度，!；"#"———!"时水的汽化潜热，千焦"千克；"$———自由湿含量；"$%———临界自由湿含量。%%"$#"$"&（%$&&）%%"$%#"%$"&（%$&’）%"%———临界温含量，%"&———平衡湿含量。第四节气流干燥器的设计一、设计参数（一）入口气体的温度如前所述，气流干燥器是并流操作，而且由于操作时间短，可采用&((—)((!之高温气体作载热介质。当然，根据物料性质的不同，用低温干燥的也是有的。载热介质温度越高，干燥效率和干燥强度亦越大。与其它干燥方法相比，气流干燥之入口气温是最高的。（二）排出气体温度排出气体温度与管长有关。若排出气体温度低，则管长增长而燃料费用减少。通常排气温度为*(—%+(!。若用’((!的气体进行干燥，其排出气体湿度将超过%,，其露点约为)(—-(!。因此，排出气体的温度低于其露点温度时，则会在旋风分离器、袋式过滤器等设备的器壁上出现水滴。因此，通常取分离+-- 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册器入口气体温度比其绝热饱和温度高!"—#"$为好。（三）产品温度通常产品温度为#"—%"$，比其它干燥法要低一些。若粉粒体物料的产品含水率停留在临界含水率以上时，即在除去吸附水分时物料的温度保持在湿球温度水平上，而进入减速干燥期间物料与载热介质直接接触，因而温度上升。其温度值可由式（&’(!）来计算。（四）必需的气体量和物料气体量之比气流干燥所需气体量，可按上节介绍之方法计算之。而物料量及气体量的比值。通常取")!或&。物料含水率高时取低值，含水率低时取高值。（五）管径气流干燥管之管径，是由气流速度决定的。&)等直径管的设计从气流输送角度来看，只要气流速度大于最大颗粒的悬浮速度（即颗粒沉降速度），则全部物料便可由干燥管被夹带出去。但为了操作安全起见，通常取出口气速为最大颗粒沉降速度的!倍，或者比最大颗粒的沉降速度大(米*秒。但从干燥角度出发，在上述气速下颗粒在气流中的分散性和湍流程度均较差，干燥强度亦小。所以根据经验，气流平均速度!一般取!"米*秒。"#管径%#$+（&’(#）!（!,-）!"#·(.""(式中，%#为每小时所需气体的平均体积流量［米,时］。!)变直径管的设计变直径管的设计，是根据颗粒在等速段和加速段给热系数与气流之关系不同来进行的。在等速段之后，气流与颗粒间的相对速度等于粒子的沉降速度，因此给热系数与气速的绝对值有关。在加速段气速越大，气流与颗粒间的相对!/% 第一章气流干燥工艺速度越大，平均给热系数也越高。所以，可用干燥管入口气速（每秒!"米左右）来设计加速段管径。对于等速段，则以能输送最大颗粒物料为原则来确定出口气速，所以整个干燥管分为粗细两段。设!为加速段管径，则"#$!"#（$’!&）!$%$·!&""!%!式中，#$，$%$分别为入口处气量［米(时］及入口气速［!"米(秒］。设!为等速段管径，则&#)!&#（$’!*）!$%)·!&""!%!式中，#)，$%)分别表示出口气量［米+时］和出口气速。通常$%)#),-./0或$%)#$’1［!米(秒］。（六）管长(的计算气流干燥管设计的核心问题，是确定干燥管的管长，即颗粒在干燥管内的停留时间。其计算方法较多，这里我们介绍常用的费多罗夫和桐荣的方法，以及桐荣方法的简化法。$2费多罗夫法（$）由式（$’)!）计算)*准数；（)）利用图$’!!查找+,；’（!）利用图$’!)查找-$，并以进出口气体的平均温度作定性温度来计算给热系数"。（%）计算停留时间!：.##（$’!3）"/"’01)式中/———颗粒群的传热面积，米(时。对球形颗粒而言，&2/#（$’!4）3$45)*4 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!———干燥物料量，千克!时；"!"———物料颗粒重度，千克!米；#$———颗粒直径，米；!%&’———对数平均温差：%$%%&!%&’#（$%)*）%$%"’(%&%""———物料平均温度，可等于入口气体绝热饱和温度%(；)———传热量，千焦!时，可用*%+图图解求出。)#)*%)"%,（*+&%**）（$%)$）式中,———每小时的排入大气的气体量，千克（干空气）,时；*+&———空气在#$及%&时之焓，千焦!千克；)*———预热器中对空气的传热量，千焦!时；)"———干燥器散热损失，千焦,时。（-）管长的计算干燥管管长为：-#$（./%.%）（$%)&）由上可知，该法计算方便，但在颗粒较大热风温度较高的情况下，误差较大。&.桐荣法根据物料在干燥过程中的预热、表面汽化、降速等阶段，把干燥管长划分为几个区域，并把各个区域的气体速度作为定值，即可用式（$%$-）、（$%$/）试差计算粒子加速的飞行轨迹。开始时-#*，粒子上升速度可从.$#"米!秒开始计算。可用表或如图$%"-所示的方法，以$对.$，-对.$作图。在加速段内，传热系数是变化的，由于物料投入后的相对01是已知的，故可根据式（$%&)）、（$%&-）求得2.’3+称为4点，见图$%")。有了4点后，再利用式（$%$0）求2.，称为5点。在双对数坐标纸上，连&1* 第一章气流干燥工艺接!、"两点，传热系数就是按这条!"线而变化的。由于直线!"的方程式是很容易建立起来的，这样就可根据不同的#求得各区域的给热系数。$图!"#$在设计时，进入中速段的空气条件是未知的，所以要利用试差法来进行计算。先假设一温度，并此温度进行计算，一直到终速段使所假设的温度与计算所得的温度相一致为止。这种试差计算法极其复杂，好在该温度即使相差几十摄氏度对%&的影响’也不大。因此，如果该温度取得适当，亦不必再用试差法计算之。为安全起见，通常是以临界湿含量所对应的空气条件作为选取的根据。求得了粒子速度后，即可求出传热系数，那么该区域所传递的热量为："&(%)*$（+’!"’&）%!,(-).!’/0（!"’#）’(可以从分段进行的热量衡算中得到，再利用式（!"’#）可以求出管长.［米］。整个干燥区均可按此法依次计算之。该法有一定的实验基础，对过程分析也比较透彻，所以比较可靠。但要求差分和试差计算过程相当繁杂。因此很多研究人员对该法的传热关联式及物料温度计算式进行了简化，得一简化计算法，现简介如下。该法认为加速段总长不超过&米，因此可按等速段的给热系数来计算管长，即用式（!"!(）来计算)*作为全段的给热系数。同时，因为对大多数用作气流干燥的物料%&’%!—$++，所以可按式（!",）计算#。’&(! 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册简化步骤如下："#!$%&!!"!（$%""）!#!"&&’#$!""#!’()’("!’(")&式中#———颗粒平均直径；$)&———气体运动粘度。$,*$,#$*!!（*$+’(#’("+,）’()对空气，*!!*+’()"’(--!#&*!%（$%")）#$&利用式（$%"#）计算干燥管总长：/.!%%*$-0""12"式中4%*3-()0!（$%".）".’’!%#（$!&%!"）（"$%&$）%（"*%&*）""12!（$%"&）"$%&$/0"*%&$2其中，1为绝对干物料量［千克3时］。&可用式（$%#*）计算之。*利用此简化法既可以设计等直径干燥管，又可以设计变直径干燥管。（-）等直径干燥管管径4可按式（$%#.）计算。管长5可根据气流的进出口温度，求得干燥管内平均气速67，代入式（$%’*".）求得84，再按式（$%"#）求管长5。"（5）变直径干燥管管径：加速段可按式（$%#.）计算。等速段按式（$%#&）计算。6（-98:）可将最*;* 第一章气流干燥工艺大颗粒直径!和出口气体性质代入式（&’((）得到，然后由)进行气体重（"#$%）*+!+度的温度校正，得到平均气速)*。将其代入式（&’(,）可得$-。再接式（&’((.）确定总管长/。加速段管长：固定取+米。等速段管长：（/’+）米。此方法计算简便，其精确度尚有待进一步验证之。（七）压力损失干燥管的压力损失包括如下几部分：摩擦损失、位头、粒子加入和加速所引起的压力损失。其它压力损失（如扩大、缩小、弯头等局部损失）则与气流输送装置类似。一般认为，管内压力损失同粒子与热风相混合的混相密度"*（0"*01"02"*，"0———粒子密度，"*0———气体密度）有关，但!!3在管内是变化的，计算时误差较大。一般情况下气流干燥管的总压力损失大约为&45—&43千帕。如果干燥管内气速增加，管内压力损失则将成平方地增加。其它附属设备的压力损失如下：设备名称压力损失［千帕］加热炉54.粉碎机&45—&43旋风分离器546文丘里洗涤器+43—.45旋风洗涤器&45袋滤器543配管54.总计345—745（八）旋风气流干燥器的设计旋风气流干燥设备与气固旋风分离器有些相似。由于颗粒和气流运动过+6. 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册程较为复杂，颗粒在干燥器内的停留时间与干燥时间的计算都比较困难。作为粗略的估算，可用前述的费多罗夫方程（!"#$）进行。干燥时间!可作为干燥#器内虚拟的停留时间，再根据物料平衡可求得风量!［%米&时］的大小来定。干燥器体积!的计算："!%#!"’!［米］#(%%干燥器几何尺寸的确定，多数采用经验的办法进行。干燥器下部断面上的假想风速#$’!)*—#米&秒，干燥室入口风速#!’!$—+%米&秒，干燥器中心管内出口风速#+’+%—+#米&秒。#$的选择原则，是保证物料不沉于底部即可，但也不宜太高。干燥器下部直径%，由下式计算：$%,!%$’［米］（!",$）!"#$·#(%%#式中!%———风机的风量，米&秒；#$———干燥器下部直径%$断面处假想风速，米-秒。求出%直径圆整后，再计算干燥器底部面积：$"+&$’%［$米］,圆筒高度：!"’’&$其中，!为干燥器体积。"干燥器上部直径%(按下式计算：%(’%$.%)%*’（!",/）中心管管径%：+,!%%+’（!"*%）!"#+·#(%%进风管截面积：+$, 第一章气流干燥工艺"#!!"（!&’!）#!·$%##为使物料沿器壁加速旋转，以强化传热传质速率，旋风干燥器在结构上有不少独到之处。干燥器设计为(形结构，干燥器中央管吸风口处设计成喇叭口以利于物料旋出。干燥器各部分尺寸参看表!&!#及图!&$%。表!&!#干燥各部分尺寸符号尺寸$，%$"（!)*—$）%,"#&+!!#+·$%##&!+&+,"#&%!!#%·$%##,"(’+!&%&)&%-#)#’’’!&+*$#)%’&+*#)++%&%+&%,#)!’&%干燥器的外壁保温是很有必要的。夹套保温效果较好，但结构复杂。通常要求夹套温度要低于物料熔点。由于旋风干燥器阻力较大，一般不用两级串联操作。+.’ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"#$旋风干燥器结构示意图二、设计实例【例!】直管气流干燥器的设计。（!）基本数据干燥能力!［千克&时］：!’(%颗粒平均直径"［毫米］：()%###物料*+的结晶重度［千克&米］：!’,,空气状态［-］：%.$ 第一章气流干燥工艺进入加热器前（!!"#!$）!!%&离开加热器!%’!离开干燥器!()&物料状态：进料温度"［*］%&%出料温度"［*］&!(初始含水率"［$］+%#%#或"%+(!,-终了含水率"［$］+!,!((#或"(+!,!(结晶体比热$［千焦（.千克·*）］%,(&&干燥设备散热损失：取有效热量的%!$（(）干燥过程中水分蒸发量之计算##"#%/"(%"&%!!"%&!0’’,’1$0（(!,-/!,!(）2%!!"3!,&)［千克.时］热损失!之计算：!"-,%1-"%/’(/’3&($（("(/"%）’("%"%&!0%,(&&0（&!/%&）3!,&)"(%&,)%［千焦2千克（水）］’3"%!$有效热量"!,%0（(-1’,-14%,’(&!(/-,%1-"4’(）"!,%0（(-1’,-14%,’(&0)&/-,%1-0%&4(%&,)）"(#),#［千焦2千克（水）］故(1# 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!!"#$%"&#%"$%&#’($")!&*#+$(*［千焦,千克（水）］根据!&"图。!!!’-（"&"’）应用试算法，先设"!)$)’"，则!!!’-!（"&"’）!’’)$..&*#+$(（*)$)’"&)$))%(）!’)%$#/［千焦,千克］；式中!———出加热器时空气的焓，千焦0千克（干空气）；’!———干燥器出口空气的焓，千焦0千克；")———进加热器空气之湿含量，千克（湿）0千克（干空气）；"———干燥器出口空气湿含量，千克（湿）,千克（干空气）。当#)!’(1，!)!%)2时，")!)$))%(千克（湿）,千克（干）；当#’!+)1，"’!")!)$))%(千克（湿0千克（干空气）时，!’!’’)$..千焦0公斤（干空气）。在!#!’)%$’’千焦0千克（干空气）。"!)$)’"千克（湿）0千克（干空气）时，该点正落在##!"(1的等温线上，故不需要再重新试算了。这表明假设的"!)$)’"千克（湿）0千克（干空气）是正确的。由此求得干燥过程所需空气量$为%/)$("$!!"#&"))$)’"&)$))%(!/(+(［千克（干空气）,时］加热器供给空气的热量为&!$（!’&!)）!/(+（(’’)$..&//$.+）!#%"%%+［千焦0时］下面应用费多罗夫法来计算干燥器的主要尺寸。（/）确定’(#，及沉降速度)#&*/已知颗粒直径*!#$/3’)米，颗粒重度"+!’(**千克0米。!+)-"(在平均温度!%%$(1，时，查得空气性质如下：##.. 第一章气流干燥工艺&)*’!!!"#$"千克%米"!!’$("$米%秒阿基米德准数为&%!&’!#$!’"!!!)+&（’#&("$）(",++(-#.!)/’!+,*（’#$("$）("#$"故费多罗夫准数为&+()!#$!.#+0!&由图")"-查得*)+!","!由此得,+!*)+%&),’("$!",)+!"#&$［米1秒］’#&("$（+）确定给热系数"应用式（")’"）求之：$#0-,!’2$#"0*)+$#0!’2$#"（0",）!&#"&#!"!-,%&$#"$-*!&#"&)+’#&("$&!"+-"#,［千焦1米·时·3］（,）物料总表面积的确定*/.!%!&’*(",$’!)+!’,&,［米1时］’#&("$(",++（*）对数平均温度差的计算’.- 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册已知!!"#$%，!"&’%。物料表面平均温度!!近似地等于湿球温度!"。根据!!及#!，从$(#图中查得!"")*%，因此（#$()*）(（&’()*）"!%&""--.’［%］#$()*+,&’()*（/）干燥时间!的计算空气传给物料的有效热量’为’"’$(’)((（$0*($）"*/&//#(*/&./1)$.’&()’#’（2-.#-()).2#）"2’)’).&［千焦3时］式中，$0*为空气在#!"$.$$/’千克（湿）4千克（干空气）及!*"&’%时的焓。所以干燥时间!为)&$$’#"")#5%&)&$$12’)’).&""!.2$［秒］!-#!.’1*’)’1--.’（2）干燥器主要尺寸的确定要求物料在干燥器中的停留时间至少为!，而物料的运动速度为*，物料&流过干燥器的行程就是干燥器的长度，即+"#*&"#（*,(*!）已知*!"!.)米4秒，根据经验选*,"!$米4秒，则+"!.2$1（!$(!.)）"!&［米］【例*】氯化钾气流干燥器的设计，产量为*$吨3时（按干料算）。原始数据：物料湿含量［6］：初始（"）!$!终了（"*）$.’物料热容（-）［焦（4千克·7）］：/!*!)物料密度（$)）［千克4米］：*$$$*#$ 第一章气流干燥工艺物料温度!初始（!）#$"终了（!）""$#干燥介质（重油燃料和空气之混合物）温度［%］：初始（!）&$$"终了（!）"#’#物料粒度分布［(］：)$*&毫米""*’$*’+$*&毫米#,*-$*"’—$*’毫米.&*&/$*#’毫米##*.（"）湿物料量"$$+##"$$+$*’""0"#0’*’101*"-［千克2秒］"$$+#""$$+"$（#）蒸发量$0""+"#01*"-+’*’10$*’&［千克2秒］（.）单位热耗量%0%"3%#3%."#%0"*$［’（&$3’(!#+’)!$）3’*（!#+!"）］$’*’10"*$［’（#-4.3"*4,5"#’+-*"45#$）35$*,"（#""$+#$）］$*’&0.-..［千焦2千克（湿）］%（.热损）：取$*$（’%"3%#）（-）总的热耗量+0%$0.-..5$*’&0"44$［千瓦］（’）由!及,确定炉气焓-。根据计算得"""-"0"$"$［千焦2千克］（1）干燥器出口干燥介质的含湿量和焓，根据计算得,#0$*#1#千克（湿）6#4" 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册千克（干气体），!!"#$%千焦&千克（干气体）。（’）干气体的单耗量(("""#!)#(*+!,!)*+*-$"$+-##［千克（干气体）.千克（湿）］（#）总气耗量$""%"$+-#,/*+0#"!+0$$［千克（.干空气）.秒］（%）选择干燥器内的气速根据产品最大颗粒在三个截面（下、中、上）上的悬浮速度（带出速度）来选气速。设颗粒的密度为常量，干燥介质的密度、粘度与空气一样。气体比容’(（*+,!!1#）-&"［米.千克（干气体）］*+,!!)-当)"%%+-!0千帕，!"$+,$/(*(（*+,!!1#）时，气体密度(1#-"*"［千克.米］&粒子的悬浮速度+，按式（()(*）来计算，与球形颗粒的偏差，可用形状系,数#2来较正，#2"(+!，因此颗粒的直径-.为*+0-."*+#/(+!"*+##［毫米］+,之计算值见本题附表。在干燥器的上截面取气速：+*"(+0+,"(+0/,+-#"%+0’［米.秒］（(*）干燥器的横截面积/：/$&!+0$$/(+,--!/""""*+$-［$米］%3*%+0’（((）干燥器直径0：*+$-$0""*+’$$［米］!*+’#0（(!）在干燥器的下截面和中截面上之气速也列于附表中。!%! 第一章气流干燥工艺本题附表各量下截面中截面上截面温度［!］"##$%&’()含湿量（!）［千克*千克］#+#,$#+’-"#+(%(比容（"）［米,*千克］,+()%(+’"%’+%,,密度（）［千克*米,］#+,’&#+$()#+&&,!#运动粘度（"）［米,/$/$/$#*秒］’+$’(.’##+"(".’##+(,%.’#(’’)$)"(’")"$$%+’%&&+,)’"$悬浮速度（$%）［米*秒］&+$#&+("%+,"气速（$#）［米*秒］’-+’)’%+)’-+)&（’,）颗粒平均直径&。’’&’0()!&)其中&)0"&’&(—相邻两筛的筛孔尺寸的几何平均值；()———试样的重量分数。考虑形状的影响：#+)�&’"*先计算&)值：’）&)0#+"毫米；(）&)0"#+).#+"0#+%,)毫米；,）&)0"#+().#+)0#+,),毫米，$）&10#+()毫米’&’00#+,"-［毫米］#+’’)#+(&$#+,""#+((,222#+"#+%,)#+,),#+()所以#+)&+0#+,"-.’+(0#+$("［毫米］（’$）直径为&+0#+$("毫米颗粒的悬浮速度，在%,0$%&!，!,0#+’-"千克3千克时，按下法求之：&,#!/"+*（#+$(".’#）.-+".(###-.0(0/,0)(&"!#*#+%"%.’#.#+$()(-, 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册$%’()!"#!!!"&%+’"#$#%&"!$%"*$#%&"!’()因此-+!"#’("&%+’,#%*(*,"#&#!!-.!.%"*［米/秒］)"#%+(*,"#（"’）粒子的平均运动速度&*&+!&(-&#!"&%’"-.%"*!".%..［米/秒］（"&）粒子运动状况用雷诺数!"来表征，而!"是用相对速度来计算的。##-.&%)".%"*,#%+(*,"#!"#!!-+!"&%+’(#%*(*,"#（")）在粒子表面上的平均给热系数，按下式计算：#%&),&!($#%"&!"#!.%#.-..%#.,+’,"#(!!-.!."*［瓦（/米·0）］#%+(*,"#（"*）每"立方米干燥器体积中，所含颗粒总表面积-：+-+!./+式中.———颗粒数目，0%.!.!)"/&(/+———单个颗粒表面积，/+!!)"；..0%———固相在气相中的真实体积含量［米1米］，0%!0"1&其中1———气固相速度比，1!；&+0"———固相的计算体积含量，"(0"!*""2式中*———气相中物料的计算质量含量。"综合以上：&"(-+!*"1)""2(2+ 第二章气流脉动流化床干燥试验"##$#%&’#($)’)&!"!!%$（#$%）%*%’)(（(#$+’#,-）!#’,#,［千克.千克］#&’)#&!!#’%/,#/’//&+’(%)%’(!0/*#’,#,**#’%/,!1’+-［米］+’(%-*#+%+++（#,）体积给热系数/!)!!’(!/#-*1’+-!%%)1［瓦.米·2）］（%+）平均温度!345-++#%)%+##+1-+#)所以1-+0#)!*+!!!#,%［6］1-++,#)（%#）干燥段（工作段）的长度-：/.#,,+*#+-!!!#+’)-［米］7!*+!!)+’(/(*#,%*%%)1#’%"/!!/’#［8］/,故实际开孔率取/’#80&’,)8。（##）颗粒在流化床层中平均停留时间%01+$2%*)’#(*+’#)*,)+#!!!+’+)/［时］##$#%#/)++$#(%#+!/’#-［分］%,) 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册第二章气流脉动流化床干燥试验物料的气流脉动流化干燥，指的是在某种干燥装置中物料被气流所流化，并且这种气流的速度是按一定的周期律（正弦波型、矩形波型等）变化。当床内物料受到如此变化的气流作用时，气蚀、沟流、局部结块等现象被抑制或破坏。床层中出现均匀化结构。与普通流化床相比，脉动流化床中颗粒之间的相对运动速度降低。因此颗粒之间的相互磨损减少；气流脉动流化床干燥可以强化气—固间的传热传质，提高干燥速度，它还能减小颗粒内部的温度梯度和水分梯度及由此引起的内应力，减小热损伤与裂纹爆腰等。此外，与普通流化床干燥机相比，在保证相同的干燥强度下，脉动床中气流速度大约是其内部气流速度的!"#，较大程度地降低了热空气消耗量，提高了经济性。同时脉动气流还可以改善物料颗粒在气流中的运动状态，有利于粘性物料和不易流化物料的干燥。第一节气流脉动流化床干燥试验的目的（!）不同物料的脉动干燥特性；（$）不同的气流脉动频率和介质速度对干燥过程的影响；（%）脉动流化床内物料与介质的传热传质规律；（#）提出优选方案及建议。$’& 第二章气流脉动流化床干燥试验第二节气流脉动流化床干燥试验装置的研制根据本试验的目的，设计了脉动流化干燥试验台。首先在试验装置中要有能够产生脉冲气流的装置，其次在该装置中有以下几个参数可以进行调节，它们是：气流脉动频率、风温、风速、物料层厚度和分布板开孔率。在试验台的设计中，最关键的部分是脉冲发生器的设计，脉冲发生器所要完成的工作是产生脉冲气流，使床层处于某种流化态，对脉冲发生器的要求是：能够产生可靠的脉动气流，即从脉冲发生器出来的气流量的大小是按一定的规律周期性变化的；另外，还要求脉冲发生器能够产生多种频率的脉动气流，即脉动气流的频率可以方便地进行调节。从前面所提到的脉动流化干燥器可知，大多数脉动流化干燥器中脉动气流的形式是按矩形波或正弦波型变化的。与正弦波型相比，矩形波型脉冲气流便于简化过程的分析和计算，对应于这两种波型的脉动气流，我们把产生它们的脉冲发生器分别称为气体分配式和叶轮式。气体分配式脉冲发生器，结构较复杂，加工精度要求高；叶轮式脉冲发生器结构简单，调整方便。在方案的构思过程中，我们原打算采用如图!"#所示的脉冲发生器结构，它结构简单，即在风道中安装一个阀门，阀门由调速电机带动旋转，从而周期性地改变风量的大小，产生脉动气流。但是，如果采用这种单风道结构进行干燥试验时，会有以下问题：当阀门关闭时，会使气流在加热器内滞留较长的时间，给控温带来了一定的困难。同时对风机的工作也会产生不良的影响。为了克服以上问题，我们采用了双风道结构，如图!"!所示，这两个风道中的阀门相位差是$%&，使经过加热器的气流交替地吹进两个干燥室。试验台的主要组成部分有：风机、风量测试部分（压差计、孔板流量计）、电加热器、脉冲气流发生装置（阀门、阀门轴、调速电机）、风管和干燥室。试验台上可以调节的参数有：气流脉动频率、风温、风量、物料层厚度和气体分布板开孔率。!$’ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"#单风道脉冲发生器简图#$物料!$气体分布板%$阀门&$调速电机’$风道图!"!双风道脉动流化干燥试验台结构简图#$观察窗!$标尺%$测风口&$测温口’$阀门($手动插板)$电加热器*$风机+$调速电机!+* 第二章气流脉动流化床干燥试验在我们的试验中，除保证足够的风量外，还应有足够的风压，因此我们选择了离心风机，其型号和主要参数如下：型号：!"#!效率：$%&#’(全压：(%)*+,流量：#-#-./0转速：-*1123.45功率：-&-67风量的调节靠调节进风口的面积来实现。风机产生的风量的测量由通过测试管管道、双重孔板和!型管压差计等组成的风量测量装置来完成的。一般加热器中所采用的电热元件为电热管，为了使风温能较快地变化，我们采用了电阻丝直接对空气进行加热。电加热器管道的内截面为(11..8(11..，用#..厚的冷轧钢板制成，外截面为)11..8)11..，在中间填充保温材料以减少热量损失。加热器出口处的热风温度可以在环境温度到#119之间调节。对于脉动气流发生装置，它是由阀门、阀门轴、大小带轮和调速电机等组成。阀门安装在阀门轴上，轴的另一端装有皮带轮，靠皮带和电机上小带轮相联接，随着电机的转动，使阀门转动，从而改变了风道的通风面积，产生了随时间作周期性变化的脉动气流。调速电机由三相异步电动机和交流电磁调速电机组成，气流脉动频率的调节是靠调节电机的转速来实现的，因此改变电机转速就能改变气流脉动频率的大小。当阀门转过(%1:时，风量变化两个周期。因此气流脉动频率（"）和电机转速（#）的关系是：#";（-"#）(1根据电机的调速范围，按上式我们就可以算出气流脉动频率的变化范围：#<#(=>。干燥室的截面形状为正方形，其结构尺寸是：截面尺寸1&-81&-.，高度1&().，体积1&1#%.，在干燥室上还设有观察窗口、取样口、卸料口和床层高度标尺等。气体分布板的定位是靠风室接头处的法兰和干燥室下边的法兰将其夹在中间，可以根据需要更换气体分布板。为了研究分布板对干燥过程的影响，制-!! 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册造了二种开孔率的分布板!"#和$"#，孔径均是$%%。第三节试验材料与试验方法一、试验材料本试验所用的材料是小麦、酒糟和大葱。小麦在试验前需进行人工加湿处理；酒糟是从昌平酒厂提取的白酒糟，它含水率高达&’#()’#，并且粗纤维的含量较高，离散度大并有一定的粘性；大葱是从当地市场上购买到的，脱水干燥前需按一定的规格进行切分。二、试验方法（一）试验步骤（!）开启风机、电加热器和调速电机，调整风温、风量和气流脉动频率至预定工况；（$）将准备好的一定量的物料（初始水分已知）放进干燥室，记下床层的静止高度；（*）待系统达到稳定状态后，按预定的时间间隔取样，放入样品盒；（+）将样品盒编号，并连同待测水分的物料一起称重，然后放入烘箱。（二）试验指标（!）干燥后物料的含水率!!,"!."#"!-"/!’’#（$.$）!*’’ 第二章气流脉动流化床干燥试验式中：!———干燥"时间后物料的重量!!"———物料中干物质的重量（#）每小时去水量!（$%&’#()*）（+）单位热耗#（%,)%&’#(）第四节气流脉动流化干燥的试验结果及分析一、小麦干燥的正交试验结果及分析为了研究气流脉动频率、风温、风速和物料层厚度对气流脉动流化干燥过程的影响，以小麦为物料（初始含水率为#-.$/），选择气体分布极开孔率为$0/和#0/。进行了四因素三水平的正交试验，正交试验的设计如表#1$所示。表#1$小麦干燥正交试验因素与水平表因素试验号2469气流脉动频率（’3）风温（5）风速（7)8）物料层厚度（77）$2$$4$=>6$;.#09$$>>#2$$4#->6#0.=-9#->+2$$4+0>6+0.<+9+:>:2#:4$=>6#0.=-9+:>02#:4#->6+0.<+9$$>>;2#:4+0>6$;.#09#->-2+-4$=>6+0.<+9#-><2+-4#->6$;.#09+:>=2+-4+0>6#0.=-9$$>>+>$ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册（一）风温、风速对干燥过程的影响根据正交试验结果，绘制出风温、风速对试验指标!和"的影响情况，如!图"#$、图"#%所示。图"#$风温对!和"的影响!从图中看出，随风温、风速的提高，小时去水!增加，单位热耗"也随之!增加。单位热耗增加的原因是：一方面气流所能提供的热量超过物料本身所能吸收的量，另一方面，随着干燥过程的进行，物料含水率逐渐降低，物料重量有所减轻，流化状态加剧，热能损失加大。因此风速的选取不宜太高，只要使物料在干燥过程中形成稳定的流化态即可。$&" 第二章气流脉动流化床干燥试验图!"#风速对!和"的影响$（二）物料层厚度对干燥性能的影响物料层厚度对试验指标的影响情况如图!%&所示。从图中看出，随着物料层厚度的增加，小时去水量!明显增加，单位热耗"随之降低。这主要是由$于物料层厚度增加，气流在床层内滞流时间增加，热交换较彻底，热能利用率提高的缘故。但是物料层厚度太大，使床层形成稳定流化态所需的风速提高，增大了风机的载荷。图!"&物料层厚度对!和"的影响$’(’ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"#气流脉动频率对!和"的影响$（三）气流脉动频率对小麦干燥过程的影响正交试验结果如图!"#所示，从图中可以看出，脉动频率低于%&’时，随脉动频率的增加，小时去水量增加，单位热耗降低；当脉动频率高于%&’时，小时去水量开始降低，单位热耗有所增加。因此，对小麦的脉动流化干燥而言，在%&’左右存在某个脉动频率值，使之小时去水量较高，单位热耗较低。（四）气体分布板开孔率对干燥性能的影响根据正交试验结果可知，在其他条件相同的前提下，分布板开孔率为!()时的小时去水量的值均高于开孔率为$()的值（高出$*)左右），而前者的单位热耗值低于后者（低+)左右）。因此开孔率为!()的分布板的脉动流化干燥性能要优于开孔率为$()的分布板。这主要是由于在一定范围内加大分布板开孔率，分布板压降减小，提高了热能利用率的缘故。（五）正交试验中因素的主次顺序和较优水平正交试验结果表明，分布板开孔率为!()时，影响小时去水量!$的因素的主次顺序是：物料层厚度（#）、风温（$）、气流脉动频率（%）、风速（&）；影响单位热耗"的因素的主次顺序，风温（$）、物料层厚度（#）、脉动频率（%）、风速,*% 第二章气流脉动流化床干燥试验（!）。试验指标为小时去水量的较优水平是："、#、!、$；试验指标为单位热!"""耗的较优水平是："、#、!、$。!##"二、蔬莱脱水干燥的正交试验结果与分析我们对高水分作物一蔬菜的脉动流化干燥进行了研究。试验时将剥去表皮的大葱沿轴向一分为四，然而沿横向切成段，每段!$#%&，用清水洗涤，凉干，待物料表面的自由水分去除后，即可开始进行干燥试验，大葱的初始水分是’()（湿基），气体分布板开孔率是!()，试验方案如表!*!，试验指标是物料含水率和单位热耗。表!*!蔬菜干燥正交试验因素与水平表因素试验号+-01风温（,）风速（&./）物料层厚度（&&）气流脉动频率（23）"+"4(-"567’0"481"!!+"4(-!869"0!"881!7#+"4(-#86:’0#"(81#47+!9(-"867’0!"881#4(+!9(-!869"0#"(81"!4+!9(-#86:’0"481!79+#:8-"867’0#"(81!7’+#:8-!869"0"481#4:+#:8-#86:’0!"881"!（一）四因素对干燥过程的影响从试验结果可知，风温是影响降水幅度和单位热耗的主要因素，随风温的增加，降水幅度增加，单位热耗也有所增大；随风速的增大，降水幅度增加，单位#8( 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册热耗增加，但是风速的影响程度不如风温显著；开始干燥的前!"分钟，物料层厚度（床层静止高度）对降水幅度是有显著影响的，但是随干燥过程的进行，物料含水率越来越低，体积越来越小，物料层厚度对干燥过程的影响即可忽略；气流脉动频率对干燥过程亦有影响，试验表明，当气流脉动频率是#$%时，降水幅度最大，能耗最低。正交试验结果表明：影响降水幅度的主次顺序是：风温（!）、风速（"）、气流脉动频率（#）、物料层厚度（$）；影响单位热耗的主次顺序是：风温（!）、风速（"）、物料层厚度（$）、气流脉动频率（#）；试验指标为含水率的较优水平是：!&、"&、$!、#!；试验指标为单位热耗的较优水平是：!’、"’、$!、#!（二）变风量干燥工艺的可行性蔬菜中需要脱去大量的水，脱水后干制品的重量仅是新鲜蔬菜重量的’(’"，干制品的体积仅是新鲜蔬菜的’)’"，这些特点就注定了蔬莱干燥工艺应区别于粮食干燥工艺。从试验中可以观察到，如果在整个干燥过程中风速维持不变，则在干燥的后期，物料剧烈沸腾，破碎严重，甚至小块物料被吹出机外，因此要求把干燥过程分成几个时间段，不同的时期使用不同的风量，能实现在整个干燥过程中维持良好的脉动流化状态，又不至于因物料重量的减轻而出现以上现象。通过大葱脱水干燥的几组试验，我们认为以下工艺较为合理：如果湿物料床层厚度是’*"++，热风温度是,*-，则干燥*"+./后即可把水分降至’"0以下，前!"+./脉动气流速度选择为"123451"+)6，脉动频率是#$%；中间!"+./脉动气流速度选择为"1*4"17+)6，脉动频率是#$%；最后’"+./脉动气流速度选择为"1#4"1*+(6，脉动频率仍是#$%。这样得到的干燥品不仅能够得到需要的含水率，并且整齐无破碎，外观颜色也较好。三、气流脉动频率单因素试验结果的分析为进一步研究以上正交试验中脉动频率单因素对干燥过程的影响规律，我&"7 第二章气流脉动流化床干燥试验们进行了脉动频率的单因素试验。图!"#是不同脉动频率值对不同含水率的小麦的小时去水量的影响曲线，图!"$是脉动频率对大葱脱水过程中干燥速率的影响规律。从曲线中可以看出，气流脉动频率为%&’时，小麦的小时降水量最大；气流脉动频率是(&’时，大葱的干燥速率最高。因此，在以上试验条件下，%&’、(&’分别是小麦和大葱脉动流化干燥的最佳频率。试验观察发现，气流脉动频率较高时（!)*&’），物料层在干燥室中呈“活塞”式往复运动，随机性运动程度较弱，物料与热空气接触不够充分，气流在床层内易出现“短路”现象；在较低频（!+(&’）脉动流化干燥时，物料在干燥室中的运动幅度要比较高频时运动幅度大，脉动气流对物料有“翻动”作用，热量损失较严重。因此，对每一特定物料有最佳频率或最佳频率区间存在，在此区间内，开始物料湿度大，热风不能把床层吹散，物料能充分吸收热量，其温度迅速上升，降水快。随干燥过程的进行，物料含水率降低，轻（干）物料有向上层集结的趋势，而重（湿）物料有向下层移动的趋势，结果使得干湿物料充分混合，最终得到均匀干燥的产品。前人的研究结果也表明：气流的脉动频率影响了床层的振动规律，如图!",所示；提高了颗粒相的混合速度；强化了气—固间的传热传质过程。图!"#气流脉动频率对小麦小时去水量的影响（风温：,-.）/-# 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"#气流脉动频率对大葱干燥曲线的影响（风温：$%&）在以上试验的基础上，用酒糟进行了气流脉动流化干燥的单因素试验，图!"’(是气流脉动频率与干燥#)*+后酒糟含水率的关系，说明用,-.的脉动气流干燥时，酒糟的终了水分最低。另外，图!"’’是酒糟在脉动频率是’-.、,-.和%-.时的干燥曲线，可见当气流脉动频率是,-.时，干燥速率最高。总之，通过大量试验说明较高频率（!/0-.）的脉动流化干燥速率往往低于较低频率的干燥速度，而前者总的能耗又较高，因此农产物料的脉动流化干燥不宜采用较高频率。从上述试验中所用的三种物料—小麦、酒糟和大葱来看，它们的物理特性不同，含水率相差较大，物料中水的存在形式也有差异，小麦中含有较多的结合水，而大葱、酒糟中存在较多的自由水。通过试验数据，分别计算出这三种物料在各自的最佳脉动频率下的干燥强度，小麦是(1$#23-!45236，大葱是71(,23-!45236，酒糟是710823-!45236。由此也说明，气流脉动流化干燥对含自由水较多的高湿物料的干燥效果要优于对粮食类物料的干燥。,(# 第二章气流脉动流化床干燥试验图!"#不同气流脉动频率下床层的振动状态$%入口气流脉动!%床层上表层的振动&%普通流化床’%气流脉动频率是(%)*+,%气流脉动频率是$*+-%气流脉动频率是$%.)*+/%气流脉动频率是0%(*+0(# 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"#$脉动频率对酒糟终了含水率的影响（风温%$&）图!"##脉动频率对酒糟干燥曲线的影响（风温%$&）第五节气流脉动流化床干操与普通流化床干燥的对比试验和结果分析气流脉动流化床干燥：在双风道气流脉动流化干燥试验台的两个干燥室中各放入’()湿物料（人工加湿的小麦），物料层厚度是#$*+，气流脉动频率是’#$ 第二章气流脉动流化床干燥试验!"#，小麦初始含水率$$%&’(，干燥时间)*分钟，风温是+*,，风速是-%.!/01。普通流化床干燥：关闭上述试验台的其中一个风道，在另一风道的干燥室中放入$23同样的湿物料，物料层厚度亦是)*4/，其它条件同上。对比试验结果见表.5$。表.5$气流脉动流化干燥与普通流化床干燥的对比试验结果试验指标干燥方式平均含水率（(）降水量（23）气流脉动流化床)-%*+*%!-普通流化床).%66*%$.图.5).三种干燥方式干燥曲线的比较（热风温度：6!,）图.5).是大葱在普通流化床干燥、脉动流化床干燥和固定床干燥的干燥曲线的比较。在脱水过程中，脉动流化床干燥时单位时间处理的物料量是普通流化床的两倍，因此前者的单位时间去水量约是后者的两倍。另一方面，普通流化床干燥过程中，物料沸腾较剧烈，破碎较严重，总的能耗也较大。因此不宜采用普通流化床对蔬菜进行脱水处理。由以上对比试验可以得出：气流脉动流化床干燥与普通流化床干燥相比，干燥速率有所提高，生产率提高。有较显著的节能效果。另外，通过试验亦看出，气流脉动流化床干燥与固定床干燥相比，干燥均匀性显著提高，降水速率也$)) 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册有所提高。第六节气流脉动流化床的干燥特性如上所述，脉动流化床强化了干燥过程的传热传质，因此与普通流化床相比，脉动流化床的干燥性能优于普通流化床的干燥性能。脉动流化床干燥过程的研究说明：床层脉动频率对于干燥过程的影响取决于床层的振幅，而振幅又取决于床层物料特性参数以及气流速度的高低，但影响它的主要因素还是气流脉动频率。对两种作物种子在脉动流化床上进行干燥，得出以下关系式：#&’’’(%&"))(#&%*"对豌豆：!!"#$%!#"#（"(*）#&+$$(%&*’"(#&%+)对黄豆：!!’$%’!#"#（"(,）-：%）式中：!———含水率（$&%）；!#———初始含水率（.&/）；"———热风温度（0）；#———气流脉动频率（12）。（"(*）、（"(,）两式适合于：!#!%""*&（,4，.&/）；床层静止高度：&!#&%3#&,5；气流速度：’!#&$+3%&,*56（7黄豆），’!#&’3%&**58（7豌豆）；空气温度："!"$+3***0；气流脉动频率：#!"&$3%#&+12。不少研究结果发现：脉动流化床干燥更加适合于高水分生物材料和难于流化的粘性粒状固体物料。对于粘性粒状物料9:;<=:>?@，它的初水分是,’43A"4，干燥过程中，试验数据和以下模型符合良好。*%" 第二章气流脉动流化床干燥试验&!!!"#$（"%#$）（’!(）式中：!———含水率（)，*+,）!"#———平衡含水率（)，*+,）$———干燥时间（-./）"、#、%———待定常数对甜莱、小麦种子的干燥试验结果表明：在脉动流化床中热风温度是影响干燥特性的最主要因素，床层的静止高度和气流脉动频率对干燥过程也有一定的影响。对甜菜种子，床层静止高度&0$0+’10+2-!5’0+9:2+;;’($"3［4!5+67850$（)5%’92）］（’!;）对小麦种子，床层静止高度&0$0+’10+7-!’50+;29+’:’($"3［4!5+65850$（)5%’92）］（’!9）*!*"#式中，’(为水分比，’($，*为干燥$时间后物料含水率，*为"#*0!*"#平衡含水率，*为初始含水率（)，*+,），$为干燥时间（<）)为热风温度（=）。05由于脉动流化床能使床层内的颗粒混合良好，因此在脉动流化床干燥过程中，床层内物料温度分布均匀一致，不同区域的温差不超过50)。252 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册第三章脉冲式气流干燥器的理论计算与试验第一节概述气流干燥器的类型及变型种类很多，但按气流管类型分类可分为直管、锥管、套管和脉冲管气派干燥等，如图!"#和图!"$所示。图!"#干燥吡唑酮的直管式气流干爆器流程#%鼓风机$%翅片加热器!%螺旋加料器&%干燥管’%旋风除尘器(%贮料斗)%螺旋出料器*%袋式除尘器!#& 第三章脉冲式气流干燥器的理论计算与试验图!"#干燥$%&%’%的脉冲气流干燥器流程(%鼓风机#%蒸汽加热器!%电加热器)%加料器*%脉冲管+%布袋,%料斗-%旋风除尘器.%袋式除尘器直管是应用最早也是目前气流干燥中使用较广泛的一种。其优点是结构简单，制造容易。其管长一般在(/0#/1，但也有长达!!1的。直管气流干燥的最大缺陷是管长过高。分析直管内气固相间的传热机理可知；当湿物料颗粒最初被加入干燥管时，其上升速度!12/，此时气流与颗粒间具有最大的相对速度!32!4"!12!4，!4为气流进口的绝对速度。而后随着颗粒被上升气流不断加速，二者的相对速度随之减小，直至热气流与颗粒间的相对速度等于颗粒在气流中的沉降速度!时，颗粒进入等速运动段，且维持此速度直至干燥管5出口。在等速运动段，由于气固相对速度不变，因此气固间的传热系数亦不变，与气流绝对速度的数值关系很小。而在气流干燥中，散粒状物料一般粒径均较细小，其沉降速度很小，故其在等速运动段的传热系数是不大的，且由于在该段内颗粒已具有最大的向上运动速度，故在一定的给料量下，等速运动段单位干燥器体积所具有的颗粒传热面积!值为最小。因此，该段内的传热传质速率很低。在颗粒的加速运动段，由于气固相间的相对速度大，且颗粒自身的绝对速度小，则在一定的加料速率的条件下，单位干燥器体积内的颗粒处于浓相，亦即!(* 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册单位干燥器体积内具有较大的传热传质表面积，再加上气固两相间的传热温差又较大，这三个因素均促使在颗粒加速运动段内具有较高的传热速率和干燥强度。颗粒在气流干燥管内加速运动的长短，主要取决于颗粒粒径及其密度的大小，以及入口气流速度，一般情况加速段在!"以下，因此约占总长为#$%&$"的气流干燥直管的’$(的管长处于传热传质速率很低的等速运动段内。颗粒加速运动段在气流干燥器中所占的高度虽不多，但除去的湿分占总湿分的比例却很大。为了充分利用颗粒的加速运动以强化气流干燥过程，可使用管径交替缩小与扩大的方法，使加入的物料颗粒首先进入管径缩小的干燥管内，气流以较高的气速进入使颗粒产生加速运动。当其加速运动将近终了时，干燥管径即行突然扩大，由于颗粒运动的惯性，因此该段内颗粒的运动速度反而大于气流速度。由于气流的阻力，颗粒在扩大管内运动中不断减速，直至气固相间的相对速度!)*!+时，干燥管径再突然缩小，这样颗粒又再次被加速。如此重复交替地使管径扩大和缩小，颗粒被不断地加速和减速，永不会进入等速运动段。因此，颗粒与气流间相对速度及单位干燥器体积内的传热传质表面积均较大，从而强化了传热传质速率。由于颗粒的加速和减速运动交替重复出现，故把这种干燥器命名为脉冲式气流干燥器。脉冲式气流干燥器和常规直管式干燥器相比，由于气固相间相对速度和单位干燥器体积内颗粒传热面积均较大，因而具有较大的干燥能力，并可较大幅度地压低管高。!#, 第三章脉冲式气流干燥器的理论计算与试验图!"!颗粒加速时的力平衡图第二节颗粒加速和减速运动的受力分析及其计算的统一方程式一、单一颗粒在加速运动段的受力分析单一颗粒在加速运动时，其受力情况如图!"!。（#）上升气流对颗粒的作用力$，在数值上等于颗粒对上升气流的阻力，仅%方向相反。)（$’"$(）$%&!!""#)#（!"#）式中：$———升气流对颗粒的作用力（*’+）%———颗粒与气流间的阻力系数，是%,数的函数，其关系式见表!"!#。!#- 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册表!"#与!$的关系!%$&’##’(&&(&&’#(&&&&&-(!)*+%$,&+%$&-**!———气体重度（./+0）；"")#1———颗粒垂直于气流方向的最大截面积，对于球形颗粒#12#+*·$)（0）；%/———气流速度（0+3）；%0———颗粒上升速度（0+3）；)"———重力加速度（0+3）。（)）颗粒的重力&/2’"0（!")）!式中：&/———颗粒重力&/2#+4$$0（./）；#!!’———颗粒体积，对于球形颗粒’2$（0）；4$———颗粒直径（0）；!———颗粒的重度（./+0）。!0（!）气流对颗粒的浮力&52’"/（!"!）加速运动时，%/6%0本过程相当于颗粒不动，气流以（%/"%0）的相对速度流过一不动的颗粒，这样，气流对颗粒的作用力&%应向上，其力平衡关系式应为：7%0(12&%"（&/"&5）（!"*）7)式中：(———单一颗粒的质理（./）1二、单一颗粒在减速运动段的基本方程式单一颗粒在减速运动中的受力情况如图!"*所示，&5、&/的计算式和方!#8 第三章脉冲式气流干燥器的理论计算与试验向如颗粒在加速运动段中相同，由于在减速运动中，!!"!#气流对颗粒的作用力"的方向应为向下，其力平衡关系应为：$’!#%#&("!)（"!%"*）（+%,）’$三、统一基本方程的归纳规定相对速度的数值必须为正值，则加速运动时，!%(!!%!#，微分得’!-(%’!#（+%.）减速运动时，!-(!#%!!，微分得’!-(’!#（+%/）将式（+%.）代入方程（+%0），式（+%/）代入方程（+%,），并将其归纳为统一的式子表示：’!-%#&("$!（"!%"*）（+%1）’$方程（+%1）中，“%”号表示颗粒被加速，“)”号表示颗粒被减速，将方程（+%2）、（+%3）、（+%+）以及相关参数分别代入方程（+%1），并化简之可得：3’!-+!!!!-!#%!!(!’（+%4）’$0&&!#!#&&·!-!!令()-(代入（+%4）式，并简化整理得："!+%0!#&&·’()-(!()30’&"!（!!#%!!）（+%25）-!3+"!’$+"!式中：()-———气固间相对雷诺数。式（+%25）即为脉冲干燥中颗粒加速及减速运动的统一基本方程式。+24 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"#颗粒减速时的力平衡图第三节统一基本方程的求解及脉冲干燥管管高的计算一、统一基本方程的求解!将方程（!"$%）进行变量分离，并令!&’#"#(!)!*，可得+!!)+$#!*#(%&#%&&$’!%,$’"!%&$+（!"$$）!")%-’"%&’"式中：./———运动开始时颗粒具有的雷诺数；%./$———运动终了时颗粒具有的雷诺数。式（!"$$）的求解，应用收敛的无穷级数展开，已获得解决：é$ù$’$ê-’ú+!’+ê$"+ú#./&"#./’ëû#./&!+% 第三章脉冲式气流干燥器的理论计算与试验#("#$’$’$!#["%#&（#）%（#）(&⋯]!!"$!!"$!!"$!!"$#("#$#$#$!#%#&#(%#+&⋯（(,"#）（）（）（）!)*$!!"$!!"$!!"$#在加速和减速运动段，#$数数值均小于的数值，并且随着!"数数值!!"$$的增大，两者之间相差必然越来越大，故上述展开的无穷级数为一收敛得较快的级数。在通常气流式干燥器的计算中，取级数的前二项作为该项级数的总和引入的误差已很小。因此式（(,""）可以写成下列形式：#%+"/&0!".!"$!"#$.!"$%!!-.%!,[!!%%#%!!"%]（(,"(）(#-（-）#1!!"$!!"$式（(,"(）可分为三个区域，分别进行积分；（"）粘流区-2!"$2"!!#+3!"$#+"/&0"!"-#$""%![’(&（,）]"（(,"+）(#1#+!"4567!"4!"--85（#）过渡区"2!"$25--!!"-3!"$#+"/&0"""#$""%![5（-85,-85）&#--（#,#）]（(,"5）(#1!"4!"-!"4!"-（(）紊流区5--2!"$2"5-，---!!-8++#+"/&0"""#$""%![-8++（!",!"）&(9-8":+（(,(）]（(,"7）(#14-!"4!"-气流式干燥器一般均在过渡区内操作。二、脉冲干燥管管高的统一计算式即加速和减速运动段的高度由于颗粒在脉冲干燥管中的速度在不断改变，故颗粒在加速和减速段所上升的高度)亦应有下述积分式求得：%)!!-*/.%（(,"6）加速过程中：*$!*1,*/则*/!*1,*$(#" 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册减速过程中：!!"!#$!%则!#"!%&!!故可归纳为：!#"!%!!!（’$()）（“$”为加速阶段，“&”为减速阶段）由方程（’$(’）可知：,+!##-*$%!&!*$%!*""$’"[,.（,）,]（’$(/）%!$%!!$%’将方程（’$()）、（’$(/）带入（’$(0）得,+!##-$%*$%!&!*$%!("$"$%（1!%!!!）[,.,,]’"%2!（’）!$%!$%,+!##-$%*$%!!%$%*$%!"$!1!"1[%"$",$%’"%2"$%#-%2!!!!$%$%*$%!&!!%$%*$%!.&!!%"$%1,$"$%1,’]（’$,2）（2）#-%2$%!$%!!!!式（’$,2）仍可分为粘流区，过渡区和紊流区分别进行积分，由于气流式干燥器是在过渡区内操作，所以我们仅对过渡区的统一计算式进行积分。在(3$%!3422的过渡区，阻力系数关系式可以表达为：264!"(25$%’则加速段和减速段的高度可以表示为：,+!##-!%($("%（$%264264）("{(264264)![2$$%1’"%4$%"$%24#-!%!%&!((&!!%(($,22（,$,）]$（$）}（’$,(）$%1$%2(22#-!%$%1$%2式（’$,(）中、$%和$%均与脉冲管的结构有关。"%12上式为加速段和减速段高度的统一计算式，即为脉冲管管高（加料面以上以及弯头以下）的统一计算式，加速段取“$”，减速段取“&”。’,, 第三章脉冲式气流干燥器的理论计算与试验第四节加速运动段和减速运动段中气固两相间的传热量不论是加速运动段或是减速运动段，由于其中!值是在不断变化的，故气"固相间的传热系数#和单位干燥管体积内颗粒的表面积$亦均在不断变动。因此，气固相间的传热量由微分式积分而得。#%!%"#$（!&）!’（!(）#·&（’(%%）$式中：!)表示气流和物料的平均温差；#应根据加速运动段和减速运动段的传热系数的关联式而求得，在)**"++,-")*)".区间，加速运动段气固传热系数关联系为：*,-0+/"#,#$)*1（’(%’）而在)**"$**")*)"#区间，*,$-+!"%,-$)*,（’(%$）对#**以上的物料，由于可考虑为完全分散悬浮于气流中，对于圆球形"&颗粒，单位干燥管体积内颗粒的表面积$可按下式计算：0-#%$"（3’0**4!&!&）（’(%-）.2!&$式中5是绝于物料进料量，6789。将式（’(%’）、（’(%-）代入，而!’"!&!(代入，则式（’(%%）可变成%%$!&.:0-（!)）#·&#,$$#7%"#*!%"44·’"7’0**.:!&.2)*!)*1)*!)*1[#)**#,$$;/1#)**%](()*’,$$#)*1#1式中：#7———空气的导热系数!&———干物料的重度’%’ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册,()式（!"#!）的!关联式"#值在%&’’()之间，故代入上式并积分$!*+,-"#$得：+,(,.,(,.&$++%*&[,(.（"#,""#/）0+11（+(11"+(11）]（!"#.）"#/"#,1.’（!(）+·32+(+1!4式中（&*2!!.,,"4)将式（!"#1）、（!"#)）及5**+35(代入（!"##）式，而式（!"#1）关联式中"#$的值在1,,&+之间，积分并化简可得出+++&$++%*&6[,()（,(,)",(,.0+))（+())"+())）]（!"#7）"#/"#,）"#+"#/1.8（!/）(·,2#()1")式中&6*2!!.,,#)4式（!"#7）可作为9:在+&1,,区间气流干燥器加速运动段和减速运动段$颗粒与气流间传热量的估算式。第五节脉冲式气流干燥器的计算运用以上推导的统一方程式（!"#+）、（!"#.）、（."#7）对以下示例进行计算：用!,;的碳酸钠溶液吸收排放废气中的-.#以制备亚硫酸钠。亚硫酸钠经结晶离心脱水后送入脉冲式干燥器进行干燥，现将其中有关脉冲管高计算部分作为计算示例，列于下表!"#&!"1。!#1 第三章脉冲式气流干燥器的理论计算与试验表!"#有关原始数据物料处理量平均粒径$%物料重度!&物料湿含量气流温度物料温度气流湿含量（!"干料$#）（）（!"$&!干料）（%，$·’）(（)）(（)）（!"水$!"气）!&&进口：**+*进口：#!&进口：(&#&&#’(#)(&&+!*#出口：&+)出口：,&出口：-)表!"!热量衡算及干燥过程中有关数据干燥介质耗量进口气速加速段管径+*减速段管径+#管径截面比（!"$#）（&$*）（&）（&）!.’+(#&&+*&+#&-(：*表!"(脉冲管管高计算物料湿含量（%，$+’）**+,!))!!+(!+(!*·)*+)!&+)干燥介质平均温度（)）*,!*(.*#)*&!平均气流速度（&$*）*,+!*-+.(*’·!（"-）-·&（)）*!’+#,*-#+)!!+*(((!.（"）#+’!/*&*+.#/*&*+(#/*&’+,/*&.（/"）-**,(),)(**)&气固相间传热量（!01,0#）--&&*..&#*(&##!-12（/"）*)&!’)+’’’+#!)&.#+)!((.(+)!!-管高（&）&+)-&+)!&+’-*+-#附注加速段加速段减速段加速段装置总高度为(&（包括加料面以下以及弯头等）。!#) 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册第六节脉冲式气流干燥器的试验一、脉冲管管径的选择影响脉冲式气流干燥的性能的结构因素较多，这些因素包括总管长、细管直径、粗管直径、每段细管和粗管的长度等等。本节仅就细管和粗管直径对干燥机性能的影响情况进行探讨，在这里采用的脉冲管的结构如图!"#所示。图!"$是脉冲管中空气和颗粒速度沿管长的变化规律，由此可见，管径交替变化，空气速度按“矩形波”规律变化，同时由于颗粒的滞后作用，导致气固相对速度较大。因此，无论改变精管直径或细管直径都直接地影响颗粒的运动速度和气固相对速度。图!"#脉冲管结构示意图图!"$脉冲管中空气和颗粒速度沿管长的变化规律图!"%和图!"&是改变粗管直径和细管直径而获得的模拟计算结果。!’$ 第三章脉冲式气流干燥器的理论计算与试验由于增加粗管直径和细管直径均降低了干燥管内的平均气速，从而降低了颗粒的平均运动速度，增加了物料的滞留时间，因此采用这两种措施都降低了干燥管的高度，但从管径对管长的影响程度来看，增大粗管直径对于降低干燥管总长更为有效。从图中还可以看出，细管直径增加，降低了干燥强度，而粗管直径对于干燥强度几乎没什么影响。细管直径较小，可以有效地提高干燥强度，减小干燥管体积，降低散热损失和管材用量，因此采用较小的直径是有利的，但考虑到过细的管径会增加干燥管高度，所以细管直径要适当选择。另一方面，由于粗管直径对干燥强度影响不大，因此在粗管直径的选择上无需改变干燥强度这一因素。总之，对于脉冲管式干燥机，在保证物料得以正常输送的前提下，应尽量加大粗管直径，而细管直径则应当适当选择。图!"#脉冲管的细管直径对管图!"$脉冲管粗管直径对管长和干燥强度的影响长和干燥强度的影响二、脉冲式气流干燥器的干燥试验对上述脉冲式气流干燥器进行了不同风温、风量和喂入量的试验，试验物料是白酒糟，试验结果如表!"%、表!"&、表!"#所示。由以上试验结果，可得出以小时去水量!和单位热耗的多元线性回归方!’# 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册程（显著）：!"#$%&’$(!&)*$$+,"(-&-)+./0"($&/$-$*!1"$)*.&%/(%&%’0##$%/&+)!由上述试验结果及回归方程可以看出：风温是影响小时去水量的重要因素，随着风温的增加，小时去水量增加，但是风温对单位热耗的影响不显著；风量是影响小时去水量和单位热耗的重要因素，增加风量可以提表*#.不同风温的试验结果热风温度喂入量风量固气混合比终水分降水幅度小时去水量平均热耗试验序,"0#0"!5#’!5#!1号（2）（$%3&）（$%3&）（4)-#$）（6，#&(）（6，#&(）（$%)$!3&）（789:37;<$=）)).’))/&*’.$&-.&>.+%&/)-&)$$&$)$/-$)’$))/&*’+*&-%&--++&*)$&.$%&*)$+%*$--))/&*’*%&$%&-%+*&$)*&%$’&))$’.+$$-))/&)’$/&%%&)$+)&*).&.*)&-)$’).$+-))/&*’)$&/%&$**>&%)/&$**&+)$’+注：环境温度：$%&-2，环境温度：%-6，物料切水分：.%&’6&"&?。表*#%不同喂入量的试验结果试喂入量热风湿度风量固气混合比终水分降水幅度小时去水量平均热耗验0",909!5"@!5"!1序号（7;AB）（2）（$%3&）（4)-#$）（6，!&(）（6!&(）（$%)!3&*）（$+",3$%)!）$$).)&.$--’)$&$$&%>*+&)$*&.)’&+)>-/$’.&/$--’$-&/+&+*+)&$)%&+$*&>)+’**)$-&-$--’**&’%&)-+*&%)*&’$>&.)$$)+).+&*$--’+)&$/&/’+%&-))&%**&$)->..)’’&.$--’+)&$>&.-+/&))-&.*/&+>/$&-注：环境温度：$+&>2环境温度：+’6物料初水分：./&%6。*$’ 第三章脉冲式气流干燥器的理论计算与试验表!"#不同风量的试验结果试风量热风温度喂入量固气混合比终水分降水幅度小时去水量平均热耗验!"#"!$!%$%!&$&’(序号（’())）（*）（’(+)）（,-."/）（01$1*）（0，$1*）（’(+/,+)）（’-".+’(+/,）-2!!13/..-/.1.31-.441#-/15/21.-/23/-.-./..-/.1.61.44413-!1./21--66!!--#6/..-/.1.41!!441!-!1!/213-##64-/46/..-/.1.41.5441/-!14/212-232注：环境温度：/4157；环境湿度：420；物料初水分：63130。高小时去水量，但是单位热耗也随之增加。同时固气混合比也是影响小时去水量和单位热耗的重要因素。提高固气混合比可以提高小时去水量，并且可以降低能耗。另外，固气混合比是受系统的风量8和喂入量8的限制，例如，"$在其他条件不变的前提下，提高风量可以降低因气混合比，提高喂入不敷出量可以增加固气混合比。三、脉冲式气流干燥器与直管气流干燥器性能比较试验结果表明，颗粒作等决运动时，无论采用连续还是间断喂料方式进行.16试验，无量纲参数/均满足1"23"%"4)"..关联式———9:;/<.16415（对于0=空气’=".1#/），传热系数的变化规律与单颗粒在静态条件下是一致的，如图!"5所示。图!"-.是加速段中9:与>?的关系，由此可知，由于加速段的存在，传热=系数明显高于颗粒作等速运动时的值，并且随>?的增大，两者的差异均大，上=述现象充分说明了传热系数与颗粒运动形态有关，是颗粒运动形态的函数。直管式气流干燥器中，颗粒在其中的加速运动段约占总高度的/.0，而管长的2.0，颗粒则处于传热传质速率很低的等速运动段，而在脉冲式气流干燥器内，管径重复交替地扩大和缩小，颗粒被不断地加速和减速，永远不会进入等!/5 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册速运动段，因此，颗粒与气流间的相对速度及单位干燥器体积内的传热传质表面积均较大，从而强化了传热传质速率。图!"#等速区间断喂料时$%与图!"&’加速区对$%与()!()!的关系关系的影响图!"&&直管与脉冲管图!"&*直管与脉冲管干燥效果的比较干燥效果的比较!—直管"—脉冲管!—直管"—脉冲管图!"&&和图!"&*是在相同高度条件下直管与脉冲管干燥效果的比较，由此可看出，在此条件下，脉冲管比直管可多去水+,-&’,。这是因为脉冲管中有扩大管，在相同风量下扩大管中的风速较低，物料的运动速度小，因此物料在干燥管内的滞留时间较长，降水幅度较大，另一方面，脉冲管中的气速交替变!!’ 第三章脉冲式气流干燥器的理论计算与试验化致使气流对颗粒有一定的冲击作用，加大了气固间的传热系数，这也是降水幅度提高的原因之一。""! 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册第四章真空冷冻干燥真空冷冻干燥技术（简称冻干）是一门古老的现代技术。说它古老是因为冻干技术诞生很早，大约出现在!"!!年，当时用于生物体的脱水。!"!#年美国人$%&%$’(()*+’,发现水的饱和蒸气压与水的温度有关，在真空低温条件下，水容易汽化，水在汽化时将导致温度的降低。根据这一发现，-.)/01((于!232年试验用冷冻干燥的方法保存菌种、病毒和血清，取得较好的效果，使得真空冷冻干燥得到实际的应用。!2!!年&)4,1,也实验证明冻干比其他方法干燥活菌数高。这样冻干技术进一步引起了学者们的重视和研究，其中弗洛斯道夫和默得于!2#5年首次在真空冷冻干燥过程中采用主动加热的方法，使升华干燥过程大为强化，干燥时间短，因而可用于生产。这时冻干的产品有培养基、荷尔蒙、维生素等。!263年冻干人血浆开始进入市场。!267年第二次世界大战时由于输血的需要，必须发展血液制品，同时，抗生素的需要量也急剧增加，促使真空冷冻干燥技术开始用于医药工业中。最原始的真空冷冻干燥食品的设备于!26#年出现在丹麦。说它是现代技术是因为它已经加入了现代高新技术领域的行列。人体各器官的保存和再植是现代医学研究的课题之一，营养保健食品是现代人们生活的追求，航天飞机用的超轻隔热陶瓷，现代科学的热门话题之一的低温超导材料等纳米级超细微粉材料的制备，都需要真空冷冻干燥技术与设备。##7 第四章真空冷冻干燥第一节真空冷冻干燥的主要特点和用途一、真空冷冻干燥的特点真空冷冻干燥方法与其他干燥方法相比有许多优点。（!）物料在低压下干燥，使物料中的易氧化成分不致氧化变质，同时因低压缺氧，能灭菌或抑制某些细菌的活力。（"）物料在低温下干燥，使物料中的热敏成分能保留下来，营养成分和风味损失很少，可以最大限度地保留食品原有成分、味道、色泽和芳香。（#）干燥过程中物料的状态变化如图$%!所示。由于物料在升华脱水以前先经冻结，形成稳定的固体骨架，所以水分升华以后，固体骨架基本保持不变，干制品不失原有的固体结构，保持着原有形状。多孔结构的制品具有很理想的速溶性和快速复水性。图$%!真空冷冻干燥过程物料状态变化（$）由于物料中水分在预冻以后以冰晶的形态存在，原来溶于水中的无机盐之类的溶解物质被均匀分配在物料之中。升华时溶于水中的溶解物质就地析出，避免了一般干燥方法中因物料内部水分向表面迁移所携带的无机盐在表面析出而造成表面硬化的现象。（&）脱水彻底，重量轻，适合长途运输和长期保存，在常温下，采用真空包装，保质期可达#’&年。### 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册真空冷冻干燥的主要缺点是设备的投资和运转费用高，冻干过程时间长，产品成本高。但由于冻干后产品重量减轻了，运输费用减少了；能长期贮存，减少了物料变质损失；对某些农、副产品深加工后，减少了资源的浪费，提高了自身的价值。因此，使真空冷冻干燥的缺点又得到了部分弥补。二、真空冷冻干燥的主要用途真空冷冻干燥技术的应用非常广泛，主要用途可分以下几个方面。（一）冻干技术在医药方面的应用（!）冻干技术在生物制品方面的应用生物制品是人、家畜注射或口服的活性疫苗或血液制品，要求清洁、纯正、不染杂菌、活性生命力强。采用冻干法生产的有以下几种。（"）活菌菌苗例如卡介苗、流脑菌苗、结核菌苗、口服痢疾活菌苗、沙门氏菌（#"$%&’($$）、志贺氏菌（#)*+($$"）、链球菌（#,-(.$&/&//01）等等。（2）活毒疫苗例如麻疹疫苗、流感疫苗、黄热疫苗、狂犬疫苗、鸡瘟疫苗等。（/）其他生物制品、生化药品例如乙型肝炎表面抗原诊断血球、人白细胞干扰素、辅酶3、三磷酸腺苷（345）、尿激酶、转移因子等。（6）冻干技术在西药生产中的应用常用冻干法生产的西药多为针剂，以抗生素药、循环器官用药、中枢神经用药、维生素类和肿瘤用药为多。例如蛇毒抗栓酶、小牛胸线钛、安苄青霉素钠、链霉素、利菌沙等。（7）冻干技术在中药生产方面的应用常用冻干法加工的中草药有人参、鹿茸、鹿鞭、冬虫夏草、山药、灵芝、地黄等。近几年开始用冻干法加工中成药，将配制好的中成药，经过浸渍、提取、过滤、浓缩、冻干后再制成粉、片或针剂，解决了吃汤药和中药治急病见效慢的问题。（二）冻干技术在医疗事业上的应用利用冻干技术可以长期保存血液、动脉、骨骼、皮肤、角膜和神经组织等各778 第四章真空冷冻干燥种器官。因为在冻干时生物体细胞未被破坏，冻干后的生物体保存起来仍像原来那样具有生命力，如果再复水，生物体又能复活。例如，冻干骨骼，可使骨组织保持在固态，蛋白质变性最小，并保持酶的活性。可以贮存在室温或冰箱中长达!年。临床证明，用冻干骨再植能复原为正常骨质生理特性，效果良好。（三）冻干技术在食品工业中的应用（"）已经采用冻干法加工的食品使用冻干法加工的食品已有许多种，主要可分为以下几类。!烹任原料肉、蛋、鱼、蔬菜等。"土特产品蘑菇、黄花菜、香椿芽、苔菜以及各种山野菜等。#调味品葱、蒜、姜、辅料、香料、香精、色素、汤汁等。$食品工业用原料奶粉、蛋粉、植物蛋白粉、茶叶、干果粉、肉粉、豆粉等。艹%饮料类咖啡、果珍等。&补品类鳖粉、花粉、蜂雏粉等。’水果类香蕉、菠萝、草莓、桃、哈密瓜、苹果、梨等。(特殊食品宇航、远洋、边防部队、野外作业、各种考察队用的食品。（!）正在用冻干法开发的食品!新型方便食品日本政府规定，新型方便食品应填加冻干法生产的维生素、大豆粉或花生粉等，以保证方便食品的营养成分。欧洲各国开发的第二代方便食品是用冻干的海带粉、海藻胶、天然水果粉、麦芽糊精加适量柠檬酸与米胚芽、燕麦胚芽、鱼粉、兔肉粉、牛肉粉等制成的。"粉末蔬菜蔬菜冻干后磨成粉末加入面粉，制成面条、饼干、糕点、饮料、糖果，保存蔬菜营养、纤维质和风味，制成保健食品。#颗粒蔬菜日本东洋#$食品株式会社将油菜、菠菜、萝卜叶、芹菜、豌豆、胡萝卜、南瓜、雪里红等%种蔬菜混合，冻干成一种叫“素食颗粒”的制品，含丰富叶绿素、胡萝卜素、各种维生素、矿物营养素等天然营养物质，又有鲜美味道。’’& 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册（四）冻干技术在其他方面的应用（!）冻干技术在材料科学方面的应用利用冻干法可制备各种超细微粉#$#&（亦称纳米级微粉），粒径一般在!"%!"’。例如阿波罗号飞船所用的燃料电池掺锂的()*氧电极就是用冻干法制成的。更多的例子列于表+#!中。表+#!冷冻干燥法制备的氧化物超细粉末在陶瓷材料中的应用举例应用领域制造方法性质特征及用途作者及年代01*均匀分散在67-*8中，理添加",-./（质量分数）的论密度&&,&9/，平均透过率;,2,<)’透光性012*+于硫酸铝中，冷冻干燥物$./，表面平整，金刚石研磨后=,>,0?:@?ABC氧化铝!3""4烧结!5得67-*（801*）平滑度为-":’，作半导体及集成!&3!年电路基板格子常数",9"9-:’，表现微晶尺以01D67混合硫酸盐水溶液为寸E$":’，比表面为-"%8"’-F中川善兵卫高密度尖晶出发原料制得冷冻干燥物，7!""1，相对密度&3/，烧结活性很等石烧结体%!8""4下煅烧制成0167-*+尖高，比混合氧化物、氢氧化物和!&9-年晶石粉末共沉淀物!.""4焙烧的性能还要好得到-"%!""!’的球形多孔-,3/%-8,&/（质量分数）的质二次粒子，实质是!%-!’的0:#G?#()混合硫酸盐水溶液为出发原料连续海绵状的一次粒子，当烧结乌铜等尖晶石氧化物制得冷冻干燥物，!"""4烧结!5温度达!-""4以上时，则二次粒!&9+年为尖晶石相子会迅速生长，!+""4时，气孔会完全消失，完全烧结88$ 第四章真空冷冻干燥应用领域制造方法性质特征及用途作者及年代比表面可达+34567，是共沉淀使用草酸盐的冷冻干燥物，9/:/;<&2=<2粉末的5倍，烧结温度低，粒径锂铁氧化!"#$%空气下烧成"#&，依组分不等是共沉淀法的"85$，可作记忆储同可得’()*+,-，’()*./012$/3,+">0.年存材料当CD5,为5（质量分数）F，将@"（5A,.）3·"#B5,，CD5E,3，17,（5质量分数）F，!#$$%烧结!’?@!5,3’(5E,3或17A,.的混合溶液喷"+&，烧结体中含!’?@!5,3>$F@/G*HDI=HJ等离子导体雾冷冻，"5"%5天真空干燥，以上，密度>-F，避免了传统陶">-$年"5+$%下烧成+&瓷工艺法长时间高温焙烧导致碱分挥发，可用作固体电解质浓度为"/+4.F，制结干燥物，?.$%L0$%下进行备过程中放射性废物排出量少，M/:&(N**N等K,5粉末干燥，在氩气流下#0$%制成在生成氧化物时不易形成粉尘，">-"年K,3，最后在含#FB*的B5气流成型性好，工艺简单，可制造含中还原"#&制得+$$L"$$$"4的放射性物质的核燃料K,5粉末，再在同样气氛下"#+$%烧3!330 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册应用领域制造方法性质特征及用途作者及年代硬化强化材料!"（#体积$%&’(平均粒径-./，分散性012345&678%&’(）对应的硫酸盐处理，#()*好，高温下的硬度比纯铜要好得等干燥+&，空气中,+)*，煅烧#&，多#,9(年再真空热压制得烧结体耐热强化材料!":;<(’=#2>?@（原子分数）$可分别采用水溶液和培盐喷雾冷冻干燥，前者是取对应的硫酸盐在液氮中喷雾冷冻，真空于燥，#)))*下热分解;<(’=分散接近理想状态，其中西典彦>/7.，同时进行氧化处理，最后在二次粒子的()D>)!/的球形粒等氧化物超细粉>>)*下A(还原(&；后者是子，而一次粒子为)2+!/#,9,年末弥散强化#>)*加热对应的混合硝酸盐，再冷冻，冻结干燥物以)2)=>,*B/7.的升温速率加热至C))*进行分解，然后再烧结还原强化材料!":)2=:)2-$（质量分数）;<(’=硝酸盐熔盐冷干燥，:9)*真空下#天，室温下#中西典彦等可作钢板熔接材料D=天，,>*下(D>天，(-)*下#,+(年热分解#&，C))*A(还原(&，再冷压和热压处理（(）动植物标本的冻干表C:(给出了几种动物标本的冻干实例。（=）实验动物尸体的冻干。（C）冻干用于水淹古旧书画的复原。（>）冻干在核燃料处理中的应用。==+ 第四章真空冷冻干燥表!"#一些动物标本的冻干标本数$只质量%&实例平均除水$’所需时间$天),成年()#*知更鸟(*)-成年#*)*云雀.!鸟),成年(*(**燕八哥(-类),成年+#**啄木鸟/*+,未成年))*雏鸟(!成年)#*老鼠+!(*哺成年())*旅鼠+!(!乳成年!(**鼹鼠+-(-动成年0#**鼬+!#!物未成年0#*老鼠0*(*未成年##**麂0*/))条#)鲦鱼0#(*鱼)条(**石斑鱼0*(+)条#**金鱼0*#*第二节真空冷冻干燥原理真空冷冻干燥是先将湿物料冻结到其晶点温度以下，使水分变成固态的冰，然后在适当的真空度下，使冰直接升华为水蒸气，再用真空系统中的水气凝结器（捕水器）将水蒸气冷凝，从而获得干燥制品的技术。干燥过程是水的物态变化和移动的过程。这种变化和移动发生在低温低压下。因此，真空冷冻干燥的基本原理就是在低温低压下传热传质的机理。一、纯水的相图与物料中的水分在低压下水的相变过程与常压下大体相似，但相变时的具体温度不同。例//, 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册#如在!"$%压力下，固态冰转化为液态水的温度略高于"&，而液态水转化为蒸汽的温度约为’(#&，可见降低压力后冰点变化不大，而沸点却大大降低了。可以想象，当压力降低到某一值时，沸点即与冰点相重合，固态冰就可以不经液态而直接转化为汽态，这时的压力称为三相点压力，相应的温度为三相点温度。水的三相点压力!")’!"(*$%，三相点温度为+"("",-&。在压力低于三相点压力时，固态冰直接转化为汽态，称为升华。在升华时所吸收的热称为升华热。图./0纯水的相平衡图图./0为纯水的相平衡图。图中以压力为纵坐标，曲弛"#、"$、"%把平面划分为#个区域，对应于水的#种不同的集聚态。曲线"$称为熔（融）解曲线，线上冰水共存，是冰水两相的平衡状态。它不能无限向上延伸，只能到01-!"$%和/0"&左右的状态。再升高压力会产生不同结构的冰，相图复杂。曲线"%称为蒸发（汽化）曲线或冷凝曲线。线上水汽共存，是水汽两相的平衡状2态。"%线上的%点是临界点，该点为0(!-1!"$%，温度#2.&，在此点上液态水不存在。曲线"#称为升华或凝聚曲线。线上冰汽共存，是冰汽两相的平衡状态。从理论上讲。"#线可以延伸到绝对零度。真空冷冻干燥最基本的原理就在"#线上，故又称冷却升华干燥。"#线也是固态冰的蒸汽压曲线，它表明不同温度冰的蒸汽压。由曲线可知，冰的蒸汽压随温度降低而降低，具体数据如表./#。#." 第四章真空冷冻干燥表!"#不同温度下冰、水的饱和蒸汽压温度$%"&’"(’")’"*’"+’"!’"#’",’"-’压力$./&0#1-’"#",+0#1-’’0#-0-#0’-,0&#&0*-’#0+,*’0’!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!温度$%’2-’2,’2#’2!’2#’2*’2)’2(’压力$./*-’0,-0,,1-’####!!!!,0##1-’!0,#1-’)0#*1-’-0,#1-’-0&&1-’#0--1-’!0)#1-’温度和压力都能影响真空冷冻干燥的效率。提高真空度的办法对加速干燥过程提高干燥效率的影响是有限的。在压强较低时，为把真空度提高一个数量级，消耗的功率将会增加很大，设备也更复杂。如果维持一定的压强向系统输入必要的升华热，使升华过程持续进行，这种方法是现实的、合理的。所以在真空冷冻干燥中一般采用向系统供应热量的办法。一般物料中都含有大量的水分，同时还含有其他成分，结构很复杂。由于物料中的水分与纯水有相同之处，也有不同之处，而真空冷冻干燥都是去除物料中的水分，因此要研究物料中的水分。（一）物料中水的结合形态按物料中水的结合方式可分为#类。（-）机械结合水包括表面润湿水分、孔隙中的水分和毛细管水分等。这种水分与物料的组织结合强度较弱，故完全满足上述关于纯水的升华条件。（,）物化结合水属于此类的有以吸附、渗透于物料的细胞或纤维皮壁及生物胶体纤维毛细管中的结构水分。它们与物料的结合强度较大，一般靠蒸发可干燥掉一部分，靠升华则较难实现干燥要求。（#）化学结合水冷冻干燥的制品主要是蛋白质、糖类、维生素、纤维素等组成，在它们的大分子团中，并没有化合形态结合水分子。但是在制品的填料盐类、赋形剂或它们的化合物中，往往有结晶形态的水。如葡萄糖化钙（3*45*3（/54）,4,5）、石膏（3/65!·,4,5）等。这种结合形态的水不能用冻干法去除。#!- 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册（二）物料中水的去除物料中所含水分，按去除难易可分为两类。（!）自由水或称游离水它是由机械结合水和物化结合水组成，是干燥过程的主要对象，它与物料的结合形式主要是吸附和渗透，大量存在于湿润物料的表面、毛细管、孔隙中。这部分水在稍低于"#的条件下就能冻结成冰，在真空冷冻于燥过程中，以升华的方式从物料中分离出去。（$）结构水它以物化或化学结合的形态存在于物品的组织结构之中，它在极低的温度（%&"’("#）条件下才能冻结。这个冻结温度称为低温共晶点温度（亦称共熔点温度）。这种结构水仅在整个干燥的后期，随着制品温度的逐步升高，以蒸发的形式除去一部分，剩下的一部分就成为制品中的残留水分。二、冻干过程的三个阶段（一）预冻阶段真空冷冻干燥的第一步就是预冻结。预冻是将溶液中的自由水固化，使干燥后产品与干燥前有相同的形态，防止抽空干燥时起泡、浓缩、收缩和溶质移动等不可逆变化产生，减少因温度下降引起的物质可溶性降低和生命特性的变化。!)预冻温度预冻温度必须低于产品的共晶点温度，各种产品的共晶点温度是不一样的，必须认真测得。表*%*给出了一些物质的共晶点温度，其中人参和菠菜的共晶点温度是东北大学测得的。实际制定工艺曲线时，一般预冻温度要比共晶点温度低&’!"#。$)预冻时间物料的冻结过程是放热过程，需要一定时间。达到规定的预冻温度以后，还需要保持一定时间。为使整箱全部产品冻结，一般在产品达到规定的预冻温+*$ 第四章真空冷冻干燥度后，需要保持!"左右的时间。这是个经验值。根据冻干机不同，总装量不同，物品与搁板之间接触不同，具体时间由实验定。表#$#一些物质的共晶点温度!!!物质名称共晶点%&物质名称共晶点%&!!纯水’!!’+明胶，,’+葡萄糖液$/!!!’()*+氨化钠液$!!!!’+明胶，,’+蔗糖液$,0!,’+蔗糖溶液$!-!马血清$/*!,’+葡萄糖溶液$!.!一般生物制品$/’!!脱脂牛奶$!-!菠菜$-!人参$,*!!甘油水$#-(*/(预冻速率缓慢冷冻产生的冰晶较大，快速冷冻产生的冰晶较小。对于生物细胞，缓冷对生命体影响大，速冷影响小。从冰点到物质的共融点温度之间需要快冷，否则容易使蛋白质变性，生命体死亡，这一现象称溶质效应。为防止溶质效应发生，在这一温度范围内，应快速冷却。冷冻时形成的冰晶大小会影响干燥速率和干燥后产品的溶解度。大冰晶利于升华，但干燥后溶解慢，小冰晶升华慢，干后溶解快，能反映出产品原来结构。综上所述，需要试验一个合适的冷却速率，以得到较高的存活率，较好的物理性状和溶解度，且利于干燥过程中的升华。（二）升华干燥阶段升华干燥也称第一阶段干燥。将冻结后的产品置于密闭的真空容器中加热，其冰晶就会升华成水蒸气逸出而使产品脱水干燥。干燥是从外表面开始逐步向内推移的，冰晶升华后残留下的空隙变成尔后升华水蒸气的逸出通道。已干燥层和冻结部分的分界面称为升华界面。在生物制品干燥中，升华界面约以/#/ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!""#$的速率向下推进。当全部冰晶除去时，第一阶段干燥就完成了，此时约除去全部水分的%&’左右。!(产品中温度分布产品中冰的升华是在对华界面处进行，升华时所需的热量由加热设备（通过搁板）提供。如图)*+所示，图中!为搁板温度；!为冰核温度；!为已干,-制品温度；!为升华界面温度；"为压力；"为升华界面压力。从搁板传来的..热量由下列途径传至产品的升华界面。（!）固体的传导。由玻璃瓶底与搁板接触部位传到玻璃瓶底，穿过瓶底和产品的冻结部分到达升华界面。（/）辐射。上搁板的下表面和下搁板的上表面向玻璃瓶及产品干燥层上表面辐射，再通过玻璃瓶壁及冻结层或已干燥层的导热到达升华界面。（+）通过搁板与玻璃瓶外表面间残存的气体对流。由于传热中必需有传热温差，且各段传热温差与其相应热阻成正比，所以产品中形成了图)*+所示的温度分布。例如搁板表面温度为0&1，到升华界面的温度可能约为*/01，冰层最高温度约为*/&1，干燥层上表面温度可能为2/01。/(升华时的温度限制产品升华受下列几种温度限制：（!）产品冻结部分的温度应低于产品共溶点温度；（/）产品干燥部分的温度必须低于其崩解温度或允许的最高温度（不烧焦或性变）；（+）最高搁板温度。当温度上升到一定数值时，液态产品已干部分构成的“骨架”，刚度降低，变得有粘性而塌陷，封闭了已干部分的海绵状微孔，阻止升华的进行，升华速率减慢，所需热量减少，产品发生供热过剩而熔化报废，这种现象称为崩解。发生崩解时的温度称为崩解温度。所以掌握产品的崩解温度是很重要的，一些制品的崩解温度列于表)*0。崩解温度主要由溶液的成分所决定。过低的崩解温度会延长干燥时间，甚至是设备能力所不能达到的。这可通过选择合适的添加剂来提高崩解温度。在固体食品冻干时，为了避免因搁板温度过高而产生变性或烧杯，搁板温度应限制在某一安全值以下。一些主要食品的冷冻干燥温度列于表)*3。+)) 第四章真空冷冻干燥图!"#升华界面和升华时的传热传质表!"$一些药品的崩解温度物质浓度%&温度%’司库乐$($)(+$葡萄糖*)"#,("!)乳糖*)"*,("*-马尼妥*)"+("!山梨糖醇*)"!*("!+桔西乐*)"!#(!!多缩葡萄糖低.·*)"+高.·质量分数*)"#/012)))*))("*)古力辛*)"#!"氨基丙酸*)"+("#""3*)"*#精氨酸*)"##("#$0343*)"*$变压器用35463$")("!#!$ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册物质浓度!"温度!#’’-.’/0.1-$%&%()*+’-.1’0.11,*+’-.’-0.’’醋酸’-.120.13枸椽酸’-4.5-硫胺素硝酸盐’-.5吡哆醇’-.6抗坏血酸5.720.73抗坏血酸’-.720.73钠·阿斯考派脱’-.7-0.77烟酰胺’-.70.6钙·潘妥颠’-.’/0.’8乙酰胺’-.15钠、巴比妥’-.6表6.2一些食品的冻于时间和温度食品名称厚度!99干燥板温度!#压力!:)干燥时间;<牛肉（煮熟）1/0’-55’=7>’-2金枪鱼（生）2’-12’=7>’-牡蛎（生）’-0’5’-2=2>’-0’=7’6蟹（水煮）’-01-’-2=2>’-0’=7/虾（半剖水煮）/01-’52=2>’-0’=72蛋白（生）5’-2=2>’-0’=76蛋黄（生）5’-2=2>+-0’=77全蛋（生）5’-2=2>’-0’=7706白桃（/等分）’-01-652=2>’-0’=7’6罐头桃’-0’5652=2>’-0’=7’1香蕉（切段）5652=2>’-0’=72762 第四章真空冷冻干燥食品名称厚度!""干燥板温度!#压力!$%干燥时间&’蕃茄汁((*+,+-.*/.,0)/(圆辣椒2)(*.,0-1*(圆辣椒（早饭）)(*2).,0-.*2卷心菜1/2(*.,0-.*2/02洋葱0/)(*.,0-.*(2胡萝卜)(*.,0-.*(藕)(*2).,0-1*土豆.*((.,0-.*2(山芋菜2/0(*.,0-.*20浆果2(*.,0-.*20/)松蘑.*)(+,+-.*/.,0(酱油0)(+,+-.,00豆酱2))(.,0-.*)/(绿茶（浓茶水）))*+,+-.*/.,00红茶（浓茶水）))*+,+-.*/.,00咖啡（浓）))*+,+-.*/.,00果子冻))*+,+-.*/.,02/020,升华速率纯冰的升华速率：纯冰的绝对升华速率!3，45（!3·"）可用67893:7方程来表示.&2$"3;!#3()（)<.）2"%&式中，!为蒸发系数；#为冰升华界面温度&时的饱和蒸汽压，4$%；$为3<.<.<.水蒸气的摩尔质量，45·4"=1；%为气体常数，4>·4"=1·6；&为冰的绝对温度，6。因#随冰的饱和温度&增大而增大，所以升华界面温度越高，其升华量"3也越大。在冷冻干燥产品时，若传给升华界面的热量等于从升华界面逸出的水蒸气升华时所需的热量时，则升华界面的温度和压力均达到平衡，升华正常进行。0)? 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册若供给的热量不足，水的升华夺走了制品自身的热量而使升华界面的温度降低，若逸出的水蒸气少于升华的水蒸气，多余的水蒸气聚集在升华界面使其压力增高，升华温度提高，最后将导致制品溶化。所以，冷冻干燥的升华速率一方面取决于提供给升华界面热量的多少；另一方面取决于从升华界面通过干燥层逸出水蒸气的快慢。为了简化计算，将冻干的传热传质过程简化成图!"!所示模型。通过冻层和已干燥层的传热量可用下列公式表示"!（%#&"#%）!#$（!"’）$%"!（)#&"##%）!($（!"*）$)’式中，"为升华面积，+；!，!为冻层和干层的热导率，,（-+·.）；#，#%),,为冻层底部和干层外表面的绝对温度，.；#为升华界面的绝对温度，.；$，$%%)为冻层厚度和干层厚度，+。图!"!冻干过程中的热、质传输升华出来的水蒸气通过已干燥层和箱内空间输送到水汽凝结器。其传输速率可用下式表示"（&/"&0）%/$（!"!）’)1’/1(.2"3’式中，"为升华界面面积，+；)，&为升华界面和水气凝结器的压力，4；/05’’)、’/为干燥层的阻力和干燥层表面到水气凝结器之间的空间的阻力，45·+·’/-67；(3为由升华物质的分子量所决定的常数，67（845·+·/）。*!9 第四章真空冷冻干燥从上述几个公式可见，欲提高升华速度，应注意以下几点。（!）冻层底部或干层表面的温度在允许的最高值以下尽可能高。（"）制品厚度越薄其热阻和流动阻力越小，热量和质量传输越快，升华速率越高。但每批制品的产量与厚度成正比，而每批加工的辅助工作量又大致相等，因而制品太薄会造成产品总成本的提高。由厚到薄之间存在一个总成本最低的最佳厚度。一般来说，生物制品的厚度为!#$!%&&。（’）冻结层的热导率!主要决定于制品的成分，已干燥层的热导率!还()决定于其压力和气体的成分，其变化关系参见图*+%。由图可见，为了提高冻干层的热导率，箱内压力越高越好。但箱内压力越高，也可视为!越高，又会,使水蒸气不易从升华面逸出，造成升华面温度过高，冻层溶化和干层崩解。为了两者兼顾，根据产品不同一般可将箱内压力控制在!’$!’#-.之间。（*）水蒸气的排除还取决于"、"。由实验知，"比"大/$!#倍。也就),),是说，穿过已干多孔层的水蒸气的流率大体上决定了干燥速率。而"主要与)干层厚度和晶粒大小形状有关。一般来说，粗大而连续的网状冰晶，升华后也形成粗大而连续的网状间隙通道，水蒸气逸出时流动阻力较小，升华速率快。细小而不连续的冰晶结构则相反，不仅水蒸气逸出通道小，而且在这些不连续的空隙之间，水蒸气是靠渗透穿过已干的固体膜层的，很难干燥。图*+%冻干的牛肉和苹果，其热导率和箱内压力的关系（三）解析干燥解析干燥也称第二阶段干燥。在第一阶段干燥结束后，在干燥物质的毛细管壁和极性基团上还吸附有一部分水分，这些水分是未被冻结的。当它们达到’*0 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册一定含量，就为微生物的生长繁殖和某些化学反应提供了条件。实验证明：即使是单分子层吸附以下的低含水量，也可以成为某些化合物的溶液，产生与水溶液相同的移动性和反应性。因此为了改善产品的贮存稳定性，延长其保存期，需要除去这些水分。这就是解析干燥的目的。第一阶段干燥是将水以冰晶的形式除去，因此其温度和压力都必须控制在产品共溶点以下，才不致使冰晶溶化。但对于吸附水，由于其吸附能量高，如果不给它们提供足够的能量，它们就不可能从吸附中解析出来。因此，这种阶段产品的温度应足够地高，只要不烧毁产品和不造成产品过热而变性就可。同时，为了使解析出来的水蒸气有足够的推动力逸出产品，必须使产品内外形成较大的蒸汽压差，因此此阶段中箱内必须是高真空。第二阶段干燥后，产品内残余水分的含量视产品种类和要求而定。一般在!"#$%&$之间。（四）典型冻干曲线冻于曲线通常定义为搁板温度随时间变化曲线。最近也有人把被冻干物料温度和冻干箱内压力随时间变化一起画出来，作为冻干曲线。每种物料都有不同的冻于曲线，一般应在小型冻干机上由实验得出。冻干曲线可用来指导冻干生产，在自动化程度较高的大型冻干机上，只要输入正确的冻干曲线，机器可自动执行冻干工艺，直至生产出合格产品。图&’(为直径大约)!**的一种鲜草莓冻干曲线。图&’(鲜草莓冻干工艺实验曲线+—真空度；,—制晶温度；)—搁板温度)#! 第四章真空冷冻干燥三、升华干燥过程的传热传质计算在描述真空冷冻干燥数学模型的研究方面，许多人提出了各种各样的理论。最早提出来和应用最广的模型是由!"#$"%%和&’#(等提出来的冷冻干燥冰面均匀后移稳态模型（)*+,#’-./0%12+3/+"3’#(45+6/.#37.$+%），简称,246模型。其主要思想是，由于热通过干燥层和冷冻层传导到升华界面，使升华得以进行。产生的水蒸气通过多孔的干燥层，在真空室内扩散，最后在水汽凝结器内被捕集。随着升华的进行，冰界面向冷冻层均匀地退却，在其后面产生多孔的干燥层。最近，8’"9’!和8’-5*-’+%$等提出了真空冷冻干燥过程解吸:升华模型。这是对,246模型的改进，在该模型中，认为冷冻层的冰升华和干燥层的吸附水解吸同时进行。,246模型对;<=>?@=的水分移出是比较准确的，这部分水分是自由水。还有一部分结合水，它们以物理吸附、化学吸附和结晶水的方式存在着。虽然它们占的比例少，但把它们移出需很长时间。在冷冻干燥过程中，随着干燥过程的进行。冻干物品的温度不断升高。在冰升华的同时，干燥层的吸附水同时解吸。这两种理论模型各有优缺点。,246模型能较好地模拟升华干燥过程，而解吸:升华模型在整个冻干过程中模拟较好，与实际情况比较接近，属非稳态模型。,246模型简单明快，而解吸:升华模型复杂，求解困难，需要大量的物料本身物化数据，这些数据相关因素多，获得困难，因此，实用方面有一定局限性。为进一步完善理论研究，建立较实用的冻干模型，中外不少学者以不同物料为对象，从不同角度提出了各自不同的模型。这里采用简单的,246模型，抛开物料特性，对冻干不同形状的物料时，进行传热传质分析计算。（一）基本假设（A）升华干燥阶段的传热传质过程是热量控制过程，即干燥层的导热能力B）；!为对应’温度下的饱和..蒸汽压，?7；其余符号同前。适合于直角坐标下传热传质计算的有：溶液状物料、片状固体物料、块状物料等升华干燥过程。［+］（三）圆柱坐标系下的计算(;模型与基本方程热传导方程如下)$’$’($’!%()#)（@A*A（.#），#B@）（’*(C）$#$**$*初始条件：’!’（@"*"*，#!@）.@外边界条件：’!’（*!*，#B@）（’*)@）"@内边界条件：’!’（*!（.#），#B@）（’*)(）.D.内边界耦合条件：*$$’!%#-*（*!（.#），#B@）（’*))）$*D#式中各符号见图’*:，其余符号同前。+$3 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册有限公司发展了新的红外单板干燥方法，使初含水率!""#降为$"#时用红外线干燥，这样使常规网带孔干燥机与红外联合干燥，改善水分扩散，增加了产量、降低了能耗，提高了热效率。中国利用高温与中温定向辐射联合干燥，热效率高达%"#，研制与试制过程分析如下：一、单板的吸收特性及红外辐射器的选择单板的吸收特性见图%&!’中曲线(即波长)*!’内吸收率很高，吸收!+率!为",-左右。"由于单板的厚度很薄（",$*!,.++），暴露面积很大，在旋切单板时，大量毛细管被切断，因此水分扩散蒸发快，所以，单板可用较高的温度辐照，以强制单板迅速排除细胞腔中的自由水，使它从初含水率!)"#*!/"#降到’"#，这由高温定向辐射器来完成，而从’"#降为!"#则由中温辐射器来完成。即最后排除的/"#的水分包括少部分自由水（细胞腔中的水）主要是细胞壁、纹孔等处的微毛细管水分，这是单板的附着水（亦称结合水），较难排除。高温定向辐射是采用帆亚红外设备有限公司生产的!,$01的石英板定向辐射器进行模拟实验。表面最高温度为(//2，辐射的最大波长!为),..，+34!+而乳白石英板在"*/,$有很高的发射率，"约为",-$。中温实验是采用!+"567板定向辐射器，表面最高温度为$/"2，最大辐射波长!+34为/,%!+。由于水在/*’有很低的吸收率，因此为非匹配吸收，可使深层获得良好传热，使!+其结合水能较快地向表面扩散。由于使用了高温定向辐射，大量的自由水迅速脱出，使单板表面皱缩和翘曲，因此采用辊压式传送单板，可使单板既获得导热，又进行压平，干燥后单板光滑平整美观，为下道工序打下了良好的基础。二、模拟实验与设计〔!)〕近年来，国内外对单板干燥的特性做了较深入的研究，主要是针对热风/(" 第五章红外辐射加热干燥的工程应用式干燥，从提高温度和气流速度两方面加快干燥过程，其喷射速度高达!"#〔!,〕$%&’(；温度在)!%*#)+%*之间；热效率可达,-.，每蒸发!/0水折合能耗为!1+$/2·3由于过去研制的红外单板干燥机能量消耗太高，每蒸发!/0水需!1"#"/2·3，因此现代喷气式单板干燥机抑制了红外单板干燥机的发展。但红外干燥机与对流相比，热空气温度为!%%*，空气相对湿度为".，气流速度为)&’（(此为国内单板干燥机参数），如红外辐射器表面温度为$%%*时，其热流强度为对流干燥的,%倍，故红外干燥方法还是有前途的，关键是要提高热效率，〔"4〕降低能耗。下面用模拟实验取得的数据来指导工艺设计。实验装置为积木式，几个小型手摇切面机与高温及中温定向辐射器结合即组成了实验装置。现将!%%余次实验室模拟实验的结果总结如下：（一）辐射器不同布置方案对传热传质的影响为了较透彻地了解与辐射器布置方案和压辊间距对单板干燥的影响，进行了以下实验：（!）在单板上方辐射时，辊间距对干燥速率的影响。（)）在单板上、下布置辐射器与辊压导热对干燥的影响。（,）上、下辐射与上辐射干燥速率对比实验。实验结果表明：两压辊间距从)"%&&降为!"%&&时，平均干燥速率提高$1)$0（5&·(）。上下布置辐射加热与压辊导热相比较，压辊导热的平均干燥速率只为辐射（含导热）的!5,1,，可见是辐射传热对单板干燥起主导作用。但压辊滚压导热能将扩散到单板表面的水分突然蒸发掉，并传输单板，使单板表面平直，其作用亦不能低估。另外四个压辊与两个上下对称的辐射加热器组成了一个高温空间，在高温定向辐射时，此空间温度可达,%%*，上辊温度可达!6%*，下辊可达!)%*。组成一个强辐射、强对流、强导热的独立单元，为优质高效的传热传质提供了条件。定向辐射器表面距单板表面很近，辐射器上下对称布置平均干燥速率比单面布置提高!17倍，另外能使单板上下表面温差小，单板前进时能水平地沿两,4! 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册辊中间缝隙前进，而单面辐射时，由于单板两面温差较大而翘曲，使单板传输工作遇到困难。通过上述实验确定：压辊间距为!"#$$，辐射器上下对称布置，辐射器距单板表面距离小于%##$$，通过优化实验确定布置方案。（二）单板变温干燥动力学实验在已确定的上述优化结构方案的条件下&进行以下实验研究。（%）高温定向辐射加热不同厚度单报的干燥速率、干燥曲线、干燥温度曲线实验。（!）中温定向辐射加热不同厚度单板的干燥速率、干燥曲线、干燥温度曲线实验。（’）高温与中温定向红外辐射对比实验。（(）单板变温干燥动力学实验。实验结果表明：对含水率为%!#)的杨木单板，脱水至终含水率%#)，用高温定向辐射器需*%+；用中温定向辐射器需!’,+，干燥周期为高温定向辐射器的!&-倍。如含水率从%!#)降到(#)，用高温辐射器需要"#+，单位脱水耗电为!&(%./·01.2，而中温定向辐射器需要%"#+，单位脱水耗电为!&%./·01.2，可见脱出同样的自由水分，中温定向辐射耗时是高温定向辐射的’倍&单位脱水耗电为%&%倍。可见对高含水率的自由水的脱出采用高温定向辐射为好。若继续使含水率从(#)降至%#)，用高温定向辐射耗时为(%+，中温定向辐射器为,,+。但高温定向辐射耗电%&*,./·0，而中温定向辐射耗电3&"’./·0，即高温定向辐射耗电为中温定向辐射的%&’倍。多耗的时间可通过减慢单板传送速度或增加生产线长度解决，但多消耗’#)的能量是无法弥补的，由此可见，对于含水率从(#)下降到%#)的脱水，以中温定向辐射方案为好。’4! 第五章红外辐射加热干燥的工程应用图!"#单板干燥机结构简图$—吸冈罩%—螺轮#—螺每&—下滚筒!—加热器’—上滚筒(—吸冈箱)—骨架单板变温干燥实验数据指标见表!"’。根据上述统计数据，以最厚的$*!++单板考虑，其干燥周期为&,-)!.$%!/，按上述数据计算设计干燥机的尺寸如下：总长为$,+，其中进料0+；高温段%+；中温段!+；冷却段%+。总宽%*!+，有效宽度%+，工作面宽度为$*!+。结构简图如图!"#所示。表!"’变温干燥实验基本数据指标高温干燥区中温干燥区初含中含干燥单位脱中含终含干燥单位脱板厚水率水率时间水电耗水率水率时间水电耗（++）（1）（1）（/）（23·4526）（1）（1）（/）（23·4526）$*!$$,*)&,*&&,%*&$&,*&#*,)!#*&,$*,$,&*7#)*)%,%*#$#)*)’*#’!#*$%三、现场测试分析现场实验利用非稳态干燥动力学方法进行。取样品单板尺寸为#,,++8#(# 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!""##$!%&##，取样经筛选，确保有相同的初含水率及无疵病。在干燥机上每隔!#取样一个，同时现场称量、测温每组实验!"次。所得干燥速率曲线及干燥曲线如图&’(所示。图&’(单板干燥速率与干燥曲线!—干燥速率曲线)—干燥曲线现场实验与实验室模拟实验所得的干燥曲线和干燥速率曲线基本一致。现场实验杨木单板初含水率为!""*，经+",干至终含水率为!)*，比表&’-中的干燥周期略有缩短，其原因是现场有相邻加热器连续工作，保温也优于实验室状态，其中在高温区"%.&处（从进板端起），由于受到高温定向强辐射作用，在单板表面呈现出大量的水膜，随后被热压辊滚压加热汽化，这说明此时单板内部水分扩散速度大于表面蒸发速度，这是高温定向辐射所特有的现象，对流换热中不会出现。上下辐射器与(个压辊的组成的空间是个强辐射、强对流、强导热干燥室，即气体温度达/""0，单板表面为-&0，对流温差高达)/&0，辐射器表面温度高达./"0；上辊表面温度达!("0；下辊表面温度达!)"0；而中温区上辊表面温度为1(0；下辊表面温度为.(0；中温区辐射器表面温度为&/"0。干燥机采用吸风排除水分，而不是吹入风，以免降低已被辐射器加热的空气温度及压辊表面温度。从图&’(可看出，单板干燥曲线没有升速段，即无预热段，这是因高温定向辐射加热高含水率的单板所致，换言之，单极可以连续大量脱水，这一现象亦出现在天津大学对易脱水的钛矿球所做的实验中。/.( 第五章红外辐射加热干燥的工程应用四、红外单板干燥机与其他单板干燥机性能对比（一）干燥周期根据德国!·!·"科尔曼提供的不同类型的干燥机（窑）资料，干燥#$%&&厚的杨木的干燥周期如表%’(所示。由表%’(可见，窑式干燥周期为红外干燥机的%%$)倍，网带式、辊筒式与高速喷射式的干燥周期为红外干燥机的*$+倍、)$,倍和,$*倍。表%’(#$%&&厚杨木单权干燥周期干燥机类型窑式网带式辊简式高速喷射式红外干燥机干燥周期（-）(,..#.*.%).+/.#+.与红外干燥机周期性%%$)*$+)$,,$*#$.（二）网带式、滚压式单板干燥机与红外单板干燥机性能比较现将国内外网带式、辊压式单板干燥机与天津大学研制的辊压式红外单极干燥机的性能对比列于表%’*。表%’*国内外网带式与辊压式热风单板干燥机与辊压式红外单板干燥机性能对比表机长总重价格年产量每小时耗能每&+运行费每25水能耗热效率型号（&&）（0）（万元1台）（&+年）（2314）（元1&+）（23·4125）!（6）风机电机%%$+#，林业机械公司压力#,:";，蒸78#*,网带式,,9/+,/$%%.$*+%..#9(%$(#+气#$)014折合*节#.*+，总计##+*$+天津大学#,...(,,$%,)%.#%.#9,#$+/.<=>?’#辊压式+(% 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册机长总重价格年产量每小时耗能每!$运行费每%(水能耗热效率型号（!!）（"）（万元#台）（!$年）（%&#’）（元#!$）（%&·’#%(）!（)）风机电机532，台湾*+,-.压力045789，蒸*/.0*1（美国*/2220/2322425622205554*$$气64/"#’，折合设计）/:23，总计30$5德国;<0$*喷$3$2203/4/52222$2*=3/542$:气辊压式由表/.:可见，天津大学研制的单板红外干燥机热效率高于德国;<0$*辊压喷射式单板干燥机04/:倍，脱出的每千克水能耗是最低的，仅为04$%&·’>%(，机身短、质量轻，分别为国产同类机的0>04=和0>$4:。不需建锅炉，初投资少，并能干燥24/!!厚的单板，而国内迄今只能干燥24:!!的单板。南京林业大学吴秀陵在《对我国木材加工机械发展趋向预测》一文中指出，国内外的速生阔叶材急待开发制作胶合板，但速生材易产生应力，心、边材，早、晚材含水率差异大，单板干燥时严重翘曲，对后续工序带来很大困难，同时也影响单板出材率。他指出，“美国网带式干燥机上层网带增设加压装置，或使用辊筒和热压板式干燥机”。天津大学所研制的这台高温定向辐射加热胶合板红外单板干燥机正是辊压式的，已应用于高含水率（达0$2)）的杨木单板，质量好光滑平整，不翘不曲。正如林业部北京林业机械研究所朱宁武在《提倡大力采用国产人造板机械设备，不断提高其技术水平》一文中指出，该机具有结构紧凑，生产效率高，投资少，节省能源，减少污染等特点。它是单板干燥过程理想的新型设备。第三节菱镁矿球团脱水实验及烘道设计我国传统的电解法生产镁流程中，无水7(?@的制备是一个很重要的生产5工序。过去镁车间采用菱镁矿颗粒氯化，用直径$40!的竖式氯化炉日产无水7(?@5:4/"，生产0"金属镁消耗氯气04/A046"。挪威诺斯克一希德罗公司镁厂$63 第五章红外辐射加热干燥的工程应用采用海水!白云石合成"#$球团氯化，用直径%&的竖式氯化炉日产无水"#’())*+。为此，开展菱镁矿球团脱水工艺的研究是十分必要的。制取镁通常是将制成的菱镁矿球（!,!)-&&）放在.**/以上的高温热风炉中，脱出矿球中的自由水、吸着水与结晶水，脱水后的矿球要完整，距地0&高自由落在水泥地面上不碎裂，根据生产的发展，厂家提出用红外炉代替热风炉脱水。!0*,!)-&&的菱镁矿球属难干物料，既要脱自由水（大毛细管中的水）、吸着水（小毛细管中的水），还要脱结晶水。究竟在多高温度下脱水合适，需要进行菱镁矿球的差热分析与热失重分析。为了弄清矿球对红外辐射的吸收特性，还要进行吸收光谱实验。在上述分析和实验的基础上开展的菱镁矿球的干燥动力学实验研究为烘道设计提供了依据。一、菱镁矿球干燥动力学实验研究（一）菱镁矿球的差热、失重分析与吸收光谱图-!-1为菱镁矿球的差热分析曲线，从吸热与放热来看，02*/和%)*/分别为脱附着水（结合水）和结晶水的温度。从图-!-3失重曲线看，实验矿粉为%.4-#，干基含水率为%*5，%**/时矿粉含水量为0-5；而当.**/时该物料的干基含水率为-425，超过终含水率65的要求。由此可见，矿球的最高工艺!0温度应为.**/。从菱镁矿球吸收率光谱可知，在0%**,02**7&之间和%)**!0,%2**7&之间有强吸收峰，前者对应的峰值波长为-48,242!&，相应的温度为0*%/,)06/，后者对应的峰值波长为)42,%40，相应的温度为990/,!&!06**/。在).**,)6**7&之间有弱吸收峰，对应的峰值波长为%49,.4)!&，相应的温度为.09/,-%)/。%22 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"!菱镁矿球的差热、失重曲线#）差热曲线$）失重曲线（二）干燥动力学实验研究%&辐射加热器的选择由菱镁矿球的差热与失重曲线可知，矿球温度应在%’()*+(()之间：由矿球的吸收光谱可知，高吸收率范围较宽，温度为%(()*,(()。为此，选用三种国内较好的、表面温度较高的辐射器即帆亚红外设备有限公司-."/+型高温定向石英板辐射器、锦州!0所123型乳白石英管辐射器及上海达华涂料厂制作的425型灯状红外辐射器。三种辐射器的表面温度由676"’,(热像仪测试。-."/+型的表面温度从+(/)到’00)，它的电"热辐射转换效率较高、为/+&/8，其中高温/,()*’00)占!(8以上。123型的表面温度为9(()*’%9)，带反射罩后可达’:,)。425型的温度为9%0)*’%,)，其中//,)*’%,)占的比例小于!(8。三种辐射器均有较高的温度。9&菱镁矿球团干燥实验研究实验并进行%%次，有双层物科上下辐射实验、单层快升温实验和单层慢升温实验。实验系统如图!"!所示。今选择+种有代表性的实验分析如下。图!"/#为双层料、上下辐射实验的矿球干燥速率、物料温度和干球温度曲线。带反射罩的123辐射器在矿球上方，距上物料表面为!(;;，425辐射灯在矿球下方，距矿球下表面为%((;;。该图表明最大干燥速率为%’&,<=><·0’, 第五章红外辐射加热干燥的工程应用!"（#以绝干物料为基准）。升温速率为$%&’!"#（()*!"#）。从干燥速率曲线看有明显的升速、恒速和降速段。干燥周期为+,!"#；干球最高温度为*-.&；矿球上表面最高温度为*./&；球中心最高温度为*(.&。图,0$1为双面辐射与234单面辐射的干燥曲线。双面辐射干燥曲线中5为升速段，6为恒速段，7为降速段，而单面辐射则没有明显的恒速段。图,0$矿球干燥速率、温度及干燥曲线8）双面辐射234加93:面1）干燥曲线、辐射干燥速率及温度曲线+—干球温度%—球表面温度*—球中心温度/—干燥速率,—234单面辐射$0234加93:双面辐射表,0;为双面辐射、单面辐射以及用<=0$/辐射器的慢升温与快升温实验数据。由表,0;可见，双层物料上下辐射时平均干燥速率最大，干燥周期短，与234单面辐射相比，平均干燥速率为后者的%>*倍，而干燥周期只为+’%>+。由表,0;还可看出用<=0$/辐射器的快速与慢速升温对比数据，其中快速升温最大干燥速率为%+>%?’@?·!"#，平均干燥速率为->*?’@?·!"#；而慢速升温最大干燥速率为%+>.?’@?·!"#，平均干燥速率为++>;?’@?·!"#。慢速升温有恒速段而没有快速升温，慢速升温干燥周期（终含水率为-A计）为+;!"#而快速升温为%$!"#，可见欲速则不达。在难干物料中，升温速率至关重要，在厚木〔*+〕〔*;〕板的实验中都征实了这一点。法国木材红外干燥之所以失败，耗能大、质量差，其原因亦在此。即木板升温速率过高。*.; 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册表!"#升温实验数据干燥速率$（%&$·’()）干燥周期升温度率实验用辐射器物料布置最大值平均值（’()）（*+,’()）（-%’()）上层./0，下层1/2345637563789双层:;"87慢升温9354335#3#88单层:;"87快升温935965,98##单层./03,5#857,*76单层上述实验的干燥周期比率与单位脱水耗电量，对于双面辐射，其升速段占干燥周期的99<、恒速段占干燥周期的87<，而降速段只占干燥周期的37<。还可看出恒速干燥阶段单位脱水耗电量最低为94&=·>?&$，与升速段、降速段比，分别减少73<和,,<。矿球的慢升温干燥也证实了这一点。在94种中草药的热风与红外干燥以及大量的木板干燥中均证实了这一论断，见表!"3*。可见恒速阶段的出现意味着节能，达到了优化的传热传质效果。它是合适的控温方案导致的结果。在恒速干燥阶段，矿石内部的水分连续不断地等速迁移到物料表面，而后又在表面等速地蒸发掉。供温不适时，很难实现等速干燥过程。表!"3*干燥周期比率与单位脱水耗电量升速干燥阶段恒速干燥阶段降速干燥阶段实验用辐射器占干燥周期单位脱水耗电量占干燥周期单位脱水耗电量占干燥周期单位脱水耗电量比率（<）（&=·>%&$）比率（<）（&=·>%&$）比率（<）（&=·>%&$）上层./099,6879437,8下层1/2:;"873874,93854!9!3慢升温:;"873939平均!（6&=·>%&$）快升温./03*,**平均,85（8&=·>%&$）单面碳化硅97,,973#!998干燥丹参从图!"8可知，矿球表面最高温度为,47-、球中心温度为,*4-、干球最高温度为,64-，因此工程设计温度以,!*-+7**-为宜。从图!"!可见，,9*-开始脱结晶水，而到7**-脱水量已达!54<。可见按差热与失重曲线亦是,!*-,6* 第五章红外辐射加热干燥的工程应用!"##$为宜。双面辐射的干燥周期是%&’()，单面辐射为（%*+,-）.,/,,0&’()（123-"平均干燥周期）和4#’(（)567干燥周期）。在工程生产中，菱镁矿球的受热条件要比实验为好，选用不同的辐射器则干燥周期亦不同。结论：干燥工程工艺温度应在4&#$!"##$，干燥周期用123-"辐射器时为,#!,&’()，用567时为,&!4#’()。据上述数据可设计烘道长度及配置加热器。二、菱镁矿球的烘道设计根据上述实验数据，并参考济南水箱厂红外加热炉烘干菱镁矿球的实验数据，设计主要参数如下：（%）炉体外形尺寸：""048’9,0%:’9%08:’。（,）原件总功率：8-:;<（,,#=）。（4）加热元件：567乳白石英管，!%:’’9,%##’’，每支功率为,;<。（"）干燥温度：4&#$!"##$。（&）干燥时间：,&!4#’()。（-）菱镁矿球产量：,>?@。（8）结构设计：考虑到生产运输与制造方便，炉体由%8节组成，每节尺寸为%*"#’’9,%:#’’9%8:"’’，整个炉体总长为4,0*:#’，各单元之间夹入&#’’厚硅酸铝纤维毡，以解决热胀冷缩问题。炉体外层用硅酸铝纤维毡保温，内壁为防腐而用ABC%:D(*E(不锈钢板，每个炉体单元设有两个清灰小门。由于排出的气体有6BF气体及水蒸气。于炉体顶部设有自然通风孔，上设有调节阀门，蝶阀上方与主排气管道下方相连接。网带传动速度由调速电机手工调节。菱镁矿球团烘道简图如&38所示。该项实验研究由天津大学热能工程系完成，烘道设计由机电部锦州第&4研究所红外技术应用研究所完成。与已有的回转窑加热比较，它可缩短加热时间&#G、降低加热温度,&G!4&G，由于是高温定向辐射，能量利用集中于菱镁矿球团，而不是象热风回转窑那样要使整个窑炉及供热管道升温，因而热损失小，4:% 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册这是高温红外辐射所特有的长处，并省去了高温循环风机，此类风机造价昂贵，因此，高温定向辐射烘道既节能又省钱，减少基建及设备投资。高温辐射烘道优点甚多，是热风供热无法比拟的。图!"#菱镁矿球团烘道$—布料器%—炉头&—炉体’—蝶阀!—炉尾(—出料口#—排烟罩第四节高温定向强辐射开放式烘道一、开放式烘道简介高温定向强辐射开放式烘道是国内消化、吸收、引进国外)*年代先进的自动化生产烘干设备而研制成的。它突破了目前普遍采用的中、低温辐射烘干的传统工艺，将高温辐射器定向强辐射于物料，采用吸风半开放式循环，造价低廉，维修方便，是世界上先进烘干设备之一，已应用于蓄电池极板烘干、烟丝烘干、烤漆烘干等领域。在国内外具有广阔应用前景。二、开放式烘道特点烘道简图如图!")所示，该机有以下特点：（$）高温定向辐射，蓄电池极板从入口进入，首先由+,"(’型高温辐射器定向辐射；使极板表面水分迅速蒸发，从-.区传送到./区，在./区利用-.&)% 第五章红外辐射加热干燥的工程应用区的余热进一步使极板干燥，其中!"区排出#$%气体，另外&$%由循环风机吸送风，完成余热利用与极板的进一步干燥。极板的进一步深层的固化反应在下一道工序完成。（&）辐射角系数大大提高这是由于高温定向辐射，辐射器表面与极板距离很近，因此节省能量，干燥快、机身短。（’）合理的热风循环，高温区为吸风排湿，能发挥高温定向辐射的作用，获得高的干球温度。（(）物料水平输送，开放烘道，实现了连续化生产，自动控温。结构紧凑，质量轻。（$）烘干机参数：功率)*+,，外形尺寸为：-***../0**../1&**..，干燥机总质量为$**+2。烘道工艺温度11*341&$3、辐射器功率#5$+,、共用1&块辐射器。该干燥机由帆亚红外设备有限公司研制，解决了多年来蓄电池极板快速干燥的质量问题，保证了正常生产，提高生产效率’*%。图$60高温定向开放烘道简图（保定帆亚红外设备有限公司提供）1—热风循环&—加热器’—机体外壳(—传送带$—极板第五节红外辐射干燥炉干燥木板原理及测试木材的红外干燥在国内外曾争论不休。我国经过几十年的努力，已基本上’0’ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册掌握了木板与地板块红外辐射干燥的规律与积累了经验。木板红外干燥炉仍在黑龙江、吉林、辽宁、天津、四川等地应用已说明了它的生命力。!"##年，原苏联!·"·列别捷夫指出，“以红外线方法干燥厚而难干的物料〔$%〕是没有多大发展前途的”，又指出，“必须加热风联合干燥”。%&年代原苏联#〔$$〕·’·道拉齐斯认为，“红外线干燥尚有不足之处，不能以材堆的形式干燥锯材，因为与普通对流干燥方法相比，此法排除!()水需消耗更多能量”。!"*&年法国+·若利用,#&-的红外灯照射$&..厚的山毛榉，其结果是木〔%&〕板裂、耗能大，质量欠佳，结论是“所有树种都不适于用红外线干燥”，他所提供的木板升温曲线表明，木板表面升温速率为!#&/01，为正常升温速率的!&倍，木板表面与中心层温度差，仅干燥,&.23已达4&/，为正常干燥温差的4倍，这正是他试验失败的原因，欲速则不达，既多消耗了能量又没有获得好的结果。长春第一汽车制造厂曾将原仿苏566’78$型强制循环大型蒸气木材干〔%!〕,燥炉于!"9"年9月改为蒸气红外干燥炉，将原来每立方米散热面积,:4%.,改为%:".。其结果，干燥周期从原来的#;%天增加到*天，干燥情况是：（!）含水率差大，靠近辐射器的木板合水平为!&<，而堆垛中心则为#&<以上。（,）温差大，开动风机时，空气上下温差为#$/，不开风机为94/。$（$）产量低，改造前每炉装44层木板，可干!#:9.，改后为$"层，只干出$!!:"*.。,,原炉总散热面积为4&.，改后为"&.，是原面积的,:,#倍，但效果不好。在生产中也出现过类似现象，即一台红外木材干燥炉当装满木板时干燥质量很好，当装半炉时反而出现木板被干裂、干翘的现象。原因将在下面分析。几十年来，我国在红外加热干燥原理、技术与工艺方面均取得了独到的进展《，红外研究》、《红外技术》与《应用红外与光电子学》等期刊均组织了专栏，讨论红外加热与干燥等问题，促进了这一学科的发展另外在武汉建立了国家红外产品质量监督检测中心。在吉林大学、天津大学等高校、院所建立了红外光谱、红外加热与干燥实验研究基地。设计队伍也不断扩大，加热器的研制与生产亦$*4 第五章红外辐射加热干燥的工程应用日新月异，这一切为发展我国红外加热干燥理论及其应用奠定了良好基础。一、红外辐射干燥炉干燥木板原理用红外辐射干燥金属和木材上的油漆涂层，或干燥薄纸、纺织品、或某些食品均收到了很好的效果。红外辐射传给物料的热量大大超过对流干燥。如空气温度为!""#，相对湿度为$%，风速为&’()，物料温度为*"#。若红外辐射器的表面温度分别为+""#和,""#时，则辐射热流的强度比对流大-"倍与+.倍。但由图+/.可知，亮辐射与暗辐射同时照射干山毛榉，其表面温度达!""#时，高温亮辐射比中温暗辐射的辐照度增加&0!倍。同样，对湿木材的脱水，快速升温反而不如慢速升温，如图$/!1所示。法国2·若利的实验及长春汽车厂大型蒸气木材干燥炉的改造也说明了这一点。增加辐照度不但使干燥周期加长且干燥质量也欠佳。由此可见，木材脱水欲取得优化的干燥效果，不取决于物料表面的热交换条件，而是取决于木材内部水分扩散规律。过高的辐照度，会使木板表面毛细管堵塞，产生所谓“表面效应”，水分就难以从内部迁移到表面，从这点看，“非”匹配理论有一定的指导意义，即注意到了木材深层传热问题。但还有两点现象不能全部用光谱特性作出解释，即干燥炉堆垛内部属无直接辐照区如何实现匹配与非匹配；木板装半炉为何会裂纹翘曲。这些问题归根结底还是物料内部的传热与传质问题，但内部的传热传质又与外部供热方式、&辐射力（3’4))4567896:）即单位面积的热流（;<’）大小密切相关，即近代干燥学发展的第四阶段，是把干燥过程看作是能量和物质（水）的综合迁移。天津大学对&1种中草药进行的热风与红外干燥及大量木板干燥实验均证实了这一点。详见第一章第五、六节。通过大量的实验得到木材红外干燥基本规律是：（!）炉内空气升温速率应在!"#<=>-"#<=。（&）木板的升温速率应在$#<=>!"#<=。（-）木板表面与中心层的温差应小于!"#。-,$ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册二、木板红外干燥炉现场测试与分析为了了解工程木材红外干燥炉内堆垛的木板究竟是怎样干燥的，以及哪些主要因素支配着木板的干燥速率与干燥质量，!"#$年天津大学热能工程系褚治德等对天津家俱七厂的木材红外干燥炉进行了现场测试。所使用的测试仪中包括自制的三台仪器：（%）!&点铜电阻精密测温仪分辨率为&’&!(；准确度为)*(；由精密电桥转换输出的毫伏值相当于温度值，由数字电压表显示温度，专为测量炉内干球温度。（*）+,点温差电偶测温仪由!!’&--的铠装温差电偶测量不同层木板的表面及深层温度，由+,点油浸开关转换，自制精密零点补偿器补偿零点。（+）大型电子秤由.个测力传感器组成，用铝型材作为秤盘及秤杆，最大可秤$&/0。另外还使用123456型木材湿度计（德国制）测量出炉与进炉时木材含水率，并用#点高温湿度计在线测量木板湿度。,!.!型热线风速仪（日本制）用于测量排气孔及炉内空气流速。783439型热流计（日本制）用于测量炉内及炉外壁的热流。72*&&&型表面温度计用于测量辐射板、辐射管的表面温度分布。,!+4:型电子交流稳压电源用来供给全部仪表的交流电压。;<=4.>:型晶体管直流稳压电源为电子秤测力传感器提供稳定的直流电压。对比实验共进行.次，每次实验均采集$&&&多个数据供分析。木材红外干燥炉的尺寸为$-?*’.-?*’*-，装料车装木板的尺寸为,-?!’>-?!’,-，木板平均厚度为+&--，两层木板之间有垫条，厚*>--，宽.&--，共装+&层木板。+改进前炉内总装机容量为*$’!/;，空间电功率密度为&’$+/;@-；改进后+装机总功率为+&’"#/;，空间电功率密度为&’#./;@-。每次实验木板用温差电偶测!+个点，炉内空气温度测!&点，干燥速率测!点。改进后第二炉的炉内气体温度曲线如图>4"所示。木料为硬杂木，初含+#, 第五章红外辐射加热干燥的工程应用水率!!"#$、终含水率为%$、升速段关闭排气孔，炉内定温&&’(，升温到第&’)达到预定温度，开放排气孔，升温时自增湿强化木板内部传热，到第&%)，定温为&’*(；第&+)开门放气；第%*)关间断电，炉内自动降温；第,*)干燥终了，炉内气体温度降为%’(左右，而木板降为,’(以下。图*-.炉内空气温度分布曲线由图*-.可见，&*层外层（纵向中间部位）第&’测温点温度最高，在第&’)达最高温度为&&*(，此时料堆中间第#层气体温度第*测温点温度最低为/.(，即炉内最大气体温差为%+(。&/)后第&’测温点恒温为&&"(，而第*测温点亦恒温#%(左右，此时最大温差为".(。图*-&’为长春第一汽车制造厂仿苏01123-!型强制循环蒸气干燥炉改造后的炉内空气温度曲线。由图*-&’可见，堆垛进炉后，送汽预热升温4)，约从"’(升到#’(，即炉内空气的升温速率为+’(5)，到"")升温到&’’(，再升温")到&&’(，此后再恒温"’)。%#/ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"#$长春第一汽车制造厂蒸气红外空气温度曲线图!"##是典型的蒸气强制循环的木材干燥曲线及温度曲线。木材蒸气干燥法的全过程可分为三个阶段。（#）预热阶段在此阶段内是吹入湿蒸气，一方面提高炉内空气温度（曲线#），约经!%炉内升温到#$$&，再经#$%左右，炉内温度与湿度达到预定指标。此段不让木材中的水分向空气中蒸发，即达到优化的木板内部湿传热的目的。由图’"##曲线(可见，干燥)%后干球温度从(*&升为*(&即空气的升温速率为+&,%。且此时湿球温度达!)&。而木板的干燥曲线直到#*%水分才开始蒸发，为木板的深层传热创造了良好的条件。（(）恒速干燥阶段此阶段是自由水蒸发阶阶段，只要空气温度、湿度和气流速度保持不变，并参数合适，则含水率降低的速度不变（见曲线)）即称为恒速段，此时大约维持#-.#)%。（-）降速段自由水蒸发并蒸发干净后，吸着水开始蒸发。吸着水在微细纤维、微胶粒之间及纹孔等处，均是微毛细管，所以水脱出困难，且微毛细管张力随着干燥过程微毛细管的变小而增大，因此降速段脱水十分困难，当干燥终了时含水率每降低/0所需的时间也越来越长。此阶段需空气湿度低，且降速段要逐步降温，使木板内部温度高于表面温度，形成负温度梯度，按第六章式（!"#$）可知，可使干燥速率上升，即有利于脱水。-11 第五章红外辐射加热干燥的工程应用将图!"#、图!"$%和图!"$$的干燥参数汇总于表!"$$，以便于分析。图!"$$典型蒸气木材干燥炉的干燥曲线与温度曲线$—炉内供热温度&—干球温度’—湿球温度(—干燥曲线表!"$$实验数据综合表实验参数实验名称干球升温速率（)*+）升速段干球最大温差恒速段干球最大温差干燥效果堆外部堆内部（,）（,）天津家俱七厂堆外、堆内’-’.’/$!(红外炉改进前不干裂天津家俱七厂’%0.!’-&#好红外炉改进后长春第一汽车制-（&不开风机）!（&开风机）-%"裂造厂蒸气红外炉（上部与底部温差）（上部与底部温差）长春第一汽车制造#.%"""好厂原蒸气强制循环从实验数据不太完全的表!"$$数据来看，长春第一汽车厂原用蒸气强制循环干燥，干球升温速率很低，只有#,1+。后改用红外蒸气干燥，其升温速率太高，达-%,*+，为原来蒸气强制循环干燥炉的-./倍，即升速太快，这是将原&&蒸气管!“’改为!’.!”，使原来干燥炉加热器散热面积从(%2增加到#%2的结果。空气升温太快，而又没有湿蒸气喷入，必然出现法国3·若利的实验结果，即耗能大、木板裂。既增加了换热器散热面积而装炉的木板数量又减小（从原’0# 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册每炉堆垛!!层降为"#层），能量过剩，木板表面产生所谓“表面效应”，毛细管堵塞，水分不能从木板内部顺利地扩散到木板表面。另外一个原因是炉内体积太大，该炉是个大型木板干燥炉，既宽又高，因此必然产生很大的温差，把这样大的炉改为蒸气红外炉是非常困难的，不应提倡。当然，要深入地分析尚缺少木板温度（板表面与板中心层）、堆垛中心板与堆垛外部板（靠辐射器近的木板）的有关参数。图$%&’木板中心层温度对时间曲线&—改进后上’层中间板中心层’—改进后&$层中间板中心层"—改进前上’层中间板中心层!—改进前&$层中间板中心层天津家俱七厂木材红外干燥炉改进前与改进后的木板温度曲线如图$%&’所示。改进前上层木板的升温速率为$()*，而&$层堆垛中心只有"()*，两个温度曲线的最大温差达’$(；改进后上层与&$层堆中心木板的升温速率分别为+,-(.*与+(.*，两曲线的最大温差只有&’(。改进前干燥周期为/$*，每脱出&01水耗电&,$02·*；改进后干燥周期为!$*，脱出&01水仅需3·#-02·*，平均节电"$,-4，节时!+4，能源利用率为++4。目前国际上用蒸气法干燥木材，对松木每脱出&01水耗电&,$02·*，能源利用率为!#4，而干燥硬杂木则需"5$02·*，日本的微波干燥机从木材中脱出&01水耗电为",35$,302·*。可见天津家俱七厂改进后的木材红外干燥炉的干燥指标是先进的。多次实验及工程干燥测试表明，对厚而难干的木材红外干燥，升温速率至关重要，该类物料的干燥属内部扩散控制过程，而适当的干燥速率会使木板深层的传热传质得到改善，木材表面与中心层的温差减小，而过高的升温速率将使毛细管通道受到破坏，表面温度高湿度低，而中心层温度低含水率高，形成很大的温度梯度与湿度梯度，表面水分蒸发太快，致使木板裂纹、翘曲。木板实验"#3 第五章红外辐射加热干燥的工程应用数据综合对照见表!"#$。图!"#$木板实验数据综合对照表参数实验升速段时间升温速率单位脱水耗电干燥周期干燥质量（%）（&’%）（()·%’(*）（%）快速升温#+!#!.$$-裂翘实验室慢速升温,-$/#0好改进前木材#!!外层干外层垛中心#+!2!红外干燥炉$1,垛中心湿工厂改进后木材#1/+-外层垛中心1+0-.!好红外干燥炉##/+1由表!"#$可见，木板快速升温（速率为#!&’%）时，耗电多、干燥周期长、木板裂翘；慢速升温（速率为-&3%4/+-&3%）时相对干燥周期短，耗电少且质量好；但升温也不可过慢，如表中，改进前木材红外干燥炉堆中心木板升温速率为,&3%，而上层则为!&’%，升速太慢，升速段时间长达#!4$1%，亦是有害的，难干木板的升温速率应控制在!&3%4#1&’%为宜。〔-,〕吴玮提出的木材红外干燥炉的两个最佳条件，即空间电功率密度取#+,1()35；辐射器表面温度取,11&4.11&，可作为设计与调试参考。侯兰田等〔,/〕提出的非匹配吸收理论，对木材红外烘干炉的设计亦有指导意义。木材红外干燥炉中的堆垛应具有良好的对流通道，以确保堆垛中心良好的对流传热。当炉内减负荷操作时，应适当减少辐射加热器的供电，以确保木板的合适的升温速率，如仍全功率投入，辐射能量过多，必然会造成干裂、翘曲现象，这已为工程实践所证实。因此对用红外辐射器干燥厚而难干的物料定要深入了解红外辐射传热传质的机理，以获得优化的干燥效果。,0# 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册第六节结束语通过对油漆的干燥、胶合板的干燥、菱镁矿球的脱水、蓄电池极板的干燥、红外辐射干燥炉中木板干燥的讨论以及第六章干燥动力学实验规律及理论分析，可以对红外加热干燥中争论不休的问题有进一步的澄清与认识。一、关于“匹配”问题对油漆、涂层类薄物料的干燥以匹配的概念指导设计是有益的，根据油漆的高温固化理论及国际与国内的实践，可向高温定向烘道发展。对于厚而难干物料的加热干燥，考虑到这类物料的传热传质属于内部扩散控制过程，关键在物料深层的传热传质，提供的辐射能要避免表面强烈吸收而导致表面自由水的迅速蒸发而引起的毛细管的堵塞，即所谓的“表面效应”，因而非匹配吸收概念对于难干物料的加热与干燥，在选择加热器表面温度时有指导意义。但根本问题是要优化物料深层的传热传质，尊第六章的干燥动力学规律。二、关于木材的红外与热风联合干燥问题这一问题已在第六章第五节及本章第五节给予了充分的论证。对厚而难干的堆垛木板可以不用强迫对流循环，但要有好的对流通道，天津家俱六厂强制热风循环红外木材干燥炉和天津家俱七厂自然对流循环红外木材干燥炉对木板干燥效果一致，也证实对这类厚而难干的长周期的物料可不必采用热风联合干燥。天津大学对!"种中草药进行了红外与热风对比干燥实验，表明红外辐射$#! 第五章红外辐射加热干燥的工程应用干燥周期比热风长!"#倍（生地），和$%&倍（白芍），可见对一段难干物料联合干燥是有益的。从有效成分损失对比，热风比红外高!%’$倍。因此对某些短周期的颗粒和片剂物料，热风与红外联合干燥是有益的。三、关于红外辐射干燥不适用于木材的问题这是法国(·若利的观点，主要是由于升温速率过高引起木板裂，耗能大，叫做“欲速则不达”，多耗费了能量又没有获得好的效果。四、关于红外辐射不能干燥堆材问题本章第五节已用大量的实验数据表明，红外辐射加热可以胜任堆垛的木材干燥。虽然用红外辐射干燥木板堆垛时，辐射不能直接照到堆垛内部的物料，但其中的对流与导热反应仍源于红外辐射，因为实际上并没有另外的能源提供对流与导热热流，因此这种综合效果是来自红外辐射，仍应视为红外辐射加热干燥。本章第一节胶合板的干燥中，辊筒以导热形式加热了单板，而在四个辊筒与上下辐射器之间形成)""*的对流加热，均来自高温定向强辐射，因此这一干燥过程仍为高温定向辐时加热胶合板单板干燥，而不能称为对流干燥其实，直接受到辐照的木板，其深层传热亦靠传导，传热过程很少是单一的，其主热源来自红外辐射，因此亦称为红外辐射加热干燥，亦无可非议。五、关于热风大型木材干燥炉改为红外干燥炉问题象长春第一汽车制造厂仿苏+,,-./!型强制循环大型蒸气干燥炉，不宜改为蒸气红外木材干燥炉，因为它的体积太大，红外辐射加热很难获得均匀的22温度场。例如第一汽车制造厂将散热面积从0"1改为#"1，而堆料又减小，致使干燥炉的升温速率由原来的#*34骤然升为5"*64，必然使木板干燥效果变)#) 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册坏。但不能仅从这一实验而断定，红外干燥炉不能干燥木材。六、红外辐射加热干燥的其他应用〔!"〕红外辐射加热干燥在石油化工系统、电站设备中消除焊接应力、检修、铸〔!#〕〔#$〕造业的砂芯烘干，公路建设中的渣油（或沥清）熬制，精细石化工业及印染织物的烘干，建材行业玻璃纤维制品的烘干以及在酿酒工业人工催陈白酒等均得到了应用。国际上新近发展起来的振动流化干燥配合红外辐射热源，并进行余热回收烘烤片状、块状等大颗粒物料以有了新的进展。红外辐射螺旋振动流化干燥尤其对种类繁多、特性各异、又具有生命活性的蔬菜种子的干燥已取得新的进展，〔#!、%&〕将对我国的“菜篮子工程”作出新的贡献。对于不同物料的加热与干燥，需认真研究被干物料的特性，掌握优化传热传质规律，以便发挥辐射、对流、传导及振动等联合干燥的优势，从而获得既节能高效又优质高产的效果。’&" 第六章微波干燥技术第六章微波干燥技术第一节微波加热和干燥随着工农业生产的发展，微波技术在工农业生产中的应用也越来越多。目前，主要的应用有二个方面：（!）微波测量；（"）微波加热和干燥。用微波测量温度、厚度、湿度、速度、长度等，迅速而准确。特别是由于微波测量时，一般与加工物或对象并不直接接触，因此可以在生产线上作连续测量，便于实现自动控制。而微波加热和干燥这门新技术，只是在六十年代由于微波管生产技术的发展及大量生产成本降低才得到了迅速的发展。一、微波加热和干燥的优点微波能不但对于含水物质能进行快速均匀的加热和干燥，而且对许多有机溶剂、无机盐类也呈现不同程度的微波热效应。因此，微波在工农业生产中有着广泛的用途。其优点为：（!）加工速度快由于微波能够深入物料的内部，而不是依靠物料本身的热传导，因此只需常规方法十分之一到百分之一的时间就可完成整个加热过程。（"）产品质量高由于时间短，因此能够保持加工物品的色、香、味等。食品维生素的破坏也较少。对于外形复杂的物体，其加热均匀性也比其它加热方%$# 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册法为好。（!）反应灵敏常规的加热方法不论是电热、蒸汽、热空气等，要达到一定的温度都需要预热一段时间，在发生故障或停止加热时，温度的下降又需要较长的时间。而利用微波加热，开机几分钟，即可正常运转。调整微波输出功率，物料加热情况立即无惰性地随着改变，因此便于进行自动控制。（"）加热均匀因为微波加热是从物质的内部加热，而且具有自动平衡的性能。因此，可以避免常规加热过程中容易引起的表面硬化及不均匀等现象。（#）热效率高设备占地面积小。加热设备虽然在电源部分及电子管本身要消耗一部分能量，并发散出部分热量，但是，由于加热是从加工物料本身开始，而不像通常那样借热传导或其它介质（如空气）的间接加热，因此设备本身可以说是基本上不辐射热量。这就避免了环境的高温，改善了劳动条件。微波加热设备的体积也是比较小的，因此，与其它加工工艺相比，可以占用较小的厂房面积。工作环境及卫生条件也大为改善。虽然微波加热设备一次投资费用较大，但从长远来看，可以节省劳动力、提高工效、减少次品，从而降低成本。二、在农业和林业方面的应用（一）粮食的烘干和杀虫在农业上最有意义的应用是利用微波来烘干谷物和杀虫，以达到粮食加工后长期储藏的目的。微波处理可以代替热空气干燥，并避免热空气干燥对谷物产生的热害。微波干燥可以在$%&的低温下进行，而当达到’%&时可杀死(%%)的米象、锯谷盗和咖啡豆象等害虫。（二）种子的微波处理利用微波处理谷物种子，在适当的照射功率及时间下，使种子达到一定的!*’ 第六章微波干燥技术温度，可以提高发芽率。对树木的种子进行微波处理，也同样得到高的发芽率。对于不同的种子有其最佳的处理温度。粗略地说，在!"#左右可得到较高的发芽率。（三）棉花的烘干雨季收获的棉桃，往往含水量很高，容易发生霉烂或影响纤维的质量。用晒干或其他方法烘干，不仅受天气等自然条件的限制，而且在烘干时间、均匀性等方面难以掌握。采用微波烘干可以达到快速、均匀干燥并保持纤维质量的目的。（四）本材的干燥通常木材是在工场自然干燥，或在室内加热烘干。工场干燥是利用流动的空气将木材表面或接近表面的水分带走。其蒸发速率受水从木材中心向表面扩散速率的限制。通常软木干燥时间要几周，硬木材需要几年。为了增大扩散率，有时在干燥室内加热木材。加热速度应足够慢，使得表面蒸发与内部扩散保持平衡。以避免木材产生内应力而出现变形、裂缝。由于木材的导热性能差，加热中心部分是困难的，而加热中心部分又是非常需要的。微波能透入木材而使木材整体均匀地加热。实际上，由于采用适当的通风，木材表面温度比内部还低，而这种温度梯度有利于水分由内向外扩散而蒸发，直至全部干燥。采用微波技术不但烘干时间可以从几个月缩短到几天以至几小时，同时还提高了质量。利用微波还可以在胶合板生产中进行烘干。（五）复合材料的硬化处理将塑料单体浸入木材内，然后用微波对复合材料进行硬化处理。这种方法较之一般方法的优点是，硬化时间缩短，并能在室外操作。微波处理时间从几秒到几分钟，硬化时间约半小时。&%$ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册三、在卷烟、制茶、中草药等方面的应用（一）卷烟的干燥卷烟在包装前通常要使用焙烟房经热空气干燥!"#小时，以去除$"%&的水份，使卷烟含水量从$’&降低到$!&左右。而使用微波干燥，在一定功率下，’("#(秒中就能去除!)*"%)!&的水份。微波焙烟均匀性好，而用焙烟房热空气干燥，往往由于烟支堆积，容易出现死角而使含水量不一致。用微波焙烟要有良好的通风，及时将扩散出来的水汽带走，防止结成水滴。烟支去除水份的多少，和烟支本身含水量的高低、烟丝的质量、卷制的松紧有关。也与环境温度、湿度有关。使用适当形式的加热器使烟支两端场强减弱还可以改进烟支的松头现象。由于微波焙烟时间短，烟中的香料挥发少，因此烟味就更浓。（二）制茶茶叶生产中有许多烘干的工序。粗制茶要加热成形烘干。花茶要经数次窨制（以鲜花与干燥茶叶接触以吸收花香）。每次都要迅速干燥。砖茶压制成形后也要经过干燥方能长期保存。茶叶在烘干过程中有很高的要求，如果工艺处理不当或设备有缺陷，还可能使茶叶受燃料废气的污染而变味以致降低品级。由于微波烘干以茶叶本身为介质，这就避免了以热空气为介质进行干燥时可能带来的麻烦，而易于保持其色、香、味。花茶生产采用微波干燥，还可以减少鲜花的消耗、降低成本。（三）中草药的烘干夜交屯、山药、生地、草乌及成药关节炎九、安神九、脑立清等用微波进行烘干，效果较好。一般比常规干燥时间缩短几倍至几百倍，药材中所含的挥发物及芳香物损失较少。%,+ 第六章微波干燥技术四、在食品工业方面的应用微波加热在食品工业方面的应用为：烹调、加热、解冻、杀菌、发酵和脱水干燥等。（一）烹调用微波炉红烧肉、清炖鱼块、蒸肉包子等一般几分钟就可熟。（二）微波烧鸡一只!斤重的鸡，只需"#$!分钟即可透熟，加工时通以水蒸气，能使鸡味鲜美，鲜嫩多汁，同普通加工方法相比，营养损失也少。（三）蔬莱脱水微波加热可以对青菜、卷心菜、胡萝卜丝和黄花菜等蔬菜进行迅速脱水处理，以便长期贮藏。实验证明，通过微波加热比其他方法加热能保留更多的维生素。（四）解冻微波能对冰冻鱼、肉、鸡等冷藏食品进行解冻融化。如果采用工作频率为%$&兆赫的低功率密度的微波，能穿过表面冰层（因冰吸收微波较少）加热内部，可以快速融化而不过热，并保持物品完好无损。（五）杀虫及灭菌微波能量是一种很有效的消毒热源，特别是杀真菌、霉菌或不成形孢子的菌。利用微波可使热量很快透到产品的深部，因此，大大地缩短了消毒时间。常规消毒方法所需的时间根据不同材料一般为$’#$’’分钟，而采用微波技术消毒时间就降到几分钟，被消毒物品的温度升到消毒温度后，只要几分钟时间(%% 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册就会杀死微生物。用微波烘烤卷烟的灭菌效果可以作为一个例子：卷烟经微波烘烤后的微生物总数与常规烘房供烟的微生物总数对比如下：烘房干燥!小时每克含菌数"!万微波干燥"#秒每克含菌数$#%&万微波干燥&#秒每克含菌数’%$万微波干燥’#秒每克含菌数$%(万由于微波能很快穿透到产品的深部，所以对已包装好及较厚或导热性差的物品，利用微波技术灭菌特别可靠和方便。（五）奶糕、挂面的烘干用微波来烘奶糕、挂面之类的食品，不但可以实现自动化生产，而且不受季节影响，产品质量及食品的清洁程度都有所改进，并能达到灭菌效果，便于长期储藏。五、在胶片、造纸、纺织、皮革等轻工业方面的应用（一）电影胶片的干燥在胶片中水份和明胶结合很紧，水分子不易扩散，如果干燥进行得过快，会使乳剂膜逐渐硬化，而内部还很潮湿，造成皱纹。如果干燥不足，还会使胶片相互粘连，并易发霉。干燥过度又将造成灰雾增加，出现内应力并易产生静电。用热风干燥不但干燥效率低，劳动条件差，而且对于高速度，高质量地生产电影胶片是不利的。采用微波烘干可克服上述缺点。微波干燥贯穿整个乳剂层厚度，可以避免胶片卷曲。实践证明，胶片涂布乳剂后经微波处理，其物理性能、感光性能都能达到技术指标。用微波烘干电影拷贝，不但速度快，而且胶片平坦，没有卷曲，齿距也较为稳定，不像常规高温干燥时胶片齿距容易收缩变形，因此有利于延长放映寿命。!## 第六章微波干燥技术（二）纸张和纸品的干燥纸页含水在!"#$%&的情况下采用微波干燥比之通常的蒸汽干燥效果较好，因为微波对潮湿区域作用很强，而对干燥区域的作用较小，由于微波的自动平衡作用，能使整个纸张达到非常均匀的湿度水平，不易出现过干燥。纸张的物理性能、强度、印刷性等均较好。微波在纸板及几层粘合的纸张烘干方面效果良好，’#"分钟即可达到干燥的质量要求，层与层间粘合牢固、无起层现象。便于实现流水生产，改善了劳动条件，提高了质量。（三）在纺织方面的应用棉布织成后，一般都要进行上浆处理，上浆后通常使用蒸汽进行烘干，利用微波烘干，不但可以改善劳动条件，而且还能提高棉布质量。用微波烘烤蚕茧，可以迅速将蚕蛹杀死，而蚕丝又不会变色发黄，有利于提高丝绸质量。（四）皮革干燥用微波可以干燥皮革，以美化猪皮或羊皮为例，每分钟可去掉水份!()&，而若用蒸汽烘房干燥，每分钟去掉水份%(*&，用自然挂干，每分钟可去除水份%(%!)&。可见，用微波烘干，去水效率较高，经微波烘干的皮革，其物理、化学性能均符合质量指标要求。用微波烘干皮革不但效率高，而且改善了劳动条件，提高厂房和设备的利用率，使单机操作发展为机组连续流水生产。除了对湿皮进行干燥外，还可以在皮革经表面喷浆处理后进行干燥。实践证明，猪皮、羊皮采用微波干燥后，其身骨丰满，弹性均较自然干燥及蒸汽干燥有较大改进。松面情况也较其它干燥方法的质量好。干燥时间由原来平均需要+分钟缩短为不到半分钟。,%! 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册（五）其它铅笔制造过程中，铅芯及木板胶合，蚊香的烘干，火柴梗浸药后的干燥等都可以利用微波来处理。六、在医疗卫生方面的应用（一）微波理疗微波理疗是利用微波能量对人体的热效应，使治疗部位组织的温度上升，促进血液循环，增强代谢作用，而达到治疗目的。微波理疗与红外线、超短波等理疗相比大致有如下优点：（!）它对人体组织具有更深的穿透力，加热作用可深入人体内约"厘米左右的深度；（#）一般情况下照射器与治疗部位具有一定的距离，故使用方便，并减少病员在短波理疗时所存在的顾虑。对于皮肤创伤，因为治疗时不用接触患部，因此也可施行照射治疗；（$）由于人体内含有大量水份，其吸收微波能力比超短波大数百倍。经微波治疗的部位，血液循环加速，疗效显著；（%）微波对人体的脂肪、肌肉及骨胳等组织的热效应近似相等，而不会产生像超短波治疗时脂肪受热过渡而骨胳受热不足的不舒适的感觉。微波理疗可治疗神经痛、慢性风湿症、神经炎、蜂窝组织炎、下肢溃疡、便秘、前列腺肥大、高血压、挫伤、腰痛、疗痈、皮炎、脓疾患、冻伤等疾病。（二）加热血浆输血用的血液需要在低温下才能长期保存，但要加热到适当温度才能输入人体，对"&&毫升血浆用#%"&兆赫!千瓦的微波功率来加热仅需!分多钟，就能从"’升到$"’，而且对血液中的酶及其它成分没有什么影响。在急救中，需要大量血液时，这种方法显得更有意义。%&# 第六章微波干燥技术七、在橡胶、塑料和化学工业方面的应用（一）生橡胶的处理生橡胶在加工前要切成条状。为此要将橡胶加温到约!"#，才能使它变得柔软而容易加工。由于橡胶本身导热性很差，因此约$%公斤的一块生橡胶用通常烘房加温处理需要一周时间，如果采用微波加热，可以缩短到!%分钟。另外，用微波预热橡胶带，与蒸汽加热硫化机相配合，可以缩短一半硫化时间，使总生产力提高&%%’。（二）尼龙增强塑料的脱水尼龙增强塑料可以代替钢铁作成机械零件，但该塑料在压制前要彻底去除水份，使含水量低于&’。用真空干燥法需要烘(%多小时才能达到要求，如果采用微波进行烘干，仅需十多分钟。（三）熟化聚氨酯泡沫塑料用微波加热可以缩短生产周期，降低成本，减少投资。在应用微波进行熟化泡沫塑料时，分二个阶段：（&）在未反应或半反应状态的泡沫塑料介质损耗大，能大量吸收微波；（)）随着反应的进行，损耗逐步降低，直至完全熟化状态时，其介质损耗就相对地小了。作模具的材料为酚醛*石棉层压材料。（四）化工产品和化工试剂的干燥微波对某些化工产品和试制的烘干有显著效果，例如对氧化铝、醋酸铬、二氧化锰、结晶碳酸钠（含&%个结晶水）及氨基磺酸等，用一定功率的$&+兆赫的微波处理，仅需几分钟就去除了大量水份，提高了效率，保证了产品的纯度。另外，对于一些易爆、易燃及温度控制不好易分解的化工产品，采用微波烘干可较为安全。例如塑料工业常用的一种引发剂———偶氮二异丁腈，干燥时温(%! 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册度超过!"#以上就会分解，并易发生燃烧及爆炸，而采用微波干燥时，含水量从$%&下降到"’$&，仅需数分钟，而且其温度较易均匀。（五）药品的干燥用微波来烘干四环素、水杨酸钠、灰黄霉素中间体等，烘干速度分别从原来几小时以至几天缩短到几分钟或数十分钟。由于时间缩短，热效率提高，并可做到自动流水作业，因此，不但提高了效率，而且改善了劳动条件。（六）微波放电微波放电就是用微波使气体电离成为等离子体，当任何气体被置于微波场中，某些自由电子就会被加速到具有足以将气体原子解离的高能量。如果有足够比例的电子具有这样的能量，那么，这个过程所产生的电子多于整个过程中被消除的电子，气体将被击穿，形成等离子体。因为用微波使气体电离的温度比其他方法低，并且不需要用电极，这样就避免了由于电极可能产生的污染。用$""瓦()%"兆赫的微波低功率在低气体压强（约$"乇）下试验，使气体温度为)(*#，而电子温度超过+*(*#。利用微波放电，氧化氮可由空气产生，产量取决于电场强度、照射时间和气体压力。微波放电已进行了许多等离子体反应的研究。例如把盐酸氧化成氯和水；把二氧化硫氧化成三氧化硫；使氧化铁还原；把二硫化钠解离等。八、在其他方面的应用其他一些应用还有：（$）在开凿矿石、破坏旧建筑物和在坚硬的岩石上开凿隧道，都可用微波加热的方法，用密集的微波能量使材料内部少量水份瞬间变成蒸汽，使这些材料爆裂而易于破碎。（(）在印刷装订工作中，可以对书籍封面及书脊的浆糊进行快速干燥。（,）融化失蜡铸造模芯，失蜡铸造工艺中在石蜡模芯外喷涂石英砂及氧化)") 第六章微波干燥技术铝后要将蜡芯融化，再将外壳烤干。由于石蜡导热性差，因此对复杂形状的模芯要用热水或烘箱加热数十分钟，才能除尽石蜡，用微波融化石蜡只要几分钟。用以焙烧外壳，速度也较快。此外也有人在促进果实的成熟，对土壤进行消毒等方面进行了试验，取得了一定的效果。九、和其他加热方法的并用微波加热虽然有许多优点，但其固定投资和纯生产费用较其他加热方法为高，特别是耗电较多，所以在一些工业应用中，采用了微波加热与热空气加热结合使用的方法。如图!"#所示，把含水量从$%&烘干到’&，用热空气法所需加热时间为微波加热时间的#%倍。但若二者结合起来，先用热空气把水份降到’%&左右，再用微波烘干到’&，就可以做到既缩短#%小时时间，又降低了费用（所需微波能量只有全部采用微波能量的四分之一）。图!"#微波加热与热空气加热联合使用)%( 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册第二节微波能的产生及微波电子管一、产生微波能的器件微波能通常由直流或!"赫交流市电通过一特殊的器件来获得。可以产生微波能量的器件有许多种，但主要可以分为两大类：（#）电真空器件；（$）半导体器件。电真空器件是利用电子在真空中运动来完成能量变换的器件，或称之为电子管。在电真空器件中能产生大功率微波能量的有磁控管、多腔速调管、微波三、四极管、行波管及正交场器件等许多种。由于微波三、四极管本身结构较复杂，使用时还要外加谐振腔，而且频率在%""兆赫以上要获得千瓦级以上的功率比较困难，因此限制了它在微波加热上的应用。在微波加热领域内目前最通常使用的是磁控管及速调管。在某些场合还可以使用正交场放大器。半导器件在获得微波大功率方面与电真空器件相比至少相差三个数量级。例如，%#!兆赫磁控管单管可以获得&"千瓦以至’"千瓦，而半导体雪崩二极管只能得到数十瓦或近百瓦的功率。$(!"兆赫磁控管可以得到!千瓦、速调管可以得到&"千瓦的功率输出，而半导体器件只能给出几瓦。因此在目前或将来的一定时期内，微波加热领域特别是工业运用中使用的主要是磁控管及速调管。所以本章重点简要地介绍这两类器件的结构及其工作原理。二、连续波磁控管由于磁控管能方便地获得微波大功率，因此早已普遍地用作雷达发射管。("’ 第六章微波干燥技术在微波雷达中，要求在一秒钟内发出几百个以至几千个相互间隔的电磁波信号，每一个信号的持续时间极短，通常为!"!#至几十微秒，称之为脉冲。而在微波加热中要求的电磁波是不间断的连续波。因此，称雷达用磁控管为脉冲磁控管，而加热用磁控管为连续波磁控管。下面简称之为磁控管。图$%&阴极’%直热式；(%间热式。磁控管的结构磁控管通常具有一个以高导电率无氧铜作成的阳极。一个发射电子的直热式或间热式阴极。如图$%&所示。阳极同时又是产生高频振荡的谐振回路，类似于高频发射机中槽路的职能。在阴极及阳极之间为电子作用空间。在这一空间要加有均匀的、与阴极轴线相平行的强磁场。磁场通常由二种方式来产生。在小功率磁控管里往往采用永久磁铁，永久磁铁一般为铝、镍、钴合金或用恒磁性瓷材料做成。大功率磁控管则更普遍地使用电磁铁。直流电源加在阴极与阳极之间。为了安全，通常阳极接地端而阴极接以负高压。微波能量的输出一般有三种形式（如图$%)所示）：（!）同轴输出；（"）波导输出；（#）天线辐射器———转换到波导。+!* 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"#磁控管典型输出的几种形式$"同轴输出；%"波导输出；&"天线辐射器型。为了保证作用空间的磁场均匀及减少漏磁，在磁控管的两端带有软铁制成的磁极并构成电子管外壳的一部分。磁控管阴极根据不同的设计通常有以下几种形式：’(氧化物阴极；)(以钨为基体渗有活性物质的阴极；#(钍钨阴极；*(纯钨阴极。其中，第’、)二种常作成间热式。#、*二种常作成直热式。所谓间热式，即阴极由热子来加热，而热子就塞在阴极简内。而直热式，即热子本身就用电子*,+ 第六章微波干燥技术发射材料作成，既是加热体又是阴极。氧化物阴极工作温度低，因此耗电少，但通常只在小功率磁控管中应用。磁控管工作原理当磁控管阴极与阳极间存在着一定的直流电场时，从阴极发射的电子受阳极上正电位加速而向阳极移动，移动速度正比于电压的二分之一次方。由于空间存在着磁场，磁场方向正好与电场方向垂直，同时也与电子运动方向垂直。众所周知，当带电体在垂直磁场中运动时，将受到磁场的作用力，该作用力与磁场及电子运动的方向相垂直。因此，当电子离开阴极向阳极移动时受到磁场力的作用，结果使电子偏离原来的方向而呈圆周状运动。不同的磁场及电场比值使电子具有不同的圆周运动半径。显然，过低的电压或过高的磁场，使电子飞离阴极绕圆弧运动后仍然回到阴极。在某一特定的电压及磁场值，正好电子能绕阴极旋转（可以大致认为运动的圆周半径大于阴极半径而小于阳极的半径）。在这两种情况下，虽然在阳极与阴极间加有直流电压，但是在外电路里将不出现阳极电流。只有当阳极电压超过某一电压值时，在外电路里才会出现电流。这一状态称之为临界状态。如果阳极电压继续升高，那末电子运动的半径超过了阳极的半径，电子在作用空间又不能绕圆周运动而是一直打到阳极上去。我们需要的也就是能进行能量交换的只是电子能绕圆周运动的状态。现在再看一看阳极块上谐振腔的作用，在图!"#中，磁控管有$%个谐振腔，每一个谐振腔都类似于高频发射机中电感线圈与电容器所组成的谐振回路或称“槽路”。在磁控管工作时，相邻谐振腔高频磁场方向相反，其翼片上的高频电场方向也相反。即在二相邻谐振腔间有$&%’的相位差。因此，通常称之为磁控管的!模振荡。由于腔内存在着高频电磁场，因此在高频电场为正的翼片附近，高频场与直流场方向相反而部分抵销。如图!"#。因此，可以认为，在阴极面上发射的电子，如果是处于正电场的翼片为负的位置，电子就比没有高频场时慢。当电子受磁场的作用力而绕反时针方向旋转时，正高频场附近出发的电子将会追赶负高频场附近出发的电子。相反，负高频场附近出发的电子则由于减速，而好似在等待追上来的电子。其结果是，在作用空间作圆周运动的电子将出现“集聚”现象。均匀的电子变成了像风扇叶片那样的“电子云”，这种密#%( 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册集的电子云，沿着阴极轴心而旋转着。图!"#谐振腔!模的电磁场分布要维持高频振荡还必须使电子云的旋转有一定的速度，使电子从这一翼片飞到下一翼片时，翼片上的高频场正好改变一次方向，即所需时间为振荡周期的二分之一。为使电子获得这一速度所要加的阳极电压称之为同步电压。当电子旋转到谐振腔翼片附近，如果正好翼片处于负高频场，那末对电子呈拒斥作用而使电子速度降低，电子由于降低速度而丧失的能量实际上激励了高频场，从而将能量交给了高频场。好似从高处自由落下的乒乓球，其位能在球掉到地面时变成了动能，这动能又使球弹回空中变成位能，但决不会弹到原来的高度。因为这时部分能量在撞击地面时已经消耗掉。当然，在磁控管中电子并没撞到阳极上，而是由于受磁场作用力而重新返回到阴极附近。当电子返回到阴极附近时，它的动能重又变成位能，这样重又受阳极电压的加速而飞回阳极进行第二次能量交换，直到其位能越来越小最后落到阳极上，正像球一次一次弹起最后将位能全部消耗以至再也弹不起来一样。落到阳极上的电子将其剩余的能量最终变成了热能耗散在阳极上。但也有这样一些电子，从阴极一#%$ 第六章微波干燥技术出发不是把能量交给高频场，而是从高频场得到加速，亦即吸取了部分高频能量，从而使其受磁场作用力回到阴极时速度仍大于零，也即尚剩余从高频场获得的那部分动能。因此，出现了电子撞击阴极而使阴极获得了额外的热量。这就是为什么在磁控管工作时要适当降低灯丝电压甚至将灯丝电源关掉的原因。回轰阴极的功率与磁控管输入功率及输出回路的负载驻波大小有关。在输出回路负载失配情况下，过大的回轰会使阴极过热以致缩短了管子的工作寿命，甚至可能将阴极烧毁。同一只磁控管工作于不同的功率时，要根据管子的使用说明书上给出的规范加不同的灯丝电压。三、速调管在要求频率较高而功率很大的场合，用磁控管已经不能满足要求，这时通常采用多腔速调管。多腔速调管是一种放大器，而磁控管则是一种振荡器。为了可以用很小的功率来推动速调管而获得大功率，这就要求速调管采用多个谐振腔。为了区别于小功率运用的反射速调管及双腔速调管，使用了多腔速调管这一名词。速调管虽然在效率方面比磁控管略低，结构也较复杂，但是单管可以获得的功率却比较大，工作寿命也比磁控管长。速调管的结构多腔速调管可以看作由三个主要部分来组成：（!）电子枪；（"）谐振腔及输入、输出接头；（#）收集极。这三部分的构成及职能分别如下（见图$%&）：电子枪部分通常包括阴极、热子、聚束电极三部分。热子加热阴极后发射出电子。电子受聚束极的控制形成一束规则的电子束。谐振腔由四至六个腔组成，从靠近阴极这端数起依次为第一腔、第二腔⋯⋯。第一腔又称输入腔、输入接头与这一腔相耦合。最后一腔为输出腔，输出接头与这一腔相耦合。输入接头一般作成同轴型。输出接头可以作成同轴型或波导型，但大功率情况下多数作成波导型。在每个谐振腔中间有一个小孔，这些小孔互相对准并排成一直线。电子束即从这一列小孔中通过。在腔体小孔位置的两壁上有一对管状凸起，称之为漂移管，漂移管间的隙缝组成腔体’!! 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册谐振回路的一部分。图!"#速调管的结构示意图$"调频机构；%"冷却水套；&"收集极；’"电磁铁线包；#"输出波导；!"电子枪；("同轴输入；)"漂移管；*"谐振腔。收集极为一无氧铜圆筒，通常内孔作成锥形。这样，通过谐振腔来的电子束打到收集极时就分散在其斜面上，使单位面积承受的功率减小。为了散热，收集极要通水冷却。电子经聚束后由于电子相互之间的拒斥力，因此不会像光线那样会聚到很细的焦点上，而是在行进一段距离之后将逐渐散开。为了防止电子散开并打到谐振腔上，通常在腔的外面加上一个电磁铁或永久磁钢，以产生在电子行进轴向上的强磁场。这称为聚焦磁场。多腔速调管工作原理从阴极发射出的电子在谐振腔正高压的吸引下飞向腔体，由于聚束电极负电位的抑制作用，电子向中心靠拢。在电子进入腔体小孔的漂移管过程中，由于电子相互的拒斥作用产生一径向分力而使其散开。’$% 第六章微波干燥技术聚焦磁场对于平行于轴而前进的电子不起作用，而对于有径向速度（横向散开）的电子，同磁控管中一样，亦将产生旋转运动。当磁场足够强时，将使电子限定在很小的半径范围内而不散开。如果在输入腔加上激励信号，并调到在信号的频率上谐振，则在腔体的漂移管头隙缝间将激励起微波电场。这一高频电场将使进入这一区域的电子束的速度受到调制，亦即在高频负电位进入的电子将降低速度，而在高频正电位进入的电子则将加快速度，这些受到速度“调制”的电子在第一腔与第二腔间的漂移空间，快速电子将追上慢速电子，这就是所谓“群聚”。也就是先前受到速度调制的电子，经过漂移管到达第二腔隙缝时已经变成了“密度”调制的电子束。当这些电子束穿过第二腔时将对第二腔感应起高频电压，这一电压又反过来再次对电子束进行速度调制。依此，经过几个中间腔的作用可以使加在第一腔微弱的高频信号的调制作用逐步加强，而在输出腔的位置得到很高密度的电子群，如果速调管的尺寸设计得当，并使电子在高频电场负半周时密集的进入输出腔间隙，那末电子将受到减速，从而失去了部分能量，这部分失去的能量也就是高频场获得的能量。犹如大风吹过森林，风的速度减慢了，也就是失去一部分能量，但树却跟着风而摇动起来获得了能量。在输出腔处激励起的高频能量，通过耦合孔而传输到波导，经过波导上的陶瓷真空密封窗就可以输送到管外供设备使用。而经过能量交换而降低了速度的电子群继续往前，飞向收集极并最终打上收集极，其剩余能量将转换为热能，并借助于管子的冷却系统将热量带走。多腔速调管的效率，在!"#$兆赫可以做到%$&左右。略低于磁控管。四、微波电子管的使用正确地使用磁控管及速调管，对于微波设备的正常顺利运用及延长电子管使用寿命从而降低微波设备的运行成本有着重要的意义。这些电子管的使用随着不同的设计而有各自的使用要求，但有以下几个共同的特点。负载要匹配电子管输出的负载不论采用何种形式的设备都要尽可能作"(’ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册到匹配，也就是它的驻波比应尽可能地小。驻波大不但意味着功率反射的损失（见!"#节）使加工物料实际得到的功率减少，而且会引起磁控管阴极过热，严重时甚至将阴极烧毁。从负载反射回来的功率还使波导内驻波增大，而驻波比越大，波导内高频场强也越强，严重时将会出现波导打火击穿，或导致磁控管及速调管输出窗烧坏。当负载驻波无法降低时，为了保障电子管的安全使用，应该采用环流器、隔离器或不得不降低其运用规范，在降低功率条件下使用。以$%&兆赫、’(千瓦的磁控管为例，当驻波比小于%：%时，可以在满功率’(千瓦下运用。当驻波比为#)&时就应降低阳极电流使之在#(*#&千瓦下运用。当驻波比为’时，功率应降低到#(千瓦以下来运用。正确接通灯丝电源阴极的作用是提供电子管正常工作所需的电子。为此要将阴极加热到一定的温度。为了能在较低的温度发射足够的电子，往往在阴极材料中加入少量活性物质，而这些物质在工作温度下将逐渐蒸发，温度越高，消耗得越快。温度过低则又将引起阴极发射不足而使电子管不能维持工作。为了使磁控管能有足够的寿命，在电子管使用说明书上规定了灯丝电压。由于磁控管中的电子返轰阴极效应，在磁控管加上高压以后要降低灯丝电压，有时甚至要全部切断灯丝电源。当磁控管在不同的工作点上工作时应该有不同的灯丝工作电压。而预热的电压则相同。速调管在接通灯丝经预热后即可加上直流高压，通常不必再调节灯丝电压。由于灯丝在常温时（不工作时）的电阻大大低于其工作时的电阻，所以在接通灯丝的瞬间将会产生很大的冲击电流。例如+,"%--磁控管，其冷态灯丝电阻为()(#&欧，而正常工作时的电阻为()#.欧，相差达十一倍。与普通钨丝白炽灯不同，普通灯泡由很细钨丝作成，由于其热容量很小，所以通电后可以迅速达到温度的平衡。而在微波电子管中的阴极一般都有相当的热容量，特别是选用较粗的灯丝，也即灯丝电流较大的情况下，要使阴极达到工作温度需要一定的预热时间。这时，如果不采取适当的措施，则往往会使灯丝烧断。为了防止出现这种状况，最好采用专门设计的高漏感的变压器以限制其瞬时的冲击电流，或在灯丝电源中串接一定数值的电阻来限制瞬时电流。最大允许的瞬时电-%- 第六章微波干燥技术流值在电子管的说明书中标明。其数值一般为额定工作电流的!"#倍，预热时间一般为$%&"#分钟。在按照电子管说明书中的预热时间及最大瞬时电流值下，电子管可以承受几千次以至上万次接通与断开考验。磁场的注意事项磁控管及速调管均需要外加磁场。速调管的磁场用以保证电子束能顺利通过各个谐振腔而不致散开。磁控管的磁场则决定了磁控管的工作规范。在小功率磁控管中，为了使用方便，往往采用铝、镍、钴永磁合金或某些磁性陶瓷来保证磁场。但铝、镍、钴合金价格较贵而磁性瓷的体积较大，磁性能较低，因此在大功率磁控管中往往采用电磁铁。采用永磁性材料的磁控管，不论是使用铝镍钴合金，还是磁性瓷，都要求在管子周围’$厘米左右的范围内不放置导磁性材料。因为导磁材料的靠近不但会干扰破坏磁场的均匀性，而且还会使磁场下降，使磁控管内阻降低而不能加到额定的工作点，造成磁控管输出功率及效率的下降。大功率磁控管通常采用电磁铁。用电磁铁的优点是磁控管的输出功率可以很方便地进行调节。当磁控管采用永久磁铁时，调节微波输出功率的大小是用改变阳极电压来实现的。因此，磁控管功率越大，调压设备的容量也越大。但是，采用电磁铁时，只要改变磁场，就可以控制磁控管的输出功率。在阳极电压不变的情况下，磁场越低，阳极电流越大，输出功率就越大。加大电磁铁线包的电流就可以增加磁控管作用空间的磁场值，使阳极电流逐步变小以至全部截止。因此，利用电磁铁就可以用很小的磁场电源来控制磁控管的输出。如果将电磁铁线包接入磁控管阳极回路的近地端，使阳极电流通过磁场线包，这样，就形成了类似于电子线路中的“负反馈”作用。当由于外界电源电压升高或负载驻波变化而使阳极电流上升从而输出功率增加时，由于阳极电流通过电磁铁而使磁场也相应升高，这样就使阳极电流及输出功率自动下降。这种负反馈作用改善了输出的稳定性。利用电磁铁也有利于在工业加热中实现自动控制。磁控管未起动前阳极电流为零，而磁控管是不能在无磁场条件下启动的，因此必须在高压接通前先接通并联的磁场电源，并且励磁电流要保证足够的磁场，待磁控管起动后再逐步减小磁场电压以获得所需的微波输出功率。(’& 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册由于电磁铁在工作时通过电流后会发热而使电阻升高，因此可能出现励磁电流的下降，也就是磁场的变化。为了获得稳定的功率输出，应采用较高内阻的磁场电源。这样，当电阻升高，电流下降时，电源内阻的降压也相应减少，从而部分地补偿了磁场的降低。一般磁场电源的内阻与电磁铁内阻的比例应不小于!："。电磁铁线包也可以分组绕制，使其中一部分线包与阳极串联，另几组线包则与磁场电源相接。各组线包产生的磁场应是互相叠加而不能相抵销。在这种情况下，由于在磁控管起动前，磁场低于额定值，因此当接通高压的瞬间，磁控管将出现一冲击电流。为了克服这一缺陷，可以采取在高压电源的初级线包回路内串入一定数值的电阻，在起动几分之一秒后再由继电器将其短路（见图#$#）。电磁铁线包的绝缘应有足够的耐压，以防止可能出现的磁控管打火产生瞬间高压而被击穿。图#$#电磁铁电源与阳极的电源的连接方法%$磁场全反馈；&$磁场部分反馈。多腔速调管的磁场应保证电子束有很好的通过率，因为当聚焦磁场失灵而’"# 第六章微波干燥技术接通高压时，将使大部分电子打到散热面积很小的阳极头上，这样大的能量会使电子管在几毫秒的瞬间内烧坏，因此聚焦磁场线包电路应装有阳极高压连锁装置及欠电流、过电流保护开关。为了减轻电磁铁的重量及节省铜线，有时利用通水冷却来降低线包温度，防止绝缘的损坏。冷却小功率的磁控管，其输出功率在!"#千瓦以下，为了便于使用，通常采用强迫风冷。大功率磁控管及多腔速调管一般需要通水冷却。其阴极灯丝引出部分及输出窗陶瓷还要同时进行强迫风冷。在有尘埃的场所应采用有过滤器的吹风机，并经常清扫风口的过滤器，防止由于灰尘堵塞而减小风量，影响冷却效果。为了保证在工作过程中不致由于水路突然中断或水压不足而使电子管损坏，应在冷却水通道内装有水压开关及水流开关，在停水时切断电源。采用水流开关比采用水压开关更为可靠。因为有时由于出水通道堵塞而实际上没有冷却水时水压开关将起不到保护管子的目的。电子管冷却水必须是没有矿物质的软水，并且经过有效的过滤。使用硬水将会在电子管冷却部分生成水垢，阻碍热量的传导并最终引起过热，缩短管子使用寿命。有效的过滤是防止管道堵塞所必需的。当设备长期不用或在冬季停机时，应将冷却水放净，以防止冻结。必要时还应用干燥压缩空气将管内剩水吹出。为了防冻也可在循环水中加入乙二醇，以降低冰点。第三节微波加热设备的结构及其使用微波加热设备主要由直流电源、微波管、连接波导、加热器及冷却系统等几个部分组成。微波管由直流电源提供高压并转换成微波能量。微波能量通过连接波导传输到加热器，对被加热物料进行加热。冷却系统用于对微波管的腔体及阴极部分进行冷却。冷却方式主要有风冷与水冷。&%$ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"#微波加热设备方块示意图微波加热器按照被加热物和微波场作用的型式，可分为驻波场谐振腔加热器、行波场波导加热器、辐射型加热器、慢波型加热器等几大类。由于微波加热设备中的直流电源及冷却系统等与其它无线电设备中所用的相似，所以下面主要介绍各种型式的加热器。一、驻波场谐振腔加热器微波炉（又称微波箱）就是利用驻波场的微波加热器。它的结构由矩形谐振腔、输入波导、反射板和搅拌器等组成。谐振腔为矩形空间，若每边长度都大$于!时，从不同的方向都有波的反射，因此被加热物料（介质）在谐振腔内各个%方面受热。微波能在箱壁上损失极小，物料没有吸收掉的能量在谐振腔内穿透介质到达壁后，由于反射又重新回到物料中形成多次的折射。这样，微波能就有可能全部用于物料的加热。由于谐振腔是密闭的，微波能量的泄漏很少，不会危及操作人员的安全。谐振腔的尺寸（见%"%节）是由所需的场型分布决定的。谐振波长!应满足$+%$$’%)%*%&（[）(（）(（）]!%!"#式中’、)、*为任意正整数，它们的意义为沿谐振腔!、"、#三边上的半波长。从上面谐振波长计算公式中可看出，当谐振腔的尺寸比谐振波长大，场就以驻波的形式在腔内存在，在各个位置上有不同的场强，当输入频率或腔的几何尺寸发生变动时，就可能引起腔内场的完全不同的分布。通常对一个!和选定的!、"、#值有好几组’、)、*的值满足上式。当磁控管的振荡频率由于负载-$, 第六章微波干燥技术的影响而产生变化时，也将产生不同模式的场的分布，这意味着在箱式谐振腔工作时，腔中的场不是单一的模式，而是多个模式同时并存，即多模运用。这样就避免了由于单一模式时，使物体的某些部分由于场很强而受到过热，另一部分却由于弱电场而受热不足。图!"#谐振腔加热器结构示意图$"波导；%"搅拌器；&"反射板；’"腔体；("门；!"观察窗；)"排湿孔。在微波炉的设计中，为了使物体受热均匀，往往在波导的入口处装有反射板和搅拌器。反射板把电磁波反射到搅拌器上，搅拌器有叶片，叶片由金属板制成并弯成一定的弧度，每分钟旋转几十到百余次，以上断改变腔内的模式分布，达到均匀加热的目的。调整搅拌器还能使驻波比降低，负载效应变好。微波炉在进行冷测时，要求有尽可能小的驻波比，以免功率反射过大，影响微波管的正常工作。此外，为了保证加热均匀，还可以使被加热物在加热器内作旋转运动。图!"*为&千瓦，%’(+兆赫微波力热炉外形照片。炉门上有观察窗，可以观察加热的情况。图!"$+和图!"$$为谐振腔连续式加热器，被加热物料由传输带输送。由于腔体两侧的入口和出口，将造成微波能的泄漏，因此在传输带上安装了金属挡板（见图!"*）。或在腔体两侧开口处的波导里安上许多金属链条，以形成局部短路，防止微波能的辐射。图!"$%为一种多管并联的谐振腔式连续加热器，可以得到大的功率容量。为防止微波能的辐射，在炉体出口及入口处加上吸收功率的水负载。’$* 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"#微波加热炉图!"$%连续式谐振腔加热器之一微波炉的炉壁通常采用铝或不锈钢制成，并应设有排湿孔，用通风的方法’&% 第六章微波干燥技术将湿气带走。如果不仅是加热而且要求将物料烘干，就更应采取大的通风量，或送入经过预热的空气，以免水汽在炉壁上凝聚成水滴。图!"##连续式谐振腔加热器之二密闭式微波炉的炉门设计很重要，为使微波泄漏小于安全标准，炉门与炉壁的接触要良好。小型微波炉中，炉门可采用扼流结构，图!"#$是一工作于%&’(兆赫的炉门，在!点为短路，经过!)&的变换后到"点阻抗为开路，又经!)&到#点变为短路。这样，虽然炉门在机械上接触不可能十分紧密，但采用了扼流后，保证了电气上的密封。图!"#%连续式多谐振腔加热器示意图#"磁控管振荡源；%"吸收水负载；$"被加热物料；&"辐射器；’"传送带。&%# 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"#$扼流结构的炉门二、行波场波导加热器通常在波导加热器的一端为微波能量的输入，而另一端接有吸收剩余能量的水负载。这时，微波在波导内无反射地从一端向负载馈送，即构成行波场。使介质在波导内强电场处通过，可以使物料获得均匀的加热。行波场波导加热器一般有以下几种形式：开槽波导加热器（或称蛇形波导加热器）这种加热器是一种弯曲成蛇形的矩形波导，在波导宽边中间沿传输方向开槽缝，因为这里场强最大，被加热物料从波导的槽缝中通过时，吸收微波功率最多。当被加热物料不是连续的线或带状时，在波导的槽缝中可穿过传送带，物料放在传送带上通过，传送带应采用低介质损耗的材料做成。整个加热设备由微波源、激励腔、加热区及终端匹配负载组成（见图!"#%）。微波源由连续波磁控管产生，微波能量借助激励腔在波导中建立起高频场。加热区由弯波导和直波导连接而成，微波能量在波导中被物料吸收后没有吸收完的能量进入后面的几段波导，这样不但充分利用了能量，而且起到了改善均匀性的作用。终端匹配负载用来吸收剩余的能量。在加热过程中，为了使物料中蒸发出的水汽排出，可在波导窄边上开纵向小槽或小孔，并接有通风系统。%&& 第六章微波干燥技术图!"#$开槽波导加热器照片开槽波导加热器在波导宽边的槽缝不能太大，槽缝太大，将造成微波泄漏，因此在不影响加工物料通过的情况下，槽缝应尽可能开得小些。为了防止能量泄漏，常常将槽缝翻过并适当加长。实践证明，对于截面%$&’#%$毫米的波导，槽缝宽()毫米，翻边长$)毫米以上即可将泄漏能量降低到很小剂量。图!"#$为*#)兆赫#+，千瓦的开槽波导加热器，分为两个部分，每一部分有一只)千瓦的连续波磁控管独立工作。波导用铝制成，内壁尺寸为%$&’#%$毫米，壁厚(毫米。槽宽为(+毫米，长为*++毫米。传输带的速度可根据需要调节。这种形式的开槽波导适用于薄片或颗粒物料的干燥；由于相邻波导之间有一定的间隙，因此物料的加热是间歇的，便于水份扩散。图!"#$组合型开槽波导示意图图!"#$为一种组合型开槽波导加热器，可用铝材铸造，上、下两块合成一组。在底部开有许多小孔，以排除水汽。因为波导是由上下两半合成，所以两$%( 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册块间的距离可根据需要在一定范围内调节。!型波导加热器!型波导加热器结构如图"#$%所示。它由!形波导、过渡接头、弯波导、抑制器等组成。!形波导为加热区，其截面见!#!视图，传送带及物料在里面通过，达到均匀的加热。它由两半组成可以打开以清除残留物料。!型波导到矩形波导之间接有过渡接头。抑制器的作用为防止能量的泄漏。!型波导加热器为矩形波导的变态，主要目的是改善电场的分布，使物料受热更为均匀。图"#$%!型波导加热器示意图$#抑制器；&#微波输入；’#!型波导；(#接水负载；%#物料入口；"#物料出口。脊弓波导加热器为了提高加热效率，可以在波导内设一“脊”形（或称“弓”形）的凸起，这样可使电场在凸起部分强度增大，以达到快速加热的目的（见图"#$""、#），有时为了使物料在行波场中始终保持均匀加热，须在靠近输入端处适当降低场强，这时可以采用如图"#$"$的结构。图"#$"片状物的脊弓波导加热器对于加热柱形物料，例如在玻璃管内通过液体或粉末时，则可采用图"#$)中的波导结构。由于玻璃本身的损耗较小，因此，微波能量主要被管内通过的(&( 第六章微波干燥技术液体或粉状物料所吸收。图!"#$柱状物的脊弓波导加热器图!"#%为用来加热矩形截面物料的脊弓波导。其中脊形部分可提高电场强度，并支撑被加工物料。图!"#&为一种加热丝状物料的半介质填充的矩形波导。理论分析和实践证明，当填充介质的相对介电常数!由(增大到)时，在频率为()*+兆赫’时，丝状物的热量可以提高*倍以上。图!"#%加热矩形截面物料的脊弓波导图!"#&加热丝状物的半介质波导利用圆波导中的,-型波（见图!"(+），电场集中在中心轴上，因此可将液+#体通过置于轴线上的玻璃管而得到加热。此时在终端应接水负载，以便在加热器里没有物料时不致造成功率的反射。圆波导两端焊上一细金属管，使其对工作波长截止，则可防止输入、输出端的功率泄漏。图!"(#所示的加脊同轴线，可以在脊弓与内导体间产生强电场，利用这类装置可用来粘接有机物质。)(* 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"#$圆波导中的%&$’波的分布图!"#’加脊同轴线直波导加热器直波导加热器的结构如图!"##所示，由激励给、抑制器、主波导及传送带组成。微波管在激励器内建立起高频电场，电磁波由激励器分两路向主波导传输，物料在主波导内得到加热。当用几只微波管同时输入功率时，激励器与激励器之间应相隔适当的距离，以减小各电子管间的相互影响。在波导的两端分别加上由两只!()的短路器和一只可调短路活塞组成的押制器以控制功率的泄漏。图!"##直波导加热器示意图’*抑制器；#*激励器；+*微波输入。传送带在主波导宽边底部穿过波导，它本身也处在高频场区，所以应采用低损耗材料作成。像前面提到的一样，为了去掉蒸发出来的水汽，必须有足够的通风。为了达到各种不同物料的加工要求，可以设计各种结构型式的行波型微波加热器。)#! 第六章微波干燥技术三、辐射型微波加热器喇叭式辐射加热器某些物料的加热及干燥可以直接采用喇叭式辐射加热器（又称喇叭天线）照射，如图!"#$所示。微波能量从喇叭天线辐射到被加热物的表面，并穿透到物料的内部。这种加热方法简单，容易实现连续加热。喇叭天线以及各种接头的设计都应达到良好的匹配。除喇叭天线外，还有螺旋型天线、同轴线外导体上交错开槽的棒形辐射器，以及在矩形波导上开有“工”字形槽的各种辐射器。图!"#$喇叭式辐射型加热器示意图图!"#%微波理疗机外形%#& 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册微波理疗机微波理疗机属于辐射型微波加热器的一种。图!"#$是微波理疗机外形照片，它主要由电源、磁控管、控制部分、活动曲臂、环流器及天线辐射器等部分组成。图!"#%圆形辐射器外形及剖视图$#& 第六章微波干燥技术图!"#!长形辐射器外形及剖视图微波理疗机采用$%"&’(型连续波磁控管产生微波能，其频率为#’)(*+(兆赫，输出功率不小于&,(瓦。将微波能按治疗要求辐射到规定的人身部位主要是天线辐射器。理疗机常用的天线辐射器有下列几种：&）圆形辐射器由振子及抛物面组成，照射直径约-(.,(毫米，图!"#)为圆形辐射器外形及剖视图。#）长形辐射器由振子及反射往面组成，图!"#!为长形辐射器的外形及剖视图。+）焦点辐射器微波功功率由焦点电极辐射出去。图!"#-为焦点辐射器外形及剖视图。’）体腔辐射器按照微波能量的辐射形式可分为四周式和轴向式。图!"#,为轴向式体腔辐射器外形及剖视图。微波理疗机电源很简单，它由一组&/-.&/,千伏的高压电源和)伏、)安’#0 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册培的灯丝电源和延时继电器、过电流继电器等组成（见图!"#$）。图!"#%焦点辐射器外形及剖视图图!"#&轴向式体腔辐射器外形及剖视图)(’ 第六章微波干燥技术图!"#$微波理疗机电原理图%&’定时器；(’磁控管冷却用风机；)’磁控管。近场微波炉图!"*+为一只工作于#,-+兆赫的近场微波炉。在结构与原理上它不同于普通的多模谐振腔式微波炉。近场微波炉里，能量是由距被加热物很近的槽缝来辐射的，在一个金属板上开有若干个半波长谐振槽。槽的排列形式如图!"*+所示。这些槽由不高的夭线室馈给能量，天线室由下面的波导经过过渡头和对称地放置在天线室内的十字天线进行能量传输。这种近场加热器被对称地激励，所以加热箱内的场也完全对称，天线能传输相当高的微波能量。对不同的加热负载，天线室内的场结构变化很小，加热箱是非谐振的，微波能量从底部进入负载。这种结构的优点是，沿负载方向的加热较均匀。对于小负载效率很高。缺点是不能加热太厚的物料。,*. 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"#$近场微波炉示意图%"箱体；&"微波管；#"波导；’"开槽金属板；("天线室；!"十字天线；)"陶瓷板。在空载情况下，金属板上的槽和天线室是处于失配状态，箱中的场强是很低的，而且当有载时，负载外场强也比较低，这说明，微波能的泄漏与多模炉相比大为减小。炉门的设计要保证电气的密封及良好的接触。加热箱由不锈钢、铝等材料做成，有一被密封的磁底板，并装有通风设备。这种加热炉体积较小，重量较轻。四、慢波型微波加热器当加工介质损耗系数小，表面积较大以及热容量小的薄片物料时，由于本身不易被加热而散热却较快，因此必须在短时间内施加大的微波功率，以提高这类物质的加热效率。慢波电路加热器可以解决这些特殊的要求。在设计及制造慢波型加热器时，必须保证加热器在工作频率范围内有低的驻波比并与输入端及负载的阻抗相匹配。慢波型加热器中传输的也是行波场。不过在慢波型加热器中，电磁波沿传’#& 第六章微波干燥技术输方向的速度低于光速，而在波导加热器中其速度高于光速。下面介绍几种加热器。图!"#$单脊梯形电路示意图梯形加热器梯形加热器是慢波电路的一种，图!"#$为单脊梯形电路的一般形式。在矩形波导管中设置一个脊，在脊的正上面的波导壁上周期性地开了许多与波导管轴正交的槽。由于在梯形电路中微波功率集中在槽附近传播，所以在槽的位置可以获得很强的电场，因此当薄片状和线状物料通过槽附近时，就容易获得高效率的加热。在梯形加热器中脊与梯形器的间隙决定了电场强度的大小，改变脊与梯形壁的间隙!%可以改变梯形电路的电场强度。图!"#&为!%一最大电场的曲线。通过试验表明，梯形加热器与一般波导加热器相比，在同样的传输功率下，梯形电路得到的电场要高达$%倍以上。另外，从梯形加热器平面功率密度分布的分析可看出，在表面处电场最强，当离开表面时电场按照指数规律迅速衰减。因此，为了提高加热效率，必须尽可能使物料贴近。经计算表明，离开梯形器表面’毫米时，功率密度为最大值的$(’。离开#’毫米时，功率密度将减小到$($%%%%。当传送$千瓦功率时，离毫瓦&开梯形平面$%%毫米的功率密度为$)厘米，并随距离的增大作指数衰减。所以在使用梯形加热器时，微波泄漏较小，对人体是安全的。梯形加热器平面是敞开的，使用方便。同时能很容易地排除加热中产生的水蒸气和溶剂，简化了通风设备。改变脊的形状可改变场的分布，图!"##中脊做成凹面和凸面，（"）为凹面脊，电场是均匀分布。（#）为凸面脊，电场在中间较强。*## 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"#$!%"最大电场关系曲线图!"##脊的形状和"方向电场的分布&’凹面脊；(’凸面脊。螺旋线加热器螺旋线加热器也是慢波电路的一种形式。电磁波沿螺旋线成螺旋形前进，减慢了轴向速度，提高了电场强度。线状或圆柱体物料从螺旋线的轴心通过与电磁波充分进行能量交换而达到加热和干燥的目的。图!"#)是一个用于橡胶工业流水线上的加热器，微波功率自矩形波导输入，通过波导激励器而与螺旋线耦合，橡胶物料从螺旋管中通过时将吸收微波能量，在螺旋线的另一端未被吸收的微波能量通过另一矩形波导激励器而通到水负载。慢波线与输入波导及输出波导的连接要保证有良好的匹配。)#) 第六章微波干燥技术图!"#$螺旋线加热器曲折线加热器曲折线是一种以特殊形状作周期性弯曲的导体构成的慢波线，电磁波以光速沿曲折的途径前进，从而使沿加热器轴向的速度大为减慢。曲折线是螺旋线的一种变态，它不过是一种扁平的或平面的螺旋线，所以它具有螺旋线加热器的特点。同时它呈平面结构，属于表面波，而又具有梯形加热器的优点。图!"#%为!&$支撑的曲折线，由于支撑短杆的长度为四分之一波长，因此在电性能上对曲折线本身呈现脱空状态，不受短杆和上下盖板的影响。为了提高曲折线的散热能力，通常采用空心管做成，并直接通水冷却。利用四分之一波长支撑曲折线，避免了用介质支撑可能带来的绝缘上的麻烦。图!"#!为用交链块联成的曲折线示意图。图!"#%!&$支撑曲折线$#% 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"#!交链块曲折线五、加热器的选择频率的选定选定工作频率主要取决于下面四个因素：（$）加工物料的体积及厚度由于微波穿透物料的深度与加工所用的频率、被加工物料的介电常数及介质损耗有关（见%"&节）。因此，当物料在’$&兆赫及%(&)兆赫时的介电常数及介质损耗相差不大时，选用’$&兆赫可以获得较大的穿透深度，亦就是可以加工较厚、体积较大的物料。（%）物料的含水量及介质损耗一般来说，加工物料的含水量越大，其介质损耗亦越大；当频率越高时，其相应的介质损耗亦越大。因此，对于含有大量水份的物料，可以用’$&兆赫，但是当含水量很低时，物料对’$&兆赫的微波就较少吸收，因此，应该选用%(&)兆赫。但是，有些物料，如含)*$克分子的盐水，’$&兆赫时介质损耗反而比%(&)兆赫高$倍。其它如牛肉等，亦有类似情况。因此，究竟选用什么赫率，最好要通过实践来确定。（#）总生产量及成本由于微波电子管可能获得的功率与频率有关。例如，频率为’$&兆赫的磁控管单管可以获得#)千瓦或!)千瓦的功率，而%(&)兆赫的磁控管单管只能得到&千瓦左右的功率。而且’$&兆赫磁控管的工作效率一般比%(&)兆赫高$)+%),。为了在%(&)兆赫的频率上获得#)千瓦以上的功率，就必须用几个磁控管并联或采用价格较高的速调管。因此，在加工大批物料时，往往选用’$&兆赫，或在烘干大量水份时先利用’$&兆赫，在含水量降至&,左右时再利用%(&)兆赫。这样，由于’$&兆赫磁控管的工作效率较(#! 第六章微波干燥技术高，总的成本可以降低。（!）设备体积一般来说，"!#$兆赫的磁控管及其波导均较%&#兆赫为小。因此，加热器的尺寸，"!#$兆赫较%&#兆赫的小巧。加热器形式的选定选择什么形式的加热器，取决于加工物料的形状、数量及加工要求。当加工物料是流水连续生产时，可以利用传送带式或靠物料本身传送。例如纸张、棉布、电影胶片等。对于小批量生产或实验室取样试验以及食堂、家庭烹调使用，可以采用小型谐振腔式加热器。对于薄片材料，一般可以采用开槽波导或慢波结构的加热器。线材也可以用开槽波导及脊形波导加热器。有时可以采用圆波导谐振式加热器。较大或形状复杂的物料，为了获得均匀的加热，则往往采用隧道式谐振腔加热器。!(’ !"!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第三篇!!!!!!!!!!!!!!!!!!典型干燥工艺!!!!!!!!———喷雾干燥技术设计与应用!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!" 第一章喷雾干燥概述第一章喷雾干燥概述喷雾干燥是将原料液用雾化器分散成雾滴，并用热空气（或其它气体）与雾滴直接接触的方式而获得粉粒状产品的一种干燥过程。原料液可以是溶液、乳浊液或悬浮液，也可以是熔融液或膏状物。干燥产品可根据需要，制成粉状、颗粒状、空心球或团粒状。第一节喷雾干燥的基本知识一、喷雾干燥的基本流程喷雾干燥装置所处理的原料液虽然有很大差别，所得产品也有很大不同，但它们的流程却基本上相同。图!"!为一个典型的喷雾干燥系统流程图。如图所示，原料液由贮料罐!经过滤器#由泵$输送到喷雾干燥器!!顶部的雾化器%雾化为雾滴。新鲜空气由鼓风机&经过滤器’、空气加热器(及空气分布器)送入喷雾干燥器!!的顶部，与雾滴接触、混合，进行传热与传质，即进行干燥。干燥后的产品由塔底引出。夹带细粉尘的废气经旋风分离器!*由引风机+排入大气。)$+ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"!喷雾干燥系统流程图!"贮料罐；#"料液过滤器；$"输料泵；%"空气分布器；&"雾化器；’"空气加热器；("空气过滤器；)"鼓风机；*"引风机；!+"旋风分离器；!!"喷雾干燥器喷雾干燥所用的干燥介质绝大多数是空气。对于在空气中容易产生爆炸或燃烧的有机溶剂，应使用惰性气体（例如氮气）作为干燥介质，流程也将改为闭路循环系统（见图!")）。有机溶剂进行回收，惰性气体循环使用。二、喷雾干燥的过程阶段喷雾干燥可分为三个基本过程阶段：料液雾化为雾滴；雾滴和干燥介质接触、混合及流动，即进行干燥；干燥产品与空气分离。（一）喷雾干燥的第一阶段———料液的雾化料液雾化为雾滴和雾滴与热空气的接触、混合是喷雾干燥独有的特征。雾化的目的在于将料液分散为微细的雾滴，具有很大的表面积，当其与热空气接触时，雾滴中水分迅速汽化而干燥成粉末或颗粒状产品。雾滴的大小和均匀程度对产品质量和技术经济指标影响很大，特别是对热敏性物料的干燥尤为重要。如果喷出的雾滴大小很不均匀，就会出现大颗粒还没达到干燥要求，而小颗粒却已干燥过度而变质。因此，料液雾化所用的雾化器是喷雾干燥的关键部件。目前常用的雾化器可作如表!"!所示的分类。常用的雾化器有气流式、压力式和旋转式。在第$章中将做详细讨论。%%+ 第一章喷雾干燥概述表!"!雾化器的分类（二）喷雾干燥的第二阶段———雾滴和空气的接触（混合、流动、干燥）雾滴和空气的接触、混合及流动是同时进行的传热传质过程，即干燥过程。此过程在干燥塔内进行。雾滴和空气的接触方式，混合与流动状态决定于热风分布器的结构型式、雾化器在塔内的安装位置及废气排出方式等。在干燥塔内，雾滴"空气的流向有并流、逆流及混合流。雾滴与空气的接触方式不同，对干燥塔内的温度分布、雾滴（或颗粒）的运动轨迹、颗粒在干燥塔中的停留时间及产品性质等均有很大影响。雾滴的干燥过程也经历着恒速和降速阶段。研究雾滴的运动及干燥过程，主要是确定干燥时间及干燥塔的主要尺寸。（三）喷雾干燥的第三阶段———干燥产品与空气分离（通常称为气"固分离）喷雾干燥的产品大多数都采用塔底出料，部分细粉夹带在排放的废气中，这些细粉在排放前必须收集下来，以提高产品收率，降低生产成本；排放的废气必须符合环境保护的排放标准，以防止环境污染。喷雾干燥通常采用的气"固分离方法，可有下列几种组合方式。（!）只用旋风分离器一级分离后排放，如图!"!所示。（#）采用旋风分离器和布袋过滤器二级气固分离后排放，如图!"#所示。通常采用此法。（$）采用旋风分离器和湿法除尘（文丘里洗涤器）二级气固分离方法，如图!%%! 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!"所示。（#）只采用布袋过滤器一级分离方法，如图$!#所示。年产%&&&’白炭黑的喷雾干燥就采用此流程。（%）采用静电除尘技术，进行一级气!固分离，如图$!%所示。图$!(二级气固分离的喷雾干燥流程（具有布袋过滤器）$—空气加热器；(—贮罐；"—二流体雾化器；#—喷雾干燥塔；%—旋风分离器；)—布袋过滤器；*—引风机图$!"二级气固分离的喷雾干燥流程（具有文丘里洗涤器）$—喷雾干燥塔；(—控制板；"—料液泵；#—料液贮罐；%—鼓风机；)—空气加热器；*—雾化器；+—旋风分离器；,—引风机；$&—文丘里洗涤器##( 第一章喷雾干燥概述图!"#只用布袋过滤器的一级气团分离的喷雾干燥流程!—雾化器；$—干燥器：%—布袋过滤器；#—引风机；&—直接空气加热器图!"&采用静电除尘器的喷雾干燥流程!—料液贮罐；$—直接空气加热器；%—干燥器；#—雾化器&—静电除尘器；’—排风机；(—筛分机；)—气动提升机第二节喷雾干燥的优缺点一、喷雾干燥的优点（!）只要干燥条件保持恒定，干燥产品特性就保持恒定。（$）喷雾干燥的操作是连续的，其系统可以是全自动控制操作。##% 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册（!）喷雾干燥系统适用于热敏性和非热敏性物料的干燥，适用于水溶液和有机溶剂物料的干燥。（"）原料液可以是溶液、泥浆、乳浊液，糊状物或融熔物，甚至是滤饼等均可处理。（#）喷雾干燥操作具有非常大的灵活性。喷雾能力每小时几千克至$%%吨。二、喷雾干燥的缺点（&）投资费用比较高。（$）喷雾干燥属于对流型干燥器，热效率比较低（除非利用非常高的干燥温度），一般为!%’("%’。第三节喷雾干燥的流程布置喷雾干燥获得的产品达数百种，因此，喷雾干燥的流程也是多种多样的。这里介绍的是基本类型。在实际生产中，可能多加几件或减少几件设备，构成生产流程，但离不开这基本类型。由喷雾干燥试验，确定了雾化器的型式及操作条件。根据工艺要求及技术条件，确定喷雾干燥系统流程及其装置（包括干燥器、供料系统、加热系统、除尘系统、出料系统及控制系统等）的尺寸及型号，并做出系统装置的价格估算。本节主要介绍喷雾干燥的基本流程布置。一、开放式喷雾干燥系统该系统的特征是喷雾的料液全部是水溶液，干燥介质是来自大气的空气，""" 第一章喷雾干燥概述空气通过干燥器及除尘系统后，再排放到大气中。这是一种标准的流程，在工业上，多数是这种流程。如图!"#所示。二、开放式的具有部分废气再循环的喷雾干燥系统部分废气再循环是为了回收废气的余热，以节省燃料消耗。再循环量一般为排放总量的$%&’(%&，最高可达)%&，视排气温度而定。其流程示于图*"+。三、闭路循环喷雾干燥系统闭路循环喷雾干燥系统，是基于干燥介质为惰性气体（例如,气）的再循$环和再利用。当然，特殊情况下也可以用空气（如空气"四氯化碳系统，见附录）。干燥系统部件间连接处要保证气密性密封，干燥室在低压%-*.#/0（1$%%223$4）下操作。其流程如图*"5所示。图*"#开放式喷雾干燥系统*—干燥塔；$—加热器；(—鼓风机；6—过滤器；)—引风机；#—旋风分离器66) 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"#具有部分废气再循环的喷雾干燥系统!—喷雾干燥塔；$—加热器；%—鼓风机；&—过滤器；’—引风机；(—旋风分离器在下述情况下，选择闭路循环流程。（!）原料液由固体和有机溶剂组成；图!")闭路循环喷雾干燥系统!—贮料槽；$—干燥塔；%—加热器；&—鼓风机；’—洗涤"冷凝器；("冷却器；#"引风机；)"旋风分离器（$）要求有机溶剂全部回收；（%）干燥有毒的固体粉粒状产品；（&）不允许气味、溶剂蒸气和颗粒状物质的逸出，防止对环境大气造成污染；（’）粉尘在空气中可能形成爆炸混合物；（(）必须防止有机溶剂的爆炸和燃烧的危险；（#）在干燥过程中，由于氧化作用，粉尘不允许和氧接触。在流程中，设置的洗涤"冷凝器，其目的之一是冷凝从物料中出来的进入&&( 第一章喷雾干燥概述惰性气体中的有机蒸气。洗涤液就是固体中的有机溶剂；之二是洗涤气体中的粉尘，防止堵塞加热器。四、半闭路循环喷雾干燥系统这种流程表示在图!"#上。此系统用空气作为干燥介质。这个系统的部件间连接是非气密性的，由系统排放到大气中的空气量，相当于漏入干燥系统的空气量。干燥器在微真空下操作，压力约在"!$%"&$’’()*。排放的少量气体，能够较容易的处理，一般用作燃烧的空气。该系统用于有气味和有毒的水溶液物料。但是，粉尘没有爆炸和燃烧的危险。需要间接加热，以防止粉体（产品）同燃烧产物接触。含有毒性颗粒或气味的少量排放气体，通过燃烧室的火焰区域，将其惰性化（即氧化）或脱味，然后排放到大气中。图!"#半闭路循环喷雾干燥系统!—干燥塔；)—燃烧炉间接换热器；&—鼓风机；+—洗涤"冷凝器；,—冷却器；-—循环泵；.—引风机；/—旋风分离器++. 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册五、自惰化（!"#$%&’"()&*&’+）喷雾干燥系统图,%,-自惰化喷雾干燥系统,—干燥器；.—直接燃烧加热器；/—鼓风机；0—洗涤%冷凝器；1—冷却器；2—循环泵；3—引风机；4—旋风分离器它也是一个半闭路循环系统。此流程表示在图,%,-上。加热器采用直接燃烧，允许采用高的干燥空气入口温度，可以提高干燥器热效率。排放的气体量等于在燃烧室燃烧产生的气体体积量（大约为总气体量的,-56,15）。如果排出的气体有臭味，还可以将此部分气体通入燃烧室进行燃烧，并回收这部分热量，如图,%,,所示。004 第一章喷雾干燥概述图!"!!带有预热和燃烧的自惰化喷雾干燥系统!—干燥塔；#—直接燃烧加热器；$—废气回收热交换器；%—鼓风机；&—冷却器；’—循环泵；(—洗涤"冷凝器；)—引风机；*—旋风分离器直接燃烧加热这样的流程，如果燃烧炉设计适宜，它可以获得完全燃烧的条件，采用非常少的过量燃烧空气操作，可以建立起自惰化系统。该流程用于水溶液物料，干燥产品不能和空气及氧气接触，或有爆炸的危险，或通过氧化作用，破坏产品质量。该系统的特征就是采用直接燃烧加热器，用燃烧气体更可取，容易控制燃烧。在燃烧室中，采用精确调节过剩燃烧用空气量，以得到低氧含量的循环干燥空气流。一个自惰化系统，不需要氮气及其它惰性气体。系统不需要气密性密封。干燥室在微真空下操作，在干燥器附近没有粉尘。六、无菌的喷雾干燥系统药品的喷雾干燥，要求生产得到的产品没有污染和外来的特殊物质，要求非常净化的条件，采用无菌的喷雾干燥流程是成功的。在无菌的流程中，设置高温高效颗粒空气过滤器和无菌液体过滤器，并结合无污染的雾化及粉体卸料系统。无菌系统主要用于制药工业。无菌的喷雾干燥流程，示于图!"!#上。%%* 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"!#无菌的喷雾干燥系统!—压缩空气预过滤器（只用于二流体喷嘴）；#—间接空气加热器；$—高效颗粒空气过滤器；%—料液消毒过滤器；&—二流体喷嘴（或压力式喷嘴）；’—喷雾干燥塔；(—高效颗粒空气过滤器；)—间接空气加热器；*—鼓风机；!+—干燥空气预过滤器：!!—旋风分离器；!#—净化室隔层七、二级干燥系统上述的全部喷雾干燥流程，在一般情况下，都能满足产品质量（如颗粒尺寸分布、残余湿含量、体积密度等）要求。上述的一级流程，代表着绝大多数的喷雾干燥系统。但是，为了改善产品质量和提高干燥器的热效率（这是永恒的要求），这就产生了喷雾干燥和流化床干燥的二级干燥系统。对于干燥非常复杂的产品，技术要求又非常严格，在一级流程中很难完成时，这时就采用二级流程（或其它组合方式），喷雾干燥作为第一级，流化床作为第二级干燥器（或冷却器），或二者兼之。此流程表示在图!"!$上。当产品极易流化时，可采用（不振动的）普通流化床。当产品具有非常宽的颗粒尺寸分布，或者由特殊形状颗粒组成的床层不易流化，或者具有粘性而又易粘结的物料时，采用振动流化床。图!"!%为奶粉生产用二级干燥的照片（由无锡山市林洲干燥机厂提供）。%&+ 第一章喷雾干燥概述图!"!#二级干燥流程!—过滤器；$—加热器；#—干燥器；%—旋风分离器；&—引风机；’—振动流化床；(—加热器；)—冷却器；*—过滤器图!"!%奶粉生产用二级干燥的照片（由无锡市林洲干燥机厂提供）采用喷雾干燥和流化床干燥（或冷却）的二级系统，具有下述优点：!产品湿含量非常低；"粉粒体产品温度低；#可以改变粉体的尺寸分布（可以团聚，可以分级）；$提高干燥过程热效率（见表!"$）。%&! 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册表!"#单级和多级干燥能耗比较级数热耗（，$%&$’）节能（，$%&$’）省热，(单级)*#+,#**二级-!.#,+/#*,/!0,+三级+))0,!!-1),!#/,#八、三级干燥系统三级干燥系统，如图!"!)所示。它可以完成要求复杂的产品，如喷涂造粒，添加一些其它成分等。二级、三级干燥和一级比较，不仅能提高产品质量，而且还可以节省能量，节能情况见表!"#。图!"!)三级干燥流程［!，+)］图!"!1是用于食品工业的另一种型式的三级干燥流程。在第!级中为喷雾干燥，料液变成粉粒体，湿含量为!*(2#*(，决定于产品的种类。半干的粉体沉积在喷雾干燥室底部的输送带（由聚酯线编织成的）上。干燥空气以相当高的速度穿过粉尘层和输送带，这是第#级干燥（穿流干燥）。在第#级干燥段，停留时间很短。紧接着粉尘被送到第+级干燥段。在此段，也是穿流干-)# 第一章喷雾干燥概述燥。在这个阶段中，在低温条件下完成干燥，达到规定的水分。最后一段（编号第!"）为冷却段。最终产品具有速溶特性的团聚颗粒。排放空气的湿度比#级干燥温度（"$%&$’）还要低，获得较高的热效率。图!—!"喷雾干燥塔底部设置输送带的三级干燥流程!—第!级干燥；"—第二级干燥；#—第三级干燥及冷却!，!$，!!—空气过滤器；#—热回收系统；(，)，!#—鼓风机；*，+，!(—加热（或冷却）器；,—高压泵；"—雾化器；&—喷雾干燥塔；!*，!,—第(级干燥室；!"—冷却室；!&—输送带系统；!+—产品卸料；!)—筛分系统；#$—旋风分离器；#!—引风机九、细粉返回到喷雾干燥塔的流程细粉返回的技术，在!级和多级干燥中，在工业生产上已被采用。细粉返回有时可促进一种团聚效应，对于产品，此效应显示出自我粘合作用特性，导致产生较粗颗粒的自由流动的粉体，通常称为部分的无粉尘。细粉返回的优点之一是促进团聚，之二是细粉返回到喷雾系统，流程中只有一个出料口。*,( 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"!#细粉返回旋转雾化器干燥室的三种方式示意细粉返回到系统有三种方法，如图!"!#所示。图!"!#中的（$），通过雾化轮的下部向上吹细粉，与雾滴碰撞、粘结，能够达到较好的团聚效果。但是，对于食品及奶制品，细粉可能沉积在细粉返回管上，这是不可避免的，这些沉积可能存在着燃烧和爆炸的危险。因此，这种方法被图!"!#中的（%）代替。图中!"!#（%）的方法是细粉通过热风分布器，围绕雾化器周围引入。细粉返回的这种型式的设备，细粉能够在雾化器周围均匀分布。图!"!#中（&），在没有团聚要求时，细粉返回到室的下部，可以从底部和产品一起排出来，减少一个产品出口。当用多喷嘴装置时，细粉要返回到喷雾云区域中。在并流喷嘴塔操作中，对于奶粉和食品物料，细粉向下穿过喷嘴的中心区域，使细粉粘附到雾滴上。在混合流干燥室中，细粉要由下向上吹向喷嘴，如陶瓷材料等。这些产品必须是无燃烧和爆炸危险时，才能如此设计。’(’ 第二章喷雾干燥设计基础第二章喷雾干燥设计基础第一节喷雾干燥技术简介一、基本工程术语（!）料液待喷雾干燥的固形物与水等液体组成溶液、悬浮液或分散体，在本书中统称料液。（"）雾化把料液分散成微小料雾的过程称为雾化。（#）雾滴这是针对从雾化器喷出料液的分散状态所提出的术语，当料雾中物料还存在表面水分时，就认为料雾是由雾滴组成。（$）粒子粒子是雾滴水分蒸发后得到的微小球状固体。（%）雾焰雾焰是指雾化器雾化时形成的无数微小雾滴在还没完全被气体分散时类似火焰的部分，雾滴的形状和长度与雾化器及操作条件有关。（&）湿空气湿空气是指自然界中的空气，如果无特殊声明，本书中所提到的空气均为湿空气。（’）含固率（固含量）含固率是指湿物料中含固体的比例，本书中提到的含固率如无特殊说明均指湿基含固率。（(）湿含量（含湿量）湿物料中含湿分的比例，本书无特殊说明均指湿基湿含量。$%% 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册（!）干燥强度喷雾干燥的干燥强度是容积干燥强度，是单位时间单位容&积蒸发湿分（本书中如无特殊说明均指水分）的能力，单位为"#（$%·’）。（()）粒度颗粒、雾滴、聚结物的粒度是表示碎细程度的代表性尺寸，对于球形颗粒，直径就表示它的粒度。（((）粒度分布料雾中所含的雾滴和干料中的颗粒绝不只有一种粒度，雾化器不可能产生完全均一的料雾，料雾中的雾滴在干燥器中按照干燥情况还会经受多种不同方式的形状改变，将干颗粒和料雾雾滴所包含的粒度范围称为粒度分布。（(*）热空气热空气是指经直接或间接加热后的自然空气，是喷雾干燥中最经济、使用最广泛的载热体和载湿体。（(&）尾气尾气经干燥蒸发传质后，湿度很大并带有部分粉体的气体，从干燥器尾风管排出。二、喷雾干燥系统的组成根据不同的物料或不同的产品要求，所设计出的喷雾干燥系统也有差别，但构成喷雾干燥系统的几个主要基本单元不变，图*+(为喷雾干燥器的基本流程，其中的几个主要系统是不可缺少的。图*+(喷雾干燥系统的主要配置(—供料系统*—供热系统&—雾化系统,—气固分离系统-—干燥器,-. 第二章喷雾干燥设计基础（一）供料系统供料系统是将料液顺利输送到雾化器中，并能保证其正常雾化，根据所采用雾化器形式和物料性质不同，供料的方式也不同，常用的供料泵有螺杆泵、计量泵、隔膜泵等，对于气流式雾化器，在供料的同时还要提供压缩空气以满足料液雾化所需要的能量，除供料泵外还要配备空气压缩机。（二）供热系统供热系统是给干燥提供足够的热量，以空气为载热体输送到干燥器内，供热系统形式的选定也与多方面因素有关，其中最主要因素还是料液的性质和产品的需要，供热设备主要有直接供热和问接换热两种形式。风机也是这个系统的一部分。（三）雾化系统雾化系统是整个干燥系统的核心，雾化系统中的雾化器是干燥专家们从理论到结构研究最多的内容，目前常用的主要有三种基本形式：离心式———以机械高速旋转产生的离心力为主要的雾化动力；压力式———以供料泵产生的高压为主要雾化动力，由压力能转变成动能；气流式———以高速气流产生的动能为主要雾化动力，三种雾化器对料液的适应性不同产品的粒度也有一定的差异。（四）干燥系统干燥系统是各种不同形式的干燥器，干燥器的形式在一定程度上取决于雾化器的形式，也是喷雾干燥设计中的主要内容。（五）气固分离系统雾滴被干燥除去水分（应该说是绝大部分水分）后形成了粉粒状产品，有一部分在干燥塔底部与气体分离排出干燥器（塔底出料式），另有一部分随尾气进入气固分离系统需要进一步分离，气固分离主要有干式分离和湿式分离两类。#"! 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册有关每个系统的具体技术，将在后面的有关章节中详细介绍，系统的主要设备配置情况见图!"#、图!"!。图!"!各系统主要设备配置&%$ 第二章喷雾干燥设计基础三、喷雾干燥器的分类喷雾干燥器有几种分类方法，习惯上人们多是从流程布置、雾化器形式和雾焰与气体的流动方向进行分类，图!"#是喷雾干燥器几种分类方法。（一）按生产流程分类$%开式喷雾干燥系统开式喷雾干燥系统流程如图!"&所示，热空气在系统中只通过一次，不再循环使用，这种流程主要适用于尾气中湿含量较高、挥发物无毒、无臭味、排入大气后不能造成任何污染的场合。开式喷雾干燥系统ìïï闭式喷雾干燥系统按流程布置分类íï半闭式喷雾干燥系统ïî自惰式喷雾干燥系统压力式喷雾干燥器按雾化器形式分类{离心式喷雾干燥器气流式喷雾干燥器ìì上喷下ïï螺旋并流{下喷上ïïïï并流喷雾干燥器í上喷下ïïïï平行并流水平ïï{ïî下喷上ïï按雾焰与气体流动方向分类íì上喷下逆流ïï螺旋逆流{ïï下喷上逆流ï逆流（对流）喷雾干燥器íï上喷下逆流ïï平行逆流{ïî下喷上逆流ïï螺旋混流，下喷上混流ïï混流喷雾干燥器{î平行混流，下喷上混流图!"#喷雾干燥器的分类&(’ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"#开式喷雾干燥系统流程因喷雾干燥中绝大多数的挥发成分是水，所以这种流程也是最常采用的方案。空气由风机作用经过换热升温后进入干燥器，干燥后与蒸发的水蒸气和粉状产品一起进入除尘系统，进行气固分离，然后高湿低温气体排入大气。这种系统的优点是流程简单，设备投资小、运转费用低。缺点是空气量消耗比较大，能源浪费较多，对于进口温度为$%&’左右的系统，尾气中带走的热量约占总热量消耗的(()左右。!*闭式喷雾干燥系统闭式喷雾干燥系统也称封闭循环式喷雾干燥系统，流程如图!"+所示，它的特点是系统组成一个封闭的循环回路，载热体可以循环使用。对于挥发物是有机化学溶剂、有毒或逸出后能对人身、环境造成危害物料的干燥，料液中含有的有机溶剂或产品是易氧化、易燃、易爆的物料，一般情况下，需用这种流程的物料都是不能接触氧气的，所以载热体大多使用惰性气体（如氮气、二氧化碳等）。从干燥器排出的尾气，经过气固分离后还要经过冷凝器回收溶剂或去除湿分，再经加热器升温后进入干燥器进行循环使用。这类干燥器在系统中要增加制冷设备，运转费用较高，对设备的气密性要求较高，干燥器内以常压或微正压为主，以防止空气进入系统。#,& 第二章喷雾干燥设计基础图!"#封闭循环式喷雾干燥系统流程$%半封闭式喷雾干燥系统半封闭式喷雾干燥系统流程如图!"&所示，它的特点是尾气部分循环，再补充部分新鲜空气。部分循环是利用部分尾气中带出湿分，再补充新鲜空气以降低热空气的相对湿度，增加传质的推动力，使空气有更多的纳湿能力。当尾气中湿度很高时，它已经不能作为干燥的载湿体，但混入部分空气后，使气体中的湿含量降低，又重新恢复了空气的载湿能力。如果是直接加热系统，可将部分尾气作为助燃气体，尾气中的有毒物质或易污染粉末通过燃烧除掉，再进入干燥器。’%自惰式喷雾干燥系统自惰式喷雾干燥系统流程如图!"(，有许多物质干燥过程是回避氧气的，有些易燃易爆物质对气体中氧气含量都有严格限制，还有些物料在干燥时接触氧气易氧化变质。自惰式系统就是通过燃烧，将空气中的大部分氧气消耗掉，剩下的氮气或二氧化碳等惰性气体，形成了惰性气体的循环干燥系统，自情喷雾干燥系统必须是直燃式加热。’&) 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"#半封闭式喷雾干燥系统流程（二）按雾化器的形式分类这是人们普遍接受的分类方法，根据配置的雾化器形式，为干燥器进行分类命名，常用的雾化器有三种形式，所以喷雾干燥也分为压力式喷雾干燥器、离心式喷雾干燥器和气流式喷雾干燥器：$%压力式喷雾干燥器压力式喷雾干燥器配置的雾化器为压力式雾化器，雾化器的安装位置可以在干燥室的上部（上喷下）、中间（下喷上混流）或下部（下喷上并流），大型的压力式喷雾干燥器可能安装多支雾化器。料液的输送设备以高压泵为主，产品为微粒状。因为压力式雾化器的雾焰比较长，所以干燥器的径、长比也在$：&’(左右，就是人们所称的高塔形干燥器。图!")自惰式喷雾干燥系统流程$—干燥塔!—旋风除尘器*—燃烧器&—旁通出口(—冷凝器&#! 第二章喷雾干燥设计基础!"气流式喷雾干燥器气流式喷雾干燥器的雾化器为气流式，目前使用的气流式雾化器以二流式或三流式居多，干燥器的外形与压力式喷雾干燥器相似。依靠雾化器出口处气流与料液的速度差将料液分散，气流式雾化器不易堵塞，料液的过滤也不严格（与压力式相比）适应物料的粘度比压力式或离心式高，产品为细粉状，制药工业使用比较多。料液的输送设备以螺杆泵或计量泵为主，如果料液的流动性较好，也可以用压缩空气压送料液。#"离心式喷雾干燥器离心式喷雾干燥器的雾化器是高速离心雾化器，利用离心力把料液水平甩出，料液在气流和重力作用下近似抛物线形下落，同时被干燥。目前这种形式的干燥器使用较多，但因雾化器有高速转动部件，维修量较大。干燥器的外形径、长比较小，约为$：%"&’$"$，一般只在干燥器顶部安装一支雾化器，生产弹性较大，供料设备与气流式基本相同。（三）按雾焰和气体流动方向分类$"并流式喷雾干燥器在喷雾干燥器内，雾滴与热风同方向运动，这类干燥器的特点是被干燥物料只允许在低温情况下进行干燥，即热敏性物料。由于热风进入干燥室内立即与雾滴接触传热，干燥室内温度急剧下降，不会使被干燥物料过热。产品的温度与尾气温度有关，一般低于尾气温度(’!%)。并流式喷雾干燥器是工业上常用的基本形式，这种干燥器内壁粘粉比较少。干燥器又分平行并流和螺旋并流，平行并流就是热风运动方向与雾焰方向基本一致，而螺旋并流则是热风总的方向与雾焰相同，但在运动过程中呈螺旋线状。这种风流形式主要适用于高温操作，而且物料又不易粘壁的情况。它的优点是延长了雾滴在干燥器内的运动轨迹，并延长了雾滴的干燥时间，提高了传质速率，如图!*（+,）。!"逆流式喷雾干燥器在喷雾干燥器内，液滴与热风呈反相流动，也可称对流或向流。这类干燥器的特点是高温热风进入干燥室内首先与将要干燥的粒子接触，使粒子含水率.-# 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册较低，物料在干燥室内悬浮时间长，适用于含水率高、耐热性较强的物料干燥。操作时塔内气流速度应小于成品物料的悬浮速度，以防物料受尾气的夹带，常用于压力式喷雾干燥系统中，图!"（#$）。%&混流式喷雾干燥器在喷雾干燥器内，液滴与热风呈混合交错流动，如图!"（#’）所示。其干燥性能介于并流和逆流之间，呈先逆流后并流状态，喷出雾化器时，雾滴与热风相逆流动，雾滴运动速度减小时又与热风并流运动。这类于燥器的特点是雾滴停留时间长，也要求被干燥物料有一定的耐热性，雾化器在塔内的安装位置是设计的关键，极易造成塔内壁粘附物料。图!"#喷雾干燥气液接触形式(—料液)—产品*—尾气+—雾滴,—热空气-.- 第二章喷雾干燥设计基础第二节喷雾干燥基本原理一、喷雾干燥机理载热体流过干燥器时，使水分或溶剂蒸发而得到粉状的产品，研究喷雾干燥的机理对决定操作极限以及使用的干燥器类型将是有重要作用。喷雾干燥操作物料中湿分的蒸发大体可分为恒速干燥阶段和降速干燥阶段，由于被分散后的雾滴比较小，所以各阶段经历的时间很短。喷雾干燥开始时都是恒速干燥阶段，蒸发过程是在颗粒的表面发生，蒸发速率是由蒸汽通过周围的气膜的扩散速度所控制，主要推动力是周围空气与颗粒之间的温差!!决定，颗粒温度可以认为是不高于进口空气的绝热饱和温度。在这个阶段中，水分通过颗粒的扩散速率大于或等于蒸发速率。当水分通过颗粒的扩散速率不能再维持颗粒表面饱和时，扩散速率就会成为控制因素，从而进入了降速阶段。在这个阶段中，蒸发过程是发生在表面内的某个平面上，同时，颗粒温度开始升高到进口空气的绝热饱和温度以上，并且接近周围的空气温度。由此可见，干燥过程是个传热、传质的复杂过程，因此干燥速率受到很多因素的影响。根据干燥的推动力定性分析，当在一定物料和一定雾化器形式之下，要提高干燥速率，主要取决于两个方面，首先取决于进风温度，温度越高，推动力越大。另一方面取决于进风速度，因为干燥介质和液滴的相对速度愈大，愈能提高传热和传质效果，蒸发的水分能迅速从颗粒周围带走，表面得到不断更新，有利于强化干燥过程。二、喷雾干燥的热质传递规律喷雾干燥就是用雾化器将料液分散成微小雾滴，雾滴漂浮在干燥室热空气#"! 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册中，雾滴中水分受热蒸发得到粉、颗粒状固体产品。喷雾干燥的最大特点是干燥过程在瞬间（一般不超过!"#）完成，为此特别适用于热敏性物料的干燥。喷雾干燥之所以干燥过程短是因为通过雾化器使料液在瞬间增大与空气!的接触表面积，使之加速了传热和传质过程。例如，若使$%&容积的液体雾化成不同直径的雾滴，总表面积的增加比例如图’()。如使料液雾化成为直径!$""!&或$!&雾滴时则其表面积各为原来的$""倍、$""""倍，将体积为$%&的液体雾化成不同直径雾滴的个数及表面积见表’($。图’()微粒化后液滴和表面积增加的比例下面分析一下干燥速率曲线，首先说明的是干燥曲线是分析干燥过程规律的理想化曲线，在实际中"%点（临界点）不会这样明显。恒速阶段表示在恒定干燥条件下被干燥雾滴的外表面水分被蒸发，这一阶段与被干燥物料的性质无关。在外表面存在水分的前提下，干燥过程只受外部热量与质量传递条件的控制。很显然，对于喷雾干燥过程而言，因为干燥表面总是被液体听浸湿，其表面湿度对应于环境的湿球温度，这一阶段也叫饱和表面干燥阶段。+** 第二章喷雾干燥设计基础&表!"##$%的立方体微粒化后的个数与表面积尺寸个数#个的表面积’$%!全面积($%!边长为#$%的立方体#))直径#%%的球#*+#,#-!"!),#-&*#.,#-直径#--的球#*+#,#-/".!!%&*#.,#-),#-直径#-的球#*+#,#-+")!!%&*#.,#-),#-直径#-的球#*+#,#-#!"/.!%&*#.,#-),#-当表面湿含量"低于某一值时，即为临界湿含量时，干燥速率开始下降，此后干燥进入降速阶段。此阶段干燥速率曲线的斜率与物料以及湿分的性质有关，这一阶段的干燥速率主要由被干燥物的热量与质量传递速率所控制。改变外部热量与质量的传递速率对降速阶段的影响是次要的；通过强化干燥条件以加快降速干燥速率时又受到被干燥物料热物理性质的制约，强化外部干燥条件往往导致临界含水率增高，这样反而过早地使干燥进入降速阶段。有人试图建立干燥理论的模型来预测操作参数对降速阶段的影响，但都归于失败。主要原因在于被干燥物料的物理性质不同，内部热量与质量的传递速率不同，这些性质目前还不能建立在一个数学模型中。对于具体物料的干燥规律主要还是以实验获取的数据为依据，作为工程放大时的基础设计资料。三、雾滴与空气的接触方式在干燥器内，雾滴与空气的相互流动方向构成了它们之间的接触形式。主要分为并流式、逆流式和混流式三种。雾滴的运动方向与空气运动方向相同称为并流，两者运动方向相反称为逆流，运动方向先相反，后相同，也就是先逆流后并流式称为混流式。雾化器安装在塔顶，热空气也从塔顶进入干燥器，二者并流向下运动，此时称为并流。若雾化器安装在塔顶，雾滴自上而下运动，而热空气从塔下部进入干燥器，二者运动方向截然相反，称为逆流。当雾化器安装在塔的中部向上喷雾，热空气从塔顶引入干燥器，形成先逆流后并流的接触形式，此时称为混流。雾滴和空气的接触方式不同，对干燥室内的温度分布、液滴和颗粒的运动轨迹，.)0 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册物料在干燥器内的停留时间、热效率、产品粒度及含水率都有很大影响。（一）并流式并流式喷雾干燥的特点是高温空气与高含水率的雾滴接触，因而水分迅速蒸发，雾滴表面温度接近于空气的湿球温度，空气温度迅速降低。干燥后的产品与低温气体并流运动，所以在整个干燥过程中物料不受高温，特别适合于热敏性物料，主要适合下列情况：（!）物料湿度较大，允许快速干燥而不发生裂纹或焦化的产品。（"）干燥后期物料不耐高温的热敏性较强的物料，也就是被干燥物料受到高温后易发生分解、凝聚、或有效成分被破坏的物料。（#）干燥后期物料的吸湿性很小的物料。（$）在干燥器低温出口尾气环境中能保证产品含水率满足要求的物料。（二）逆流式逆流式物料的运动方向与空气的运动方向相反，从塔顶喷出的雾滴与塔底向上运动的湿空气相接触（空气在通过干燥器时水分蒸发使空气的湿含量增加），因此干燥推动力较小，水分蒸发速率也较并流式慢。在塔底处，最热的干燥空气与最干的物料相接触，因此对于耐高温、需要含水率较低的物料比较合适。由于逆流式雾滴的停留时间较长，有利于传热和传质，热效率也较高，主要适合下列情况：!物料湿度大，不允许快速干燥；"干燥后期物料可以耐高温；#干燥后的物料有较强的吸湿性；$要求产品具有较低的含水率。（三）混流式有些技术专著中称这种形式为“逆———并流”式，混流式干燥器的雾化器安装在干燥器的中部从下向上喷雾，热空气从塔顶引入干燥器，雾滴在先向上运动一段路程（逆流过程）后再随空气向下运动（并流过程），具有并流式和逆流式的共同特点。雾滴在干燥室折返的过程中有相互粘结的倾向，因此产品的粒度$&% 第二章喷雾干燥设计基础较大，比较适合耐热性物料。逆流式和混流式的气流流向的设计，雾化器的雾化角设计要求较高，还要有足够大的塔径，这两种形式在高温工作时比较容易控制，低温操作会增加粘壁的可能性，加大了操作难度。第三节喷雾干燥器设计方案的确定及设计程序一、设计方案的确定依据（一）料液的性质喷雾干燥技术发展到现在，在许多领域都已经完成了工业化，从干燥设备角度看，可以说它既是通用设备又是专用设备。说它是通用设备，是因为已对数以千计的物料进行了干燥，并且达到了预期目的。说它是专用设备，是因为喷雾干燥技术研究内容已不仅是化学工程的传质传热和机械问题，而是把将要干燥物料的复杂性质和不同的要求也作为研究的内容，这样设计的干燥器具有针对性和专用性。所以一个成功的设计方案应该是干燥器的设计者和使用者共同完成，是双方相互配合的结果。这是因为待干燥物料的各种性质，往往设备使用者比设计者更加了解，对产品指标的要求，也是由操作者提出。也就是说，许多设计的原始数据都首先由使用者提出，而设计者只是根据自己掌握的专业知识最大限度地满足使用者的要求而已。这样说来，使用者应尽可能详细地向设计者提供有关物料的资料和对产品的要求，这是非常重要的。主要应该提供如下情况：（!）原料在可用泵输送下的最高含固率。对于使用者而言，对设备的主要要求之一就是满足所要求的产量，设计的基础数据是通过蒸发水（或湿分）后才$#" 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册能达到使用者的产量要求。换言之，设计者关心的是需要蒸发掉多少水才能满足产量要求。另外，喷雾干燥的料液都是用泵输送的，如果不能实现泵的输送，也就不可能采用喷雾干燥的方案了，所以，在工艺允许的情况下，应有尽可能高的含固率。（!）表面张力。表面张力是物料的特性之一，对于要求用压力式喷雾干燥造粒的物料，表面张力较低时影响成粒率，在这种情况下应对表面张力进行测定。（"）料液粘度。物料的粘度涉及到输送方法、雾化器形式等方面的问题，目前应用的三种雾化器适应物料的粘度是不同的。（#）热流动性。有些物料，在常温下呈糊状或膏状；但当加热到某一温度后就出现良好的流动性。如有这样的性质，对系统要增加加热设备或保温设备。也可能为物料管路伴热管。（$）触变性。有些物料，在静止的状态下也呈膏糊状，但在搅拌的情况下会出现流动性，可以顺利输送，在系统中增加打浆设备或搅拌设备。（%）溶剂（湿分）种类。对于绝大多数物料的湿分都是水，但特殊情况下也有一些化学试剂，这对于采用哪一种气体进行载热、载湿，或气体中湿分的处理方法（排空，或回收）的方案都起重要作用。（&）化学特征。物料及湿分的腐蚀性，易燃易爆性，或有毒有味的特征在干燥方案确定之前应特别重视，系统操作方案的确定在很大程度上取决于物料的化学特征。（’）物料状态。待干燥物料是以溶液形式还是以悬浮液形式存在，它决定在进入雾化器前是否需要过滤以保证正常雾化。（(）湿分的存在形式。物料中的水分（因水的情况最多，以水为例）有结合水、结晶水或机械水，这些水蒸发时消耗的能量是不同的，在产品含水率要求严格时更应注意。（)*）料液温度。料液温度和热流动性与采用哪种输送设备和雾化器关系密切，特别是高料液喷雾干燥对上述设备都有特殊要求。采用相应的结构形式才能满足要求。#&* 第二章喷雾干燥设计基础（!!）物料的热敏温度。从传热的角度考虑，喷雾干燥的操作温度越高越经济，高温操作使设备投资和运转费用都较经济。但绝大多数物料都有最高的允许温度，热空气的进口温度和出口温度对产品质量都有影响，在允许的情况下温度下工作是最经济的，它是工艺设计的主要依据。（二）自然条件设备都是有固定安装地点的，安装地自然环境是设备工艺计算的基础。（!）安装地的年平均温度。年平均温度是设备热量衡算的基础数据，是设计干燥系统换热设备的重要参数。（"）安装地的年平均相对湿度。空气的年平均相对湿度是物料衡算和热量衡算的参数，比如在相同蒸发水量的情况下，用湿含量较高的空气做载湿体消耗量就增大。（#）安装地点。设备的安装地点在室内还是室外，涉及到设备保温厚度，如果高塔形的大型喷雾干燥塔，安装在室外还要注意当地的气象条件，如风的等级等和抗震要求。（三）产品要求产品的要求是使用者最关心的，在设计之前必须将对产品的具体要求详细提供给设计者的，主要包括以下几个方面。（!）生产能力。喷雾干燥系统中所有设备都与生产能力有关，它决定系统的规模投资及运转费用，是物料衡算和热量衡算，设备制造的基础。（"）产品的残余水分。在一般情况下，绝对于的产品很难生产，一般的产品都有规定的含水范围，在允许的情况下，产品含水率高一些可以降低设备的有效高度和生产费用。（#）产品的粒度及分布。作为粉体产品，对产品的粒度及分布都有特定的要求，三种雾化器产生雾滴的粒度不同，应根据产品粒度要求确定雾化方法。（$）产品密度。产品的密度指的是堆密度，同前面提到的相似，粒度不同导致产品的密度也不同。$%! 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册（!）产品的收率。喷雾干燥的产品是经过气固分离后得到的粉粒状产品，在这一过程中总会有少量损失，对特别昂贵的产品要求有较高的收率，对收集方法要进行特殊设计，同时，也涉及到风机的造型。（"）吸湿性。有些粉状产品如某些无机盐类在自然环境中极易吸收水分，从干燥室出来时含水是合格的，但在包装的瞬间就可能吸收空气中的水分，对于这类产品要在包装过程中避免与空气接触，以防吸湿。（#）卫生要求。对于医药类、食品类等产品，卫生标准十分严格。干燥这类物料要对空气进行严格过滤，雾化过程中不能带入任何杂质，操作方法也最好采用微正压，出料方法的设计也应满足卫生要求。（四）环保要求（$）设备的振动。喷雾干燥系统需配备风机等动力设备，大型的喷雾干燥器风机也是很大的。风机以及各类泵的振动对工厂环境及建筑物都会产生影响。在设计及选型时应有减振措施。（%）噪声。这里所提到的噪声主要是风机的噪声，特别是高压风机，噪声有时会达到$&&’(以上，长期在这种环境下工作身心会受到一定的损伤，另外产生很强的噪声也是环境保护所不允许的。所以对高压风机等产生强噪声的设备应进行消声处理。（)）排放气体要求。排放气体主要包括两部分，一部分是有燃烧热源时产生燃烧气体的排放，有些工厂性质不同或地理位置不同，对其排放有特殊要求。另一部分是尾气的排放，这种情况多取决于粉体性质，一般情况下，能对人身和环境造成危害的粉体在尾气排放时要求比较严格，不同粉体尾气的排放含尘量要求也不同。前面提到的是从收率的角度出发，这里提到的主要是从环境保护的角度出发。前面提到的是使用者对设计者提出的具体要求，同时还要提供必要的支承条件，如产品的标准样品及检测标准允许的占地面积，空间高度，设备可能安装位置，可以提供的热源种类等。设计者根据使用者提出的要求以及基础条件进行实验求取必要的设计数*#% 第二章喷雾干燥设计基础据，向用户提出初步设计方案，其中包括设备形式、占地面积、占用空间、基建条件、能源种类、操作方法、控制手段、设备投资及运转费用等，有时双方要经过多次研究才能确定出最佳方案。本节提到的这些内容是干燥器设计之前所必须了解的内容，决不可忽略，是设计方案成功的关键所在。这些设计前的准备工作要求细致、认真、实事求是，只有这样才奠定了成功设计的基础。二、喷雾干燥器设计基础数据的求取（一）实验目的到目前为止，虽然有无数台喷雾干燥器在运转，但完全用理论公式进行设计的几乎没有，因为干燥过程非常复杂。在许多有关书籍中，确定干燥器尺寸的方法主要有解析法、数学法以及经验和半经验法。由于干燥器内的气团运动、传热、传质的不稳定性，干燥器的形状、雾化器的种类、工作条件等诸多因素的影响，以及各种物料结构和与水的结合形式不同，现在还不能准确地用数学表达式表述各因素之间的关系，所以许多学者试图以计算公式代替实验过程都未获成功。虽然现在计算机辅助设计比较普遍，但对喷雾干燥的工艺设计而言，也只能是取代烦琐的人工计算，如果基础数据不准确，计算的结果仍无实际意义，所以建立必要的实验手段，以获得可靠的基础数据是十分必要的。根据所获得的被干燥物料的资料及要求，对干燥器应该有初步的设计方案，但还应该对已得到的数据进行验证和补充。喷雾干燥是实验性很强的工程，通过实验得到的数据是最可靠的。一般情况下，在没有同类产品工业化经验时，都必须经过半工业型喷雾干燥设备求取相关数据（注，料液的有些数据可以通过测试得到，有些数据必须通过半工业化装置的实验才能确定），通过实验，应该能够确定出下列参数。（!）料液最合理的含固率。含固率必须是料液本身工艺条件所允许的，输送又无困难，此时的操作最经济。$#" 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册（!）料液的起泡性。对于一些表面张力较低的料液，可能出现泡沫，有时还比较严重。泡沫的产生对压力式喷雾干燥影响较大，当泡沫随料液流入泵腔或稳压器时，由于气体的可压缩性，造成进出泵或稳压器的料液不能均匀连续，泵的工作压力波动，造成雾化角不稳定。如有这类情况，在采用压力式喷雾干燥时，必须有消泡的方法。（"）确定料液的耐热温度。确定料液的耐热温度是实验的重要目的之一，这里所说的耐热温度是指热空气的进口温度。不同物料的耐热温度是不同的，耐热温度高时，空气进口的温度就可以高一些，设备的蒸发强度就高，运转也较经济，有时料液的最高耐热温度要经过多次实验后才能确定下来。（#）确定尾气出口温度。尾气的出口温度在一定程度上决定产品的质量，更主要是对产品的含水率有直接影响，在实验过程中有时要经过多次改变条件才能确定下来。（$）分析物料干燥的难易程度。在相同条件下，不同料液的蒸发强度也不同，除受水在料液中存在形式的影响外，半干颗粒的组织形式也对其有重要影响。多孔材料水分蒸发较快，应根据干燥速率估算设备的蒸发强度。（%）对产品质量分析。半工业化得到的产品基本接近工业化标准，在特定干燥条件下得到的产品应进行全面质量分析，以验证设计方案及条件的可行性。（&）确定工艺中必要的辅助设备。通过实验观察，应针对料液性质确定是否需要在系统中布置专用的辅助设备，以保证系统的正常运行。（’）确定热源种类。采用哪种热源应根据产品的具体要求和使用者的资源情况确定。（(）对工业化装置的技术预测。绝大多数情况下，实验设备的规模要比拟设计的设备规模小一些，在实验过程中还有些不可能得到的数据或不尽满意的结果，能否在工业化设计中得到完善，需要设计者对实验数据的综合分析和科学预测，这需要设计者掌握丰富的喷雾干燥方面的知识和具有丰富的实践经验，在这个过程中有许多理论上还没有解决的问题是最能考察设计者个人能力的。#&# 第二章喷雾干燥设计基础（二）实验型喷雾干燥设备的设计要求作为获取放大设计数据的实验设备，它的设计与工业装置有一定区别。从设计规模上，实验型设备的蒸发水量在!"#$"%&’(为宜（进口温度)出口温度为*$"+),"+），设备太大也会造成浪费，太小得到的数据可靠性较差。实验设备对系统的要求较高，主要应注意以下几个方面：（*）在结构中关键部件要有可调性，以满足不同物料实验的需要。（!）控制点必须完备，如风量、风压、系统不同位置的阻力变化，雾化器的工作参数，如气流式雾化器的进料量，气液比、气体压力、压力式雾化器的雾化角、进料量及雾化压力离心式雾化器的转速、进料量等。气体的进出口温度、干燥空气用量、干燥室风速、进料温度、产品温度等，在实验中这些测试点所获取的数据都是大型化设计的必要依据。（-）设备的制造和安装中应注意表面光洁度，系统要易于清洗，除为不同的实验而更换必要的部件，提供方便外，还要配备各种测试仪器或设备。如测试料液的含固率，密度，粘度，表面张力，测试粉体的粒度、堆密度、粒度分布、水分等。经过对实验和所得样品的测试，为工业化设计提供必备的基础数据。（三）实验结果的分析及判断首先对物料的性质及产品要求应有一个基本判断，对该物料工业化中所需要的最佳干燥器形式及系统配备有初步的构想，然后在相同形式干燥器中进行实验。实验的主要目的是确定料液的最佳含固率，系统压力、进出口温度。在此条件下的蒸发强度、粒度分布、产品含水以及物料本身的一些特殊要求，如特定的理化指标或外观指标等，有时可能是多次反复的实验以确定最佳参数。当实验结束后，首先对干燥设备内部进行仔细观察，其中可能发现热空气流向对干燥过程的作用，物料是否粘壁，粘壁的位置及原因，产品的气固分离效果等。另外，实验者必须清醒地认识到，由于受中试规模和实验运转时间所限，有些现象不一定完全出现，获得的一些数据仍然需要进行技术预测，因为此数据在工业化中会发生较大的变化，如料液粘度等。如果雾化器的孔径增大后，0/. 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册适应物料的粘度也会提高。另外，绝大多数工业生产中所获得的粒度均比实验结果要大，而且粒度分布相对较宽。这些情况都是中试后进行技术分析或技术预测时必须考虑的，但是经过多次中试到工业化结果的验证，可以积累许多经验。总之，喷雾干燥设计中，目前仍以经验性或半经验性的设计方法为主。还应当指出，中间实验虽然必要，但因设备规模、实验手段的局限，有时也很难把实验进行的尽善尽美，例如中试设备由于雾化器距内壁的距离较近，粘壁是最容易发生的，但有实验与放大经验的人很容易判断出粘壁的原因，同时也能够预测到工业装置的效果。再如有些对外观颜色有要求的物料，有时中试样品和生产产品有差异，这并不一定是质量发生了变化，很可能是中试样品粒度与生产产品不一致所至。总之，应当跟踪实验的全部过程，观察现象，分析结果，实验中出现的问题应当有一定的识别能力，实验所取得的经验应在放大过程中最大限度地发挥出来，这样才是成功设计的基础。至此设计前的准备工作基本结束，下一步就是具体的工程设计了。三、喷雾干燥器设计程序（一）初步方案的技术经济评价实验结束后已经得到大量的技术数据，设计者应确定初步的设计方案，然后对这些设计方案（有时会有几套方案）进行技术经济评价。从技术和经济两个角度论证方案的合理性和可行性，为工程设计确定方向。喷雾干燥的关联因素见图!"#$。é雾化器形式é热风进口温度"êêê雾化器孔径"ê塔内风速!êêê料液含固率"ê热风相对湿度"ê产品质量!ê产品粒度"ê料液粘度"ê料液含固率êêê料液表面张力"ê被干燥物料脱水速率"êêê雾化压力!ë产品含水率"êë进内温度"’&% 第二章喷雾干燥设计基础é尾气温度!êé尾气温度"ê自然温度"êêê尾气相对湿度!ê料液含固率"êê产品含水!ê被干燥物脱水速率"操作费用!ê料液温度"êêê停留时间"ê热源种类êêë产品粒度!ê生产规模"êë保温措施"图!"#$喷雾干燥操作结果与影响因素的关系（二）设计步骤（#）设计参数的确定设计参数主要来自三个方面：%&用户提出的设计要求，’&实验获得的基础数据，(&科学预测的工业规模的数据，根据直接或间接得到的数据，编写详细的设计任务书，作为总的设计资料。（!）系统方案的确定根据用户提出的要求，结合半工业化实验的结果，确定总体的设计方案，其中包括干燥器类型，料液输送方法，雾化形式，热源种类，产品的收集方法，控制水平，系统操作风压，溶剂的处理方法等。总体方案确定后，工程的基本“骨架”已经形成，设计思路越来越清晰，设计方向也越来越明确。（)）工艺设计根据设计任务提出的条件进行物料衡算、热量衡算。根据计算的结果再进一步确定设备的几何尺寸，定型设备的选择。应该提到的是，为了保证系统的操作弹性并考虑一些不可预见的因素，在选择设备时都要留有一定的裕度，这个余量系数在很大程度上取决于设计者的经验。（*）设备的结构设计主要是确定以喷雾干燥器为主的非定型设备的结构设计，结构设计首先应满足制造要求，还要保证操作、维修方便，易损件的设计要考虑通用性和互换性。设计结束后，应向用户提交与用户有关的设计数据及条件图，以便进行下一阶段的施工。（三）喷雾干燥装置的最优化设计所谓最优化设计，主要是指在有具体物料的情况下对不同形式的干燥器及*++ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册流程进行技术经济评价，着重考虑设备合理化程度、投资费用、设备的运转费用和维修费用，要对其进行经济评价和技术评价。经济评价主要包括系统的设计费用、制造安装、土建费用、维修费用和设备的热能费用。技术评价主要是流程的合理性，包括安全性、卫生条件、操作方案、产品的各项指标等。干燥器的经济评价基准是用单位处理量与所发生费用大小的比值来衡量。在进行评价时要有全局观念，统筹考虑，有时同时有几个方案，然后再进行比较，选择最佳方案。例如直燃式热源的热效率较高，但对于一些卫生条件要求严格的物料就不一定合适。另外，燃烧时产生的水分也同时进入干燥器内，使干燥过程的推动力减小，又会造成干燥器投资的增加。离心式干燥器操作弹性大，但维修费用较高。每当在确定方案时都应当进行比较和评价，有时还要经过“方案模拟”来达到最后目的，决不能只为达到其中的某一个目的而使总的费用增加。一般情况下，在满足产品各项指标的情况下，运转费用是确定方案的重要因素。在设备的固定费用和运转费用之间，由于某一给定值的变化，而另一值向相反方向增减，从而导致最终结果向不同方向改变的情况是相当多的。在设备运转过程中也同样存在这样的问题，由于某一操作条件的改变，使某一方面的经费减少了，而另一方面的费用增加了，在技术经济评价中决不能顾此失彼，应有全局观念。（四）喷雾干燥过程的分析计算方法对于喷雾干燥装置的设计是极其复杂的，它所涉及的影响因素极多。目前，对干燥过程的分析计算方法归纳有四种：每一种是实验方法，由于喷雾干燥相似模拟放大困难，此法少用。第二种是宏观动力学法，此法考虑了气液混合程度与推动力之间的关系，在工业上常常采用。此法可以通过电算来求解方程组，将整个喷雾干燥器的工业设计归结到统一的程序中进行求解。但考虑的因素较多时，由于传热、传质计算参数所用的是平均值，准确性稍差。第三种是按雾滴的运动方程，传热、传质方程联求解的解析法（或用运动方程，传热方程联解），此法所提出的数学、物理模型比较复杂。第四种方法是射流概念的分析#"! 第二章喷雾干燥设计基础法，此法根据热风入口和气液高速流动特性研究的结论，以类推法求得雾化状态的分析方法。按液滴的大小，热负荷及其他参数来计算干燥器的尺寸的计算公式已有许多，但这些公式的计算结果与实际都有很大的误差，所以人们对各类公式的可靠性产生怀疑。计算干燥器大小的公式往往需要假定雾化的最大雾滴的尺寸来作为设计计算的基础条件，还有一些简化的因素同样也有较多的问题，一般有一定设计经验的人都不轻易用一些理论公式来计算，必须通过实验取得第一手数据，实验通常取得如下数据：!可处理料液的最高含固率；"干燥器的进出口温度；所需空气流量；干燥物料所需的停留时间。用这些条件设计的干燥器最能与实际吻合。从实验规模放大到工业设备是设计中最关键的环节，在这方面通常经验显得更关键。而这里所说的经验不是一般规律，而是对具体物料的实验中所取得的经验数据，特别是喷雾干燥过程中的物料停留时间，经常采用的方法是用湿焓图来估算，结果的精确程度对于工业化设计是可以接受的，由所需的空气流量和已知的干燥器的几何尺寸就可以计算出停留时间了。这样干燥器的设计就简化为物料的停留时间与几何尺寸之间的关系了。在计算中，停留时间一般是不变的，它是由实验确定的重要参数，如果计算结果有误差，应改变其它参数以满足停留时间的要求。然而，从中间实验放大到大型的工业化设备时不能按几何比例在每一方向都放大。例如，实际处理量的增大，就意味着从雾化器中流出较厚的液膜，这就不可避免地产生较大的雾滴。如用离心式雾化器，在处理量大时，需要有二至三层喷孔，这种多层喷雾就会造成不同的干燥作用。由于热空气在与第一层雾滴接触后而冷却，在与第二层接触时温度就比较低，这个问题仅仅是若干没有得到相互关联因素中的一个，所有这些关系特别依赖于实验。热量和质量平衡是可以通过计算的，用计算机辅助设计也不难做到，但基础数据的获取，如传热和传质系数也是很难准确得到的，因为实际过程十分复杂，这也就是喷雾干燥的设计至今还离不开实验和经验式的主要原因。#"! 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册四、系统设计方案的确定根据对具体物料实验结果和总结相似物料的工业化经验，在系统设计前，首先要确定设计方案，对于干燥器的基本设计方向予以确定，一般的设计方案包括如下内容。（一）热源及燃料的选择热源是为干燥提供热量的设备，采用直接加热或间接换热主要取决于产品要求和所选的能源种类。对于卫生条件要求不高的物料，如陶瓷、农药等制品可以采用直接烟道气加热的方法，直燃设备热效率较高，但在燃烧过程中有少量杂质随空气进入干燥器中，在干燥的同时，也将杂质留在产品中。卫生要求较高的制品，如乳粉、咖啡、医药产品要绝对禁止采用直接烟道气加热。另外，直接加热设备要在加热炉出口处安装阻火装置。在直接加热中，燃烧过程中可能生成水蒸气，在一定程度上也降低了传质推动力，所以在计算空气用量时必须考虑燃烧产生湿分的影响。间接换热是绝大多数物料可以采用的方案。不论哪一种能源，采用间接换热所获得的热空气比较洁净，不会给产品带入杂质，但换热器的热效率比直燃式要低一些。燃料煤燃烧产生的热量通过间接换热的热风炉给空气加热，煤的特点是价格便宜，但运输量较大，产生的煤渣量较大，燃烧的尾气有烟尘，所以选择煤作燃料应该是设备建造地获取煤比较方便，远离居民区和风景区、厂区、卫生要求不高的地区。以油作燃料比较多，柴油的燃烧是通过特制的雾化器在燃油炉中使油雾化燃烧，多采用间接换热，如果产品要求不高也可以采用直接烟道气。它的特点是操作方便，劳动量小，无燃烧垃圾，也不产生废气，但价格较贵，生产成本较高。重油也是干燥常用的燃料之一，燃烧值比柴油低，同样采用烧嘴雾化，重油烧嘴结构复杂，重油的价格比柴油便宜，但重油必须间接换热，而且在低温下粘#"! 第二章喷雾干燥设计基础度高，在管道中流动性较差，所以在北方使用时要增加保温措施。煤气、天然气等气体燃料可以采用直燃式、燃烧设备结构简单、温度控制方便，容易实现自动化，但必须有相应的安全措施。用电热器加热空气常作为二级换热手段，如果一级换热温度不能满足要求，就以电加热补充。另外，电加热控制方便，可以利用这一优点实现温度控制自动化。经常与蒸汽换热器配合使用，用电加热器时，最好空气出口温度不超过!""#，否则电加热管或导线接点容易受高温而损坏。如果获得蒸汽方便，采用蒸汽换热的方法相对经济，但大多数锅炉只能产生低压蒸汽，所以耐高温物料（要求进口热风温度$%"#以上），用蒸汽换热很难达到要求的温度。总之，关于热源的确定要满足如下条件：!满足安全规范；"满足产品指标要求；#经济易得；$满足环保要求。（二）热风与雾滴的接触形式热风与雾滴的接触形式主要取决于物料的耐热性能和对产品粒度的要求。$&并流式干燥器并流式干燥器的特点是热风与雾滴同向流动，雾滴含水率高时与高温热空气接触。随着雾滴含水率的减少，热风温度也不断降低。这种气液接触形式可以减少粘壁，适用于热敏性物料，根据经验，物料的耐热温度（进口风温）不超过!""#时推荐采用这种形式。!&逆流式干燥器逆流式干燥器物料在低含水率时进入高温区，同时物料受气速影响而延长停留时间。这种形式适用于耐高温物料的干燥，如肥皂粉、氧化铁、无机盐等物料均可采用。’&混流式干燥器混流式雾滴先并流后逆流或气流呈螺旋状态，特点是热风夹带雾滴在干燥器内沿螺旋线运动或使物料折返运动，所以延长了停留时间。另外，气固两相的相对速度差，气流也强化了传质效果。此类干燥器也适用于高温干燥，但气流路径设计不佳，容易产生离心力而使物料粘壁。各种接触形式干燥乳粉产品(%$ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册粒度分布见表!"!。表!"!乳粉各种接触形式产品粒度分布于燥机形式!%"&#%"%粒子径夜滴径粒子径液滴径粒子径液滴径粒子径液滴径分布分布分布分布分布分布分布分布尺寸#!$’()’!,1’))1/))1.*’1’!)1+)/1!!’1/!/1))’(!’**1))’1-01/).1,),1*)01-),1’),1*!’(*’))1/01*)+1)))1,))10!!1)))1*)*1/*’(+’)+1*)’1)/1/)’1-/1*)*1+-1-.1’+’(,’.1.)!1,)’1+.1/-1!.1-.1//1!,’(-’*1,)’1!-1,+1)+1**10+1/+1,-’(.’!1’)!1*/10*1.-1!+10-1*,1,.’(/’’1,/1+.1,!1/+1/!1,,10.1’/’(0’)1’+1*+1.)1+,1’)10+1’)1*0’()’’’1)*1**1.!1**1,)1’+1))1/)’’())’!1’’1.!1*)1!’1/!1*’1,))’()!’!1)*1’’1,’10)1!*1’)1/)!’()*’)1)*1*)1+*1)’10!1-)1/)*’()+’)1!)1*’10!1’’1,)1+’1-)+’(),’’1+)1+)1+)1’’1,’10’1,),’()-’’1+)1*’1,’1+’1*’10’1-)-’().’’1-)1+’1+)1’’1.).’()/’)1’’1/’1)’1/’1+)/’()0’’10’1+’1)’1+)0’(!’’’1+’1+’1*’1!’1)’1-!’’(!)’’1)!)’(!!’’1+’1*!!’(!*’’1+’1+!*’(!+’’1*!+’(!,’’1)’1)!,’(!-’’1)!-’(!.’’1!!.’(!/’’1)合计)’’)’’)’’)’’)’’)’’)’’)’’$$2（3最大粒子径）))’)-’!,’!’’!/’!’’!’’!’’$（2算术平均径）!!+-,+*0,+*0-*,,$4（5体面积平均径）+-/,))0))))*.0*))))’.$筛分平均径.,))*)!!/-注：!%"水平并流压力式喷雾干燥"&—垂直下降并流离心式喷雾干燥#%—垂直上升混流压力式喷雾干燥+/! 第二章喷雾干燥设计基础!!—垂直下降混流压力式喷雾干燥（三）系统特性及适用范围喷雾干燥的流程主要有：开式系统、闭式循环、半闭式循环及自惰式循环四种情况。"#开式系统介质一次通过干燥系统，然后排入大气而不再利用，被干燥湿分为水，干燥介质为空气的场合基本采用这种系统。其特点是流程简单，操作方便，缺点是载热体消耗量大，因此热效率较低。干燥介质：空气；原料形态：水溶液；加热方式：直接或间接加热。图$%""是开式循环的流程框图，干燥介质取自于自然界中的空气，尾气又排入大气中，有三种干式除尘器的形式，它的后面可安装湿式除尘器，尾气又可以排入大气中，开式系统一般在微负压下工作。图$%""开式循环的流程框图敞开式系统到目前为止是工业上应用最多的一种，该系统包括从空气中取得干燥气体并将废气排放到大气中。开式系统有几种干品收集形式：旋风分离器、洗涤器、袋式过滤器和静电除尘器，下面是开式系统流程实例。图$%"$是过磷酸钙喷雾干燥流程图，干燥介质是燃烧的气体，干燥室的温度&&’(，燃烧气体为天然气，气体的出口温度为"$’(，干燥能力为"$)*+，蒸3发强度为,-./0水（12·+）。4,3 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"#!过磷酸钙喷雾干燥开式系统流程图（一干三湿式除尘系统）#—料槽!—进料泵$—过滤器%—雾化器&—加热器’—风机(—干燥室)—除尘器*—湿式除尘器#+—湿式洗涤器##—引风机#!—文氏洗涤器图!"#$是用于食品和制药工业热敏性物料的喷雾干燥实例，干燥的介质是经过滤后由蒸气换热器产生的热气体，这些物料通常比较昂贵，因此分离设备比较复杂，但必不可少。图!"#$热敏性物料干燥流程#—过滤器!—风机$—加热器%—干燥室&—高压泵’—二级泵(—压力式雾化器)—空气处理器*—除尘器#+—风机##—二级除尘器#!—袋滤器#$—引风机%)% 第二章喷雾干燥设计基础图!"#$是雾化器固定在干燥室底部中心的喷雾干燥装置，由两个热风进口控制喷雾干燥过程，取得良好效果。一次空气从上部进入干燥室，二次热空气从干燥器下部进入干燥室。图!"#$安装在底部的开式离心喷雾干燥装置#—空气入口!—加热器%—风机$—二次空气入口&—进料管’—离心式雾化器(—粉体清除系统)—粉体出口*—引风机图图!"#&是干燥高粘度物料的干燥器，如塑料、染料等。通过螺旋加料器进入到干燥室，热风也分为两路，一路是起分散和雾化作用的少量热空气，另一路是起干燥作用的主要空气，如在)&+,以上干燥物料时，蒸发强度可以达到%!&-.水（/0·1）。!2闭式循环系统特点是载热体在系统中组成一个封闭的回路，不需补充载热体，主要用于回收有机溶剂，防止毒性物质污染大气。料液中的有机溶剂通过间接冷却的方法与载热体分离，而载热体可以循环使用。缺点是在系统中增加制冷系统，消耗部分动力，生产成本较高。闭式循环系统的框图!"#’所示，被干燥物料为易燃易爆的有机溶剂，产生的蒸气是有毒有味的，不允许进入大气中。闭式循环可以防止蒸气或粉末产生爆炸，蒸发的溶剂可以全部回收，系统的运转需要在微正压下工作，以防止有少量的空气进入系统内，闭式循环系统如图!"#(所示。$)& 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"#$高粘度物料的开式干燥流程#—加料器!—雾化器驱动装置%—压缩气体入口&—空气$—加热器’—干燥室(—除尘器)—袋式除尘器*—引风机#+—产品出口图!"#’闭式循环系统的框图&)’ 第二章喷雾干燥设计基础图!"#$闭式循环系统流程图#—干燥器!—除尘器%—加料器&—引风机’—水洗涤器(—冷却系统$—风机)—加热器%*半闭式循环系统半闭式循环介于闭式循环及开式系统之间，系统中有一个直燃式加热器，目的是将混入载体中对人体和环境造成危害的成分通过燃烧器烧掉，然后再排入大气中。多用于单细胞蛋白、酵母、菌丝等料液的干燥，物料中的湿分必须是水，含有机溶剂的物料禁止采用这种流程，例如：干燥介质：空气；原料形态：水溶液；加热形式：直接。当需要干燥一些易燃易爆物料时，可使用一种自惰性喷雾干燥器，使产品与含氧量较少的空气接触，这种系统要求干粉能承受与燃烧气体直接接触而不至于发生变质的物料。在启动这套装置时，大量气体在干燥室里再循环，在相当短的时间内循环气体中氧气含量被减少到’+,(+。在操作期间只需增加很少量的附加空气用于助燃，再排出部分含湿气体以维持干燥介质的纳湿能力。为保持稳定的操作条件，再循环气体被连续从系统中带出，补足进入加热系统燃烧时所需的氧气。与敞开式系统相比，尾气带入大气中的粉尘量和异味都较少。在半闭式循环系统中，只有部分尾气排入大气中，也允许带出微量粉末大量的干燥介质再循环利用。尾气中带回的热量以减少燃料的消耗，如果尾气温度是#!-.，有’-+的气体进行循环，可以节约能量$-+左右。&)$ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!—"#半闭式循环系统框图（$）部分循环燃烧加热（%）部分循环间接换热（&）直燃式部分尾气排出图!’"（#$）是直接加热式的开放式闭路循环，在微负压下工作，进入大气尾气排放量比较少，有相当一部分气体回到直接加热器内再循环。这个系统适用于处理有毒、有味的物料，通过尾气的燃烧解决尾气排放的污染问题。直接加热的流程如图!’"（#%）中所示，它适用非热敏性物料，半闭路循环的特殊应用是为了处理易燃、易爆的高危险物料。任何超量进入干燥器的气体都需通过燃烧形成惰性，空气经过燃烧区可以降低活性，然后排到大气中。流程如图!’"(所示，这个系统的优势与闭式循环相比热量消耗较低，不存在泄漏问题，主要用于橡胶工业等。)## 第二章喷雾干燥设计基础图!"#$半闭式循环系统#—离心式干燥器!—除尘器%—冷却洗涤器&—直燃式干燥器’—换热器(—燃烧尾气)—燃烧气体*—助燃气体$—冷凝器#+—冷凝液,—进料-—产品&.自惰式循环系统物料的燃烧和爆炸多数与空气中的氧气含量有关，如果低于某一个值，上述情况就不会发生。自惰循环系统通过直燃式加热器，燃料燃烧的过程中消耗掉大量氧气，热空气中绝大部分是氮气和二氧化碳气体，使之产生惰性。采用这套系统，惰性气体中的含氧量不得超过&/，同时系统中还要设置必要的检测设备监测氧气含量的仪器。环保系统流程按前面的分类应属于半封闭循环系统，但所不同的是使用一套加热型的碱活化装置。把干燥尾气中产生的有毒或有异味气体重新引入碱活化装置中，加热至)++0*++1，持续几秒钟，使气体中的有毒、有异味成分降解后再排入大气中。’.多级干燥流程前面的流程布置都是一级干燥，最近#+年的发展，多级干燥首先在亚洲实现了工业化。二级喷雾干燥的设计结果表明，这个系统可以降低消耗约为!+/，产品有瞬间干燥的特征，在食品工业应用较理想。如二级干燥用于乳粉的干燥，见图!"!+。以乳粉为例，第一级干燥把水分降至#+/左右，在第二级干燥室内，把水分干燥至%/0’/。通常的二级干燥接振动流化床干燥器，两部分组合干燥。第一级干燥成粉体，第二部分冷却并使产品瞬间团聚。二级干&*$ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册燥的出口尾气温度低，约为!"#$""%，允许较高的进口温度。图&’&"二级干燥系统$—空气过滤器&—加热器(—冷凝器)—干燥器*—除尘器+—引风机,—流化床干燥器!—细粉反馈装置图&—&$三级干燥系统$—空气过滤器&—换热器(—高压泵)—压力式雾化器*—气体分配器+—干燥室,—延时干燥器!—最后干燥室-—冷却室$"—网带传动装置$$—除尘器$&—风机$(—输送系统$)—粉体排出口$*—筛分器$+—热回收器三级干燥是以节能为原则，典型的流程是第一级为圆柱形，下部分为锥体，接第二级干燥器，如振动流化床，三级干燥器接在外面，用于干燥或冷却，图&’&$是用于食品工业的三级干燥器。第一级结束后干燥成水分为$".#&".（根据产品的要求而定），然后半粉状物料落入传送带上。传送带是用细丝纺织成的带孔的带子，位于喷雾干燥室的下方。干燥用的空气通过传送带和粉末接)-" 第二章喷雾干燥设计基础触，有较高的传热速率。当传送到第三级干燥区时再吹入低温空气，实际上是一个冷却过程，产品产生团聚，温度比二级系统还低，约为!"#$"%，这是一个高效系统。喷雾干燥流程布置及应用见表&’(。表&’(喷雾干燥流程布置及应用流程形式干燥介质湿分加热形式主要应用范围含尘尾气允许排入大开式系统空气水间接气蒸发、溶剂回收、防止闭式循环惰性气体非水间接（液体或气体换热）着火、爆炸，产生公害半闭式循环被干燥物料不接触燃空气水间接标准型烧气体，防止污染大气半闭式循环产品有爆炸特征，除低氧空气水直接自惰式去尾气中有异味粉尘可用于流化床的粉改善粉体质量，提高二级干燥体，设计成附着干燥热效率多级组合降低能量消耗，减少喷雾)流化床直接干燥生产成本（四）系统压力的选择热风的输送有单风机、双风机和多风机等形式。单风机一般安装在系统后部，作为引风机，系统都处在负压操作（表&’*）。双风机和多风机式，如果调节合适，系统可以在微正压、零压及微负压运行。一般情况下，对于医药产品，生物制品的干燥多采用微正压，以防止外界不洁净空气进入系统中。对氧气很敏感的，如需要采用自惰性气体的操作也应采用微正压系统。而有味、有毒、粉体对环境造成污染的物料，例如染料等，多采用微负压操作。零压操作是指在系*,+ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册统中的某一部位风的压力为零，多数情况下，为了出料和包装方便，零压点多选在主要出料口处，通过调节前后风机的风门来实现。表!"#各种形式的乳粉干燥机的全系统风压分布及压损单位：$%形式垂直下降混水平并流压力垂直下降并流垂直上升混流流压力喷雾喷雾（布罗诺克离心喷雾（安海压力喷雾（克劳（科尔塔型）斯）!&达诺）"’塞变型）#&"&项目送风机吸入口"!((",*("!+()*(((送风机吐出口)**(()-.(),!()0.((加热器)*(("*.("*.()*(((干燥塔"*!(",,("*(("!.(旋风分离器吸入口"*+("/#(",-("!.(弓讽机入口"*+#("!0!("*!.("#*((排风管((((鼓风机静压送风机*,((**0(./(..((引风机静压排风机*+#(!0!(*!.(#*((空气过滤器!((,*(!+(—风旋风分离器*.+(*00(-+(,-.(压加热器*(((*(((#+(*(((损充压或文丘!!(*+(.(*0+.(失里部乳粉取出部.(0*(!-((注：!&—水平并流压力式喷雾干燥"’—垂直下降并流离心式喷雾干燥#&—垂直上升混流压力式喷雾干燥"&—垂直下降混流压力式喷雾干燥（五）分离方式的选择干燥器的尾气中夹带有一定量细粉，必须通过分离装置把它与尾气分离#/! 第二章喷雾干燥设计基础（也称除尘）。一般除尘设备有干式除尘和湿式除尘两类，干式除尘主要以旋风除尘器和布袋除尘器两种形式，湿式除尘器主要以各种喷淋塔、湍球塔等组成。目前的干燥系统有一级除尘到四级除尘多种布置。一级除尘是产品通过布袋除尘器一次全部截留，二级除尘由干燥器底部、布袋除尘器组成。三级除尘由干燥器底部，旋风分离器、布袋除尘器或湿式除尘器组成。四级除尘由干燥器底部，旋风除尘器、布袋除尘器和湿式除尘器组成。所谓干式除尘系统和湿式除尘系统，其区别主要在于除尘方式是气固分离还是气液分离。在下列情况下采用干式除尘系统：!不经常更换品种的系统；"尾气温度不超过!"#$的系统；#干燥过程无燃烧危险的系统；$粉体不易吸湿的系统；%粉体不易带静电的系统。采用湿式除尘的情况：!在用干式除尘不合适的物料；"产品在水中不易起泡的物料；#用水捕集后产品可以重新回收的；$在水中长时间存放不变质的放料。但在上述两种防尘方式都可以采用的情况下，首先应考虑选用干式除尘装置。一般情况下，干式除尘的总效率比湿式除尘器高，而且产品可以直接回收而无需再经干燥。（六）控制方式目前系统的控制有手动、半自动、自动等几个档次，控制水平高、劳动强度低、产品质量稳定。但自动化水平高的控制方法投资大，系统复杂，对操作者的素质要求高。对于大型、超大型喷雾干燥，产品价格昂贵的干燥系统应选用自动控制，否则可选用于手动或半自动控制。上述介绍了各种方案的适用范围，存在的优缺点，在确定方案时应从实际出发，综合考虑，最后再确定切实可行的方案。因喷雾干燥也有多种机型和不同工艺流程，所以也存在方法的选择问题。主要根据具体物料的物理化学性质及生物学性质、生产工艺等特点等进行选择。在选择干燥方法时务必满足下列要求：（!）所得产品必须具有一定的质量指标，如化学成分的稳定性、卫生标准、’&% 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册含水率等。（!）必须保证最低的单位耗能量（即每蒸发"#$水所消耗的热量或能量），特别重视所选择干燥方法的经济性。（%）干燥装置达到高强度化，使装置的尺寸越小越好，设备价格便宜，此时还务必考虑到辅助设备的价格。（&）为保证产品在高质量情况下强化干燥过程，干燥装置尽可能实现自动化，这样才有可能实现整个生产流程的自动化。（’）要注意被干燥物料的价格及单位时间处理物料量。例如，在干燥少量贵重物料时，对于选择合理干燥方法和干燥装置的结构，单位耗热量及耗能量并不重要，主要应注意产品的回收。（(）要考虑当地的生产条件，如全厂的运输，物料在干燥机前后流程中的处理情况，以及有毒物料的化学腐蚀性物料，会析出有毒或易爆物质的物料的干燥特点。在选择干燥方法时，务必保证干燥装置的可靠工作，车间内清洁卫生，装置的检测及维护方便等要求。五、干燥器的基本特性应用于工业上的喷雾干燥器，按雾化器的形式分主要有三种形式，各种雾化器选择准则及性能比较见表!)’至表!)*。由于目前要求获得!++,%++!-的产品在增多，压力式喷雾干燥器的建造比较多，其次是离心式和气流式。在处理量相同的情况下，压力式和离心式雾化器动力消耗差距不大，但气流式的动力消耗明显高于前两种。雾化器的选择主要取决于物料状态和产品粒度要求，因为三种雾化器对物料的适应能力和产品粒度有一定差异。（"）压力式雾化器需要高压泵供料，产品为颗粒状，但因孔径较小，不适应高粘度、含短纤维状的物料，调节范围较小，主要靠调节雾化器孔径和雾化压力来实现流量调节。物料需要过滤，容易出现雾化器堵塞的情况。但雾化器造价低，不需要维修，有易损件，使用一定时间后要进行更换。&*& 第二章喷雾干燥设计基础（!）离心式雾化器是通过高速旋转的分散盘产生的离心力使料液雾化。其特点是控制方便，适应物料的粘度大，生产弹性也较大。缺点是设备造价高，维修复杂，在高温区工作时雾化器需要冷却。表!"#雾化器的选择准则表雾化器形式离心式压力式气流式项目并流型适合适合适合干燥定逆流型不适合适合适合混合流型不适合适合适合低粘度适合适合适合高粘度适合不适合适合无磨耗料适合适合适合料液性质一般磨耗料适合适合适合高磨耗料适合不适合适合糊状物（可泵送的）适合适合适合)&适合适合适合供料速率&（$%’(）*&适合有条件有条件&+,-!+适合不适合适合平均雾滴大小（$!%）-!+,!#+不适合适合不适合/.# 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册表!"#三种雾化器性能比较项目条件压力式离心式气流式悬浮液、糊状物稍可$可以!可以%热敏性物料可以可以可以原始条件粘度变化困难$稍难!容易%处理量变化稍合适$合适%稍合适!高压泵需要不需要不需要进料方式维修困难容易容易价格低廉昂贵低廉雾化器动力消耗最小%中等!最大$维修容易!困难$容易%热风与雾滴方向并、逆流并流并、逆、混干燥器塔径小!大$小%粒度大小最小堆密度逆流（重）轻轻产品水分高低低粒度分布窄!窄%较宽$注：表中序号为适应能力，%最好，$最差。表!"&三种喷雾干燥器的特性雾化器形式离心式压力式气流式（二流）粒子形状微粒微粒微粒（粉）原料状态液体液状液状粘度’()*·+%,数万%,数千%,数万处理量（-./0）%,数千12,数千%,%22接触形式并流并、逆、混并、逆、混压力或转速3222,!22224’(5627$,18)*27!8)*粒度分布窄宽较宽塔径大中小塔高低中小39# 第二章喷雾干燥设计基础表!"#雾化器形式、操作条件与粒度的关系雾化器形式操作条件粒度范围$!%高速!&’())离心式雾化器中速&)’!))低速())’*))高压!&’())中压&)’!))压力式雾化器低压())’*))超低压!))’()))高压()’&)二流式气流雾化器中压!&’())低压&)’!))高压#’+)三流式气流雾化器中压(&’#&低压+)’(,)离心式与流化床组合(!)’&))表!"-雾化方法与干燥器形式比较表项目参数离心式喷雾压力式喷雾气流式喷雾调节范围小，处理量处理量调节范围大调节范围较狭大，可用多雾化器料液可相应地改变转速，可调节压缩空气压粘度变化不适用高粘度物料适用较高粘度物料力，适用于高粘度压力低压，约).*/01高压，(.)’!)/01低压约).*/01供料高压泵不需要需要柱塞泵不需要价格高便宜便宜高速旋转装置精度雾化器易磨损，高压雾化器维护保养空压机需维修容易高，维护保养难泵需维护保养动力消耗小最小最大+-, 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册项目参数离心式喷雾压力式喷雾气流式喷雾粒度微粒粗粒微粒均匀性均匀大致相同不均匀产品重，粒子中空气含量堆积密度轻，粒子有孔呈球状小少逆流和水平流不适并流、逆流、混合流、热风流向并流、逆流宜水平流都可以干燥塔增径大小小增长低高较低雾化器装在塔顶，塔雾化器可装在任意安装位置和粘壁现象小直径易粘壁顶内壁易粘附位置，可防止粘壁水平并流型适合适合垂直向上逆流型适合适合形式垂直向下并流型适合适合适合垂直向上混合型适合垂直向下混合型适合适合（!）气流雾化器适应物料的粘度较大，不易堵塞，设备造价低，操作方便，生产弹性大。但缺点是能耗大，例如，在处理量为"##$%&’时，压力式雾化器或离心式雾化器只需!$(的动力，而气流式雾化器需))$(，消耗动力大约为前两种的*+,-倍。/.- 第三章雾滴的传热和干燥设计与计算第三章雾滴的传热和干燥设计与计算第一节干燥过程阶段雾滴一旦与干燥空气接触，蒸发便在迅速建立起的液滴表面上的饱和蒸汽膜上进行。在蒸发期间，雾滴的尺寸分布要产生变化，不同的产品显示出不同的蒸发特性。在蒸发过程中，雾滴容易造成膨胀、崩溃、破碎或分裂，导致产生多孔性的，形成不规则的形状，如图!"#所示。雾滴干燥为单个的、畸形的和团聚的颗粒。图!"#以简化的方法用图来说明雾滴干燥机理由雾滴中蒸发出的液体（通常是水），即雾滴的干燥，是同时发生的热量和质量的传递过程。雾滴和干燥介质（空气等）接触时，热量是以对流的方式由空%$$ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册气传递给液滴，被蒸发的水分，通过围绕每个液滴的边界层输送到空气中。传热和传质速率是温度、湿度、围绕每个液滴的空气传递特性、液滴直径和液滴与空气之间的相对速度的函数。雾滴干燥过程可分为两个阶段，即恒速干燥阶段和降速干燥阶段。恒速干燥阶段，蒸发速率大致不变。液滴中大部分水分在此阶段蒸发掉。水分由液滴内部很容易移动液滴表面，足够补充表面汽化所失去的水分，以保持表面饱和，液滴温度为湿球温度。水分不断地蒸发，逐渐降低了液滴内的水分含量，最后达到某一点。即水分移向表面的速率开始小于表面汽化速率，在这一点处物料的湿含量称为临界湿含量。这时表面不再保持湿润，干燥速率不断地下降，直到完成干燥为止，这就是降速干燥阶段。假设引入的空气温度非常高，温度推动力使液滴水分迅速蒸发，一开始就不能保持表面湿润，液滴很少经历恒速干燥阶段，此时在液滴表面上瞬间形成干燥固体层，对水分传递呈现出难以克服的阻力，起到了保存液滴内部水分的作用。一般来说，提高引入空气温度，将迅速地导致在液滴表面上形成外表层。所以进入的空气温度很容易影响干燥产品特性。假设引入的空气温度较低，便具有较低的初始干燥速率，在较长时间内，液滴表面保持着湿球温度。液滴和一定温度的空气接触所需的实际蒸发时间，取决于液滴形状、化学组成、物理结构和固体浓度。实际蒸发时间是恒速干燥时间和达到所需湿含量的降速干燥时间之和。物料的干燥特性一般用干燥速率曲线（如图!"#所示）来说明。在$%段，液滴开始接触干燥空气，干燥速率很快建立起来，液滴表面温度略有升高，一般在液滴"空气界面处进行传热而达到平衡所需的时间只有千分之几秒即达到%点。’&& 第三章雾滴的传热和干燥设计与计算图!"#干燥速率曲线示意图$%段表示动力平衡情况，干燥在恒速下进行。在液滴全部蒸发过程中，恒速干燥阶段的速率最高，液滴内部水分迁移至表面并维持表面在饱和状态。在%&段，%点为临界点。降速干燥阶段开始。此时液滴表面不再呈饱和状况。%&段持续到没有湿表面为止。在&’段，传质阻力全部是在固体层上。在减速下的蒸发，持续到液滴的湿含量与周围空气达到平衡时为止。趋近于平衡湿含量’是十分缓慢的。在喷雾干燥操作中，由干燥器排出的产品所含的水分必须高于平衡水分。液滴温度在降速时期内的%&段、&’段中不断上升。第二节纯液滴的蒸发研究纯液滴的蒸发是理解喷雾干燥机理的基础。研究含有可溶性或不溶性固体的液滴的蒸发，可以从单个液滴蒸发的理论情况出发，然后修正其偏差。在喷雾干燥器中，从液滴中除去水分的程度取决于控制蒸发速率的机理和蒸发过程经历的时间（即雾滴的停留时间）。而雾滴的停留时间又取决于在干燥室中所建立的雾滴(空气运动。在干燥室中，大部分液滴行程受到空气流动的影响，但液滴和空气之间的相对速度都是很低的。根据边界层理论，以相对速度为零的运动着的液滴的蒸发速率与在静止空气中液滴的蒸发速率完全相同。因此，以边界层理论为基础的在静止空气中的液滴蒸发，可用于许多喷雾+*) 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册干燥条件中。一、单个液滴的蒸发（一）忽略相对速度条件下的液滴蒸发根据实验数据，球形液滴在静止空气中的传热可以表示为!"!"#$（%&’）式中!"———努塞尔（()**+,-）数，为无因次数群，!"!!#。"其中，#为液滴直径；!为对流给热系数；"为干燥介质平均导热系数。同样，球形液滴在静止空气中的传质可以表示为$%!"#$（%&"）&4#式中$%———休伍德（./+01223）数，为无因次数群。$%!，其中&4#5为传质系数；#为液滴直径；#为扩散系数。对空气&水系统，在大气压下，5"""67时，#5!$#"89:;<*；6$7时，#5!$#%$8:;=*。比较式（%&’）和式（%&"），可见传热和传质是类似的。根据传质方程式，液滴的蒸发速率可以表示为3’=3!!&4(（)1&)）（%&%）式中’———水分蒸发量，>?；!———蒸发时间，/；3’=3!———蒸发速率，>?=/；"&4———传质系数，>?水（<;·/·")）；"(———传质面积，;；（)1&)）———以湿含量差表示的传质推动力；)1———液滴表面上空气的饱和湿含量，>?水<>?干空气；)———空气湿含量，>?水<>?干空气。8$" 第三章雾滴的传热和干燥设计与计算根据传热方程式!!"!!#$""#%（&’(）式中!———传热量，)*；!———传热时间，+；!!"!!———传热速率；,!———给热系数，)*（"%·+·-）；,"———传热面积，%；"#%———对数温度差，传热推动力。根据热量衡算，干燥空气传给液滴的显热，等于液滴汽化所需潜热，因此!!.!!##""#%#’!$.!!·/故’!$"!!#$""#%"%（&’0）式中%———液体的汽化潜热。蒸发时间可以由单个液滴的热平衡推导出来。由方程式（&’0）得’!$"!#·%##""#%"#%为液滴表面和周围空气之间在蒸发开始和终了时的平均温度差，一般用对数平均温度差。负号表示!$"!!随时间的增加而减少。所以’!$#（#""#%"%）!!&其中$———水分蒸发量。假定液滴为球形，则$#$&·；1$2———液体密度；$2,"———液滴表面积，"#%&。将$及"代入上式&%&,’!(2）#（!·%&·"#%.%)!!，经整理得到1$$%’!##（!&）（&’1）,!"#%03& 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册在式（!"#）中，!!$%&""’这一项可以认为是常数，在蒸发过程中，液滴直径由#(变到#)。积分得!!$#（+#）!*!(（!",）#&""’)#当液滴和空气的相对速度等于零的时候，##-$*&，即#*&$%#，将#*&$%#代入式（!",）积分，得到!!$#!!$&&%*!#(#（+#）*（#("#)）（!"/）.$""’)/$""’当纯液滴蒸发时#)*(，故&!!$#(%*（!"0）/$""’&由式（!"0）可以看到，蒸发时间%与#成正比，与""及气膜导热系数$(’成反比。对含固体液滴的蒸发，在恒速干燥阶段可用式（!"0）。（二）在相对速度条件下，液滴在空气中蒸发当液滴和空气之间的相对速度增加时，由于液滴四周边界层中的对流作用而引起较在静止空气中更多的额外水分蒸发，因此，蒸发速率也随着增大。对球形液滴，总传递系数可用无因次群来表示。对于质量传递)+$%*&1&（)’(）（$*）（.")(）#,’!2式中’(———雷诺数，’(*，,为液滴和干燥介质的相对速度，、3&2&2为干燥介质的黏度和密度；!2———施密特（456’7+8）数，$&2，各符号意义同前。$--*#."/对于热量传递=>A>9:*&1;（&3<）（?@）（!"))）*B&2式中0!———普兰德数，0!*；$C(. 第三章雾滴的传热和干燥设计与计算!———围绕蒸发液滴的气膜平均导热系数；!!———干燥介质的比热容；———干燥介质的黏度。其它符号同前。""式（#$%&）、（#$%%）中"，"为常数，由实验确定。%’对球形液滴（或颗粒），许多研究工作者测得式（#$%&）、（#$%%）中的指数值为#(#)(&*+（#$%’）$($)(&*##（#$%#）对喷雾干燥中的蒸发条件，当%&(%&&,%&&&时，一般取#(&*+。在此范围内，小液滴的运动只经历最初的几分之一秒的行程。而大量的蒸发，是在液滴的雷诺数远低于%&&的情况下进行的。所以，#值精确与否无关紧要。最普遍应用式（#$%-）和式（#$%+）来计算热量和质量传递：&*##(#’)(’*&.&*/(!0"")（’(1$"）&*+（#$%-）!!""&*##&*+)2’""’(1$"（#$%+）()(’*&.&*/()()’3$"’3""式（#$%-）及式（#$%+）中各符号同前。在喷雾干燥器中，雾滴常常受到旋转空气流的影响，这是造成液滴旋转的原因。而这样的旋转，能够减少边界层厚度，增加蒸发速率。离开雾化器的液滴，由于受到周围空气流的影响，将迅速地减速。在液滴减速期间，液滴中水分大量蒸发。下面给出的方程式（#$%/）的第二项，便示出由于液滴旋转而使蒸发速率增加的部分。4*’&’!’+&*+&*##(（%.&*’5/%&-!）（#$%/）4%,从式（#$%/）第二项可见，液滴离开雾化器时，%&很大，故蒸发速率较大。在具有相对速度条件下的蒸发时间，可将式（#$%-）代入式（-$5）求得，即$,6’（4’）%(!&’’’+%#$,6’’（4’）(!’&&*+&*##（#$%5）’!’+（%’.&*/%&.,+&+ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册实际上，液滴在较短时间内就达到沉降速度。滴径在!""#!"""范围!$内，其沉降速度!可按过渡区域计算：%!’!+"’/!"’()*"（!,-!.）!%&"’(*"’+0$12（0-!3）!.".将式（0-!3）代入式（0-!/）得!#,""（4"）#&!"（0-!*）"!’"/+$%$（!!5&"!1(式中!（.!,-!.））"’/!!10!’"/（0-("）&&"’0["’(*（)((6]（%#）"]"(将式（0-!*）积分得(’"/!#,(("7（4"）#&（[""-"!）-(&!!"""&!’"/]（0-(!）3$%$（!&"）式（0-(!）表示纯液滴的整个蒸发历程，即液滴完全蒸发掉所需时间。式中第二项是对于滴径大于!""的液滴在过渡区（即"’(8&’9)""）中沉降速!$度的修正，第一项为滴径在!""以下液滴蒸发掉所需时间，即式（0-3）。此"$时相对速度的影响可忽略。为简化式（0-(!）的积分，将液滴直径分为!""以下和!""以上来积"$!$分。"&"#!"""$的蒸发时间可由式（0-3）中"!&"求得，因此，式（0-(!）可写为((’"/!#,""(&""（4"）!-!!"""#&[(（!5!’"/]（0-((）3$%$$""&"如果比较由式（0-3）与式（0-((）算出的蒸发时间，当蒸发时间小于"’!2时，两者所得结果相近；但当蒸发时间超过"’!秒时，式（0-3）误差较大，应由式（0-!/）或式（0-((）计算较为合适。用式（0-3）计算比较简单，所得结果比式（0-((）偏高，即安全系数要大一些。二、纯液体的雾滴群的蒸发雾滴群的蒸发特性不同于单个液滴的蒸发特性。因为雾滴群在气流中的)": 第三章雾滴的传热和干燥设计与计算蒸发速度，随着雾滴直径与滴径分布，液滴和周围空气的相对速度，液滴轨迹，空气温度与湿含量以及某一给定时间内干燥空气单位体积内的液滴数等而改变，比单个液滴的蒸发更为复杂。在雾化器附近要确定这些因素存在许多困难，再加上雾滴群蒸发的研究数据有限，所以，还没有一套完整的方法。但雾层的体积密度很小，雾滴间的相互干扰可以忽略不计（喷射干燥除外）。因此，雾滴群的蒸发速度也可按单个液滴的公式计算。最近已有许多实验证实：雾滴群的蒸发速度可按式（!"#$）计算。有人在小型喷雾干燥塔内，以亚硫酸钙废液为物料，以干燥器内热量衡算求得雾滴群的平均给热系数。然后由雾滴群的体积面积平均直径对器内几个截面计算努塞尔数的平均值得：!"%&’()*(’(+。因此，在实际干燥塔内，#((!,以下的雾滴（或颗粒）一般可按!"%&’(计算其干燥速度。第三节含有可溶性固体的液滴蒸发含有可溶性固体的液滴和具有相同尺寸的纯液滴相比较，蒸发速率较低。由于可溶性固体的存在，降低了液体的蒸汽压，从而降低了传质的蒸汽压推动力。含有可溶性固体液滴的干燥性质是以在液滴表面上形成固体物质为特征的，它完全不同于纯液滴的蒸发。一、单个液滴的蒸发（一）蒸汽压降低的影响由于含有可溶性固体的液体蒸汽压降低，液滴温度将超过纯液滴的湿球温度。蒸汽压降低的影响，可以利用湿度"温度图上所作的蒸汽压曲线来说明，见图!"!。图中曲线-代表纯液体的饱和蒸汽压曲线，曲线.代表含有可溶/() 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册性固体的液体饱和蒸汽压曲线。由图!"!可以求得液滴表面温度（湿度可用水的分压表示）。通过干燥空气状态!、"（或#），作绝热饱和线，与饱和溶液的蒸汽压曲线###相交，可估算含固相液滴的表面温度!。将绝热饱和线延长与纯液体蒸汽压曲$线相交，得出纯液体液滴的表面温度!%。（!$"!%）即表示由于可溶性固体的存在，而使液滴温度增加的量。图!"!含有可溶性固体的液滴温度的估算假设可溶解固体的存在，对蒸汽压关系的影响可以忽略不计（这是很多盐类的喷雾干燥情况），则纯液体和溶液的蒸汽压曲线几乎没有差别。当水为溶剂时，液滴表面温度可取为绝热饱和温度。如果其它液体溶剂蒸发时，可取用该液体的湿球温度。（二）在液滴中干燥固体形成的影响在液滴蒸发的某个阶段中，干燥固体的形成将大大地改变后面的蒸发历程。实验表明，在喷雾干燥器中，溶液的液滴最初与干燥空气接触时，几乎在不变的干燥速率下（干燥第一阶段）蒸发。这时液滴表面温度可令其等于饱和溶液的表面温度，尽管液滴的表面浓度还没有达到饱和。在干燥第一阶段的平均干燥速率（&$’&!），对球形液滴，根据物料衡算和(热量衡算，以及%&)*，可得下式：*"#’#,"!-（&$+&!）)，./水+0（!"*!）!(321 第三章雾滴的传热和干燥设计与计算式中!———平均液滴直径。其它符号同前。!"当液滴的湿含量降到临界湿含量时，在液滴表面上开始形成固相，于是就进入干燥第二阶段。#"降速阶段的平均蒸发速率（）可用下式计算：#!!（#"$#!）%（#"&$#!）’干燥固体质量（()*+）!-*"##.23水#"&,#!%)*；/!0$123干固体,4式中!———在临界湿含量状态下的液滴直径；0———干燥物料的密度。$1负号表示在降速阶段蒸发量随时间增加而降低。由于在液滴表面上固相增多而引起传质阻力的增加，因此，由液滴内部到其表面的水分移动越来越少。此时传热速率超过传质速率，液滴开始被加热而升温。如果传热量高到足以使液滴内部的水分汽化，则在表面之内将发生蒸发。在喷雾干燥操作中，若空气温度高于溶液的沸点，则在液滴内部的液体将达到它的沸点，并形成蒸汽。在液滴四周形成外壳的情况下，在液滴内部就产生压力。压力的影响取决于外壳的性质。若外壳是多孔性的。蒸汽将从孔隙中释放出来。但对非多孔性的外壳，液滴可能要分裂甚至破碎。液滴在最热的干燥区域里的停留时间是短促的。若液滴温度没有达到它的沸点，则液滴内部水分的移动属于扩散和毛细管机理。在降速阶段中，每一种物质表现出不同的干燥性质。如果液滴表面在临界湿含量时形成干燥产品的膜，而且此膜对蒸汽具有高度不透性，则干燥速率将迅速下降。因而完全除去水分所需的蒸发时间就会很长。另一方面，如果形成多孔性表面，蒸汽就很容易不断地迁移到液滴)空气界面，但干燥第一阶段的干燥速率值也是逐渐下降。这两种情况可由图()+来说明。765 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"#外壳性质对蒸发时间的影响液滴在干燥过程中，将形成各种各样的形状———破裂的，膨胀的，粉碎的，碎片的。对于每种形状，在干燥的降速阶段，具有不同的速率。（三）液滴蒸发时间液滴干燥时间等于恒速和降速干燥时间之和，可用式（!"$!）和（!"$#）计算。计算液滴干燥时间需要已知初始液滴直径（!）和临界湿含量时的液滴直%径（!）。有四种方法可用以确定形状变化因子（参看!&’&!），从而确定!。"!"即!观察蒸发液滴的尺寸变化一直达到临界湿含量点，用试验方法测定液滴尺寸的变化。"确定湿雾滴尺寸特征（为了方便，采用平均尺寸参数），且与筛析所得的干粉样品的平均尺寸参数相比较。#用雾化器产生的最初液滴直径的(%)*+%)来估算干粉直径值。$利用湿含量的测定，来计算液滴对干颗粒直径的比值。临界湿含量是从初始湿含量减去干燥第一阶段中除去的水分。只需一个数值就可确定所有雾滴的临界湿含量。对任何溶质，单个液滴的平均临界湿含量近似地等于全部液滴的平均临界湿含量，且与初始液滴直径、初始溶质浓度和干燥条件无关。例!",设将某一盐类的水溶液进行喷雾干燥。已知溶液含水’’)（质量），要求干燥产品含水#)（质量）。干燥空气入口和出口温度分别为,--.和’,% 第三章雾滴的传热和干燥设计与计算!"#。在蒸发期间液滴收缩$"%。临界湿含量为&"%（质量）。液滴密度!’(&&$"&")*+,。在降速干燥期间，干燥颗粒密度!-(./")*+,。蒸发潜热!(001"·2!)3+)*。干燥介质的导热系数"("4$".0)3（+,·5·#）。由湿度图查得的液滴温度为6"#。试计算$21液滴的干燥时间。#,解（$）恒速于燥时间$的计算$初始液滴直径""($21!,，因液滴收缩$"%，故临界液滴直径"7($..!,。$平均液滴直径"89($!.#,（"98(("":"7）)假定空气温度在恒速干燥0时期内降低/1#，即由$..#降低到$0$#。液滴温度6"#，其对数平均温度差"#,为（$..;6"）;（$0$;6"）%#,(($"141#$..;6"<（=）$0$;6"将上述有关的己知数据代入方程式（&;0&）中，得到>$0$%-%&"#,（）(>$#!;10&?"4$".（0$!.?$"）?$"141(001"42!;1(/42?$")*@5单个液滴的初始含水量为&&&;1&1""!’?"4//(1（$21?$"）?$"&"?"4//;2(0406?$")*单个液滴中固体含量为&&&;1&1""!’?"46/(1（$21?$"）?$"&"?"46/;2($4!&?$")*在临界点处（&"%）的含水量为;2&";$"$4!&?$"（）(.4!/?$")*."除去的水分量为/$$ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册$+$+$+（!"!#$%"&’(）)*%,*"#(()*%,*"#(()*%-.恒速干燥时间为$+*"#(()*%$#!*,$/,!"#/)*%0,%"’’/1("+)*%（!）降速干燥阶段时间!的计算!降速干燥阶段的平均蒸发速率用方程式（2$!#）算出。假设液滴温度上升到/%3，空气温度由*!*3下降到’%3，则对数平均温度差!!为4（*!*$#%）$（’%$/%）"!4,,#2"/3*!*$#%5（6）’%$/%将已知的有关数据代入方程式（2$!#）中求绝对值，得到7"8*!#"!4*!)%"*%&!)#2"/,!,$/!7!#$9$:!!/%"+’)（*&&)*%）)&(%2-.水,*"%/)*%-.干涸体;0蒸发速率7"7"8（）,)（干燥固体质量）7"#7"2$+,*"%/)*%)*"’2)*%$/,*"+#)*%-.;0$*%降速阶段开始的水分含量为&"’()*%-.在干燥终了时的颗粒水分含量为$+#$*%*"’2)*%),%"&/!)*%-.+/降速阶段除去的水分为$*%$*%*%（&"’($%"&/!）)*%,&"%+)*%,&"%+)*%-.所以$*%&"%+)*%$#!!,$/,2"/()*%0，即时*"2*(1*"+#)*%总干燥时间!,!*4*997+，气体出口密度#1为（-?;）<=/(47+范围，上式主要反应了操作参数，如"0的值、#的值、气体性质如、以及与几何参数有关的值$与雾滴直径的关"1!11系。利用此式标绘出雾滴质量平均直径与气液质量流量比之间的关系，以#1$表示在雾化器出口处空气密度与气液接触周边直径的乘积为参数，见图)*)。此图的应用步骤如下：（=）根据生产需要，计算出喷液量并确定雾滴质量平均直径。"1（-）利用上图选取合适的"与#1$的值。0;-. 第四章气流式喷雾干燥设计与计算（!）设定在雾化器出口处空气的密度和温度，并选定料液出口管的壁厚。（"）计算出气液接触周边的直径!后，确定液体出口管的内径。（#）计算料液流动的雷诺数"#及液膜的厚度!。"$%!%"#$（"&’）"%!式中$%———周边单位长度的体积流量，()（*()·+）!———料液密度，,-()!%———料液粘度，,（-()·+）"%液膜厚度!$（!$%"%）.*!（"&./）!%%式中#———液膜厚度，()!$%———周边单位长度上的体积流量，()（*()·+）!———料液密度，,-()!%———料液粘度，,（*()·+）"%1%———重力加速度，’0.()*+&3（.）列出一组液膜厚度小于/2/!()及雷诺数大于.///的&及!3!对应参%数值。&3（1）选定合适的&及!3!值后，先计算出空气量，然后再计算出空气的环%隙尺寸及空气压力。这里应当指出，虽然按图"&"可以得到一组都可以满足条件的数据，但应从空气用量、空气压力以及空气喷射速度综合考虑，以确定最佳的设计方案。图"&#是关联雾滴直径、空气速度与气液体积流量比之间关系制成的曲线图。当确定了雾滴直径后，就可以在图上确定其它量，并通过计算可以得到雾化器的几何尺寸。该图的用法：已知雾滴的质量平均直径’)为#/")，在图中’)&(3线上$3查出所对应的(3为.!/)*+，而所对应的值为.0//，如果料液的流量为.2$%#14 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册$$!"#%&，则此时的!’应当为()**+(,!-./**"#0&。图12!水的最佳雾化条件六、气流式雾化器雾化效果的讨论对于气流式雾化器，雾滴的平均直径是衡量雾化性能的重要指标。所谓雾化性能，是指在相同气液比的情况下，哪种结构得到的雾滴直径更小一些。通过根据实验描绘的关系图可以知道，它们的顺序应该是二流式内混!三流式内混!二流式外混!三流式内外混。因四流式雾化器在干燥中并不常用，所以不"’在讨论范围内。但对于三流式内混式雾化器，流量比越大，雾滴直径与二流"3"’式内混式的差距越小。当4*,5时，雾化效果开始恶化。因此，采用三流式"3内混式时应在较高的气液比下操作，从图125中可以看到，三流式内外组合混合雾化器，气液比越大所得到的雾滴直径与二流式外混式越接近，所以三流式外混式也适用于较大的气液比下使用。研究认为：（(）二流式外混式雾化器雾化性能一般，能量消耗较大，而且对物料的适应性能较差。（.）二流式内混式雾化器雾化性能好，能量消耗也较小，适用于低粘度料液的雾化，对于高粘度料液的雾化性能一般。（$）三流式内混式雾化器比二流式内混式消耗能量要大，但它适用高粘度料液的雾化，甚至可使滤饼直接雾化。!.) 第四章气流式喷雾干燥设计与计算三流式内外组合混合式比二流式外混式耗能大，但它同样适用于高粘度料液的雾化，采用这种雾化器二次气体量为总气量的!"#$"%#之间。图&’(雾滴平均直径的比较七、雾化效果的影响因素大家知道，气流式雾化器雾化是用高速气流对料液进行冲击，高速气体在液面产生很大的摩擦力而使料液分散成料雾，因此，必须在液体与气体之间形成很高的相对速度，使液体处于摩擦力最佳状态。在进料量大的工业生产中必须使料液在雾化器内预先膜化，形成不稳定的薄膜，以达到有效与空气接触而散裂成液丝或雾滴。如果不使料液薄膜比，虽有高速空气也不能有效地进行雾化。整个雾化过程都受到气液比、相对速度、料液性质如表面张力、密度、粘度以及气流的特性如速度、密度等参数的影响。（一）气液比的影响气液质量比是影响平均雾滴粒度的一个最重要参数，比值增大时雾滴粒度减小。前面已经提到关于气液比对雾化性能的影响，但那是在讨论不同雾化器"*) 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册结构时提出的，现在讨论的是同一雾化器的影响。!!"!#的比值介于$%&’&$%$之间。比值小于$%&时，即使是很容易雾化的料液，雾化情况也会很快恶化。比值到&$%$是使雾滴变细的上限。比值超过&$%$，只能浪费能量而达不到明显减小平均雾滴粒度的效果。图&示出了在中等进料速率条件下气液质量比和空气流速对平均雾滴直径的影响。从图中可看出，质量比增大，平均雾滴粒度逐渐接近一个极限值。图()*示出了不同在料液粘度下空气—料液质量比对平均雾滴粒度影响。图()*空气—料液质量比对平均雾滴直径影响（二）相对速度的影响平均雾滴粒度随着相对速度的增大而减小。这可从图()+中各曲线的对比中看出。空气与料液之间在接触点上的相对速度增大，可使喷雾能量增加。在低的进料速率条件下喷出细料时，相对速度的影响更加突出。平均雾滴粒度的极限值直接与空气速度有关，因为雾滴的平均粒度与空气速度的&%&(次方成反比，又与空气动力的$%,*次方成反比，当进料速度很小时，空气速度也可以近似地认为是相对速度。（三）料液粘度的影响通过空气供给雾化所需的能量，是为了克服料液的粘度和表面张力。在其它参数不变的情况下，雾滴的粒度与料液的粘度成正比，料液粘度增大时，平均雾滴直径也增大。料液的表面张力增大雾滴直径也在增大，但它的影响并不明,-$ 第四章气流式喷雾干燥设计与计算显。（四）气流速度的影响气流速度增大，提供给雾化的能量就增大，雾滴粒度则变小，从图!"#的曲线明显看出，气流速度对雾滴直径的影响与相对速度类似。当液体速度很小时，气流速度就可以近似地认为是相对速度。（五）空气密度的影响不难理解，与气流速度的作用相似，空气密度增大时，空气的动力也增大，结果是平均雾滴粒度变小。图!"#一定相对速度下空气—液体质量比与平均雾滴直径关系第二节雾滴的计算一、实验式法（一）平均雾滴的计算在许多情况下，喷雾干燥得到的粉体可以作为许多行业的原材料。近年&%$ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册来，随着材料技术和粉体技术的发展，许多粉体要求微细化，有时粉体粒度就是粉体是否合格的标准，所以当通过喷雾干燥的方法获取粉体材料时，对粒度应有一个基本估算。雾化时所产生的粒径，与流体数量和混合方式有关，除此之外，还与前面提到的料液性质和操作参数有关。选定不同的雾化方式，产生的雾化效果也不同。气流式雾化器雾化效果及雾滴直径的研究始于!"#"年，最早从事这方面工作的有日本的拔山和棚泽。他们认为，液、气体积流量比!$%!&和液、气相对速度"!是控制雾化器雾化性能的主要参数，而液、气相对位置对液滴没有影响。经实验得到了式（’(!!）。./’,,-,!$./,#$!.#!$!/,#)*+"（）0,"12[]（!）（’(!!）!"$!!$"$&式中#———体积平均直径，)*"3"———相对速度，345!(,!$———液体表面张力，!.6473#———密度，8473"$———液体粘度，9&·5#$#!$———液体体积流量，3%:#!&———气体体积流量，34:以后;<3(=&>5:&??在式’(!!的基础上改进并提出了’(!@式./’!./#@#$#$#=+@’"@./,1./#A./!A（"!$&）$&$$@#$）./!1!（%&）%（’(!@）0!@A.2（./,’$$#$"!%$式中#———质量平均粒径，="3@$&———气体出口截面积，3#———空气密度，;843"&%&———气体质量流量，;8%5%$———液体质量流量，;845%———指数：当（%&%%$）B#时，%+!,#@ 第四章气流式喷雾干燥设计与计算当（!!"!#）$%时，!&’()其它符号同式*+,,。因为上式必须确定气液相对速度才能计算，所以应用该式比较困难。-./01234/.和5!.67!88推荐计算质量平均直径的经验公式见式*+,%。’(*!#!"5&9:’’（[）（!）]（*+,%）!!!;!"!式中"———气体出口外径，<=!———空气粘度，=>!·6!!9!;!———空气的质量流速，?4（"=·6）!!———气体流量，?4"7!#———液体流量，?4"7"5———雾滴质量平均直径，!=因雾化器雾化的影响因素十分复杂，捷克学者@/A2?和B28?CD!于,EF)年在常压下实验，在没考虑空气密度的情况下得出式*+,*的结果。"6$%’(’)!#’(H%I#’(*’()&’(’,:G（）（）（’()）（*+,*）#!&/!!#!式中$%———修正的雷诺数&/———修正韦伯数"#———喷液管直径考虑到物料的性质以及雾化器的结构特征，建立了式*+,)。#!!"5&9J(（）%（*+,)）（’）$!"#!#式中#、(———与雾化器结构及物料性质有关的常数"、#———与雾化器有关的参数，%为负值我国学者分析了以上各式的关联因素后，经过大量试验建立了式*+,:。"KL$#）’(’FH（)!#）’(*E（9"#）’(*%,（*+,:）’()&’(’’%EG（’()#!$!!!#!式中"KL———体积面积平均直径，!=)%% 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册#!!———气体出口面积，"’———液体密度，$%&"!"’———气体密度，$%&"!!#(———液体质量流量，$%)*#!———气体质量流量，$%&*$(———料管直径，"#!!———气体出口面积，"气流式雾化器不仅有流体通道数量的区别，根据气液混合方式，又有内混、外混之分。每种混合方式都有自己的特点，适用于不同物料的喷雾干燥场合，它们的雾化特性也有较大的差别，对每种雾化器实验的各参数与粒径$之间+,的关系进行因次分析，导出准数关联式，将实验测出的$值与操作条件进行+,回归，分别建立了下列计算式二流式外混./#3./45./45#!）0./12!!!("(（6041）$+,-./..（#./64./4’#(!!#(二流式内混./4’./3./42#!）0./21!!$7"(（6042）$+,-./.4（’#./.1./.’./.3(!!!(#(三流式外混./42./’5./4./#./6./.’./4’#!）0./51#!#!!4!!#$74!!4#("(（6045）$+,-./#（8#./’3./.6./’’(#!4!!#!(三流式内混./#2./#1./.2./3./#./6./4##!）04/.3#!#!!4!!#$74$7#!!9"(（60#.）$+,-./.2（3#./’2./43./.4./#8(#!4!!##(!(式中$———雾滴的体积面积直径，+,!"#!、#(———气体、液体在雾化器内的质量流量，$%&*#!4、#!#———一、二次气体的质量流量，$%)*’、———空气在操作状态下的密度，$%)"!!4!!#———料液的粘度，:!·*"(’———料液的密度，$%)"!(#(———料液的表面张力，;)"3’6 第四章气流式喷雾干燥设计与计算#!!"、!!#———一次气体与二次气体在出口处的面积，$"%"———一次气体在内混式雾化器中料液混合物在混合段的直径，$"%#———二次气体在内混式雾化器中料液混合物在混合段的直径，$。其余符号同前。气流式雾化器的设计公式基本是实验式，尽管对此人们做了大量的工作，提出了许多关系式，计算结果并不十分准确，仍难用于工业生产，实际上还不得不依赖于实测结果。为了方便使用，喷雾系统公司把雾化器进行系列化，雾化器的规格及性能进行了标定，使用者选用非常方便，见表&’（"表中空气压力为()!）表&’"雾化器的规格及性能水喷雾量（*+*,）和气体流量（*（+*$-.）水压*()!/0/12/0"/0#/01/0&雾焰类型空气水喷空气空气水喷空气空气水喷空气空气水喷空气空气水喷空气压力雾量流量压力雾量流量压力雾量流量压力雾量流量压力雾量流量/0#"#"1"34/01"1"4#"&/0&##151"2/0#1"#3#&6/01#"62#6#/0&1"2&&16/01&"/313"/0&2"//2#"/0/4"/#"5&/0""#"2"21/0#2"52122/013"6#24//02/#1/51//0/323#1//0"1"#
//0#3"&4&"//016"2/4#//021"256&//0/51##5//0"&5//0#5""#&42/0&/""645//024"/5"/5//01/542#/0ᔹ//01"4225//0&42"6"/广/0/3"#61#2/0"3"5#2&//01"#425"//0&112/"////0/55#13//0"5"&126//01##"254//0&4#4/"/5/2&2&"2/01&"316"//02/"54"#//角/0"/012"1462//014"#/65//0//"1&1"2/0"11#/&&//0#"23223//01/3&/3"//0165&/54/圆/0/3"//15//0"Þ#//0##2/24/&/01"46/33//0&"36/61//0/5/0"2#//26//0#&&&/3#//01#41/5&//0&/66/形/0"3"2&43//0#215/36//01&23/6"//0&&46/"/3//0#311/54//0122#/65//0&242/""&//0#5#3261//013&3/"/2//0&44//"#"//01/#12"/"//015&#/""#//0&522/"#5//01""62"/5//0161&2""6//0&62"/"12//0&"1#2"#4//02"&42"&1//02#"&6//02116/"24//02212/"4&/212 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册水喷雾量（!"!#）和气体流量（!（"!$%&）水压!’()*+*,-*+.*+/*+,*+0雾焰类型空气水喷空气空气水喷空气空气水喷空气空气水喷空气空气水喷空气压力雾量流量压力雾量流量压力雾量流量压力雾量流量压力雾量流量*+.,,0,0*+.1.02,2-*+,*/,*-.**+.0/-/-*+.3./.,4-*+,./**--**+.-/*/**+/*.*/0,**+,/.12-4**+.1.-+-.-+-*+/.3202**+,0.-02/**+/,1/04**+,-.,-22**+/02*-/**+,2..31**圆*+*1.,0,.-*+.,,/*00**+/.-1--1**+,*10*1.**+,430*32**+*3.**,3**+.0/---/**+//-*-20**+,.24*11**+0.14*4,*-*+.-/**-4**+/000*1/**+,/2,*30**+0/10*44**+.1.-021**+/-,3*14**+,0-1*4.**+0024*.*1*形*+/1,,*32**+,--/*43**+0-2-*..0**+/3/1-4,**+,101*.*-**+022**./.**+,*/,-.*.**+,30/*../**+03--*./3**+,..4-.*3**+,4,0-..4**+04-.*.,-**+0.,/-./2**+-.02-.0,**+-/0/-.04**+-,,4*.-2**+--,-*.20**+.3.-0-4**+,0.304-**+/*..420**+,-.-1.*.**+/.4,24**+,1.,,.*2**+,3../...**+*1.,0,.-*+.,,/*00**+/.-1--1**+,*10*1.**+,430*32*扇*+*3.**,3**+.0/---/**+//-*-20**+,.24*11**+0.14*4,*-*+.-/**-4**+/000*1/**+,/2,*30**+0/10*44**+.1.-021**+/-,3*14**+,0-1*4.**+0024*.*1*形*+/1,,*32**+,--/*43**+0-2-*..0**+/3/1-4,**+,101*.*-**+022**./.**+,*/,-.*.**+,30/*../**+03--*./3**+,..4-.*3**+,4,0-..4**+04-.*.,-**+0.,/-./2**+-.02-.0,**+-/0/-.04**+-,,4*.-2**+--,-*.20*可以这样认为，气流式雾化器在干燥器上的安装位置比另外两种都灵活，上喷下、下喷上、中间喷都可以。与热风的相对运动方向可以对流、并流、混流。目前气流式喷雾干燥器已向多级组合干燥的方向发展，所以这干燥器在特定的条件下仍可以发挥其它干燥器不可替代的作用。随着新型干燥器的出现，对气流式雾化器还要进一步开发，使其发挥更大作用。-,2 第四章气流式喷雾干燥设计与计算（二）雾滴的计算举例用两流式气流雾化器雾化某液体，已知料液的粘度!!"#$#%&’·(，表面张+,3力"!"%#)*#-./0，密度#!"**##12.0，喷液量!!"4#1256，雾化所使用的33压缩空气压力为7$,33125/0，压缩空气的密度为,$81250，若气液比为7，#’雾化器尺寸如图7+4。试计算雾滴平均直径。图7+4雾化器尺寸图解析法解：根据图中所注尺寸，流过雾化器的环隙面积为：!88（*3+*#）78",7$（800）+%8",7$8)*#（0）单位换算：4#料液流量：!!""*$（,12.09:）%#料液体积流量：*$,3空气流量："!""#$##*70.09:"’"7)*$,"%12.09:**##%3空气体积流量："’""*$*（,0.09:）,$8"!#$##*7+7液气体积比为：""*8)*#"’*$*,,3; 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册"#"$"计算空气喷出速度!!!%&’*%!+$（(,-.）$(#)’"&$1$（!2）&#$#2）&#(（$"&&&’#2）"#$"/0!3$45’（!!"2!!2·"2#6$1$%&&#$&#&%&#($*("#$"/0!（）3$45’（）（"&&&’")’"&）+$("#"!"#"’%&!")#131%#)!4（4",）二、图算法（一）图的使用方法以式(*""为基础，持田制作了列线图，见图(*"&、图(*""。根据已知条件，可由图估算出雾滴直径，在这两个列线图中，公式的前一项用图(*"&查$1$得，公式中的后一项用图(*""查得，令!!#!22&#($2"#$（）&#$!$，$45’（#）（"&&）!%。#2!!2·"2则"/0!$3%，两相相加就是所求的雾滴直径，图(*"&的使用方法是：连+接密度（789,）与相对速度!（,8.）的值，求得!*线上的交点，然后把!"2!"2*$*"2线上的交点与表面张力!（2"&:-9,）的值连接，读出$线上的值，则得$!2*$!$1$（",）。图(*""的使用方法是连接表面张力!（2"&:89,）与密!!!"2+度"（2789,）的值，求得!2*"2线上的交点，然后把粘度#（2&#";6·.）的值与#2#2#2"&&&’#的值连接，求出#2*（#）线上的点，连接!2*"2与#*（#）的点，6662#2"#$读得%线上的值，则得"!$4（5#）&#(（$"&&&’）（）。#",!!2"26$+1 第四章气流式喷雾干燥设计与计算图!"#$!值列线图’&% 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"##!值列线图（二）计算例题以上面计算例题中的数据为例，说明该图的用法。在图!"#$中，连接!%&#’(和"&)*!两点得到直线!，直线!与""!%线交于一点#，过#点与"%&+$连线并延长交于$线，在此点读得$值为#,’*"-。)"*在图!"##中，经!%&(’#./0-与"%&+$#$1/0-两点连线!，!线交于&%"%"!%线于%点，过"%&$’$+23·4和5#$)&#’,两点连线#，#线交于"%&3*!$ 第四章气流式喷雾干燥设计与计算!"!（）于$点，连接#、$两点得到直线!，并延长交于%线，读得此值为!#"#"$。再将&、%两值相加即%&’()"#*+"’("$，与计算值基本相同。第三节干燥器的设计工业雾化器雾距约在($左右，因其初速度很大，通常热风速度对雾距的影响不大。在设计喷雾干燥器之前，首先应根据实际情况确定雾化器的喷雾方向及与热风的接触形式，基本组合方式为上喷下并流式和逆流式，下喷上并流式或混流式（先逆流后并流）它们的塔形是有区别的。一、塔形的确定（一）上喷下并流上喷下并流式干燥器的形状与压力式上喷下并流式相似，但因雾矩较长，约在,’(-%’(.的时间喷出($左右的距离。所以有效高度应适当增长，延长雾滴恒速运动距离，以满足干燥所需时间。空塔速度也与压力式上喷下并流相似，一般空塔速度在,’/-,’0$1.之间。（二）上喷下逆流式上喷下逆流式是雾滴自上而下运动，热风从底部进入塔内，从塔顶部排出。塔的形状与并流式相同，基本是圆柱形塔体。但有效高度稍低一些，气流的运动减慢了雾滴向下的恒速运动速度，空塔速度在满足工艺要求的同时，还应满足流体力学计算结果，这样的塔形适合耐高温物料的干燥。产品的含水率也较低。(2% 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册（三）下喷上并流下喷上并流是雾化器安装在干燥器底部向上喷雾。热风也同时从底部进入干燥室，干燥后粉体从顶部排出，但因雾滴的初速度很高，容易产生局部涡流而粘壁。为解决上述问题，塔体下部可以设计成锥体，以提高底部截面的气流速度，但干燥器的直径不易太大，如果直径大后气流分配不均易引起粘壁。热空气除满足干燥要求，还要能把被干燥物料输送出干燥器外，因此，下喷上的空塔速度一般控制在!"#$%&，有时还要高一些。（四）下喷上混流下喷上混流是雾化器安装在塔的中部向上喷雾，热风从顶部进入干燥室，喷雾开始时逆流。当雾群速度降为零后随热气流向下运动，干燥产品从底部出料。雾化器的安装位置应保证雾滴不能冲到干燥器顶部，一般距塔顶’"#$。这种塔体直径应大于并流式塔体，可以采用等径圆柱体，也可以采用变径体。特点是雾滴停留时间较长，有利于干燥，但也容易引起粘壁，对热空气速度及整流效果的要求较高。各参数对产品的影响见图’()*。#’* 第四章气流式喷雾干燥设计与计算图!"#$各参数对产品的影响二、气液流向的讨论目前国内大部分气流喷雾干燥流程，都采用将液体自下向上喷雾，热风也自下向上和雾滴形成并流流动，也称为下喷上并流干燥。这种流程的优点是操作方便，液体可以靠位差流入雾化器。但缺点是必须用很大的气速度以使粉体随气流一起从塔顶带入旋风除尘器，因此塔径不能做得太大，这种方案容易出&!% 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册现粘壁现象。而且由于气速大，颗粒在塔内的停留时间短，热效率较低。另一种方案是雾化器安装在干燥塔的顶部，液体自塔顶用两流式雾化器向下喷，热空气也由上向下和颗粒成并流，优点是塔径可以适当放大而不易粘壁，此外，由于气速低，粒在塔内的停留时间长，热效率高。（一）两种流程的流体力学情况进行讨论（!）雾滴从下向上喷时，其喷出的速度!大致在!##$%&以上，而气流速度"!’很小，一般不超过#()$*&，可见速度!&!气流速度!’。由于存在相对速度（!&+!’），颗粒受到向下的阻力"，如图,+!-。［图,+.（-’）为颗粒向上运动受力图］图,+!-颗粒受力图（’）颗粒向上运动受力图（/）颗粒向下受力图1!1（!&+!’）阻力"0,#"!1$"’（,+1!）式中#———颗粒直径"———阻力系数，（&’）"!0%———气体密度，其余符号同前"’同时，颗粒受到向下的重力(!-!-(02#（""&+"’）"2#"#"（因为"&!"’）这两个力的方向一致，都是使颗粒减速运动，即4!&"3(0+)*0+)（,+11）4$5,, 第四章气流式喷雾干燥设计与计算对球形颗粒："!"（##$#%）!)!)(##!!!""$"%&’(#"#*$’(#"#("（!$")）当颗粒逐步减速，直到##+#%后，阻力%的方向与&的方向相反，&$%*$’(，即%!"（##$#%）!)!)(##$!!#!"$#"&’!###*$’!###(#（,$"!）（"）液滴自下而下喷时，同时颗粒运动速度##--#%，存在向上的阻力和向下的重力，这两个力的方向相反［见图!$.)（/）颗粒向下运动受力图］，使颗粒减速运动，其合力为%$&，即"!"（##$#%）!)!)(##!!#$"$"%&’!#"#*$’!#"#("（!$",）（)）讨论，比较（!$")）和（!$",）式，理论上，向上喷时阻力%和重力&的方向一致，都是使颗粒减速。而向下喷时，使颗粒减速的合力是%$&，向上喷时减速阶的时间和经过的距离应当比向下喷时短。但事实上，由于气流式雾化器喷出的雾滴直径很小，一般小于,0。在这样小直径的情况下，颗粒重力的%1影响可以忽略不计，即向下或向上喷时，减速阶的时间和经过的距离大致相同。到减速阶段终了，颗粒以恒速度随气流方向运动，这时(#2(#等于零，%*&，向上喷时，由（!$")）式得!$·!#·"##%$##**#3（!$"’）!)$·"%或#"*#%$#3式中#———计算沉降速度3向下喷时，由（!$",）式得##$#%*#3或##*#%理论上说，如果干燥器直径相同，风量相同（即塔内气流速度#相同），则%向上喷时颗粒速度##*#%$#3，小于向下喷时的颗粒速度##*#%。也就是说，如果条件相同，颗粒在塔内的停留时间向上喷时较长，但实际上，由于颗粒很细，沉降速度一般很小。,!, 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册（二）沉降速度的计算**1.今以颗粒直径!!"#$!%，!!"&&$$’()%，!+"$,-#’()%，"+".,/0&$%2+·!为例，计算沉降速度"(由（31./）式得.3!!"""*#!，(!+.*或.3*!+!!3!!（31.-）#$%$"*#!!."*#.!+!!"+!+"!将相应的量代入式中1/*&&$$$,-##0（#$0&$）00.34,5&4,5&"$%$"*1/"&,44!..,/0&$45&$.!!"(!+查一有关手册，当"$%$".时，$%$"$,$-5#"&$$$"+1.$,$-5#0.,/0&$由此得"("/"$,$#（3%)!），由此可见"(甚小。&$$$0&$0$,-#*现以某厂直径&$$$%%下喷上干燥塔为例，实测风量为&$$$$%)6，气流的速度为&$$$"+""*,#（#%)!）#.*/$$00&*向上喷时颗粒"!""+1"("*,##1$,$#3"*,#（%)!），同样塔径，向下喷时，"&""+7"("*,/%)!。可见，达到恒速前，上喷下或下喷上对颗粒速度"!的影响很小。但由于向下喷时可以适当放大塔径，仍能正常操作。本干燥器采*用直径&/$$%%，当热风量为#$$$%)6时，#$$$"+""$,/（4%)!）#.*/$$0（&,/）3"!"$,/47$,$#3"$,-（3%8!）"*,#%)!。这样，增长了停留时间，热量可充分利用。#3/ 第四章气流式喷雾干燥设计与计算当混流喷雾时，由于雾化器的喷射速度大于热风速度，所以在开始阶段气流与雾滴相向运动。也就是雾滴在降速阶段，气流对雾滴的影响较小，可以不考虑气流的作用，当运动加速度为零后，雾滴转向与气流同向运动，其运动速度可以近似看做恒与气流运动速度相同。因此，雾滴在塔内的停留时间由两部分组成，一部分是降速运动时间，另一部分是恒速运动时间。上喷下逆流操作在喷雾干燥中很少采用，多数出现在较大雾滴如化肥的喷雾冷却操作中，这里不做更多的讨论。三、气流式喷雾干燥器的设计实例今设计一台上喷下并流式气流喷雾干燥器：（一）基本条件产量!!"#$%&’，料液含水量"(!)*+，产品含水",!-+，进口温度#(!-,##.，出口温度#,!"#.，料液密度!/!((##$%01，粘度"/!,%（&21·3），设备所在地平均气温(4.。相对湿度##!"#+，物料比热容$（3干）!(5-$6&$%，物料出口温度#3为7#.，雾滴平均粒度%8!,#!1（二）物料衡算每小时处理物料液量(##9",(##9-处理科液量!(!!,!"#:!(;（<$%&’）(##9"((##9)#水分蒸发量&!(;<9"#!((（<$%&’）&干空气用量’!根据已知条件查)9(图得，((!#5##;$%水&$%干(,9((((<空气，(,!#5#4,$%水&$%干空气，干空气用量’!!,)4（($%&’）#5#4,9#5##;(#5#4,,7->"#-温空气比容*=!（:,,5<>:,,5<）:!(5#（"1&$%）,;(",7-4<7 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册+湿空气体积流量!!"#$%&’(’&)*"#*$（+,-.）（三）气流式雾化器的计算本设计拟采用二流式气流雾化器，用压缩空气为动力雾化料液，根据小试结果，空气从雾化器喷出的速度为+)),/0，温度"为+)1，由空气性质表查得，23此时空气的粘度!!"’&*%(’),4!·0，雾化压力#（$表压）")&354!，则在雾化器出口处压缩空气的压力#用下式计算####%#%"（）%2’则##"#（’）%2’（32#*）#’%6’%6’式中#———雾化器入口处空气压力，54!’%———绝热指数，对于空气，%"’&3则&#"（)&36)&’）#’&3（）’&32’")&’*（$54!）’&36’’()&’#7#8+)&3+空气密度"!"##&3((6"(&"##&3(#8+6+)()&’")&))3$（9/:,）))+"3&$（8;9/,）由图查得，当)<"#)!,时，有一组对应的气液比*!/*=及"!+的值，分别填入表中，其中各符号意义如下：*!———气体质量流量，9-0*=———液体质量流量，9-0)4———雾滴平均直径，!,+———气体密度，9/:,"!+———气液之间润湿周边的直径，:,根据雾滴直径的要求，在图323中，可以选出一组*!-*=的值以及"!+值。然后分别计算出+、)（料管内径）以及液膜厚度#（:,），列于下表，以第一组为例：3*!/*=")&3，"!+(’)（9/:,）"+)3"!++)(’)则+’""")&$（3:,）"!)&))3$8%3* 第四章气流式喷雾干燥设计与计算从!!中减去出口管壁厚，一般为"#"$%&，则料管内径"!’!!()*"#"$’"#$（+%&）+%,!,/&!液体#$’式中!,’!#!-.%&",’"#)-.%&·0而%,’’",#·"2!1+*!"!!""*/2""!$#2’因此，根据计算出的不同"值再计算出相对应的!值。#""计算液膜的厚度/%,",）!.//",）!./!./$’（’（%,!,’!,’/*)!./!./!./’（）%,’"#!44%,!#!*13!根据计算出的%值，再计算出相应的!值，填入表中，以第一组数据为例,+)(5.(,’"#+!5!*!"’/（"-.%&）(+!5!/"*!"计算得!!’’’"#2+!5"#""+24"!’!!()*"#"$’"#2+()*"#"$’"#$（+%&）!$#2/%,’’)3#［1%&（.%&·0）］"#$++%,!,+*)3#1*!#!#$’’’2/#$",)!./!./液膜厚度$’"#!44%,’"#!44*)3#1’"#$+接上述方法分别计算出各组数据并列于表+()中。经验证明，#$的值大于!"""时雾化不稳定，因此第六组数据舍去。经综合考虑，选择第一组数据，"’"#$+%&。计算空气用量及环隙通道尺寸因第一组(56(,’"#+，所以(5’"#+(,’"#+*!1+’4（37-.8），$+1 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册表!"#!!$"’()#料管内径料液雷液膜厚度!$&组别!$%!&"%+,（%*%+,#）%+,诺数%+,［%+,（%+,-.）］()-!/))-0!)-1!0/-1)-1!#2-3#)-!##1)-1!)-!!42-()-12/1-1/)-1#))-!/)-//()!)-0!!4-#!)-02(1)-/#)-##(10-#)-4/4(-)1(-)())-#()-((/(#-!)-3#(!#0#-)1)-(()-)(/!/##-((10)换算出每秒钟体积流量，则!$42-)//$$555)-))（1,%.）5)-（/,%,67）/0))!$/0))’!-04此值是雾化器出口面上的值，如果换算成常压下气体用量，则可以换算成压缩机的生产能力：%(&(5%/&/%/&/!’)-//&(555(-（#,%,67）%((气体环形通道面积的计算设#为液体雾化器的内径，#(为液体雾化器的外径，则#51-!,,，#(50-!,,气体通道的环隙速度’$5/)),8.，则按流量方程"##$$5（("#(）’$!!$$则(59#(!"·’$!’)-))1#59（)-))0!）!/-(!’/))5)-))4（2,）54-（2,,）圆整后(取2,,。气体通道尺寸为1-!,,，外径为0-!,,，则环隙宽度11) 第四章气流式喷雾干燥设计与计算!""#%"&’(!!!!)’（%**）$$（四）干燥塔的计算根据进出口气体温度，蒸发强度（+,$-.）.’($%-（$)),$-.）.’($%-#.#!.’.(!.’.(!(’/［012（3*·4）］（+$,$-.）（%),$-.）干燥器的有效容积%##(.$1!!!$/*#(’/0最后干燥塔的几何尺寸确定为：塔径#%))**，高度0%))**，上锥高.)))**，下锥高#%))**，直筒高/)))**。（五）验证停留时间的计算当颗粒在干燥器内的停留时间，大于或等于雾滴与气体间传质所需要的时间时才能满足设计要求。颗粒在干燥器内的停留时间可按("-式计算：$3.(’&-6.&))#0(,-%"5!)’/.$6（$/）（）（）!（.7）!-%6.))-%传热所需时间的计算按传热方程&!#’$(*"&所以，"!#’$(*式中#———气流与颗粒间的给热系数，!可由下式求出$%#!"8式中"(*———为传热的平均温差%———气体的导热系数，根据空气在塔内的平均温度，#值取)’$#.19（:*·4·;）"&$6)’#.$"8!$)$*!$)6#)*，所以#!"&!#.)［)19（3*·4·;）］$)6#)//# 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册)又因为!!"##$$%&’(，!为总的传热表面积。假定全部为*$!(的球形颗粒，以最大颗粒为*$+)",（$）计算，其总的传热表面积为!(,"#,+#.//*!""0,"#122+#$（(34）!#$-##$$+,$+#$由于干燥为恒速干燥和降速干燥两个阶段，第一阶段水分从表面蒸发的速率小于水分从物料内部向外表面移动的速率，表面保持湿润，也就是物料表面保持湿球温度，第二阶段内部水分向外迁移的速率低于表面蒸发的速率，表面上不能全部湿润，表面温度也不断从湿球温度上升为物料的最终温度。两个阶段的分界处的湿含量称为临界湿含量。根据经验，此物料的临界水分为)$5（湿基），第一阶段蒸发水量：,$)$%#"#./+（#$$02$）5+（0）",*1（/%&水34）/$2$第二阶段蒸发水量%*"606#"##/0,*1/"7#1（,%&34）,*1/空气临界湿含量&8"$1$$.9"$1$*（)%&水3%&）干空气/7#*查’0&图得到临界点上的空气温度(8"#,$:，(6;"//:，干物料产品的最终温度为的,7:。第一阶段传热量)#",*1/+（*27<0#7+/1#<2）9（<$+#1)9/1#<2）（//0#7）"#<$)$*（%=34）（*$$0//）0（#,$0//）第一阶段平均温差"((>""#)（):）*$$0//>?#,$0//第一价段干燥所需时间)#+),$$#<$)$*+),$$"""/"$1$（*@）#!$((>#)$$$+#122+#$+#))第二阶段传热量)*"7#1,+（*,/)0//+/1#<2）9<$+#1)+（2$0//）"#*.72（2%=34）77* 第四章气流式喷雾干燥设计与计算第二阶段平均温差（$%&’((）’（)&’*&）!!!"##("-（(.）$%&’((+,)&’((第二阶段所需时间/012%&&$"34**12%&&!"##(#&-&（45）"·"·#!!"$2&&1$-**1$&1("-(!#!$6!"#&-&"6&-&4#&-&（*5）!7!8，所以可以满足干燥要求。各阶段温度参数见图(’$(。图(’$(各阶段温度参数图442 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册第五章喷雾流化干燥设计与计算第一节喷雾流化干燥概述喷雾流化干燥是在喷雾干燥和流化干燥的基础上发展起来的一种新技术，是将喷雾装置安装在流化床的某一个位置，利用雾化器把物料进行雾化分散，从流化床层和空气中获得热量得以干燥。具有喷雾干燥和流化干燥的共同特点，是喷雾干燥和流化干燥的有机结合，因此它也是组合干燥器的一种形式。喷雾流化干燥自!"#$年已有相关的研究报导，%&世纪’&年代尚在实验室研究和中试阶段，并取得了良好效果。此后又成功用于乳酸钙、复合肥、钛白粉、葡萄糖、氧化铁黄、溴化钠、溴化钾、溴化铵、腐植酸钠、硅藻土、氯化钙、丙二酸、水杨酸钠、醋酸钾、硫酸钠、磷酸铵、硝酸铵、硫酸铵、氮磷钾复合肥、催化剂、硫酸亚铁、硝酸钠、碳酸钾、硫酸锌、重铬酸钠、苯钾酸钠、氯化钙、氯化锂、五氯酚钠、蛋白酶、磁性材料、高锰酸钾、尿素、钾、硫、磷酸铵三元肥的工业化生产，取得了可喜的工业化经验。!"’’年，我国采用这项技术成功用于丙二酸钠的生产中。并对靛蓝、苯钾酸钠、铅铬黄、荧光增白剂、碳酸钾等物料进行实验，取得了一些理论上的进展。目前开发的喷雾流化干燥器主要分为喷雾流化造粒、惰性粒子喷雾流化干燥（振动惰性粒子喷雾流化干燥）、喷流流化干燥等几种形式。雾化手段也有离心式、气流式（二流式、三流式）和压力式雾化器之分，其中两流式气流雾化器是常用形式。因雾化器与其它喷雾干燥的雾化器基本一致，本章中对此不作更多的介绍，主要对喷雾流化干燥的其它技术进行阐述。##( 第五章喷雾流化干燥设计与计算一、喷雾流化干燥的特点喷雾流化造粒是喷雾流化干燥的主要形式，在流化干燥的同时进行造粒，最终获得颗粒状产品。料液经过雾化器分散成微小的雾滴，涂布于在流化床中沸腾的粒子表面，接受床层和流化介质的热量。气化的水分由于流化介质的湍流运动和固体颗粒的快速循环，使颗粒与流体间的界面因剧烈运动而不断快速更新，大大强化了两相间的传热和传质。流化床的传热系数较大，流体与固体颗粒之间的传热速率大大增加，表!"#是几种造粒干燥器的一组技术经济指数。表!"#几种喷雾流化干燥器的性能中试喷雾工业型喷雾干燥器形式喷雾干燥喷雾造粒流化造粒流化造粒料液含水$%&’()’&’()’&’&’()’产品含水$%’*!+,*!’*!生产能力（$-.$/）0’+’1’2’设备容积$30’*1#,*!0#*+#*)容积蒸发强度［$-.水（$30·/）］##1*&&*,0*),##1*&进风温度$4,!’#!’,#’,!’排风温度$42’2’#’’2’热效率$%1++’!,*)1+动力消耗$-50!*&)’&!0!*&电热耗能$-5+!+!#’’1’单耗（$-5$-.产品）,*120*#0,*2,#*’!蒸汽消耗（$-.$/）)+’)+’)+’#’’’容积生产能力（$-.$30）!’0*,#*2#!’粉尘污染最小有较小最小!!! 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册二、喷雾流化造粒的经济性喷雾流化造粒也有连续操作和间歇操作之分，工业装置的连续操作比间歇操作的设备费用和操作费用更低，特别是对热敏性物料，可以降低空气量!"#，$减少能耗$"#%$!#。国外有些资料介绍，在对横截面为&’(&)的喷雾干燥$器和横截面为"(*)的流化床喷雾造粒干燥器进行比较，在蒸发能力为’*"+,水-.的相同条件下，前者设备的投资指数为/"，后者的费用为&0(0，降低投资费用为’!#。&+,生产费用前者为1$(1，而后者则为2!(2，降低费用&*(1#。喷雾造粒的产品粒度较小，难免有些飞扬的粉尘存在，有时还要填加防尘剂以消除粉尘飞扬。喷雾流化造粒是雾滴不断涂布于固体颗粒上，因此在干燥的同时颗粒有逐渐“长大”的过程，所得产品的粒径明显大于喷雾造粒，一般喷雾造粒产品粒径不会超过$!")，而采用喷雾流化造粒粒径可达到’!"%!""!)喷雾流化造粒得到产品的粒径较大，这也是它的突出特点，见表!3$。表!3$各种雾化器的粒径!!!干燥器形式配用的雾化器平均粒径4!)!干燥器形式配用的雾化器平均粒径4!)!!!转盘型离心式’"%&$"!高塔型压力式&$"%/""!多用型离心式或压力式’"%$""!喷雾流化离心式或压力式&!"%2""!喷雾流化造粒的另一个特点是流化床中淘析出来的细粉料飘浮在空气中，在干燥室表面和正在干燥的料滴上沉积，便限制了器壁沉积层的形成。一部分淘析出的粉尘与零滴接触，使得在进入流化床之前便发生聚结，从尾气中分离出来的细粉再循环进入干燥室中起进一步聚结作用，因此产品是无尘、自由流动的微粒状球体，图!3&是不同干燥器生产的产品粒度比较。进入流化床的产品具有较高的含水率，使流化床的温度较低，因此，可以在高的进口温度下工作，有效提高干燥器的热效率。从雾化器喷出的雾流含有较高的水分，流化床起到控制水分的作用，可以使产品达到较低的含水率和出口温度，使产品的含水得到控制。!!0 第五章喷雾流化干燥设计与计算除此之外，还具有以下特点：!物料停留时间短，床层温度低并且稳定，可适用于热敏性物料的干燥。例如，硫酸铵的热敏性温度为!"#$，但在喷雾流化造粒中热载体的初始温度可以达到%#&$而不发生明显的物料分解。山梨糖的稳定温度为%&$，而在这里最佳的初始温度可以达到’&&(’)&$。含固率为图"*!不同干燥器产品粒度比较+—离心式喷雾干燥—,压力式喷雾造粒-—喷雾流化造粒"&&.的山梨醇稳定温度约为#"$，而在这里的热空气最初温度达到)"&()#&$，物料的温度略高于料层的温度，但产品温度通常不会高于其耐热温度；"设备简单，便于制造和维修，投资费用较低；#具有干燥、结晶、造粒等多个操作过程，可以从液状、糊状、膏状一步制成粒状，缩短了生产流程；$在物料含水率有波动时，可以通过调整操作状态满足产品的含水要求；%在同一设备内，既可以连续操作，又可以间歇操作。三、喷雾流化干燥器的基本结构及流程布置喷雾流化干燥器的雾化器是主要元件之一，雾化器有时喷出的是料液，也可能是为造粒服务的粘合剂。根据物料不同的工艺特点，雾化器的形式以及在干燥器中的相对位置和方向不同，见表"*’。有关喷雾流化干燥器干燥室的形式目前主要有以下几种：一种是喷雾流化干燥器的上部设计成放大段，利用气流在放大段的减速作""/ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册用，不致于使粉体带出。利用雾化器雾化产生的负压或气流的回旋把这部分粉体带回流化床中，这种机型多用于喷雾流化造粒的场合，见图!"#。表!"$喷雾流化干燥器中雾化的位置序号雾化器位置雾化方式用途适用物料单雾化器，气流式%喷雾造粒无机盐、药品、染料或压力式雾化器单雾化器，在床层#喷雾造粒或涂层药品内部，向下喷雾单雾化器，气流$式，在床层中，向上结&晶，涂层药品，食品喷雾双雾化器，气流小颗粒造粒，颗粒’式，在床层上部，有食品，药品涂层一定倾角，向下喷雾四雾化器，气流!式，上面两个为压力包衣、造粒药品式，对喷!!( 第五章喷雾流化干燥设计与计算序号雾化器位置雾化方式用途适用物料离心式雾化器，安!微粒造粒染料、食品装在流化床上方气流式雾化器，惰"性粒子振动流化干膏、糊状物料干燥食品、化工产品燥图#$%是喷雾流化造粒的一种形式，造出的粒子从排料口排出，细粉从上部排出经过旋风除尘器扑集后再返回流化床中重新造粒。该流程最主要问题是连续返料问题，如果设计合理，可以连续造粒。图#$&是德国’()*()+,-..公司制造的’/+型实验装置，在装置内部装有袋式除尘器，干燥产生的粉末直接留在干燥机内进行造粒。该装置于01!"年形成定型产品，从此常规的湿法多阶段制粒过程革新成湿法单阶段造粒。直筒型流化床也是一种用于喷雾流化造粒的机型，它的特点是床的面积大，但缺点是容易产生死角，所以喷雾流化造粒的床形一般不选用这种结构，多用于振动式喷雾流化生产细粉的情况。##1 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"#有放大段的流化床图!"$锥形床喷雾流化造粒一般分为以下几种情况：!床层中放入晶种，用雾化器喷洒到床面沸腾的晶种上形成颗粒；"床层放入粉体，雾化器喷洒含有该粉体物质的液体，进行团聚造粒；#床层放入粉体，雾化器喷洒的是经过选定的粘合剂。前两种情况多用于连续操作，后一种情况多用于间歇式操作。!&% 第五章喷雾流化干燥设计与计算图!"#喷雾流化造粒干燥机$—电动机%—涡轮&—关闭口盖#—吸气调节阀!—排气调节口盖’—关闭口盖汽缸(—过滤器)—关闭阀*—过滤器和压缩空气调节器$+—预过滤门$$—手动闸阀$%—电动机开关$&—计量泵$#—调节雾化器位置$!—空气加热器$’—恒温器$(—清洁门$)—温度计$*—车身底盘%+—物料容器%$—喷雾架和调节门%%—过滤器架%&—向下折叠轨%#—排气温度计%!—进气温度计%’—排气过滤器%(—计时计%)—电机开关%*—手动阀&+—键阀&$—手动杆调节排气口盖&%—进气调节阀手轮&&—汽缸&#—手动阀&!—雾化器&’—振动器汽缸&(—泄压口盖上述三种情况造粒机理有相似处，又有一定区别，应用场合也不相同，具体情况将在后面各节中介绍。!’$ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册第二节喷雾流化造粒喷雾流化造粒机理比较复杂，它的理论基础是气固两相流体动力学特性、颗粒的涂布、气体的风选及气力输送、液体的雾化、液滴的蒸发、结晶或化学反应动力学的综合过程，以及热量及物料的平衡理论。喷雾流化造粒的最基本过程是流化床床层中新颗粒的生成及长大过程。将料液（包括溶液、悬浮液和乳浊液等）通过雾化器形成微小雾滴，喷涂在处于良好流化状态的物料上进行水分的干燥和粒子长大。粒子一般以两种方式长大，如果颗粒本身的显热足以使喷涂在颗粒表面的水分迅速蒸发，固体物质则靠分子引力而留在颗粒表面，经过多次涂布使颗粒长大。如果喷到粒子表面的水分来不及干燥，即发生颗粒之间的粘结而使粒子长大。前者称为涂布方式，后者则称为凝聚方式。按涂布机理长大的粒子为实心球体，有较高的堆积密度和机械强度，成长速度较慢。而且粒子剖面可以看到像“年轮”一样，说明粒子是一层层长大的，外形也比较圆滑。还有一种方法是把熔融的液体在同质的粉体流化床中进行喷雾，在粉体层中产生凝固干燥造粒。有人曾经实验研究了流化造粒的间歇操作、半连续操作和连续操作过程的颗粒长大动力学，根据上述理论，对尿素、荧光增白剂、乳酸钙、碳酸钾等物料进行流化造粒实验，总结出半经验式以反应颗粒的长大过程。!##!"%"（）（&’(）!$!式中!$、!)———分别为操作时间为#%$和#%!时粒子的平均直径!———床层颗粒的平均停留时间"———颗粒的长大速率常数（由条件试验测定）上式中，"值必须经过实验确定，而且它与料液的组成、流化速度与温度、返料粒度与返料比、物料停留时间与产量、流化床的结构、雾化器的结构及安装&+* 第五章喷雾流化干燥设计与计算位置等条件有关。喷雾流化造粒的成粒机理在操作中都有可能出现，但以哪一种机理为主则取决于物料性质、料液的组成和操作条件等因素。喷雾流化造粒是操作工艺性较强的干燥方法，如果喷入床层的液滴未到达颗粒表面而被热空气干燥固化，就成为新的颗粒或粉体而失去涂布使颗粒长大的作用，必然要影响到产品的平均粒度。如果料液喷涂到床层颗粒表面，使颗粒表面增湿后，热空气和颗粒本身的显热足以使深层物料的水分迅速蒸发干燥，这就产生了颗粒表面逐层涂布而成为较大颗粒。相反，如果液滴喷涂到颗粒表面而热空气和颗粒本身的显热不足以使深层物水分迅速蒸发干燥，由于床层颗粒之间的混合，就会产生多颗粒结团聚成为较大的颗粒，称为团聚造粒机理。按照团聚造粒机理长大的颗粒床层颗粒数目将明显减少，而且往往呈无定形，有较低的颗粒密度和机械强度，外形也不光滑。实际上，在流化床床层气固湍流混合运动过程中，还同时存在颗粒与颗粒之间、颗粒与器壁之间的碰撞，使得颗粒磨损或破碎变小，细小颗粒还可能被气流夹带排出床外。因此，流化床喷雾造粒是由相当复杂的物料特性、喷雾、流态化工艺和设备操作条件之间相互影响的结果。有关流化床中球形颗粒的体积增长过程，仍是许多干燥专家研究的热点问题，有人在假设一些条件的前提下，归纳出尿素的球形颗粒的体积增长公式，即%"（&’(#）$!!"!#$·&（)(%）!%·!&式中!———在*时刻颗粒的平均直径!!#———晶种的平均直径"&———料液的质量速率#———料液中溶剂的含量$———覆盖在颗粒上的固体系数!%———床层内颗粒的总面积———料液的密度!&&———操作时间),+ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册虽然上述公式还不能完全反应生产的实际情况，但也总结出颗粒成长的基本规律。实验结果已得出这样的结论，进料液的速率越大，颗料生长速率也越大，到达极限平均粒径的时间长，极限平均粒径较大，这对于喷雾流化造粒的工艺设计和技术预测有一定参考意义。对于一些以粘合剂为液桥进行团聚造粒时，粘合剂的性质以及用量等也影响颗粒成长的重要因素。喷雾流化造粒机理是相当复杂的，不仅设备结构影响操作效果，而热空气状态、料液性质、雾化器形式、操作参数以及安装位置，床层粉末情况也都从不同角度影响操作。由于实验条件有一定区别，所以不可能有统一的结论，下面介绍反应在具体实验条件下的基本结论。一、喷雾流化造粒的影响因素（一）气体因素气体的温度主要是进出口温度对干燥效果的作用，同时也影响床层温度。在喷雾流化造粒中，热敏性物料，气体的进出口温度对产品质量影响甚大，如染料、医药等物料。过高的空气温度会使产品色光强度、分散性、溶解性、生物活性或含量、药效等指标下降，温度过低不能保证产品的含水率。比如在某染料的喷雾流化造粒中，进口温度!""#时，产品含水率为$%，当进口温度提高到!&"#，产品含水率为!%。进口温度过低会使设备的能耗大，效率低。另外，过低的出口温度可能有结露问题，使扑集系统的阻力增大，进出口温度的实验结果见表$’(。表$’(部分物料的温度条件物料名称苯甲酸钠铅铬黄靛蓝分散蓝酸性橙!进口温度)#!("!&$!&"!&"!&"出口温度)#*"+$+$$","热风温度还是决定床层温度的因素之一。在喷雾流化造粒中，床层内存在一个温度变化灵敏区，这个区域就是雾化器的喷雾区，该区的温度直接反映进$+( 第五章喷雾流化干燥设计与计算料量的大小。如果此处的温度过低，则说明进料量与气体温度不相适宜，床层粘度增大，可能会出现结块或死床。温度过高则产生的细粉量增多，成粒率降低，下图是在同一台实验装置上求取的床层温度与产品平均粒径之间的对应关系。图!"!不同床层温度下的成粒情况#—铅铬黄$—苯甲酸钠%—靛蓝图!"!为三种物料在不同床层温度下的成粒情况。由图可知，对于铅铬黄而言，当床层温度增大到一定值时，平均粒径的增长趋势渐慢，曲线变得平缓。对于苯甲酸钠，提高床温，粒径增长明显。这是由于二者的成粒机理不同，对于按涂布机理成粒的物料（苯甲酸钠）希望有较高的床温，以提高水分蒸发速率。对以凝聚机理成粒的物料，则不宜选择太高的床温，水分迅速蒸发后使粘结效果变差，影响粒子的粘结长大，床层温度高时成粒率下降。对于不同的物料，应根据其成粒机理和物料的耐热温度选择合适的床温。（二）料液因素有关料液对流化床成粒率的影响，虽然与喷雾造粒有相似之处，但也不完全相同，它们的成粒机理是不相同的。对于喷雾流化造粒，能否正常雾化料液是重要的第一步，料液的性质如粘度、表面张力等性质影响雾化效果，如果含固率高到某一值，必然使料液的粘度增加，雾化会出现困难，所喷出的雾滴不均匀，而常出现大的雾滴，严重时不能雾化，就更不能实现造粒了。如果含固率选!&! 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册择不当，会使产品的堆密度、粒度以及机械强度发生变化。提高料液的含固率，会使生产能力提高，粘度增大、水分蒸发量降低。但对于不同的物料都有合适的最高含固率，超过一定范围会产生更多的游离细粉，料液含固率低于某一值则能耗增加，粒子长大速率降低，对成粒率也无益处。因处理的料液十分复杂，也没有标准值，设计者只能根据处理料液的具体情况通过实验确定最佳的含固率。但应说明的是，如果进行小试，因设备规模的局限，雾化器孔径较小，与工业化装置规模的效果不一定能够完全吻合，在设计时应进行技术预测是很关键的，表!"!是对某些物料的实验情况。表!"!参数进风温度床层温度平均粒径含水量浓度#$备注#%#%#&&#$物料尿素’!()*+,!-,(’,+(./+碳酸钾*’(0!.,,(*!,’,(+,,,10(,1’+含有2345*磷肥*,(0,.!,-,.(**催化剂.,(.!*,,+.,+(.+荧光增白剂.,(*!*,,6,(’,,10(,1)*多组分物料乳酸钙!,(6,!,0,,1!(+.)保留!分子结晶水磁性材料!,*,,6,,1*(,1’!多组分物料不论是哪种成粒机理，料液的粘度大都有利于提高成粒率。因为粘度大时雾滴与颗粒间的团聚几率就大，颗粒生长速率高。但科液粘度还受其它因素的限制，所以要视具体效果酌定。进料量的增加使单位时间内喷涂到颗粒表面的固体含量增加，床层的颗粒直径就随着进料量的增加而变大，如果设备不变，进料量的变化可以用喷雾密度的值表示。图!"6为荧光增白剂在不同的喷雾密度条件下、床层平均颗粒直径与操作时间的变化情况。但进料量的增加必然导致能量消耗的增大，所以进料量应控制在允许的范围内。!66 第五章喷雾流化干燥设计与计算图!"#喷雾密度对荧光增白剂粒子长大的影响（三）雾化器的因素常见的雾化器安装位置有三种形式：!安装在床层的底部，雾化器埋在床层里，由下向上喷雾。这种方式产生的粒子堆密度大，粒子也大。但自身产生的晶种不多，需要进行返料，有时返料比高达$%&；"雾化器安装在床层的侧面，也称为侧喷，这种形式常用于大型设备的多雾化器的场合；#雾化器安装在床层的上部中心处，向下喷雾，多用于中小型设备的单雾化器，这种情况是最常见的安装方式。雾化器的安装位置，也就是雾化器到床层的距离是操作的敏感参数，理论上，雾化器的安装高度应使雾滴到达床层时既能使粒子相互粘结（团聚造粒）或均匀涂布于粒子表面（涂布造粒），又不致于产生过大粒子，过高或过低都影响造粒效果。图!"’是在实验装置上对某物料进行实验，采用两流式气流雾化器，气流的环隙速度为()%*(#%+,-，从实验结果看，雾化器高度在(%%++时效果最理想。喷雾干燥用的三种雾化器这里均可适用，国外大型设备用离心式雾化器，!#’ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册中小型设备都以压力式和气流式为主。不管是采用哪种形式，雾化角一定应把雾滴喷洒到整个床面上而不发生粘壁现象。如果采用气流式雾化器，料液的粘度要高于压力式，但气流式雾化器用于雾化的压缩空气产生的雾锥应有一定的旋转。雾化器的基本规律是孔径大则干品粒度也大。物料在床内的停留时间相应增加，否则会造成产品水分超标。图!"#雾化器高度与成粒率之间的关系（四）粉体性质从实验结果得知，床层上的粉体起到喷雾造粒晶种的作用，晶种的粒径小，颗粒生长速率就高，但晶种粒径太小容易被气流带出流化床，过大又影响粒子的生长，应对具体物料通过试验以确定出合适的粒径。（五）操作条件的影响操作条件主要是雾化器的雾化压力（压力式）气体压力（气流式），和线速度（离心式）。操作气速和静止床高度的影响。操作气速的选取要以保证床层颗粒始终处于良好的流化状态为原则，操作速度应介于颗粒的临界流化速度和带出速度之间。图!"$是以氯化物为晶种，（平均粒度为%&&），对含固率为!’%()的苯甲酸钠溶液进行喷雾流化造粒实验，操作气速对最大粒径的影响情况。由图可以看出，当流化气速分别为*+(*’,-和*+$!’,-时，颗粒分别长大到*+&’’和*+!’’。此后随着时间的延长，床层粒径趋于最大值。说明适当提高操作气速有利于粒子的长大，但有一个最佳值，无限地提高气速效果并不理!($ 第五章喷雾流化干燥设计与计算想。操作速度的最小值应由床层处最大颗粒的起始流化速度所决定，允许的最大操作速度必须低于上部截面上最小颗粒的带出速度。例如，在某肥料的干燥时，按气体分布板截面的计算，空塔速度为!"#$%&’，保证(%%。左右颗粒不被带出，塔体的终端速度为("!#%&’，而分离段的带出速度约为()%&’，扩大段的带出速度约为)"**%&’。按最大颗粒+%%计算流化床的起始流化速度为!"+$%&’，因此，操作速度取!",-+"(%&’，这样可以保证了+%%的颗粒正常流化，而(%%左右的小颗粒不致于被带出。图./*操作气速与最大粒径的关系二、喷雾流化造粒塔的主要结构设计流化床干燥器的结构主要由壳体、气体分布装置（孔板）、内部构件、雾化器以及出料结构组成，虽然流态化技术已经有多年的研究历史，但因其影响因素多，情况复杂，所获得的研究成果还不能准确描述实际的工作过程，所以真正的设计参数在很大程度上还要来自于半工业甚至工业规模的实验结果。因此它的理论研究还需长时间的进行下去，下面对干燥器的主要结构作一个基本情况介绍。.,# 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册（一）壳体壳体的作用是保证流化过程、传热传质过程，局限在一定的空间范围内，以生产出合格的颗粒状产品。常采用的结构是圆柱形和圆锥形，上部有圆柱和带放大段结构的区别，圆柱形壳体结构简单，制造方便，设备容积的利用率也高，在生产和设计上也已积累了丰富的经验。主要缺点是在整个截面上料层剧烈混合，固体粒子与器壁以及粒子之间的磨损较为严重，颗粒的破损率高，产生的粉料也比较多，床层气速不易均匀，流化状态不好掌握，容易产生死区，出现漏料的现象。圆锥形流化床造粒塔的底部呈锥形，这种结构的特点是床层截面积从分布板向上沿轴向逐渐增大，与此同时，相应的空塔速度逐渐减小。这与固体颗粒沿床层高度逐渐变细相适应，便于处理粒度分布很宽的物料。由于壳体轴向横截面不同，每个截面上的气流速度也不同。锥形床分布板处截面积小，气流速度高，可以保证大的颗粒流化，而上部截面积大，气流速度低，可以使细颗粒保持在干燥器内不被气流带出干燥器，使之进一步团聚造粒。锥形床的分离高度比柱形床低，从而也降低了塔的高度。由于锥形床有一定角度，所以可能会引起物料的粘壁，特别是热敏性物料，锥形床的角度设计要考虑细粉的粘附和清除问题。另外，锥形床的阻力也大于圆柱形床。（二）气体分布装置气体分布装置的作用是保证物料处于良好流化状态，又无漏料现象。分布板结构的设计是流化床设计中的关键问题，作用范围一般只局限于分布板附近一定高度的所谓分布板区。床层内的气体与固体颗粒的接触在许多工业流化床装置中，一般常采用多孔板形式，孔的分布有正三角形、同心圆形等。但这种板型当有较大颗粒时，因不能流化而沉积到床底，或堵塞气孔，严重影响气体的分布，如果是热敏性物料，还可能长时间接受高温而熔融，产生的危害更加严重。目前，分布板的开孔形式又增加了斜孔形、风帽侧流式以及篦式。实验表明，一般流化床（图!"#$）干燥器开孔率愈大，流化质量愈差，减小!%$ 第五章喷雾流化干燥设计与计算开孔率可以改善流化质量。但开孔率过小，会使阻力过大，动力消耗增加。一般开孔率取!"#$"，其下限常用于低的流化速度，干燥粒度较小的物料。图%&’是国外近年在圆锥形喷雾流化造粒干燥器的基础上开发的旋转气流流化床造粒装置。它的结构和分布板的结构与传统形式均不相同，壳体的下部像鼓形，底部的分布板是一块旋转狭缝的波纹板，在板上有()副狭缝为(**的波纹条，并在分布极的中心有一个直径为+,**的圆锥体。当热空气从波纹板的狭缝中吹进时，气流在“鼓”形区旋转上升，带动物料沿逆时针旋转上升产生离心力，强制颗粒顺着器壁上下滚动。实验结果表明，用这种新型的旋转气流流化床造粒时，具有颗粒精细均匀、密度高、颗粒球形度好等优点。成粒率高，操作简单、所造成的颗粒直径范围大。图%&’旋转气流的喷雾流化床-&旋转气流流化床(&旋转气流流化床工作原理%+- 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!"#$普通流化床（三）排料结构对于间歇式操作，排料的方法比较简单，有采用开门排料，还有采用将干燥器下部移出排料的方式（但这种方式也只局限于小型设备）。对于连续式操作，排料的方法常在塔身的适当位置装设溢流管卸出颗粒成品。这种卸料方法对于大直径的工业流化床需要确定卸料点的适当位置和数目，目前尚无一般准则可供遵循。再者，如果床层中颗粒粒度发生变化，床层将会产生瞬间膨胀现象，但溢流料口的位置是固定的，以至床层的膨胀可能导致出料量不均，影响设备的生产能力。颗粒粒度不均匀，也影响了产品的质量。另外，如果流化介质的流量有波动时，可能有较大的颗粒不能由溢流管排出而停留在分布板上，使操作恶化。采用溢流管出料，既使在正常的操作情况下，也由于颗粒在设备内的停留时间较长，生产强度比所提出的卸料方法为低。采用沉落式卸料方法是在锥形分布板的中心下料口装设排料管。这种排料装置的特点是避免物料堆积在分布板上形成死区，防止物料粘附在分布板上熔融，减少颗粒成品在设备内的停留时间，从而提高了生产强度。即使在送入的热空气不足的情况下，大颗粒也不致于停留在分布板上，而能充分实现流化，并且可以根据要求把成品粒度调节在所希望的范围内。!&% 第五章喷雾流化干燥设计与计算三、流化床的流体力学计算临界流化速度计算临界流化速度可选用下列三种方法方法!!%’(&%-$")（!*+!,）!"#$%&’&%’’&%&.（/+0）",!,式中"———颗粒直径，21!"———临界流化速度，23*。0———颗粒密度，4562!*0———空气密度，4532!,———空气粘度，21,·*","1(本式的应用条件是7（#为流化床直径，2）。#(&方法(根据公式0"8!*·&$%#(（/+$）’,!,计算出阿基米德数$%，再根据()#（*$%）的关系图，查出临界流化状态下的李森科准数(，然后再代入下式)0()·’,·&·!*!"#（/+/）!!,(式中’,———气体运动粘度，23*方法0根据对流化床床层阻力的研究，得到临界流化速度的方程式：$%+,9#（/+.）!+!&!%;/!/&0:0$%!&!!&式中!&———固定床的空隙率，对于相同大小的球形颗粒在任意充填的情况/;0 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册下，空隙率平均为!"#"#$·$&!$%（()*）%’式中"#———临界雷诺数$当采用锥形床时，临界流化速度与圆柱形临界流化速度的关系为：&当!+,!-，."*/0"1时，%&."##!2$%（）·!$（()1）%当!%.!-时，&,!2$%（）·!$（()3）%式中!2———锥形流化床的临界流化速度，456$!———锥形床的圆锥角&———流化层上部截面直径，4%———筛板直径，4（二）流化床的带出速度方法.根据下列计算!7!".!#0%!"..*()!"0（().!）!89:.;!"!!<*<’(<（"6)"6）)方法,!89:%!",0%’（()..）!"&#&式中———空气粘度，4=&·6#&操作速度流化数!*7%%<>0（().,）!7式中!———操作气速，4?6根据具体情况可选用操作气速，(*# 第五章喷雾流化干燥设计与计算!!""·!"（#$%&）操作气速可以根据#$和!由下列方程式来确定’()##$·!%&!（#$%’）’()#%*+,(-!#$·!本式的适用条件是流化层空隙率：当!!,(##.,()#，!’/%&!所以(0%&(0!!（#$%#）’/操作速度与带出速度的关系是!!（,(1.,(-）!。234（三）分布板的开孔率气体分布板开孔率的大小，直接关系到流化质量，分布板开孔率的计算，可采用下列方法：!方法%根据!!计算开孔率，其中!’1*"+!,!)（#$%-）!#01式中"+———床层压降，5678"+!,（%$!）（#9$#0）%&)———系数，取.&’!,———气孔速度，879,———床层高度，8方法1根据稳定性临界压降计算，分布板最小压降"+与床层压降之比，根据经验可取"-8:;!（,(%.,(’）"+先计算出<=值，再按.>$%&图术得孔系数.>，再计算气体孔速1*"+8:;!,!.>（#$%)）!#0#)# 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册&&#%"’%""#还有人提出，必须使分布板的阻力!!!"#$"为入口动压#的(’’倍，即&#&#&&#%"’""#!#$"$(’’（)*(+）&#&#(’"’$""#（)*(,）!!式中"———入口气速，!-."#———阻力系数，取(/)0&/)，计算出"值。分布板的临界开孔率$。"还可以按下式计算，即"$&$1$’/(!%（）$’/(!%（）（)*&’）""#%"#式中"———入口气速，!-."#$———床分布板直径，!%"#———入口管直径，!方法2临界开孔率&&324)(&’·#%·"1·(（）&324)’$1$&（)*&(）(!#（#.*#%）*（’!’）(式中&———校正系数，取(/)’———开孔型分布板阻力系数，取&/)"156"789(———参数，($5#!’%’———静止床空隙率*’———静止床高度，!)’、)(———分别为进气温度和尾气温度，:上面的各流体力学参数都有几种不同的计算方法，所得的计算值不完全相同的。相关系数的取值也都有一定范围，因此计算时应结合实践经验，再进行具体分析，确定最后的工业化设计参数。)3; 第五章喷雾流化干燥设计与计算四、设计实例某无机颜料，进行喷雾流化产品，热介质为燃气直燃加热空气，基本条件如下：生产能力：!!"#$$%&干品’(物料初含水率：")"$*+%&水’%&湿物料产品含水率："!"$*$,%&水’%&产品空气加热前：温度#$"-.空气初始湿含量：$$"$*$$-%&水’%&绝干燥空气物料初始温度：#/)"-.物料干燥后出料温度：#%!"+$.物料热容：0&")*$’(（’’)·.）干燥器热空气进口温度：1)"!,$.尾气温度：1!")$$.水的热容：*2"-*)34%5（6%&·.）#粒子重度：!7"++$%&68#粒子堆密度：!79"-$$%&68产品粒径：+:"$*388#经实验干燥强度：,"3$%&水（68·(）设备热效率："",$;（一）物料衡算初始物料加料量（)<"!）（)<$*$,）!)"!!"#$$="4)!*（,%&’(）（)<"）（)<$*+）)水分蒸发量-"!)?!+%,/,%//,%,5!:":)+$%/*,%&+（/%,.$,）（55,),%54+）!+%,/.,%//,%,5!,%$,$4（6;=），因采用锥形,%,*4-.,%54+床，锥形床板直径*为,%4*，床上部直径+为$%+故临界流化速度+$*$%+*)?!,%$,$4.（）!,%$,$4.（）!,%’（/62=）A,%4**%带出速度带出速度-4& 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册+,-%（!()!*）"!!"#$[·]#.&&’!*"*&+,-é%（001)1203%）/425+ù/)%$êê&&’121&3’úú/5/+1ë1203%/45+1û$&23（%6,(）-2操作速度操作速度!为临界流化速度的%倍，所以!$%!7$%/12-5$+2’（&68(）%2空气的塔内流速出口空气干基比容（出口空气为+119）（1233-:+2&%%/1215+）（&3-:+11）$&$&3--$+2（&6,;<绝干空气）-出口空气流量%!"#$54--/+2&$+13&（16,=）设干燥器直径>$+206，则空塔速度%!"#+13&1,-011!?$$&$+2%（56,(）#&1235’/+20&%计算气速略小于所需干燥气体的风速，应以干燥所需气体风速为准，取!$+2’&6,(。（三）干燥器尺寸的确定根据试验得到的蒸发强度，干燥器的有效总体积(%+&2’-’$$$’2+06)51干燥器直径已选定，有效高度’2+0*$&$&2’（06）1235’/+20为防止细粉的带出，设备上部设有放大段，放大段直径为+51166，放大段处的风速’51 第五章喷雾流化干燥设计与计算"#$&!大!（）’"#(&!"#（&)*+）"#%（四）分布板的开孔率根据经验，取静止床高"为"(,))，床层空隙率!!,#-(，固定床的空隙率,"+/0,,!,!".!".!,#121则流化床的高度"+$,,".!,".,#121"!",!,#"(’!,#1（$)）".!".,#-(床层压力&##!"（".!）"$!,#1$’（".,#-(）’$$,!(2#（0345)）（五）分布板孔速&’#6&"0%,!&&取（&!8）!"7111&%"’(2#0%,!!&1#（0)*+）1!,#20$0如果&取，则%!0$#（-)*+），所以开孔率1"#(&#!’",,9!$#(9&1#0"#(&#!’",,9!1#19，经综合考虑，开孔率定为#!(90$#-第三节载体喷雾流化干燥器一、载体喷雾流化干燥器的特点载体喷雾流化干燥器亦称媒体喷雾沸腾干燥器，是根据流化技术，喷雾技(%" 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册术设计的可连续干燥液、糊状物料的连续式干燥设备，所得产品为粉状。在流化床板上，装填一定质量的直径为数毫米的球状粒子，这些粒子在干燥过程中无化学反应，因此也称为惰性粒子流化床干燥器。惰性粒子流化床喷雾干燥器的特点是取代了液体的蒸发、结晶、过滤、干燥和粉碎、筛分等工艺过程，并且在加工过程中热量和物料的损失少。它同真空蒸发及真空干燥箱相比，体力节省!"#$倍，电能下降!#%倍，金属材料消耗降低!$倍，脱水成本下降%倍。同喷雾干燥相比，总能量消耗和体力指数均下降!倍，场地和空间缩减&#$倍，设备质量降低&倍，金属消耗减少’#"倍。表$("是惰性粒子喷雾干燥器与喷雾干燥器几个指数的比较。表$("惰性粒子喷雾干燥与喷雾干燥装置的比较比较项目喷雾干燥惰性粒子干燥比较项目喷雾干燥惰性粒子干燥干燥器容积!#))#)$所需动力!#)!#)所需风量!#))#*供料方式雾化器雾化器所需热量!#))#*热容量系数&)+#&,%!-#%-’"-,&$!)%由于这种干燥器具有对流和辐射的两种传热方式，惰性粒子喷雾干燥器具有很高的容积传热系数，经许多实验证明，体积传热系数可以高达到-’"-./0’（1·2·3）以上。所需体积仅为喷雾干燥的!4&)，风量也减少近’)5。无论是生产运行成本、设备投资还是附属设备、土建费用都大幅度下降。由于惰性粒子处于沸腾状态，料液向流动层内自然分散，料液的分散与处于沸腾状态的媒介物体粒子所具有的功能和料液粘性力之间的平衡关系，对&)67·8以下的高粘性料液都能够进行分散，对雾化器的要求也不是很高。料液水分蒸发之后，包围在媒介物体粒子表面上的固体，由于情性粒子的剧烈运动所产生的摩擦和粉碎作用，使物体从粒子表面脱落，产品的粒径基本保持了物料的原始状态。目前，载体喷雾流化干燥器已制成惰性粒子喷雾流化干燥器和振动惰性粒子喷雾干燥器两种形式，它们的工作原理基本相同，但振动惰性粒子喷雾干燥器的流化速度要小一些，它主要靠孔板的振动使粒子流化。$-& 第五章喷雾流化干燥设计与计算二、载体喷雾流化干燥器工作原理情性载体喷雾流化干燥器的典型结构如图所示，料液（溶液、悬浮液、提取液、糊状物）经雾化器均匀地喷洒到呈流化状态的惰性粒子上，惰性粒子在分布板上方，受穿过分布板热空气的冲击而流化。热空气在使惰性粒子流化的同时，也将热传递给粒子。当料液喷洒到粒子表面时，接受粒子的热量（由内向外）和热空气的热量（由外向内）使水分迅速蒸发，物料在粒子表面形成薄壳。物料由弹缩性变为弹脆性，由于粒子的剧烈运动产生碰撞和摩擦，使已干燥的物料从粒子表面脱落，并被研磨成细粉，呈分散状态随尾气带出由气固分离装置收集。大体可以分为三个阶段，即料液涂布于惰性粒子表面，水分受热气化物料干燥，干物料脱落。但在实际生产中，这三个阶段并不完全独立，见图!"##、图!"#$，部分物料干燥条件见表!"%。除表中所列产品外，还可以干燥滑石粉、碳酸钙（轻质、重质）、氧化钛、氧化铝、氧化锆、研磨材料、氧化铬、氢氧化铝、磷酸钙、铁粉、铅粉、硫酸铝、聚氯乙烯乳胶、硅有机树脂、苯乙烯树脂、有机玻璃、丙烯酸树脂、有机色料、有机颜料、脱脂乳、面浆、植物提取物。图!"##惰性载体干燥器简图#—上锥体$—圆柱体&—床层’—惰性载体!—雾化器(—扩大段!)& 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册表!"#某些物料的脱水条件进料含水进气温度床层温度出口温度产品含水物料名称雾化方式$%$&$&$&$%六氯苯’!()*—+!)气流式雾化器氯化钠+*(#*—+**,(气流式雾化器莳萝+!-.*(/*-(0*.*-.!#/"0压力雾化器（*,(-*,/123）间断喷料，含固量蜀葵.*-.!(/*-(0*.*—"0可为/*%-/!%蜡菊.0-.!(**-((*+*—"0气流式雾化器钛白粉!*)**(/*—*,)气流式雾化器氧化铁黄’!/!*-/+*+*#!*,!气流式雾化器增湿剂45#*(#*—.*(,!气流式雾化器鞣料!*!0!—(#**,!气流式雾化器氯乙烷磺酸盐#+)/*—()**,./气流式雾化器光学漂白剂+*(+*-(.*—+!-+!0,/-)气流式雾化器锌铬黄#!)**—(**(气流式雾化器分散黄#!(#!—.*/气流式雾化器二溴代苯丙蒽醌+*(+*—.**,!气流式雾化器还原金黄染料+*((!—+!(气流式雾化器!+) 第五章喷雾流化干燥设计与计算图!"#$惰性载体干燥器干燥原理简图由于塔内剧烈流动化的媒介物体粒子群所产生的粉碎和磨碎作用，干料从媒介物体粒子表面剥离脱落，使用媒介物体喷雾流化干燥装置制成的干燥制品达到了接近原料粒径状态。图!"#%是聚苯乙烯树脂料浆原料和干燥制品的粒度分布情况，图!"#&是硫酸钡料液—粒度分布。!’! 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"#$聚苯乙烯脂料脂料液—料度分布图!"#%硫硫钡料液—粒度分布图三、实验室研究实验研究使用的流化床有#!&’’，底部直径为#()’’，锥角为$)*的圆锥体。热空气经分布板进入流化床中，料液从高位槽中流下，由二流式雾化器喷洒在流化床中呈流化状态的惰性粒子上，干燥合格的粉料从出料口溢出，由旋风分离器收集，流程如图!"#!所示。!+& 第五章喷雾流化干燥设计与计算图!"#!试验型喷雾流化设备及系统图#—钢丝网过滤器$—罗茨风机%—循环阀&—放空阀!—小风量调节阀’—大风量调节阀(—小孔板流量计)—大孔板流量计*—电加热器#+—三相调压变压器##—三通阀#$—空气分布板#%—流化床本体#&—出料口#!—出料口调节板#’—螺旋加料器#(—减速箱#)—电动机#*—旋风分离器$+—集料器$#—高位槽$$—电加热器$%—过滤器$&—转子流量计$!—调节阀$’—空压机$(—转子流量计$)—调节阀$*—雾化器%+—喷口%#—温度计%$—热电偶%%—电子电位计%&—测压孔%!—差压计（一）流化床内温度分布分析当采用雾化器侧喷用山梨糖实验中，测量了温度分布如图!"#’所示。在喷雾流化干燥中存在一个床层温度急剧变化的底层区域，此区域粒子上的薄膜与热空气之间的传质速率非常大，在这个区域几乎完成全部干燥过程，其它各点几乎不存在传热过程或传质量很少，所以其它各点的温度都很接近。从图!"#’中可以看出，在喷雾区内床层温度最低，这是由于粒子上喷涂了一层冷的料膜。虽然有粒子内热源和热气流的外热源存在，并且在两热源的作用下迅速升温。但因热量很有限，不足以使料膜水分大量汽化，使料膜升至某一温度，当部分水分蒸发后料膜必然粘度显著增大，必需控制一定的喷液量，否则将破坏正常的流化状态，严重时会造成死床。!)( 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"#$山梨糖喷雾流化干燥试验中流化床内温度分布喷雾区内的床层温度!的数值主要取决于料液的初始温度及喷液量，突%然进入流化床内大量料液致使这一区域的温度明显降低，它也是反应最敏感的温度指数。（二）流化状况分析研究者在硫酸锌干燥中观察得知，当空塔流速为&’()*+时，喷料前粒子流化状况正常，但喷料后流化状态恶化，若将空塔气速提高到&’,)*+时，再加入一些较细粒子，喷料后流化正常，而且生产量也提高-’#(倍。较小的粒子送入流化床后，一部分粘结在粒子表面，另一部分在粒子之间呈自由状态。若细粒子的直径大于料液薄膜层厚度时，就可以避免任意两个颗粒直接粘接在一起，同时，也使任意两个粒子间的滑动摩擦变为滚动摩擦，见图!"#(。当对二氧化钛进行干燥时，床内装填了平均粒径为#’!))的瓷球作惰性粒子，产品细度为-.!目，筛余物少于&’%/。说明流化床内存在大量的干二氧化钛细粒子，在干燥过程中起到离散惰性粒子的作用，才使得粒子之间直接粘结的机会减少，能够保证其正常运行。!,, 第五章喷雾流化干燥设计与计算图!"#$细粒子、颗粒及薄膜层在流化床内相对位置模型四、主要技术参数的确定（一）体积传热系数我国学者在采用直筒锥形床进行干燥实验时，通过对萘磺酸盐溶液、洗衣粉悬浮液、涂墙粉悬浮液、无水氯化亚锡溶液以及苯甲酸钠溶液进行实验，提出了体积传热系数的关联式。+!,"-"’(!0"0(（!’2!2(）’(0!（!"//）!%&’(’)*/#$!1%&!.".".#2)#0式中!———体积传热系数，3（45·6）%———流化床密度!,"-———气体导热系数，3（45·6）0———惰性粒子密度，6745!.".———惰性粒子直径，5#$———雷诺数!1———考虑溶剂相变对传热影响的数（!)&&4#*·+）&———气化潜热，68967#*———温度差，:+———比热容，8（467·;）%&———普兰特数!)* 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!!———加料量，"#$%&#———料液密度，’($"!!"———静止床高度，"———料液粘度，)*·%"!#+———分布板处截面积直径，"式中各参数的范围为,-./$+/+#-.，0""!%1!2""（二）惰性粒子上料层厚度的确定在苯甲酸钠实验中，从流化床中取出的颗粒观察其剖面可以看到有一层紧密的壳层，说明料液的喷涂沉积与干燥是在颗粒上薄膜层的条件下进行的。在硫酸锌喷雾流化干燥实验中，发现有一些小粒子在颗粒上面呈梅花状颗粒，显然这是颗粒上薄膜将干粉粘结所致。根据干细粉体、颗粒及薄膜层的物理模型，由质量平衡算得颗粒上薄膜的厚度!为#-#3（240#）$&!·"%’!-3··(·%5（2407）#&5"!67"#$3+4##)·*（#40*）*!+（2402）*3#8%（2409）式中%、%———流化床内干细粒子、颗粒的平均直+,$"!-———颗粒表面料浆薄膜层上不粘有干细粒子时的薄膜层厚度，$"———干细粒子粘在薄膜层上对薄膜层厚度的影响系数$)———颗粒表面粘结干细粒子的粘满系数，)!+&!———喷入流化床内的料浆量，’(81&5———流化床内惰性粒子的重量，’(#!%、!!———颗粒、料液的重度，’(8"2:- 第五章喷雾流化干燥设计与计算!———流化床内的流化高度，!""———粒子轴向运动的平均速度，!#$（三）料层的薄膜层所需干燥时间的计算直径为#的粒子上包有厚度为!的浆料层，其湿含量从$加干燥到%&’$(，所消耗的热量%为!--%)"［+（#%,(!&）.#%］·&&（/.(0）*"$’.$(&&)#,’（+(-.(&）（/.(1）’.$’式中———热损失系数"(&———料液温度，2(-———床层平均温度，2#———在床层温度下水的气化潜热，34#35’+———料液薄膜层平均定压比热，34（635·2）&&———料液升温和水汽化所需热量，34#35料液薄膜在流化床底层区内依赖于热气流与薄膜之间的热质交换，在$时间’内其传递的热量为(%’)%’·&(·!（#%,(!）·$’（/.(7）由薄膜层厚度分析可知，’极小，’!#，当薄膜层干燥所需的吸热量%等%于在$时间内的传热量%时，两式相等，经整理’’·8$+&’&（/.-&）$’)(%’&((式中%———底层区气体与薄膜间的放热系数，34（#!·$·2）’&(———底层区内热气流与薄膜层间的传热平均温差，2&()(9%.(’(’(9%———热气流平均温度，2取对数平均值，(9%)（(’.(-）6:;(-/7’ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!!———热气流进气温度，"!!———薄膜层平均温度，"，取!!#!$上式可以看出料液薄膜层干燥时间"与各影响因素间的关系，若要缩短!薄膜层的干燥时间就要设法去减薄料层的厚度!，保证正常的流化状态，增加%流化床内的扰动以提高"，提高进气温度!，但对热敏性物料提高!可能受物!!!料热稳定性的限制。上式可以认为是单个粒子上料浆层干燥所需要的时间，那么，在床层中，再引入惰性粒子用量后，料层干燥的时间为"#·#)·$%,-!"#%&’!(#·%!·（!*$）·（/*$!）")$)+%.式中———热损失系数#"0———料液喷入量，1234,#)———热空气平均运动粘度，536$%———同前")———气体流量，1234$)———气体平均导热系数，17（35·4·"）,%!———底层区内气体与薄膜间的放热系数，17（35·4·"）&+———静止床的空隙率&!———流化床底层区高度，5%.———颗粒轴向运动的平均速度，584从上式可以看出，影响料液薄膜层干燥的时间"各因素之间的相互关系，!减少干燥时间的主要手段是减少喷液量"，提高热气体进口温度%!和增大气0体流量"。)（四）干燥器的生产能力关于干燥器的生产能力主要引入下面三个公式。")·%)+·%（!!*$+）最大喷液量"05)9#·$（/*$,）%&’!(·#·&)%/:, 第五章喷雾流化干燥设计与计算""·!"%·!（#&’"%）&’%&最大生产能力!!"#$·$(·（-’..）()*&+#·$"&’%,最大面积蒸发强度’(·""·!（#&’"%）%&’%,&$·（-’.*）()&*+#·$"·$(&’%,式中’———流化床空塔速度，!/0，其它符号同前(另有国内学者采用因次分析有方法，得出计算体积蒸发强度的无因次准数关联式’."4·!(!·""·%()(-&&()(&&$&)1123&(,,-·./)·!#·$5·*·+5()228*’()&-(&（"67+5·$"）（+570）（-’.-）.式中&———体积蒸发强度，9:（7!·5）"0———绝干物料量，9:!(!———料层与排气温度的对数温差，;""———导热系数，9<（7!·;·0）,.%———比表面积，!/!,)———干燥表面积，!!#———汽化潜热，9<79:.———惰性料子松密度，9:/!$1*———滞留率，9:干物料/9:惰性粒子+5———惰性粒子直径，!,-———雷诺数./———普兰特准数"6———进料率，（以水分质量计）9:/0———气体粘度；="·0&"0———静止床高度，!-8. 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册五、载体喷雾流化干燥器设计要点（一）流体力学参数由于流化床层的质量基本上为惰性粒子的质量，因此在设计时可以按惰性体几何尺寸和材料的质量计算最小流化速度、床层膨胀以及带出速度等流体力学参数。（二）干燥形状工作部分形状多为圆锥形和圆筒形，圆锥形的流化床流化效果好，但阻力较大，在放大设计时也不易掌握。圆筒形阻力较小，但易产生死角，一般振动惰性粒子流化床时采用圆筒形设计。（三）雾化器形式及安装位置惰性粒子流化床干燥器主要有两种雾化器，一种是压力式，另一种是气流式。对于粘度不高的料液可采用压力式，其操作压力为!"#$!"%&’(。对于小形设备，工作时需要经常调整进料量，或是粘度较高的料液，建议采用气流式雾化器，雾化角以不喷射到器壁上为宜。雾化器的位置也可以将料液直接加至床层表面，也可以将雾化器安装在床高为#)%$#)*的位置，以便使料液加入床层内部。雾化器受到惰性粒子的不断摩擦和气流冲刷，因此不易粘结和堵塞，可以保证正常操作。（四）分布板形式分布板主要作用是支撑粒子和物料，分布板的开孔率一般为+,$#-,，孔的排列多为三角形，开孔的大小和开孔率主要取决于物料和粒子的情况，基本原则是应能保证粒子和物料的正常流化，并且不漏料。较小或密度较小的惰性粒子时，有随排出气体带出的趋势，为了保证干物料的带出而惰性粒子又能留+/. 第五章喷雾流化干燥设计与计算在干燥器内，除在工艺设计时确定带出速度，还要在干燥器内设计放大段以降低风速，或安装网状轴流状旋流器。如果粒子与干物料的密度差很大，也可以不增加这一部件。六、设备系列化目前，国内也已开发出定型产品图!"#$，主要参数如表!"$。图!"#$载体流化床干燥流程图#—空气加热器%—料槽&—计量泵’—雾化器!—载体流化床干燥器(—旋风分离器)—细粉扑集器$—出料器*—排风机#+—载体表!"$型号尺寸,--蒸发能力（,./水,0）占地面积,-%123"%+4%++5%+++&6&!%+123"!++4!++5&+++%!6%&+&!123")++4)+++5&!++’+6’!+’+123"$!+4$!+5’+++)+6()+!+123"#+++4#+++5’!++*+6*!+(+123"#%++4#%++5!+++#!+6#’++$+!*! 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册惰性粒子干燥装置作为流化床干燥的特殊形式，已有定型产品，!"#惰性媒体干燥装置是日本奈良机械制作所（$%&%’()*+,-./01234#）开发的定型产品，主要规格见表567。表567!!流化床面积蒸发水量!流化床面积蒸发水量型号!型号8’9（8:;8*）!8’9（8:;8*）!!!!"#6<===2==79>?!"#655==29@5=>9==!!!!"#6<5==2=9A><5!"#6?5==2@@B5>9B5!!!!"#69===2=@B>95!"#6C===25<<=>A9=!!!!"#695==2=5<=>A=!"#6<====2B7?5=!!!!"#6@===2=B<5>?=!"#6<95=<29@9B=><=9=!!!!"#6@5==2=79=>C=!"#6<5==<2BB@7=><@=!"#"#<==—95=型可以作为实验机型，其它机型可以用于生产，!"#—<==型实验机的主要技术参数如下：!"#—<==主要技术参数型号!"#—<==9流化床面积D’=2==7电加热功率D:E7介质直径D’’92=矾土旋风除尘器F<==9流化速度（D’8G）A袋滤器面积8’9热空气温度DH95=电机功率D:E<9最大蒸发量（D:;8*）?25压缩空气用量D@进风量（D’’+,）9（3D’+,）<=（==2B!I(）表56<=是用!"#69==型实验机干燥部分物料的数据，原料的含水率可以在5=J>B=J范围，并能获得很细的产品粒度，说明此设备在干燥的同时又具备分散和磨碎的作用。57? 第五章喷雾流化干燥设计与计算表!"#$%&’"($$型试验机干燥部分物料的数据有机荧聚苯乙物料名称)*+铁酸盐),,-铁酸钡陶瓷光颜料烯树脂原料含水./!01$2$1$341!051$5$1$!$1$0$1$原料粒度.!,#1!#1$016$1001$#1$#10热风温度.7#$01$4$1$($$#(!1$051$($$1$#!$1$尾气温度.72$1$2(1$551$2$1$!51$5$1$4$1$干品含水./$#1$$10#10!16$1#$1#干品粒度.!,#16#1$515$10213#1##10目前，%&’型惰性粒子干燥器（图!"#4）已处理了大量的物料，有无机盐类，也有玻璃类，蒸发的湿分有水和有机溶剂，取得了大量的生产数据，在处理(溶剂时，面积蒸发强度可达4$$89（.,·:），见表!"##。图!"#4惰性粒子喷雾干燥流程简图#、3—空气过滤器(—风机6—蒸汽加热器!—干燥器2—旋风分离器0—布袋除尘器5—星形阀4—冷凝器#$—除沫器##—料液#(—水箱#6—料泵#3—搅拌器!40 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册表!"##惰性粒子喷雾干燥数据进料含产品含进料粒度产品料度热空气尾气温蒸发强度物料名称湿分湿$%湿$%$!&$!&温度$’度$’*·+）（$()$&陶土水,--.*-.,-./*!-0-1--硫酸钡水2--.##.0#.,#!-/!,!-钛酸钡水!--.##.1#.#*--0-!#-玻璃粉水21-.**.**.**!-#--/*!铁酸盐水/--.*1**/1--#--/*-颜料、染料水/-!.-——*!-##-*3-表面活性别水/2-.2——#!-#--#1-聚苯乙烯脂水2/*.-,.,,.//!2-#0!煤粉水/!#.!0.2#-.3#!-/!*!!聚苯乙烯脂甲醇,!#.!#.1#.!3!!!#/-玻璃粉乙醇!-#.-*.#*.##!-3-0--铁酸盐甲苯!--.3,.1,./#!-0-2!-第四节振动惰性粒子喷雾流化干燥器一、振动惰性粒子喷雾流化干燥器简介振动惰性粒子喷雾流化干燥器是在惰性粒子喷雾流化干燥器的基础上发展起来的。由于振动源的引入，使床层内的惰性粒子在较低的流化速度下保持良好的流化状态。振动电机产生一定的振幅，频率和振动力使惰性粒子在孔板上呈抛掷运动，不仅降低了流化速度，而且剧烈运动提高了床层内的传质速率，相互碰撞也加速了干物料的脱落和粉碎作用，与无振动惰性粒子喷雾流化干燥器相比主要有以下优点：（#）由于振动源的引入降低了床层压力及最小流化速度，特别对于浅层床!03 第五章喷雾流化干燥设计与计算的压力可降低!"#$%"#，如图%&!"。（!）在振动流化床中颗粒最小流化速度比一般流化床低，在较低气速下（操作速度小于最小流化速度下）也可以正常流化工作；图%&!"振动惰性粒子喷雾流化床与普通惰性粒子喷雾流化床流化速度比较（’）研究表明，振动床的传热系数，处理量及热效率均高于普通床，见图%&!(、图%&!!。表%&!(是几种喷雾干燥器主要参数的比较，因设备规格不同蒸发水量无法比较，但床层阻力、热能消耗以及容积蒸发强度最能说明问题。图%&!(振动惰性粒子喷雾流化床与普通惰性粒子喷雾流化床体积传热系数的比较%)) 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"##振动惰性粒子喷雾流化床与普通惰性粒子喷雾流化床热效率的比较表!"$#效果分析数据对比表干燥器形式带振动惰性粒子惰性粒子喷雾喷雾干燥喷雾流化干燥器流化干燥器项目物料名称白炭黑白炭黑硅藻土初含水量（率）%&’#’(!#终含水量（率）%&)*)*)$#蒸发水分（%+,%-）#(’.(!/#01设备大小213$.2$3.2#((2$$((3!$#*床层阻力%451((($!((1!((热能消耗量（+6%-）#$!*$/((—容积蒸发强度（%+,水（%7.0-）.$#*#/01二、振动惰性粒子喷雾流化干燥器基本结构带振动惰性粒子喷雾流化喷雾干燥器的结构如图!"#.所示，它除具有流化床的结构，惰性粒子的结构外，还要增加一对振动电机和四个弹簧，机械设计增加了电机的选择和弹簧的设计，在计算时，除了干燥器本身的参振重量外，还要加上惰性粒子的重量。8(( 第五章喷雾流化干燥设计与计算图!"#$振动惰性粒子喷雾流化床干燥器示意图%—支架#—弹簧$—振动电机&—振动电机支架!—进风室’—分布板(—惰性粒子流化室)—雾化器*—分布板有关振动惰性粒子喷雾干燥器的理论研究，仍属于初级阶段，在经过小型实验后，采用多元线性回归法得到体积传热系数!的经验公式,-’&",-&,-’*,-$#!+,-!&".#%$%（!"$’）$式中!———体积传热系数，/0（12·/）".———进料液量，/345#%———热空气进口温度，6$———操作风速，215%———静止床高度，2三、影响干燥过程的主要因素惰性粒子喷雾干燥器因涉及到操作温度，料液雾化，操作速度以及惰性粒子的因素，所以影响干燥效果的因素比较复杂，总结中外设计者的操作实践基本有以下几个主要因素。（一）操作温度操作温度的确定主要是根据物料的耐热温度和可能获得的热源条件决定，’,% 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册一般情况下，操作温度愈高，设备的热效率也就愈高。但对于一些热敏性物料的干燥，主要问题是避免分解变质，因此，主要受物料耐热性的限制。如果温度高于物料的软化温度，会使床层的温度增加，破坏正常的流化状态，并且粘附在惰性粒子表面的物料不易削落，因此控制操作温度比较重要。一般情况下，从干燥器出来的尾气温度高于气体中水蒸气露点温度!"#$"%为宜。（二）料液浓度料液浓度对干燥器的工作效率及操作稳定性都有很大影响，随着含固率的增加，所需脱水率也相对减少。但料液的粘度也相应增加，势必给雾化带来困难，如果料液在干燥器内分布不均，惰性粒子表面的料层也增厚并且不易均匀，明显影响惰性粒子的沸腾效果。料层的增厚也降低了水的传质效果，扩散作用也相应降低，并不利于干燥的进行。虽然提高含固率可以减少水分蒸发量，但由于传质速率的降低可能反而更不经济。如果料液的含固率较低，无疑使所需蒸发的水分增加，消耗的热量也相应增加。但这时可以采用较高的流化介质温度，床层的温度也没有明显升高。因进出口气体有较大的温差，所以会提高蒸发效率。根据物料来源的不同，在实际生产中所处理的料液含固率差异也很大。实际上，任何一种料液都有一个临界含固率，在此条件下水分蒸发速率很高，而惰性粒子上的干料膜又能顺利削落，这是最佳参数，但要通过实验才能获得。如果采取间歇喷料的方法，料液的含固率可以高一些，因为料液的加入可能使流化状态变差，但停止喷料后，随着物料的干燥和从惰性粒子表面的削落，流化床又恢复了原来的良好流动状态，间歇加料也是常用的一种操作方法。但为了防止停止加料时料层的温度升高，最好适当喷入少量低含固率料液，以控制床层温度。（三）操作气速热空气不但是载热体、载湿体，又是使惰性粒子流化的动力源同时又起到输送干燥物料的作用。操作气速主要取决于惰性粒子的尺寸、密度、以及被干’"& 第五章喷雾流化干燥设计与计算燥物料的性质。为防止惰性粒子的相互粘结，并使料层顺利连续从惰性粒子表面剥落，使惰性粒子表面不断更新以达到稳定工作目的，一般采取较大的操作速度。实践证明，采取较大操作速度不仅可以避免床层物料的过热，还可以有效清除床板粘附的物料。一般采用的操作速度为惰性粒子最小流化速度的!"#倍，但当采用床层的搅拌装置或振动床时，流化速度应低一些。（四）惰性载体惰性粒子的材质、尺寸和形状对干燥过程和产品的质量影响很大，当惰性粒子尺寸较小时，单位表面积会增大，并且在一定的流化速度下粒子的混合情况得以改善，而且粒子小时有利于强化设备的传热和传质，较小的粒子磨损也减轻。但如果粒子过小或过轻，有可能随物料带出，会成为产品中的杂质。如果降低操作速度使生产能力受到限制。较小的惰性粒子使它们之间的碰撞作用力较小，粘附在上面的料层不易被剥落，增大了粒子相互粘附结块的趋势，常用的惰性粒子直径为!"$%%。关于粒子的形状多采用球状，球状体在沸腾状态下可以进行良好的自转运动，有利于相互间的碰撞和摩擦。另外球状体表面光滑、无死角、料层均匀，并且磨损率较小，所以多采用球体。如不能采用球体时，可以用短柱体代替。惰性粒子的材料多以玻璃细瓷、刚玉、氧化铝、氧化锆、玛瑙、硅橡胶、氟塑料、卵石和铝等，我国使用较多的是玻璃球和陶瓷球等（表#&!）。对于惰性粒子的材料选择，要求粒子体积膨胀系数小，表面光滑无孔，密度明显高于被干燥物料，软化温度高于操作温度，磨损率小，一般选择惰性体的密!度为’’("#((()*+%为宜。表#&,-是某些惰性材料的技术特性。.(! 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册表!"#$惰性粒子应用表序号材料名称尺寸规格%&&应用范围#耐热塑料球’()中药、食品、生物制品*玻璃球$()染料及其中间体$硅胶球’浆状药物中间体)石英砂’+!($+!硅藻土滤饼!本体’(#,无机物可粘结物关于惰性粒子的装填量虽然没有准确值，但对于被干燥物料的蒸发水量有大致的比例关系，对于大多数工业化的干燥器，其值为#($-.水%-.惰性体。惰性粒子种类及选用原则必须要考虑下列几个因素：（/）强度较高，不易粉碎，耐磨，能够长期使用。（0）被选用粒子与被干燥物料不起任何化学作用，干燥后物料能容易从粒子表面剥落能反复连续使用。（1）适当几何尺寸，在工艺条件允许的范围内，还要考虑其经济性。表!"#)部分惰性材料的技术特性密度%*)2吸水率%熔化温度比热容膨胀系数材料名称（.%1&$）3%4［%5（%-.·6）］"（’&%6）%#,细瓷*+*(*+!,+*(,+$7#8,$#+,9:#,$*+!氯塑料*+*无’,,#+,):#,$#+#铝*+!(*+;无9$,,+9$:#,$**+)玻璃*+’(*+;无;$$(#,;$,+8$:#,$!+8（五）床层高度床层高度同设备的规模和所需要形成的流态化条件有关。在其它条件相同的情况下，随着床高的增加，设备的蒸发能力也将提高，因为传热面积大致正比于床高，但当床层达到一定高度时，水分在床内的分布和蒸发过程变差，生产能力同床高之间也就不存在上述的依赖关系，甚至会使床层产生腾涌现象，破坏正常的流化状态。根据一般的工业化经验，床层高度取#!,(’,,&&为宜。’,) 第五章喷雾流化干燥设计与计算（六）分布板实验表明，分布板的开孔率直接关系到气体阻力，当孔径为!"#$$，开孔率为!%&时，可以正常工作，而且随着阻力的增高，流化效果越来越好，但阻力增高也会使动能损失增大，所以综合考虑，开孔径为’"#$$，开孔率为(&"!%&可以正常工作，而对于锥形床的开孔率可以提高，甚至可以达到)*&。（七）操作风速流化床的操作气速必须在惰性粒子的临界流化速度与自由沉降速度之间，对于惰性流化床，带出速度!+,-与临界速度!.之比一般为/"!*，即!+,-0!12/"!*。由于惰性体在干燥过程中粒子有明显增大。所以流化数一般取的较低，可取!3%"#。（八）振动强度对干燥性能的影响振动源的加入使原来的传质传热规津被打破，因而对干燥强度产生不同的影响。实验结果表明，振幅和振频对面积干燥强度的影响，料液粘度不同也表现出不同特性，如图%4’#。图中的曲线表明，在干燥粘性较大的物料时，宜采用大的振幅，振幅大则有利于提高惰性载体的碰撞力，可以快速更新物料与热空气的接触面，以提高传质速率。但对于粘度较小的料液振动频率对强度的影响就比较明显，振幅的影响并不明显。操作中还存在一个极值，在此实验条件下极值为)"#$$，当振幅超过此值时，随着振幅的提高，干燥强度反而下降。因为当料液粘度较小时，载体分散物料的作用并不十分重要，振频的提高使载体与物料之间的碰撞次数增多，传递的热能也就多，所以干燥强度也随之增大。过高的振幅会造成载体与物料载体接触的机会减少，因而使干燥度反而降低。5*% 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"#$干燥不同粘性物料时振幅振频对干燥强度的影响—粘性大的物料!!粘性小的物料%—振幅&—振频’(’ 第六章喷雾干燥器的结构和计算第六章喷雾干燥器的结构和计算第一节干燥器内空气!雾滴（或颗粒）的流动方向在喷雾干燥器内，空气（即热风）和雾滴的运动方向及混合情况，直接影响到干燥时间和产品质量。应根据具体的工艺要求，选择适宜的空气!雾滴的运动方向。空气和雾滴的运动方向，取决于空气入口和雾化器的相对位置。据此，可分为三大类：并流、逆流和混合流运动。由于空气一雾滴的运动方向不同，塔内温度分布也不同。图"!#向下并流示意图"%$ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册一、空气!雾滴并流流动所谓并流流动，系指空气和雾滴在干燥器内均为相同方向运动。这种并流又分三种情况：向下并流、向上并流和卧式水平并流。（一）空气!雾滴向下并流喷雾干燥这种流向如图"!#所示。喷嘴安装在塔的顶部，空气也从顶部进入。空气!雾滴首先在塔顶温度最高的区域接触，水分迅速蒸发，大量地吸收高温空气的热量，因而空气温度急剧下降。当颗粒运动到塔的下部时，产品已干燥完毕。此时空气温度也已降到最低值，其温度分布如图"!$所示。由图可见，在并流情况下，塔内温度是较低的，尽管入口热风温度较高。因此，这种流向适用于热敏性物料的干燥。旋转雾化器的喷雾于燥是并流向下的另一种型式，其雾滴!空气的运动比较复杂，既有旋转运动，又有错流和并流运动的组合。塔内空气的流动图形，决定于空气分布器的结构，其流向示意图如图"!%所示。由于雾滴主要是沿水平方向飞出的，故此类塔型为直径大而高度小。室内的温度分布如图&!’所示。由图中可见，干燥器内各点温度分布是相当均匀的，尽管空气入口温度是’&()，但一经与雾滴接触后，温度就迅速下降到接近于排风温度。这说明雾滴与空气间的热量、质量交换过程进行得很迅速。同时也可以看到，对塔壁的结构材料不必有过高的耐热要求。"(* 第六章喷雾干燥器的结构和计算图!"#向下并流喷雾干燥（喷嘴型）器内温度分布图!%$ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"#旋转雾化器喷雾干燥器内空气一雾滴运动状态示意图（$）（%）（&）在并流干燥情况下，热风入口可以具有相当高的温度，因为高温气流与液滴接触的瞬间，液滴保持湿球温度，故热风入口温度，可以高于产品的允许温度，而关键在于严格控制空气出口温度。!(’ 第六章喷雾干燥器的结构和计算图!"#旋转雾化器喷雾干燥器内温度分布图!$$ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"#向上并流的喷雾干燥此类干燥器的操作空塔气速一般控制在$%&’$%#()*之间。由于喷嘴安装在塔顶部，不便于喷嘴的更换和检修，这是该流向的缺点。（二）空气"雾滴向上并流的喷雾干燥喷嘴安装在塔的底部，向上喷雾，如图!"#所示。干燥热空气也从器底部进入，向上流动，构成空气"雾滴向上并流运动。这种流向和由上而下的并流操作原理相同。其特点为：!在一定气速下，塔内较大颗粒或粘壁料块，被气流带走的机会最小，它们落入干燥器底的物料，定期排出，一般另作处理，不作为产品。由干燥器顶部引出的产品粒度较均匀；"喷嘴安在器的下部，便于操作、维修和清洗。其缺点为：!落入器底的物料，易被高温气流烤焦而变质；"热敏性物料不易采用此流向。此类流向主要用于气流式喷嘴的喷雾干燥。操作空塔气速一般控制在+’&()*。（三）空气"雾滴水平流（卧式）的喷雾干燥料液经卧式喷雾干燥器侧面的若干个喷嘴喷出，热风也由侧面围绕每个喷嘴旋转地喷出，二者形成并流，如图!"!所示。其温度分布见图!",。干燥产!+- 第六章喷雾干燥器的结构和计算品的绝大部分落入室底，间歇或连续排出。一小部分被气流夹带的产品，经气固分离器回收下来。图!"!水平并流的喷雾干燥［$%］图!"#水平并流的干燥器内温度分布这种流向的优点是设备高度低，适合安装于单层楼房内。其缺点是空气"雾滴混合不太好，大颗粒可能没有干燥好就落入干燥器底面上，因而影响干燥产品质量。二、空气"雾滴逆流流动空气"雾滴的逆流流动，如图!"&所示。热风从塔底进入，由干燥器顶部排出。料液从干燥器顶部向下喷出，产品由塔底引出，空气"雾滴在器内形成逆向流动。逆流操作的特点是热利用率较高。这是因为传热传质的推动力较大；将干燥好的含水较少的产品与进口的高温空气接触，可以最大限度地除掉产品中的!(’ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册水分；由于气流向上运动，雾滴向下运动，这就延缓了雾滴和颗粒的下降运动，因而在干燥室内的停留时间较长，有利于颗粒的干燥。图!"#逆流流动示意图热风的入口温度为产品的容许温度所限制。其温度分布如图!"$所示。由图可见，产品与高温气体相接触，有些产品易变质或分解，因此，只适用于非热敏性物料的于燥。逆流操作要保持适宜的空塔速度，若超过限度，将引起颗粒的严重夹带，给回收系统增加负荷。!&% 第六章喷雾干燥器的结构和计算图!"#逆流流动干燥器内温度分布图图!"$%混合流情况!三、空气"雾滴混合流流动所谓混合流流动，是既有逆流又有并流的流动。混合流又分两种情况。（$）喷嘴安在干燥室底部，向上喷雾热风从顶部进入，雾滴先与空气逆流!$& 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册向上运动，达到一定高度后又与空气并流向下运动，最后物料从底部排出，空气从底部的侧面排出，如图!"#$所示。其温度分布如图!"##所示。图!"##混合流塔内温度分布图（%）喷嘴安在塔的中上部，如图!"#%所示。物料向上喷雾，与塔顶进入的高温空气接触，使水分迅速蒸发，具有逆流热利用高的特点。物料已干燥到一定程度后，又与已经降低了许多温度的空气并流向下运动，干燥的物料和已经降低到出口温度的空气接触，避免了物料的过热变质，具有并流操作的特点。故此型适用于热敏性物料的干燥。这种流向显著地延长了颗粒在塔内的停留时间，从而可降低塔的高度。在设计与操作时，要防止在颗粒返回区域产生严重的粘壁现象。图!"#%混合流情况!!#! 第六章喷雾干燥器的结构和计算第二节空气（热风）分布器在喷雾干燥塔内，雾滴!空气运动的预测和控制，对干燥器的设计和干燥器性能是一个重要的要求。离开雾化器的雾滴和干燥空气运动的组合方式决定着干燥速度和干燥程度。雾滴!空气运动的结果决定着液滴在干燥器中的停留时间。干燥器和空气分布器二者要适当的组合，建立一个流动图形，它能够防止部分干燥产品粘在器壁上和粘在雾化器上。粘壁是因为液滴极迅速地飞行到壁上，没有提供充分的干燥（停留）时间。雾化器表面上的沉积是由于局部附加物造成的。附加物形成的原因是干燥颗粒在进口处反复地返回到干燥塔最热的空气区域，甚至进入到空气分布器，颗粒在这里变成焦化物，导致最终于燥产品的污染。目前，仍然有许多问题还不清楚，如应当如何设计变量和怎样操作，怎样最好地综合起来，以产生最佳干燥条件下的雾滴!空气运动。关于雾滴!空气运动状态，有如下共同的结论。（"）可以认为细雾滴的运动，在大部分干燥器体积中，受到空气流的完全影响。一旦小液滴离开雾化器，它们便获得雾化器附近的周围空气的速度。（#）粗雾滴和空气流动关系不大。液滴颗粒尺寸、形状和密度，决定着穿过空气而下降。（$）采用旋转雾化器的并流流动的情况，离开雾化器的雾滴倾斜地去和引入的干燥空气接触。（%）在干燥器内的空气分布器的周围，以及在壁上的这些涡流，建立起局部范围的雾滴!空气的逆流流动。（&）空气!雾滴的运动，由空气分布器的位置和结构，雾化器的位置和操作，在干燥时的雾滴行为，干燥器大小，粉体!空气排出的方式所控制。（’）在液滴干燥的关键的第一阶段中，空气分布器决定着雾滴!空气运动。*)( 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册为了获得成功的喷雾干燥操作，正确的空气分布将起着突出的作用。一、旋转雾化器的喷雾干燥器的热风分布器旋转雾化器的雾滴和热风分布器的热风的组合运动，构成一个非常复杂的［&!］流动图形，如图!"#$及图!"#%所示。图!"#$雾化器在操作转速下运转（但不喷雾）的空气（不加热）的流场图由图可见，流动图形受雾化器旋转的显著影响。雾化器泵吸作用，使循环带的驻点向雾化器上边移动。雾化器旋转的结果，形成中心旋流，由雾化器扩展到出口。流动图形影响到最小的壁的沉积，均匀的停留时间分布，最大的能量效率，热敏性物料与最小热分解之间的关系。（一）、热风从雾化器上部进入干燥塔在图!"#’上，示出的是干燥空气直接进入到雾化器的上部，!#( 第六章喷雾干燥器的结构和计算图!"#$具有雾滴的空气流场图（转速#%&’’()*+,，喷雾量&-./0)1）空气流在空气分布器内被分布，产生绕雾化器的旋转运动及绕雾化器边缘局部向下流动，向下压向雾滴形成一个伞状云形状。这种空气分布器能够很好地控制径向液滴轨迹，需要恰当的调节空气分布器叶片的角度，以防止过度的空气再循环进入到干燥器顶部的拐角处。图!"#!是国内常用的一种结构型式。热风通过蜗壳形通道进入内、外导风叶片，使热风产生旋转运动。图!"#2是从雾化轮顶部进风的三种方法。（二）热风从雾化器下部进入干燥器另一类结构是空气流不穿过室的顶部，在雾化器下部引入空气，如图!"#%所示。此空气分布器由多个叶片组成一个圆锥形的顶部，在顶部设置空气冷却管。该叶片建立起强烈的绕雾化器旋转的空气环流。这种结构有特殊的优点，!#3 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册即可以使用非常高的进口空气温度，可达!"#$%"#&。热空气能够迅速地被引入干燥室，不需要耐火衬里的管线。雾化器传动装置和干燥室顶部还是要防护的。图’()"带角度的叶片控制干燥室的旋转空气流流动图’()’导向叶片热风分布器示意图’*# 第六章喷雾干燥器的结构和计算图!"#$从雾化轮顶部进风的三种方法图!"#%从雾化器下部供给高温干燥空气流!&# 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册（!）从圆柱体底部排风（"）从圆锥体排风图#$%&排风的二种方式图#$%&示出二种排风结构。图#$’(是实际喷雾干燥器结构图，当入塔空气温度达)*(+时，可蒸发,(((-./0水。（三）热风的旋转方向和雾化器旋转方向的匹配问题雾化轮产生的雾滴和热空气可以是并流接触，即雾化轮和空气以相同方向旋转。空气$雾滴并流接触时，空气流动容易控制。图#$’(从雾化轮下部进风的干燥器结构图#’’ 第六章喷雾干燥器的结构和计算雾化轮产生的雾滴和热空气也可以是逆流接触，即雾化轮和空气以相反的方向旋转。逆流接触能够建立起较好的混合，能够干燥较粗雾滴（按照给定的干燥器尺寸）。逆流接触时，能进一步减小雾滴半径轨迹，可相对地增加液滴在空气流中的停留时间，通常能减小喷射到壁上的产品。上述的优点被较大程度的在雾化器表面上形成沉积的倾向所抵消。目前，均采用雾滴!空气以相同方向旋转的方式操作。二、咳嘴雾化器的干燥器的热风分布器喷嘴雾化器的干燥器的热风分布器可概括的分为三大类，即垂直向下型，旋转型及垂直!旋转组合型。（一）垂直向下型这种结构的主要目的是控制空气流垂直向下流动，防止雾滴飞行到壁上，产生粘壁现象。图"!#$是多孔板和垂直叶片型空气分布器。（%）多孔板型（&）垂直叶片型图"!#$多孔板和垂直叶片型空气分布器图"!##为由四块多孔板组成的空气分布器，保持空气流垂直向下流动。多孔板厚#’’，孔径!#’’，孔间距(’’，正三角形排列，开孔率为##)"*。压力损失为每块板$+,-%。四块板的间距见图+!#（#&）。"#. 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"##四块多孔板组成的空气分布器（$）安装图（%）间距示意图（二）气流旋转型此型的特点是热空气旋转地进入干燥室，热空气和雾滴在旋转流中进行热量和质量交换，效果较好。雾滴在塔中的停留时间较长（和并流垂直向下比较）。图!"#&为导向叶片形空气分布器，图!"#’为切线或螺旋线形式通过室壁进入干燥器中。应注意旋转直径，不要产生严重的半湿物料粘壁现象。图!"#&导向叶片形空气分布器图!"#’切线或螺旋线方式进入塔内（三）垂直向下和旋转气流结合型这是较好的一种设计，既考虑到气流旋转，延长颗粒在器内的停留时间，又!#’ 第六章喷雾干燥器的结构和计算采用垂直流，防止粘壁。图!"#$为中心热风垂直向下流动，环隙热风旋转运动的组合方式。中心热风也可以采用高温瞬间干燥，减少粘壁现象。图!"#$中心热风垂直向下流动及环隙热风旋转运动的组合方式大家都知道，热风在塔内产生旋转运动，不仅促进气"固之间的传热、传质过程，而且还增加了颗粒在塔内的停留时间。但是，这种旋转运动却带来了严重的粘壁现象。现在的问题是如何能解决既要保持热风旋转，又要避免由此而产生的粘壁现象。这是设计者非常感兴趣的问题。只要我们采取相应的措施，设计得当，是可以解决的。图!"#!喷雾造粒干燥器天津市某染料厂等单位共同研究成功的染料喷雾于燥造粒新技术（中试规!#$ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册模），采用了“旋转风”和“顺壁风”相结合的办法，既提高了传热、传质效率，又解决了粘壁问题。其结构示意图如图!"#!所示。采用压力喷嘴并流向下的喷雾干燥，塔上部装有旋转角度可调的热风导向板，使热风产生向下的旋转运动，简称“旋转风”。只有“旋转风”操作时，发现离喷嘴大约$%&’处的周围器壁上出现粘壁现象。为解决此问题，在粘壁处增设一股与器壁平行的“顺壁风”，这个风起到阻止液滴靠近器壁的作用。这就解决了粘壁问题。“顺壁风”速度不低于#’()，两股风的比例旋：顺*+：#。图!"#,所示的为解决粘壁问题而设计的另一种热风分布方法。在筛板-下方装有喷嘴$，热风从管#和管+同时进人。管+的热风先进入环状通道&，然后又分成二部分，一部分经导向叶片产生旋转运动，一部分沿壁产生与壁成平行的直线运动，避免粘壁。上部装有略呈圆锥型筛板，开孔面积占#./$0.。管#通入的热风是为避免物料粘附在筛板上。!是管#的气体分布筛板，开孔率为#0.。管#和管+的风量相等。图!"#,特殊结构的热风分布器$，#—热风管；+—气体分布筛板；-—喷嘴；&—筛板；!—环状通道为了更有效地提高喷雾干燥的热利用率，可以采用两股不同温度和不同速度的热风引入塔中，如图!"#1所示。一次热风的温度较高，在-00/&002或更高，该风在一次风管内，以-0/$00’()的速度和由压力喷嘴喷出的雾滴相接触，起到高温快速干燥的作用。由于从一次风管出来的颗粒表面已干燥，因而!#! 第六章喷雾干燥器的结构和计算可避免产生粘壁现象。二次热风温度，视物料的耐热情况而定，一般为!"#$%"&，此风经过筛板分布器垂直向下运动，继续干燥产品而不致把产品烧坏。图’()*两种温度进风的热风分布结构示意图据报道，日本一个乳业公司开发一种叫作+,喷雾装置，如图’()-所示。+,喷雾干燥器的流程示意图如图’()（-.）所示。图’()-+,型喷雾干燥器（.）流程示意图（/）热风喷出口的风速分布其主要特点如下。单喷嘴并流向下；在塔的上部引入两股风———高温风和低温风，高温风为$%"#)$"&，作为干燥介质用。它先经固定斜叶片，使热风旋转，沿塔截面均布，然后导向下方，最后用垂直叶片消除旋转，与雾滴一起向下流动，这样，风的运动比较规整。其’)! 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册轴向速度分布和径向速度分布以及与一般型式的比较，如图!"#（$%）所示。由图可见，热风基本上消除旋转运动。低温风是少量的&’(冷空气，其作用为调整热风在塔内的流动，减小焦粉和粘壁物料。塔下部装有逆流式二段冷空气冷却，以降低产品温度，确保产品质量。第三节干燥器锥形底出料和排气方式的组合锥形底出料和排气方式的组合，见图!"&’。这些组合方式基本上概括了常用的方法。根据工艺要求，选择其中某一种形式。还有一种常用的形式，见图!"&’（)），即气固混合物从干燥器底管道中排出，进入气"固分离装置，这种方式可减少排料口数目，对包装有利。图!"&*示出由锥体排气的实际结构图，供参考。图!"&’干燥器底出料和排气方式的组合示意图!#+ 第六章喷雾干燥器的结构和计算图!"#$锥体排气实际结构图第四节喷雾干燥操作中的粘壁问题在喷雾干燥操作中，被干燥的物料粘附在于燥器的内壁上，一般称之为粘壁现象。粘壁现象是喷雾干燥的设计者和操作者必须考虑的一个重要问题。这是因为：!粘壁后的物料，由于长时间停留在内壁上，有可能被烧焦或变质，影响产品质量；"粘壁后的物料，时常结块落入干燥器底的产品中（指塔底出产品的操作），使产品有时不能达到所规定的湿含量；#由于粘壁物料结块落入产品中，使有些产品（如染料等）不得不增加粉碎过程，以达到一定的细度；$许多喷雾干燥设备，为了清除粘壁物料，不得不中途停止喷雾，这就缩短了喷雾干燥的有效操作时间；!&% 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!因设计或操作不当而产生的严重粘壁现象，甚至使喷雾干燥器不能投入生产。物料粘壁可粗略地分为三种类型："半湿物料粘壁；#低熔点物料的热熔性粘壁；$于粉表面附着（或称表面附灰）。我们通常碰到的是半湿物料粘壁。一、半湿物料粘壁造成半湿物料粘壁的直接原因是喷出的雾滴在没有达到表面干燥之前就和器壁接触，因而粘在壁上。粘壁物料愈积愈厚，达到一定厚度便以块状自由脱落。因此，造成产品烧焦、分解或湿含量过高。粘壁的位置通常是在对着雾化器喷出的雾滴运动轨迹的平面上。此类粘壁的原因，与下列因素有关：喷雾干燥器结构；雾化器结构、安装和操作；热风在器内的运动状态。下面分别加以讨论。（一）喷雾干燥器结构众所周知，三种雾化器各有其特点，喷雾干燥器结构必须与其相适应。气流式雾化器喷射出来的雾滴是被压缩空气（或蒸气）夹带着前进的，因此，雾滴直接喷射的距离很长（约!"#米左右），但喷雾角较小（约$%左右）。因此，干燥器要有足够的高度。由于气流式喷嘴直接喷射距离较大，粘壁位置偏下。如图&’!$（(）所示。压力式喷嘴直接喷射距离较小，而喷雾角较大。粘壁情况偏上。如图&’!$（)）所示。旋转式雾化器与喷嘴型雾化器不同，可以认为雾滴离开雾化器的运动是径向运动。因而这类雾化器的主要粘壁区域是对着雾化器的径向的器壁上，如图&’!!所示。*!% 第六章喷雾干燥器的结构和计算若塔径小于喷雾锥最大直径，那就要在对着雾滴运动最大轨迹图!"#$气流式、压力式喷嘴粘壁位置图中%%%———粘壁区域（&）气流式雾化器（’）压力式雾化器平面的塔壁上，产生严重的粘壁现象。因此，设计的干燥器直径都留有一定裕度。图!"##旋转雾化器粘壁位置喷嘴型雾化器喷射出来的雾滴，轴向速度很大，径向速度分量较小，因此，喷雾干燥器的结构特点是细而长，其长径比大约是!(")#*+#!和"分别为干燥器的高和直径）。旋转盘雾化器的干燥塔特点是短而粗，其长径比大约是!("),-+*.-$。目前，我国喷嘴型喷雾干燥器形状主要是立式的圆柱体（如图!"#$所示）和圆锥体（如图!"#/所示）的结构。塔形设计为圆锥体形状的意图可概括为二点：!离开喷嘴的雾炬是逐渐扩大的圆锥体，壳体形状与此相适应；"提高最+#. 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册高空气温度区域的空气线速度，以加强雾滴!空气最初接触阶段的混合，提高传热传质速率。但在实际操作中，并不如人们所想像的那样好，而是出现了一些问题。例如，在锥体部位产生了看得很清楚的旋涡流，如图"!#$所示。锥体部位粘壁机会最多。不仅如此，而且还造成粗粒子在锥体部位进行循环（由于锥形各截面的速度分布所造成），发生我们所不希望的“流态化喷雾造粒作用，大粒子或者随气流进入产品中，或者落入塔底，这就给某些产品的进一步加工（如混合等）造成困难。落入塔底的大粒子有时需另作处理。这些现象在圆柱体中是不存在的。另外，与相同高度的圆柱体相比较，圆锥体平均停留时间较短。圆锥占地面积并不减少，钢材也节省不多。综合起来看，还是圆柱体较为适宜。图"!#$锥形塔粘壁情况（二）雾化器结构、安装与操作我们发现，许多粘壁现象和雾化器结构、安装和操作有密切关系。气流式喷嘴产生的标准喷雾图形是一个和喷嘴轴线对称的空心锥。压力喷嘴产生的标准喷雾图形也是一个和喷嘴轴线对称的空心锥（有时是实心锥）。&#% 第六章喷雾干燥器的结构和计算当气流式喷嘴的气体通道和液体通道的轴心不重合（即不同心）时，这时喷雾锥是不对称的圆锥形，气体通道变小的地方产生大雾滴，当大液滴还没有达到表面干燥前就碰到壁面而粘住。这种由于制造原因而产生偏流的现象，是比较普遍存在的，应引起重视。有的是由于结构设计不合理，如只靠喷嘴上的螺纹连结来保证其同心，但由于经常拆装，螺纹磨损，便产生不同心了。压力式喷嘴孔不圆时，产生的喷雾锥就不对称了，这时就易产生粘壁现象。这种情况主要产生在因喷嘴长期操作而磨损，应注意及时更换。这两类（气流与压力式）喷嘴在塔内安装时应注意三点：!如果塔中只装一个喷嘴，喷嘴轴线要在塔的中心垂线上，即二者重合。如果喷嘴轴线有较大的偏离，喷雾锥也将产生过大的偏离，会产生局部严重粘壁；"如果干燥器中是多喷嘴操作，既要注意各雾炬间不要重叠，又要注意雾滴喷射角度，雾滴不要直接喷射到对面的壁上；#喷嘴操作时不要产生过大的振动。对于大塔径，喷嘴又是从干燥器的侧面伸进去的，由于干燥器的半径距离很大，如喷嘴固定不好，便会产生过大的振动，也会产生粘壁现象。对于旋转式雾化器来说，在运转时也要防止振动。在操作方面，气流式喷嘴存在着两个问题，一个是液体流量不稳定，由于一般都没有液体流量的自动控制，因此，液体流量波动太大，大流量时雾滴变大，来不及干燥而粘壁。在没有流量自动控制时，可用密闭储料罐以恒压（!"!#$!"%&’(）的压缩空气输送料液。另一个问题是雾化用的压缩空气不稳定。如有的工厂把雾化用的压缩空气和其它方面用的压缩空气由一个总管线供给，当各处都用压缩空气时，空气压力突然下降（甚至降到!"%&’(以下），由于雾化恶化而粘壁。因此，喷雾干燥用的压缩空气应专机供给。（三）热风在干燥器内的运动各种实际操作都证明，热风在塔内的运动状态直接影响粘壁状况。下面举*)) 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册例说明。某厂有一台并流（由下向上）的气流式喷嘴的喷雾干燥装置，曾发现有如图!"#（$%）所示的粘壁区域。经过分析认为主要是热风进塔后产生偏流而引起的，其次是喷嘴雾化不好。为了解决热风产生偏流这个主要问题，首先在喷嘴下部增设一个垂直叶片热风导向板，如图!"#（$%）中的&"&视图。热风经导向板后变成垂直向上运动。导向板尺寸为长’宽’高()$’)$’*++,,。另外，原液体喷嘴孔太小（!#,,）易堵塞，液体喷嘴壁太厚影响雾化质量，如图$"#（$-）所示。现把喷嘴孔改为.!/,,，壁厚+0$,,，如图!"#（$1）所示。做上述变动后粘壁现象消除。为了有效地利用干燥器体积，有时采用混合流喷雾干燥，混合流干燥器粘壁区域如图!"#!所示。粘壁最多的是颗粒开始下降后的部分区域。如果塔径不够大时，粘壁产生在&区。如果高度不够时，产生在2区。图$"#$并流喷雾干燥粘壁情况及改进对于小型混合流喷雾干燥器粘壁情况主要在锥体部位，如图!"#3所示。!#4 第六章喷雾干燥器的结构和计算对于旋转式雾化器，热风在空气分布器中做不强烈的旋转而进入干燥塔中，可减少气流与雾炬相碰撞而产生的扰动，从而减少物料粘附在顶盖上。在大型旋转雾化器中，过渡的空气旋转和不适当的雾炬（伞状雾滴云）分布，会引起沿顶盖和壁的上部粘壁，如图!"#$%处所示。雾炬分布过大和不适当的空气分布，则会引起沿壁下部和锥体粘壁，如图!"#$&处所示。图!"#!混合流喷雾干燥粘壁情况图!"#’小型混合流喷雾干燥粘壁情况!#( 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"#$大型旋转雾化器粘壁情况由上述举例可以看到，热风分布仍是一个值得研究的课题。二、低熔点物料的热熔性粘壁热熔性粘壁决定于在于燥温度下颗粒的性质。颗粒在一定温度（熔点温度）下熔融而发黏，粘附在热壁上。该类型粘壁可根据被干燥物料的熔点来判断。对这种粘壁情况，可采用下列方法解决。（%）控制热风在干燥器内的温度分布。限制器内最高温度分布区不超过物料的熔点。显而易见，这种情况采用气固并流操作为宜。对于熔点很低的物料，而又要采用喷雾于燥法（此种情况不多）时，可考虑采用低温喷雾干燥法。（&）采用夹套冷却，用冷空气冷却干燥器内壁，保持低壁温，如图!"#’所示。（#）采用冷空气吹扫。!#! 第六章喷雾干燥器的结构和计算图!"#$夹套空气冷却采用带有旋转装置的冷空气吹扫塔内壁，一方面冷却，一方面吹扫粘壁物料，如图%"&’所示。也可以采用切线方向引入冷空气，吹扫易发生粘壁的部位，如图!"&(所示。图!"&’旋转式空气吹扫图!"&(切线引入冷空气吹扫!#) 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册三、干粉的表面粘附干粉在有限的空间内运动，总会有些颗粒碰到壁而附于其上，这是不可避免的。这种粘壁不形成坚固层，并且厚度很薄。粉尘很容易用空气吹掉，或者用轻微的敲打而振落。这种粘壁不影响正常生产。表面上积灰的程度取决于壁的几何形状，清洁状况，局部的（该处的）空气速度以及颗粒与壁的静电力等。内壁抛光的表面因之不易粘附微粒，是非常理想的。以上分析了粘壁的现象、原因及防止的方法。但是，在实际喷雾干燥操作中，粘壁原因错综复杂，有时是多方面的。这时应首先找到粘壁的主要原因，针对它而采取相应措施加以解决。图!"#$转动链条连续清除法最后，顺便提一下清除粘壁物料的方法。常用的方法有：!振动法（间歇手动，间歇或连续电动、气动）；"空气吹扫法；#转动刮刀连续清除法；$转动链条连续清除法（见图!"#$）；%针对粘壁部位，特别设置电动或气动刷子间歇清除法。!&% 第六章喷雾干燥器的结构和计算第五节干燥器直径和高度的计算方法一、雾滴在气流中的运动在喷雾干燥器中，空气!雾滴（及颗粒）的运动非常复杂，它涉及空气分布器的配置与设计，雾化器配置与操作，雾滴在干燥时的特性，干燥室的大小以及空气!颗粒排出方法等。目前还不能够准确地计算液滴运动轨迹。一般利用分段法计算由雾化器至干燥室壁的液滴轨迹。讨论雾滴运动的目的是确定干燥塔直径和高度，保证颗粒有足够的停留时间以完成产品干燥要求，同时也要避免湿雾滴及半湿颗粒粘附在壁上。在讨论雾滴运动时，一般是以下述假定为前提的。!雾滴是均匀的球形，且在干燥过程中不变形。"热风的运动速度较小，因而可粗略地当作静止的来计算（对于塔内具有旋转运动的热空气来说，下述计算方法不适用）。雾滴的运动轨迹一般随雾化器构造而异。压力式或气流式喷嘴产生的雾滴，通常以某一喷射角喷出，沿着抛物线轨迹运动。旋转式雾化器产生出的雾滴，由于水平方向的喷射初速度极大，重力影响可以忽略不计，最初瞬间沿水平方向飞翔。其后，由于空气阻力，速度逐渐减小，重力影响渐为显著，其轨迹亦成抛物线状。最后以等速沿着垂直方向沉降。（一）雾滴在重力场下的运动方程式热风在塔内没有旋转运动时，雾滴离开雾化器后，主要受重力场作用。先讨论单个液滴在静止空气中的运动情况。如图"!#$所示，颗粒以速度!在空气中运动时，在其运动方向上受空气"$% 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册阻力作用，在垂直方向上受重力作力，阻力!的方向与运动方向相反。令水平面与运动方向的夹角为!，根据力的平衡，分别对水平与垂直方向建立运动微分方程式。图!"#$雾滴在重力场下的运动分析水平方向：%#$"()&"!’()!（!"*）%"垂直方向：%#%#+"#,"()&"&()&!)-.!（!"/）%"#+式中"———雾滴质量；&———重力加速度；#0、#1———雾滴速度#在水平及垂直方向上的分量；、———雾滴与空气的密度；#+#+"———雾滴运动的时间。在式（!"/）中右边第一项为包括浮力在内的重力影响。阻力!可由下式表示：*/!&/·$’#,#（2"$）式中’———雾滴沿运动方向的投影面积；———阻力系数。$由图!"#$得#1#0)-.!&，’()!（!"#）##将式（!"*）至式（!"#）整理后得!#3 第六章喷雾干燥器的结构和计算!!"$"#(")!!"（&’(）!!%##!!"")’"$$"（&’&）#$()’(")!!"!!")%##%,$%)$%)对直径为%的球形颗粒，"#，##代入式（&’(）及式（&’&）*)+&"得!!","$!!#’(+"%)#!!"（&’-）**!!""*’"$,"$!!#.()’(+"%)#!!/（&’0）"***阻力系数为雷诺数&的函数，如图&’++所示。由图&’++得到&和#’’的近似关系如下：!图&’++&和的关系曲线’#%+&’1234，##，层流；&’,6(2341&’1(22，!#403(5&’，过渡流；((221&’1%742，!#23++，湍流。对层流区%+%+##&’#%!由此得*"$%$&+4 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册"#（&’(）!!!"$"%对于#方向"#"#!%!)!$%，!)!)!"（&’(%）)$"%对于&方向"#"#!%!*!$%，!*!+!"（&’(,）*$"%由式（&’(）-（&’(,）可知"#!%!!!!)!)!!*!*!"（&’(.）$"%将式（&’(.）代人式（&’/）及式（&’0）得1!)2"%"1#!’(#"")!)!)（&’34）$$1!*"$’"%2"%"1#!+(’(#"")!*!*（&’33）"$$$""如果将式（&’34）、（&’33）积分，并以!!!!)5!*，则可求得在时间#的颗粒速度!，然后由下式计算颗粒的飞翔距离’，’!"#4!1#。但实际上式（&’34），（&’33）都不能直接积分，因为阻力系数!是速度!的函数。因此，必须在特定情况下求解。下面用两种特殊情况说明上述公式的应用。（二）颗粒不受重力作用，沿水平方向运动旋转式雾化器产生的雾滴，以高速水平喷射时，重力的影响可以忽略；压力式和气流式喷嘴以某一锥角喷射时，可以求出其水平分速度，近似计算水平飞翔距离。它们都可用式（&’34）求速度与时间的关系，即1!2"%"!1#!’(#"")!!（&’3"）$$"$!"%$%$%因$%!，故!!代入式（&’3"）得$%"$"%&#" 第六章喷雾干燥器的结构和计算!!"$"%(!!"#&##·$!"，将此式积分得’’$"%!"!!"!"!!"(·!"#!!"("!!"*(&#*)#)$!"$!"-!!"-!!"(+,*(+,*"[!!"(#!!"(]（.#,$）*$!"$!"式中!"———在时间!"*时，由液滴初始速度$算出的雷诺数；**!"———经过时间!，液滴速度为$时的雷诺数。当流动状态为层流时，以代入式（.#,$）积分后得$!""(&(#)#)$*!"01（.#,&）,/"%$式中$———液滴的初始速度；*$———经过时间!的液滴速度。当流动状态为湍流时，以代入式（.#,$），积分后得!"*2&&$2*$#)#),,!"($#$)（.#,-）#%*当流动情况为过渡流时，可按下式计算：(&#’’(+,*-!!"(+,*-!!"#[!#!]!"!"(!"(（.#,.）$"%*$!"$!"-!!"-!!"((+,*(+,*因为为!"的函数，故，!，!也均为!"的函数。为$$!"!"(!"*($!"$!"便于应用，将上述关系作成列线图，如图.#&-所示。可以利用此列线图，很方便地计算雾滴或颗粒的飞翔时间!。列线图.#&-用法如下：已知雷诺数!"，-!!"((+,*便可由图查得相应的、、，%"!值。如!"",***时，由图.$$3!"$!"!"($!"-!!"#&(-(+,*#&-查得$"*2&.，$3!""&2.+,*，$3!""&2.+,*，%"!!"",***("(2$-$!"#$+,*。.&$ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册%%’()$*!"图!"#$!"与、、、!的列线图!!!"!&!"!"!!"二、用图解积分法计算干燥器的直径塔径可按上述诸式计算，举例如下。例!"(某一压力式喷嘴，雾滴的初始水平分速度#)+%$,&-，求塔径。已知热空气在干燥器内的平均温度为%)).，器内按常压计算。由手册查得空"#5气的粘度"/+)0%!’()1/·-，密度!/+)02$34&,。又已知雾滴的平均直径5$6+%))",，雾滴密度!6+(())34&,。解（(）根据初始速度#、计算雷诺数!"))"#$6#)#/%’()’%$’)02$!")++"#+(##"/)0%!’()!## 第六章喷雾干燥器的结构和计算（!）查图"#$%，当!"&’($$时，查得%*!"!)(&#!#’!!"!’(+()(&&!!"（,）当初始的瞬间，即当"’&时，!"’!"故&%*!"%*!"!)(&!)(&#!#!!!"!#!!"!’(+()(&#(+()(&’&&!!"!!"（$）根据雷诺数!"，计算雾滴速度$。因为"’&，此时的速度$’$&’!%-./。当雷诺数由!"&’($$降低到!"’(&&时，按上述步骤计算各参数如下：%*!"%!)(&#!!)(&由!"’(&&，查图"#$%，得#’!!"!’(+$%)(&。此时!!"!!"*!"%*!"!)(&#!#!#!!#!!"!’(+$%)(&#(+()(&’&+,%)(&。&!!"!!"$%!%*!"%*!"$)（!)(&#$）!)((&&雾滴飞行时间!’0#0!)(&!)(&[!!"!#!!"!]’#$,$1&,)&+!")(&!!"!!"#!#!!)&+,%)(&’!+!")&+,%)(&’&+23)(&/。#$!&+!")(&与!"’(&&相对应的雾滴飞翔速度$’!"$’(&&)#$’#1%4&+2%)!)(&(&&)&+(2$’(2+$-./。其它依此类推，一直算到!"’&+%。将计算结果填入表"#(中。图"#$"求塔径的"#$曲线将"与$的数据做成曲线图，如图"#$"所示。以"为横坐标，$为纵坐标，其曲线下的面积，用图解积分法求得为&’!$*"’&+2,!-。上述算出的"$% 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!就是雾滴在半径方向飞行的距离。所以，经过圆整，塔的直径取为"!"#$%&!’#()。表(*’#$与!、%的计算结果汇总表&%’"-.#$&%’"-.#$&%!#$&!#$"&&%’"-.#$&%’"-.#$&!%’"+,"#$"#$!#$&*!#$&%’""&&"#$"#$/)0/%’"%’"’11’#’’#’’#’*’#’!""&-’""’#1-’#’’#1-*’#’!"#2-"#34’3#1-"&#&’#’&#&*’#’!’#’$#3&-2#&1’#’2#&1*’#’!&#’11#$11#2-’-1#2-’#’1#2-*’#’!2#&-3#2-&#(’’"-#&1’#’-#&1*’#’!1#’14#2-’#31$-#3(’#’-#3(*’#’!1#((’"#-’#24((#-$’#’(#-$*’#’!-#1$’
’#"113#3’#’3#3*’#’!(#(’1#4"#(4-&’"#&’#’’"#&*’#’!4’&"#("#21$’’&#-’#’’&#-*’#’!’’#1&-#1"#’31"#-’-#2’#’’-#2*’#’!’1#&2&"#"$32例(*&在一喷雾干燥器中，用旋转式雾化器雾化密度的!!’’&"567)溶液。其雾滴的初始速度8"!2")7/。假定雾滴为球形，最大雾滴直径为-""")。忽略重力影响，则雾滴将沿水平方向运动。计算雾滴到达距轴心’#")及’#-)处所需时间及其速度。器内空气温度为$-9，常压，空气流速可忽略不计。*(解由手册查得$-9空气黏度#:!’4#(%’";:·/，空气密度!:!’5672)。应用式（(*’(）进行计算。即雾滴飞行时间&1";;&%’"-.#$&%’"-.#$$[!*!]!!#$&#$&，而2#:"#$"#$(1( 第六章喷雾干燥器的结构和计算!!"+!"#!#!’（(’)*）’))"*&+.&),$"%$’),-.’)*(/"#(/"#"’)*"’)*所以#&),[!"#"+!"#"]其中的积分项由图.+!(查得。*$"#$"#颗粒飞行的瞬间速度+."%),-.’)*%&"#&"#+!!%!#)’（(’)*）+"&$-,"’)*"#整个计算步骤及过程如下。0·2(’)*+!’$*’)（)）由已知条件算出"#1*!%*&&+.&3.(。"%),-.’)*（"）下面选取一些雷诺数，如(**，$**，⋯等如表.+"所示。（$）根据"#*及各"#，由列线图.+!(查出相应的积分值。如"#*&3.(，(/"#"’)*+$+$"#&(**，$**，其$&!"#"值分别查得为"-,(’)*，!-!’)*，.-.’$"#+$)*。(/"#(/"#"’)*"’)*（!）算出相应的!"#"+!"#"之差值：*$"#$"#+$+$45&3.(，"-,(’)*+"-,(’)*&*+$+$+$45&(**，!-!’)*+"-,(’)*&)-!(’)*+$+$+$"#&$**，.-.’)*+"-,(’)*&$-.(’)*其它依此类推，填入表.+"中。.!3 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册表!"#!"与!、#计算结果汇总表#$%&’(!"#$%&’(!"!"!!"#!!"#&"!""!""*"*#,+’$%&)!’#,+’$%&"*"*#,+’$%&’&&-,-$%&"*"*#,+’$%&*&&!,!$%&"*"*#,+’$%&#&&.,.$%&"*+&%,’’$%&"##,+’$%&"*’&#,-$%&"##,+’$%&"*#&*,)$%&"##,+’$%&""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""#$%&’(!"#$%&’(!"/1!"!!"#"!!"#&"!""!"0230)!’&&*&"*"#’&&%,-’$%&#,)’$%&%+,!"*"#*&&*,!’$%&!,+’$%&%%,."*"%#&&’,.’$%&%,%%$%&),.-+&"*"%*,’*%,#!$%&#,*+$%&’&#,%$%&"#-$%&"%%,+!#&*,-$%&"#!,-’$%&"%&,).-’(!"’(!"#$%&#$%&（’）用!4%+[!!"#"!!"#]算出相应的停留时间!。&"!""!"如!"4)!’时，!4%+$&4&"*"#!"4’&&时，!4%+$%,-’$%&4#,)’$%&0。"*"#!"4*&&时，!4%+$*,!’$%&4!,+’$%&0。其它依此类推，填入表!"#中。（!）由!"算出相应的速度#如56&4)!’时，#4*&23（0已知条件）!-. 第六章喷雾干燥器的结构和计算*’*’!"!"##时，#!$%&’()#!"!$%&’()#("##!)&%+,-.。*’*’!"!$##时，#!$%&’()#!"!$%&’()#($##!))%/,-.。!"等于’##，&#，"#，’#时的各值计算，依此类推。计算结果填入表+*’中。（0）根据!、#数据（表+*’）作图解积分，求出飞行距离$!!!##1!，如图+*20所示。由此得!*$关系，如表+*$所示。表+*$!*#*$关系（$由图解积分求得）"""""""""!，.#，,3.$，,!，4#，,3.$，,!，.#，,3.$，,!，.#，,-.$，,"""""""""#$##"#%#2)0%’#%/&2"#%#&)#%/)%"’#"#%)"#+%2)%&"""#%#’’+#%"’"#%#")"%’)%#2+"#%)#/&%#)%+/’"#%)++"%2)%&&""""""#%#$’#%’#%0’’""#%#0)$%#)%$#+""#%)’’0%+)%0//""#%’#2%2’%)2（/）按!*$关系做!*$图，如图+*20所示。由!*$图及!*#图查得，当颗粒达到$!),时，所需时间。!!#%#2.，速度#!)",-.。当颗粒达到$!)%",时，所需时间!!#%#/+.，速度#!)#,-.。三、用图解积分法计算干燥器高度（一）颗粒沿垂直方向的运动喷嘴从塔上部向下喷雾，当喷雾角很小时，雾滴沿水平方向的速度分量可忽略，仅考虑重力作用。当喷雾角的影响不能忽略时，要取其垂直及水平分速度，以此来估算颗粒在器内的停留时间。在颗粒向下运动时，液滴从某一初速度喷出，由于空气的阻力作用，逐渐减速，称为减速运动阶段。当颗粒重力与所受空气阻力相等时，颗粒由减速运动变为等速向下运动，直至产品出口，此阶段称为等速运动阶段。颗粒在塔内的停留时间为减速与等速运动时间之和。+2& 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"#$!"!，!""曲线!等速运动阶段沉降速度的计算当重力等于阻力时，颗粒变为等速运动，此时式（!"%%）左端等于零，即&!’&!()。设等速运动时的沉降速度为!，由式（!*+",."0""0"%%）可得，#"##*!*(/()--"0#/1（-"-"",）故!（!"%$）*!+",#*式中!———颗粒的沉降速度，2’3；*———等速沉降时的阻力系数。#*.#在层流区，456)7%，以#*(代入式（!"%$），得$%.#（-"-"",）!*(（!"%8）%8$,此即斯托克斯定律。9在湍流区，9))6$%6.:%)，#*")7##，代入式（!"%$）得#-&（"-""-）!*(%7$#（!"%;）!",一般情况，将式（!"%$）改写一下，变为!9) 第六章喷雾干燥器的结构和计算#$%（&"&’"(）!!"+（,’+-）)"(*!+%.*"!(式（,’+-）包含!&及*!；而"#!"也包含!&及$!，如果将!!乘上#(+"#!，则可消去$!，得)+#%!."（("."(）（,’+/）!!"#!"+)#(如果将除以"#，则可消去!，得!!!&#%#（(".’"&）!!0"#!"+)（,’++）)#&*’+将，作为12数的函数，做成列线图，如图,’##所示。利用式（,!12!012’+/）及式（,’++），借助于列线图，计算沉降速度*’或颗粒直径%(，是很方便的。+由式（,’+/）计算沉降速度步骤如下：先用式（,’+/）算出值；其次用!12图,’#3的列线图，查出与+相应的12值；最后由*#&算出沉降速!12’’"12’%("&度。如果已知颗粒沉降速度，欲求其直径时，可先用式（,’++）算出值，然!012后由图,’#3查出相应的12，最后由下式算出颗粒直径’&%("12’·#，)"&*’’#例,’)已知颗粒直径!("+--#)"+4/-)，颗粒密度"("/---*%5)’,))。空气黏度#&"/67,4/-+&·,，空气密度"&"/*%5)。计算沉降速度*’。解利用上述方法，计算如下。+&7利用式（,’+/）算出!’12’值。#$%)（’"）’#)+("&"(ቆ/4（+4/-）4/4（/---’/）+!12’")#+")4（/67,4/-’,）+"+79+4/-&,3/ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册$$!!由!""#"%$!&$’()查图*+,-得"#"%&!$+*$(0!*’()#!颗粒沉降速度."%"#"·"%&!$’+,%)!&)*&1’若已知干燥/%#$$’()’(2器高为2（&），可验算颗粒在器内的停留时间，即$（’），必须是停留时间大于."传热所需时间$3，即$4$3。因为颗粒减速运动时间极短，通常可忽略，只考虑等速运动时间。若已知气固间传热所需时间为$3，则干燥器的最低高度2%$3·.（"&）。%颗粒到达沉降速度前的运动颗粒减速运动到沉降速度前的时间，可应用式（*+((）推导其计算公式。由于不等速运动时间很短，一般用接近于到达沉降速度的时间作为不等速运动的时间，其误差影响不大。$将.%"#·"代入式（*+((），整理后得#$/%5"$)"#$)$%$（-+$5）,/!%(&+!"#5,/(6#（$#(+#$）$式中&%$%!""#"5"$积分式（*+$5）得$,/(#("#)"#$%!"#$5"$)&+!"#$,/(#("#)"#%!"#)$（*+$,）5"$!"#+&$,在层流区，，代入式（*+$,）积分得""#$,/(())"##"#$%!"#5"$$,"#+&$/(#($,"#)+&%*+（层流时，&%$,"#"）(7"$$,"#+&$/(#(.)+."%*+，’(7"$.+."在湍流区，阻力系数，代入式（*+$,）积分，得!%)!,,*-$ 第六章喷雾干燥器的结构和计算$"#!"!&!!·%#"$!’(’"$（é!’(’")*’+!$）（!’(’")*,!$）ù#$êêúú（ë!’(’")*’,!$）（!’(’")*+!$）û#$é（’(--")*+!$）（’(--")*,!$）ù!"!êê’úú!#$#"!$（ë’(--")*’,!$）（’(--"+)*+!$）û&在过渡区，按式（-+$"）用图解积分法求停留时间!。即以为纵坐$%)*+$标，)*为横坐标，描绘曲线%&。如图-+".所示。在)*与)*之间。曲线%&’$"#!"!所包围的面积乘以。就是时间!。%#"颗粒在器内的停留时间（不等速运动时间和等速运动时间之和）应大于传热所需要的时间，以此来验算塔高。例-+"已知颗粒的初始轴向分速度’’!".(/)，平均粒径*+!$’’!(，+-%空气新度#"!&0(-1&’!"·)，空气密度""!&,-2(。颗粒密度"+!&’’’%,-2(。试求减速运动的时间。图-+".式（-+$"）的图解积分示意图+"#!’’""$1&’1".1&解根据已知条件，先算出)*’)*’!!+-!"0’。此运#"&0(-1&’动状态为过渡流。其减速运动时间!按式（-+$"）进行图解积分。%由)*$3，$!$"*5-#（6#5+#6）’!"0’，查图-+"3得%)*’!&(’%1&’%4./4"!$%!6+"%"1（$1&’）10(.’1&1（&’’’+&）$!+-$!$(7$1&’。%1（&0(-1&’）-3% 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!!由!!""#!$%!&’(，查图)*+,，得到!""#%$!。故图解积分下限!"取-。!,!,!!"(*"#’$(.&’(*!$%!&’(!’$(.&’(’*)!#/$)&’(!!"(*"!+!!同理，!"#.((，查图)*+,，得!!"#,$-&’(，"#!$%!&’(。!!"*"#+!+’*),$-&’(*!$%!&’(!,$-&’(，!#’%$.&’(。!!"*"’其它数据依此类推，计算结果填入表)*+中。以为纵坐标，!"为横!!!""坐标，积分上限为!"(#+/(，下限!"#-。图解积分如图)*+/所示。图解积分!"0!"结果为"!("!#($’’!-!!"*"’表)*+12和的函数关系数据表!!!"*"!!’!"!!"!!"*"!*"!!",,*)+/(’$(.&’(’$(.&’(/$%’&’(++*).((,$-&’(,$-&’(’%$.&’(++*)!((.&’(.&’(..&’(++*)’((’&’(’&’(’((&’(,(..*).$-&’(.$,.&’(!-.&’(!(’$(,&’(.%$%-&’(!’!/(&’(*)’(+$!&’(!’$+-&’(!)%,(&’(*)-!*).$!&’(+$-&’(!(-((&’(+#!*+!3#3+&（!&’(）&’(((#*)!$%!.$4.&’/$)&’(减速运动时间%#!$%!&($’’!-#($.(%5。（二）用图解积分法计算干燥器的高度举例说明计算步骤及方法例)*,根据例)*+的条件，如果传热所需时间为+5，求干燥器的最低高),+ 第六章喷雾干燥器的结构和计算度为多少。解颗粒在塔内经历了减速运动段和等速运动段。需求出两个阶段的下降距离。图!"#$例!"#的图解积分!!减速运动段减速运动段的距离!%!&"’!，找到!"#$关系，用图解积分求得。((#%)")#$’#$#%)")已知!%!#$&(，而%(,-(*#+$#$"%*#+当#$&%#$&时，&&%#./01，停留时间!%&#$&’#$当#$由#$&降到*&&时，根据图!"#$，由图解积分得到!*&&(%&,$#$"%&&((，停留时间!%(,-(2&,&&((%&,&&!1与#$%*&&相对应的颗粒速度3%45"!"+8$,!28&%*&&2"#%($,-/0167#+(28&28*&&’#$当#$由*&&降到(&&时，由图!"#$算出!(&&(%&,&&(#，停留时间$#$"%$%(,-(2&,&&(#%&,&&!9(1，累积停留时间!:%&,&&!;&,&&!9(%&,&8(91。与!99 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!"!"##相对应的颗粒速度#!"##$#%#&’(!(&%)*+,。其它依此类推。!"由"##降到(##时，累积停留时间!-!#%#").,，!"!(##时，#!&%’(*+,。!"由(##降到/#时，累积停留时间!-!#%#/0,，!"!/#时，#!1%&(*+,。表)2/!"2#2!关系表!"1�##"##(##/#"#(#’#，*+,1’"&%.(&%)&%’(1%&((%&)#%&’(#%.’/!，3##%##)#%#("/#%#").#%#/0#%(")/#%"0"/#%0#.!"由/#降到"#时，累积停留时间!-!#%(")/,，!"!"#时，#!(%&)*+,。!"由"#降到(#时，累积停留时间!-!#%"0"/,，!"!(#时，#!#%&’(*+,。!"由(#降到’时，累积停留时间!-!#%0#.,，!"!’时，#!#%.’/*+,。将上述计算结果，整理成!"2#2!关系表，如表)2/所示。根据!2#关系，做!2#曲线图，如图)2/#所示。由图解积分求得$!(%"0*。即不等速运动的距离为(%"0*。"等速运动段等速运动时间!!12#%0#.!0%)&,自由沉降速度#4!#%.#)*+（,见例)21），因此，自由沉降高度!#!4!0%)&$#%.#)!"%)(*。颗粒飞行的垂直距离!(%"05"%)(!0·’1*。因此，干燥器的最低高度为0%’1*。)/) 第六章喷雾干燥器的结构和计算图!"#$例!"#的图解积分四、用干燥强度法估算干爆器容积干燥强度的定义是单位干燥器容积单位时间的蒸发能力，用!表示，干燥"器的容积用下式计算$"#%（!"&#）!"(式中#———干燥器容积，’；$"———水分蒸发量，)*+,；((!"———干燥强度，)*（+’·,）（’———干燥器容积）。!"是经验数据。在无数据时，可参考表!"!进行选用。!#- 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册［$%］表!"（!#）!值与进、出口温度关系"出口温度进口温度，&&’()$))$()*))*()+)),)*.(-(.,$,.!*%.+%’$.,+’’.$)-)*.)*(.’-,.),-.%*%.**’))’.%$+.)%(.%!,.-)’’.’’［*)］表!"!（/）!值与进口温度关系"热风入口温度，&!，01（23*·4）"’*)5’()$5+*))5+))!5’$())5,))’(5$(*［$-］对于牛奶，入口温度为’*)5’()&时，!"6$5+01（73·4）。#值求出以后，先选定直径，然后求出圆柱体高度（直径和高度要符合比例关系）。干燥强度，经常作为干燥器的干燥能力的比较数据。此值愈大愈好。五、用体积给热系数法估算干燥器客容按照传热方程式$6!8#!%3（!"$!）式中$———干燥所需的热量，9；*&8———体积给热系数，9（73·&），喷雾干燥时，!86’)*（大粒）5*（)微粉）9（73·&）；"%3———对数平均温度差，&。六、旋转雾化器的喷雾干燥器直径的确定对于一般情况，干燥器直径’按下式计算’6（$5$.-）(%%（!"$,）!(- 第六章喷雾干燥器的结构和计算对于热敏性物料，推荐用下式计算!!（"#"$%）"&&（’()*）"&&为旋转雾化器喷雾炬半径。下面介绍二个经验公式。,$",$)-(,$/’+$（"&&）,$&!"$%’#$.（’()&）式中（"）———在圆盘下,$&0处测得的雾滴占全喷雾量&&1时的液滴的&&,$&飞翔距离的半径，0；#———雾化盘直径，0；$———喷雾量，2345；%———雾化器转速，6407.。,$),$)-(,$/’8$（"&&）)$,%!%$""#$%（’(",）式中（"）———在圆盘下)$,%0处测得的雾滴占全喷雾量&&1时的雾滴飞&&)$,%翔距离的半径，0。其它符号同前。七、喷雾干燥器的某些经验数据（一）干燥器直径!和圆柱体高度&的比值（见表’(9）表’(9雾化器类型与流向组合和&：!关系雾化器的类型及热风流向的组合&：!的范围旋转雾化器，并流（,$’:/）#（/:/）喷嘴雾化器，并流（":/）#（%:/）喷嘴雾化器，逆流（":/）#（-:/）喷嘴雾化器，混合流（喷泉式）（/:/）#（/$-:/）喷嘴雾化器，混合流（内置流化床）（,$/-:/）#（,$%:/）喷嘴雾化器的干燥器形状与旋转雾化器不同，前者细而长（见图’(-/），后者粗而短（见图’(-)）。’-& 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"#$压力式雾化器喷雾干燥器工艺尺寸图（%）工艺尺寸图（&）安装尺寸图（二）在最大蒸发能力（’）下的旋转雾化器喷*雾干燥器最小直径(%)（见表!"+）。表!"+!和最小直径关系(%)平均雾滴尺寸（近似）最小干燥器直径!(%（)近似）雾滴的种类!((,-./非常细01231$01细312+10$#1中等粗+12$113$111粗$112$01#$#11$012$#1!$#11!!1 第六章喷雾干燥器的结构和计算图!"#$旋转式雾化器喷雾干燥器工艺尺寸图在要求的停留时确定后，选择圆柱体高度。（三）干燥器底部锥角和操作的空塔速度为了使干燥产品从干燥器底部顺利地排出，喷雾干燥器下锥角等于或小于!%&。喷嘴（压力式或气流式）雾化器的喷雾干燥器，其器内的操作空塔气体速度约保持在!’%($)%(#*+（,并流向下）为宜。!!- !"!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第四篇!!!!!!!!!!!!!!!!!!干燥机械设备设计与选用!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!" 第一章工业干燥机的分类与选择第一章工业干燥机的分类与选择第一节概述通常干燥机的选择更多地依赖以往的经验和卖方的推荐，常被认为是一种技艺而不是科学。随着干燥技术的发展日趋多样化和复杂化，现有干燥机的品种繁多，这对于那些不很专业的用户来说选择干燥机的难度更大了，且提出了一些新的要求。除此以外，还要考虑满足越来越严格的质量标准和更高的生产效率需求，适应日益上涨的能源费用支出以及严格的环境保护要求等因素。在没有干燥专家参与的情况下，人们已经尝试为非干燥专业人士建立一套专业体系，尽管不是非常成功。因此，迫切需要专人负责干燥机的选择，更确切地说，是干燥系统的选择。他要熟悉市场上现有的干燥机类型、选择过程中的关键指标，以便在面对不同的方案和报价时，能够正确地做出选择。为了避免因选择一台不理想的干燥机而付出代价，必须花费一些时间和精力。本章将对该主题作一简介，详尽内容读者可参阅!"#"$%&’（())*）。值得注意的是仅去年一年，在欧洲就有+,-以上的大型化工公司在选择干燥设备时作出过错误的决定，而这些公司在其生产设备中均有(,,,多台干燥机。同一种干燥机在某时、某地是一个理想的选择，但在另一地方几年以后可能就是一个错误的选择。过去的使用经验对我们选择干燥设备确实有帮助，但不能作为惟一的依据。举例来说，在世界各地人们用来提炼镍矿的干燥机就有很多种，有闪蒸干//. 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册燥机、流化床干燥机、回转圆筒干燥机和喷雾干燥机等，它们的干燥能力可达!"#$%&’(。因此依据别人用什么样的干燥机来确定自己的选择，也并非易事。尽管我们常见的干燥机不过才%"多种，但在科技文献中提及过的干燥机却有)""多种。本章我们主要考察工业干燥机的分类标准，同时让读者对干燥机复杂的选择过程有一个清楚的认识，它并不完全是科学，还包含主观判断和相当的实践经验。应当指出，预干燥和后干燥阶段与给定条件下干燥机的正确选择有重要的关系。实际上，一个理想的选择应是针对整个干燥系统进行综合考虑的过程。本章仅限于工业干燥机的分类和选择。另外需要指出的是，对于某一项实际应用来说，从技术和经济上考虑可能有多种不同类型的干燥机（或干燥系统）能够满足需要，所以我们在选择干燥机时，必须仔细评价对选择有影响的各种因素，以逐步缩小选择对象。对于一项新应用（新产品或新工艺），制订一个详细的选择流程是非常重要的。选择干燥机时，要了解不同类型的干燥机的特性。同一干燥机，操作条件的变化也会影响产品的质量。所以，除干燥机类型外，选择一个正确的操作条件对得到理想的产品质量和降低热力脱水成本也很重要。根据*+,-（固体处理工业网络，设在英国，由欧洲.)家大型化工公司组成）的最新调查，干燥机的选择是所有公司所面临的主要问题（*/01231，!"""）。大约4"5以上的公司在选择新型干燥机时犯过错误。有时，干燥机的选择是容易的，但一旦考虑到该选择以后可能面临处理新产品或提高当前的生产能力时，选择就变得困难多了。对安全和环境的要求越来越高也使选择更加困难。*+,-报告中建议建立用户友好专家系统，以及对该复杂的选择过程有帮助的较好的标准。另外，每个干燥机类型（如流化床、闪蒸、喷雾）还有更细的分支，这也使选择过程更加困难，更何况人们还希望选择一台合适的干燥机并希望它能在理想状况下运行。60738（.44$）为干燥机的选择提出了一种“结构化方法”，它是一个循环反复的过程，包括以下几个步骤：.9列出所有关键的过程说明；!9做出最初选择；::) 第一章工业干燥机的分类与选择!"进行试验台试验，包括产品质量试验；#"对每种选择做出经济性评价；$"进行中试试验追踪；%"从中选择出最适合的干燥机类型。通常，对于给定的物料，人们从一开始就指定了特定的干燥机。如果仅依赖于以往的经验进行选择，会有如下局限性：&"如果原来的初始选择本来就不理想（虽然它的工作状况良好），新的选择肯定差强人意；’"未考虑新出现的干燥技术；!"人们潜意识里往往认为已有的选择都是正确的，但实际上并不一定如此。第二节干燥机的分类干燥机有了多分类方法（()*)+,-.，&//$；0-1’23-1,，&//&），表&4&列出了干燥机的分类标准和类型。表&4&的分类方法非常粗略，如果细分的话，仅流化床干燥机至少就有!5多种。每种干燥机都有其各自特定的功能，也就是说特定的场合使用特定的干燥机。详细内容请参阅()*)+,-（.&//$）。某些干燥机（如冷冻干燥机）的价格昂贵，某些干燥机的效率较高（如间接传热型或传导型干燥机），所以很有必要了解市场上各种类型干燥机的优缺点。但应注意，上面所提到的分类方法中没有涉及大部分的新干燥技术与方法。关于新的干燥技术，读者可参阅6),.-和()*)+,-.（&//$）。下面是7-.89.（&//:）提出的关于间歇式和连续式干燥机的总体分类方法。注意间歇式干燥机的选择比较有限———仅有少数干燥机可以在间歇和连续两%%$ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册种状态下工作。表!"!干燥机的分类分类标准类型!间歇式工作方式"!连续式"、传导、辐射、电磁场、综合传热方式!对流供热方式!间歇式或连续式"!绝热或非绝热!静止物料在干燥机中的状态!运动，搅动，分散"!真空操作压力!常压"!空气干燥介质（对流）!过热蒸汽!烟气"!低于沸点干燥温度!高于沸点!低于冰点!顺流干燥介质和被干燥物料之间的相对运动方式!逆流!混流单级"级数多级!短（#!$%&）物料在干燥机中的停留时间!居中（!’()$%&）!长（*()$%&）带（"）者为实践中的常用类型。间歇式干燥机：分类（+,-./，!001）（粒状物料）主要类型：层式（填充床）；分散式((( 第一章工业干燥机的分类与选择!层式"#接触（传导或间接型），如真空盘式、搅拌床、旋转间歇式；$#对流（气体盘式）；%#特殊方式（如微波、冷冻、太阳能）。&分散式"#流化床’喷动床；$#振动床干燥机。连续式干燥机：分类主要类型：层式；分散式!层式"#传导，如转鼓式、盘式、真空式、搅拌床、间接加热回转圆筒；$#对流，如隧道式、闪蒸式、穿流式、带式；%#特殊方式，如微波、射频、冷冻、太阳能。&分散式流化床、振动床、直接加热回转圆筒、环式、喷雾式、喷射式。基于供热方式的不同对干燥机分类更实用一些，因为它可使用户分辨出各类干燥机的主要特征。直接加热式干燥机也常被称为对流式干燥机，是一种最常见的干燥机。因为这种类型干燥机中排气所含的蒸发潜热难以再利用，故其热效率较低，但尽管如此，估计仍有大约()*的工业干燥机为此种类型。尽管最近在一些特殊的情况中，以过热蒸汽作为干燥介质的效率和产品质量均较高，但通过间接加热或直接燃烧产生的热空气仍是最常用的干燥介质。对于非热敏性物料或不受燃烧产物影响的物料，可以采用烟道气作为干燥介质。在直接接触干燥机中，干燥介质直接接触被干燥物料并且把热量通过对流传递给物料，干燥所产,,+ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册生的水蒸气则由干燥介质带走。干燥空气温度可以根据被干燥物料的不同控制在!"#$""%之间。干燥高热敏性物料的空气常需预先除湿。惰性气体如氮气，常应用于易燃易爆物品或除去有机溶剂。溶剂必须从废气中通过冷凝进行回收，以使惰性气体（含有一些溶剂蒸汽）重新被加热后回到干燥机中。因为要处理大量的气体，气体的净化和产品的回收（对于颗粒物料）成为干燥工厂的一个重要环节。采用高温干燥介质时可以带来较高的热效率，但这种方法受产品质量的制约。间接加热式干燥机是指那些加热介质与被干燥物料不直接接触的机型，即热量通过传导从传热介质（蒸气、热空气、热流体等）传递给湿物料。因为在湿物料侧没有气流，所以在干燥室中需要提供真空或微气流将蒸发出的湿分带走，以避免干燥室中的蒸汽达到饱和。热传递表面温度可以从&$"%（如冷冻干燥）到’""%（例如，在以直接燃烧产物如废煤泥来间接加热的干燥机内）。在真空状态下不会发生燃烧和爆炸。真空干燥还可用直接冷凝的方式使有机溶剂的回收简便，从而减轻了环境污染问题。由于粉尘的回收明显地简便，所以这种类型的干燥机多用于有毒、高粉尘且不允许被气体带走的产品的干燥。此外，真空干燥可以降低液体的沸点，可以使热敏性物料的干燥在较快的干燥速率下进行。也可通过辐射（用电或燃气式散热器）或将湿物料置于微波或射频范围的介电场来提供热量。由于辐射热流量可在一个很大的范围内进行调节，所以对于表面湿的物料可以获得高的干燥速率。蒸发的湿分可通过对流（气流）或真空操作去除。辐射干燥机已在某些特殊场合，如干燥铜版纸或印刷纸方面有了重要的应用。然而，应用最广泛的还是对流和辐射结合使用，这对提高目前干燥纸张的对流干燥机的生产能力是很有用的。微波干燥机的投资和运行成本都很高。仅有!"(左右的能源可转化成电磁场，而且这部分电磁场也只有一部分可被干燥物料吸收。现在，人们已清楚其应用的局限性。但是，微波在干燥热敏性物料时，就产品质量而言，好像具有特殊的优势。作为提高降速干燥段末期干燥速率的设备，它还是值得考虑的。**) 第一章工业干燥机的分类与选择同样，射频干燥机的工业应用也很有限。通常用在干燥厚块木料和铜版纸等领域。微波和射频干燥机均需运用对流或在真空状态下将蒸发的湿分带走。在未来!"年里，除非用来干燥高附加值产品，单独的介电干燥机是不经济的。关于介电干燥机的详细论述可参阅#$%&’’()*（*!++,）。事实上在某些理想的情况下，可以利用组合传热方式，例如对流和传导，对流和辐射，对流和介电场等，这样可以减少对增加气流量的需求，因为气流量提高会大大降低热效率。这种组合虽然增加了最初的投资成本，但与降低能耗、提高产品质量相比，还是值得的。但如未经严格的试验和经济评价，是无法事先得出结论的。最后，供热过程可以是稳定（连续）的，也可以随时间而变化。而且，针对各个应用情况，不同的供热方式可同时或顺序使用。由于设计和操作参数的大量增加，可以通过数学模型来选择最佳运行条件。在间歇式干燥中，间歇输入热量的方式对于降低能耗和改善热敏性产品的质量具有很大的潜力。第三节干燥机的选择由于干燥机的种类繁多且通常每一种都可用于多种物料，要获得最佳的选择并不是一件容易的事情，既不能够草率行事，也不能把希望完全寄托在仅仅对某几种干燥机熟悉的卖方的推荐。用户要采取主动的方式，借鉴卖方的经验，利用小试和中试设备来获取数据，用这些数据对几种选择进行比较评估。无论一种干燥机设计得如何巧妙，如果在特定的应用中效果很差，它也不能算是一种好的干燥机。要注意，产品在成分或物理结构方面的小的差异也可能会影响它的干燥特性和操作特性等，这不仅会得到有差别的产品，在某些情况下还会影响干燥机的正常工作。试验时，要采用“真实”物料，而不是“模拟”物料。虽然我们这里仅着眼于干燥机的选择问题，但必须说明的是，在实际应用中，我们选择的是一个包含了预干燥（例如，机械脱水、蒸发、物料的预混合、稀--+ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册释、造粒和喂料）、废气净化、产品收集、局部废气循环、产品冷却、涂层、团聚等后干燥阶段的干燥系统。选择一台既经济又理想的干燥机有时必须考虑这些过程。比如，膏状物料可以先被稀释成可泵送的稀浆，然后再进行喷雾干燥以获得粉末物料；也可以在流化床或穿流干燥机中造粒井干燥，或在流化床中干燥。甚至有时可以考虑整个工艺流程，看是否可将干燥问题简化，或者干脆不经过干燥。一般来讲，非热力脱水要比蒸发便宜几个数量级，而且其能量利用率是热力干燥的几倍。然而，从产品质量角度出发，我们在选择干燥机时，就不能仅仅考虑热质传递的最便宜的干燥机，往往是产品的质还要求决定了该选择什么样的干燥机。至少，下面的一些条件是选择一台理想的干燥机所必须考虑的：!干燥机生产能力，物料的进给方式（间歇!连续）；!湿物料的物理、化学及生化特性，以及对产品的质量要求；!顺流或逆流生产工艺；!原料和产品的含量；!干燥动力学特性，湿物料的吸湿等温线；!质量参数（物理、化学、生化等）；!安全方面，例如着火和爆炸危险，毒性；!产品价值；!自动控制方面的要求；!产品毒性学特性；!翻动率，生产能力可调性；!燃料的类型和消耗，电力消耗；!环保法规；!工厂空间。对高附加值产品，如医药、某些食品以及高级材料，对质量的考虑高于一切，因此干燥的费用是不重要的。一般这种产品的生产量都不大。在有些情况下，如果进料时需对物料进行处理（如粉碎、片化、造粒、挤压、与干料混合等），也会影响对干燥机的选择。$#" 第一章工业干燥机的分类与选择通常，从节约能源和减小设备尺寸方面考虑，可通过如筛分、离心分离和蒸发等成本较低的操作方法来降低物料中的含水量。还要避免过度于燥，因为这同样会增加能耗和干燥时间。食品和生物制品的干燥需要遵守!"#（良好操作规范）法规和卫生设备的设计及操作要求。这些物料在干燥和贮存过程中会受热降解和微生物降解的影响。如果给料速度较低（$%&&’()*），则适合选用间歇式干燥。但应该清楚只有少数干燥机可在间歇状态下工作。在除去的液体少于%+的情况中，这些液体能是非亲水性溶剂（有机溶剂）或是水与溶剂的混合物。但在医药干燥中并不常见。要注意溶剂的回收，以避免着火和爆炸。表%,-中列出了大部分干燥机销售商用于选择和提供工业干燥机的典型一览表。干燥动力学在选择干燥机时起着重要作用。除了用来确定所需停留时间外，还限定了适用的干燥机类型。湿分的分布（是在表面附近，还是分布在物料中）、湿分的属性（是自由水，还是物料的结合水）、迁移机理（限制速率）、产品的物理尺寸、干燥介质条件（如温度、湿度、对流干燥机热风流量）、干燥室内压力（热敏性物料较低）等条件都会影响干燥机的选择以及其工作状况。通常不只一种干燥机会满足某个特定的选择标准。/.% 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册表!"#工业干燥机选型的典型依据一览表!颗粒、微粒、淤泥、晶体、液体、膏状、悬浮液、溶液、连续的薄片、物料形状厚板、不规则物料（小$大）!黏稠、块状!%&$（’干$湿），连续式平均产量!%&(批（干$湿），间歇式生产量的期望变化范围（调节率）!燃油燃料选择!燃气!电力预干燥和后干燥过程（如果有）!平均粒径!粒度分布对于颗粒状产品!粒子密度!体积密度!复水特性!干基进$出口湿含量!湿基化学(生化(微生物活度!熔点热敏性!玻璃化温度吸湿等温线（平衡湿含量）!干燥曲线干燥时间!操作参数的影响!构成材料!腐蚀!毒性!非亲水溶液特殊要求!易燃性的限制!着火!色泽(结构(香味要求（如果有）干燥系统!干燥机及附属设备的有效空间因篇幅所限，我们在这里不讨论最新以及特殊的干燥技术。但值得一提的*)# 第一章工业干燥机的分类与选择是，很多新技术采用了过热蒸汽作为干燥介质或将几种干燥技术巧妙地融合，如几种供热方式的融合，几种不同类型的干燥机组成多级干燥系统等。过热蒸汽作为对流干燥介质有几点优点：在给定条件下可获得较高的干燥速率；对有些产品可以得到较好的质量；如果干燥机排出的热量被回收再利用，还可以降低净能量消耗；避免着火和爆炸等。例如，对于木材的真空蒸汽干燥，可将干燥时间缩短!倍，改善木材质量，并减少"#$的燃油及电力净消耗，是一种非常经济有效的方法。第四节基于产品质量的干燥机选择随着对产品质量的要求日益严格以及环境法规越来越多的限制，我们经常需要放弃某种干燥技术而选择其他的干燥技术。不断增高的能量成本以及矿物燃料和电能两种能源之间的差别，同样影响到干燥机的选择。因为对流干燥机整个运行周期里的费用有"#$用在能量消耗上，所以选择节能效果显著的干燥机是很重要的，即使其初始投资大一些，也是值得的。将来能源的价格还会越来越高，这一点也就变得日益重要。所幸的是，由于干燥机效率的提高，减少了燃烧产生的温室气体%&和(&，从而产生了较好的环保效益。’)下面的一个例子说明了干燥机的选择是如何受干燥产品质量影响的。*+,+和-./.,（0112）曾经调查过各种用来结晶或干燥聚酯的干燥机，这些干燥机可以将聚酯的初始湿含量从#34$5#36$左右（湿基）降到6#778以下。除了要保证聚酯的最终湿含量外，还要保证其湿分分布均匀，特别是对一些特殊的聚酯产品，如胶片。但如果这些聚酯是用来生产9:;瓶子，均匀性要求就没有那么严格。图0<0给出了包含结晶=于燥步聚的示意图，通常均采用两步工艺，物料是热敏性的。初期的结晶=干燥速率要比后来湿含量低时快，通常选用两级干燥。如图0<’所示，每一级可以选用不同的干燥机。质量等级要求低的产品可以使用价格较便宜的单台干燥机（如塔式或聚酯靠重力缓慢向下移动2"4 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册的填充床干燥机）；质量要求高的可以采用两级干燥，第一级可以是价格较高的流化床干燥机，第二级是另一个流化床或者塔式干燥机。要注意每一级可供选择的干燥机可能有很多种。另外，保证干燥机在合适的气流速度、温度和湿度等操作条件下工作也是非常重要的。需要用除湿空气来获得与产品平衡湿含量等温线相符的较低的最终湿含量。图!"!聚酯生产中的结晶#干燥工艺流程图另一个例子是有关喷雾干燥机中雾化器的正确选择。当要将可泵送的泥浆、溶液和悬浊液干燥成可以自由流动的粉末时，通常考虑用喷雾干燥机。如果雾化器选择正确，干燥室设计合理，具备适宜的气体温度和流速，我们几乎可以“设计”出任何所需的粒子大小乃粒度分布。表!"$给出了雾化器的选择对’&% 第一章工业干燥机的分类与选择干燥室设计、大小、雾化能耗以及粒径分布的影响。如将具有中等黏性的物料（如低于!"#$%）干燥成单分散性粉末时，最新开发的双流体音速雾化器是一个很好的选择，若采用复合喷嘴可使生产能力达到&#’()。详细内容参见*+,’-.,。图/0!聚酯片干燥的干燥机选择表/01234乳液的喷雾干燥雾化器的选择对喷雾干燥机性能的影响：不同雾化器间的比较参数旋转盘双流体（音速）双流体（标准）干燥机外形锥形(圆柱体高圆柱高圆柱"(!!/6!7/6""(!!>"(!!"蒸发能力（水）/8##9:()/8##9:?)/8/##9:()干燥室（!5"）86";5&;16";5/";1;5/&;喷嘴数量//<";;盘/8喷嘴/&喷嘴/"###.%;>@+.压力>@+.压力雾化器功率!"=(9:浆料!#=?9:浆料&#A(9:浆料投资成本高中中运行成本中低高8<" 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册工业需求促进了新型干燥机的不断涌现。美国一年就有!"#多个与干燥设备及干燥工艺有关的专利公布，欧盟每年也有$#多个。%&’()和*&+&,’)(（!###）曾详细论述过许多本书范围以外的新型干燥技术，其中很多新的干燥技术（如过热蒸汽干燥、脉动燃烧———作为干燥机的新型气—固接触装置）在今后的一二十年内将最终取代传统的干燥机。新技术会更具风险性并且难以迅速推广，因此，自然会使它们的应用受到阻碍。我们希望读者了解这些新的干燥技术以便能针对手头的情况作出最合适的选择。表-./列出了一些传统的和新型干燥技术。表-./传统和新型干燥技术物料类型干燥机类型新技术!"惰性粒子的流化床及喷动床"转鼓"喷雾式与流化床相结合液体悬浮液"喷雾"真空带式干燥机"脉动燃烧干燥机"喷雾式"惰性粒子喷动床膏状0淤泥"转鼓"流化床（带物料预混）"桨叶式"过热蒸汽干燥机"过热蒸汽流化床干燥机"回转圆筒式"振动床"闪蒸式"环形干燥机微粒"流化床（热空气或燃烧"脉动流化床气）"喷射干燥机"1),)23转筒干燥机"冲击与辐射相结合的干燥机薄层（铜版纸、纸张、"多筒接触式干燥机"冲击与穿流相结合的干燥机（纺织材纺织品等）"冲击式（空气）料、棉纸）"冲击式与微波或射频干燥!新型干燥机对所有的产品不一定都有较好的技术经济性能。454 第二章干燥设备的计算第二章干燥设备的计算各种干燥设备的结构千差万别，我们不可能给出一种通用的方法来适用于每一种干燥器的设计计算或选型计算，因此本章将仅就应用最多的热空气干燥器的计算作以讨论。即便如此，由于这种干燥设备其总体构成要由干燥室、加热器、送风设备等组合而成，全部的计算工作量相当大，因此在这里我们将仅讨论其中干燥室的计算问题。作为计算的先决条件，它要求必须为计算提供如下的一些基本数据，在设备方面提供：生产能力、干燥介质类型、对物料的供热方式和干燥介质的加热方法、干燥介质的循环方式及物料的装、卸方式；在物料方面提供：初始和终止含水率、初始温度和最高允许温度、物料干物质的比热和容重、物料的几何尺寸和重量；在干燥方式方面则要提供：外界空气的参数和排风参数、干燥介质的最高使用温度、干燥持续时间等参数。第一节热空气干燥中干燥室的设计计算干燥室的设计计算，主要进行以下几方面的计算工作：!蒸发水分量的计算；"水分平衡和空气消耗量的确定；#干燥室结构尺寸的确定；$干燥室的热量计算；%干燥过程在!—"图上的作图表示。一、蒸发水分量的计算根据物质不灭定律，物料中的干物质数量是不会改变的。若物料干燥前后"!! 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册的质量分别以!和!表示，干燥脱去的水分量用"表示，物料中的绝于物质!"以#干物表示，物料干燥前后的湿基含水量用#!和#"表示，则必然有如下关系：!!$!干物%"（!）ì!!·#!!干物ï!!$!干物%!&&$#!ï!’ï!&&且：íï#"!干物ï!!$!干物%!"!&&$#ï"î!’!&&!"!&&’#"($（"）!"!&&’#!!&&’#!!&&’#"由此得：!"$!!·或!!$!"·!&&’#"!&&’#!由（!）、（"）两式，可求得在计算干燥器时常用的公式：ì"!"!&&’#!#!’#"ï$!’$!’$（)）ï!!!!!&&’#"!&&’#"íï"!!!&&’#"#!’#"ï$’!$’!$（*）î!"!"!&&’#!!&&’#!"式中：———相当每+#湿物料的水分蒸发量（+#水,+#湿物料）!!"———相当每+#干物料的水分蒸发量（+#水-+#干物料）!"因此水分蒸发量"为：#!’#"#!’#""$!!·或者"$!"·!&&’#"!&&’#!利用以上各式，也可根据已指定的物料初始重量、湿含量和最终要求湿含量求出干燥后物料的重量!；或者相反，依据已知干物料的数量求出湿物料的"供应量。若出于更全面的考虑，把干燥中的损耗等因素考虑进去，则!"或!!的计算就是如下形式：0/. 第二章干燥设备的计算#$$%"#!!#$$%"!!!"!·!#·或!#"·#$$%"!!#$$%"#式中：———物料保持率；（#%）则为干物质损耗率，一般情况下接近#。!!!二、干燥室中的水分平衡和空气消耗量在干燥过程中，虽然由于干燥室的密封性不足会产生空气的外逸或吸入，但实际这部分气体量很小，在计算中可不予考虑。因此在进行干燥室中水分平衡及空气消耗计算时，尽管空气的湿含量因干燥而发生变化，但我们仍可基于其中的绝干空气量应当是恒定不变这一原则，进行有关计算。如果设干燥过程中干空气的用量是#（&’()），空气干燥前后的干基湿含量分别是$和$，物料的表示亦如前示。则干燥室的水分平衡式关系如下：#!"#$#"!$!!#·*#·"!!·*#·（#）#$$#$$$#$$#$$$!#·"#!!·"!$!%$#由它可得：%"#·#$$#$$#$$$此式表示：式左端所代表的物料脱水量等于右端空气的携走量。因而，干燥中水分蒸发量%为$!%$#%"#·（!）#$$$#$$$·%干空气消耗量为：#"$!%$##若把每蒸发#&’水所需耗用的空气量记作&，则：%##$$$&""（+）%$!%$#该式就是确定干燥设备中空气消耗量的基本公式，从式中可知，空气消耗量随大气湿度$#的高低在变化，$#高则干燥耗气量要增大，因此这就提醒我们确定风机送风能力时，应根据夏季的空气湿含量计算&值（夏季空气湿度高于冬季）。.-, 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册当根据：!!"·#确定了干空气质量流量后，可按$!!·$求出空气的体"积流量式中：$———相当于#$%干空气所具有的湿空气体积值"为了显示空气消耗量参数#与干燥室排风参数的关系，现将（&）式中的空气干基含水量用相对湿度关系式代替，可得：#"""#"""#""（"&(!’·’饱’）#!!!%’(%#%’)’’!’·’饱’&!#*（)(#）!’·’饱’式中：为简化分析，根据%’"%#的情况，这里将%#忽略未计。&———大气压该式给出了减少干燥空气消耗量的途径为：!增加干燥室排风的湿气饱和度，即增大!’。"增大干燥室排风的饱和蒸汽压值，即提高排风温度。#减小大气压&。可见排风的参数对空气消耗量大小有很大影响。但须注意排风参数的选定是取决于干燥的工艺要求，而不能单纯只着眼于减小耗气量。在有可能的条件下，最好使两者兼顾。空气消耗量还可以用“湿一焓”图来确定。三、干燥室结构尺寸的确定干燥室的尺寸（长、宽、高）取决于干燥的预设生产能力和干燥的时间长短，也决定于物料的放置方法。为了提高生产能力和设备使用的经济性，需要最大限度地利用干燥室空间。对此我们以隧道式干燥设备的干燥室尺寸决定为例来予以说明。对小车装料的隧道式干燥设备，如果假设已知生产能力为(总（每昼夜处理湿料量），隧道干燥室数目为)，干燥的时间为"（小时）：)+" 第二章干燥设备的计算则单个隧道每次的处理能力为：!总!·!总!!!"#"#""·!当一个小框架推车载物量假设为#（$%&次·车）时，则可求出同时在隧道中的小车数目$：!!·!总$!!（只）#"#·"·#把计算出的$取为整数，如果将小车的长度定为%车，则隧道长度%隧为：%隧!$·%车’%(式中：%———根据设计意图按供气方法取，如空气是从下部进入隧道，那么(%(!()*%车隧道的宽度和高度尺寸选取时：!宽度：使空气在沿隧道方向上具有最小的空道空间，通常取隧道宽度为：&隧!&车’（#(+,(--）"高度：隧道整体高度取决于小车的高度和干燥室上盖部分的结构。如果仅考虑小车的通行空间部分，亦应本着减小空气空道的思想，让其略高于小车高度。四、干燥室的热消耗量计算干燥室热消耗量可依照热量衡算的方法加以求解。但进行时可先按不计热损失、不向干燥室补充供热的简单加热室算起，然后再过渡到实际干燥室的情况下计算。为此我们把前一步称为理论计算，后一步称为实际计算，以下即为具体步骤。（一）理论计算在无热损失的干燥器中，热量只消耗于使物料蒸发水分和加热干燥用的空气，对于这种理想的干燥机，干燥室的热平衡式为：0/. 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!·"!"#!·$物·!!#!·"$"#$·$物·!$（!）!$式中：!和!———物料进入和离开干燥室的温度（%），在不计物料和输送装!$置加热耗热和向周围介质散热的理想情况下，!!#!$!———干燥过程干空气的用量（&’()）#!、#$———分别为进入干燥室的湿物料量和干燥后的物料量（&’()）"!和"$———进入干燥室前后空气的焓值（&*(&’干气）$物和$物———物料干燥前后的比热（&*(&’·%）!$+#!##$"%,#!·$物·!!##$·$物·!!"%·!!·$水（$）!$将（$）代入（!）得：!·"!"#$·$物·!!"%·$水·!!#!·"$"#$·$物·!$$$+对于无热损失的干燥机，!!#!!因此：!·"!"%·$水·!!#!"$（$-）这样"为：$%·$水·!!"$#"!"（.）!这一结果表明，在理想干燥机中，空气焓值的增加是靠液体变成蒸汽时的热量。如果!!取它等于零，则"!#"$#常数，表明这是一个绝热等焓过程。现在另外对空气经加热器前后写出热量平衡式，应有：!·"/"&加热#!·"!（0）式中：&加热———加热器补充给空气的热量（&*()）"/———进入加热器前空气的焓值（&*(&’）由（0）焓式可得出既适于理论干燥器又适合实际干燥机的加热器供热量&加热计算的一般表达式，即&加热#!·（"!1"/）（2）&加热给此式两边同除以蒸发水量%，并令’加热#，于是：%43$ 第二章干燥设备的计算"!加热!·（$"#$$）!%·（$"#$$）（%&）#如果把（’）式中的"·$值代人式（(&）则得：""·$")&加热)#·’水·!"!"·$(由此得出理论干燥机的加热器耗热量的另一公式：&加热!"·（$(#$$）##·’水·!"（*）或!加热!%·（$(#$$）#’水·!"（*&）为了查明无热损失情况下干燥机的热平衡构成，把按下式求出的$和$($有关值代入式（*&）中，此式为：)$!’干空·()·$蒸"$$$式中：$!")$+’’（(代表空气中所含蒸汽焓值）代入式（*&）后得：!加热!［%’干空·（((#($）)$+$$（")(·$蒸#)$·$蒸）］#’水·!"($经运算变换并因有$+$$"（%)(#)$）!"，而简化，最后得出：!加热!（$蒸#’水·!"）)［%’干空·（((#($）)$+$$")$·$蒸#$蒸）］(($或简写为：!加热!!发)!空失（,）由（,）式可看出：理论干燥机加热器传给空气的热量被物料蒸发出的水分吸收（即!发），而另一部分热量必然随同从干燥室中排出的空气而损失掉（即!空失）。（二）实际计算在实际干燥机的干燥室中，热量不仅用于从物料中蒸发水分，形成蒸汽的过热和排风的加热，而且消耗于以下热损失之中：物料和输送装置的加热（!物、!传）、向周围介质的散热（!周）、干燥室内壁加热面的额外吸热量（!外）。因此实际干燥室的热平衡方程式一般形式就为：!加热)!外!!发)!空失)"!损（"）*.- 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册而热损失总和!!损为：!!损!!物"!传"!周上述几项损失可分别按以下方法求出：（#）物料离开干燥室时产生的加热损失!物可按下式加以确定："$!物!·$物·（!$%!#）#$"$#&&%%#式中：!#%#%%$$物———干燥后物料比热，可按下式近似算出：$$水·%$"$干物（#&&%%$）$物!（’()’*·+）$#&&!#和!$———进入干燥室的物料温度!#，通常可取它等于周围介质温度；当物料水分很高时，可比介质温度略低。物料从干燥室排出的温度!，取决于出$口排风参数和物料水分，根据%的大小，!将在干燥室出料区的湿空气干、湿$$球温度&干，与&湿之间：在恒速干燥期中，!$接近&湿，在减速期，物料温度提高，当物料接近平衡水分时，其!$接近&干，因此当物料干燥到含水量很低时，则可取!$!&干。（$）输送设备的加热损耗!传可按下式计算："传!传!·$传·（!传%!传）#$#式中："传———每小时通过干燥室的输送设备的质量（’*,-）$传———做输送设备的材料比热，一般钢材制作的输送设备，取$传!&./0’(,’*·+!传和!传———输送设备由干燥室出来和进入时的温度，取!传等于干燥室$#$出料区的空气干球温度&干（1）向周围介质的热损失!周2!周由干燥室器壁的热损失3墙（主要损失）和不严密的空气泄漏损失!空漏组成，即：!周!!墙"!空漏。通过干燥室器壁的热损失可按已知传热公式计算，统计求得各部分器壁热40/ 第二章干燥设备的计算损失之总和：!"·#·!$均!墙!（"#$"%水）%’式中：#———散热壁面面积（&）*"———器壁传热系数（()&·+）!$均———平均温差，!$均!$均,$空。$均为干燥室某计算处空气平均温度，$-.$’$均!，$-、$’为该区域空气的最高与最低温度；$空———车间’空气温度因干燥室空气泄漏而产生的热损失!空漏可按下式确定：&空漏!空漏!·’空漏·（$均,$空）%式中：&空漏———空气的质量泄漏量（"%)/），应根据试验确定，’空漏———干燥室的空气在$均下的比热将各项损失的计算结果代入开首（-）式，并引入理论计算的最后结果，那么实际干燥机的热平衡方程式即为如下形式：&·(0.)加热.%·’水·"-.*’·’物"-.*传·’传·"传.)外!&·(’.*’·’物’-’·"’.*传·’传·"传.)周’给两边同除以%，并经简单变换，即可得实际加热器的耗热量：*’*传!加热!+·（(’,(0）.·’物·（"’,"-）.·’传·（"传,"传）.!周,!外,%’%’-’水·"-或者：!加热!+·（(’,(0）.!物.!传.!周,!外,’水·"-!+·（(’,(0）.!!损,!外,’水·"-（’）如果我们把在理论计算中所得既适合于理论也适合于实际干燥机的!加热值表达式：!加热!+·（(-,(0）代入上面的（’）式即有：+·（(-,(0）!+·（(-,(0）.!!损,!外,’水·"-321 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!·（"!""#）$#外%$水·!#"!#损若将上式左边以"代替，则："$#外%$水·!#"!#损$!·（"!""#）（&）可以把"叫做“实际干燥机的修正数”。于是"!$"#%"（’）!式（’）是表示实际干燥机中湿空气焓值变化的基本公式：如果："()，即：#外%$水·!#(!#损，那么"!("#；如果："*)，即：#外%$水·!#*!#损，那么："!*"#，这种情况发生在不外加热空气（#外）的干燥室中。如果"$)，那么"!$"#，#外%$水·!#$!#损把用（&）求出的实际干燥机修正数"代入（!）式，则可得到实际干燥机中计算#加热的公式：#加热$!·（"!"")）""第二节干燥过程图线分析计算方法干燥过程中，当空气在加热器中加热和在干燥室因为传热和传质而温度降低时，空气的参数变化可以直观地在%—"图上表示出来。当参数为%和（点&）的外界空气在加热器中于等湿条件下被加热，其)#)温度由’提高到+（点(），而焓值则由"提高到"，此外加热使空气的相对湿)#)#度由减小到，因此空气在加热器中的加热过程可用等湿线上的线段&(#)##来表示（见图!,#）。前面已经得出，在理论计算忽略热损耗的情况下，干燥过程可用绝热等焓线表示，这个过程的结果是空气的温度从’#降到’!，而湿含量从%#增加到%!，同时空气的相对湿度从##变化到#!。排出空气参数（’!和%!）决定了该过程在%—"图上的终点$)，因此理论无损耗干燥过程可用($)线段-.- 第二章干燥设备的计算（见图!"#!）表示。但在实际干燥过程中，因热的损耗并非一等焓过程，且如前所述空气焓值的变化取决于实际干燥的修正值!的正负。如果!$%，因终点焓值!&’$!#，则该过程在"—!图上就是向上偏离(等焓线的线段#$&；如果!)%，那么!*#’)!#，则"—!图上的该实际过程线就是向下偏离!#等焓线的线段#$（*见图’+#"）。由此可知，在"—!图上对干燥过程的作图便归结为如何确定干燥过程线#$的倾角。为此，我们现在先假设实际过程线#$已知（如图’+##），并且运用对实际干燥过程计算所得到的公式：!,%·（!’+!#）。图’+#在"—!图上对干燥过程的显示!—理论干燥过程"、#—实际干燥过程将表示蒸发#-.水所需要干空气质量的参数%其具体表达式代入上式，即有：0!/ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册"###!!·（"$%""）!$%!"上式是以干燥终点#的参数（"、!）写出来的式子，如果现在取过程线段$$$#上任意一点%（其参数为"、!）来研究，将可以得到："###!!·（"%""）（"）!%!"不难看出，（"—"）的烙差值可以用图中的线段%&之长度与一个换算系数"’(的乘积来表示，即"—""!’(·%&；同样!—!"也可以写成："%""!’!·&)把它们代入（"）式中，则有："###·’(·%&!!’!·&)"###·’("###’(&式中在图中应为常数，故为了简便令*!’!’!%&则可得：!!*·&)%&!!·&)（’’）*这样当已知线段%&后，就可以在图上表示出干燥过程，具体作图步骤如下：（"）在过$点的等焓线（焓值"）上任意取一点&，并过&点作出竖直等湿"度线。+（$）在所作出的等湿度线上过&点截取线段&%。&%!·&)，&)表示由点&*到过$点的等湿线（湿度为!）的距离（’’）。"（(）截取&%时，如果!)#就向上取；如果!*#，则向下截取。获得%点。（+）用直线把$%点连接起来，并把它延长到同指定线相交，得出过程终点#，这样整个过程可用折线“+$（加热）—$#（干燥）”表示出来。过程画完之后，又可以根据前述已知公式："###"###（"）用,!!确定干空气消耗量指标。!$%!"’!·#--,, 第二章干燥设备的计算#%%%)*（!）用!加热""·（##$#%）"·&’·$(·)*"+·确定加热器耗热量指$%&’标。注：上式中的)*、&’均为%—#图中有关线段的长度（&&）第三节基本干燥过程以外的其他方法上述计算方法和作图方法都是基于“基本干燥过程”进行的。所谓基本干燥过程系指干燥过程所产生的废气全部排放到大气中去，并且在干燥室内不进行补充加热。但实际当中，除采用基本干燥过程这种方式外，还广泛采用将部分废气重复再循环使用的方式以及在干燥室中补充加热的方式，本节就将进一步对这样的干燥过程作以介绍。一、具有废排气再循环的方法废气再循环利用的方法就是，将部分废气使之返回风机，与从大气中吸收的外界新鲜空气相混合，然后把这种混合气体送入加热器加热。需要搞清楚的是，由于风机的送风量是恒定的，所以此种操作从外界吸入的新鲜空气量一定是等于排弃的那一部分废气量。加热之后的混合气体送入干燥室进行对物料的干燥，从干燥室出来之后气流即进行分流，一部分排向大气，另一部分作为再循环气流返回风机，重新开始上述的循环作业。混合后尚未加热的混合气体其参数#湿和%湿可按下式求解#%’,·#!#湿"#’,%%’,·%!%混"（!）#’,式中：,———每()外界绝干空气所加入的,()绝干废气，即两种气体的混,+* 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册合倍数。为了在!—"图上画出过程图，将上两式变换整理为："混!""##·（"$!"混）（%）!混!!"##·（!$!!混）（&）用（%）式除以（&）式则得："混!"""$!"混#（’）!混!!"!$!!混注意：上式是!—"图上的一条直线方程（见图()$!），该直线通过图上三个点：表示外界新鲜空气状态（"、!）的点$；表示废气状态（"、!）的点%；表""$$示混合未加热气体状态（"混、!混）的点&。上列直线方程实际就是用这三点坐标所写出的方程式。由这种关系可得出：!混!!"$’$&##（*）!$!!黑’(&%由式（&）可推出混合气体的质量组分比，即混合倍数#为!混!!"##!$!!混结合（*）式结果，因而：$&##（+）&%!混!!"或者由：##!$!!混!混!!"得：,-##,-（(）!$!!混!$!!"或：##,-即相当于：!$!!混$%##,-&%$%&%#（.）#,-*." 第二章干燥设备的计算图!"!废气再循环干燥机!理论再循环干燥机的过程图"!!值改变时耗热量的变化这样当已知混合倍数"时，就可以在#$线段上求得混合点%的位置，知道混合气体的状态参数。也可以相反，当已知混合气体的参数时，可以确定所需要的混合比"。在理论再循环过程中，整个过程可用折线“#%（混合）—%&（#加热器加热）—&#$（干燥）”来表示。相应外界新鲜空气的用量或排入外界的废气量（两者相等）为：%&&&%&&&’$$（%&）!!"!&%!·$(式中：’———前述!—)图上作图的换算系数(而循环空气量’"为：%&&&%&&&’"$$（%%）!!"!混%!·$(#’")*#+’不难看出：$$$,-%’)*#’)因此：’"$（"-%）·’（%!）这一结论表明：在再循环干燥机中，循环空气量要增大到（"-%）倍，这就是此种干燥方式获得广泛应用的主要优点之一。当进入的空气量增加时，它必然/.% 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册要在干燥室中使气流速度增加，这便能使物料干燥强化，并有利于防止空气在干燥室中分层。这一点对于隧道式干燥机保证沿料盘平面均匀干燥具有重要意义。由于进入干燥室的空气温度降低和湿度提高，再循环干燥的优点还在于空气参数可以灵活控制和造成徐缓的干燥条件。实际上从图!"!!可看出，由于再循环，!混#!$，!混%!$，也就是干燥条件比无再循环的基本干燥要更为缓$合（在同样的外界空气参数和排风参数下相比）。再循环可以降低像隧道式干燥机这类间歇式干燥设备干燥室进出口的湿度和温度差，这对干燥均匀性有重要作用。如果认为在干燥室中干燥过程是等压的，那么在再循环干燥过程中的耗热量与无再循环的干燥过程一样，进入的空气具有更高的温度!：$&’"加热&#·（$$’$(）&%·()进入加热器的空气具有的焓值$混高于外界空气的焓值$(，因而焓差（$混$’$混）小于（$$’$(）但是通过加热器的空气量相应增加#*&#·（*)$）。因此耗热量仍然不变，实际上从图!"!"上可以看出：$$’$(&’&(&&&*)$$混’$混+’*+($于是：$$’$("加热&#·（$混’$混）&#·（*)$）·&#·（$$’$(）$*)$增加干燥室排风的湿含量，可以使再循环干燥与无再循环干燥一样地减少耗热量（见图!’!!）。二、实际再循环干燥机在计算再循环干燥机时，通常已知外界空气参数（即,—$图中的点&状况）和排风参数（即,—$图中过程末点(的状态）。考虑到被干燥物料的特性，预先规定进入干燥室之空气的最高许用温度（!湿），并且计算"值。在,—$,+! 第二章干燥设备的计算!图上进行过程的作图和循环空气量与热量的确定时，可按如下步骤进行（请参考图!"#）。画出经过点"的等焓线（!）。假设已知从加热器中出来的空气参数，即已!知相当基本过程（无再循环）的点#坐标，经#点画等温线（$）和等焓线（!）。$$因为已指图!"#实际再循环干燥机过程的作图定温度$温$%$$，那么显然，对于指定的条件不能采取基本过程，因此经过加热器之后的混合气体参数将用点#&表示，点#&在#"线与指定的等温度（$温$）的交点上。于是线段"&"可换算为：%&·"&"’!$"!!式中：%———在作图中与前面一样的换算系数&因为由实际干燥机的修正数!的确定公式：!’’·（!!"·!$）可得：!$"!!’"!’则线段"&"为：)(# 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!!!!"#"#·$$%%%式中：$"%&#%%由上可见，为了画出过程图必须：!分析确定线段!!!的值，并且它在温度为%&的等湿度线上；"过!!点引等焓线（&$），该线同等温度（%%）线相交得出’点；#连接’!，此线在同指定的等温（%温）线相交处得到’!点；$$过点’!作出等湿（%混）线，该线同(!线相交得点"，"点表示混合气体的状态参数为。%全过程可用线("’!!表示。与理论再循环机一样，耗热量同样为："’!)加热"$*·（&混#&）"+·$混!,!(’还可写做：)加热"$·（&$#&%）"+·!,$%%%循环空气量：$*"式中："———在%—&图上作图时的换算系数。·!,!%"%三、在干燥室中有补充加热空气的方法如果空气除了在加热器中被加热（即)加热）外，还在干燥室第二次加热（)外），那么总热量消耗为)：(’)")加热’)外"+·’)外（$）!,因为在本章的实际干燥机耗计算计算中已知)加热为：)加热"$·（&&·&%）#)外#!水·"$’!)损因此总热量)为：)")加热’)外"（$&&’&%）#!水·"$’!)损*)( 第二章干燥设备的计算（!）在图"#$!的!%"图上表示：(&&&()（#"!%"&）’·%&·$’·()’*$!%&把它代入（!）式，总热量：()+’*%%水·!()!+损（*）%&由式（(）’式（*）可得：()%(,+外’*%%水·!()!+损%&,)’*·%%水·!()!+损（$）%&另外+外也可以由先前推导出的如下公式求得："’#·（"!%"(）’+外)%水·!(%!+损+外’#·（"!·"(）%%水·!(%!+损（+）所以实际：+外’#·（"!%"(）%%水·!()"+损,)’*·%%水·!()"+损%&在干燥室中，由于加热空气的方法可以在低于普通方法所用的温度下实现干燥过程，因此，在干燥室中加热空气时，可以在不超过产品允许的温度（-）*./下传给空气必需的热量。换句话说，干燥过程可以在外界空气和排风参数恒定（点(和点%）以及热量与空气量恒定的条件下实现。但是这时,加热和,外具有不同的数值，而且干燥室的温度（-）也可以不同。在图"#$"中表示出了理论*./干燥机在如下条件下，即"+损%%水·!(’&时的四个过程。.-+ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"#在干燥室中加热空气的干燥过程之图示!第一个过程用折线!"#表示，点"在等湿（$$）线和等焓（%!）的交点上。求出耗热量：!"&%&加热%’；&外%$；)’*+%)&#(在此条件下，)&’)!，即干燥过程是在降低空气温度的条件下进行。"第二个过程用折线!"(#表示。+,(,,()加热%*；)外%*-.-.!"&%&加热/&外%’#()’*+%)(&（)!0)(&0)&）———此方法在较低的初始空气温度下进行，此初始温度在干燥过程中还要降低。#第三个过程用折线!"1#表示。点"1在)’*+%)!%常数的等温线上，即过程在恒定的空气温度下进行。!"1!"1&加热%’；&外%’#(#(!"&%&加热/&外%’#($第四个过程用!#线表示，它相当于干燥所需要的全部热量只在干燥室232 第二章干燥设备的计算供给，即!加热!"#$!!!外!"%&’"()!’#（’#$’"）———这是在干燥过程中提高温度的方法。由上述各种过程的求解结果可知，不论在干燥室中对空气实行补充中间加热与否，干燥的耗热量和干燥机的生产能力是相同的。如果要在干燥设备的各个区域形成不同的干燥条件，那么可以采用对各区域进行空气中间加热或向各区域回送废气的方法。’&% 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册第三章物料干燥机械第一节概述湿物料有不同的物理性状，对干燥后产品的技术指标要求也各不相同。在技术文献中，所提及的干燥机类型超过!""种，但较通用且易于从各厂家获得的只有大约#"种。即使是干燥同种物料，也不会有两台完全相同的干燥机。给料条件或产品规格的一些很小的改变，都会使两台干燥机在设计或运行方面有所不同，甚至两方面都会改变。$%&%’()（*+,,#）和其他专家，提供了干燥机的详细分类方案和选择标准，这是他们研究的重要课题。在本章中，重点是提供对普通干燥设备（所讲干燥设备不包括那些新型干燥设备，它们只是最近才投入生产，在市场上不易得到）的简单综述，也不可能广泛覆盖所有的干燥机和改型干燥机。尽管如此，这仍能使读者较快了解各种干燥机的主要特征、优势、局限性和它们的改进型。由于选择干燥机的第一要素是原料和对被干燥产品的处理能力，为表述方便，本章依据被干燥物料的物理状态进行了分类。对不同干燥机类型的深人讨论，读者可参考$%&%’()（*+,,#）的论著。.,- 第三章物料干燥机械第二节颗粒物料干燥机一、盘式干燥机迄今为止，小批量产品干燥最常用的是间歇盘式干燥机（图!"#），它由放置在一个大隔热室内的一层或几层盘子组成，通过设计合理的风机与导流片使热风在室内循环。通常，置于干燥室内部或外部的风机使部分尾气再循环。这种干燥机需要大量的劳力去装卸产品，其特点是干燥时间很长（#$%&$’）。成功操作的关键是使盘子上部的空气流分布均匀，因为干燥最慢的盘子决定了所需的停留时间以及干燥机的能力。翘曲的盘子会导致干燥空气分布较差并降低干燥机性能。图!"#间歇盘式干燥机&(( 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册可以将间歇盘式干燥机变成连续运转的设备。图!"#所示为涡轮干燥机，它由装在一根竖轴上的一组同轴圆盘组成。进入第一层隔板的物料被一套固定的桨叶摊开，并将物料表层刮成沟槽。交错的桨叶能确保物料充分混合。经过一圈后，物料被最后的桨叶刮落至下一个隔板。可设置!$层或更多的托盘。热空气通过涡轮风机供给干燥室，在所示设计中，空气经过内加热器被间接加热，湿的粉料从上部加入，依靠重力通过每层圆盘的径向缝隙落到下一层圆盘。用一个旋转的耙子搅拌物料，以提高干燥能力。这种干燥机可以在真空下运行以适应热敏性物料，或用于从蒸汽中回收溶剂。在改进的设计中，可以通过传导加热托盘，并通过抽真空将蒸发的水分排出来。图!"#涡轮干燥机二、回转圆筒干燥机回转圆筒干燥机（图!"!）是一种连续运行的直接接触干燥机。它由一个%$$ 第三章物料干燥机械缓慢旋转的圆柱形壳体组成，壳体倾斜，与水平有较小夹角，以利于湿物料的输送，物料由高端进入回转圆筒，干燥后的产品由低端排出。为了延长细轻物料（如干酪颗粒）在干燥机内的停留时间，在极少数情况下，将倾斜圆筒出料端抬高可能是有效的。图!"!回转圆筒干燥机干燥介质（热空气、燃气、烟气等）与物料并流或逆流，沿轴向流过简体。当物料没有热敏性或物料要求干燥至很低的湿分时，后者通常被采用。而并流方式则常用于热敏性物料的干燥或有较高脱水速率要求的干燥。此类干燥机，通过正确设计内部的抄板及提升结构，可以处理不同形状、粒度及粒度分布的多种粒状产品。对于那些易结成大块的物料，必须采取特殊内部结构，在干燥过程的后期破碎大块，以避免带来问题。提升结构将物料提升至回转圆筒顶部，呈瀑布状撒下来，主要的传热传质过程是在颗粒依靠重力由回转圆筒顶部落向底部的过程中完成的。干燥介质从瀑布状的颗粒中穿过。很显然，落到底部时若颗粒的最终速度低于穿流气体速度，则会被带走，由气体净化装置收集。瀑布式的运动可能造成易碎物料的严重磨损，特别是在回转圆筒直径较大时。虽然在诸多报告中有关于回转圆筒干燥机内颗粒停留时间计算方法的探讨，但商用设备的设计仍基于小规模试验或经验规范（常具有专利权），而经验规范也是基于在此之前类似物料和回转圆筒干燥机构件的类似设计得来的。本质上，其干燥过程是间歇的。当颗粒靠重力作瀑布状散落时，颗粒与穿流而%$# 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册过的热气流剧烈接触。当颗粒沉积在回转圆筒壁成为料床并被转动的外壳向上提升时，物料处于掺混期或缓苏期，此时颗粒中的温度和湿分趋于均匀，此后颗粒又处于对流干燥条件中。可以将回转圆筒干燥机的干燥时间设计为!"#$"%&’。如果在降速阶段中除去内部水分，需要延长滞留时间，可在加料端减小回转圆筒直径，在较小的回转圆筒空间内脱除物料的表面水，而在出料端加大回转圆筒直径以增加回转圆筒的体积，延长物料滞留时间。在有些设计中，可采用气力输送将产品带出干燥机。回转圆筒干燥机的热效率从(")#$")变化很大。为了提高效率，填充的物料（较典型的，为容积的!")#!*)）应能完全覆盖抄板或提升结构。提升结构必须精心设计以确保获得好的散落，避免物料成堆从抄板上落下。在工业应用中，回转圆筒的长径比一般为+#!"。回转圆筒干燥机可在非常高的温度下操作，完成各种反应，而不是简单的干燥，人们称之为干燥窑。这种窑必须用合适的耐火材料做内衬。为了提高回转圆筒干燥机的干燥能力而又不过分增加风温或风量，可在干燥机内设置蒸汽管或盘管。除了提供额外的干燥能量之外，这些内部结构还可帮助重新分布物料或打碎结块。当然，仅对不粘壁的物料可以使用内加热器。传统回转圆筒干燥机的一种新改型，是采用一根中心轴向集管，干燥空气沿回转圆筒壳体长度方向以一定间隔喷射，直接进入颗粒层。这种流体分布对传热传质更有效，其体积传热传质系数比抛撒式干燥机高两倍。但是，此种设计并不能适用于所有种类的物料。回转圆筒干燥机操作弹性大，通用性强，特别适于大批量产品的生产。缺点是通常效率较低，价格昂贵，维护费用高，这与被干燥的物料有关。对易碎物料和低产量产品不推荐采用。最后应该说明的是，绝大多数连续式回转圆筒干燥机在接近大气压力下运行，而真空回转圆筒干燥机是一种完全不同的干燥机类型。实际上，这种干燥机是间接式间歇干燥机，因为在连续进出料条件下维持真空很困难。有一种干燥机，水平回转圆筒是固定的，内部有一组特殊设计的在一根中心轴上旋转的-", 第三章物料干燥机械搅拌桨叶，搅拌干燥机内的物料，通过冷凝蒸汽或热流体加热壳体夹套提供热量。在大型装置中，中心搅拌轴和叶片可被加热。搅拌装置可能是单螺旋也可能是双螺旋。桨叶的外侧设置得很靠近壁面，并安装有刮刀以使物料不粘结在壁上从而恶化装置热力性能。此类干燥机可以在真空下以较低温度进行干燥，适于处理热敏性物料。四、冷冻干燥机有些高热敏性物料，如某些生物技术物质、医药及很香的食品，需要冷冻干燥，冷冻干燥比喷雾干燥成本至少大一个数量级，而喷雾干燥本身也是一种较昂贵的干燥方式。这里，在低于液体三相点以下的温度进行干燥，通过将冻结水升华成蒸汽，然后蒸汽由机械真空泵或蒸汽喷射器排出干燥室。一般来说，冷冻干燥生产出的产品质量是所有脱水技术中最好的，产品的多孔未收缩结构可以快速再水合。由于低温（!"#$）操作，香味保持得也很好。活细胞例如细菌、酵母和病毒等均可用冷冻干燥复原，其生物活性仍很高。但是，哺乳动物的细胞还不能用冷冻干燥保存。因为冷冻干燥本身成本较高，在化工上使用不普遍。虽然有可连续运行的冷冻干燥机在使用，但绝大部分是生产能力相当小的间歇冷冻干燥机。工业用冷冻干燥机有几种类型，单层盘式冷冻干燥机最普遍。升华需热从盘底经传导提供，典型的真空压力为低于%&’(，冷凝器运行温度约"#$。加热器开始温度较高（比方说)%#$），但随时间逐渐下降，经*+)#,降至较低温度（比方说"#$），时间进程由经验确定。为了减少干燥时间，冷冻干燥机由程序控制。多批冷冻干燥机使在整个干燥周期内所有系统的负荷几乎相等。数批箱子按程序交错运行，重复干燥循环。隧道冷冻干燥机（图-!"）是一个大真空柜，装满物料的盘式台车以一定间隔由隧道一端的真空闸门进入，干燥后的成品从干燥室另一侧的真空闸门送.#- 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册出。低压蒸汽用来加热放置盘子的平板。!"#$"%和&’())"*（"+,,-）曾提供了干燥特性、成本的详细分析以及不同冷冻干燥产品的详细资料。图./0隧道冷冻干燥机四、真空干燥机对于粒状或浆状物料的干燥，有各种机械设计形式的真空干燥机可供选择。它们的价格比常压干燥机昂贵，但适用于热敏性物料以及溶剂需要回收或有着火及爆炸危险的场合。单锥或双锥混合机通过夹套加热可用于干燥，水分经抽真空排出。图./-和图./1所示为两种商业化真空干燥机。桨叶干燥机适用于类似浆状物料的干燥，而真空带式干燥机则适用于稀的膏糊状或浆状物料的干燥。物料形成一层薄膜覆盖在被加热的带子上，物料可沸腾并形成高度泡沫化。堆积比重很低的多孔结构。320 第三章物料干燥机械图!"#桨叶真空干燥机图!"$间歇真空干燥机第三节浆状物料和悬浮液干燥机一、喷雾干燥机目前有超过%&&&&台喷雾干燥机在商业化运行，干燥产品从农产品、化学品、生物技术制品、精细化工和大化工、乳制品、染料、浓缩矿物到医药制品，生’&# 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册产规模以蒸发能力计，可由每小时几公斤到每小时!"#。液体物料如溶液、悬浮液、乳浊液，在喷雾干燥机内可一步干燥成粉状、粒状或块状。图$%&给出了喷雾干燥装置的工艺示意，雾化后的物料以喷雾的形式在设计合理的干燥室内与热空气接触。雾化器的合理选择与设计对干燥机的运行是极其重要的，物料种类（黏度），物料的磨损性，给料速度，要求的粒度及粒度分布，干燥塔几何尺寸和流动方式诸如并流、逆流、混流等因素对干燥机均有影响（见图本章不详细论述喷雾干燥机的所有重要特征，有关详细资料，读者可参考’()#*+（),--,）和./0123(与’45467(（+,--!）的论著。这里我们以表格形式总结喷雾干燥机的重要特征。必须注意，喷雾干燥机的设计很大程度上依靠小型试验，但在设计中不能完全以小型试验的比例放大。幸运的是，在多数情况下，我们发现大型设备比实验室的小型设备干燥的产品质量更好。除了干燥速率和质量检测外，防止干燥塔的粘壁也是很重要的，因为这有导致着火和爆炸的危险。图$%&喷雾干燥机的工艺示意图&"8 第三章物料干燥机械!：加料；"：空气；#：产品；$：喷雾图%&’并流、逆流、混流喷雾干燥机干燥室实际上有三种主要的雾化器在使用，它们是：（(）旋转轮（盘）雾化器，（)）压力喷嘴，（%）两流体喷嘴。图%&*所示为一些典型的雾化器设计。超声波和静电雾化器特别用于产生单分散的喷雾中，但十分昂贵并且能力太小。绝大多数干燥机在微负压下运行。新的设计中也有用低压干燥塔的，以在较低的温度下提高干燥速率，用于高热敏性物料的干燥。喷雾干燥塔的设计取决于所需停留时间（见表%&(）和所用雾化器种类（见表%&)）。流体流动方式的选择，如并流、逆流、混流等，取决于所要求的产品特性，综合于表%&%。最后，表%&+给出了喷雾干燥机的建议系统方案，这主要取决于物料特性，例如含有有机溶剂，有着火或爆炸危险等。喷雾干燥机的干粉收集也是一个重要问题，表%&,列出了几种推荐的干粉收集系统。-.- 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"#典型的喷雾干燥机雾化器设计表!"$不同产品喷雾干燥的停留时间干燥塔内停留时间被推荐的物料特征短（$%&’%(）细粉状，非热敏性产品，表面水脱除，无吸潮性中等（’%&!)(）颗粒粗细均有（!平均*$+%!,），需干燥到较低终水分长（-!)(）大颗粒（’%%&!%%!,），低终水分，用于热敏性物料的低温干燥表!"’雾化器选择标准旋转盘压力喷嘴两流体喷嘴并流...干燥塔类型逆流"."混流（上喷式）"..溶液/泥浆"".物料种类低黏度...高黏度.".0%+ 第三章物料干燥机械旋转盘压力喷嘴两流体喷嘴无磨损性!!!磨损性低磨损性!!!高磨损性!""$#$%&’!!!给料速度$!!!($%&’!!$)*+,)!%!""液滴尺寸+,)*+-)!%"!"!：可用；"：不可用；!!：多喷嘴组合。表$"$根据所需粉体特性选择喷雾干燥塔的流体方式干燥机设计———流动方式特性并流产品温度低带流化床的混合流生产团聚粉品混合流（上喷式）在小塔内生产粗颗粒，产品无热敏性逆流产品耐高温，粗颗粒，粉体容重大表$".喷雾干燥机系统方案系统方案特点开式循环最普通，全为含水物料闭式循环溶剂需回收，防止气体扩散，消除着火和爆炸危险半闭式循环，自惰性化使用高温进风防止粉尘爆炸（保持较低/,含量）表$"-干粉收集系统的选择要求推荐系统低成本，有效，易清洗旋风除尘器中等成本，高效，运行费用高布袋除尘器处理量大静电除尘器产品回收，粒度小旋风除尘器0湿式除尘器2)1 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册因为雾化器的选择非常关键，了解最常用的转轮式与喷嘴式雾化器的优缺点十分重要。虽然两种雾化器可用于同一种物料的干燥，但产品的特性（容重、多孔性、粒度等）会有所不同。!"转轮（盘）雾化器优点：!单个轮的处理量较大；!合理的设计可适用于磨损性物料；!堵塞倾向小；!改变转速可控制粒度；!处理能力的弹性较大。缺点：!比压力喷嘴能量消耗大；!价格较昂贵；!径向雾化区大，需要较大的干燥塔（圆柱—圆锥型）。#"压力喷嘴优点：!简单、紧凑、价格便宜；!无转动部件；!能量消耗低。缺点：!低产量（流速）；!易阻塞；!腐蚀会改变雾化特性。图$%&’给出了两种喷雾干燥塔的示意图，一个装有转轮雾化器（圆柱—圆锥型），另一个为装有喷嘴雾化器（单流体或两流体）的圆柱形干燥塔。图中也给出了系统的其他部件，如料槽、过滤器、泵、空气加热器、鼓风机、旋风除尘器、引风机等。(&’ 第三章物料干燥机械（!）转轮雾化器（；"）单流体或两流体喷嘴雾化器图#$%&喷雾干燥塔示意图图#$%%给出了自惰性化喷雾干燥系统的布置，它用于处理易燃易爆的高危险性物料。进入系统的过量空气，穿过燃烧器火焰作为燃烧空气，从而使之活性降低。如果产品排出喷雾干燥机时颗粒太细，不容易浸湿，水溶性就较差。为了使产品能快速溶解，将由喷雾干燥机排出的细粒送入一个小流化床或振动流化床内凝聚，见图#—%’。这种两级干燥工艺用于生产速溶咖啡、奶粉、可可粉等，此即所谓的“喷雾流化床”，通过两级来干燥物料。液滴的表面水在第一级（喷雾干燥）完全脱除，还脱除一些内部水，内部水需要较长的脱除时间，最后水分的脱除由流化床完成。流化床位于干燥塔底部，是干燥塔整体的一部分。两级干燥使干燥过程更有效、更经济。流化床干燥单元也可由置于干燥塔底部的穿流带式干燥机代替，这种形式叫网带式干燥机，用于黏性或含糖量较高、难以干(%% 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册燥的物料。与喷雾流化床不同，这种类型的喷雾干燥塔底部较宽。图!"##自惰性化喷雾干燥机系统图!—#$带流化床凝聚的两级喷雾干燥机二、转鼓干燥机在转鼓干燥机中，浆状或膏状物料在一个缓慢旋转的蒸汽加热转鼓表面被干燥。膏状物料以各种方式在表面形成薄膜，一旦干燥好，薄膜会被刮下并收集起来，产品为片状而非粉状。图!"#!清楚地显示了四种不同类型的通用转鼓干燥设备。涂层转辊的设计非常重要，因为干燥性能取决于薄膜的厚度及均匀程度。膏糊料必须能粘在转鼓表面，干燥后易于脱落。%#$ 第三章物料干燥机械有四个主要因素会影响转鼓性能：（!）蒸汽压力或加热介质温度；（"）转速；（#）薄膜厚度；（$）物料特性，如固形物含量、流动性及温度等。因为可以很好地控制干燥温度，相对于水合混合物，转鼓干燥机更适于生产精细水合化合物。商业上，为了提高热敏性物料如抗生素药物的干燥速率，单转鼓和双转鼓都采取真空操作；当生产有多孔结构要求的产品，或溶剂需要回收再利用时，也推荐用真空操作。当需要回收高沸点溶剂如乙烯、乙二醇时，要减小压力以降低沸点。有关各种类型转鼓干燥机的详细描述和讨论，读者可参考%&&’(的论著。（)）双转鼓（常压）（；*）成对转鼓；（+）双转鼓（真空）（；,）单转鼓图#-!#通用转鼓干燥机的四种类型.!# 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册第四节薄页物料干燥机一、板状和薄页状物料的干燥虽然在化工上不常见，但薄页状物料或不同大小的片状料的干燥在造纸、纺织、涂布或织物浸染、木材处理、食品加工、聚合物和照相胶片以及印刷工业等方面仍是一个主要问题。我们在此简要评述一下根据原料（颗粒或液体类）选择干燥机类型的方法。图!"#$给出了可能应用的干燥机的粗略分类，但这个列表还很不全面。图!—#$长薄片物料干燥机的粗略分类%#$ 第三章物料干燥机械接下来的段落，我们将简要评述适于这类物料的干燥机类型。二、连续薄页物料干燥机虽然对流传导和红外干燥机能用于这些物料的干燥，但组合干燥机常常更有效。纸张、涂布或纺织品在蒸汽加热的烘缸上（传导加热）被干燥，或将热空气喷射在薄页上通过对流加热完成干燥。在有些情况下，如果物料热敏性不强，利用红外加热来增加干燥速率是可取的。在干燥很薄且有透气性的薄页时，可以引导热风穿透薄页以提高干燥速率。将穿流和喷吹干燥组合起来就成为一种很独特的、很有吸引力的棉纸、新闻纸的干燥方式。此外，利用过热蒸汽作为干燥介质取代空气和烟气是可行的。对于薄页类物料，总的干燥时间约在几秒（如棉纸）到几分钟（如纺织品）之间。三、片形薄板干燥机胶合板或刨花板等物料需要较长的干燥时间。开始可用冲击喷射流脱除表面水，但内部水排出速度很慢，可以由干燥介质作适度并流流动的隧道干燥机完成。四、厚板（或形状不规则）干燥机此处，干燥时间可能从几天到几个月。例如木材，在热风窑炉中要干燥几个星期至几个月，这取决于所干燥物料的尺寸和木材种类。只有间歇式干燥机适合这种长时间干燥的需要，采用真空过热蒸汽干燥可以提高干燥速率和产品质量。五、薄片物料的干燥这些问题在木材（如薄板）和食品（如马铃薯片）工业中也遇到过，这种情况#"! 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册我们可以采用连续带式干燥机、穿流干燥机或所谓的冲击射流一流化床干燥机。在后者，热空气喷射流冲击在湿的薄片薄层上，这些片料靠机械传送，高喷射速度使物料产生“假流化”而完成干燥。例如木片，就可用回转圆筒或带式干燥机完成干燥。第五节干燥机和干燥系统的选择在这一节中，我们将研究一些专用干燥机的主要特征和应用，这些干燥机用于化工及附属工业，但可能没先前讨论的喷雾、回转圆筒和流化床干燥机那么普遍。接下来将简要介绍以下几种干燥机：两级干燥机、闪蒸或气流干燥机、旋转闪蒸干燥机、内置开孔圆筒的回转圆筒干燥机、隧道干燥机、带式干燥机、红外干燥机、微波干燥机和射频干燥机。此处所提及的大多数干燥机都有几种改型，以使它们更有效或更适合于其他特定的情况。但是，我们在此只提及干燥机最基本的概念。一、两级干燥机当要脱除大量物料的表面水和内部水时，利用两级操作是较为理想的，两级可以是同类型干燥机（如流化床），也可以是不同类型干燥机。此系统的基本优点在于用户可用适宜于快速脱除表面水的条件（如较高的风温或风速）快速脱除表面水，而在第二级采用有较长干燥时间或较缓和干燥条件的干燥机，例如活塞流连续流化床干燥机，可沿长度方向分成几室，从进口到出口风温逐渐降低。图!"#$所示为一两级干燥系统，第一级是一台完全混合型流化床干燥机，用于干燥滤饼，由于滤饼难以流化，需要加返料。&#% 第三章物料干燥机械图!"#$一种两级流化床干燥机图中，一级干燥用二级排出的尾气作干燥介质，并设置内加热板以提高干燥速率。经过一级干燥后的物料依靠重力排出，通过设置在中心的落料管进入二级干燥机。二级干燥机为螺旋活塞流流化床干燥机，通过控制颗粒在干燥机内的停留时间，可以获得湿含量均匀的产品。图!"#%是另一种用于聚酯切片结晶与干燥的商用两级干燥机。第一级是一台小型流化床，脱除较易去除的水分；而高的塔式干燥机允许有很长的停留时间，物料在这一级缓慢完成结晶和干燥。在商业中，有大量使用两级干燥机的实例，这类干燥机在降低干燥成本、提高干燥产品质量上的优势更值得重视。在&’(’)*+（,#--$）的论著中介绍了更多的实例。.#. 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"#$聚酯切片结晶%干燥的商用两级干燥机二、气流干燥机图!—#&是一个简单的气流干燥机系统的示意图。此处，湿物料经机械打散后进入热气流（通常为空气、烟气）中，经过足够的停留时间，粒度为#’()’’!*的颗粒在输送过程中被干燥。很显然，这种干燥方式只适于细颗粒物料表面水的脱除。多数干燥机是绝热的，并使用截面相同的圆形气流管。在某些情况下，管子可分叉和汇集，以造成突然的膨胀和收缩。由于气体会将其能量耗于颗粒的蒸发潜热与显热，也可以通过气流管壁面加热来保持温度推动力，非圆形（如圆角矩形）截面和非直线形（如环形）的闪蒸管在特殊应用中也有使用。详细资料见+,-,*./（0#11)）的论著。因为与干燥介质接触时间较短，气流干燥机可用于热敏性物料的干燥。这种设备投资较低，尽管在某些情况下，辅助设备（如打散、搅拌设备———如果物 第三章物料干燥机械料在分散前还需返混、换热器、产品收集设备）所占成本比气流干燥机本身高的多。如果有着火和爆炸危险，必须注意避免在干燥机内达到着火极限。此种干燥机必须设计合适的防爆膜以降低爆炸时的破坏程度。为了利用重力作用，延长物料在给定长度的气流管中的停留时间，气流管一般直立安装，因此气流干燥机的占地面积很小。对某些物料，气流干燥是一种很好的干燥方式。但是气流干燥机会产生磨损，一般可将气流干燥机作为两级干燥系统的第一级，仅用来快速、经济地脱除表面水，而用停留时间较长的干燥机（如流化床干燥机）作为第二级。表面水的脱除也有利于物料的流化，另外还减小了流化床干燥机的尺寸。图!"#$简单气流干燥机示意图在气流干燥机的设计中，给料系统的设计至关重要。对于易流动的粉料，螺旋给料机或星形阀最有效；浆状物料或黏料则需要用单桨叶或双桨叶搅拌机$#% 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册将它们与干燥好的料预混，再用破碎机或旋转打散机械打散。产品收集用旋风除尘器、布袋除尘器，非常细的料在废气排放前由湿式除尘器收集。气流干燥机利用过热蒸汽作干燥介质比用空气作干燥介质有某些独特的质量和能源优势。最近，惰性粒子气流干燥机在实验室内已用于浆状物料和悬浮液的干燥。浆状物料和悬浮液被喷在惰性粒子上，惰性粒子表面被涂上薄薄一层浆料，并迅速干燥成薄膜。依靠内部粒子碰撞产生的摩擦和收缩，导致干燥膜破裂，使干料进入干燥气流，被旋风除尘器或布袋除尘器收集。但是，此工艺还未商业化。三、旋转闪蒸干燥机这种干燥机就是一种机械搅拌流化床，设计停留时间很短，故仅适用于表面水的脱除。它适用于干燥糊状物料、浆状物料、膏状物料、滤饼、高黏流体，不需要使用雾化器。如图!"#$所示，在干燥室底部设置一个旋转部件，用来打散依靠重力落下的物料。热空气呈切线进入干燥室，螺旋向上携带己打散的颗粒，并将其干燥。携带干料的尾气被净化，粉料被回收。较大的湿颗粒在干燥室停留较长时间并被打散叶片破碎———只有干的细粉可进入气体净化系统。这种干燥机可替代较昂贵的喷雾干燥机（为满足泵送的要求，物料需要较高的水分，因此喷雾干燥机需要更多的热量，而且需要昂贵的雾化器）。虽然用这种设备成功干燥了许多种类的物料，产量达每小时#%&，但这种干燥机仅被推荐在一些特殊的应用中使用。这种干燥机比传统闪蒸或流化床干燥机价格高。应通过试验来仔细确定因黏性而沉积在干燥机壁面上的物料不会造成危险。(’% 第三章物料干燥机械图!"#$旋转闪蒸干燥机图!"#%内置开孔圆筒的回转圆筒干燥机’&# 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册四、内置开孔圆筒的回转圆筒干燥机这种干燥机是传统回转圆筒干燥机的改型，在传统回转圆筒干燥机中颗粒升举后撒下，暴露在沿轴向交叉流动的气流中，干燥气体与湿颗粒接触，效率相当低。在内置开孔圆筒的回转圆筒干燥机的设计中（如图!"#$），缓缓转动（%&!’()）的水平回转圆筒内部装有纵向的气孔，在外筒内为一锥筒。商业制造的回转圆筒直径达!*+)，长度达#%)。当干燥气体引入时，在简内底部，颗粒会形成缓和滚动的流化床，因而传热传质速率远远大于传统回转圆筒干燥机。这使干燥机的尺寸减小了+,-。但是，设备的复杂化增加了初投资。另外，这种干燥机对颗粒的处理较缓和，因而磨损较小。五、隧道干燥机在这种简单的干燥机形式中，被干燥的物料盛在橱柜、拖车或推车里，以适宜的速度通过一个长形的保温室（或隧道），而热空气则以并流、逆流、穿流或混流的形式与物料接触（如图!"%,）。并流干燥时，最热和最干的空气接触湿物料，因此起初的干燥速率很高，而且产品温度相对较低（如果有表面水，料温为湿球温度）。如果产品为热敏性物料，并流干燥可以用较高的风温，而逆流干燥时进口风温必须低一些。如果物料没有热敏性或终水分要求很低，逆流式干燥也可采用较高的进风温度。混流和穿流干燥使用较少。穿流可以达到很高的干燥速率，但设计时隧道需紧贴推车，使热风穿过料层就像穿流循环固定床干燥机一样。总的干燥时间可以控制在!,)./至01。2%% 第三章物料干燥机械图!"#$隧道干燥机六、带式干燥机对于那些比较容易流动的颗粒物料和挤压造粒产品，在分散过程中易造成机械损伤，带式干燥机是理想的选择。带式干燥机本质上就是输送式干燥机，输送带上有孔，被干燥的物料置于输送带上。干燥介质以相当低的速度向上穿过带孔干燥物料。显然，这种干燥机对非常湿的或非常细的物料不适用。如果料层太厚（超过%$&%’()），在料层中会形成一明显的湿度场，带上的物料会出现过干和过热。一种解决方法就是交替改变在带式干燥机长度方向上空气的流动方向，这可以使截面上物料的水分均匀并提高干燥速率。另一种解决方法是在一定空间范围内将物料混合。在一些商业设计中，有一种多层干燥机，分几层网带，层层设置，物料依靠重力从较高的一层落在较低的一层上，在下一步循环干燥前造成物料随机混合。如果需要的话，在传送机的长度方向采取一定的温度分布是可能的，这可以使较干的料接触温度较低的空气。后部也可以是简单的冷却器，使产品便于包装或储存。停留时间在%$)*+至,$)*+之间，较经济可行。这种干燥机也很通用，可以处理相对较大和任意形状的颗粒，不论物料是热敏性的还是易碎的。因为气体流速低，尾气净化要求低。由于压损较低，需要的风机功率也较低。在大型带式干燥机的工业化设计中，保证网带上-#! 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册产品的均匀分布及干燥机干燥室内热风的均匀分布，使产品湿含量均匀，是很重要的。图!—"#为单层带式干燥机示意图。图!—"#单层带式干燥机七、红外干燥机红外（$%）干燥机可能是燃气陶瓷辐射器或电加热板。红外线波长为&’#(#&&!)，在暴露的物体上产生热。红外线波长范围为&’*+(!’,!)，!’&("+!)和"+(#&&，分别指近红外线、中红外线和远红外线。工业辐射体有两种：!)（#）发光型（近红外线），如石英玻璃在#，"有峰值辐射强度；（"）无光辐射!)体，如陶瓷（!’#）或金属（"’*(-’!）辐射体。!)!)1"对流可产生.("/0)的热流，而辐射可产生高得多的热流，如-(1"1"#"/0)（发光辐射器）或-("+/0)（无光辐射器）。然而，在很多干燥操作中，要求的蒸发速率还没高到需要红外干燥机的程度。在某些工业中，红外干燥有其适用之处，如铜版纸、造纸机中纸张的辅助干燥等。这种干燥方式的优点是紧凑、简单、易于现场控制并且设备投资低。红外干燥与对流方式结合，有很大的节能潜力，并可提高干燥速率且产品质量更好。不足之处是，热流量高会烧焦产品，增加着火与爆炸危险。显然，红外干燥必须与对流或真空相结合。要安全操作，良好的控制是必要的，即如果操作反常导致产品过热，红外能源必须能及时切断。*"- 第三章物料干燥机械八、微波干燥（!"）和射频干燥（#$）与传导、对流和辐射不同，介电发热按容积加热有极性组分的物料，也就是说，提供给表面的热能不必受傅里叶定律限制而传入内部。这种加热形式有以下优点：!增强了热质扩散；!形成内部压力梯度，提高干燥速率；!提高于燥速率而不增加表面温度；!产品质量更好。当损耗能量的介电物料置于交互电磁场时，带电荷的受激分子由于摩擦产生热，例如水。这是离子传导或偶极子震荡的结果（%&’()*++,和-(.’/，0123）。无线电频率范围为04566!78，而微波的范围为56645666!78。但是，只有特殊的频率范围允许在工业加热中应用，即059:3!78、;<90;!78和=6!78用于射频，而10:!7（8在欧洲为213!78）和;=:6!78用于微波。结合水和自由水具有不同的损耗因子。由于损耗因子随温度上升而增大、有失控危险，即快速的加热速度会导致物料的热破坏。微波和射频干燥技术应用的主要限制是耗资较高，同时需要消耗高品质能源如电能，而且介电场的转换效率只有:6>，因此这项技术只适用于特殊应用场合，如高价值产品、脱除水分时间很长或要得到其他方式无法得到的特殊品质的产品。因此说微波?射频干燥只用于特殊场合丝毫不令人惊讶。另外，此项技术主要用来提高干燥能力（加快自由水的脱除，而物料中不会产生大的温度梯度）或用于脱除最后的含量较少的水分，这些水分脱除时很慢。通常，介电加热与对流和真空结合可以降低能源消耗。微波真空干燥和微波冷冻干燥目前都已在工业化干燥技术中找到一些应用。微波冷冻干燥在水的三相点温度下运行，典型条件为：压力:66@/，温度A=6B。在微波干燥中，过量能量的使用，以及由于冷冻物料不均匀导致能量分布不均，会造成问题。微波冷冻干燥商业化的主要障碍是高成本。<;: 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册很多关于常压与真空条件下的微波干燥的实验室及小型试验研究已有论文。将微波能量送给各类干燥装置诸如流化床、喷动床、振动床或盘式干燥机以提高对流干燥速率是可能的。遗憾的是，虽然这些干燥技术大大缩短了所需的干燥时间，但初投资与运行费用的增加不容忽视。在微波与对流联合干燥机中干燥处理过的葡萄，具有较高的干燥速率和热效率，但成本惊人的高。#"! 第四章颗粒物料干燥机械第四章颗粒物料干燥机械第一节概述颗粒技术在各种工业领域中控制着大多数工艺技术。正如!"#$%&"’（()))）所指出的，颗粒技术对工业的重要性可从如下统计数据中体现出来：!*+,-+.公司的/000种产品中有123涉及颗粒物料；!*-4化工产品有503涉及颗粒物料；!超过26/的颗粒产品生产厂，其生产能力低于设计能力的703，约253低于设计能力的803———对液体加工的化工企业，可对比的数据为)53。对于颗粒特性的不了解会导致生产能力降低，生产成本增加，风险性提高，产品质量较低以及储存和运输等问题。大多数的颗粒产品在其生产过程中都要经过干燥工序。干粉体的颗粒技术是复杂的，并仍处于初级阶段，有关湿颗粒的知识就更少了。文献中大量干颗粒的经验数据对湿表面的颗粒并不适用。因此在颗粒物料干燥机的设计及分析中一直依靠经验，而且经常使用“按比例放大”的准则就不奇怪了。单个的、颗粒状的或团聚的粒子都是由稀薄可泵送的浆或溶液、膏状或淤泥状半固体以及湿固体颗粒经过某一工序生产出来的。某种类型的干燥机可以用来生产这种“干”固体颗粒（这里“干”是指物料的湿含量与储存产品的大气条件达到平衡）。由于最终产品的物理和化学特性的不同，即使干燥同一种物929 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册料，不同的干燥机也需要在不同的热力条件下运行。生产同一种产品的不同干燥机其生产成本经常差别很大。需要再次着重指出的是，尽管我们把注意力只集中于“干燥机”，但真正与用户有关的是“干燥系统”，包括预干燥过程如过滤、离心分离，返混，和后干燥过程如气体净化、产品回收、排放控制和产品冷却。在这些系统中控制整个干燥过程运行的各个环节联系非常不紧密。尽管有大量的传统干燥机（如回转圆筒干燥机、隧道干燥机、盘式干燥机、带式干燥机、流化床、闪蒸、转鼓、喷雾），但新的与以下一条或几条标准相关的具有某些显著优点的技术已经出现：!能源消耗；!产品质量；!安全；!环境影响；!脱水费用；!生产能力。本章内容为简要总结各种常用干燥机的某些可变因素，指出它们的先进性和局限性，并对这一重要领域内富有成效的研究和发展提出建议。第二节用于各种物料的干燥机将所有类型的干燥机分为可用于和适用于颗粒物料的生产是不可能的。!"#"$%&（’())*）提供了干燥机的分类、选择标准，并对其运行特性、不同干燥机的先进性和局限性以及它们在不同工业中的应用作了广泛的论述。在此重点讨论一些最常用的干燥机，并将它们与某些最近的创新干燥技术进行比较。新的并不一定是较好的或最好的，这个观点是很重要的。所以，要仔细地评价新的干燥技术，因为在力图获得巨大的效益时，新的干燥技术因缺乏前期试验存-,+ 第四章颗粒物料干燥机械在很大的风险性。如前所述，颗粒产品一般是由下列某种湿物料生产的：!"可泵送的浆状物料、悬浮液、溶液；#"稀薄的或硬的膏糊状物料或淤泥；$"湿的粒状物料。通常处理这些物理性质不同的物料，需要用不同的干燥机。在很多情况下可以调整物料状态（例如：稀释稠厚的膏糊状物料（#）使其成为可泵送的浆状物料（!），或者将稀的膏糊状物料（#）与干产品混合使其变成湿的颗粒物料（$））。一、可泵送物料的干燥液态物料通常用喷雾干燥机于燥成可流动的、具有一定粒度的低密度粉状产品，或者用转鼓干燥机干燥成高密度的片状产品。这两种干燥机的许多型号是可用的、必须的且已用于实践。据估计，已有超过%&&&&台喷雾干燥机正在世界各地用于生产。喷雾干燥的基本原理是将液态物料雾化为所要求的粒度及粒度分布（与雾化器类型及物料特性等有关），与高温非饱和气体（热空气或直接用燃烧后的烟气）接触，液滴被气体夹带、干燥和输送到产品收集装置，如旋风分离器和布袋分离器。喷雾干燥机的容积要使雾滴具有足够长的滞留时间，即使最大的雾滴也能干燥到所要求的最终湿含量。因此喷雾干燥机的体积往往很大，且其物料容纳量低，动力消耗高，投资大，有时因为需要大量的干燥空气，因而能源利用率较低。对于高吨位操作，需要用价格昂贵的转速达’&&&&()*的转盘雾化器，这就意味着高动力消耗和易磨损。目前正在开发低转速雾化器来弥补这些缺点。可获得均匀粒度分布的超声波雾化器已在以色列取得专利。由+$（+英国化学工业公司）生产的音速雾化器据称可减少雾化的动力消耗，并可得到非常均匀的粒度分布。喷雾干燥机有时降低压力操作以便在低温条件下提高干燥速率，以处理高热敏性物料，如某些生物制品或药品。表’—,总结了某些喷雾干燥技术新的重大发展。用过热蒸汽作为干燥介质已经有过小规模试验，但尚未见商业应用的报道。在大产量的喷雾干燥方面，最显著的发展是多级干燥的应用。其中第一级是喷雾干燥输出中等湿度产.%- 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册品，再将其送入一个很小的（较便宜）流化床或振动流化床干燥机，以便获得较长的停留时间来脱掉内部的水分。第二级（或第三级）可为带式或穿流循环干燥机。这种方法可使喷雾干燥机的体积降低到原来的!"#$%"#，相应地也降低了干燥成本。第二级或第三级可用于产品的“速溶处理”，通过控制凝聚来增进产品的复水性和溶解性。表&’(喷雾干燥的一些新发展发展主要特征内置过滤器将粉料限制在喷雾干燥机内过热蒸汽喷雾干燥机高效率；质量可调低速转盘雾化器低动力消耗；粒度分布窄减小干燥塔体积；应用流化床或振动流化床干燥多级操作机、穿流循环带式干燥机脱除内部水分超声波雾化器用于热敏性单分散颗粒物料，如生低压运行物制品、药品对浆状物料不常用的干燥机有：（(）流化床、振动床或将液体喷入床体并干燥的惰性粒子喷动床。（)）脉动燃烧干燥机，浆液喷入（且雾化）脉动燃烧尾气排管。因为高温和高的相对速度以及湍流，雾滴非常迅速地被干燥。特别是对于热敏性物料（如一些药品）或在高温下干燥会失去香味的物料（如咖啡汁），可在间歇式冷冻干燥机中干燥。冷冻干燥的费用要比喷雾干燥的费用贵%$("倍，尽管喷雾干燥本身脱除单位水（或溶剂）的运行费用已经相当高了。*!" 第四章颗粒物料干燥机械二、膏糊状或浆状物料的干燥对于这类物料，有大量可供选择的干燥机。稀浆状物料可以通过返干料将其变稠，甚至可预先制成颗粒状再干燥；也可将其稀释后用喷雾干燥机或转鼓干燥机干燥。通常根据需要的最终产品来选择干燥机。图!"#列出了用于浆料的干燥机的大致分类。用流化床或惰性粒子喷动床干燥，因为干燥床内碾磨而产出粉状产品，这种产品流动性差且难于复水。图!—#用于浆状物料的各种干燥机的简单分类三、湿颗粒物料的干燥表!"$综合了最常用的颗粒物料干燥机。颗粒要求的停留时间是选择干燥机的一个重要因素。表中列出了各种型号干燥机的关键特征及其主要局限性。这个表不是很全面，只是举例说明而已。因某些先进性经常会被某些局限&%# 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册性所抵消，故最终的选择是一种折中方案。表!"#列出了颗粒特性如何影响适用于特定情况的干燥机型式。表!"$用于湿颗粒物料的干燥机型号停留时间（!）主要优点主要缺点!投资大!回转圆筒干燥机（普!操作弹性好，产量大!占地面积大通直接传热型）#%&’$%()*!大的可调节率!运行费用高!气体轴向流动!易磨损，细粉带出多!回转圆筒干燥机（间!同上!投资大接或直接加间接传#%&’$%()*!热效率高，体积比直接传!不适用于有粘壁倾向热型）热型小的物料!回转圆筒干燥机（直接型：干燥气体喷入!因传热速率高，故体积小$%&/%()*!不适用于细粉状物料回转床）!热效率高!+,(,-.干燥机!闪蒸干燥机（气流!价格低式）$&/%0!停留时间短!只能脱除表面水!几种变形!磨损小!效率高!占地面积小!易磨损!流化床干燥机!很多情况下可替代转筒!不适用于多分散性物!几种变形’%&/%()*干燥机料!间歇式1连续式!惰性粒子流化床可干燥!动力消耗大浆料!可用于多种干燥领域!适用于难干燥物料，多分!有噪声污染!振动流化床干燥机散性和黏性物料!床层浅使干燥机单位’%&#%()*!脉动流化床干燥机!磨损小1细粉传送器孔板面积的生产能力!热效率高降低2#$ 第四章颗粒物料干燥机械表!"#适用于不同颗粒特性的干燥机被干燥颗粒的物理形态、粒度及形状适合使用的干燥机类型（常用类型）$%&’()*类型+!很细!盘式，带式，穿流循环式!可与空气接触!流化床$%&’()*类型,!盘式，带式干燥机!发泡型!塔式$%&’()*类型-!盘式，带式!黏性!喷动床!振动床$%&’()*类型.!涡轮/板式干燥机!可喷动的!回转圆筒干燥机!带式干燥机!喷射!振动床!带式干燥机!形状不规则，多分散性；不易流化!回转圆筒干燥机!喷射!振动床!混合性好的流化床!湿时较黏；很难流化!带搅拌装置的流化床!回转圆筒干燥机!返料!振动床!多分散性颗粒物料!托盘式或带式干燥机0## 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册被干燥颗粒的物理形态、粒度及形状适合使用的干燥机类型（常用类型）!振动床!叶片状、大片状物料!间接传热回转圆筒干燥机!有毒，细粉，欲脱去非水溶剂!间接真空干燥机!易燃；氧化损伤；着火危险!用惰性介质的对流干燥，如氮气、过热蒸汽!闪蒸干燥机!无间接加热!只有表面水的分散性好的细粉；干燥时间短!可自动分级，使较湿或较大的颗粒停留时间延长!带式干燥机，穿流循环式，塔式!易碎的，晶体物料!振动床$#" 第五章厢式和带式干燥器设计与选用第五章厢式和带式干燥器设计与选用厢式干燥器，主要是以热风通过潮湿物料的表面，达到干燥的目的。热风沿着物料的表面通过，称为水平气流厢式干燥；热风垂直穿过物料，称为穿流气流厢式干燥。由于物料在干燥时，处于静止状态，在设计厢式干燥器时，需要注意空气与物料相对流动方向的选择，以达到干燥均匀的效果。例如，当木块水平堆列顺着干燥厢放置时，而衬垫物横放的情况下，必须采用水平的横向气流；当物料在垂直堆列时，就要采取垂直方向的气流。厢式干燥器一般为间隙操作，它广泛应用于干燥时间较长和数量不多的物料。也可用于有爆炸性和易生成碎屑的物料的干燥，如各种散粒状物料、膏糊状物料、木材、陶瓷制品和纤维状物料等。通常，将被干燥物料用人工放入干燥厢，或置于小推车上送入厢内。小车的构造和尺寸，应根据物料的外形和干燥介质的循环方式决定。支架或小车上置放的料层厚度为!"#!""$$。空气速度以被干燥物料的粒度而定，要求物料不致被气流所带出，一般气流速度为!#!"$%!。厢式干燥器的器门应严密，以防空气漏入。干燥介质一般采用热空气和烟道气。在设计干燥器时，应有一定风量循环，使进口与出口处空气的温度降小，这样，在同一温度降下，可使物料的湿含量在沿物料堆列的宽度上较为均匀。为了提高厢式干燥器的干燥强度和降低费用，大都从加大空气的速度和改进结构设计着手。但厢式干燥器操作上一个突出的问题是干燥不均匀，因为它是一种不稳定干燥，由于干燥条件的不断地变化，即使同一个截面，其干燥的程度也有所不同。间歇操作的厢式干燥器，结构简单，设备投资少，适应性强，故使用较多。(’& 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册缺点是每次操作都要装卸物料，劳动强度大，设备利用率低。每干燥!"#水，约消耗加热蒸汽$%&"#以上，热效率只有’()左右。同时，产品质量也不够均匀。所以，它只能在下列情况使用才合理：!小规模生产；"物料允许在干燥器内停留时间长，而不影响产品质量；#同时干燥几种品种。洞道式干燥器的加料和卸料都是连续进行的，或者是经过一定时间间隔，将一部分待干燥的物料从干燥器的一端加入，从另一端把已干燥好了的物料取出。它可在狭长的洞道内铺设铁轨，用一系列小车载着盛于浅盘中或悬挂在架上的物料，热空气通过洞道对物料进行干燥。干燥介质的温度和湿度沿干燥室（在空间中）的纵长方向而改变，干燥介质通过物料表面时，温度逐渐降低，而湿含量逐渐增加。因此，连续式干燥器比间歇式干燥器消耗的热量要少。图&*!和图&*$为两种常用的厢式干燥器。这种干燥器内为框架结构，外砌砖墙。用石棉泥保温。干燥介质为蒸汽，操作温度+(,!((-，干燥强度为!("#./。被干燥的物料放置于小车上推入厢内。图&*!干燥器的干燥介质采用强制对流，设置在厢顶的调风阀，将干燥介质循环使用，并适当补充新鲜空气。图&*$于燥器则是采用自然对流来达到干燥的目的。显而易见，图&*!结构的干燥效果会比图&*$要好。210 第五章厢式和带式干燥器设计与选用图!"#干燥介质循环使用的厢式干燥器#—冷凝水出口$—蒸汽进口%—门&—调风阀!—排风口’—循环风管(—上部加热管)—小车*—下部加热管(%( 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"#自然通风厢式干燥器$—冷凝水出口#—蒸汽进口%—门&—锥形罩!—排风口’—上部加热管(—小车)—下部加热管在工业上，除了厢式以外，还广泛采用带式干燥器。它可分为单带式、复带式和翻板式三种。由于单带式干燥器，对物料层的干燥不均匀，故较多的采用复带式干燥器。这种干燥器由若干运输带组成。物料落在第一条带子上，随着带子通过一段路程以后，再倾撒到下一条带子上，下一条带子作反方向的运动，又倾撒到第三条带子上，如此类推。带子的宽度一般在#*以下。运输带的材质为金属、纱网或帆布带等。多层带式干燥器的主要优点是：当物料从一条带子落到另一条带子上时，物料受到翻动，适用于容易结块和变硬的物料的干燥。同时，干燥器的尺寸可大大减小，从而占地面积较小。带式干燥器对于不允许采用高温干燥的有机物料和易生成粉尘的物料不(%) 第五章厢式和带式干燥器设计与选用宜采用。对干燥过程中会产生腐蚀性气体的某些物料，则需选用耐腐蚀的材料制造，并对逸出的气体加以处理。图!"#厢式干燥器的厢门%#$ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册第一节水平气流厢式干燥器一、热风的速度要使干燥速度加快，必须要有较大的传热系数!。欲达到这个目的，需加大热风的速度，但又必须小于带出物料的速度。因此，被干燥物料的比重、粒径以及干燥结束时的状态等也就成了决定热风速度的因素。传热系数!可用下式计算："#(!!"#$%&’")*""+"+)*"""（*,$）)式中："———空气速度（-./0·1）；)!———空气对物料的传热系数（-234/0·1·5）。传热的一般公式：#!!’$’（%!,%&）（*,)）)’6!#7"#$（-.8)970·1）（:,:）æ$öç!;((÷$’6!ç$$)÷·（%!,%&）·（*,<）;"#è!$$$)ø式中：#———空气传给物料的热量（-234/0）；)’’———装料盘单位面积的水分蒸发量（-./0·1）；)$———面积（1）；"#———物料在温度%&时的蒸发潜热（-234/-.）；%$———装料盘的厚度（1）；$$———装料盘的导热系数（-234/1·0·5）；%)———物料厚度（1）；%<" 第五章厢式和带式干燥器设计与选用!!———物料的导热系数（"#$%&’·(·)）；!———空气温度（)）；"!"———物料温度（)）。二、物料层的间隔在干燥器内，空气流动的通道大小，对干燥介质的速度影响很大。而热风流动的方向、控制热风在物料层间的分配又与速度有较大的关系。因此，适当考虑物料层的间隔和控制风向是保证速度的重要因素。三、物料层的厚度为了保证干燥物料的质量，常常采取延长恒速干燥阶段的时间和减薄物料层厚度的措施来达到目的。对于物料层的厚度，最好是通过实验取得，一般为*+,*++’’。四、风机的风量风机的风量，是根据计算所得的理论算值（空气量），和干燥器内泄漏等因素来决定。但是，在有小车的厢式干燥器内，干燥室和小车之间有一定的空隙，特别是在车轮安装的区间，在这里，空气阻力小，通过的空气多，所以在决定风量时，这些因素都应加以考虑。一般，可用下式求热风量：#-./++·#$&$*，（010）式中：#———热风量（"2&(）；#———风速（’&%）；!$———断面积（’）；.$3———空气的湿比容（’&"2干空气）。54* 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册对于水平气流厢式干燥器，为了使气流不出现死角，风机应安置在最理想的位置。同时，可在器内安装整流板，以调整热风的流动，使热风分布比较均匀。(目前，达到较高效率的干燥器，热风速度为!"##$%&’·)左右。对使用于颜料干燥的厢式干燥器，其热风量约为("###$%&)。五、水乎气流厢式干燥器实例图*+,为使用轴流风扇的小型厢式干燥器，热源为电热。容量为#-#(./#-#*’左右。图*+,使用轴流风扇的厢式干燥器0—保温层(—电加热/—料盘,—风扇图*+*是用四台轴流风扇的厢式干燥器。图*+!为用轴流风扇的有小车装置的高温干燥器。小车两侧的加热箱侧壁和整体为可拆卸的结构，容量为/#-#".0-#’左右。图*+"为复叶式风扇双室带小车的厢式干燥器。此外，还有三室厢式干燥器，它可以根据物料的性质，改变热风的温度，以缩短干燥的时间，热效率可达**1左右。",( 第五章厢式和带式干燥器设计与选用图!"!用四台轴流风扇的厢式干燥器#—门$—料盘%—风管&—风扇图!"’带小车的厢式干燥器图!"(双室带小车厢式干燥器(&% 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册第二节穿流气流厢式干燥器一、干燥物料的飞散穿流气流厢式干燥器由于热风形成穿流气流，容易引起物料的飞散，对于小颗粒的物料更为明显，所以，在物料盘中上下的分配要合理，以防止物料的飞散。二、热风的泄漏穿流气流的热风气流穿过物料时的压力损失较大（约为!"##$%&左右）。同时，热风的泄漏可能性也大，因此，风机的压力要比水平气流时要高。为了防止和减少热风的泄漏，对设备的密封要求较高。三、物料层的厚度物料在干燥器内厚度较大时，风机的功率相应增加，根据使用经验，一般物料层厚度取%!’!"##为宜。当热风速度在&()’*("#+!时，物料层厚度可采用,!’-!##。四、热风量的调节为了调节热风量，在穿流气流干燥器内，可以安装导流叶片。同时，在各层物料的排风部位安装调节挡板，也可以适当地调节热风量。),, 第五章厢式和带式干燥器设计与选用五、穿流气流厢式干燥器实例图!"#的穿流气流厢式干燥器，在盛料盘上盖有金属网，它可以防止物料的飞散。图!"$为小车装载物料的穿流气流厢式干燥器，它还设有把小车紧固的装置。图!"#料盘上盖有金属网的穿流气流厢式干燥器图!"$小车料盘上盖有金属网的穿流气流厢式干燥器&%! 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册第三节洞道式干燥器一、洞道式干燥器的结构被干燥的物料在干燥室中沿通道作前进运动，并只经过通道一次。物料在运送它的机构上处于静止状态，被干燥物料的加料和卸料在干燥室两端进行。这种干燥器称为洞道式干燥器。它是一种连续作用的干燥器，用于木材、陶瓷制品和各种散粒状物料的干燥。洞道式干燥器中的物料，可放置在小车、运输带、架子等上面，或自由地堆列在运输设备上，或放置在特殊的位置上。图!"#$为用小车输送物料的洞道式干燥器。洞道式干燥器在干燥时间以内，物料是静止不动的，因此，物料层在不同高度上有干燥不均匀的现象。洞道式干燥器的干燥介质以纵向循环的方式进行操作，热空气或烟道气经气道送入，再由位于干燥器器底下面或干燥器顶板上的气道抽出。载有物料的小车布满整个洞道，并且与干燥介质平行移动或相向移动。当推入一辆载有湿物料的小车时，彼此紧靠的小车都向出口端移动。小车沿洞道移动，依靠轨道的倾斜度（倾斜度为#%&$$），或借助于安装在进料端的推车机带动。推车机具有装在一条或两条链带上的压辊，这些压辊压在专门焊接于小车上的缓冲器上，直到车身移动一个链带行程为止，此后链带就成空转，直至在压辊运动的路程上再遇到新的小车。也有在干燥器进口处，将载物料的小车相互联接起来，用绞车牵引整个车列。或者用钢索从轮轴下面通过，去牵引载着湿物料的小车（小车见图!"#’）。*)( 第五章厢式和带式干燥器设计与选用图!"#$旁堆式洞道式干燥器#—拉开式门%—废气出口&—小车二’—移动小车的机构!—干燥介质进口除此之外，也有将小车吊在单轨上（图!"#%），或吊在特别的平车上。洞道式干燥器的器门必须严密。可根据车间与洞口的大小设计成双扉式（图!"##）、旁推式（图!"#$）或升降式。对于旁推式或升降式的器门，转车盘或转向平车（图!"#$）可以紧靠干燥器，但需在器门开启的时候留有能放置一辆或二辆车的余地。物料在小车上的放置，按图!"#&中（(）（)）时，要求干燥介质只垂直地循环；如按图!"#&中（*）的方法，则可垂直循环，也可纵向循环；而按图!"#&中（+）（,）时，则只允许横向循环，而按图中（-）的方式，则允许垂直循环、横向循环和纵向循环。图!"#$所示的洞道式干燥器内，由于热空气（或烟道气）自然分配的结果，产生干燥不均匀的现象。当气体与物料呈并流流动时，这种现象更为突出。此时，热空气（或烟道气）迅速冷却，干燥效率会明显下降。在逆流流动时，即使气流在进料端仍会分层，但物料的湿度尚能达到均匀的状况。为了使这类干燥器能达到设计的要求，干燥介质需要采用较大的流速，使在有效截面上的流速不应小于%.&/0!，并在物料不会被吹掉的原则下，干燥介质的流速还可以适当1’1 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册的提高。图!"#$的洞道干燥器，其长度决定于物料干燥所需的时间及所选用的干燥介质的流速和所容许的阻力。干燥器愈长，则干燥愈均匀，但干燥器系统的阻力也就愈大。洞道式干燥器的长度，一般不超过!$%。根据干燥介质的温度，干燥器的器壁用砖或带有绝热层的金属材料构成。洞道的宽度主要决定于洞顶所容许的跨度，通常洞道的宽度不超过&’!%。小车与洞道的墙壁和洞顶的间隙，在物料对空气通过时阻力较大的情况下，应取最小值，一般在($)*$%%，否则，干燥介质就可能大量地从物料旁边穿过而不能充分利用。当在一个洞道内铺有双轨时，小车之间的距离要求不大于(!%%。这时，最好采用不需中间支柱的升降式器门、旁堆式器门和双扉武器门。图!"#$所示的结构，一些气流是从小车下面通过，这样，也就弥补了小车下面部分干燥进展缓慢的缺陷。还可以根据特殊的要求，在小车上装置特别流向转折器。图!"#$的洞道干燥器，其制造和操作都比较简单，能量的消耗也不大，但物料干燥时间较长。因为干燥介质在沿洞道长度上的温度降较大，因此，循环的干燥介质的温度也较低。图!"##为采用废气循环操作的洞道式干燥器，空气沿着干燥器的内部气道进行循环，它可以使干燥介质的速度得到提高，因此，即使在洞道较短的情况下，也可以使干燥进行得比较均匀。而且可以于燥一些湿度较大的物料。同时，在废气循环的情况下，由于沿洞道长度上温度降的减小，可以大大地提高干燥介质的平均温度，从而提高热效率的目的。干燥器用烟道气作为干燥介质时，必须用专门的鼓风机来输送烟道气（温度在+!$,以下）。当加料端的器门打开时，应使鼓风机的送风量稍有减少，在干燥物料送入器内时，抽风机除吸出烟道气以外，还要吸出附加的空气，此时，鼓风机的送风量也要比抽风机的风量少些。(-* 第五章厢式和带式干燥器设计与选用图!"##双扉式洞道式干燥器#—门$—鼓风机%—废气出口&—预热器!—小车’—钢索(—绞车)—转车盘*—回车道#+—滑车使用广泛的多段洞道式干燥器，它的主要优点是经济性高。它不管纵向的气流如何，都可使空气的横向速度较大，因此，干燥的效果较好，能达到均匀和迅速的目的。这种干燥器，空气在各区段内的循环，大都依靠设在器内的鼓风机来进行的。这种内部鼓风机能减少空气在鼓风机与物料间的通路上通过时所遇到的阻力，因此，允许以大气量进行操作，这个特点也是器外送风系统所不能达到的。近来，在洞道式干燥器内采用逆流"并流操作的原理。因为对于很多的物料，如果只采取逆流操作，可能引起局部冷凝现象，这对产品的质量是有影响的。而只采用并流操作，虽然开始干燥过程进行得较顺利，但在干燥结束时，干燥强度即降低。洞道式干燥器各段所需的空气量并不相同，在最初干燥阶段，当水分从物料表面气化时，必须保证供给大量的高温空气，把湿分带走；但在其余阶段，空气速度并不如此重要，因为这时物料已变得对高温更为敏感了。图!"#$的洞道式干燥器即采用了这种逆流"并流操作的原理。在这种干燥器内，有两个热空气或烟道气的送入口，一个送入口在物料进口端（温高而(&* 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册量大），另一个送入口在物料的出口处（温度低而量少），废气则由中央烟道抽出。图!"#$将小车吊在单轨上的洞道式干燥器#—小车$—单轨%—支架&—推车机!—干燥介质进口’—废气出口(—回车道综上所述，干燥大量的适用于洞道干燥器的物料时，对于干燥介质来讲，有自然循环，一次或多次循环，以及中间加热和多段再循环等操作方法。其中，自然循环是不合理的，因为物料在设备中停留的时间一长，会影响产品的质量，而且消耗的热量也多。因此，应选用干燥介质循环使用的操作方法。二、干燥器小车厢式或洞道式干燥器，常将被干燥物料置于小车上进行干燥。小车可以根据被于燥物料的外形和干燥介质的循环方向设计不同的结构和尺寸。图!"#%为被干燥物料在小车上的置放和悬挂方法的示意图。图%")（%*）为盛松散状物料于浅盘的放法，料盘与搁架之间的距离约为$#++,,。物料厚约为$+-%+,,，或负荷在.-#!/01,以下。（2）、（3）为砖在平板上的置放情况，沿高度方向间距为$!+,,，宽度间距约为#++,,。（4）是皮革在支柱上的悬挂法。（5）为羊毛及其他纤维物料在小车上的示意。（6）是棉纱、人造丝束挂在管子或支柱上的情况，管和支柱的间距约为’+-.+,,。（0）(!+ 第五章厢式和带式干燥器设计与选用为木材在木质垫板上的安置方法。（!）为较长的锯开木板在小车上的安置，其衬垫物的厚度为"#$%#&&，板间距离约为’(&&。图#)*%所示的小车在长*+,&、高"&时，其重量约为"#(-.。图#)*%被干燥物料在小车上置放的示意图小车的车轮可制成有凸缘的［图#)*%中（/）、（0）、（.）、（!）］和平滑的［图#)*%中（1）（2）（3）（4）］。为了使小车进出轻便，可以在地面上设立沟槽。图#)*’为一台小车时的沟槽间距；图#)*#为使用两台小车时的沟槽间距。小车为钢结构，可负重"((-.左右。其结构尺寸如表#)*。!图#)*,为几种小车的结构图，其具体尺寸如表#)"。图#)*’一台小车的沟槽间距5#* 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"#!两台小车的沟槽间距表!"#小车沟槽间距表尺寸（$$）车数型式!"#$#%&’(’’)’’*’一台小车+##’’#+’’#*’’*’*#%’’#(’’#)’’*’#————二台小车+,’’!’’%’’*’*%!’(’’)’’*’图!"#%小车结构图(!+ 第五章厢式和带式干燥器设计与选用表!"#小车的结构尺寸表尺寸（$$）单台双台小车长度有型’总效式总宽有效宽度总宽有效宽度小车料盘间距"高高#形%钢%型#型&型#度%!!!!!!$("’)*+)++——,段#*+)段%&+-++——%#*!%+,+##!&+%".)*+)++——!段#*+%+段%&+-++——%!#!%&++##!&+%".)*+)++——/段#*+%,段%&+-++——#+,+%)#+##!&+#".%&*+%&++**+*++!段#*+%+段%&+-++%,++—%!#!%&++##!&+#"0%&*+%&++**+*++/段#*+%,段%&+-++%,++—#+,1%)#+##!&+&".%)*+%)++)*+)++!段#*+%+段%&+-++%,++%-++%!#!%&++##!&+&"0%)*+%)++)*+)++/段#*+%,段%&+-++%,++%-++#+,+%)#+##!&+第四节水平气流带式干燥器水平气流带式干燥器一般处理不带粘性的物料，对于有微粘性的物料，需设布料器，以使物料均匀散布在带上。物料从输送带上脱离和连续出料也需有相应的专门装置。为了保持输送带的水平运动，以及承担滚筒和输送带的荷重，常采用滚筒托辊的结构。若输送带由数段组成，应设隔板，使各段处于最适宜的干燥条件。同时也可借助隔板，防止干燥物料中混入异物。在处理飞散性大的干燥物料时，为了防止它的飞散，需要在分段部分安装盖板。在干燥器内，热风的流动方式有两种：一种是输送带各段两侧密封，热风在干燥物料上面通过；另一种是输送带各段不密封，在整个输送带上形成热风通/!& 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册过。对于密封的干燥器，当含水量较大容易飞散的物料进入干燥器时，热风通过时，温度下降较明显，而热风的速度又受到限制，因此，设备增大，费用增加。对于不密封的干燥器，由于它是在整个干燥段通热风，故而设备结构较简单，操作故障少。目前，在大型带式干燥器内，设有多段移动皮带，热风从下部或上部管吹入，同时，在上、下部也配置排气管，它装在输送带的两侧，交错安装，以形成旋回气流，达到提高干燥效率的目的。图!"#$为采用旋回气流的#%段水平气流带式干燥器。物料由输送机从干燥器顶端定量送入。干燥器下段设有粒度控制装置，把干燥物料的粒度控制在一定范围内。图!"#$#%段水平气流带式干燥器第五节穿流气流带式干燥器这类干燥器的结构要尽量防止细粒物料的飞散。运输带可用金属网制造，也可根据物料情况而选用其他材料。金属网运输带，因金属丝较细，使用寿命不长。在干燥细小物料时，运输带可用二层金属网组成，上部用网目细小的，下部用网目较粗者，这样，既可防止漏料，又可延长使用寿命。在干燥过程中，还可用控制风量和调节风向的办法，来防止物料的飞散。$!& 第五章厢式和带式干燥器设计与选用对于粒径小、干燥要求较高的物料，可以选用多段带式干燥器。在干燥进行过程中，少量的泄漏是允许的。要达到完全的密封是很困难的。一、干燥物料的成形被干燥物料如果其组成是不均匀的块状和粉状时，在进入干燥前，须将这类物料制成一定大小的颗粒。对粘性大的物料和膏糊状物料，也要成形后再进入带式干燥器。干燥前的成形处理，可使成品水分均匀，并能缩短干燥时间。图!"#$为几种粘性大的物料热成形能力及水分变化。图!"%&为成形物料与未成形物料干燥时间的对比。图!"#$几种粘性大的有机颜料热成形能力及水分变化图!"#&成形物料与未成形物料的干燥时间’!! 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册二、穿流气流带式干燥器实例（一）图!"#$为三段穿流气流带式干燥器，它用于食品的干燥。图!"#%为五段穿流气流带式干燥器的干燥曲线（干燥物料为一种制造大型铸件砂芯的材料）。它的特点是在一段、二段输送带进行大量蒸发，在%!$&左右进行干燥，而在三段以后，物料厚度达到%’$((，在较低温度下（约)!*+$&）完成干燥。表!",为处理-$$./01物料的参数。图!"#$三段穿流气流带式干燥器图!"##为特殊五段穿流气流带式干燥器，一、二段为预干燥，三、四、五段为干燥最后完成带。图!"#,为器内设有风机和风扇的穿流气流带式干燥器，可以调节风向，使干燥效果更佳。（二）网带隧道窑%2流程和结构网带隧道窑使用于干燥氧化锌脱硫剂和氧化铝载体等物料。其工艺流程如图!"#3。-!) 第五章厢式和带式干燥器设计与选用图!"#$五段穿流气流带式干燥器的干燥曲线表!"%输送带乡数表带的有效面积（长&宽）’((!&#(((&!段处理量（)*+,）-!(燃料消耗量（$+,）-%动力消耗（).）/!图!"##特殊五段穿流气流带式干燥器-!- 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"#$可调节风向的穿流气流带式干燥器烟道气经循环风机进入窑内，由进风夹道进入网带下部，穿透物料层对物料进行煅烧（活化）。这时，烟道气由窑的出口汇集后，仍进燃烧炉的环室与新补充的烟道气一起再进风机循环使用。燃烧段温度由控制天然气的量和一个二次空气阀的开启来调节。加热段的热风来自煅烧段的进气，而从它出来的气体则作为干燥段的热源。干燥段的循环风机由加热段来的热风和干燥段的循环气体一起循环。多余的含水热风，则通过排风机排空。干燥段温度的控制取决于循环风阀门的开启大小。两端的抽风机还兼有使进出口处处于微负压（"!%%!#&）作用，以防止煅烧过程挥发的有害气体向外泄出。干燥窑的最高煅烧温度为!!’(，其各段的温度及停留时间如表!")所$示。煅烧段最长停留时间为一小时，最大生产能力为*+,%-.。图!"#)网带隧道窑工艺流程图*—网带#—干燥段排风机$—干燥段循环风机)—空气鼓风机!—燃气炉/—燃烧段循环风机0—冷却段排风机0!, 第五章厢式和带式干燥器设计与选用网带隧道窑的主要特点是物料的输送带为网带。由于物料层及网带上、下层透气性能好，表!"#干燥窑各段的温度及停留时间表触媒名称及形状（$$）氧化锌天然气转化段名加氢脱硫甲烷化中温变换脱硫剂催化剂!%&%’)!(&!’)!(&(!%&%’(!*+,+&*+温度（-）011%11%11%11011干燥段时间（$./）02%1%1%102加热段时间（$./）)******)温度（-）#)1!0!!!1#!1#)1煅烧段时间（$./）%%(1(1(1%%冷却段时间（$./）*#010101*#故热气体能穿透物料层而达到干燥和煅烧的目的。所以，它的换热性能好，窑的热负荷大，加上烟道气的循环使用，热效率也高。图!"0!是网带隧道窑的结构示意图。网带隧道窑全长)*21$$。分为干燥段、加热段、煅烧段和冷却段。其中，干燥段长为*++1$$，加热段长)11$$，煅烧段长%+!1$$，冷却段长*#%1$$。被干燥的物料由网带输送进窑，依次被干燥、加热、煅烧，经冷却后出窑。03网带结构干燥窑网带由!*$$的不锈钢丝缠绕而成，网带宽*111$$，两侧有2!$$的翻边，以防止物料的泄出。网带似不锈钢弹簧表带，节与节之间，由!03!$$的不锈钢丝将各圈交叉穿连，如图!"0(所示。网带的缠绕分左旋和右旋两种，成网时，左旋和右旋要间隔交互使用，这样编组可使成网后的网带平直而避免偏斜。翻边实际上是由槽片和舌片承插式组合的，如图!"02所示。槽片、舌片均由*30$$不锈钢薄板制成。槽片成“4”型，下部插入网带的扁平空隙内。每间隔一个槽片，在槽片间隙内安装一个舌片。当网带处于直段时，舌片插入槽片间隙内；当网带处于弯曲时，舌片由槽片内移出，但并不脱开，以便于再次插2!+ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册入。网带的材料为!"#$%#$&钢，其中$%为’()，!"为*()，$&为*+)。图,#’,网带隧道窑示意图*—网带’—干燥段排风机(—干燥段循环风机+—燃气炉,—煅烧段循环风机-—冷却段排风机图,#’-网带结构/-. 第五章厢式和带式干燥器设计与选用图!"#$网带翻边结构%&支承网带滑动于角钢滑道上，见图!"#!。网带的承重段每间隔’(())有一托辊，二托辊之间有一角钢，托辊虽是滚动的，但网带在“角钢”型滑道上，仍然处于滑动状态。由于网带移动很慢，因此，托辊的磨损很小。为了防止网带的跑偏，在承重段，是由“角钢”型滑道阻止的，在回程段，则由二只下托辊实行内夹住。此外，在网带的入窑端（回程段）还设置了一对滚轮，使网带沿平直运行。*&张紧机构网带的张紧是由一个!+#(,+(!())的重辊（圆钢），借助于扛杆的作用将一压紧轮压于网带上，使网带拉紧；这个张紧装置能使网带在受热膨胀伸长和受载荷拉伸而延长的情况下，都能持久的处于拉紧状态。图!"#-是张紧装置图。图!"#-网带张紧装置如果发生过多的伸长，可调节入料端滚筒的位置或者拆下多余的网带来实现拉紧状态。!&传动装置网带是由滚筒带动的。传动滚筒为!*(())的光滑钢制圆$.+ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册筒，传动电机的功率为!"#$%&。电机输出轴接一’())型钢球无级变速器（变速范围*+,），再经蜗轮蜗杆、行星齿轮减速器使输出轴转数降低到-"*+!",.)/。。然后，由*英寸链条带动滚筒转动。网带的运行速度介于,0+1!!//2/34之间，头尾滚筒间距为*!/，负荷最大可达$0%52/。在传动链轮上设有一个过载保护装置。它是一个干式磨擦片离合器，其作用是防止当运转件卡住时，保护电机不致烧毁。,"布料器网带的进料端设有一个布料器的耙。网带的进料都集中于网带的中央部分，由耙的往复运动将物料均布在网带上。耙装在一根环形的链条上。耙爪的高度可以调节，耙的往复运动由可逆的电机经减速后带动的（电机为!"##!"，耙的运行速度为6!//2!）。往复的时间间隔决定于网带的运行速度，耙的行程由磁力限位器调节。图0789是布料器的结构图。图0789布料器*—可逆电机8—干式卤合器#—链条1—磁触头0—磁力限位器,—链轮$—"#!轮6—导轨9—耙$"振打器在网带卸料端的回程段上，设有一机械振打器，用以清洁网带。振打锤为一圆形空心的轴辊（"6!:*8!:1//），轴辊的升举和振打是通过旋转的凸轮实现的。6"风机网带隧道窑的各种风机的参数如表070。天然气燃烧炉容量为0!万%;<=>?。$,8 第五章厢式和带式干燥器设计与选用表!"!风机参数表风量风压电机功率转数使用温度参数风机（#$（##!(）（!"）（)*#）（+）%&）’干燥段循环鼓风机,-’..,/.’.,$..$!.煅烧段循环鼓风机’01..’2./.,1$./!.空气鼓风机0!.!((/’-..’(窑前端排风机,.（.3#$4&）!!$,1!.’..窑尾冷却段排风机,.（.3#$%&）!!$,1!.第六节穿流气流干燥的计算穿流气流干燥的干燥效果较好，主要原因是：（,）加热空气与潮湿物料的接触面积大；（’）内部水分的扩散距离短。目前，对于粒状物料、小片状物料、短纤维物料等都广泛地使用穿流气流干燥。另外，也适用于氧化钛、硫酸镁等无机盐类或颗粒状药品。最近，国外还推广应用于谷类的干燥。对于胶泥状物料，则需要先适当成形，再将蒸汽通到圆筒内进行预干燥等前处理工序后，才可进行穿流气流干燥。而对于空隙率小的物料，在应用穿流气流干燥时，压力损失较大。01$ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册一、奔流气流和水平气流干燥速度的比较图!"#$面筋在穿流气流和水平气流干燥速度的比较（%）（&）气流水平气流穿流气流物料厚#$’’（()*+,’-）!$’’（-!*+,’-）温度（.）/$/$风速（’,0）(1-$1!)32 第五章厢式和带式干燥器设计与选用图!"#$颜料在穿流气流和水平气流干燥速度的比较（%）（&）（’）气流水平气流穿流气流穿流气流物料（((）)!*+!*!+!*+!*+!$,*$-*!物料厚（((）+-.-!-温度（/）$--$--0!风速（(12）$3.-3!-3!图!"#-和图!"#$是颜料和鼓素（面筋）用水平气流和穿流气流干燥时的干燥曲线的比较。从图中可以清楚地看出，干燥的时间穿流气流干燥要比水平气流干燥快+4.倍。二、穿流气流干燥器设计（一）被干燥物料的适应性被干燥物料通气性的好坏，是物料是否适宜进行穿流气流干燥的首要条5)! 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册件。如被干燥物料的通气性不好，则需将物料成形。成形的方法有沟槽成形、泵成形、粗碎以及压出成形等，具体采用何种方法，需通过试验确定。（二）物料层厚度和穿流气流的风速图!"#$为物料层厚度和干燥处理能力的关系。如风速、温度条件一定时，加入物料的厚度一般可取最大处理量的%&’(&)左右。如果物料厚度一定，气流的风速增大，干燥速度就会提高。一般取送风机的静压*&’%!++!$,。图!"#$物料层厚度和干燥处理能力的关系物料厚时间（-./+#）（0）1!%$1&(#$&1$*#&122%% 第五章厢式和带式干燥器设计与选用图!"##穿流气流干燥最适宜风速图!"##为当加入的物料厚度一定时，不同网带面积的最适宜风速。（三）干燥介质的温度和湿度要使物料干燥速度快，干燥介质温度要高。但是，温度过高会对干燥物料产生不良的影响，因此，对干燥介质的温度应有一定的限制。在等速干燥阶段，应将热风湿度在限度内尽量提高，当进入减速干燥阶段，则用调节温度的办法进行控制，使热风的温度下降。对于湿度也应和温度一样，可以按各阶段的情况，分别对待。三、穿流气流干燥器的计算图!"#$是装载硅球的穿流气流干燥曲线。干燥分为恒速干燥阶段及减速干燥阶段。恒速干燥阶段物料层大体达到加热空气的湿球温度。当热风进口一侧的粒子达到临界含水量时，物料温度逐渐上升。当干燥进入减速阶段时，整个料层温度接近于热风湿度。这时，物料层厚度各点含水量分布的测定值如图!"#!。%&% 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"#$装载硅球的穿流气流干燥曲线图!"#!含水量分布在大多数情况下，干燥速度以%&’干燥物料每小时除去水分量，或每单位装载面积的料层量每小时除去的水分量来表示。!为干基湿含量（&’!()*&’干物料），"为干燥时间，前者的干燥速度以"!!+!"（&’!()+&’干物料·,）表(示，后者用"（-&’!()+,·.层断面）表示。#物料干燥时的装载密度为（&’+.），料层厚度$（.），两者之间关系为：##"!!"-/##$()!##$$!"（!"0）"!!此处!$!"201 第五章厢式和带式干燥器设计与选用!!"是物料容器每单位面积的填充负荷。图!"#$所示是厚度为"的料层，送进的空气温度#、湿度%、送出时则$%%分别为#、"。&&&如前所述，最初料层在恒速干燥阶段，随着干燥过程的进行，空气进口侧的物料顺次进入减速干燥。将进入减速干燥段的料层和还处于恒速阶段的料层共存的阶段作为减速干燥第一段，整个料层进入减速干燥阶段作为减速干燥第二段。料层在一定条件下的干燥速度对含水量的关系表现出的特性曲线如图!"#’所示。图!"#$穿流气流干燥理论说明图!"#’干燥速度对含水量关系图中以干燥速度’(和它对应的恒速干燥速度’(之比为纵轴，粒子的自由(含水量（)")*）和临界自由含水量（#("#*）之比作为横轴，即一般情况下有下列关系：’()")*)&())（&$）（!"’）’(()(")*’$* 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册式中，!为粒子的含水量（!"!#$%!"干物料）；!的右下注脚!为临界含水量，"为平衡含水量。函数（#"）在一定的实验条件下，可根据物料作出干燥特性曲线。那么，在单位断面积取厚度为$&时的物料平衡，恒速干燥阶段、减速干燥阶段的干燥速度可由下面两式表示：$%’()（*)#）$&(%!)$’((（)))）·（#"）$’（+),）’(%&%!%)$%’()（*)#）$&()$’(*-$’（+).）%&%’式中：#———料层的空隙率；0———粒子干燥时的真密度（!"%/）；$&)(———与空气的湿球温度相对应的湿度（!"水%!"干空气）；0*’———传质容量系数（!"%1·/·+)）；#*-———空气质量速度（!"干空气%1·/）。列出下列无因次变数：((’,’&(,（+)*-）（*)#）$（&+!)+"）-*-经无因次变数及积分等代换最后得：*%"2"(-（-）（+)**）（#"）%--（-）是根据初期条件任意的函数，&(-则左边是与初期含水率"-相等，因此-（-）("-（+)*#）（一）恒速干燥阶段在恒速干燥阶段（#"）(*可用下式计算恒速段的干燥速率$(*（-)())*）)-3.!!())(·（*)"）（+)*0）$&!$.,()!"*’在此：/(-,(4,!")!!*-55- 第五章厢式和带式干燥器设计与选用式中：!———物料层的平均含水率；%———物料层的填充密度（!"#$）。!"从热平衡可得出：$#%(&’（()&(#）&&*"#!(&)’·（)&!）（+&),）$$#!"%#)*)’这时&)’%(%’式中：(———空气的润湿比热（!-./#!"0）；’%#———在湿球温度(#下的蒸发潜热（!-./#!"）；%*———容积传质系数（!-./#1·$·0）。’因此，当*或+为已知，穿流气流干燥的恒速干燥速度可用式（+&)%）或’’式（+&),）计算。式（+&)%）或式（+&),）右边的（)&2&)）之前的一项是吹进空气在物料层出口为饱和状态时，也就是在给定的条件下的最大干燥速度。可以表示为：%（(’#&’)）%(%’（()&(#）"#$.3’’（+&)+）!")!"%#)"#&&)则’)&!（+&)4）"#$.3,5#&&)或’)&!（+&)6）,5#$.3（二）减速干燥阶段)7减速干燥第一阶段在此期间从8到&之间，是减速干燥阶段，*9)，)（-*）9)。减速干燥第一阶段的临界含水量!#)可用下式表示：)&&)!-)’｛*(&)&（*(&)）（)&2）｝（+&):）&);7减速干燥第二阶段在此阶段整个物料层的*9)。在这里的临界含水量!可用下式表示：#;)*(!#;’{*(&)）&))<（*(&)）.("66) 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册四、穿流气流干燥速度的计算（一）恒速干燥速度根据上述给予的干燥条件，如!或"为已知，从式（!"#$）或（!"#%）算出!!恒速干燥速度的#。$%对流传热系数"或传质系数"，一般，可用!&’()*公式：’()&$+,$!-*"-0!#（+.)）+/0!#（1&$）（!"/-）"-0!#（".,-2)）+/0%-（3&$）（!"/#）’()&$+$!-*"-0%#（+.)）+#0$4（$&$）（!"//）"-0%#（".,-2)+#0$/（#&$）（!"/$）/式中：)———热风通过料层的速度（5(67·8）；’(———粒径（非球形状时，用相当直径）（8）。.（#"#）如果粒子为球形时，可得!+（!"/%）’(/$!为热风和物料之间的有效接触面积（868装载容积）。如果求出"和!，就可求取"这是粒子所具有的几何表面积作为全部有!效干燥面积情况下的数值。事实上，有效接触面积比几何学的面积小。特别是对于小粒径，由于粒子间的阻塞及沟流现象，使"急骤的减少。取几何面积等!于全部干燥面积计算出"!9&:，与从实验求得";)<=作一对比，当料层由!88以上的粒径组成时，!+";)<=6"!9&:+-04>#0-；粒径为#0!88时，!!#6$；粒径为-0?88左右时，实际上只有!+#.#!>#6/-。相反，以计算值"和实验值比较，随!着粒径的减小，!出现过大的数值。实际上，粒径在!88以下时，"不会增加，!33/ 第五章厢式和带式干燥器设计与选用而成定值或有轻微的减少。图!"#$是泥状物料成型后，进行穿流气流干燥时的容积传质系数!的实验值。对"%&’!&((的圆筒状物料，应有下列关系!式：&,-!!)*+#（!"*!）!日本桐荣、平冈对蚕茧采用下列实验式：&,.#!)#&,$#!图!"#$泥状成形物料的容积传质系数（二）减速干燥速度物料层的减速干燥速度随含水量比例而减少。采用极限含水量，可以计算出减速干燥的速度，但因物料的物理、化学性质及干燥条件等不同，光用计算得出结果是比较困难的，所以还应通过实验来确定。图!"#-为稻谷含水量在*&/%.0时的平均干燥速度。在进行干燥装置设计时，在大多数情况下是从获得的某一干燥条件为基础的干燥特性，推断出其他条件的干燥特性。把（"$"1$#）（2"$"1$#）。对（"1"3%）进行标绘，按图!".&示出。在图中，把$%作为参变曲线，而不能归纳为一条曲线。因此，变化大时，干燥特性的推断要引起重视。$%%,$%变化不很大的情况下其他条件一定，只有温湿度变化时，$%是变化--# 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册不大的。这时，用右下角标!、"表示干燥条件的变化。从已知特性，自!得出"!中!，宜用下式：""!#"!""#!"!（$%"&）!#!图$%’(稻谷的干燥特性图$%)*穿流气流干燥速度理论曲线"+!$变化大的情况下在风速或料层厚度变化时，!$是变化的。因此!!,!%的曲线，如图$%’-所示，随着!$的不同而有所变动，这时不能使用式（$%"&）。在成型物料装载时，可用图$%’-的关系进行计算。但对人造短纤维、棉绒等物料料层的厚度决定是困难的。风速变动不大时，的变化很小，这时，!$可近似使用式（$%"&）来计算。为了求得干燥特性而进行基础实验时，控制风速和装载负荷，这应该和与..) 第五章厢式和带式干燥器设计与选用实际运转时的条件相同。【例!"#】把一种无机原料在进锻烧窑前，进行球形造粒通风干燥，温度为#$%&、湿度%’%$()水蒸气*()于空气，热风以#’%+*!通过料层，物料粒径为#’$,+、厚-,+。计算：恒速干燥速度/已知：物料的填充密度为.%%()*+（干燥时）填充层的空隙率为%’0$解：要得到通过料层热风的平均速度，必须得到进出口的平均值。现先假设料层出口温度及湿度分别为："$1!!&；!$1%’%02#’%3/-%%%’%$4%’%02平均速度#1($)(#4)1!$/%$/当"#1#$%&、!$1%’%$的空气湿比容；"#1#’#!+*()干空气，这时空气的湿球温度"10$&，!1%’%!0（空气粘度是料层的平均空气温度和湿球温$$度的平均值"5671##’/&）"!"$&1$%’!3#%89:;71<’/<3#%()=+·>（%’%#$）（/$0%）’(1"$1!$2?/!%<’/<3#%自式（!"$$）得"%’0#)=#1（#’/./）（!$/）1%’#%<)1（%’%#<）（/$0%）1/0<球形粒子因粒径大，可用式（!"$0）（-#"&）（-#"%’0$）$/%111$.%+=+*+%’%#$/)1/0<3$.%1#%%，!%%()=>·+·’(%)%,（#%%，!%%）（%’%-）),1#1/$0%=#’%/01#’.2%代入式（!"#/）#（%%/"%#）")-.1·（#"(,）*0,/$0%(（)%’%!"%’%$）#’%/0"#’./1"（#"(）1#’<0()=()·>（.%%）（%’%-）<、0$、0)’’。热轧钢管的常用规格有$=!、$=>、$>#、$0$)、$0$=、$00+、$0)0、$0)&、$0!!、$0+$、$0+:、$0#)、$0#>、$0:=、$0=$、$0>+、$)$!、$)0>、$)+#、$)&!、$)>>、$!)#、$!#0、$!&&、$+$)、$+):、$+#$、$+=$、$#$$、$#!$、$#:$、$:$$和$:!$’’。直缝卷制电焊钢管常用规格如表>;+。)"不锈耐酸钢不锈耐酸钢是能在某些腐蚀性强烈的介质中抵抗腐蚀作用的钢，同时又能耐大气腐蚀。不锈耐酸钢0?@0=AB>CB的使用温度为;0>:%&$$5。不锈耐酸钢钢板常用规格有!、+、#、:、&、=、>、0$和0)’’。不锈耐酸钢无缝钢管规格有$=$、$=!、$=#、$=>、$>$、$>#、$0$$、$0$)、$0$=、$00+、$0)0、$0)&、$0!!、$0+$、$0+:、$0#)、$0#>、$0:=、$0=$、$0>+、$)0>和$)+#’’。!"铝铝具有良好的防锈性能耐腐蚀性能，能耐硝酸，酸酸等能促进铝氧化膜生成的介质，不能耐盐酸、碱类和食盐等能破坏铝氧化膜的介质。常用铝及铝合金板规格有)、!、+、#、:、=、0$、0)、0+、0:、0=和)$’’。常用铝及铝合金管规格有$=$、$=#、$>$、$>#、$0$$、$0$#、$00$、$00#、$0)$、$0)#、$0!$、>$# 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!!"#、!!$%、!!$#和!!#%&&。表’($直缝卷制电焊钢管常用规格（&&）!!!公称直径外径壁厚公称直径外径壁厚!$)#!*!#%!#’!!#%%#"%*!’!’!+#!’$*!*%%*"%,%%,!’*!!%!’,,#,$#+!+%%+,%!*!!%,#%,+"!’-!-%%-,%*!!%"%%",#!’-!’%%’,%!*!!%"#%"++!’’!*!!%%%!%,%!!%$%%$,*!’!!%*!!,%%!,,%$#%$-%!!,’八、气流干燥管壁厚的计算!)碳钢和不锈耐酸钢制气流干燥管的壁厚计算气流干燥管的壁厚按下式计算："#!.$/%（’(#$）［,!］"("气流干燥管壁厚的应力按下式校核：$"［#/（!(%）］$!."［!］"（,!(%）,式中："———设计压力（01234&）；!———壁厚（&&）；#———气流干燥管内径（&&）；"———焊缝系数，按表’(#选取；’%* 第九章气流干燥器设计与选用!’!———设计温度下气流干燥管壁的计算应用（!"#$%&）!［!］———设计温度下气流干燥管壁的许用应力，按表()*+,选取’（!"#$%&）"———壁厚附加量，可按式"-"./"’确定；".为钢板或钢管厚度的负偏差（按表0)0+0).1选取），"为根据介质的腐蚀性’和气流干燥管的使用寿命而定的腐蚀裕度，对碳素钢和普通低合金钢取.&&，对不锈耐酸钢，当介质的腐蚀性极微时取1（&&）。表0)(焊缝系数焊缝型式.112无损探伤局部无损探伤不作无损探伤双面焊的对接焊缝.31113,(1341单面焊的对接焊缝（有垫板）130113,113*(单面焊的对接焊缝（无垫板）—134113*1表0)*钢板许用应力值板厚常温机械性能在下列温度（5）下材料的许用应力值（!"#$%&’）钢号钢材标准钢板状态!6!7（&&）!’1.11.(1’11’(18118(19119’(9(194(（!"#$%&’）（!"#$%&’）:8;<=411)40热轧!.’8,11’911.’41.’41.’41.’(1..*1:8<=411)40热轧!.*8,11’911.’41.’41.’41.’(1..*1.1*1041*+.*9.11’(11.841.841.841.8.1.’’1..81.181041,41*119.1’1"<=4.8)4’热轧.4+’(9.11’911.841.841.8.1.’(1..01.101.111091,41*’19.1!.*(’118(11.481.481.481.481.**1.(81.991.’410(1*41981.*>?<=.(0.)40热轧.4+’((1118811.*41.*41.*41.*41.(*1.991.891.’410(1*41981014 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册表!"#$%&$’()!*)钢板许用应力值在下列温度（+）下材料的许用应力值（,-./012）钢号!23$33$432332435335436336246436#44334244434#47337247437#4#33$553$553$553$273$$#3$3’3$363$363$3$3!!3!!3!!3!!3!23#737336#35’32!32（53注）$%&$’()!*)$553$$53$333!53’#3’33##3##3#43#53#53#53#53#53#337336#35’32!3243注：仅适用于允许产生微量永久变形之元件，对于垫片联接的法兰或其它微量永久变形就引起泄漏或故障的场合不能采用这些应力值。2表!"’碳钢与$%&$’()!*)钢管许用应力值（,-./01）在下列温度（+）下材料的许用应力值（,-./012）钢号钢管标准!23$33$432332435335436336246436#44334244434#47337247437#4#33$553$553$553$273$$#3$3’3$363$363$3$3!!3!!3!!3!!3!23#737336#35’32!32（53注）$%&$’()!*)8922#3"’3$553$$53$333!53’#3’33##3##3#43#53#53#53#53#53#337336#35’32!3253$3:925#"#3$$53$$53$$53$373$333!63’’3’$3#’37236$323:925#"#3$553$553$553$5$3$223$$53$353!#3’#37236$3$7;<:925$"#3$7#3$7#3$7#3$7#3$473$663$563$2#3!437#3653注：同表!"#注。表!"!钢板厚度负偏差值（11）钢板厚度2=32=22=42=’>5=35=2>5=4负偏差3=$’3=$!3=23=223=24""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""钢板厚度5=’>6=36=4>4=47>#’>24负偏差3=53=43=73=’!3’ 第九章气流干燥器设计与选用表!"#$钢管厚度负偏差值!!!钢管种类壁厚（%%）负偏差（&）!钢管种类壁厚（%%）负偏差（&）!!!"’$#(!"#$#(碳素钢、低合金钢!不锈钢!)’$#’*(!)#$+’$’$’*铝制气流干燥管的壁厚计算按钢制气流干燥管壁厚公式计算，有关数,据选取如下：铝板设计许用应用［!］值，查表!"##。表!"##退火状态下铝板的设计许用应力设计许力应用（-./01%’）牌号234554!24#’#4#6!47’#’$#’$##(#$(!$7(#8$#8$#5(#($#2$79’6’(6’(6’(6#$28$792($$($$———79(、79##8$$8$$———79’#’($’2(’$$’$$#3$焊缝系数"双面对接氩弧焊，":$*3(+$*!，单面对接氩弧焊，":$*8+$*3。壁厚附加量;;:;#<;’<;2。;#为板厚负偏差，查表!"#’。;’为成型减薄量，按板量#$&考虑，不大于’%%。;2根据工作介质的腐蚀情况及规定使用年限确定。!$! 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册表!"#$铝及铝合金板材允许偏差（%%）板宽&’’#’’’#$’’#(’’$’’’)()#’宽度偏差"*"(板厚厚度允许偏差$"’+$"’+$"’+$,"’+$-"’+$&*"’+*"’+**"’+*,"’+*(,"’+*"’+*("’+*-"’+*.)’+#)’+#)’+#("’+*(—"’+*("’+*-"’+*.)’+#)’+#)’+#-"’+,—"’+,"’+,#"’+,$)’+#)’+#)’+#’&"’+,(—"’+,("’+,-"’+,.)’+#)’+#)’+##’——"’+("’+("’+(#$—/’+(/#+’#,—/’+(/#+’#-—/’+(/#+’#&—/’+(/#+’$’—/’+(/#+’!#’ 第九章气流干燥器设计与选用图!"##气流干燥管底部结构!$$ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"#$气流干燥管顶部结构九、气流干燥管结构%&气流干燥管底部结构图!"##为气流干燥管底部结构。进入气流干燥管的物料，绝大部分随气流一边上升，一边干燥，少量的大粒子和杂质因质量坠落入气流干燥管底部。为取出方便，设有人或手孔。#&气流干燥管顶部结构图!"#$（’）、（(）、（)）为气流干燥管顶部结构。为防止顶部物料堆积，设有手孔。对于易爆物料顶部应设防爆孔，如图!"#$（*）。$&气流干燥管下降管结构下降管的结构型式一般为直管，但也有如图!"#+所示的扩管型。!%# 第九章气流干燥器设计与选用图!"#$气流干燥器扩管型下降管!&% 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册第十章转筒干燥器设计与选用第一节概述一、转筒干燥器的工作原理转筒干燥器的主体是略带倾斜并能回转的圆筒体。这种装置的工作原理简图，如图!"#!所示。图!"#!转筒干燥器工作原理简图湿物料从左端上部加入，经过圆筒内部时，与通过筒内的热风或加热壁面进行有效地接触而被干燥，干燥后的产品从右端下部收集，在干燥过程中，物料借助于圆筒的缓慢转动，在重力的作用下从较高一端向较低一端移动。筒体内壁上装有顺向抄板（或类似装置），它不断地把物料抄起又洒下，使物料的热接触表面增大，以提高干燥速率并促使物料向前移动。干燥过程中所用的热载体%!$ 第十章转筒干燥器设计与选用一般为热空气、烟道气或水蒸气等。如果热载体（如热空气、烟道气）直接与物料接触，则经过干燥器后，通常用旋风除尘器将气体中夹带的细粒物料捕集下来，废空气则经旋风除尘器后放空。转筒干燥器是最古老的干燥设备之一，目前仍被广泛使用于冶金、建材、化工等领域。二、转筒干燥器的特点转筒干燥器与其他干燥设备相比，具有如下优点：（!）生产能力大，可连续操作；（"）结构简单，操作方便；（#）故障少，维修费用低；（$）适用范围大，可以用它干燥颗粒状物料，对于那些附着性大的物料也很有利；（%）操作弹性大，生产上允许产品的产量有较大波动范围，不致影响产品的质量；（&）清扫容易。这种干燥器的缺点是：（!）设备庞大，一次性投资多；（"）安装、拆卸困难；（#）热容量系数小，热效率低（但蒸汽管式转筒干燥器热效率高）；（$）物料在干燥器内停留时间长，且物料颗粒之间的停留时间差异较大，因此不适合于对温度有严格要求的物料。第二节转筒干燥器的分类和适用范围按照物料和热载体的接触方式，将转筒干燥器分为三种类型，即直接加热’!% 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册式、间接加热式、复合加热式。现分述如下。一、直接加热转筒干燥器（一）、常规直接加热转筒干燥器此种干燥设备的简图如图!"#!所示。在这种干燥设备中被干燥的物料与热风直接接触，以对流传热的方式进行干燥。按照热风与物料之间的流动方向，分为并流式和逆流式。在并流式中热风与物料移动方向相同，入口处温度较高的热风与湿含量较高的物料接触。因物料处于表面汽化阶段，故产品温度仍然大致保持湿球温度。出口侧的物料虽然温度在升高，但此时的热风温度已经降低，故产品的温度升高不会太大。因此选用较高的热风入口温度，不会影响产品的质量。这对于热敏性物料的干燥包括那些含有易挥发组分物料的干燥，例如肥料行业中铵基盐的干燥是适宜的。但对于铵基盐的干燥，物料温度应低于$"%，以免发生燃烧。另外，对于附着性较大的物料，选用并流干燥也十分有利。在逆流式中热风流动方向和物料移动方向相反。对于耐高温的物料，采用逆流干燥，热利用率高。干燥器的空气出口温度在并流式中一般应高于物料出口温度约!"&’"%。在逆流式中空气出口温度没有明确规定，但设计时采用!""%作为出口温度比较合理。常规直接加热转筒干燥器的筒体直径一般为"()&*+，筒体长度与筒体直径之比一般为)&!"。干燥器的圆周速度为"()&"(,+-.，空气速度在!/0&’/0+-.范围内。常规直接加热转筒干燥器工业应用实例列于表!"#!和表!"#’中。$!, 第十章转筒干燥器设计与选用［!］表!"#!常规直接加热逆流转筒干燥器运转实例物料种类砂糖$%&无机盐复合肥料水泥原料粘土原料湿含量’()*+,*-.!/0/*0产品湿含量’("*"+"*,"*!,"*+!*+产品温度’1.")+0,!""0+燃料的种类蒸汽蒸汽蒸汽重油煤煤燃料消耗量’23·4#!!)+/,","").+风量’23·4#!.)"","."!!"""!"""",0+""!.5..人口空气温度’15"-+!.,))"55"0""产品处理量’23·4#!)+""05")"""0+""0"""",""""汽化水量’23·4#!!,,!-*5!,"!".".-""!,5"体积传热系数’26·7#)·1#!"*,-"*"0"*,"-"*!,-填充率’(0!"!)*/)*,干燥时间’4"*!!#)"*0"*+"*,)转筒转速’8·79:#!-,*/,*+0,*+!*5回转所需功率’26!*.-0*.+!!*,,,*.)0*)!5*/干燥器直径’7!*!/!*5!*5!*0,*/,*.干燥器长度’7+*+!"!,!+,"!5*,安装倾料度（高’长）"*"./)’!"""*")+"*",/’!"""*"+抄板数!/!5!,!,!,!"［!］表!"#,常规直接加热并流转筒干燥器运转实例物料种类淀粉粉状物料有机粉体复合肥料煤矿石原料湿含显’(0.*)0,."!+,+)"产品湿含量’(!)*!,""*)!*+!!!+产品湿度’1.".,/"5"5"燃料的种类蒸汽煤蒸汽煤气煤、油天然气燃料消耗量’23*4#!,/"!+/5"!)+)""风量’23·4#!+"""5.0"-"",,/"!"5"")-"""-!0 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册物料种类淀粉粉状物料有机粉体复合肥料煤矿石入口空气温度!"#$%#&%’%(%((&((产品处理量!)*·+,#-.$.&&$(&(((#$%((#((((汽化水量!)*·+,##$--(’/((#&’(-.%(体积传热系数!)0·1,$·",#(2#-(2#’/(2#$&填充率!3/2’&2$$/2%$#%干燥时间!+-2#(2.-(2%-4$转筒转速!5·167,#$.(2-%$$.回转所需功率!)0$2/$$2/$$2/$%%2’--2.--2.干燥器直径!1#2.#2.#.-2.-2--干燥器长度!1###-#--%#/2%-(安装倾斜度（高!长）(#!-((#!#((#!-%#!#((.!#((抄板数-.-.8.#-#-图#(,-叶片式空流转筒干燥器［-，$］（二）、叶片式穿流转筒干燥器按照热风的吹入方式将叶片式穿流转筒干燥器分为端面吹入型和侧面吹入型两种。图#(,-是端面吹入型的简图，其筒体水平安装，沿筒体内壁圆周方向等距离装有许多从端部入口侧向出口侧倾斜的叶片（百叶窗），热风从端部进入转筒底部，仅从下部有料层的部分叶片间隙吹入筒内，因此能有效地保证干燥在热风与物料的充分接触下进行，不会出现短路现象。物料则在倾斜的叶片和筒体的回转作用下，由入口侧向出口侧移动，其滞留时间可用出口调节隔板调节。侧面吹入型与端面吹入型不同的是，筒体略带倾斜安装，大部分热风’#8 第十章转筒干燥器设计与选用从开有许多小孔的筒体外吹入筒内，基方向与筒内物料的移动方向成直角，再空过三角形叶片的百叶窗孔进入料层。在回转筒体处壁四周装有箱型壳体，并沿回转筒体长度方向分成!"#个独立的室。每个室都有独立的鼓风机、空气加热器以及进气口和排气口。热风温度以及循环风量、排气量均能自行调节。!这种类型的干燥器体积传热系数大，约为!#$"%&#’(（)*·+），干燥时间短，终为%,"!,*-.，物料的填充率较大，约为/,0"!,0。装置容积相对较小。料层阻力为$1"’1123，通过风速一般为,4’"%4’*)5，筒体的转速约为常规直接加热转筒干燥器的%)/左右，使用的热风温度为%,,"!,,+。在工业上，常用这种干燥器干燥粒状、块状或片状物料，例如焦炭、压扁大豆、砂糖等忌破坏的物料。此外，像塑料颗粒一类必须干燥到很低水分的物料以及像木片、纸浆渣、大柴棒等密度小的物料，都可以用它来干燥。表%,6!列出了这种干燥器的操作实例。［!］表%,6!穿流转筒干燥器运转实例塑料压扁颗粒维生素高分子焦炭狗饲料火柴棒薄片大豆状糖麦乳精凝集剂处理量)78·96%%/,,&,,,#’,’,,,/,,（,产品）%,,（,产品）!,（,产品）//（,产品）干燥前湿含量)0（千基）,4’//%/%4&!%4:::4&%///&,干燥后湿含量)0（千基）,4,//;’/4’,4,’&4’//’4!%/4#凝胶破物料粒径)**#<#<#%,—,4!1’破碎粒/·*-.6%%4:&,41"!4/%4%"#4#%4/"#41%4/"#41%4/"#41%4/"#41%4/"#41驱动马达)7(%%%%%%!4&!4&%4’%4’!4&叶片型式一般型一般型一般型一般型三角形型三角形型三角形型三角形型$%$ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册［!］（三）、通气管式转筒干燥器这种型式干燥器简图如图"#$%所示。转筒的设计和安装与常规式相同，不同的是转筒内没有安装抄板，物料自进口端向出口端移动的过程中，始终处于转筒底部的空间中，形成一个稳定的料层，因而减少了粉尘的飞扬。热空气则从端部进入不随筒体转动的中心管后，高速地从埋在料层内的分支管小孔中喷出，与物料强烈接触。由于分支管是沿着中心管长度方向均匀分布，而沿着圆周方向则主要集中于中心管下部分布。所以这种设计不仅保证了热风与物料的有效接触，强化了传热传质过程，而且与叶片式穿流转筒干燥器相比，气体在干燥器长度上的分布则更加均匀。通气管式干燥器的体积传热系数约是常规式的两倍。转筒的圆周速度约是常规式的"&’。在相同的生产能力下，干燥筒体的长度仅是常规式的"&’，因此设备费用大大降低。表"#$!给出了通气管式转筒干燥器性能与常规直接加热转筒干燥器性能的比较值。图"#$%通气管式转筒干燥器［!］表"#$!常规式转筒干燥器与通气管式转筒干燥器性能比较干燥器的类型常规式转筒干燥器通气管式转筒干燥器空气流动方式体积平行流动穿过流动传热系数&()·*$%$"+#,"-./#,’%#,%0/",-.干燥时间长短1’# 第十章转筒干燥器设计与选用干燥器的类型常规式转筒干燥器通气管式转筒干燥器填充率!"#$%&$#’%&’转筒转数!!!&干燥速率"!"!干燥器体积##!&（对于同样处理量）处理量（对于同样尺寸干燥器）$&$颗粒磨损多少粉尘量大小二、间接加热转筒干燥器在这种干燥器中，载热体不直接与被干燥的物料接触，而干燥所需的全部热量都是经过传热壁传给被干燥物料的。间接加热转筒干燥器根据热载体的不同，分为常规式和蒸汽管式两种。图#$()常规间接加热转筒干燥器（一）、常规间接加热转筒干燥器这种干燥器简图如图#$()所示，整个干燥筒砌在炉内，用烟道气加热外*&# 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册壳。此外，在干燥筒内设置一个同心圆筒。热风和物料走向见示意图!"#$。烟道气进入外壳和炉壁之间的环状空间后，穿过连接管进入干燥筒内的中心管。烟道气的另一种走向是首先进入中心管，然后折返到外壳和炉壁的环状空间，被干燥的物料则在外壳和中心管之间的环状空间通过。为了及时排除从物料中汽化出的水分，可以用风机向干燥器中引入适量的空气，但所需的空气量比直接加热式要小得多。由于风速很小（一般"%&’"%()*+），所以废气挟带粉尘量很少，几乎不需气固分离设备。在许多场合下，也可以不用排风机而直接采用自然通风除去汽化出的水分。常规间接加热转筒干燥器特别适用于干燥那些降速干燥阶段较长的物料。因为它可以在相当稳安的干燥温度下，使物料有足够的停留时间，同时可以借转筒的回转作用，有效地防止物料结块。这种干燥器还适用于干燥热敏性物料，但不适用于粘性大、特别易结块的物料。它的工业应用例列于表!"#$中。图!"#$热风和物料走向示意图####物料；—热空气［!］表!"#$常规间接加热转筒干燥器运转实例物料种类硫铵有机结晶物焦炭沥青土原含湿含量*,!%$!-!.’!/-产品湿含量*,"%!"%.!’.!产品温度*0("’1"!."!."2"燃料的种类废热利用电加热煤气煤燃料消耗量.(342$")*5!""*36·5#!风量*36·5#!!.."".1$""-"""入口空气温度*0!("-("1""产品外理量*36·5#!!"$""(.!/"""2"""汽化水量*36·5#!!!%(!$""/$"2.. 第十章转筒干燥器设计与选用物料种类硫铵有机结晶物焦炭沥青土体积传热系数!"·#$%·&$’()(*%()(+()(,填充率-.’/0,%,’干燥时间-1()’/()%()/(转筒转速-2·#34$’,)56%)/,回转所需功率-!"/)6,,)0,(6干燥器直径-#,()/,),-()+,干燥器长度-#’,0)+’*’,安装倾斜度（高-长）’-’,(’-,/0)%-/抄板数6(-*6-’（二）、蒸汽管间接加热转筒干燥器图’($6为蒸汽管间接加热转筒干燥器简图，在干燥筒内以同心圆方式排列’7%圈加热管，其一端安装在干燥器出口处集管箱的排水分离室上；另一端用可热膨胀的结构安装在通气头的管板上。蒸汽、热水等热载体则由蒸汽轴颈管加入，通过集管箱分配给各加热管，而冷凝水则借干燥器的倾斜度汇集至集管箱内，由蒸汽轴颈管排出。物料在干燥器内受到加热管的升举和搅拌作用而被干燥，并借助干燥器的倾斜度从较高一侧向较低一侧移动，从设在端部的排料斗排出。汽化出的水分用风机排出，或用自然通风方法除去。如果汽化出的是有机溶剂，可以采用图’($5所示的密闭系统，回收溶剂。惰性气体则循环使用。蒸汽管间接加热转筒干燥器具有常规间接加热转筒干燥器的所有优点，它的单位容积干燥能力是常规直接加热式转筒干燥器的%倍左右，传热系数约,为每平方米加热面积0(7’,("（-#·&），热效率高达*(.7+(.，物料的填充率为()’7(),。表’($6列出的是这种干燥器的工业应用实例。+,% 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"#$蒸汽管间接加热转筒干燥器图!"#%蒸汽管间接加热转筒干燥器溶剂回收系统(’& 第十章转筒干燥器设计与选用［%］表!"#$蒸汽管间接加热干燥器运转实例产品量传热面积蒸汽压力加热温度转速含水率&’干燥器尺寸&+物料种类原料产品量#!直径长度,#!&()·*&+&-./&0&1·+23三聚氰酰胺!!4!"4!5!""45$6576"4"7$!!"$聚烯烃7%"4!!8""%4"6!6$!5温水5",46氯乙烯,6"4!6""",477,"686温水86%9:;树脂!6!,%"!4%<$66温水8"6季戊四醇!745"4!!,""!4%$%抄板臂与抄板翼之间的夹角通常在>$;&?（$%）之间。从式（&$’=）可以看出，当)#>$%时，&#$；当)@>$%时，&角为负值，已的映不出实际安装角度。图&$’&<表示转筒转动一周时，抄板上下同物料截面所具有的三种几何形状。>*? 第十章转筒干燥器设计与选用对于图（!"#!$）中（%）和（&）两情况，抄板上单位长度持有量!等于面积’!（(’)*），即!!+!（+(’)*!）（#,-.）!（#),’）!（/(’.）!（)-*）（!"#0）上式的适用范围为（"1）2（"1）"，其中!!!#!#345!（"1!）"!+!1（!/##$）#345（[#6/$6#6#$783!）!96]（!"#:）图!"#!"抄板持有量定义图图!"#!!折弯型抄板不同位置上单位长度持有量示意图图!"#!6"角与角算图#;6; 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"#!$折弯型抄板上下同物料截面形状示意图图!"#!%楔形面积计算图’&" 第十章转筒干燥器设计与选用对于图（!"#!$）中（%）的情况，抄板单位长度上持有量!!等于面积!（&’(），即!!)!（&’(）（!"#*）上式适用范围为（"#!）"+（"#!）+（"#!）"，其中!,（"#!）")!#（!-##$）（!"#.）,式（!"#/）、式（!"#*）中计算各部分面积的具体公式列于表!"#.中，供计算时选用，其中楔形面积!（0&1）、!（’2(）以函数变量形式表示，它的通用表达式可惜助图!"#!/写成图!"#!3曲线型抄板安装尺寸关系图,##!##$!（#，$，%）)[%#456{456%}],##（##$）#!（##$）#456[%#456{456%}]（!"#7）,#上述各式中，角度都以弧度表示。［/］表!"#.面积计算公式78! 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册面积图号计算公式!*（!"#）$%&$（’(）（，)）!"+*$%&$（,(）（，)）!*（-".）$%&$（,(）（，)）#/0（1"2#&!）/0（1"2#）+*/01!!（3.#）$%&$（,(）（，)）!［"，"&#/0（1"2#&!）+/01!，#］!（-4#）$%&$（,(）（，)）!［"，"&#/0（1"2#）+/01!（，$&%）］!*（.-4）$%&$（’5）#/01"/0（1%&$2#2"&!）+*/0（1%&$2#&!）$%&$（,5）!（**!&*（*））+7/01（.6-）$%&$（,(）（，5）#"2/01""!（*&&/01&）+7/01*（*!&*）（-64）$%&$（,8）#"&9*"&%2$!［:］（二）曲线型抄板单位长度上的持有量由线型抄板的几何形状及安装尺寸示于图$%&$;中。为了分析方便，用类似于折弯型抄板的几何尺寸(、)、(、、来表示，其相互关系为：!"$/01’#9（$%&$%）5<（/’+*）’（$%&$$）"9!&*图$%&$,表示抄板位于圆周不同位置处其物料截面的’种几何形状。对于图（$%&$,）中（(）和（)）两种情况，抄板上单位长度持有量为：!"9!（93.6!-4（）&!"#）!（&-".）!（23.#）!（2-!4）!（.6-）（$%&$*）该式的适用范围为（%&(）=（%&(）。%$对于图（$%&$,）中（5）情况，抄板上单位上度持有量为：!#9!（.6-4）9!（.-4）2!（.6-）（$%&$>）该式的适用范围为（%&(）%=（%&(）=（%&(）%。$*对于图（$%&$,）中（8）情况，抄板上单位长度持有量为：!#9!（-64）（$%&$’）该式的适用范围为（%&(）%=（%&(）=（%&(）%，其中*$?>* 第十章转筒干燥器设计与选用（!!"）!#$!%（$#&$!%）（’(!’)）"上述各公式中的面积计算式列于表’(!*中。图’(!’+曲线型抄板上不同物料截面形关示意图在计算抄板持有量"时，应首行根据物料休止角"，由式（’(!$）确实&!，然后利用表’(!*中的相应公式确实#"，最后利用式（’(!’）求出""。二、转筒干燥器内物料填充率转筒干燥器内物料填充第等于干燥器内物料的体积与干燥器有效容积之比。在确实物料的的填充率时，一般考虑有空气流动（通风）和无空流动（无风）两种情况。对于有空气流动情况，还要考虑热风与物料的接触方式是逆流还是并流。通过对这些问题的分析，可以确定干燥器中适宜的物料填充率，以保证干燥器作中的经济性和可靠性。,"" 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册［!］（一）、无风时的填充率物料在干燥器内的平均通过时间!用下式表示："!$!%（&"’#$）$!%!"###（("*(!）""（&"’#$）(""&)式中，!为物料通无时间，’；+为干燥器内物料量，,-；"为物料的供给速率，,-&"’’；"(/0为物料的堆密宽，,-&.；#为干燥器的有效截面积，.；$为干燥器的有效长度，.；!为1物料填充率，2；&)为物料的容积供给速率，./0·’）。（&.无风时干燥器内央颗粒运动规律，如图("*(3所示。在转筒的转动作用下，颗粒沿着干燥器轴线方向的平增多移动速度为：*4#（!56!7）!+,8（&!#+6-）（("*(9）:式中，*为颗粒的平均移动速率，.&’；!为颗粒在转筒回转一周时，由于倾斜角45度而产生的轴向移动距离，.；!为颗粒在转筒回转一周时的飞行距离，.；,87为干燥器的转速，;&’。其余尺寸见图（("*(3）中所示。图("*(3无风时颗粒运动模型如果假设粒子群和抄板宽度等的影响忽略不计，则根据式（("*(9）可得到物料通过时间!"!"#$&*4（("*(3）联立式（("*(!）、式（("*(9）和式（("*(3），可求出无风时物料填充率!为：1=/< 第十章转筒干燥器设计与选用!!"%#$!&)!!"#$$(!)()"$!&%!’!"%(!’*"（#$+#,）!!"%#’*&)"#$$()()!&%!’!式中，’*为转筒的倾斜度，-.-。实际上，系数/与(抄板的几何形状、抄板数、抄板的持有量、物料的休止角以及转筒转速等有关。综合考虑上述各种影响因素，通过实验可以得到/的(经验表达式#.22.1#.1$"#（0#%$·10)"）（#%340&*）（.#%$·$11+,）（#$+2$）!为：由此可以得到无风时物料的填充率!!#.22.1（#%$510)"）（#%34067）&9!!"#0#.1（#%$·$11+8）%’*"212&7"（!"%(）."-，+8".:#8-.$8（#$+2#）1式中，为气体的密度，/;.-；为气体的粘度，$-（.-·<）；.为颗粒直径，--。#8"8:式（#$+2#）的适用范围为：$40!(""!!5!:="14$)%.0（#$+22）式中，!(为(/0物料最佳填充率，>；)为物料休止角&"%时抄板的持有量)%.00"值，>。［?］（二）、通风时的填充率通风时干燥器内颗粒运动规律与无风时颗粒运动规律不同。由于有空气的流动，使颗粒在干燥器中的轴向移动有明显不同。逆流流动时颗粒运动速度变小，而并流流动时颗粒速度增大。采用类似的分析方法，可以得到通风时填弃率的经验表达式为：!!!("+$433+##.2（#$+21）［#%24@12+（）’（#+#43&）］8#8.#<*7（逆流%，并流+）,13 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!"!#"$#$!%式中，$%为干燥器中湿空气质量流率，&’（$%&·(）。上式的适用范围与式（’()&&）相同，即(-/)*!)*+",")+-+",!.-(*"$/［’，&，0］三、常规直接加热转筒干燥器的传热转筒干燥器中热载体向物料传递的热量，通常用下式表示：+!,%-（#.#）（’()&/）.式中，+为传热量，/；,%为体积传热系数，1（$#·2）；-为干燥器的有效容.积，#；#,#为干燥器对数平均温差。对于常规直接加热转筒干燥器来说，体积传热系数通常与热风流速、抄板数量以及干燥器直径等因素有关，常用的经验公式有以下.个（’）0122"3经验式(450,·%4!.(·（.5)’）3#（’()&6）上式的适用范围内逆流干燥，5!57’5。（&）8%9#%:经验式(-50,·%4!’;;(3#（’()&5）该式适用于逆流干燥。（.）黑田经验式.(-0(-50,%·4!&-(<’(（6#=）>3#（’()&0）该式适用于并流干燥。值得指出的是，上述三个经验公式都是在某一特定的条件下整理得到的。利用这些公式算出的数值有时与实际情况有较大差异。此时最好能使算出的体积传热系数控制在以下经验范围内，即?’)?&@7A!!’-67&-(（’()&B）#,%3#38式中9’、9&为空气进、出口温度，2；$为干空气质量流率，&’（$%&·(）；$为干#8;.5 第十章转筒干燥器设计与选用空气比热容，!（!"#·"）。［#，$］四、转筒干燥器的传动功率转筒干燥器的传动功率可用佐野公式计算。该公式将转动所需的总功率分解为四部分，即圆筒内颗粒运动所需功率、圆筒旋转所需功率、克服圆筒支撑部分的摩擦消耗的功率，以及传动装置的功率损失。（%）圆筒内颗粒运动所需功率$（"%）%*++0$%&$’#(%)&’!+(（)%,-."/)0&(）（%)*0$）0式中，"为粉粒体的休止角，（1）；)%为充满度系数，)%&2’34(%)*+,-.#；)0为*42充满度系数，)0&$’5%(%)（%*67,#）；#为筒体中心与粉粒体层之间形成的夹角，见图%)*%$；(为筒体转速，*!8-.。（0）圆筒旋转所需功率$（"%）0000$0&%·+4+9&8(（%)*+)）式中，+9为圆筒质量（包括附属物），:;；&8为圆筒平均直径，8。（+）圆筒支撑部分的摩擦消耗的功率$（"%）+*+=-<+&)’3%(%)=,（.8,/>+）(!=/01"2!/0134)（%)*+%）.式中，$2为圆筒的倾斜角，（1）；34为滚圈与托轮之间的接触角，一般34&+)（1）；为轴承的摩擦系数（油润滑为)’)%#，脂注滑为)’)5）；&为滚圈直径，+；%,5+为圆筒内物料重，"#；&-为托轮直径，+；&.为托轮直径，+。总功率$为：$&$%/$0/$+/$2（%)*+0）式中，$2为减速机和传动装置的功率损失，"%。$+4 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"#!$!角与填充率关系图第四节转筒干燥器的结构和强度一、筒体是干燥器的主体。筒体直径和长度由工艺条件确定，它的大不反映了干燥器生产能力的大小。简体所用的材质一般为碳钢、不锈钢等。对于高温干燥的场合，常用耐火材料作衬里。对于腐蚀性物料，可选用不锈钢或以碳钢为基体用耐腐蚀性非金属材料作衬里。筒体的载荷主要是筒体自、衬里量以及物料重量等。在确实筒体壁厚、验算筒体强度和变形量时，通常把筒体当作受均布载荷的筒支梁来考虑。梁的两个支点之间的距离即转筒两对托轮之间的跨度，应按等反力原则布置，使两个支承点处的支反力相等或接近相等，然后结合干燥器实际载荷特点作适当调整。在图!"#%"的情况下，筒体承受的弯矩在!&"!’%、!&"%’%两处可能为$)( 第十章转筒干燥器设计与选用最大，其相应的弯矩计算公式为：#"!!""处，#"!$"$##（"’%((）"$"""!!""$#处，##!#("%&)"’%(&式中，#、#为筒体承受的弯矩，%&·’；$为均布载荷，%&$’；"#$!$")$#)$(式中，$为筒体自重，%&$’；$为衬时质量，%&$’；$为物料质量，%&$’。"#(""""当""*(%#)"时，最大弯矩#’(!!#"；当""+(%#)"时，最大弯!#!#""矩#’(!!##；当""+(%#)"时，最大弯矩#’(!!#"!##。筒体横截!#面上所承受的弯曲应力!（)(）为：,-.#/01!!*+*,-（"’%(3）!&&-!［（.)#"）2.］(（#.)/）(式中，-为筒体断面模数，’；/为筒体壁厚，’；*为焊缝强度第数（见表"’%+,），铆接时*+!’-.；*4为温度系数（见表"’%"’）。图"’%#’干燥器载荷图,(, 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册［%］表!"#$焊缝强度系数!""焊接方法!"人工焊"&$’"&$(自动焊"&$(’!［%］表!"#!"碳钢板的温度系数!#"筒体表面!!("+""+(","",("-""-+(-("温度)*!#!"&$+"&.,"&%("&%"&/,"&(%"&-%设计出的筒体壁厚应能保证其承受的弯曲应力!小于筒体材料的许用应力值。筒体在均布载荷作用下的最大变形量（挠度）可能在端点或中点，其值由下式确定：在端点处（$"，$0%）%’!,+,&!0（,%!1/%!#%+）（!"#,/）+-()%在中点处（$0）+%+’+++&+0（(%+#+-%!）（!"#,%）,.-()式中，&、&为筒体轴线挠度，2；)为筒体的惯性矩，2；(为钢的弹性模量（见!+-+表!"#!!），34)2。$-" 第十章转筒干燥器设计与选用［$］表!"#!!钢在不同温度下的!值筒体表面温度%&’"!""("")*"*""!"’!%!"+,-.’-!’-")!-//!-00!-)/筒体最大挠度".12取上述两式中的较大者，设计时一般应保证".12%#!"-(#(3!".%.。二、抄板抄板是转筒干燥器的重要部件。它的作用是将物料抄起来并逐渐渐向热气流中，以强化物料与热气流的热质交换，促进干燥过程的进行。抄板的型式及数量选择的正确与否直接影响热效率和干燥强度。根据经验，抄板的数量一般为$4（05!"）%。抄板的角度则要考虑物料的休止角和附着性等情况。图!"#’!表示工业上常用的抄板布置型式。图!"#’!抄板型式（!）各升举式抄板如图!"#’!（1）所示。这种抄板在工业上应用十分广6)! 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册泛，主要适用于大块物料和易粘结的物料。用这种抄板结构干燥器精洗容易，但转筒的填充率较低，在!"#$!"%之间。（%）均布式抄板如图#!&%（#’）、（(）所示。与升举式抄板相比，它能保证物料更均匀地分布在转筒的全部横截面上。对于粉状物料或带一定粉块的物料，用这种抄板比较适宜。工业上常在间接加热转筒干燥器中设置这种抄板，用于煤粉、磷酸氢钙、轻质碳酸钙和粉状石黑等物料。（)）扇形式抄板图#!&%#（*）所示。扇形式抄板由升举式抄板构成的互不机通的扇形部分构成。物料沿着各各曲折的通道逐渐下降，与热气流进行充分接触而干燥。这种抄板适用于块状、易脆和密度大的物料。（+）蜂巢式抄板如图#!&%（#,）所示。物料被分散在各个小格子中，从而降低了物料落下的高度，减少了干燥过程中产生的粉尘量。因此，它适用于易生粉尘的细碎物料。其填充率较高，可达!"#-$!"%-。除上述几种抄板型式以外，还有翻动式等几种布置型式，由于工业上应用较少，故不作介绍。三、滚圈和托轮滚圈和托轮是转筒干燥器的一对支承副。干燥器的重量都是通过滚圈传给托轮的。一个滚圈通常由一对托轮来支承。两托轮中心与滚圈中心连线之间的夹角一般为.（!/）。滚圈的数量亦即支承点数量视转筒长度而定，有两点、三点、四点等，其中两点支承用得最多。支承点的位置可根据本章+"#节的有关内容确定。滚圈和托轮常用铸铁、型钢、铸钢等材料制成。其直径之比（!01!）2一般为)$+。但考虑到滚圈上某一固定位置与托轮上某一固定位置的接触频率要尽可能小，应使滚圈的直径不要等于托轮直径的整数倍。滚圈和托轮之间的作用力为两圆柱线接触时的接触应力。根据3"3,456的计算公式可求得最大接触应力为：7+% 第十章转筒干燥器设计与选用#*+#,!!"#$%&’(!)"!#*#,（3456(）%-+&-!$$./01’2(-式中，!为最大接触应力，7"；8为单位接触宽度上的载荷，9:;!；%为支承)*+)-载荷，取由筒体弯矩计算求得的各支座反力的最大值，9:；&为滚圈自重，9:；<,-为滚圈宽度，!；"为角度（见图345..），（=）。2设计时应保证最大接触应力小于或等于许用接触应力，即!!"#"［!］（3456>）式中，［!］为许用接触应力（见表3453.），7"。图345..滚圈力平衡图［’］表3453.滚圈、托轮材料与许用应力托轮滚圈许用接触应力硬度硬度［!］材料材料%?43%%6>.4@A%%@AB%.343’4BB34>B6 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册四、挡轮转筒干燥器通常是倾斜安装的，在自重与摩擦力的作用下，会产生轴向作用力，使筒体产生轴向位移。挡轮的作用就是限制或控制轴向窜动量，使筒体仅在容许的范围内作轴向移动。移动量的大小取决于挡轮和滚圈侧面的距离。适宜的筒体轴向窜动量应能保证滚圈和托轮的有效接触，而且大、小齿轮不超过要求的啮合范围，同时保证筒体两端的密封装置不致失去作用。普通挡轮在转筒干燥器中用的较多，其结构如图!"#$%所示。这种挡轮是成对安装在靠近齿圈的滚圈两侧。当滚圈和锥面挡轮接触时，后者便被前者带动而产生转动，从哪个挡轮发生转动可以判断出筒体是上窜还是下滑。所以常把挡轮称为“信号挡轮”。操作中应避免使上挡轮或下挡轮较长时间连续转动。除了普通挡轮以外，还有一种球面挡轮，它与滚圈只是点接触，没有滑动问题，不需要精确安装。但它能承受的推力较小，仅在小型干燥器中使用。图!"#$%普通挡轮’&& 第十一章高频干燥器和微波干燥器设计与选用第十一章高频干燥器和微波干燥器设计与选用第一节高频干燥和微波干燥的基本原理一、高频干燥与微波干燥的频谱!"高频干燥和微波干燥的频谱高频干燥的热源主要是依靠每秒钟变化几万次、几百万次、甚至几亿次的电磁场对物料进行作用来产生的。由于电磁场变化很快，所以称作高频电磁场。高频加热可根据不同的特点分为高频感应加热、高频介质加热、高频等离子加热和微波加热。表!!#!为它们的分类与所对应的频谱关系。表!!#!高频和微波加热干燥的分类及其对应的频谱&%$ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册这里所述的高频干燥主要指高频介质加热干燥。高频介质加热已应用于木材干燥、木制品胶合、橡胶硫化、塑料薄膜热合等加热干燥。这种干燥器的能力比电热干燥器高!"#倍。$%高频干燥与微波干燥的主要区别高频干燥所使用的频率一般在&!’()*以下，采用三极管作振荡源。微波干燥所用的频率一般在+’’()*以上，需采用特殊结构型式的微波管，如磁控管、速调管或正交场器件如泊管等。高频介质加热干燥是在电容器电场中进行的；而微波介质干燥是在波导、谐振腔，或者在微波天线的辐射场照射下进行的。二、高频干燥的基本原理和特点&%高频干燥的基本原理高频干燥是介质物料和半导体材料在高频电场中受热脱水达到干燥的目的。从物本身的电结构来看，电介质可分为两类，一类为无极分子电介质，其分子内部正负电荷中心重合，分子呈中性；另一类电介质中，即使没有外加电场，分子的正负电荷中心也不重合，只是由于分子的热运动，使其内部排列十分紊乱，整个电介质呈中性，对外不显电性，这种介质称有极分子介质。在外加电场的作用下，无极分子的正负电荷中心的距离将发生相对位移，形成沿着外电场作用方向取向的偶极子，因此电介质的表面将感应极性相反的束缚电荷，宏观上称这种现象为电介质的极化。随着外加电场越强，极化程度也就越高。图&&,&为无极分子极化示意图。对于有极分子来说，在外电场的作用之下，每个分子的正负电荷都要受到电场力的作用，使偶极子转动并趋向于外电场作用方向。随着外加电场愈强，偶极子排列愈整齐，宏观上电介质表面出现的束缚电荷越多，极化的强度越高。图&&,$为有极分子极化示意图。.-# 第十一章高频干燥器和微波干燥器设计与选用图!!"!无极性分子极化示意图（!）没有电场时，无极分子呈电中性（"）有外电场时，分子极化形成偶极子（#）有外电场时，物质宏观上感应出束缚电荷如果把介质物料外加电场为交变电场，则无论是有极分子电介质或无极分子电介质都被反复极化，随着外加电场变化频率越高，偶极子反复极化的运动越剧烈。反复极化越剧烈从电磁场所得到的能量越多。同时，偶极子在反复极化的剧烈运动中又在相互作用，从而使分子间摩擦也变得越剧烈，这样就把它从电磁场中所吸收的能量变成了热能，从而达到使电介质升温的目的。从物料表面蒸发水分时，物体内部形成一定的温度梯度和湿度梯度，加速了水分自然料内部向表面移动，达到干燥的目的。由此可见，高频干燥时，物料加热使物料内相变速度超过蒸汽传质速度。图!!"#有极分子极化示意图（!）没有外电场时，分子热运动使其排列杂乱无章（"）有外电场时，偶极子受到电场作用力$!$$#的作用取向（#）有外电场时，物质宏观上感应出束缚电荷’&% 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!"高频干燥的特点高频干燥是通过电场直接作用于被干燥物料的分子，使其运动而自身发热产生温度梯度推动水分子移动，达到干燥的目的。高频电场与物料之间的能量传递不需要任何中间媒介，可知高频介质干燥属于直接加热干燥的一种方式。高频介质干燥的主要优点：（#）干燥速度快。由于高频干燥是由电能转换为热能，因而被干燥的物料在通电的瞬间便产生热量，达到快速干燥的目的。另外对干燥得很慢的物料来说，高频率干燥的时间同热力干燥时间相比起来要减少许多倍。这是由于在相同的内部湿度下，高频干燥的热扩散使物料内部扩散加快，表面湿度高于内部的湿度（图##$%）。而用热空气干燥时，由于内部扩散的阻力，使物料表面上湿度从最初开始就接近于平衡湿度，推迟了干燥的速度。（!）均匀干燥，产品质量好。同用热空气干燥只能调节物料表面上的温度和湿度相比，由于高频电场对物料的穿透作用，能使处在高频电场作用之下的物料各部分同时被加热，物料内外同时升温而得到均匀干燥，不会出现传导干燥中外表面过热而内部欠热，致使产品质量恶化现象。（!）空气干燥（"）高频电场干燥图##$%物料的湿度梯度#—在干燥开始时!—在干燥的中间阶段%—在干燥终了时（%）干燥具有选择性。由于物料从高频电场中所吸收的功率与介质的损耗因素成正比，因而可以利用这一特点选择合适的频率，专门加热干燥其中某种物料，使干燥具有选择性，提高热效率。（&）操作便利，易于实现自动化。通电就升温，断电就停止升温，操作便利，(&’ 第十一章高频干燥器和微波干燥器设计与选用易于实现生产自动化。图!!"#高频干燥系统效率示意图（$）高频干燥对产品有一定的杀菌作用，并能减轻劳动强度和改善作业环境。我国已有!%%&’的高频干燥设备用于烟叶烘烤，但由于高频干燥设备的投资费用较大，应用范围受到限制。一般高频干燥用于要求快速干燥的场合，若用普通热力干燥会产生废品，或排出水分量不多，因此即使单位电能消耗较高，还是允许的。高频干燥时的耗电量为每蒸发一公斤水耗电()$*+)%&’·,。从技术经济指标来看，高频输出的效率为$%-（图!!"#）。三、微波干燥的基本原理和特点!)微波干燥的基本原理微波的频谱是比高频高上百倍的电磁波，频率范围在+%%*+%%%%%./0，波长在!*%)%%!1。微波干燥实质上是一种微波介质加热干燥。微波加热干燥的原理基本上和高频干燥相同，是利用微波在快速变化的高频电磁场中与物质分子相互作用，被吸收而产生热效应，把微波能量直接转换为介质热能，从而达到干燥的目的。由于微波加热干燥所产生的热量与介质性质有关，因而微波加热干燥具有选择性。对于一定的介质或物料，介质吸收的［%］功率与电源频率和电场强度成正比，其关系式为：2#2 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册"$)’$!"!#$!%%"&’(（’’)’）#$式中：!———单位体积介质在微波场内的微波功率（*+,-）；"$———电场强度有效值（*+,-）；#———频率（./）；!———介质的介电常数；%0"———介质的损耗角正切。表’’)$部分介质的介电常数和损耗角正切物料名称介电常数损耗角正切介质水在温度’1"28(1"(13’#!3((4./时"28(1$(1$7"’"27818(1$("$"27617(1’"73"275(1’$75"27(17(1’(6""2671"(1(8#6(2651((1(767"26(1"(1(668"2"61"(1("7#"2"$(1(57无机物固体9:;<"1#(E"1#8F(1(((3=<$>3816(E’(1""F(1((’E(1((’(?@>$3178(1(((("E(1(((’冰31’7E313(1(((7E(1((’(?A晶体’1(5E’’1((1’E(1$"?316$(1((((5E(1(((’"40>#16"F(1(((3（B:，?C）D@>3$((E7，((((1(#E(1"(#"( 第十一章高频干燥器和微波干燥器设计与选用物料名称介电常数损耗角正切有机溶液甲醇’()*+,0(00’*0(’,乙醇,(-*..(+0(01+*0(.-甘醇-*+)0(,1*,(0四氯化碳.(,-0(000,*0(00,1!"#$%&",()-0(000,*0(00,1苯乙烯.(+’*.(/’0(00,+*0(0,,硝基苯.(+’*.(/’0(,11聚合物丙烯类.(+1*.(-/0(00+.*0(0,’/醇酸类2(/.*2(-/0(0,’0*0(0..0酰胺类+(/+*+(0+0(00/-*0(00/0纤维素类.(’0*2(000(0,-)*0(,1/0环氧类+(0,*2(,20(0,’0*0(0-/0酚类+(0’*/(’,0(001.*0(,),0聚酯类.(-.*+()’0(00’0*0(0’,0聚硅酮类+(/,*2(0.0(0020*0(00-’乙烯类：三氟氯乙烯.(.1*.(+/0(00.’*0(0,/0聚氯乙烯.(10*.(’20(00//*0(0.’0四氟乙烯.(02*.(,00(000,/*0(000/,聚苯乙烯.(/20(000,2-*0(00,10聚乙烯.(.10(000+*0(0000+/为了提高干燥的功率，就需要提高吸收功率的能力，从式（,,3,）中可知，提高电场强度或提高工作频率都能达到这一目的。不过如果电场强度过高，电极间将会出现击穿现象，而提高工作频率到微波波段，则可以很好地解决这一放电击穿问题。由式（,,3,）也可以看到，不同介质对微波吸收程度也不同，水能强烈地吸收微波，所以含水物质都是吸收性介质，均可以用微波进行加热干燥。表,,3.为几种不同物料的!和$4!。)/, 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!"微波干燥的特点微波干燥不仅适用于含水物质，也适用许多有机溶剂、无机盐类药物的加热干燥。例如化工产品氧化铝、醋酸铬、二氧化锰、结晶碳酸钠（含#$个结晶水）、氨基磺酸等的干燥，四环素、水杨酸钠、灰黄霉素中间体的干燥。特别对于一些易爆、易燃及温度控制不好易分解的化工产品的干燥，采用微波干燥较为安全。例如，塑料工业常用的一种引发剂———偶氮二异丁腈，干燥时温度超过%$&以上就会分解，并易燃烧及爆炸，如采用微波干燥，含水量从#’(下降到$"#(仅需几分钟，其温度较易均匀，不致发生意外。微波干燥的主要特点为：（#）干燥速度快由于微波能够深入物料的内部，而不是依靠物料本身的热传导，因此只需常规方法的#$)#(的时间就可完成整个加热干燥的过程。例如将一捆重*$+,的生橡胶加热至-.&，采用煤气窑约需一个星期，而用微波仅需半个小时。又如把含水量从.$(烘干到!(，用热空气干燥需!$小时，而用微波干燥仅需!小时。（!）干燥均匀，产品质量好由于微波加热干燥是从物料内部加热干燥，而且有自动平衡性能，所以即使被加热物料形状复杂，加热干燥也是均匀的，不会引起外焦内生。这一点对于那些在常规加热干燥过程中容易引起表面硬化的物料，具有更大的意义。（-）选择性加热干燥微波加热干燥与物料的性质有密切的关系，介电常数高的介质很容易用微波来加热干燥。水的介电常数特别大（见表##/!），能强烈地吸收微波，所以对一些物料进行烘干处理时，其中的水分比干物质的吸热量大得多，温度就高得多，很容易蒸发，此时可通风排除蒸发出来的水气，而物料本身吸收热量少，且不过热，因此能保持原有的特色，对提高产品质量都有好处。一般含水百分之几到几十的物质都能有效地用微波加热干燥。（0）热效率高由于热量直接来自干燥物内部，因此热量在周围大气中损耗极少。如某加热器每千瓦小时产生.%$+123的热量，有%.’+123的热量直接作用于加热干燥物料内部，热效率可达.$(。（’）反应灵敏采用微波干燥在开车’分钟后即可正常运转。采用微波干燥主要缺点是费用较贵。若用微波干燥和热空气干燥相结合，*’! 第十一章高频干燥器和微波干燥器设计与选用能取得满意的效果。例如，前述的一捆重!"#$的生橡胶，用微波和热空气的组合干燥，即先用热空气干燥到含水%"&，再用微波干燥到%&，既可缩短时间（为原用热空气干燥的一半时间），又可降低费用（所需微波能只有原来的四分之一）。如果对微波干燥设备的安全防护措施处理欠妥，则漏出来的电磁波会对人体器官产生伤害，所以必须加强防护措施。第二节高频干燥器和微波干燥器的结构一、高频干燥器’(高频干燥器的主要组成高频干燥器主要由三个单元组成，即高频振荡器、工作电容器和被加热干燥的介质物料。前者称为主机，后两者统称为负载。从电路的角度则分为电源、控制系统、振荡器、匹配电路及负载（图’’)*）。图’’)*高频介质加热干燥方框图高频振荡器是一个将电能转换为高频电能的装置。这一变换装置由电子管和一些电路元件（如电感线圈、电容器等）构成。被干燥的物料盛放在电容器中，并在电容器所构成的一个高频电场中加热干燥。!*+ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!!"#三端式振荡器$%高频振荡器从电路的角度来看，高频振荡器是具有足够深度的正反馈放大器。如果把实际电路中对振荡原理影响不大的阻隔元件忽略掉，把所有的元件都归于三个阻抗!、!和!之中，如图!!"#，即为三端式振荡器的等效!$&电路。很多复杂的振荡器都由几种基本的电路形式演变而来的，从电路上说，构成振荡器必有三个条件：第一必须有一个能把信号放大的电子管；第二必须有一个选频网络；第三必须有足够的正反馈。表!!"&为几种单回路振荡器的等效电路及其计算方法。表!!"&单回路振荡器的计算公式参数!!!!’!’!%!!’$!$$%"$!’!(’!（"!("$($#）$!"$($!"$!(%"!"$!)!$!&!"!(#$!"!*#*""’"(#"’$"’*#*"’"$$（"$$!%$(#）!%’$$%’"()%()’%()!$$$%%()’!%(!"$()$%!,+) 第十一章高频干燥器和微波干燥器设计与选用!———振荡频率"———反馈系数!"#———回路的谐振阻抗!$———电子管内阻%———回路电容&———回路的电感!———总电阻（通常将回路损耗忽略，把!看作负载的等效电阻）’———互感量通常振荡频率是事先给定的，谐振阻抗和反馈系数是电子管状态计算中得来的，这样就可以初步计算出一个完整的振荡器振荡电路了。表!!"#介绍了高频设备中常用的国产电子管型号及特性参数。表!!"#高频设备中常用的国产电子管的参数最大电子额定振荡最高工作最大阳灯丝灯丝阳极电子阳极电压栅极跨导放大阴极管结构功率频率极损耗电压电流冷却管型号（$)）损耗（*+,)）系数材料型式（$%）（&’(）（$%）（)）（+）方式（%）-."//玻璃三极管012/0/01/30/4碳化涂钍钨丝!0!0自然冷却54#314风冷-."4玻璃三极管/（14(634&’(）!!0!40!480碳化涂钍钨丝!3193/-(6/0&’(/07!!0&’(/14水冷5-."2:玻璃三极管!0342144/00!07!330钨丝阴极!!!3#水冷、风冷-(69&’(97!3!3734-."#/!5玻璃三极管/（0(69&’(）3430900!340钨丝阴极33!03水冷!4!0814-."#//5玻璃三极管!0030!4903000/3#4钨丝阴极//3!0水冷碳化涂钍-."!05玻璃三极管!4392!0/003040884水冷钨丝阴极30碳化涂钍水冷5-."33玻璃三极管/039!0900/!14#:142.=,>!,?5,>.?$7-!$（:;<）=,-5090, 第十一章高频干燥器和微波干燥器设计与选用设备型号!"#$%&’&%(#’!"%)*+,!"-#%&.!"/%&+平板式工作热合厚度输出端接工热合电极最输出端接工作电容器#*-3-11作电容器，工长电容器-##0)$#0热合速度-3作电容器的负载情况$-#11!$5-##3-#11(#4!"5(+#3热合时间)##!!6-##0-+#0热合面积+#!6#*+3(#4#"5(#3-#!-2#11+###11#"5+#3(#!栅极高频接推挽式共共阴极双共阳极型双回振荡原理地式电容三端共栅极电路阳极双回路回路振荡器路振荡器自激振荡器振荡器电木粉预热、聚醋酸乙热合聚氯药片烘干、杀塑料薄膜热烯纤维烘干、玻璃钢制品固主要用途乙烯或聚乙菌、塑料薄膜热合丝绸印花间化等多种用途烯薄膜合等距快速烘干由于采用全机分高方箱式谐振频振荡器和体积小、重量设备主副机器，调节简气动压机两配上适当的工轻、结构紧凑、一体，紧凑美便，屏蔽效果主要优缺点大部分，主副作电容器，可实现外形美观，频率观，频率准确性好，制作简机合为一体，多种用途稳定性差和稳定性差单，频率较且可手动又高，场型较复可半自动杂机床尺寸振荡器-###(#(#(2##2##0()##设备规格0()2#0/##0+##00)0(###1))0$##11(###11)())#11./( 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册设备型号!"#$%&’&%(#’!"%)*+,!"-#%&.!"/%&+设备重量$#-/#(###$##（01）图((%)’为高频真空烘烤机的设备图。该高频设备功率为(##02，被加工的物料是烟叶。图((%)/为烟叶相对损耗因数与频率数的特性。使用该机加工干燥烟叶取得了较好的效果。图((%)-!"#$%&’型高频设备电路图该机的生产特性：./- 第十一章高频干燥器和微波干燥器设计与选用生产能力：!"#$%&!"’(吨)台·时脱水效能：%"’!*度)斤·水烟叶进机温度：!"+*,烟叶出机温度：*#,-工作环境含尘量：$"-*./).从实际使用中可以看出，使用高频真空干燥脱水性能良好，运行稳定，质量好，省工、省费用，经济合理，减轻了体力劳动，消除了环境污染。三、微波干燥器的功率计算和温升计算在设计或选用微波干燥器之前，必须根居加工产品的产量求得需要的微波功率。通常有两种方法来求得微波功率：图%%0--10%!+型高频设备电路图2’- 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!"计算法根据通常的热量计算公式得：!#"#（$$%$!）#"#!$式中：!———被加热干燥物体所需要的热量（&’()）；"———被加热干燥物体的质量（&*）；#———被加热干燥物体的比热（&’()+&*·,）；$!、$$———被加热干燥物体的前后温度（,）；"#———称为被加热物体的热容量。图!!%-.%&$/%’0型高频设备电路图图!!%-1%&2%’1型高频设备的电路图知道了被加热物体所需要的热量，就可以根据热功当量来换算所需的功率。02. 第十一章高频干燥器和微波干燥器设计与选用在实际加热干燥中，尚需计及加热效率和微波转换效率。!!!"!#$%!&’"(!!、!"当功率的单位取)*时，"单位取)+,-(.或)+,-(/01，#的单位取)2(/01，$的单位取)+,-()2·3，计算式可写为：!（)*）#$%!&’"（)+,-(.）(!!、!"#4%45"（)+,-(/01）(!!!"#4%45#$（%"6%!）(!!!"#4%45#$"%(!!!"（!!6""）由于加热干燥物料本身含有水分，除计及产品本身温升所需的热量外，还要计及水分温升和水分蒸发所需要的热量。在标准大气压力下，水的气化热取789)+,-()2。因此，产品干燥加热时，所需要的热量（不考虑选择性加热），可由下式得："（)+,-(/01）##［&（!!446%!）:!;$（!6&!）（!446%!）;78（9&!6&"）］（!!6"8）式中：%———产品干燥加热前的温度（3）；!$———产品不含水时的比热（)+,-(3·)2）；#———产品率，即每分钟所需处理产品的重量（包含水分在内）（)2(/01）；&!、&"———产品加热前后的含水率（<）。水的比热取!。按上式求得的产品加热、干燥所需要的热量"，代入式（!!6""），就可以求出干燥产品所需的微波功率。【计算示例】设某一产品的含水率为87<，比热为4%"7，加热干燥前的温度为"43，加热效率为&4<，磁控管的效率为74<，每分钟需要处理的量为!%7)2，要求全部烘干需要多少微波功率？解：已知条件为##!%7)2(/01，$#4%"7，%!#"43，%"#!443，&!#87<，&"#4，!!#&4<，!"#74<。把有关数字代入式（!!6"8），求得所需热量：9&7 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!!"#［$%#&（$"%%’(%）)"*%#(（$"’%#+）（"%%’(%）*$&（,%#&$’%）］!&+（&-./01234）则所需微波功率为：""!%#%5!1!"!%#%5)&+&6%#7!&（%-8）考虑到磁控管效率，则总功率为："!""6!(!&%6%#$!9（%-8）图""’&9#"’&#$$型高频设备电路图,79 第十一章高频干燥器和微波干燥器设计与选用图!!"#$高频真空烘烤机!—空气压缩机%—气动控制箱#—电气箱&—操纵台’—主汽缸(—推包器$—升门汽缸)—进包门*—升门汽缸!+—进主真空门!!—搁包架!%—主真空室!#—上极板!&—下极板!’—挡水板!(—窥视镜!$—出主真空门!)—升门汽缸!*—升门汽缸%+—出包门%!—升门汽缸%%—水箱%#—水车喷射器%&—止逆阀%’—多级水泵%(—推包汽缸%$—二次蒸汽管%)—出包预真空室%*—真空泵#+—出包汽缸#!—馈线入口#%—振荡器##—整流器#&—真空平衡管#’—进包汽缸*)$ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!!"#$烟叶相对损耗因数与频率数的特性%&查表法系根据不同含水量和不同温度按公式计算的大量数据，制成微波功率计算表（表!!"!!）。设计时可在该图表上查得。在选用或设计微波加热干燥装置时，应知道所需要的微波功率，其简单的计算方法可用公式（!!"%%）!’(&()"#!$*"（+,）式中："—被加工物料的产品率（+-*./0）；#———被加工物料的比热（图上暂定为!）；!$———产品加热的温升（1）；———加热效率（图上暂定为!）。"计算时要分别计算被加工物本身和所含水分从原来温度升高到!((1时所需微波功率，再加上水分蒸发所需功率。为了计算方便，可从图中求得大致数值。图中%线和&线为蒸发功率，读数在右纵轴。&线为%线的!(倍。斜线为被加工物上升到一定温度到所需的功率。【计算示例】被加工物料的比热为(&#，含水量为2(3，室温为%(1，求每分钟干燥!&(+-物料，所需功率。4$$ 第十一章高频干燥器和微波干燥器设计与选用（!）被加工物料从"#$加热至!##$，需升温%#$，处理量为!&#’()*+,-.#/0#&.’()*+,。从图上横轴#&.和左边直轴%#$到引直线的交点处在功率1&1’2线上（斜线）。该物料的比热为#&1#，因此所需功率应为3!01&1’2-#&10#&44’2。（"）把水分从"#$加热到!##$，需升温%#$。水的处理量为!&#’()*+,-5#/0#&5’()*+,。从图上横轴#&5和左边直轴%#$到引线交点处在功率"&"’2线上（斜线），水的比热为!。因此所需功率3"0"&"’2。（1）把水分蒸发掉所需功率，可以横轴#&5’()*+,处引直线和!线相交，从交点引横线至右边纵轴读数"10!6’2。表!!7!!微波功率计算表（5）总功率为物料升温功率8水分升温功率8水气化功率之和，即"0"!8""8"10#&448"&"8!60!%&!（4’2）考虑到加热效率和微波转换效率，则总的功率为："总0")!!!"0!%&!49#&%9#&6056&（5’2）知道了所需总功率即可根据加工工艺要求等具体情况选择设备台数及容量等。1&物料的温升计算被干燥物料的温升可由下式计算得：4%4 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册&$’’!!"#$%#$()"#!（*+,-.）（$$&’/）!"%&式中：#———微波频率（01）；$———电场强度（2+3,）；()"———介质损耗系数；#———物料的介电常数；4%———物料的密度（)+3,）；&———比热（356+)·*）四、微波灭菌干燥器’/7%801隧道式微波灭菌干燥机的结构方框图和示意图如图$$&49。主要用于制药生产。微波灭菌干燥机结构方框图99% 第十一章高频干燥器和微波干燥器设计与选用图!!"#$微波灭菌干燥机结构示意图!—加热器%—吸风管道&—波导#—电源’—冷却水管!(微波灭菌干燥机的性能本机主要由隧道式微波炉干燥器（#只）、能量输送器（#组）、排风装置（!套）、能量抑制器（%组）、传输机构（!套）、微波管（#只）、电源（%台、#组）组成。主要技术特性：电源输入：&)$*’$周输出微波功率：!$+%$,-连续可调微波频率：%#’$.&$/01允许最大负载驻波：!!%本机外形尺寸：#(!%2%(!$3%(各组合结构的形式和性能隧道由#只谐振腔串接成，每只腔体的尺寸为##$2#$$2&4$33。腔体两侧的下端开口尺寸为&$2#$$33，便于被加热物进出。微波能量通过一耦合系统（即能量输送器）馈送到箱体。每只微波炉的正面开有铜丝网覆盖着的活动观察窗（又可作为检修门），背面钻有许多小孔作为排湿孔，顶部开有位置不同、方向不一致的长方孔，作为微波能量输入品。不锈钢传送带作为活动的炉底。55! 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册为改善能量分布不均匀性，炉内装有倾斜的金属反射板，进行适当调节。（!）箱体采用"只尺寸为"##$"##$%&#’’的矩形箱子组合成为一个多模的空腔谐振器。箱体用高频损耗较大的不锈钢材料，使箱体内产生一定量值的衰减，同时也为使炉子在长期使用中不易生锈、腐蚀氧化。（(）能量输送器由激励腔、)面弯头和*面弯头、波导段等（内壁尺寸为!#+$,"-&’’）组成能量输送器，把微波能从磁控管隅合并馈送到"只微波箱体内。（%）微波管本机系采用./0!"1型连续磁控管，其工作频率为(",#2%#3)4，输出功率为(-,5,67，阳极通水冷却，阴极引线采用风冷。（"）电源磁控管阳极的电源是电压为%5869的直流电，阳极电流!5!-,:，灯丝电压89，灯丝电流%(:，磁场电流%5%-,:（截止点!";,:）。电磁铁的设计采用部分反馈原理。（,）能量抑制器隧道式加热器的两端装有新型的梳形抑制器，防止微波能量的泄漏。实践证明，这种抑制器效果良好。经漏能仪在加热器进出口距离,<’处进行测试，进口处为(%!7，出口处为%,!7，操作人员控制台处约!#!7，热器观察窗处最大，为&#，其他地方一般在"#。!7!7（&）传输机构传输机构由传送带、调速电机、变速箱、链条轮及滚筒组成，传输速度通过无级变速控制箱进行控制。传送带采用厚度为#-%’’、宽度为%##’’的不锈钢带，其特点是便于打扫，以保持药品清洁卫生。%-微波灭菌干燥机在制药工业中取得的效果（!）微波干燥速度快，效率高，均匀性好通常中药药材和成药（丸药）的干燥采用旧式烘房，处理(##5(,#6=的水丸平均需(#>，处理同量的密丸平均&>左右；而采用微波加热干燥，水丸只需"5,>，密丸约!>。采用微波场连续加热干燥，水丸只需((’?@，密丸平均"-,’?@即可达到干燥要求。微波干燥的速度比烘房干燥速度提高,,51#倍。微波去水率，水丸近!6=A67·>，密丸#-&6=A67·>左右，水丸较密丸脱水效果好。这是因为水丸含水量大（约,#B），密丸含水量小（约!&B），且含有大量的蜜糖和脂肪，水分不易从内部挥发。++( 第十一章高频干燥器和微波干燥器设计与选用（!）微波灭菌效果好，时间短微波加热干燥后的丸药样品，含菌数比未加热干燥处理的样品降低"#$%&&$，比烘房干燥降低’"$%&($。（)）提高了产品的质量经微波干燥处理后，中草药的主要成分不受影响，特别是由于微波干燥时间短、温度低，使丸药不易挥发，基本上保留着丸药的原有成分。丸药的色泽也好，例如合香正气丸在微波干燥处理后色泽是纯淡黄色，而经烘房干燥后略呈鼠灰色。经微波干燥的丸药收缩率比烘房干燥要小，特别是草药一类，经烘房干燥后丸药的粒径要缩小’*"，而经微波干燥后丸药的体积只略有缩小。&&) 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册第十二章附属设备装置第一节热源及其装置一、热源的分类与选择干燥操作中，根据干燥物料的种类、干燥蒸发物质的性质、干燥目的、干燥方式、干燥作业的经济性，可采用各种热源。热风干燥有利用烟道气和利用热交换器间接加热空气两种。间接加热干燥中，以蒸汽、热载体油等作为热源，通过金属壁传热。表!"#!热源的特点及分类经济性热源的热风的加热方式操作性备注种类洁净度设备费运转费烟道气!大小"直接利用烟气固体燃料间接热风!大小#利用废物的焚烧热烟道气$小最大!液体燃料最普通的热源，利用率高间接热风$大小#%%$ 第十二章附属设备装置经济性热源的热风的加热方式操作性备注种类洁净度设备费运转费燃料费较高烟道气!中中!气体燃料热风洁净度好，烟道气的利间接热风!大大"用价值高空气加热由翅片加热器等所得到的热蒸气"大小"传导加热风，用作传导加热干燥的热（热载体）"大小"干燥源近于直接火，是电热管的间电热"大大"电接热风红外线!大大"利用辐射热（!）烟道气这是将气体、液体、固体燃料经燃烧反应得到的高温燃烧气体与空气稀释混合后，直接与干燥物料接触的气体。!）气体燃料（城市煤气、天然气、液化石油气、各种副产炉气、液化气等）。"）液体燃料（煤油、各种重油、燃料用乙醇、废油等）。#）固体燃料（煤、焦炭、木炭、可燃性固体废特等）。为了使这些燃料燃烧，需有燃烧设备。（"）间接热风对于干燥物料不希望直接接触燃烧气体的情况，可采用以热交换器间接加热的空气来加热干燥物料。空气加热时可采用间接热风发生炉或以热载体作为热源的翅片加热器等。（#）其它干燥设备的热源有电热、蒸汽加热、由热载体间接加热以及高频感应加热%%$ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册等。根据使用条件、经济性来选择热源是极为重要的。表!"#!列出了热源的特点和分类。固体及液体燃料的性质示于表!"#"，气体燃料的性质则如表!"#$所示。二、直接式热风发生装置直接利用燃烧反应热，必需设燃烧装置。（!）气体燃烧装置通常的烧嘴有很多种，从民用的小型烧嘴到工业用的大型烧嘴，分类标准亦不一样，下面列举干燥装置中热风发生装置主要采用的工业气体烧嘴。（%）内混式气体烧嘴这是在烧嘴内部或另外设置的混合室中，将燃料气与燃烧用的全部空气混合，并由气体喷嘴喷出而燃烧的烧嘴。表!"#"固体及液体燃料的性质燃料的性质化学成分种类重度（重量’）（克&厘米$）()*+,)"*灰分煤油-./01-.0-02./!3.-——-·2-.--.-轻油-.0"1-.0202.4!$."——!·"-.--.-重油5-.021-.6"03.20!!.0$-./--.23"·--.$-.-2重油7-.6-1-.6303.2-!!.$3-.$4-.$2$·--.3-.-2重油(-.6$1!.--0$.-$!-.30-.30-.3!$·2".--.!汽油-./-1-./302!2———-.--.-焦油!.!-1!."-06.-4.23.-—-.2——褐煤!."-1!.$-2".03.0!3.4-.6-.4!/.4-./烟煤!."21!.324"."3./!!.0!.$"."-.2!4.6无烟煤!.$-1!.0-/6.4!.2!.$-.3-.3$.2!$.$焦油-.41!.2/2./-.3——!.!$.0!6.-664 第十二章附属设备装置燃料的性质发热量燃料理论燃料气量种类最大#$%（千卡!公斤）空气量（标米"!公斤）量（)）（标米"高低!公斤）#$%&%$’$%(%计煤油**+++*+",+**-.*-/+*-0/1+-++"02-+**%-*2**0-*轻油*+2++*+%1+**-%*-021*-.,2+-++1.1-1.**-2%0*0-"重油3*+1++*+*/+*+-,*-0,1*-"%1+-+*"211-./**-"1.*0-,重油4*+/0+*++++*+-/*-0,,*-%,"+-+%+21-"1**-%0.*0-1重油#*+.++2,/+*+-"*-0.2*-*,/+-+%.01-*0*+-112*/-".汽油**/0+**+%+**-0/*-01*-/1—2-*"*%-"22*.-1焦油2%2+1+/+2-0"*-/0*+-,%1+-++",-0"2-2*,*1-+褐煤0""+0+/+0-0*+-210+-,0/+-++..-"//-*+%*1-.%烟煤/%*+/+"+/-./*-*/*+-0",+-+*.0-*%/-1"**1-.无烟煤/2%+/1"+,-.0*-.1/+-%**+-++"0-12,-011*2-2焦炭/"++/%0+/-1,*-.*"+-+.."+-++,0-."/-111%+-/22, 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册表!"#$气体燃料的性质燃料的性质种类化学成分（体积%）重度&’&((’*（公斤+标米$）"&’&()")"""城市煤气,-$.-/!0-.—))-."-0!!-$1-00)焦炉气"-0,-1"/-,$-,/1-/1-!.-11-0/"高炉气!/-1"2-1——"-1—/0-1!-$)/小媒气)-/$.-1——/"-11-"/-$1-0.$发生炉气)-."/-/$-01-)!"-!1-"/$-)!-"!天然气"-1—..-)&"(0$-.—!-0$-.1-.!1丙烷&$(.3"2%&$(0321%&)(!13$%!-,)1丁烷&$(04&$()3/%&)(!13./%&)(.3!1%"-/)1（续表）燃料的性质$燃烧用理$$发热量（千卡+标米）燃烧气量（标米+标米）种类量大&’"论空气量量（%）高低（标米$+标米$）&’"("’*"计城市煤气)/11)!11)-"",1-)!$1-20.$-2/0)-,2$,-,!焦炉气).01)$)1)-)$1-)/$!-"/1$-/2,/-"."!!-"高炉气..1.211-0.1-)"11-1)"!-1,2!-//,"2-2水谋气"2$1"),1"-!$1-)"/1-/,!!-2$0"-2/"!,-2发生炉气!/)1!)/1!-".1-$)21-"))!-/)/"-!$0!.-"天燃气.)$12/21.-,21-,.1"-!."2-!")!1-".0!"-1丙烷"!),1"1"11""-$0$-1$)-12,!2-00")-22,!)-0丁烷",!/1"2!11$1-$0$-,/)-./"$-,.$"-2.!)-!,,. 第十二章附属设备装置图!"#!低压吸引混合式气体烧嘴!—烧嘴本体；"—内套；$—调整螺钉；%—台座；&—调整螺钉衬套；’—固定螺钉；(—烧嘴支承架；)—烧嘴安装孔（管）；*—烧嘴水泥砖；!+—零位调节器；!!—空气阀；!"—燃料器阀；!$—窥视孔；!%—三通；!&—短管接（!）低压吸引混合式气体烧嘴这是以%++,!+++毫米水柱的空气动能，按比例吸引低压燃料气，并混合至一定程度而燃烧的气体烧嘴（图!"#!）。（"）高压吸引混合式气体烧嘴这是以高压气体的喷射能按比例吸引空气，并混合至一定程度而燃烧的气体烧嘴。机理与（!）相同。（#）强制混合式气体烧嘴这是通过改变有燃料气侧孔口与空气侧孔口的空气一燃料气混合器的孔口压差或孔口面积比，使燃料气和空气混合至所定程度而燃料的烧嘴（图!"#"）图!"#"强制混合式空气#燃料气混合器结构图（-）半混合型气体烧嘴这是使燃料气和部分燃烧用空气在内部混合，而在外部使之与二次空气接触混合进行燃烧的形式，多内部混合，而在外部使之*** 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册与二次空气接触混合进行燃烧的形式，多属小型。（!）外部混合式气体烧嘴这是在气体烧嘴的顶部，使燃料气与燃烧用空气接触混合的烧嘴（图"#$%）。在燃烧速度较缓慢的条件下，呈长焰。若加速混合，也能作为短焰烧嘴使用。图"#$%环型气体烧嘴（#）液体燃烧装置通常称为油烧嘴，可分为蒸发式和雾化式。工业上用的大部分是零化式烧嘴。雾化的方法大致分为：!油压法；"空气或蒸汽法；#旋转圆盘法。油烧嘴的特性及用途如表"#$&所示。（%）固体燃烧装置用单独的固体燃烧装置来作为干燥装置的直接热源，近年来还较为罕见。但从节能出发，利用城市垃圾、工业废弃物焚烧炉所排出的热量来供给干燥的实例很多。它一般大多采用炉篦式燃烧装置，移动床、多层炉、流化床等燃烧炉各制造厂亦正在研制。三、各种燃烧装置的附属设备及其使用注意事项（"）气体燃烧设备燃料气燃烧时，最应注意的是爆炸和气体中毒。燃料气处理的安全规范有“日本燃料气学会”制定的规范。其它有美国的’(规范、)*规范、’*+规范等",,, 第十二章附属设备装置等。使用时必须注意：!）点火前与灭火后的清理。"）燃烧中火焰的观察。#）采用漏气检测器等安全措拖。（"）液体燃料设备如图!"$%所示，油燃烧设备主要包括辅助油罐、油过滤器、流量计、油加热器、供油泵、油压调节阀及配管。油烧嘴虽形式各异，但正确的零化是最为重要的。有关安全规范与气体的相同，必须遵照有关的危险物的规范。表!"$%油烧嘴的物性及用途低压空气式高压气流（雾化）式油压式转式烧嘴连动型非连动型内部混合型外部混合型回油型非回油型燃油量升&时!’()!"*%)!+*!*)(***!*),**(*)!****(*)!****!*)#**油压公斤&厘米"*’%)!*’!)*’#")-*’")!()%*().**’()!*公斤&厘米"毫米水柱毫米水柱#)!*")+!)#雾化压力——（毫米水柱）（%**)"***）（%**)"***）（公斤&厘米"）（公斤&厘米"）公斤&厘米"!*’"!*’",!标米#&公斤")#!)#标米#&公斤标米#&公斤雾化介质量{——空气公斤标米#标米#"公斤&&公斤&公斤"*’"("*’##公斤&公斤公斤&公斤/’空气雾化介质空气空气空气或蒸汽空气或蒸汽——空气盘的旋转0’蒸气燃烧用空气压力毫米水柱%**)"***!**)"****)"(**)(*!**!**)#***)!**燃烧调节范围%),1!%)+1!+1!,1!#1!!’()"1!")!*1!!**! 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册低压空气式高压气流（雾化）式油压式转式烧嘴连动型非连动型内部混合型外部混合型回油型非回油型火焰特性短焰较短焰，长焰短焰，长焰较长焰短焰短焰短焰可用单手柄进行比例控操作简单便雾化好（微粒）同左燃烧声音小同左便宜，操作优点制，设备运同左不易堵塞同左运转费小同左简便转费便宜不随负荷而同左通常调节范缺点需要鼓风机同左要动力费要动力费变动，需高同左围小压泵图!"#$油燃烧设备流程图使用时要注意：!）点火前的清现及灭火后的清理。!%%" 第十二章附属设备装置!）燃烧中火焰的观察。"）清除杂质（燃料中的油泥、水、夹杂物），保养设备。油燃烧中排除故障的措施已汇总在《油燃烧装置操作实践》（日本工业新闻公司）一书中。四、间接热风发生装置这是以水蒸气、温水、热载体或高温废气等作为热源，利用热交换器得到洁净热风的装置。#）#）翅片加热器（图#!$%）利用水蒸气、温水、热载体作为热源。!）列管式热交换器、板式热交换器———以燃烧气和废气加热空气，得到干燥用的热风（图#!$&）。"）热管———可回收使用’(()以下的废热。’）电加热器（电热）———用于小规模的实验装置等。图#!$%翅片加热器图#!$&板式热交换器例#((" 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册鼓风机名称缩机通风机鼓风机压力类型!米水柱以上不足!"""毫米水柱!公斤#厘米以上至不足!"米水柱轴轴流式流多叶$$涡片轮式离径心向式涡轮!""% 第十二章附属设备装置鼓风机名称缩机通风机鼓风机罗!!茨回刮转!!容板式积螺式!!杆往往复!!式复图"#!$压缩机、鼓风机的使用范围"&&% 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册五、其它其它有利用电能以红外线、高频感应加热等来干燥物料的方式。根据条件，也有以热泵来利用热干燥器排气的潜热的方法。第二节送排风设备一、送排风装置的分类干燥设备所使用的鼓风机、排风机，大多是涡轮通风机、涡轮鼓风机、轴流通风机、低压多叶片通风机（多叶片通风机）等。按鼓风机和通风机的分类基%准，通常将排出压力为!"#公斤$厘米（#!!!毫米水柱）以下者称为通风机，!"#%公斤$厘米以上者则称为鼓风机。但按压力分类的基准并不是绝对的，也常将压力不足#!!!毫米水柱的小风量多级风机称为鼓风机。图#%&’，图#%&(示出了机械学会制定的通风机、压缩机的分类及其使用范围。选择干燥装置的送排风机时，必须根据以下各点综合考虑。#）鼓风机启动前后的状况，其工作范围与特性、风量调节方法。%）处理气体的性质，腐蚀性气体，粉尘和烟雾的含量，温度范围，吸入压力，排出压力的变化。)）安装场地的情况，基础强度，噪音限制条件，功率。*）各种送风机的特性比较和运转时间，机器的寿命，维修的难易程度，运转费用，造价，消耗费。+）外形尺寸，重量。#!!, 第十二章附属设备装置二、特性与用途鼓风机特性的实验方法，对于鼓风机有!"#$%$&’’(规范，对于涡轮鼓风机及压缩机则有!"#$%$&’)(规范。特性及用途如表*+$,、*+$-所示。若风机的形式结构相同，则特性曲给与型号大小无关，这就是风机的相似准则，是风机设计、制造的基准。三、特性$阻力曲线及工作点将气体送入干燥装置及管道时，产生装置固有的阻力。若鼓风机排出的气体不能克服此阻力，气体就不能流动。阻力中包括与气体流量（或气体速度）的平方成正比的阻力和与流量（或速度）无关的固定阻力。干燥装置中的阻力一般均与气体速度平方成正比。图*+$.表示通过零点的二次曲线关系。鼓风机特性曲线与阻力曲线的交点称为工作点或作用点，它是鼓风机操作上的重要点。由于气体具有的静压力因阻力而损失，所以亦将阻力称为压力损失，它是鼓风机所需的静压。鼓风机的并联运转、串联运转、风量控制等，在其它书中已有详细论述，在此不再赘述。四、操作注意事项最近，随着干燥设备自动化的发展，对于鼓风机亦按其用途和使用条件进行了精心研究，使之运转简化。但是，鼓风机与其它旋转机械一样亦必须精心维护管理，其注意事项如下：*）运转前的准备。对润滑油、轴承、变速装置、给排水等有关机器进行检查。*((/ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!）控制风量的风门打开位置，地鼓风机起着重要的作用。也要注意检查是否符合操作规程，起动时的电流、静压、振动、异常音响等。"）运转中，注意叶轮上的粉尘附着情况、有无有害气体泄漏及腐蚀。#）循环用气时，要特别注意在鼓风机内所使用的溶剂、惰性气体等的凝集情况。$）目前，为了防止公害，对鼓风机的设置要多从防止噪音的方面进行考虑，但对消音、防音也要特别注意。表%!&$各种通风机的特性比较涡轮通风机板式通风机多叶片通风机推进式通风机后弯叶片前弯叶片径向叶片叶片出口角度’()*,()*（轴流）()*（"$+$)*）（%!)+%$)*）比较速!"!"))+-))!$)+.))#))+())%$))+!)))全压范围$)+$))$)+!$)$)+%$)’%))（毫米水柱）平坦，随着风量变下降快，可并联运全压曲线类似涡轮通风机化，风压变化小，下降快转不适于并联运转在最高效率点附随风量增加而增随风量增加而增风量为零时量大所需功率近最大加加有自控性有自控性无自控性无自控性叶片流路的平叶片，强度大，形状不合理，效率合理，功率好合理形状容易修理不高全压交率$$+/$0$)+.)0#$+$$0$$+/$0电动机余量%)+!)0%$+")0")+#)0%$+")0%))- 第十二章附属设备装置涡轮通风机板式通风机多叶片通风机推进式通风机适用于风压低、风量大场合。以高速旋转可直接连体积大，价格高，接电动机。重最效率虽低，但体积但效率最好，噪音轻，价廉若。用可适用于高温，腐蚀小、噪音低，适用低，可靠性高，容动叶片，则风量范其它特点，用途性气体和含有粉于低风压、小马力易维修、运转，适围广、效率良好。尘等气体场合，价廉。适于用于风压较高、动在同一风压下，叶多分岔管道力大的时候轮转速大，噪音高。风量范围!"%#$$$$米&分%&(!"’#!$（%&&）%#：每分转速，$：换算成吸入状态的排出风量（米&分），%：平均有效压力（毫米水柱），&：吸入状态下的气体重度（公斤&米%）。表)#*+离心式通风机轴流通机机种类多叶片通风机涡轮通风机旋转通风机径向通风机极限负荷通风机（推进式）（多叶片风扇）叶片形状特性曲线大小!"#"最小$比较轴功率%$#"最大!噪音%$"最大!#)$$, 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册离心式通风机轴流通机机种类多叶片通风机涡轮通风机旋转通风机径向通风机极限负荷通风机（推进式）（多叶片风扇）压力范围"#$%###"#$&##"#$"##!"$%"#%#$%###$%##毫米水柱（!!）用’#((喉管测得%##%"#’#)#"#&#的静压毫米水柱输送混入粉尘用途强制关风一般送风一般送风一般送风一般关风的气体图%!*+鼓风机特性曲线和阻力曲线第三节定量加料器作为干燥装置的附属机器，定量加料器是极为重要的机器之一。若选择不当，将使运转产生故障。另外，即使是性能好的加料机，当被干燥物料的水分、性质发生变化时，有时亦无法发挥其性能。干燥装置的性能在很大程度上取决%#%# 第十二章附属设备装置于加料机的优劣，这种说法并不过分。因为这是干燥过程中不可缺少的单元操作之一，所以，选择机种时以干燥过程作为准则来规划是很重要的。设计时还应对被干燥物料的各种性质作精心研究。通常，干燥装置所使用的加料机并不是万能的，选定加料机时，必须对物料的物理性质和化学性质，亦即水分、堆积重度、粒度、粘附性、吸湿性、破湿性、破损性、腐蚀性以及休止角等进行探讨。同时，应注意干燥装置附属设备的温度、湿度、压差等的定量变化。也就是说，必须合理地选择干燥装置附属的加料器。在干燥装置中，固体特料使用较多的连续定量加料用的加料器有螺旋加料器、圆盘加料器、旋转加料器、振动加料器、带式加料器等几种有代表性的加料器。现对其结构、特点等作简要的说明。对于各种物料的性质，这些连续加料器大体上能满足使用需要。表!"#$是上述加料器的参考选择表，它是从粒度、粘附性、结构以及其它等干燥装置一般角度出发而作出的。表!"#$加料器的选择表性质性能流动性粒度大小其它物料性质加料器性能其它加料装置小!水分"大大于!%!%目以容易调整所需&粒普通稍粘粘附破损性磨损性密封性定量性毫米块下粉充气范围功率单螺旋加料器#$$$$$#大大!普"普双螺旋加料器#$$#$$$大大!普"普圆盘加料器$$$#$$’小小!大"小旋转加料器#$$$$#’小普"普"小振动加料器$$$’$$’小小"大"小带式加料器$$$#$$#小小#大!小注：表中符号意义如下：$：适合于使用!：好#：不大使用"：一般’：不能使用#：差!%!! 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册一、螺旋加料器这是使用最广的定量加料器，有单螺旋如双螺旋两种。其作用原理为，一面承受加料斗物料的压力，一面将物料充满于螺旋内，并借助于螺旋的缓慢旋将特料定量地挤压出来。根据物料的各种性质，在结松上应注意以下各点。!）进料口部位的螺距应小，使其在缓慢旋转时具有定量性（图!"#!$）。"）从进料口到排料口，应逐渐加大螺距，以防止特料堵塞（图!"#!$）。%）对于粘附性特别大和温度特别高的物料，可采用间断叶片的单螺旋式或双螺旋式加料器（图!"#!!，图!"#!"）。&）向压关大的装置中加料时，应在出口处设置挡板，并使螺旋的螺距逐渐减少，一面压缩物料以形成料封，一面进料（图!"#!%，图!"#!&）。’）同样，在向有压差装置内加料时，可将螺旋中部的叶片去掉，一面压缩物料形成料封，一面进料（图!"#!’）。通过结构选择，螺旋加料器可用于输送直至水分含量很高的宽广范转物料。它与其它加料器的区别在于物料的输送机理不同。此外，由于同时进行混合和搅拌，故不但加入的物料水分均匀，进料也较为稳定。鉴于其结构可以做成密闭的，所以还易手向有压差的地方加料，又因可以将其壳体和旋转轴做成水冷结构，故它亦可用于高温场合下的加料。此外，通过材质选择，可使其结构耐磨损、耐腐蚀。但是，它难以处理颗料大的特料和容易粉碎的物料，动力消耗也较大，这是其缺点。由于螺旋叶片和壳体之间易沉积物料，所以它不能用来输送容易变质的和易结块的物料。图!"#!$螺旋加料器（!）!$!" 第十二章附属设备装置图!"#!!间断叶片（单螺旋加料器）图!"#!"间断叶片（双螺旋加料器）图!"#!$螺旋加料器（"）图!"#!%螺旋加料器（$）图!"#!&螺旋加料器（%）!’!$ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"#!$圆盘加料器二、圆盘加料器可借加料斗内的物料来料封。借助于设置在加料斗下部的圆盘旋转，可使圆盘上的物料一面随圆盘运动，一面被设置在圆盘一端的刮板定量地排出（图!"#!$）。它的处理量调整幅度很宽，也很方便。此外，它还能处理从粉状、粒状、直至块状特料、范围宽广。其特点是，物料无破损，装置不磨耗等。但不能处理水分多的物料。此外，若水分、粒度等变动，会影响物料的定量排出。三、旋转加料器因该加料器的结构简单，操作亦极为方便，故被广泛采用。其动作原理是，壳体内的叶轮旋转，物料进入叶片与叶片之间的凹槽内，借助叶轮旋转使物料由下方排出。一般用变速马达或挡板来调节定量加料根据物料性质不同有各种旋转加料器形式与结构。下面列举几种代表性实例。!）为了防止物料积存、破损，设置有挡板（图!"#!%）。"）对于粘附性和潮湿物料，叶轮上的凹槽要浅。为使表面圆滑可进行抛光，也可使用塑料制叶轮（!"#!&）。’）为了保持气密性，可增加叶轮上的叶片数，同时在叶轮的顶端安装聚四!)!( 第十二章附属设备装置氟乙烯垫、橡胶垫等，使叶轮紧靠壳体转动（图!"#!$）。图!"#!%旋转加料器（!）图!"#!&旋转加料器（"）图!"#!$旋转加料器（’）旋转加料器在结构上虽不能保持完全的气密性，可是它结构简单，运动、维修容易。由于其装置小，安装简便，故是极为方便的加料器。在材质方面，可做成耐磨损、耐腐蚀的结构。但采用挡板调节时，定量不太理想。另外，对水分高以及有粘附性的物料，则以不用为好。四、振动加料器振动加料器有电磁式和电动式两种，均借振动来加料。加料器有管型和槽!)!( 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册型两种，是使管和槽槽振动，利用落在加料器中的物料的压力实现定量加料。物料从料斗的排出则用电压来控制（图!"#"$）。图!"#"$振动加料器其主要特点是，可以处理从粉状、粒状直至块状物料，范围宽广。而且，不存在物料的破损和装置的磨损。但是对于堆积重度小的微粉、易充气的物料，用它进行业量加料有困难。此外，不能用来处理易吸潮和易粘附的物料。五、带式加料器带式加料器大体上有二种。一种的输送带较短，以一定速度使其运转，用调节挡板的方式控制加料，另一种则以控制皮带速度的方法来调节加料。物料均由料斗定量地连续排出（图!"#"!）。它有结构简单，操作和检修容易的优点。此外，它能处理由粉状、粒状直至块状的物料，范围很广，而且有物料不破损、装置无磨损与腐蚀等优点。虽处理有力较大、所需功率较小，但结构上难以密闭。此外，难以用于易粘附物料和向有压差的装置中加料。图!"#"!带式加料器!$!% 第十二章附属设备装置第四节排料器排料器通常设置在干燥器出口处和干燥装置的集尘机上，一般在负压条件下运转。因此它会造成干燥物料充气、堆积重度变小，而且比加料部位变动幅度大。为此，排料器的设计余量大些是必要的。而且，为了密封性好，可采用将多个排料器组合安排的方法。此外，由于不仅在排料器前后有一定的温度、湿度、压力的状态变化，而且干燥物料本身也是带有吸湿性、粘附性、静电性的物料，因此必须采取措施，防止这些物料固有性质所引起的堵塞、凝集、粘附等故障。与大气隔绝的连续排料器，多半采用旋转阀、双闸板阀、橡胶阀槽、螺旋输送器。下面对它们各自的特点进行简要的介绍。一、旋转阀它是用得最多的排料器，原理与加料器相同。因排料器上下有压差，故容积效率低。干燥物料的性质及压力、温度、湿度等状态变化，所用旋转阀的形式和结构亦各不相同（图!"#""）。旋转阀的处理量大而阀体小，在狭窄的地方也容易安装，是一种检修容易、使用方便的排料器。在结构上，水冷式的亦可用于高温场合。在材质方面，能制成耐磨损、耐腐蚀的构造。但在结构上不能避免漏气。在压差高的某此场合下，可采用几个组合使用的方法。图!"#"$示出了旋转阀排料器的大小与处理量的关系。!&!% 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"#""旋转阀的形式图!"#"$旋转阀的处理量（转速!%$&转’分，容积效率，$时）!%&!&!( 第十二章附属设备装置二、双闸板阀以闸板阀是在壳体上下安装闸板，一面隔绝空气，一面上下闸板交替开关，排出物料（图!"#"$）。闸板的开关方法有借物料自重打开平衡锤关闭，借凸轮打开平衡锤关闭等。它可在高温下使用，能处理从粉状、粒状直至块状物料，范围宽广。此外，具有物料积存少，装置无磨损及粘附物料少等特点。但其密封性能较差，由于闸板上下并列，须有相当的高度。图!"#"$双闸板阀三、橡胶阀槽旋风分离器等集尘器的负压部位作排料器使用，借器内与大气的压差保持密封，当此压差与料柱的压力失去平衡时进行排料。由于橡胶阀槽的开闭是借橡胶阀槽上部的料柱自重打开、借与大气的压差来关闭的，故其排出是间断的（图!"#"%）。图!"#"%橡胶阀槽!’!& 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册它的特点是，对吸湿性、粘附性的物料也能适用。而且、因没有传动机构，故无机械故障和磨损。此外，其结构简单，阀槽体易于安装，不占场地。但不能用于粒状、块状高温物料，并有间断排料的缺点。四、螺旋输送器虽原理与加料器相同，但作为排料器使用时其螺距比加料器大，填充率也控制得较低。通常单个使用。若需得到象移动床干燥装置那样的均匀排料，也有安装多个输送机的（图!"#"$）。此外，需要气密时可与旋转阀组合，发挥其各自物长。图!"#"$螺旋输送器第五节安全装置一、概要在劳动安全卫生规范中，已对干燥设备及其附属设备的定期自觉检查、干燥设备工作人员的选派等定出了各种规章。特别是在选派干燥设备工作人员、明确规定其职责的同时，还规定任职者必须是学过干燥设备工作人员技术讲义的人。由干燥设备产生爆炸的原因的调查可知，绝大多数是溶剂的通风不充分，其次是烧嘴等装置不好，增加了故障。此外，还有未燃烧气体通风不足、燃烧气体泄漏、回热装置过热、风量调节差错、干燥物料自然、由静电火花引起的点火!%"% 第十二章附属设备装置等因素。即使是不至于发生人身事故，但对这些原因造成的干燥装置的局部破坏，被干燥物料的损坏等小事故也须防患于未然。二、干燥器事故的防止（!）防止干燥物料爆炸的注意事项（"）禁止使用明火蒸发物质是易燃性溶剂的蒸气或可燃性气体时，应避免明火。内部及周围的电气设备要采用防爆型。（#）严格通风室内气体组成要保持在爆炸限以外。决定排气量时，不能单纯靠计算，必须注意使难以通风的地方的浓度远离爆炸限。（$）防止静电在含有易燃性气体、溶剂气体的干燥器中以及在可燃性粉尘浓度很高的干燥器内，静电火花常成为火种，引起爆炸事故。故不用说装置本体就是装置内部亦应良好接地，袋式过滤器等可用织入很多金属丝的滤袋来接地（图!%&%’）。图!%&%’有防止静电措施的流化造粒干燥器及其使用的织入金属丝的滤袋（(）利用惰性气体不用上述（"）)（$）的手段，而且即使是对于爆炸危险性大的物质，若无氧气存在，就不会有爆炸危险，故可采用氮和二氧化碳等惰性气体。!*%! 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册（!）防止热源引起的爆炸最危险的是燃料气的滞留，亦即喷嘴火焰熄灭了，而燃烧气体依然放出，又恰逢再次点火。图"!#!$空气加热器自动控制流程图（使用油时）此时应注意如下主要事项：喷嘴有无异常现象；排气阀门的开闭情况，空气量的调节；是否维持完全燃烧；火焰熄灭的检测和警报以及燃料的供给是否切断；点火和再次点火时的通风等等。三、安全装置"）蒸汽浓度监控装置：当可燃性、易燃性气体接近于危险浓度时，它可自动进行报警、紧急排气及放出惰性气体等。!）自动氧浓度测定装置：用于采用惰性气体的干燥器。当连续测得的氧浓度达一定值以上时，能报警，并启动添加惰性气体的机构。%）爆炸抑制装置：用它可检测内部温度的异常升高、压力升高，燃气的发生等。与进行急速冷却、注水、灭火的自动控制装置一起使用。&）防爆孔：当干燥器内一旦发生爆炸时，它可将其瞬时升高的压力泄放至大气中，以防止干燥器爆炸破损。’）安全燃烧装置是使燃料燃烧的装置，它可抑制燃料气或油的燃烧、在灭火时报警、自动停止供给燃料。安全燃烧装置内装有自动点火机构，同时也起"(!! 第十二章附属设备装置着有效的安全作用。现以图!"#"$介绍一般采用的安全燃烧装置的流程。（%）自动点火即使先按点火按钮也不着火，应先按空气净化按钮，记时器开动一定时间后净化完毕的指示灯亮。然后按点火按钮，使辅助烧嘴点火，火焰检测器测出辅助烧嘴点着后开启总阀，使主烧嘴点火。表示燃烧的指示灯亮后辅助电磁阀关闭，辅助烧嘴灭火。（&）灭火若因某种原因火焰熄灭，则火焰检测器动作，总电磁阀关闭，供油停止。鸣警、灭火指示灯亮。（’）再次点火若与点火的顺序不同，则点不着火。此外，还安装有压力上、下限检知开关控制的灭火机构，为防备万一地震的感震装置，以及在一定震度以上能切断电源的装置，这也是安全措施之一。!)"( 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册第十三章超强吸水剂的辅助干燥超强吸水剂发展很快，大多数都集中在合成和开发新产品，企图得到性能优越的制品，以便广泛的应用，而从理论方面的研究尚未引起高度重视，有待于今后加强。目前开始出现它的吸收性能与结构的关系的研究，这是值得重视的。由于超强吸水剂作为功能材料应用，因此它的性能有各种各样的要求。主要是在吸收能力，保液性能、粘度，增稠，强度，加工等方面的性能必须优越，才能得到广泛应用。这就有必要研究它的结构与性能的关系。第一节超强吸水剂的结构和吸水理论超强吸水剂为弹性凝胶，它吸水后形成水凝胶，弹性凝胶的基本理论完全适用于它。本节阐述它的结构、水凝胶的形态及热力学理论。一、水凝胶的结构与形态超强吸水剂的结构及吸水后的形态研究的不多，发表的资料也少，现只从几种类型的物质予以概述。（一）淀粉接枝物和纤维素接枝物淀粉和纤维素都是属于多糖类，是由葡萄糖结构单元结合成的大分子，丙烯酸类单体与它们接枝聚合，就使它们形成支链聚合物。$#"! 第十三章超强吸水剂的辅助干燥［!］［!］日本三洋化成工业公司温品谦二等根据"#$%&’()*+(们的方法探讨了淀粉接枝丙烯酸的聚合物结构，从接枝聚合物的侧链的分子量、溶解性的比较等研究结果推出如图,-.,所示的结构。即淀粉的葡萄糖环在约/000个单元中用一个单元接枝丙烯酸。每个葡萄糖环用两分子以上的丙烯酸通过氢键沿淀粉链生长构成聚合度约/100的侧链。又因侧链部分体型结构化，并用氢氧化钠中和，所以侧链的钠盐部分从淀粉中游离出来。而侧链中的未中和部分通过氢链结合在淀粉主链上。并且可推定这种钠盐和酸是互相交换的。因此高吸水性树脂的吸水能力可以看成是通过水中的高分子电解质的离子电荷相斥而引起分子的伸展和由交联结构及氢键而引起的阻止扩张的相互作用所产生的结果。图,-.,淀粉2丙烯酸接枝物的推定结构（二）聚酰胺［1］3&456789#:#等指出聚酰胺膜的吸水和透水性优越的根源在于其分子结构。它们对于聚;<=膜（聚四氢吡喃二亚胺碳酰膜）的吸水形态研究表明包括极性的亲水性微区和非极性的疏水微区，它们交替分布呈嵌段状。并且将分子结构和排列以及有关水分子沿极性基的方向的形态表示如图,-./。（三）>>?.醋酸乙烯共聚合体水解物甲基丙烯酸甲酯与醋酸乙烯醋共聚后，进行水解，得到的共聚体的结构模型如,-.-所示。这是一种块状共聚体，水解后，既有甲基丙烯钠单元结构，又存在乙烯醇的单元结构。这两者形成海岛状结构，如图,-.-。甲基丙烯酸钠单元联接的部分为岛（非结晶微区）落在乙烯醇单元联接（结晶部分）的海中，后,0/@ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册［!］者由于结晶结构的原因，也起到交联剂引起的体型结构化同样的效果。也有人认为水解后产生羧基和羟基进行酯化而产生体型结构化。图"#$%聚&’(的亲水性微区中的吸水形态模式图图"#$#皂化了的))*$醋酸乙烯共聚物的结构模型总之，高分子吸水性树脂的吸水力是由于高分子电解质的离子排斥所引起的分子扩张和网状结构引起阻碍分子的扩张相互作用所产生的结果。"+%! 第十三章超强吸水剂的辅助干燥［!"#、$、%、!&］二、热力学理论从热力学观点来说，标准化学位之差!’()*时，水在高分子吸水剂相稳定，所以水渗入高分子相，到满足平衡为止。作为这样的高分子的结构的主要因素首先是存在易于生成的氢键基，再之若存在离子性基，这种倾向更大。这种场合，如果存在相反的作用使!’(限制在适当负值，则超强收水剂水的膨胀就受到限制。线型高分子而言，结晶区就起这种作用，即靠物理交联。然而大部分的超强吸水剂靠化学键交联，其中主要是共价键交联或离子键交联。［#、$、+,-./研究高子分物质在水中的膨胀提出了下列公式12#!244!0!（[324·567）8(9:!)5!（]5;25*）4式中0———吸水倍率；5;25-———交联密度；(!)9<35!———对水的亲和力；43256———固定的树脂上的电荷浓度；7———外部溶液的电解质的离子强度。式中的分子第一项表示渗透压，第二项表示和水的亲和力，是给予增加吸水能力的部分，分母的交联密度根据橡胶的弹性，表示如果降低交联密度，吸水倍率就提高。对于非电解质的吸水性树脂而言，没有式中第一项，故比电解质的吸水剂的吸水能力差，就不具有高吸水性。可是，处于吸水状态的高吸水树脂，显示橡胶的弹性行为，其刚性率=与交联密度成正比。=>?@·5;25*吸水倍率0表示若交联密度小其值就增加，但刚性=则反而降低。显然，只控制交联密度提高吸水能力，就不能得到膨润时具有某强度的高吸水性树脂。!*4& 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册三、晶态结构与非晶态结构有很多软胶状体系的结构，用肉眼也可以观察到，如各种纤维、植物和动物体中的组织等。用普通显微镜就可做更详细的研究。弹性凝胶，包括超强吸水剂，大多属于高分子化合物。它们具有直链、支链、交联的网状结构、另外就其分子的排列情况又有晶态和非晶态结构。具体情况如第三章所述。水凝胶除了化学交联能使它成为有限膨胀之外，而且由于部分结晶起着物理交联的作用，使凝胶也不能无限膨胀。因此结晶度控制着膨胀度的大小。!射线衍射可以确定弹性凝胶的结晶度。电子显微镜、相们差显微镜的观察可显［"，#］示出吸水后水凝胶微相分离的结构第二节超强吸水剂的吸收性能超强吸水剂基本用途是对水溶液的吸收材料。对水溶液的吸收能力之大小是衡量是否是超强吸水剂的最根本的标志，所谓超强吸水剂就是因它能吸收水达自身的几十倍乃至上千倍之故。超强吸水剂的吸收性能包括吸收水溶液能力（即吸水溶液倍率）和吸收水溶液的速度（即吸水溶液速率）。根据水溶液的组成主要分为吸水、吸盐水、吸血液、吸尿、吸醇液等性能。一、吸收能力［"、$］（一）吸收能力的含义吸收能力包括两种含义。即膨胀力和吸收力。"&$% 第十三章超强吸水剂的辅助干燥!"膨胀力膨胀力一般是指在水落液中膨润凝胶化而使水的流动性失去的能力。这就是第一章阐述的弹性凝胶的膨胀作用。这也是超强吸水剂所指的一般吸收能力。#"吸引力吸引力是指对水溶液吸力的能力或吸收的能力。比如对纤维状和多孔的物质能将水溶液吸引上来的能力。实质这与表面结构有关。对于超强吸水剂来说最好是制成膨胀力和吸收力都高的树脂。但目前并没有发现两者都高的树脂。实际上多是将膨胀力强的树脂中加入纸浆、纤维、棉纤维来补偿吸引力。［!$%］（二）吸收能力的表示法吸收能力的表示方法与弹性凝胶的膨胀能力的表示法相同。用吸水溶液倍率（简称吸收倍率）来量度。吸收倍率（即膨胀度）是指一克吸收剂所吸收液体的量。其单位为［&’&］()或〔倍〕式［()’&］。(#,(!*+(!-#*+(!式中*———吸水倍率；(!———吸收剂的重量［&］；(#———吸收后树脂重量［&］；-#———吸收的液体体积［()］。吸收的液体若是水、盐水、血液、尿等，则吸收倍率分别称为吸水倍率、吸盐水倍率、吸血倍率、吸尿倍率等。（三）吸收能力的测定法!"吸收的液体为了比较超强吸收剂的吸收能力的大小和在使用上更能表达树脂的性能，常采用以下液体进行测试。!/#. 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册（!）去离子水由于离子的含量对于吸收性能有严重的影响。故用无离子水，测定吸水剂吸水倍率作为比较标准。（"）!#或$%&#的氯化钠水溶液该溶液为测定树脂的耐盐能力。吸水剂应用于实际中作吸收材料，多在含盐类的水中使用。人体液含盐约!#左右。（’）血液超强吸剂要可应用于手术吸血及卫生巾等医疗卫生方面。为了考查它的吸收性能，采用人血，也有用羊血及人工血液。（(）人工尿由于人尿因人不同，组成有差别，所以采用人工尿，根据美国农务研究所采用的标准人工尿的组成为：水&)%$&#，尿素!%&(#，*+,!$%-$#，./01(·)2"1$%!!#，,+,3"$%$4#。"%吸收能力的测定法由于吸收能力有膨胀力和吸引力两方面的含义，其含义不同，则测定方法有不同。而且同一含意的吸水能力也有多种方法。［"，4，-］（!）接膨胀力来定义的吸水能力测定法+%自然过滤法该法是将一定量的吸水剂放入大量的水溶液中，待溶胀至吸水饱和后，用筛网将剩余的水溶液过滤的方法。5%流动法将高吸水性树脂放入烧杯中，然后向树脂一滴一地加入水溶液，待溶胀后的吸水剂出现流动性作为终点的方法。6%离心分离法将一定量的吸水剂加在大量的水溶液中，溶胀后进行离心离除去多余的水溶液的方法。这是一种加压去水的方法。该法也可用为加压保水测定法。7%纸袋法该法是将已称重的超强吸水剂放入纸袋中，浸入溶液中，待吸液饱和以后，测出吸液的量的方法。8%薄片法将吸水性树脂加工成薄片，浸没于溶液中至膨胀完后，测出吸收前后薄片的量。9%量筒法将吸水剂放入装有溶液的量筒中，待吸收后，放入小片牛皮纸，当牛皮纸沉至某地方后，不再下沉，此时指示的体积，为吸收剂膨胀的量。以上方法各有千秋，无统一的测定方法。由于吸水剂的组成、分子量、形态等对结果均有影响，所以不是很严密的。其中自然过滤法用得较普遍。!$’$ 第十三章超强吸水剂的辅助干燥［"］（!）按吸引力来定义的吸收能力的测试法该法是将吸水剂与水面接角而测定被吸入的水量。故叫毛细（管）法（#$%&［+］’(($)*法）。对纤维状、多孔质颗粒状的制品可得很高的值。与此法相对的加压吸水法是将吸水剂在加压的场合下，按同法测定被吸入的水量。如图,-./。（-）结合水、自由水及其测定法弹性水凝胶膨胀时，液体（水）在胶体内和外表面溶剂化，生成结合水，同时放出热。这是水以一系列分子层在凝胶极性基的力场中，有规则地定向排列起来。溶剂化被结合的水称为结合水，又称为不冻水。它有着一个完全新的而为冰所固有的介电常数（!0!代替了液态水的1,）。结合水与溶剂化能，即亲水能力有关。弹性水凝胶膨胀时，还能与水结合成自由水，不放出热量，它在23时能结冰，自由水主要决定于凝胶的表面的结构。图,-./毛细管法测定装置图［,4/］$0结合水的测定法（,）介电计法该法是根据溶剂化结合的水有着一个完全新的而为冰所固有的介电常数（!0!代替了液体水的1,），以这个特性为基础，在一个特殊仪器———介电计中进行测定。根据这种反常的差别，可以算出结合水的百分含量。,2-, 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册（!）量热法溶剂化被结合的水在"#时是不结冰的。如果使含有已知总水量的软胶在量热器中冻结，则在理论上可计算出当所有的水都转变为冰时所应放出的总热量。因为有结合水，实验所给出的是较小的热效应。这就可以很容易地算出结合水的百分数。这也可以用膨化计来代替量热器，膨化计能够指示出在膨化软胶凝固时体积的变化。很清楚，当水变成冰时，体积是增加的。因此根据从实验得到的和计算出来的膨胀量之比例，就可以算出结合水的百分数。［%］（$）膨化热法吸水剂在膨胀时，有所谓积分膨化热和微分膨化热。积分膨化热为一&弹性凝胶膨胀到和该实验条件下相对应的最高极限时，所放出的热量。这个量和上述一样，也可以表征出结合水（或任何其它的液体）的量。而微分膨化热是表示’&水（或任何液体）被吸水剂吸收时所放出的热量。白明胶在水中的微分膨化热如表’()’。表’()’白明胶在水中的微分膨化热!!软胶中水的含量微分膨化热!软胶中水的含量微分膨化热!（&*&）（$+’*&·,）!!（&*&）（$+’*&·,）!!!"22/!"-’"("’12!"-"’./2"3!"-’3(2’"’!!"-"0’1’%%"-212"/.!’$+451-’/6由表可知，干燥凝胶，热效应最大。其余的数据是对在实验之前已稍微水化了的软胶来说的。微分热效应随着软胶的水化程度而减少。（7）89:法（差热分析法）通过差热分析可测低温进的不冻水含量。即结合水量。!-自由水测定法自由水的测定法可按前述的量热法，膨化计法测出，也可以用膨胀力和吸引力的吸叫能力测定法测出总的吸水量减出结合水量求出。其它还有许多测定的方法，这里就不说详述了。（四）超强吸水剂的吸液能力吸水剂吸水溶液能力不但因吸水剂的种类、组成、分子量、交联度、分子形’"(2 第十三章超强吸水剂的辅助干燥态等不同而差异很大；而且同一吸水剂，由于溶液的组成、浓度、或!"值的不同而显著的不同。#$吸水能力超强吸水剂的吸水涌力包括吸水和吸盐水的能力。现将几［(］［)*##］种类型的吸水剂的吸水能力列于表#%&’。表#%&’几种类型超强吸水剂的吸水性能类型名称或商品名吸水倍率!吸盐水倍率"+,-./0凝胶+&12122*322倍42*(2倍丙烯酸&醋酸乙烯嵌段共聚物+056789:&%22432-;<=(2-;<=淀粉接枝丙烯酸聚合物+>?12’+#222*#’22-;<=@2*#22-;<=#淀粉接枝丙烯腈水解物AB,0/77!4+约422-;<=42*41-;<=聚丙烯酸盐AB,0/77!#2+")22*#222-;<=(2*32-;<=聚丙烯酸盐!无离子水；"2$@C的D0E#水溶液；#2$1C的D0E#水溶液表#%&’说明几种尖型的超强吸水剂的吸水能力很高，能吸无离子水为自身的几百倍，甚至千多倍。吸食盐水也达几十倍，甚至上百倍。（#）吸水剂的种类（类型）与吸水能力吸水剂的种类不同，其分子链组成不同、结构不同、分子量不同、交联不同、吸水能力差别很大。纤维素接枝丙烯腈水解物与淀粉接枝丙烯腈水解物比较，前者吸水能力较低，后者吸水能力要高，这是由纤维素及淀粉的分子结构有差别，造成接枝和水解程度有差别。高分子的离子化度不同，则吸水能力不同。如丙烯酸与醋酸乙烯共聚水解物，随丙烯酸含量的增大，吸水能力增大；又如聚丙烯酸盐交联物及聚乙烯醇交联物，即使交联度、聚合度相同，但吸水能力前者强，可达#222倍以上；后者弱，只几十倍，最多几百倍，这是因为离子性聚合物比非离子性聚合物亲水性强。聚合物的离子化度越高，则吸水能力越强。如图#%&10。因此为提高非离子性#2%% 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册聚合物的吸水能力，可将离子性的单体接枝入该聚合物的分子链中。如淀粉接枝丙烯酸、聚乙烯醇接枝丙烯酸等就是这个道理。也可将非离子性单体和离子性单体共聚，通过它们的配比，控制聚合物的吸收能力。如醋酸乙烯酯和现烯［!］酸酯共聚水解得到具有羟基和羧基的吸水性树脂。离子型的超强吸水剂的吸水能力受电解质的影响比较大，同时也受"#值的影响显著，相反非离子型的超强吸水剂则受盐类，"#值的影响小。这是由于离子型的吸水剂带有离子，而与酸或碱及其电解质盐的离子相互作用，使得吸水剂与水分离的结果而造成。显然非离子型的吸水剂的吸水能务不会显著受盐类、"#值的影响。图$%&’高分子的离子化度、交联度及外部［%，(，!］溶液盐浓度与水膨胀度的关系因此在离子型的超强吸水剂中配进一部分非离子型的吸水剂，最好是将离子性亲水单体和非离子性的亲单的共聚得到具有离子性和非离子性的吸水性的物，这样也可提高聚合物的耐盐性、耐酸碱性。接枝共聚也同样可得带离子性和带非离子型的亲水功能基团，从而改善吸水剂的性能。交联度的大小，显著的影响聚合物的吸水性能力，交联度高，吸水能力显著降低，交联度低，吸水勇和则大在增加，如图$%&’)。但交联度不能太低，否则，吸水剂溶解。聚乙烯醇用羧酸酐交联物就是如此。也有像两烯酸酯和醋酸乙烯酯嵌段共聚水解物，由于羧基部分是无定型态（非晶态），而羟基的聚乙烯醇链段是结晶态。结晶部分溶解性差，起着物理交联的作用，通过结晶度的大小不但可调节聚合物的溶解性，而且可控制聚合物［!］吸水能力的大小。此外，聚合物的亲水基团的多少，聚合度的大小，主链结构软硬程度等者会$+%* 第十三章超强吸水剂的辅助干燥影响它的吸水能力。这很容易理解，不必多叙。（!）外部溶液与聚合物的吸水能力聚合物的组成、结构、形态、分子里、交联度等决定了它的吸水能力，但外界条件对它的吸水能力也有影响。"#水溶液中盐的种类和盐的浓度水浓液中电解质盐类使吸水剂的吸水能力降低，这是因为含盐水溶液使水向树脂内部的渗透压降低的结果。不同的盐类影响的程度不同。由图$%&’可知，盐溶液使丙烯酸酯&醋酸乙烯酯嵌段共聚物后得到的吸水性树脂的吸水［$，!］性能降低。其降低的程度按照以下顺序增加。［(］图$%&’在电解质溶液中的吸水性吸水剂：)*+,-"./0)&12$2%1 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"#$吸水能力随食盐浓度的变化测定法：过滤法（将聚合物在过剩的吸收液中充分膨胀后，用%&&筛网过滤）。!—’()*+,,-!&./；%—丙烯酸盐系聚合物；"—’()*+,,-0.；0—淀粉系聚合物；1—纤维系聚合物〔!，%〕低的程度按照以下顺序增加。22%2%2+34*35637*+7!3+%.80，4*7!34*%.803567!%37*7!%盐的浓度对于吸水刘的吸水能力影响也很大，当盐的浓度增加时，吸水能［:］［;］力降低。如图!"#17图!"#9和图!"#$表示了吸水剂的吸水能力随不同盐类及盐的浓度的变化情况。含盐的溶液对电离性的高分子吸水剂的吸水能力影响大，对非离子性的吸水性树脂的吸水能力影响小，这是同离子效应的结果。因此提高离子性吸水剂的吸盐水能力是研究的重要课题。［!&］<=溶液中的-/值与吸水剂的吸水能力溶液中的-/值对吸水剂的吸水能力影响很大。一般来说-/值为9>$，吸水能力量强。溶液偏酸性或碱性较强，吸水能力显著降低。如图!"#;和图!"#9。!&"9 第十三章超强吸水剂的辅助干燥图!"#$%&’()*%的吸水率与+,的关系图!"#-无压及加压下的吸水速度（毛细管法）［01!!］./高分子超强吸水剂的吸水能力与压力、温度的关系图!"#-表示变性’23在无压和加压下的吸水情况。说明在加压下吸水能力略微降低，但影响不大。吸水倍率对温度的依赖性也不大，如%45678凝胶几乎不受温度的影响，而变性聚乙烯醇吸水能力随温度增高略有降低。总之，吸水剂的吸水能力主要决定于本身的组成和结构。同时外界因素也起重要的作用，特别是电解质盐类及+,值的影响很大。如何提高耐盐及耐酸碱能力是值得研究的得要问题。超强吸水剂的吸水能力与各种因素的关系遵循9:;<;方程式。!)"0 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"#!$%&’()*凝胶%#+$［,］的吸水能力与温度的关系图!"#!!变性-./（012*34）树脂的［5］吸水能力与温度的关系67吸血、吸尿能力超强吸水剂在医疗、卫生方面的应用是很重要的。因此必须知道它的吸血及吸尿的能力。吸血、吸尿能力的测试方法与吸水能力的测试法大体相似，多用自然过滤法。由于超强吸水剂对盐溶液的吸收能力降低，而血液、尿是含盐的溶液，大约含$7,8盐类，对$7,9!8的食盐溶液（生理食盐水）的吸收性能，基本能反映对血液及尿的吸收能力，以以超强吸收剂把吸收$7,9!8的氯化钠溶液的能力做为重要的吸收性指标。有一些研究者为了更反映实际情况，也测试了吸血液情况，如表!"#"说明，吸水剂吸血液能力相当强，和$7,8的氯化钠水溶液相近。!$": 第十三章超强吸水剂的辅助干燥［$%!&］表!"#"吸水剂对血液、尿、盐溶液的吸收能力类型’()*+,变性’3456(283(6++9吸收凝胶’<07/&’02=0>’;#-倍:’!/’;率-.#"//012’#7/溶液盐溶液/?@AB(=C溶液D/%@/4CGF!AB(=溶液@/%!//4CGF!?$AB(=C溶液:/%:74CGFD/%!//4CGF$/4CGF:$"4CGFD/%!&/FGF/?7AB(=C溶液"/%"74CGF$/%H/4CGF!H4CGF/?/"DAB(;=E"溶液&//4CGF/?/"DA=(=C&溶液/?/"DA.F’E:溶液血液羊血:/%:74CGFD/%!//4CGFD/%D7FGF猪血人血尿：人工尿!"7倍D/%@/4CGF:/%$/FGF人尿（成人）其它：H/4CGF/?!!B(E溶液D4CGF/?!!&’E:溶液!人工尿：人工尿的组成按美国农务省农业研究所标准，水@H?/@A，尿素!?@:A，B(=C/?D/A.F’E:·H;&E/?!!A，=(=!&/?/$A。高吸水液树脂多是含羧基的多阴离子，而且为了保持中性，大约$/%D/A的羧基中和，剩下约&/%:/A的游离酸。因此高吸水性树脂可能吸收铵离子之类的弱碱。这是用于卫生纸方面的最大特点，由于尿素酶的作用，尿素分解后产生氨被吸收，而且由于高吸水性树脂的缓冲效应，即产生氨，也会使9;保持在中性附近，由此控制尿素酶的分解作用。图!"#!&表示封闭体系测定’()*+,［$］在尿中吸收氨的能力的结果。表!"#"中列出的变性012，’<07/&’，02=0>’;—-等吸水剂的吸尿能力说!/"@ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册明它们是用于卫生方面的好材料。图!"#!$在尿中氨浓度的变化（尿%&’(，尿素酶!&’)，"*+）!—未加高吸水树脂$—添加高吸水树脂［-］",吸收有机溶剂能力超强吸水对有机溶剂的吸收能力很小，特别是非亲水性有机溶剂，吸收能力更低。如表!"#.所示，/0’123凝胶/#%&对汽油、氯仿等吸收力很差，故可做它们的油水分离材料。对醇类吸收筒略高，特别对多元醇的吸收性更强。这是因它们具有亲水基团之故。表!"#.各种液体的吸收性!!!液体吸水倍率（)4)）液体吸水倍率（)4)）!!!水%*&!二甲基甲酰胺!&,"甲醇&,*!单甲醇胺!!,!!乙醇!,!!苯&,%!异丙醇!,&!已烷!&,%乙二醇",&!氛仿!&,$!丙二醇!,.!汽油&,%!丙三醇",.!!图!"#!"/0’123凝胶/#%&对各种水溶液的吸收性!&.& 第十三章超强吸水剂的辅助干燥吸水剂对有机醇的水溶液的吸收性与醇的含量有关，醇的浓度增高，吸收量明显下降。如图!"#!"。$%对重金属离子的吸附能力吸水剂做为金属离子的吸附、变换、整合等已开始盛行研究。美国&%’%［!"、!$］()*+等人报道的不溶性淀粉黄原酸盐（,-.），对各种重金属离子都可以吸附，离子络合容量达!%!/!%01)%2345+，可见其吸附能力特别强，不造成第二次［!0］污染。美国(%’%&6789:;等用羧基淀粉接枝聚合物、还有羧基纤维素聚合物等成为极强的重金属离子吸附剂。（!）离子络合能力测定离子络合能力由于吸附机理不同，测定的方法不同，请参考有关吸附剂。目前由于羧基化合物容量比较高，此类吸水剂的吸水能力也很高，故简单介绍一下<6=6>?9@66*;9A?6>测定法。!/B克样品先用C%0!DEA溶液0C1A覆盖!小时，悬浮液过滤，用无离子水洗涤至滤液为中性，再将样品放入含有!!DEA溶液B01!的烧杯内，然后用C%B!的F6GD溶液滴定。（B）吸水剂吸附重金属离子的能力演粉黄原酸盐的研究成果得到美国!HIJ年科学发明奖就在于它的吸附容量大（!%!/!%01)%2345+），但由于它贮存稳定性差，尔后又不断进行了改进。此后由于羧基淀粉吸水剂及羧基纤维素吸水剂的发展，进而对它们的吸附容量进行研究，发现吸附性能特别好。表!"#0几种淀粉，纤维素接枝物的吸附能力!!!吸收剂离子络合容量!吸收剂离子络合容量!!!!淀粉接枝丙烯腈水解物"%HB1@9!5+!淀粉黄原酸盐（,-.）!%!/!%01@9A5+!黄原酸化纤维素接枝KKL0%C1@9!5+!!羧甲基淀粉!%$"1@9A5+!!BNBNBN"NBNBNBN离子性的吸水剂对M*、E4、E;、E:、K*、FA、E6等除去率很高，BNBN如羧其淀粉（淀数丙烯腈水解物）除E4率可达HJ%OP、除E;率可达HH%HP。!C$! 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册〔!"#!$〕!其具体情况，请参看有关专论。二、吸温能力（一）高分子的平衡吸湿平衡吸湿可以由有关特定的相对蒸汽压%&%的吸湿量、即吸附等温线来’表示。从高分子的观点来看其化学结构、物理结构的影响是根本问题。〔!"，!$〕!(化学结构的影响以天然高分子材料为基准，图!")!*表示具有更高的吸湿性上，图!")!+是有关具有天然高分子材料同等吸湿性的高分子物质、其中有羊毛、绢（丝）、棉、再生纤维素纤维、聚乙烯醇!,-、聚丙烯酰胺.,-"/-!,-.,-"、尼龙*!（,-.）.0-,/"、聚甘氨酸!,-.0-,/#、聚氨酯!,/0-.0-,//1/,/0-12"、聚甲基丙烯酸!,-.—,（,-"）,//-"、血红蛋白等。这些是比图!")!*物质极性基弱的材料（例如—/-基的水和热为."(*345&67!，比—0-.基的$8("!95&67!小），在主链只具有氧酰氨基或氨酯基的物质等。图!")!$是具有比天然物质更低的吸湿性材料包括以下两类。一类是具有弱极性基的乙烯基聚合物，如各种纤维素衍生物、聚醋酸乙烯酯!,-.—,-（/,/,-）"，聚甲基乙烯酮"!’*. 第十三章超强吸水剂的辅助干燥""#$"#!"#%!"#$"#（"#%）$，聚甲基丙烯醇""#$"#!等；另一类是"#$!#典型的缩聚体，如尼龙&’"(#（"#$）)"!!、尼龙&’’"(#&（"#$）’(#"!（"#$）*"!!、尼龙’&+,"(#（"#$）’(#"!&（"#$）-"!!，聚对苯二甲酸乙二醇酯""!#"!!"#$"#!!等。这两类在相对蒸汽压高时的含水率约为几.。图+%&+*各种高分子的吸湿等温曲线+—""#$—"#（"!!(/）!（$’0）$—"(#"#（"#$"#$"!!(/）—"!!（$)0）%—""#$&"#（(#$）!（$’0）+,*% 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!—!"#$"#）"（$’(）%&#)—!"#$"#"（$’(）"#$"&&#图*+,*)各种高分子的吸湿等温曲线*—!"#$"#（&#）"（$)(）$—!"#$"#（"&%#$）"（+-(）+—粘胶膜（$)(，+-(）!—血红朊（$-(）)—羊毛（$)(，+-(）’—!%#（"#$）+—"&"（$+.$’(）/—丝（$)(，+-(）0—!%#"#$,"&"（+*，)-(）1—!"#$"（"#+）—"&&#）"（!-(）*-—棉（$)(，+-(）聚苯乙烯、聚二甲基硅浣!&2（3"#）、聚四氟乙烯!"4—"4、聚丙+$"$$"烯、聚乙烯等完全没有极性，规整性高的，在相对蒸汽压高的场合下，其含水率在百分之零点几以下，是极疏水性的高分子。*-!! 第十三章超强吸水剂的辅助干燥图!"#!$各种高分子的吸湿等温曲线［"］%&物理结构的影响关于高分子的物理结构最重要的是结晶方面。因此，分子间的相互作用是最规整的，因同时破坏它们的相互作用需要很大的能量，明显高度（光亮）的结晶对水是没有亲和性的。这由纤维素、羊毛、明胶、尼龙’，聚对苯二甲酸乙二醇酯可以证实。例如图!"#!(表示尼龙$和尼龙$!)的结晶度与含水率的关系。在非结晶范围内，分子间相互作用的强度沿横轴依次增加，它们的吸湿性就依次降低。吸湿的问题因是关于水蒸汽相和高分子相间水的分配的平衡问题，所以为热力学上考察的对象，因此可得到有用的参数。即就是从两相的水化学位!)’* 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册相等这一原理，将标准状态的水!分子由蒸汽相向高分子相移转所需要的自!由能，通过下式可计算标准化学位之差!"#图!$%!&尼龙’’，’!(的结晶度与含水率的关系（)$*）!%尼龙’’，!((+,-（相对湿度）；)%尼龙’!(，!((+,-；$%尼龙’!(，.(+,-；"点：热处理试样；#点：未热处理试样!"#/,0（1121(%!34）121(为相对蒸汽压，4是以高分子结构单元为基准计算的水分子分率。吸湿因发生在非结晶部分，故为了研究化学结构的影响而采用外插至结晶化度为(的4值。121(取(567(58，结果聚丙烯酸钠（!"#/%&.9:;2<=!）、聚谷氨酸钠（!"#/%!)’>2<=!）、纤维素（!"#/%$&?>2<=!）等的!"#均为负值，水稳定地移向高分子相。另一方面，聚苯乙烯、聚烯烃等的!"#较高，为几?>2<=!，水向高分子相转移困难、而聚丙烯酸甲脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯等聚乙烯酯类，!"#约为@5!6765$?>2<=!，没有显著的不同。故可以为进行预测的大体标准。即就是利用上式可以计算相应于特定的121的4。(这样求的!"#值和高分子的润湿难易性有关。!"#越小，可知易润湿。即幸免一高分子固体的易吸水性连毛细管部分等的高分子间隙中也容易吸水。!(@’ 第十三章超强吸水剂的辅助干燥图!"#!$高分子中的扩散系数对水浓度%的关系"&吸湿速度关于吸湿速度，将均一高分子中的水扩散速度用水的浓度%［"］的函数关系的扩散系数’（%）表示，汇总在图!"#!$。总之，亲水性高分子材料，扩散系数都低，水分浓度都增加。这是由于高分子的极性基间相互作用（氢键）阻碍高分子的分子的分子运动以及由于伴随吸湿，破坏了这种相互作用，发展所谓可逆化的结果；别一方面，疏水性的高分子，扩散系数都比较大，水分浓!*)( 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册度都有减少的倾向。这是因为高分子的玻璃化温度低，高分子在室温附近运动就较急烈，而且通过吸湿增加高分子内的水分量。由于水分子在疏水性的溶剂内集中，故增加了扩散单元粒子的大小。（二）超强吸水剂的吸湿能力从化学结构来看，超强吸水剂是带有大量的亲水基团，有的带有大量的离子基团的高分子；从物理结构来看，多是非结晶性物质，或者是结晶度较低的高分子物，!!"为负，因此它们是极强的吸湿性物质。［’、(、#)］#$吸湿能力与相对湿度（%&）超强吸水剂的吸湿遵循着热力学平衡吸湿规律，即平衡吸湿量与相对蒸汽压（即相对湿度）有关，如前述一样，可用吸湿等温线表示。聚纤胺及聚丙烯酸钠、聚谷氨酸钠、聚丁烯酸等超强吸水剂的吸湿等温线如图#’*#+和图#’*#(。吸湿量都是随相对湿度的增加而增加。吸水性较低的如尼龙,等，则吸湿性也低，当相对湿度至)-.#--/、吸湿量也只有#0.(-/；吸水性较高的物质，如（1）聚234（光学活性的聚234）、聚丁酸等，吸湿量就增加，当相对湿度)-/以上，吸湿量可达00.)-/；吸水性更强的物质如聚丙烯酸钠、聚谷氨酸钠等，当相对湿度在,-.)-/，其吸湿量就可达#--/以上。可见其吸湿性极强。图#’*#+聚酰胺的吸湿等温曲线的比较#-() 第十三章超强吸水剂的辅助干燥图!"#$%&’()%$&的吸湿性图!"#$!&*+,-.凝胶的吸湿速度吸湿性能与电离性基密度有密切的关系，即离子性的吸水剂吸湿能力高，如聚丙烯酸钠；非离子性的吸水剂，吸湿能力较低，如(/0，见图!"#!)和图!"#$$。［2］［!2］［$%］$1吸湿速度吸湿速度是指吸水剂吸收湿气达到平衡所需的时间。与水在高分子中的!%32 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册扩散系数有关。实质是决定于高分子的结构、如前面图!"#!$所示。%&’()*%、%+,-./凝胶%#()、及变性’01的吸湿速度分别表示于图!"#*)，图$#*!及图$#**，图中指出%+,-./凝胶%#()吸湿达到平衡所需的时间最长，在*(2，34567下需*()小时以上；变性’01最短，只需*)小时（")2，8(567）；%&’()*%需4$小时左右（*!2，()567）。图!"#**变性’01的吸湿性吸湿速度与湿度有关，湿度越大，平衡吸湿量愈大，达到平衡所需要的时间长。如%&’()*%在*!2下，当湿度为()567时，达到平衡所需的时间为*4小时，吸湿率为*)5以下；而当湿度为3!567时，需要时间()小时以上，吸湿率为4)5以上。%+,-.9凝胶%#()及变性’01都是如此。吸湿速度与温度温度高，分子动能大，热运动速度快，扩散速度也相应提高，则吸湿速度快。反之，吸湿速度慢。第三节吸水剂的吸液速度一、弹性凝胶膨化动力学膨化的瞬时速度应当决定于0和0之差。0表示弹性凝胶的极限体积，:;:!)() 第十三章超强吸水剂的辅助干燥#$!"表示在时间!时、弹性凝胶的体积。膨胀速度可以用来表示，则其速率方#"［%］程式表示如下：#$&’（$()$"）#"即膨胀速率与体系离开极限状态的程度成正比。图%*)+*表示弹性凝胶体积增加!$趋向于某一极限的增量!$。膨化速度决定于下列因素。如弹(性凝胶和溶剂的性质及实验的温度等等。（一）弹性凝胶的结构弹性凝胶的表面结构、外形对于膨化速度有影响。如果胶体是紧密的一团，则膨化速度要小些。若将同样重量的软胶分割成薄片，则膨化速度就要大大增加。粒状物，则粒子直径越小，则吸液速度快。纤维状的和鱼鳞状的表面积更大则膨胀速度更快。多孔性以及每个小孔的半径也能影响吸液速率。总之，表面积越大，吸水速度越快。图%*)+,弹性凝胶的浓度对于膨化速度及凝胶的膨化极限体积的影响%—低浓度的凝胶；+—高浓度凝胶图%*)+,温度对凝胶的膨化速度和极限体积的影响"—温度"+-"%!—时间固体的浓度%/.% 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"#$"中曲线!表示其浓度较小的凝胶体积增大的过程，而曲线$则表示同一凝胶，但凝胶的浓度较大的的情况，凝胶浓度愈大就可以结合更大量的液体。因此!%随着软胶的浓度而增加。上面谈到的多孔性结构、纤维状结构&等，也是起着加速膨化的作用。其实也是与固相的（体积）浓度有关。（二）温度!膨化速度常数和学度的关系，根据阿累尼乌斯的方程式，以!’(、作图应)得到一条直线。窦加金的研究工作中正是如此。因此可以得出结论：即可把这种情况下的膨化过程看作是软胶团在没有任何副作用的情况下把液体结合起来的过程。速度常数(是分散介质分子扩散系数的函数。因此，温度对膨化速度的影响很清楚，当温度升高时，膨胀速度增大。但膨胀软胶的极限体积则按照吕查德理原理，对于任何放热的膨胀，是应该减小的。根据这些热力学原理可以用图!"#$*来表明：曲线!表示温度为+时的膨化!速度；在较高的温度+时，因为过程速度较大，所以曲线$比较来得平些，且终$止于较低的水平线上。曲线!和曲线$是相交的。在许多情况下，曲线!和$,%&是不相交的，例如，白明胶和洋菜的膨化过程，在很大温度变化范围内，系数,)都是正值。此时在较高温度下的曲线)永远高于曲线!，可以认为：在温度较$高时，能量要消耗在克服连接胶团非极性部分的键，也就是克服凝胶在水中膨化时，不能形成溶剂薄膜的键，水分可能机械地渗入软胶的内部，这样就增加了!%&的数值。前面已叙述到，凝胶的表面积大，疏松多孔或纤维状，鳞片状，细粉末状等均使膨化速度增加。同时，应考虑到膨胀的同时表面层可能发生分散。此外，当液体接触时，可以洗去在凝胶中所含的真正溶解的掺杂物，所有这些情况都会使凝胶的体积和重量减少，因此，图形中看到某一最高点，以后曲线就继续下降。显然，所有这些复杂的情况，在计算膨化速度的常数时就会显露出来。在许多情况了，我们所算得的常数(的平均值都有显著的偏差。!.-$ 第十三章超强吸水剂的辅助干燥二、超强吸水剂的吸液速度吸液速度是吸水剂的重要性能指标，吸水剂有的吸液能力大，但吸液速度小；有的吸液量较少，而吸液速度大；有的两者均大；也有的两者均小。应用时应根据具体要求加以选取。吸液速度同吸液能力相对应，包括吸水（去离子水）速度、吸盐水（!"#$%&食盐水）速度，吸血液速度、吸尿速度。（一）吸液速度测定法吸液速度可以定义为单位吸水剂在单位时间内吸收的液体体积或重量，由于吸水剂在不同时间内吸收速度无显著不同，所以多用吸液量与吸液时间的关系曲线来描绘不同时期的吸液速率。吸液动力学（或膨化动力学），我们或是测定凝胶体积的增大（膨胀计法），或是测定吸水剂重量的增加。后者不需特殊设备，比较简单，在文献中多介绍此法，膨胀的测定可以在各种不同的仪器中进行，以下叙述几种简单方法。%"测定凝胶体积膨胀法（%）量筒法该法与测量吸液能力的方法相同，只是记录不同时间的牛皮纸上升的刻度，即不同时间的吸液量。［(、’’］（’）袋滤法该法是将一定量的吸水剂放入纸袋或尼龙布袋或纱布袋）中；然后浸入已装液体的量筒中，隔一段时间取出袋子，观察量筒中剩下液体的体积。这样也可得到吸水剂不同时间吸收液体的体积。［’)］’"测定凝胶重量法（%）自然过滤法是按照吸水能力测定的自然过滤法称取数份样品，分别放于液体中浸泡，依次以不同的时间进行过滤称量，得到不同时间的吸液量。（’）纸袋法（或布袋法）即是将定量的吸水剂放入纸袋、布袋、或衬布袋中，浸泡入液体中，每隔一段时间取出、称重，可得不同时间的吸液量。*"片状或膜状产品测定上面指的是粉末纤维及无规产品的测定法，然而%!+* 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册片状及模状产品。则也可以按重量法和体积法进行测量，重量法是切取一定量的试样，浸渍于液体中，每隔一段时间取出称重。体积法主要是用于片状，切成矩方体，测好体积，浸入液体后，隔一定时间取出测量体积，测出不同时间的膨胀体积。此外对纤维状、膜状物也可测量其线性膨胀速度。［*］!"毛细管法（#$%&’’$()法）该法如图表+,-!的吸水法测定装置。可测取不同时期的吸液速率。这种装置不论是无压或加压下吸液速度均可测量。吸水速度很快的用该法测量比较好。［/,］."搅拌停止法在烧杯中加入.01’的生理盐水，同磁力搅拦器搅拌，测定从投入吸水性树脂/2后到搅拌停止的时间。用该方法测出的速度是以时间（分、秒）来表示。也可以按下式求出平均吸水速度。.0!344/.65［1’62·1&7或1’62·8］/5其中!3为平均吸水速度，5为加入吸水剂后至搅拌器停止所需的时间。［/+］9"水不流动法该法和搅拌停止法一样，是将.01’无离子水加入烧杯中，一面搅拌，一面加入0".2水凝胶剂，至水不流动为止。测定吸收全部水所需的时间。其吸水速度也与上述方法一样以平均速度!3或吸收全部水所需的时间（分或秒）来表示。.0!344+0065［1’62·1&7］［或1’62·8］0".5膨胀速度也可在显微镜下及其它高级仪器上测量。方法很多，但不常用，故在此不详述。（二）超强吸水剂的吸水速度超强吸水性树脂的吸水速度多数从应用方面考虑。以测0":或+;的食盐水（生理盐水）溶液来表示。也有少数测吸无离子水的速度。+"离子型吸水剂与非离子型吸水剂离子型超强吸水性树脂一般来说吸水速度比较慢，因此，达到饱和吸水量需要数小时甚至达几十小时。初期吸水速度较快，半小时左右可达饱和吸水量的一半，以后吸水速度逐渐降低，至一小时后，吸水速度非常慢了。如图+,-+0.! 第十三章超强吸水剂的辅助干燥［#，!!］!"。图#$!"吸水速度（纸袋法）（吸收液：%&’(食盐水）)—*+,-.//0)%"12；!—丙烯酸盐系聚合物；!3—*+,-4//056；5—淀粉系聚合物；"—纤维素系聚合物非离子型的，如78*交联后离与子型的显著不同，主要是它的吸水速度非常快，达到饱和吸水量只需要!%分钟9)小时。几秒钟至!分钟就可达平衡［;］吸水量的一半以上。如图)3$!:和图#$!;。而1<7"%!1，从开始约3%秒可达饱和吸水量的"%(；约)%分钟，可达)%%(，表明产品吸水速度快。因此，提高吸水剂，特别是提高离子型吸水剂的吸水速度是重要的关键问题之一。图)3$!:变性78*在未加压下吸水速度（毛细管法）)%"" 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"#$%变性&’(在加压下的吸水速度（毛细管法）$)表面结构超强吸水剂的吸水速度如前面所说，还取决于它的表面结构。大多数的吸水剂为粉末状。因此粒子越细，接触表面越大，则吸水速度增加。如图!"#$*［+］表明，为了提高吸水速度，可将吸水剂粉碎成很细的粉末为好。但不能过细，否则在水中容易形成像生面粉团一样的所谓“团粒子”，外表面已吸水膨胀了，里面还是无水的粉末一样。这反而使吸水速度降低。图!"#$,，!"#$%图例说明样品试验号吸水倍率（倍）吸人工尿倍率（倍）!!--$-$"--./"!.-"-!/-, 第十三章超强吸水剂的辅助干燥图!"#$%&’()*+疑胶&#,-的吸水速度与粒径因此，也可以将吸水性树脂加工成多孔结构，纤维状，薄膜状、鳞片状等以扩大比表面，有效地提高吸水速度。值得注意的是仅仅粒径小，与水接触时，生成所谓“团粒子”现象，增加吸收阻力。如&./,-$&的粒度为"-0!--筛网，若加在搅拌下的水中，很容易分散。但在$--0"$,筛网的范网内，加在搅拌下的水中，易成块状的表面，在水中润湿，而内部为原粉状分散在水中，这样的“团粒子”表观速率显者减慢。表面的润也很重要。因此，为了用粗粒子且使其表面积加大，就可想法制成多孔状或鳞片状。而纤维状制品，由于毛细现象的作用，使扩散速度加大，所以显示出高的速度。但其缺点是吸水能力本身却下降了几十倍。故应综合考虑。此外，温度增加，扩散速度增加，吸水速度也会有所增加。和前述凝胶吸液速度随温度的变化相一致。搅拌使吸水速度略有增加，但对于吸水剂的水凝胶粘度影响更大。请见后述。!-,1 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册第四节超强吸水剂的保水能力超强吸水剂不但吸水能力高，而且保水能力也非常强。一、保水能力的基本概念所谓保水能力指的是吸水后的膨胀体能保持其水溶液不离析的状态的能力。显然，一杯水敞开放置，会慢慢蒸发至干，毛巾吸水，用手拧就失去大部分水，甚至可压干或放在太阳下晒干。然而有的物质，如肉冻之类的物质，其中也含大量的水，加压力却很难脱离，蒸发也很慢，这是一般凝胶物质的特点，对水的保持能力很高。超强吸水剂是水凝胶，当然具有这种性质。物质的脱水主要有两种，一种是加热蒸发；另一种是加力（如压力、离心力等）脱水。因为保水能力也有几种，如自然条件保水性，热保水性、加压保水性、在土壤中的保水性等。二、超强吸水剂的保水能力［#］!"在压力下的保水能力天然纤维、海绵等吸水后，稍加压力就会脱水，毛巾吸水后，用手就可拧干。而超强吸水剂不同，吸水后，无论加多大压力也不与水分离。作为吸水性材料显示优越特征。$%&’()凝胶$*+,在加压下的保水性能如表!-*.。在无压下吸水倍率为+,,/0，而加1+0的力后吸水倍率为1-,0/0的力，加!,,0/0的力，保持水能力为-2,0/0，其变化不大，但对纸纤维无压时，吸水率为!2",0/0，但加1+0的力后，就只保持水3",0/0，加!,,0的力，就只有水!",0/0了，可见纸纤维的保水能力很!,+2 第十三章超强吸水剂的辅助干燥差，而!"#$%&凝脱保水能力好。淀粉一丙烯酸接枝聚合物!&’()*+,-.//的保水能也很高，如图0.-12，树脂充分吸水后，通过加压过滤，当压力为344%5&，还保水336以上，而纸纤维，当压力为247089%5&时，保水率就在16以下了。表0.-:!"#$%&疑胶!-3/加压!下的保水性吸水倍率（;<;）吸水材料无压83;0//;!"#$%&凝胶33//8./.4/（!-3/）纸04.0!吸水后，在离心机中施加各力后的数值。吸水倍率为3//;<;，而加83;的力后吸水倍率为8./;<;，加0//;<;的力，保持水能力为.4/;<;，其变化不大，但对纸纤维无压时，吸水率为04=/;<;，但加83;的力后，就只保持水1=/;<;，加0//;的力，就只有水0=/;<;了，可见纸纤维的保水能力很差，而!"#$%&凝胶保水能力好。图0.-12!"#()*+,-.//在压力下的保水率（0%;>!5?<=.时，保水率就在4*以下了。图!"#"!2-%&<.凝胶2#:$的干燥特性图!"#"4=+@=型/23吸水剂在自然条件下的保水性（$()*的食盐水）!$A$ 第十三章超强吸水剂的辅助干燥加压下的保水性是卫生材料重要指标之一，当然希望越高越好。!"自然条件下的保水超强吸水剂吸水后，由于使水的蒸发速度下降，自然保水性非常优越。根本原因是进行干燥，在吸水剂的粒子表面形成了膜，使干操速度慢慢下降，另一方面吸水剂由于与水形成氢键，将水固定在高分子链上，因而蒸发消耗能量大，故干燥速度慢。如图#$%$#和#$%$!。图中表明&’()*+凝胶干燥,-.的水需要#!/小时，而纯水只要/-多小［0］时。1231型吸水剂吸水后，在自然条件干燥!6天，还保持有!-［787］的水4&5［!6］量，可见其保水性非常优越［,，!!］$"土壤中的保水特性图#$%$$土壤中的水分和9:值的关系9:值的测定：张力仪日本寺田式曲线上的.数：2;’+*<<96&含量图#$%$61231型吸水剂在土壤中的保水特性4&5!为土壤中吸水剂的含量#-=# 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册作为土壤改良剂利用，将土壤保持水的能力一般用!"值表示，其!"值和土壤的水分之关系如图#$%$$所示。若以同一!"值的点进行比较，&’()*++!混入土壤越多，则有效水量也多。而且在含水量少的地方，从含有&’()*++!的土壤和不含&’(),++!的土壤的曲线重合的结果可知含有&’(),++!的水分也可以全部看成自由水。［2-］图#$%$-说明.&/.型吸水剂大大增大土壤中水分的保持能力。这,01可以有效地增强旱能力。第五节超强吸水剂水凝胶的粘性和扩散性一、粘度超强吸水剂若在水中分散，则马上吸水形成凝胶，表观粘度增加，若用韦林掺合器（3)456789+6:;4）激烈搅拌，由于剪切力的作用分散液粘度降低，但吸水［<］［#=］能力不变。如图#$%$>，表#$%?及图#$%$?。表#$%?剪切时间对0@.>=20的分散液粘度!的影响和剪切后的温度时间B56=>#=#>#C=DE=2-DE=浓度（A）=C>#2，<==?>=——?E=??=（$#F）（2?F）（2$F）#C=2$，2==#，=#>>>=—E>=<>=（-2F）（>2F）（$?F）（2$F）#C>2G，>==2，#==#，#?>E>=#，=>=#>>=（-EF）（>>，E==$，$==2，$==-，=>=>，G>=—（>F）（$可知，1?-&$3凝胶的粘度随剪切速度的增大而成直线降低。剪切时间越长，粘度越低，如表567>。图56768剪切对1908+*1分散液粘度的影响图5676@粘度和浓度的关系!型粘度计*8A，5*",-&.5—BC?3$’’;5+1D；*—BC?3$’’;E1；6—0#(F’GHF(’.’#I&)（’聚氧化乙烯）（0JK75L）；E—藻酸钠（1.#M3(4&.7D）；5+@6 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!—羧甲基纤维素（"#"$%&!’）；(—羟乙基纤维素（)*"$+,$-’’）温度不同，凝胶的粘度也显著不相同。一般温度升高，粘度降低，如表%-$.。图%-$-!、%-$-(、%-$-/与表%-$.都清楚表明，少量吸水剂在水溶液中明显地增加了粘度，显示出很高的粘性。而且随着超强吸水剂的浓度增加显著地增大。但超强吸水剂的粘性和水溶性增粘剂不同，是不发粘，有脆感的物质。此外，超强吸水剂长期分散在水中，分散液的粘度下降。粘度的减少速度与水质和贮存的温度也有关。图%-$-.微粉012345凝胶的粘度与剪切速度的关系图%-$-/微粉012345凝胶的增粘性%’(6 第十三章超强吸水剂的辅助干燥［!，"，#$］二、超强吸水剂的透水性与吸水速度完全相类似的意义的是包括各种交联水凝胶的水膨润膜的透［#］［’］过系数，可以根据重水的浓度梯度测出，其结果可以用图#!%!&表示。膜—水混合系的水的容积分率(表示为水合度。若(增大，透过系数显著增加，其道理也容易解释。高吸水量的场合，吸水速度也是增大的。在各种条件下成膜所得的聚)*+膜及（,）%聚)*+膜在’-.，操作压力%#%#%#为’&"/01测定透水速度所得的流体力学的透过系数23（456·74·8·194）的对数与膜的水合度（膜中的水的容积分率）的关系描绘在图#!%":。随着水合度的增加，透水速度急速上升。以同样的水合度进行比较，可知聚)*+膜也比（,）—聚)*+膜透水性大。但是该图表示款完全，例如(;:<=$时，在这么高的水合度下，镜像异构体聚)*+膜（（,）—056>)*+膜）反而远比聚)*+膜显［!］示出更大的透水性并且从图可知聚)*+膜的透水性为具有同样程度水合度［"］［-］交联纤维素膜的#:?#::倍以上。图#!%!&高分子膜的扩散透过性03与水合度(的关系#:@- 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"#$%膜的流体力学的透过系数&（()*+、’#!#!#!,(、-、./(）和水合度0的关系（123，14$&5.压力下）作为土壤的改良剂加以利用，前面指出提高土壤的保水能力，同时由于使土壤形成了团粒结构也提高了透水性及通气性。如表!"#6是研究含有789.［6，11］&++:的土壤的透水系数的结果。最初，含有789.&++:时和不含有789.&++:的情况，透水系数大体相同，但第二次透水系数却不同，只有土壤时，透水系数变小，含有789.&++:时，透水系数加大。即含有789.&++:的土壤透水系数增加了。第二次是第一次试验终了后，在原封不动的状态下，使土壤干燥，再同样反复试验。表!"#6混合789.&++:土壤的透水系数789.&++:$;的含量透水系数（,(<秒）1%3土壤=/>（对土壤）初次第二次#"#$%!?"@!%A?1@!%真砂土%?"#"#"!?!@!%2?B@!%#$#2%!?%@!%B?6@!%水田土壤%?"#2#$B?%@!%"?6@!%试验法：根据CD;7!1!6定水位法。!%AA 第十三章超强吸水剂的辅助干燥三、高吸水性凝胶所含水在土壤中的移动性高吸水性树脂作土壤改良剂，在利用凝胶混合土壤之场合下，凝胶体吸水后的水向土壤相移动也很重要。如在变性!"#$%中改变水量使其吸水得到的微凝胶集合粒子与干燥的&号砂接角，测定凝胶水分向土壤相移动性。可以用肉眼容易观察到水分的移动使土壤相湿润起来，图$’()$表示了水分随时间［*］的变化。如图所示，凝胶的含水率越大，水分移动的速度快，而且达到的距离更远。变性!"#的最大特点是水分移动性比其它吸水性树脂优越。图$’()$含水率不同的变性!"#凝胶向土壤移动水分随时间的变化性。（使用$+++,-,烧杯，&号砂$.%，室内放置）第六节吸水剂的稳定性超强吸水剂做为吸水性材料使用必然会受到外界条件的影响，光、热、化学物质以及其它条件的影响，都会使它的吸水性能发生改变。化学试剂如酸、碱、盐等水溶液使超强吸水剂吸水能力显著降低，特别是电解质（离子型）耐盐性差，/0值严重影响吸水能力；压力对其吸水能力和保水性影响不大；剪切力使高吸水性水凝胶的粘度下降，这几方面已经论述，在此不必重复。本节着重讲$+1* 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册述超强吸水剂的热稳定性、光稳定性、贮存稳定性。一、吸水剂的热稳定性吸水剂的热稳定性指的是两方面。一方面是吸水剂被加热一定时间后，再测其吸水性能，是否发生改变，另一方面是它吸水时加热，看不同温度下的吸水能力。［!，"］（一）加热时的吸水能力这种热稳定性，实质是吸水剂对不同温度的水的吸水性，与此相对应的是吸水后，加热至不同温度的保水性。对于后者，前面已经述及。变性#$%在加热情况下吸水率的变化如图&’()*。由图可知，温度在+,-以下，变性#$%的吸水能力很高，没有变化。但当温度升高时，变性#$%的吸水能力略有降低，但降低不大，至",-，吸水能力还能达&+,倍以上。可见变性#$%的热吸水能力高，即热吸水稳定性高。./0123凝胶的吸水热稳定性，由图&’()’表明，它的吸水倍率在低温（",-以下）时随温度的变化几乎没有。但如果在高温，则./0123疑胶的可溶性成分依次增加，若在加压下，升温至&*,-就完全溶解。总之，高吸水剂热吸水能力在较低的温度下是很稳定的，一般使用在",-以下，故没有多大影响。［"，&,］（二）吸水剂的耐热性超强吸水剂的耐热性指的是受热后性能的变化。图&’()*变性#$%的热吸水稳定性&,54 第十三章超强吸水剂的辅助干燥图!"#$"%&’()*凝胶%#+,的吸水能力随温度的变化%&’()*凝胶%#+,在#!,-!.,/热处理吸水性能几乎不变，但是在!+,/以上，!-.小时内变化不是太大，但随着时间的延长，吸水能力降低（如图!"#$$）。通过差热分析，证明在.",/发生分解。图!"#$$后吸水率的变化表!"—012314%5#6型吸水剂的热稳定性加热温度吸水倍率（787）吸盐水倍率（787）!室温（.+/）!!,,!,+!9,-!:,/!,+,!,,（;<）!,=0>的氯化钠溶液。淀粉接枝聚合物，如%?1+,.%在!+,/附近或在冷冻器中也几乎不受影响，但在!+,/!小时以上变黑，吸收能力降低，但如果在氮气等惰性气体中，由于断绝氧气，热稳定性增加。显然，由于温度高，发生氧化现象，使吸水能力降低。关于吸水膨胀状态，如前面保水性所述，热稳性降低。!,90 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册至于聚丙烯酸盐类吸水剂热稳定性也很好。如!"#$%&’(型吸水剂在)*+,)-+.下加热)/0后，吸水能力变化不大。如表)1’2。在1++.下发生分解。超张吸水剂的热稳定性比较高。使用时一般温都不太高，所以适应性广。［2，)+］二、吸水剂的耐寒性%3456凝胶在’)+.下处理后，吸水性能不变，%7!8+9%的耐寒性也很好。如图)1’:*经反复冷冻—融解，吸盐水倍率不变。显然，吸水性树脂能经受严寒的冬天，到暖季来临，仍能发挥它的吸水功能。图)1’:8%7!8+9%的热稳定尿组成：水2-;+2<，尿素);2:<，=6>)+;?+<，@A%B:·-&9B+;))<，#6#C9+;+*<图)1’:*%7!8+9%的耐寒性（周期性试验）三、吸水性树脂耐光性能吸水性材料应用于农林园艺及建材工业等方面，经常受光的照射。因此考)+-+ 第十三章超强吸水剂的辅助干燥查它受阳光的影响，是具有重要意义的。!"#$%&凝胶及淀粉接枝聚合物，通过氙灯照射试验结果如图’()*+所［,］示。很明显!"#$%&凝胶不受氙灯照射的影响；淀粉接枝聚合物受氙灯照射的影响较大，吸水倍率有所降低，但只在-.’--/照射时吸水能力降得较大，从0--121降至’--121，此后继续照射吸水能力不再降低了，照射3--/仍接近’--121，还具有很强的吸水能力。［’-］!453-6!在太阳光线照射3-/，对人工尿的吸收量，仍然如此，几乎不变如图’()*7。光对超强吸水剂的吸水能力影响，因其种类不同而不同，有的没有多大影响，有的影响大一些。仅管如此，一般来说，在光的照射下，仍能保持高吸水性。图’()*+光照射后吸水率的变化8—!"#$%&198；6—淀粉接枝聚合物四、超强吸水剂的贮存稳定性吸水剂制成以后，不是都马上应用，多数在封闭器具中贮存。长期间保存后性能是否变化，值得注意。（一）吸水能力的稳定性由表’()’-可知，吸水剂在密闭容器内贮存(.*年，其吸水能力不变，稳［定性好。6*，63，’0］’-+’ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册（二）吸水剂水凝胶的保存稳定性吸水剂吸水后形成水凝胶保存稳定性包括保水性和粘度稳定性。其保水性已在前面讲述，不再重复。吸水剂在水中分散，长时间放置，分散液粘度下降，下降的速度受水质和贮存温度的影响。!"#$%&!分散液的保存稳定性如表’()’’。从表中可知加入甲醛能增加它的粘度稳定性。图’()*+!"#$%&!的耐气候性（只在太阳光线下）表’()’%吸水剂的贮存稳定性吸水倍率（,-,）吸盐水率（,-,）贮存吸水剂类型贮存组成新制品新制品贮存(.*年(.*年#/0#1!2)3型’’%%’%4%’%$’%’交联剂交联均聚丙烯酸盐#/0#1!2)!型’&$%’&%%自己交联均聚丙烯酸盐!#/01!2型’’$%’’%%’%%5+淀粉接枝丙烯酸!#/0#61!2型5$%5*%5%5%5%淀粉接枝丙烯腈水解物0#/0#1!2型’+$%’+%%’(&’(%纤维素接枝丙烯酸#7/8!2型+%4+"&5(%"变性#7/"贮存三年，其他为贮存四年。’%4& 第十三章超强吸水剂的辅助干燥表!"#!!$%&’()$分散液的保存稳定性粘度（*&$）（)(+,-./）!3（4日）"3（4日）)小时(0’1$%&’()$)’2)’2’(2)’2’(2!!)，7((7，’6("，’6(4，55()，6)()8，)5(6，(5()，75(5，’((!)，)5("7，56(6，5)("，))(’，"6(!，77(5!(，8)(4，6(()，76(’，!(()，(((’!(，5((4，"5()，8((’，(7(!，86(6!)，7)(8，)7(’，85(4，76(5，!)(""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""53（4日）73（4日）6个月(0’1$%&’()$)’2’(2)’2’(2)’2’(2!4，5)()。55(6，(((!，8"("，(7(66()"，8((!)，!5()，!5(!，!4()，"((8(("’，(5(!，65(5，!((!，!4()，7((55(55，55(!，75("，55(!，)’("，(((!((’5，55(!，46("，5)(!，!"()，4((!((64，"6("，6)(6，)7()，75(55(!，75(!—脱离子水；)—自来水；"—脱离子水；5—脱离子水；’—脱离子水；6—脱离子水!变黑。!(4" 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册第七节超强吸水剂的其他性能超强吸水剂根据使用的要求还有其它特殊性能。其中主要有加工性能、强度、柔软性、溶解性、相溶性、蓄热性能、弹性、安全性等多种。加工性能在“高吸水性树脂的加工”一章论述。本节简单介绍溶解性、强度、相溶性、蓄热性、安全性等。一、吸水剂的溶解性吸水剂在水或水溶液中应不溶解，否则、达不到吸水的目的。因此，一般吸水剂是通过物理交联和化学交联达到只吸收液体膨胀但不溶解于液体达到吸收大量的液体。然而由于吸水剂的合成及交联反应不完全，或反应不均，或洗涤不于净，因而未反应的单体、未交联的可溶性的高分子物，以及溶剂、分散稳定剂、引发剂、乳化剂等可溶性的物质夹在吸水剂中，使其吸水剂产品有—定的溶解度。其溶解度应越小越好。特别要防止交联不完全带来溶解度增加的不良现象。因此在制造吸水性树脂时应尽可能使单体反应完全，交联均匀，将低分子物洗涤干净，降低可溶性物质的含量。［!"］溶解度测定的方法为一般法。如将干燥吸水性高分子#$加在#%%%&’蒸馏水（最好是无离子水）中，在(%)下搅拌*小时后，过滤剩余的水得到液体（+）。将吸水膨润的吸水性高分子材料加适量的丙酮凝集，过滤得液体（,）。然后将滤波（+）和滤液（,）干燥，测其剩下的重量。再换算成相当于干燥吸水材料的重量百分数，就是吸水剂的溶解度。#%.- 第十三章超强吸水剂的辅助干燥［!，"#］二、超强吸水剂的强度超强吸水剂在使用过程中要求一定强度。由于使用的具体情况不同，对于强度的要求不同。如用于油水分离材料，重金属离子吸附剂材料要求强度较高，而作卫生材料，不仅要求强度高，而且要求柔软。吸水剂的强度包括干凝胶强度和吸水膨胀后凝胶的强度。一般引起注意的是吸水后膨胀凝胶的强度。凝胶强度不仅随吸水剂的种类不同而不同，而且随它加工的形状（粒状、纤维状、膜状、鳞片状、海绵状等）而发生改变。同时由于使用的条件的改变也发生影响。吸水后凝胶的强度有不同的表示和测试法。如压缩强度的测定是将吸水剂加入水中，经搅拌经一定时间（有的采用$小时）后，用"%%筛网过滤，得到吸水性膨胀物，经冻结后，切成边长为获至$&’的立方体，在湿度!()$*，温度""%)$+的恒温槽内解冻，在试验机上以%,-’’.’/0压缩，测定压强度，用1.&’表示。吸水后的凝胶落在平板上，显示优良的弹性行为。即使给很大的变形也不"易破坏。23’/45凝胶在-%%倍高吸水状态下显示约-%%1.&’的强度值。而在"同样的吸水状态下的聚丙烯酸钠吸水性树脂，其强度为$%%6"%%1.&’。纤维状、膜状等吸水材料则是使它在吸水后通过拉伸测量其强度，目前尚未见这方面的研究。超强吸水剂的强度的提高可以采用改变吸水材料的组成及加工形态来达到目的。对于薄膜状、纤维状、片状、海绵状、球状等也可以应用强度高的填料来改善其强度和柔软性。〔7〕三、相溶性及混合物的性质高吸水性树脂除了单独使用外，多数与其它材料混合或做成复合材料加以应用。例如与土壤混合、在纸间将吸水剂片薄层夹入，与绵纤维并用、与淀粉、$%7- 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!"!、藻酸钠、罗望子胶等混合使用。这不仅有利于改善使用性能，而且对强度、吸收性能带来改善。因此混合物的性质是很重要的。这也是超强吸水剂的相容性问题。下面主要以变性#$%与土壤混合为例说明混合物的性质。表&’(&)变性#$%混入土壤的饱和保水量编号*号砂（+,）树脂添加量（-）饱和保水量（./）&&0’’0)&01023’0’&01&2&03&01)4502&012&，050（树脂吸水率)20倍）表&’(&’变性#$%系高吸水性树脂混入土壤及未混入的土壤日照时和夜间的土壤温度夜间最低温度（6）日中最高温度（6）实施日添加树脂012-未添加添加树脂012-未添加&&*12&212’312’512)&210&)12’)12’41&’&’1&&010)&1)))1’3*1*41&&515)01)2)1&(01’&)10&’10431)&1*&014&)〔注〕用内侧尺寸为)27.8)47.8)&7.发泡聚苯乙烯制成的绝热箱，干燥土壤&0+,，水&9)2+,混合表面用农用乙烯膜覆盖，在&27.深度插入热电偶温度计。关于变性#$%与土壤混合时的混合性及混合状态的研究，对于干燥土壤中混合吸水剂没有特别的问题，但是一般性土壤处于含有相当量的水分的湿润状态，在这一类土壤中混合高吸水性树脂估计可能问题较多。将变性#$%混合在含水分&0-的*号砂土（变性#$%含092-）中，干燥后，用40筛网过筛得到的细粒，虽然这种混合砂的粒度非常宽，但是大于)0筛网粒度的粒子非常少。分析结果表明吸水剂变性#$%在土壤中分布相当均&0*4 第十三章超强吸水剂的辅助干燥匀。吸水性树脂与土壤形成团粒结构，使土壤粒度增大。因而排水性、通气性提高，对植物栽培具有很好的效果。此外，测定变性!"#混入土壤的饱和保水量的结果列于表$%&$’。从该表中表明，由于少量!"#混入土壤，显著地提高保水量。〔(〕吸水性树脂混入土壤中可改善土壤的温度。图$%&)*及表$%&$%表示变性!"#吸水剂混入土壤中测定土壤温度的结果。清楚表明，若在土壤中混入少量的变性!"#，日照射时的温度难上升，夜间的温度难下降。其理由是由于树脂的添加，提高了土壤的孔隙率，水分被树脂吸收，自由水减少等的缘故，因而土壤的热传导率降低。图$%&)*土壤温度的连续测定+,!与淀粉、罗望子胶、西黄蓍胶、愈苍木胶、藻酸钠、-.-等水溶性树脂混合，显示出有意义的物性。例如+,!若与-.-、愈苍木胶混合，比各自单独的场合，显出很高的吸收尿的性能。由于吸水剂与其它物质相容性好，可利用它这一特性做成混合物或混溶物以开发新的应用。四、吸水性水凝胶的蓄热性能吸水剂与水结合的水凝胶，通过加热，则可以贮存热量，即具有较强的保温性。水凝胶贮存太阳能的测定装置和效应如图$%&/0和$%&/$、由于太阳能$0(( 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册的照射高吸水性凝胶的存在比水升温高，达到最高温度比水稍微长，放热达到〔!〕最低温度也较慢，故超强吸水剂水凝胶的蓄热能力强，保温性也较高。虽然空气受阳光照射升温高，但由于吸热快、放热也快，保温性差。因此水凝胶的高蓄热性和高保温性是它应用中的可贵特性。图"#$%&太阳热测定装置"—温度计’—()薄膜#—’&&*+玻璃烧杯,—黑色()薄膜%—空气、水、或凝胶内容积"升图"#$%"各种媒介蓄热太阳能的效果"—黑色()袋中放入空气；’—黑色()袋中放入"-凝胶"升；#—黑色()袋中放入水"升；,—外气温度"&!. 第十三章超强吸水剂的辅助干燥五、安全性超强吸水剂应用于农业、工业、日用品、化装品，特别是应用于医药卫生，甚至用于食品中，因此它对人体的安全性是值得重视的问题，许多研究者在这方面也做了大量工作。淀粉接枝丙烯睛水解物，由于原料—!"基存在是人们耽心的问题，首先考虑的是聚合物中是否有残存单体丙烯睛、丙烯酸胺及丙烯酸等，此外是聚合物中残存的—!"基及聚合物的毒性、刺激性怎样。因此研究者对#$%&’(#进行了安全性试验。实验结果列于表)*+),、对#$%&’(#的分析结果，没有残存的—!"基，也没有残存丙烯腈，丙烯酰胺等单体。毒性试验结果表明无毒性和刺〔)’〕激性，没有看到变异原性。〔2〕#-./01凝胶的安全性试验结果如下：（)）老鼠口服急性毒性试验。34&56)’，’’’.7807。（(）老鼠的亚急性毒性试验：没有毒性（&周内）。（*）兔的皮肤一次刺激试验：没有刺激性。（,）兔的粘模一次刺激试验：没有刺激性。（&）豚鼠抗原性试验：没有看到抗原性。（9）人的皮肤刺激性试验：没有刺激性。（:）鱼的急性毒性试验：34&’6)’’;;.。)’:2 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册表!"#!$%&’()*%的安全性试验毒性试验!）毒性急性毒性口服毒性+,，!))-./0.实际上没有毒性皮下毒性+"，)))-./0.实际上没有毒性吸入毒性+*))-./0.没有毒性亚急性*)日的皮下试验没有毒性眼粘膜刺激试验（兔）*1)/!!)刺激温和一次皮肤试验（兔）)1)$/,1)没有刺激*）刺激性皮肤感性（几内亚猪）)1)/$1)没有感觉异常（没有刺激）阴道粘膜试验（鼠）—没有感觉异常（没有刺激）补充试验（人）没有感觉异常（没有刺激）2-34%56-7836659349没有变异性’65935445:9349;<9="）变异原性%56-783665，%5>>=5?7-:>3458@ABC76<7?.58<4-4没有变异性表!"#!(%&’()*%的分析值!!!氮元素*D"E!微量分析!!!挥发组分(D!)!残留单体!!!灰分（燃烧残分）*)D*(E!丙烯酸盐)1)!()E（!()FF-）!!残留甲醇标准品!1(D*1(E!!丙烯酰胺)1))()E（(FF-）!!!精制品)1)!D)1!E!!丙烯腈没有析出"!!!!铈)1$)D)1((E!最小检出量：G’’-。"最小检出量：)B)(’’-。试验结果证明安全。!),) 第十三章超强吸水剂的辅助干燥我们制造的!"#!型、%!"’(型吸水剂进行了安全性试验，给果表明使$%&$%&用安全（表)*+),）。表)*+),超强吸水剂的安全性试验!吸水剂类型与组成试验内容结果!"#!$%&型小白兔眼刺激性试验-./01/没有刺激性（均聚丙烯酸盐）小白鼠皮肤刺激性试验-./01/没有刺激性小白鼠浸尾试验-./01/无刺激性浸入尾巴长的20*无中毒作用%!"’($%&型小白兔眼刺激性-./01/无刺激性（淀粉接枝丙烯酸小白兔皮肤刺激性-./01/无刺激性丙烯酰胺，顺丁小鼠浸尾试验-./01/无刺激性烯二酸）浸入尾巴长度的20*无中毒作用!系湖南省劳动卫生研究所测试（)34-年）总之，从测试的吸水剂来看，无论是淀粉接枝物或者是合成物都是安全的，可以用于生理卫生、医疗等方面，甚至可考虑用于食品方面。但是具体生产厂为确保安全，必须根据使用的卫生要求，对产品进行安全性检验。综合所述，超强吸水剂的吸水液性能优越、保液性能很强，耐热耐光能力、保温性、耐寒性、蓄热性、贮存稳定性、水凝胶的强度及柔软性均相当好，安全性高。因此能得到广泛的应用，具有广阔的发展前景。)54) 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册第十四章干燥机的价格估算方法第一节总论干燥装置是一种耗能高，投资较大的单元操作系统。一套比较简单的工业干燥装置，其造价往往也在数万元以上，而大部分现代干燥装置，造价高达十几万元到数百万元不等，再加上成套设备的运输、安装，厂房、动力增容等费用，欲购置一套干燥装置，必须有一笔相当高的投资预算。显而易见，预算可信度直接影响购买者的决策，这往往是用户在计划购买干燥机时就感到十分困难的问题。有时，由于工艺上的特殊要求，不论干燥装置价格如何昂贵，用户也必须购置。这时也存在几种干燥方法在经济技术指标上的比较问题。对同一种物料，往往同时有几种不同干燥方法，但不同的干燥方法，其投资规模和运行成本相差很大。用户只有对每种可能实施的干燥方法进行经济上和技术上的客观评价，分析对比后，才能作出正确决择。无疑，干燥装置价格的估算方法，对干燥设备的推广应用至关重要。第二节影响干燥设备价格的因素一套功能完备的干燥装置，除主机（干燥机）外，大多还包括热源、换热、给$#"! 第十四章干燥机的价格估算方法料、排料、尾气处理系统及电气控制等（间接加热式干燥机与此略有不同），有的还可能包括物料预处理装置（如混合，破碎，成型，打浆、预加热等）或溶剂回收及热量回收系统，计算机自动检测及控制系统。根据物料的不同，大多数情况下，辅机的价格与主机相差无几，有时还会比主机价格高出许多。但由于大多数辅机，如风机，翅片换热器，旋风分离器，布袋除尘器等，均为标准化定型产品，很容易从供货厂商处或有关资料中查询到价格，为此，本章仅重点讨论干燥机主机价格的构成因素。影响干燥机价格的因素很多，我们对主要的几项分别予以讨论。一、成本费用成本是生产厂家制定价格，用户购置设备预估投资费用时都必须考虑的因素。除极特殊情况外，成本应是制定价格的最低界限。干燥机的销价必须能弥补研制与生产过程中已消耗掉的生产资料价值和已支付的劳动报酬，否则再生产就无法维持。成本费用主要包括以下几种。（一）固定成本费用是指在已确定的生产规模下，不随产品数量的变动而变动的成本费用，其中包括：产品试验考察费、设计研制费、市场调研及宣传广告费、销售费用、生产设备折旧费、管理人员工资及一切非生产性开支等费用。按现行财会制度，固定成本将被合理分摊到每台销售的干燥机中去，显然，销售数量越大，则分摊到每台干燥机上的固定成本则越低，销售价格相应也越低。为尽快收回研制新产品的投入，企业往往在最初销售的数台新产品中摊入较多的固定成本，这也是新产品售价一般都较高的原因之一，当然，新产品技术含量通常也较高。管理较好的企业，其固定成本也相应较低。（二）变动成本费用是指随产品数量的变化而相应变动的成本费用。主要包括：制造干燥机的$#"! 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册原材料、动力、燃料消耗，以及运输、存储等费用、生产工人工资和用户技术服务，安装，调试等费用。变动成本由于生产数量的增加，工艺与生产技术日趋完善成熟，亦会逐渐下降。（三）总成本费用及盈亏平衡总成本费用就是全部固定成本和变动成本之和。企业确定产品价格的基本条件是：总成本费用及应交纳税金之和，等于或小于产品市场销售价，否则企业将无法获利。将价格与成本列入坐标图中，得到图!"#!，其中的$点，是总成本费用与销售收入的交叉点，即是企业的盈亏平衡点。产品数量增加，销售收入增长，将出现盈余，否则企业将出现亏损。而销售收入，除与销售数量直接关联外，主要取决于销售价格，价格水平决定着图中收入线的斜率，在总成本不变情况下，它也决定着企业的盈利水平，即图中阴影部分面积。图!"#!价格与成本平衡图二、技术含量及服务水平干燥机作为一种技术产品，除了它的成本能决定其销售价格外，干燥机的性能，质量，可靠性等技术水平及售后服务，也在很大程度上影响价格水平。!&%" 第十四章干燥机的价格估算方法（一）通用型产品加箱式干燥器，通风带式干燥器，喷雾干燥器，回转圆筒干燥机，振动流化床干燥机等。近些年生产技术已逐步成熟，国内外的生产厂家也很多，每年都有批量不等的产品投入运营。但由于各生产厂家规模不同，质保体系、生产水平、产品质量、性能及可靠性仍有较大差异，因而其销售价格也有较明显的不同。如振动流化床干燥机，国内目前已有十几家规模不等的工厂在生产。同样规格的这种干燥机，销售价格差异在!"#$%"#以上。但用户仍愿意购买价格偏高，性能和质量、可靠性均有保证的产品。因为具有一定规模的生产厂家，其加工手段比较齐全、质保体系完备、售后服务跟得上，设备无故障运行时间较长，他们的产品市场占有率在&"#以上，信誉良好。用户因机器高性能而节省的运行费用以及维修费用和减少停工损失带来的好处，完全可抵消并大大超过购置设备时多付出的费用。尤其对于那些大型化工及工矿企业，干燥工段往往是生产线中重要的一道工序，故障停产!’的损失都将是巨大的，因而设备的优良性能和运行可靠性是他们购置设备时的首先需要，同时，他们还非常注意供货厂家的生产技术实力，已售的生产设备实际应用情况和售后技术服务水平。优质优价的市场原则，促进了干燥机生产企业素质的提高和技术进步，相应地也保证了，干燥机性能的稳步提高，对用户大有益处。（二）技术先进性产品如果说，用户在选择通用型干燥机时，是通过选择技术实力雄厚的企业来选择干燥机的话，那么，对于技术先进性产品，他们则往往将注意力集中在干燥机本身的优异性能上。干燥机作为一种高能耗装备，看其是否先进，除能满足干燥工艺要求外，主要视其能耗指标以及运行费用，投资大小，体积，自动化水平，干燥产品质量，维护难易和寿命等，而每一种优异之处都能使用户获益，诱惑力是相当大的。因此，即使比同类干燥机价格高些，用户也乐于接受。例如，对于粘性膏状物料和滤饼，通常采用稀释打浆后再喷雾干燥，设备庞大，投资高，能耗大。("年代开发的旋转闪蒸干燥机解决了这些问题。表!%)!和图!%!"(* 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!"分别给出了两种干燥方法的热耗与投资比较。在表#$!#中，旋转闪蒸干燥机比喷雾干燥机占地节省%&’，热耗节省$(’。在图#$!"中，用两种不同图#$!"喷雾干燥与旋转闪蒸干燥投资比较方法干燥同一种物料时，喷雾法将物料稀释为含固量)&’，温差#&*+，投资指数为#""；而采用旋转闪蒸干燥机时，物料不必稀释，含固量$%’，温差#**+，投资指数为%&，比前者投资节省)*’。显然，用于粘性膏状物料和滤饼的干燥，旋转闪蒸干燥法是一种全新的先进技术，属于首先选用的机型。它带给用户的直接利益是投资少，占地小，长远利益是每年可节省大量能源，使干燥成本下降，缩短投资回收期，提高利润率。这种干燥机在国内一问世，便得到广大用户的认可，尽管产品售价高达每吨&万元以上，在目前所有通气式干燥机中几乎居最高价位，但仍受到普遍欢迎。这就是技术含量影响价格的典型例证。当然，研制一种新干燥技术，企业是要投入一笔相当大开发资金的。但企业的投入与回报率，对通用型干燥机产品和技术含量高的新技术产品，是绝对不同的。新技术产品社会效益大，产品受欢迎，人们所能接受的价位通常要高出成本许多，企业的利润丰厚，回报率高。#*%( 第十四章干燥机的价格估算方法表!"#!喷雾干燥与旋转闪蒸干燥热耗比较占地面积生产能力给料含固单位产品热&#!量$*耗$+·’(#!$%$’(·)喷雾干燥机&,&-,,-,./001!,.旋转闪蒸干燥机.",,,0-!/2,1!,.（三）专利产品具有独创性，新颖性和适用性的专利技术，在一段时间内受国家专利法保护，不必担心利润丰厚招致其他企业的竞争。同时，由于新技术对用户有较大的吸引力，因此这类产品的价格也会明显高于同类其他产品。有时，在购置设备同时，用户尚需支付一定的专利使用费，致使用户一次性投入增加。三、市场需求在国家宏观调控的市场经济条件下，市场需求在很大程度上影响着干燥机的价格波动。比如，当国家基本建设投资规模较大时，对人造木板需求趋旺，价格上扬。于是，人造板制造行业成为新的投资热点，相应的，生产木质纤维板和刨花板的干燥机需求趋旺。用户争相催购干燥机尽快投产，赶上旺市，往往携款坐等购货。此时，用户将不过份考虑干燥机价格的高低，时间对他们来说是第一位的。与此同时，市场需求也极大影响着制造干燥机的原材料价格，当市场旺盛时，原材料供需矛盾突出，价格上涨，推动干燥机价格随之上涨。不过，市场需求也有平抑价格上扬的功能。当某种干燥机价格上涨后，需求的加大会刺激新的生产企业加入到竞争行列中来，而激烈竞争局面的形成会迫使价格下滑。另一方面，一种干燥机价格上扬后，用户会自然倾向于选购功能相近，但价格偏低的另一种干燥机，这也会拉动价格回落。当采用竞争性招标方法选购干燥机时，用户可处于有利地位，一般能以较!,43 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册低价格购得理想干燥设备。针对特殊用户研制的干燥机产品，其价格水平与市场需求无关，但一般要高于同样复杂程度的其他干燥机，因其产量有限，固定成本所占比例较高。四、产品生命周期干燥机的新产品生命周期，虽然不像小商品那样明显，但在它发展的不同阶段，价格水平也会有较大差异。在开发初期，人们对新产品认识尚不足，销量有限，但企业几乎没有竞争对手，确定价格时只需考虑自身成本、利润及用户接受能力即可。好的新产品，再加上成功的宣传推广手段，往往会在短期内收回研制阶段的投入，并为企业创造可观效益。当产品进入成长期和成熟期时，由于企业技术已成熟，总成本下降，其他企业的介入加剧了竞争，因而，此时的价格将有很大的灵活性，最先开发新产品的企业已有能力采用让利手段来排斥竞争者，价格接近合理水平。干燥技术的衰退期不很明显，因每种干燥机均有自己特定的适用范围。如比较原始的箱式干燥机和回转圆筒干燥机，至今仍占有相当大的市场。但当一种干燥机出现了改进型，或替代产品时，它会失去部分或大部分竞争能力，进人保留期，这一阶段的价格以保本为原则，但并不会像小商品那样完全退出市场。第三节干燥装置的一般定价方法一、以成本为中心的定价方法（一）收支平衡定价法按照这种方法定价，首先要计算出全部固定成本!"和单位变动成本#"，#"!! 第十四章干燥机的价格估算方法然后预计全部固定成本推销完毕时的台数!，并按下式计算价格"（不含税价格）"!#$"!#%$（$）（%&’%）此即为最低价格，大于(的部分即为企业利润。利用这种方法计算价格较为灵活，只要改变)，便可调整价格，使价格既能适应用户要求，又能保证企业获取一定利润。该法适用于定型产品和固定成本明确的产品。（二）成本基数定价法当新产品研制阶段、或固定成本无法精确计算时，企业一般习惯于用成本基数法确定价格。此时，首先确定出单位变动成本%$，然后，根据本企业情况，总结出在一般情况下，%$占总成本加合理利润的比例&（在此，总成本只包括固定成本合理摊入部分），于是，价格按下式计算’%"!%$·&（$）（%&’*）其中系数&受产品技术水平、企业规模、开发投入、固定成本及市场需求等影响。一般为+,&-+,.，企业规模较小，产品技术水平一般，或开发投入较小者，取较大的系数。该法计算方便，简便易行，同时又能保证企业获得预期利润，调整也很方便。但系数&的选取很关键，它应是在大量统计数字基础上总结出来的，在实施中还应随时加以修整完善。当企业规模较大，产品品种又较多时，固定成本的合理摊入决定着&的大小。二、需求为中心的定价方法一接受价值定价法这是一种适应现代营销观念的新型定价方法。它以市场需求的变化及用户对价格接受程度为定价基本依据，不再强调产品的成本。企业在定价时，首先考虑产品的性能、质量、服务水平等，会给用户以什么样的感受，达到什么样的可接受价值水平。企业需判断的不是产品成本，而是用户能认同的产品价值，即产品在用户心目中的价值。然后据此定出产品价格和预测目标成本。目%+./ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册标利润，在实施中再将预测目标成本与实际成本作比较，对所定价格予以修整。很显然，这种定价方式是倒置式的，不追求对成本计算的精确性，但对用户及自我判断须准确，否则将影响市场推广。在消化吸收引进国外先进干燥技术而生产的产品时，企业一般也用这种方法确定价格。通过一定传媒让用户了解国外该产品性能及价格，然后以相当于国外产品价格!"#$!%&确定自己产品价格，经验证明，用户一般能接受这种价格。一些小规模生产企业也愿用该法定价。他们以那些规模较大，在国内干燥机市场上有较大影响企业的价格为基准，乘上一个缩减系数，作为自己的销售价格。因他们的生产成本较低，乘上一个缩减系数后的价格仍能给他们带来丰厚的利润。用户往往在获得了大企业的该产品价格的信息后，对那些技术简单、加工难度不大的干燥机，有时也愿意考虑这一差价给自己带来的直接利益，愿意接受规模较小企业所生产的产品。三、竞争定价法这是一种以抢占市场，排斥竞争者为主要目的的定价方法。比如上面讲到的，小企业采取用大企业价格乘缩减系数定价法，当缩减系数小时，属接受价值定价法；当缩减系数较大时，便是竞争定价法，以价格优势弥补技术水平、加工能力、售后服务等方面的不足，抢占市场。竟争定价法虽然也是以成本为依据，但最终价格有时不受成本约束。投标的定价属典型的竟争定价法。企业必须知己知彼，准确判断，既考虑合理利润，又要分析中标概率，力争使自己的报价低于对方，但又不至于低得过多。!’(’ 第十四章干燥机的价格估算方法第四节用户投资估算一、装置大小大概算当用户计划购买一套干燥设备时，必须首先进行选型，即大致确定可用哪几类干燥设备能完成物料的干燥作业，并估算出装置大小，然后据此分别进行投资估算和运行成本估算，再将几种干燥机作出经济技术性对比，从中选出较优者。干燥机选型与规格概算时，可参考同行业已有的经验，或本书绪论部分及相关章节。二、同行业或相近行业类比法投资估算装置大小，确定后，一般可通过询价确定投资额，当询价困难时，可通过考察同行业或相近行业中运行着的干燥装置，推算出价格。此时应考虑到物价上涨因素。表!"#$给出了一种振动流化床干燥机在不同年代的销售价格。由表中可看出，价格变动与国家总体物价上涨幅度有关。表!"#$一种振动流化床干燥机价格变动表时间!%&&!%&%!%%$!%%’!%%"价格（元(台）’%"))"*!))+"%&)*)+$)*’++)当选定的干燥装置与已知干燥机规格不同时，可采用幂指数法，由下边的［$］经验公式确定干燥装置价格!!!)%! 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册#!!"!（#"!$"#）（!%&’）)’式中，!为已知干燥机价格，元："为选定干燥机的特性参数，(（(）；"为已#!#)’知干燥机特性参数，(（(）；#为幂指数（见表!%&’）。表!%&’设备价格估算的幂指数表设备名称规格指数离心风机#*%+%#(’$,#*%%旋风除尘器#*#!+%(’$,#*-!组合式旋风除尘器%+.%(’$,#*--筛分机（振动）#*)+-()#*--斗式提升机’+/#(#*/)带式输送机/+!.()#*/#螺旋输送机!*%+#*0()#*/’盘式干燥机!+!.()#*/#板式干燥机!*%+.)()#*/%隧道式干燥机)+!#(’#*/#回转干燥机%+.’(’#*-)表!%&’中未列出的干燥机，可用幂指数#"#*-来粗略估算。以上估算时，也同样要考虑到不同年代产品价格变动情况。三、由干燥机特性参数估算价格12345673和89:74在调查了北美市场上的若干种干燥机后，推荐用下式估算干燥机价格!（美元）!#.) 第十四章干燥机的价格估算方法(!!"#$%·&·’（!）（"#$"）式中，"#$%为干燥机市场的通货膨胀指数，%&&’年&()*"；&为经验系数，)’见表%"+"；’为特性参数，,或,；(为指数，见表%"+"。表%"+"干燥机价格估算的指数&和(规格指数附属设备干燥器形式’材质备注’-,（含在总价中）)&(.-,箱式（常压）%/0’0%/1#1*(1铝加热器、仪表箱式（低真空）(0’0’1%21*/)铝加热器、仪表、真空泵卧式搅拌1*1)0’0&//1*’1碳钢非加热搅拌器卧式搅拌（真空）1*1)0’0&%1’1*")不锈钢带式输送（穿流）%20$0(1)%1*(&不锈钢传动部、风机、加热器直燃式回转筒%#1*/2传动装置、炉子、热交换器、材质为不锈钢)10’0’11碳钢风机、粉尘收集器、仪表时价格乘%*(热风式回转筒%"1*//蒸汽管束’0’0’11((1*(2碳钢仪表不锈钢时乘%*#滚筒（单或多滚筒）%0$0"1)%1*(1铸铁驱动装置、风机双锥真空回转1*%0’0%"211*#1不锈钢流化床（间歇）1*11’0’01*//%"%1*"#加热、风机、过滤、仪表’为床层体积喷雾（离心雾化）%0’0’11"#1*()不锈钢加热、风机、过滤、仪表不锈钢时乘振动床%0$0%)&1*#1碳钢%*/"经验公式（%"+"）考虑到了各种干燥机的不同技术含量、复杂程序、加工难度等对价格的影响，因而也可用来估算我国生产的干燥机。但考虑到不同的国情，在利用式（%"+"）时，通货膨胀指数须调整。参照表%"+)，如%&&’年通货膨胀指数定为&()*"，则%&&"年和%&&(年（%&&(年干燥机价格与上一年相同）的%1&’ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册通货膨胀指数为!"""#!，即!"#$$%&!"""#!（在此将!$$’年和!$$%年对!$$(年的物价上涨系数取为%)）。另外，北美市场和中国市场物价总水平不同，根据经验，同样规格的干燥机，其人生币价格%应在原基础上乘综和系数&，即*%*&%·&（+）（!’,%）式中，&随企业规模、加工能业、产品质量、信誉、产品性能、服务水平等不同而不同，通常可取&&"#-."#’。四、干燥机价格估算实例设有一用户，通过用行业调查及查阅有关资料，计划购买一台振动流化床-干燥机，其性参数为流化床面积!!/，试预估其投资数额。当用户没有任何其他可供参考的价格资料时，可用经验公式（!’,’）和式（!’,%）来预估干燥机价格。查表!’,’，得’&"，(&"#0，材质为不锈钢时的系数为!#1’，所以该干燥机的价格为(%&!"#$·’·)"#0&!"""#!2$2!!2!#1’&0$"3（0!）取综合系数&&"#(，美元与人民币汇率3#(元，则%*&%·&·3#(&!$1$-1元即，该用户欲购之干燥机价格约为人民币!$1$-1元。!"$’ !"!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第五篇!!!!!!!!!!!!!!!!食品冷冻干燥设备与技术工艺!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!" 第一章食品冷冻干燥原理第一章食品冷冻干燥原理第一节概述食品的保鲜技术已有数千年的历史，经过漫长的历史演变，人类在实际生活中发明了各种保鲜方法，如干制（晒干、风干）、腌渍（盐制）、熏制（烟熏）、罐装（罐头）、冰鲜（冰藏）等等。随着现代科学技术的发展，制冷技术、冷冻干燥技术、电磁波技术和化学保鲜剂技术以及完善的冷链技术广泛应用于食品保鲜领域。生鲜食品经冷却（预冷）、冻结、冷藏、冷冻于燥，其保鲜期大大延长。这不仅为现代社会的“美味佳肴”提供必需的新鲜食品，而且为推进食品流通技术现代化提供了可靠的技术和设备装备。冷冻干澡技术发明于!"!!年，最早应用于生物材料、生物器官及细菌的干燥。#$世纪初用于医药界，如卫生棉纸、药品、微生物产品的保存，%$年代才开始应用于食品加工。丹麦阿特拉斯公司制造的第一代冷冻干燥设备采用了蒸气喷射泵系统。&$年代采用干式冷凝器取代了蒸气喷射。此后随着间歇式冷冻干燥设备的完善，又开发了连续式冷冻干燥设备。经过近’$年的发展，冷冻干燥技术有了限大进步。各国专家在综合研究了各种冷藏方法优缺点和基础上，对食品冷冻干燥过程中所发生的物理变化、生物化学变化以及在真空低温条伯下件质、传热、水蒸气凝结等理论进行了进一步研究并取得了重要发明，在实际中获得了广泛应用。目前冻干食品在国际市场已占有一定份额。随着冻干技术的进步和冻干食品成本降低及其品质优!$)( 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册越于热风干燥食品而越来越被人们所认识，由原来的“梦想食品”逐渐变成“现实食品”，其销量也越来越大。冻干食品不仅在零售业销售，还被快餐业、配送食品业、汤料业、企事业食堂、餐厅饭店、食品加工厂以及军用食品、宇航食品及其它方便食品所采用。宜加工冷冻干燥的食品有：（!）饮品。咖啡、茶、速溶果汁等。（"）蔬菜类。小葱、香菇、菠菜、香菜、胡萝卜、山药、辣椒、大蒜、姜、洋葱、番茄汁、南瓜、辣根、牛蒡等。（#）水果类。切片香蕉、草莓、桃、杏、荔枝、龙眼、柠檬、果冻、果汁、梨片等。（$）水产类。对虾、贝类、银鱼、甲鱼、鱼片、蟹肉、金枪鱼等。（%）肉类。牛肉丁、猪肉丁、羊肉丁、鹿肉丁、兔肉丁、牛肉粉等。（&）禽蛋类。蛋粉、鸡肉丁、鹅肉粉、鸭肉丁、蛋白粉、蛋黄粉等。采用冷冻干燥方法制成的冻干食品具有如下优点：（!）可再构成性能好，复水速度快，无论冷水或热水均可使食品迅速复水，即通过脱水过程的可逆循环使产品恢复到初始状态，为任何干燥方法所不及。（"）在冷冻干燥过程中食品不会因较强的水表面张力而干缩，亦不会由于水的移动造成盐的集聚或浓缩而使其变性，故食品表面无开裂、硬化等现象。（#）由于食品是在低温、低氧的状态下进行干燥，因而最大限度保持了食品的色、香、味，其内部组织结构、成分均不被破坏。（$）冻干食品的含水率约#’左右，对微生物、生物化学和化学变化保持相对稳定，所以在无冷藏条件下可以长期贮藏。（%）食品始终处于低温、低氧和密闭状态下，可以避免交叉污染、吸潮和氧化。（&）在冷冻干燥过程中，食品产生大量气孔呈皱缩状，重量减少()’*+)’，既节省包装和包装材料，又利于运输，特别适于空运。!)+, 第一章食品冷冻干燥原理第二节食品冷冻干燥原理冷冻干燥亦称升干燥、真空冷冻干燥，既首先将被干燥物快速冻结至温度中心点为!"#$%&’$，使其内部水分固定在最初位置上并形成均匀细小的冰结晶，然后在选定的真空和加热条件下使冰直接升华为水蒸气除去物料内部水分从而获得优质干燥物的方法。一、水的相平衡及三相点二、食品冻结食品冻结是食品冷冻干燥过程的首要步骤。目前采用的冻结方法有两种。（一）自冻法依据水随压力降低其沸点也降低的物理性质，将食品置于真空槽中抽真空，当压力达到一定值，即闲发点时，食品表面的水分开始蒸发，吸收汽化潜热（(’’)*+,-).约/0"/)1-).）带走食品的热量，继续真空可以使食品迅速冻结，这种方法称自冻法。该方法对冻结速度不敏感的食品如青豌豆、芋头等适用，而对冻结速度较敏感的食品如青刀豆、菠菜等大多数食品不适用，因此目前这种方法在食品冷冻干燥中不多采用，在医药生物的冷冻干燥中被广泛采用。（二）预冻法食品在冷冻干燥之前，首先在快速冻结装置中或冻结间进行快速冻结。由于冷冻干燥工艺要求食品呈颗粒状，所以采用流态化单体快速冻结方法最为适"’22 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册宜。速冻后的食品贮藏在!"#$的冷藏库中，随时取用进行冷冻干燥。冰结晶大小是影响冻干速率的重要因素。快速冻结形成均匀细小的冰结晶，因而已干层通道细小，水蒸气逸出阻力大，干燥速度慢。而慢速冻结形成较大的冰结晶，空隙通道大，水蒸气逸出阻力小，干燥速度快。所以，仅从冻干速率认识冻结速度以慢冻为好。但是，对于冻结速度不敏感的食品，如豌豆等可以采用慢冻方法，而对冻结速度比较敏感的食品如草莓、青刀豆等，则必须采用快速冻结，以保证食品的冻干质量。三、食品冷冻干燥过程食品冷冻干燥是一个复杂的传质传热过程。在全部干燥过程中，食品表层的冰结晶因低压受热首先升华成水蒸气被抽走，然后冰界面（升华界面）逐渐向食品核心推进。水蒸气沿干燥层通道逸出，直至食品含水率达到%&，真空冷冻干燥全过程方告完成。严格地讲，食品冷冻干燥过程应分为三个阶段：（一）第一阶段———表层升华干燥即食品表层干燥。此阶段形成的干燥层呈海棉状开放结构，表面无任何变化，水蒸气的逸出也不会引起食品成分变化和组织结构位移，因而为第二阶段干燥水蒸气的逸出提供了良好通道。而热风干燥水分通过毛细管作用迁移到食品表面蒸发，溶于水的盐分、糖分等被带至食品表面，食品特征发生变化，收缩变形。此阶段的干燥时间约占总干燥时间的%’&，升华的冰晶量占总冰晶量的()&。食品的实际温度应低于食品所能允许的最高温度，加热温度不可以使食品过热而受损。冰界面（冰线、升华界面）推进速度约"**+,。如图"!"所示第"层、第-层。""’’ 第一章食品冷冻干燥原理图!"!球状食品（如豌豆）冻干过程示意图（二）第二阶段———深层迁移干燥如图!"!所示第#层、第$层。即冰结晶升华成的水蒸气通过已干层（第!、%层）枝状孔隙逸出。此阶段，由于已干层的包裹，使第#、$层冰界面冰晶升华变得越来越慢，其主要原因在于：（!）供热通过已干层到达冰界面传热热阻增加。（%）第#层冰界面冰晶升华成水蒸气通过已干层孔隙迁移至食品表面阻力增大。在迁移干燥过程中，由于水蒸气迁移阻力增大，升华速度减慢，耗热量减少，此时如供热过剩食品将融化或产生变性、烧损等，使冷冻干燥失败，这种现象对液态或固态食品称崩解现象。发生崩解时的温度叫崩解温度，因此生产厂必须严格控制加热温度，避免损失。迁移干燥阶段约占总干燥时间的#&’，升华冰晶量占总冰晶量的#&’。（三）第三阶段———解吸附干燥又称二次干燥。这是全部冷冻干燥过程最后阶段的干燥。当冰界面到达食品中心位置时，以游离水结成的冰结晶，即游离水已升成水蒸气，使!、%、#、$层得以干燥，而未被冻结或已经冻结的部分则是解吸附干燥阶段开始。按照快速冻结原理，食品中的自由水（也叫游离水），即食品的汁液和细胞!!&! 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册中含有的水分，其冻结点在冰点温度以下，极易冻结。而另一部分水是胶体结合水，即构成胶粒周围水膜的水。这部分水被规整地吸附着，其冰点比自由水低得多，极难冻结。例如青豌豆，在温度中心点为!""#时全部水分的$%&已冻结。肉类食品的冻结率!’(#时为)*&，!"(#时为$(&，!+(#时为$"&，!,(#时为’((&。当冻结温度未能达到使食品全部水分冻结的状态时，胶体结合水就存在于食品层中，冷冻干燥的最后阶段就必须排除这部分水分，以保证食品规定的含水量，延长其贮存期，这就是解吸附干燥之目的。在升华干燥和迁移干燥阶段中，加热温度必须低于食品低共熔点温度，以保证冰结晶不融化。而在解吸附干燥阶段，由于胶体结合水被规整地吸附着，具有较高能量，因此必须提供足够的热量，才能使这部分水从吸附层中解析出来。其加热温度应控制在不使食品过热变性的范围内，即*(#-,(#之间。当冻结完全达到使食品全部水分冻结的状态时，胶体结合水生成化学结合水，这部分水以冰晶形式升华成水蒸气逸出，其升华干燥速率提高。显然降低食品的冻结温度有利于升华干燥。解吸附干燥过程中，必须尽快提高水蒸气分压力差，即高真空，以促使食品深层的水蒸气尽快逸出。解吸附干燥阶段约占总干燥时间的+%&，排出的水分约占含水量的"-+&。四、食口冷冻干燥过程的加热食品冷冻干燥过程的传热方式主要是热传导换热和辐射换热，而传质方向与换热方法有关。采取食品与加热板接触式加热时，传质和传热的传递方向相同。这是由于热量通过加热板传递给食品，再通过食品冻结层传至升华界面（冰界面、冰线），而水蒸气则是通过已干层逸出的缘故。如图’!"所示。’’(" 第一章食品冷冻干燥原理图!"#接触式加热时传质与传热示意图!"加热板#"食品冻结层$"食品已干层%"传质方向（水蒸气逸出方向）&"传热方向采取辐射加热时，辐射热通过已干层传递到升华界面（冰界面、冰线），即热量由外向食品深层内传导。而升华的水蒸气则通过已干层由内向外逸出，因此，传递和传质方向相反。如图!"$所示。图!"$辐射加热时传质和传热示意图!"加热板#"食品冻结层$"食品已干层%"传质方向（水蒸气逸出）&"传热方向加热方式有直接加热和间接加热两种。直接加热采用电源产生辐射热对食品加热，如红外线、电热管、电热板、微波等。间接加热采用载热剂对加热板加热，加热板通过导热和辐射再对食品加热。常用的载热剂有硅油、乙二醇、水、水蒸气等。目前国产食品真空冷冻干燥装置常用的加热方法如图!"%所示。这种加热方法采取热传导换热和辐射换热两种方式，即下下加热板$产生的辐射热对放有食品的托盘%加热。每一层的上加热板辐射热直接对食品加热，热量通过已干层向升华界面（冰界面、冰线）传导。下加热板辐射热却对托盘%加热，然后热量由金属层以热传导方式通过食品已干层传递给升华界面（冰界面、冰!!’$ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册线）。图!"#采取传导和辐射换热的加热方式示意图!"吊架$"真空罐体%"加热板#"托盘&"食品’"捕水器!!(# 第一章食品冷冻干燥原理第二章食品冷藏第一节概述在发展中国家，由于冰箱在家庭中的普及，冷藏食品已占主导地位。尤其是冷藏运输的过程中，冷藏销售柜的普及和冷藏能力的发展，大大促进了冷藏食品市场的增长。!"世纪#"年代和$"年代，食品制造商推出了许多冷藏食品，旨在增加方便性，延长促鲜期，扩大食品的供销品种。可以认为冷藏比加工食品更加新鲜和更天然，由于有较长的货架期，比非冷藏食品更加方便，而与冷冻食品相比更易于食用。许多食品经冷藏之后直接进行消费。表!%&所示为一些需要进行冷藏的典型食品。在些食品需要冷藏，而有些食品仅仅是在消费者打开包装之后才需要冷藏。食品冷藏的主要目的是通过降低分解反应和限制微生物的生长来延长货架期。通过降低化学反应速度、生化反应速度和微生物的生长繁殖速率，低温贮存能够延长新鲜期和加工食品的货架期。一般认为，冷藏是将食品保存在%&’$(的温度下。除了低温之外，其他的一些因素也会影响到冷藏食品的货架期。对于新鲜食品，这些因素包括食品的种类和品种、采收的条件（机械损伤，微生物的污染，成熟度）、保存时的空气相对湿度（例如会影响到干燥）。对于加工食品，影响货架期的因素包括食品的种类，加工过程中酶和微生物破坏的程度，加工和包装&&") 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册过程中的卫生因素，包装的性质（隔绝性）表!"#典型的需要冷藏的食品乳制品：牛奶，酸奶，乳酷，黄油，稀奶油等肉类：牛肉，猪肉，鸡肉，水产品，火鸡等熟制色拉：通心面色拉，金枪鱼色拉，卷心菜色拉，土豆（马铃薯）色拉等新鲜的面条蔬菜鸡蛋色拉：凯萨色拉，调理色拉等浸蘸汤料、调味品和沙司：蛋黄酱，芥末，番茄沙司等膏糊类：人造奶油，膏状混合物等即食食品：比萨饼，即食午餐等冷藏面制品：肉桂卷饼，$%&’(()*+(，饼干等糕点的甜食：蛋糕，布丁等果汁和饮料：橘子汁，苹果汁等低温除了降低微生物的生长速度之外，还能够控制化学、生物化学、物理化学变化的速度。例如，脂肪的氧化速度、非酶褐变的速度、糖的转化速度、酶促褐变速度、呼吸强度等都会在低温下被降低。冷藏还能够减缓产品色泽和风味的变化，以及降低食品物理性质的变化。不过，有些维生素的变化在低温时仍有发生。所有这些作用的总和决定了冷藏食品的货架期。以牛奶为例说明冷藏是如何延长食品货架期的。牛奶在,-./01经过短时间的巴氏杀菌，以破坏能引起腐败的微生物。然而，牛奶肯定不是无菌的，巴氏杀菌不能够将牛奶中的所有微生物杀死。残留微生物的生长和繁殖速度取决于贮存的温度。假如牛奶放在室温条件下，在!.23内就会变质。这里所说的变质是指由于产品中微生物引起的大量的化学变化，以致于使产品的风味和质构（如蛋白质分解）都发生改变。当将牛奶贮存在-1的环境中，这些微生物的生长速度十分缓慢，此时牛奶的货架期可以延长到!周。加工条件对这一变化情况有着很大的影响。当牛奶受到更强的热处理，如采用超高温短进杀菌##0, 第一章食品冷冻干燥原理（!"#），牛奶中的大多数微生物被杀死，产品的货架期可以延长到数月。但是，并不是所有的食品在冷藏条件下都可以延长货架期。有些产品在冷藏时易产生冷害，一些水果和蔬菜对冷藏就表现出不适性。如香蕉在低于$%&的冷藏过程中其色泽迅速变褐，柠檬在冷藏时其表皮易产生褐斑。另一种不适合于冷藏的常见食品是面包，这是由于低温下面包的老化速度增大。产品最长货架期的最适贮存温度取决于产品的类型。表%’%列出了各种食品的最适贮存温度范围。()（*$++%）提出了各种食品的最适冷藏条件。鲜鱼、肉制品的保鲜应尽可能在最低的冷藏温度（略高于冰点）贮存。其他的一些产品如牛奶、奶油、酸奶、色拉、三明治、面条、比萨饼、面团等在低于,&的温度不保存，其货架期最长。还有其他一些冷藏产品的贮存并不需要如此的低温，它们可在稍许高一点的温度，-.$/&比较适合，如煮熟的肉、黄油、人造奶油、硬奶酪和软质水果。每一种食品都有其最佳的贮藏温度，然而不可能每一种食品总是一直保存在最佳温度点。冷藏大体上可以分为四个阶段：商业贮存、运输、零售商贮存和家庭贮存。有些食品，尤其是一些需要冷藏的食品，一般都会经过数天至数周的商业贮存。在这种情况下，产品的保存通常（不是绝对）是单一的品种保存，保存温度控制在该种产品的最佳温度下。之后食品被送到零售商处。在冷藏车呈的运输是十分严格的，整个过程的温度控制有可能十分准确。然而，经常会遇到温度升高现象，尤其是在食品的装卸过程中。在这些过程中会有温度波动，对热敏感性的食品十分有害。产品一理到了零售商处，便被贮存于大的零售冷藏货柜中。在零售冷藏货柜中，许多不同的产品都同时存放于一起，供消费者选购。在零售商的货柜里，很难将温度控制在产品的最佳贮存温度。因为，消费者易取用和方便性也是十分重要的考虑因素。产品从零售商货柜中带回家里，然后进入冰箱保存。因为在这段运输过程中，基本上没有温度控制的措施，温度的波动很可能存在。因此，在产品进入分销系统后，不可能在最佳贮藏温度下贮存，会给热敏性的食品带来品质损害及造成微生物的生长繁殖。$$/0 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册表!"!一些水果和蔬菜的最佳贮藏条件食品温度#$相对温度#%货架期杏"&’()&/&*)!周香蕉**’+)*(’,0()/(+)*&1蚕豆+’!/&)/(+)*&1花椰菜&/(*&)*-1蓝莓"*)&/&)/(!周糙皮甜瓜!)-/&)/(()*(1胡萝卜&/0)*&&-),周芹菜&/(*)!月樱桃（酸）"*)&/&)/(.)+1樱桃（甜）"*/&)/(!).周黄瓜*&)*./&)/(*&)*-1茄子+)*&/&)/(+)*&1葡萄柚*&)*,0()/&-),周柠檬*&)*-0()/&*),月酸橙/)*&0()/&,)*0周莴苣&)*/()*&&!).周磨菇&/&.)-1洋葱（绿）&/(.)-周桃"&’()&/&!)-周胡椒+’!/&)/(!).月李"*)&/&)/(!)-周土豆（马铃薯）.)*&/&)/(()0月菠菜&/(*&)*-1草莓"&’()&/&)/(()+1番薯*&)*!’00()/&-)+月番茄（熟）-’-)*&0()/&-)+1西瓜-)*&0&)/&!).周来源于2345673与879:;<=（=*/00），>4（<*//!）。**&0 第一章食品冷冻干燥原理为了达到最长的货架期，冷藏方法可以与其他的保藏方法相互结合。如：气调保鲜真空包装，这样的保存技术可以延长产品的货架期。例如：经气调保鲜的产品和在普通大气下保存的产品其货架期的比较如表!"#所示。表!"$所示为几种水果的冷藏和气调保鲜条件（%&’()&*&(+,-，.//0）。十分明显，在冷藏条件下采用气调保鲜法能够显著地延长产品的货架期。也可以采用其他的一些防护技术，如采用微生物、化学抑制剂来降低生化和化学反应速度。表!"#气调保鲜与普通大气下保存产品的货架期比较（%&’()&*&(+,-，.//0）货架期56产品最适的气体组成12!34!普通大气调节气体法式油炸食品703708.7!.比萨饼（汉堡）!09:03;09$08!;#:维也纳香肠!03;08!0!#!汉堡牛排（带乳酪）!03;08.$#7表!"$一些水果的推荐冷藏温度和气调保鲜条件（%&’()&*&(+,-，.//0）水果温度5<2!含量5=12!含量5=苹果09$!9#.97草莓0#9.0.09.7板粟0#.0柑橘79.7.09.77无花果09779.0.79!0猕猴桃0!$97油桃"0-790!7桃"0-790!$97梨".-797.9:0-79$李0!79.!..0/ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册在美国，!"#$和%#$分别制定了冷藏肉禽和其他食品相关法规来控制冷藏食品的生产、包装、贮存。特别强调，冷藏食品必须于或低于&’()（*+,%）的条件下保存，杀死或抑制微生物生长的加工措施要足以达到要求。冷藏食品销售必须在冷藏条件下，其标签下应清楚地注明需要冷藏。加工过的、开袋后易污染的食品也需要在标签上加以注明。第二节食品冷藏的基本原理不管是新鲜食品还是加工食品，冷藏食品的生产一般都要经过以下几个或全部的加工步骤或操作过程。一、预处理一些食品在冷却到冷藏温度之前都要经过预处理。预处理旨在通过降低原料中初始微生物数量来达到延长食品货架期的目的。例如，从牧场得到的新鲜牛奶在运送到加工厂之前先要进行冷却，在工厂中再进行巴氏杀菌降低微生物的数量。巴氏杀菌奶必须再进行冷却，以便能达到&-./0的货架期。巴氏杀菌的强度是决定牛奶货架期长短的主要因素，杀菌强度越高，货架期越长。当然，提高巴氏杀菌强度会影响到其他的质量指标。鱼和肉冷藏之前的预处理由于降低了原料中的原始菌数，也会确保延长产品的货架期。例如，禽类制品为了保证延长货架期在冷藏之前必须先在抑菌剂（亚硫酸盐）中浸一浸。二、冷却工艺食品预处理之后，必须经过某些冷却方法将食品冷却到冷藏温度。冷却方式的选择主要取决于产品的类型，即液体食品、固体食品或半干半湿食品。冷.../ 第一章食品冷冻干燥原理却可以通过传导、对流、辐射或蒸发冷却来达到目的。辐射冷却在食品加工中占有一定位置，例如巧克力和糖果生产中的冷却隧道通常采用辐射冷却。不过，一般食品的冷却中它的应用要受到一定的限制。当产品的几何形状适合于与固体冷却器件接触时，可以采用热传导方式。例如，板式冷冻器和冷却器就可以用来冷却具有规则形状的牛肉片或鱼肉片。大多数食品是靠对流传热来进行冷却的。冷却剂既可以直接地与产品（固体食品）接触，也可以通过热交换器与食品（液体食品）进行间接地接触，以除去产品中的热量。冷却的速度取决于热量在食品中的传递速度和热量从食品表面向冷媒的传递速度。影响热传递速度的参数包括热交换器表面积、食品和冷媒之间的温度差、食品的热力学性质（如导热性）以及由于冷媒流动所产生的对流传热程（对流传热系数）。一般情况下，缓慢流动空气的对流传热系数可低至%%!"#$·&，快速流动水的对流传热系数可高达!’’"#$·&。产品中被除去热量的多少取决于产品的初始温度和热的产生方式（如呼吸热和相变热）。冷却时间和冷负荷可以通过运用非稳定状态的热传递原理结合冷却系统的能量平衡进行确定。冷却的速度会影响产品的质量。通常情况下，冷却速度越快，产品的货架期越长，尤其是那些货架期受微生物生长所限制的产品。如果食品在高温（或者是室温）下存放的时间长，则微生物的数量就会迅速增加，产品变质的时间（货架期）就会缩短。即使是产品以缓慢冷却，与快速冷却相比，它在较高的温度下所处的时间仍然较长，因此，缓慢冷却会带来微生物的大量繁殖，对于冷藏产品来说，为了防止微生物的生长繁殖，冷却速度越快越好。三、固体食品的冷却适合固体食品冷却的方法很多，但最经常使用的方法还是风冷，即将冷空气吹过被包装食品或未包装食品的表面。空气冷却器可以是一次冷却一批产品的间歇系统，也可以是连续系统。在连续式的压力空气冷却器中，产品通常是连续地输送到冷却系统中，同时冷空气循环穿过产品。空气流经机械制冷系(((( 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册统的蒸发器时得到冷却，然后被分布流过产品表面。连续式冷却隧道适用于多种类型的产品，包括肉类和焙烤制品。冷却隧道的设计应满足食品在隧道中被冷却的时间要求，以便达到所希望的冷却温度。对于冷却速度比较慢的产品，就需要很长的隧道，或采用节省空间的螺旋式冷却器。固体食品冷却也可以直接将产品浸没在冷媒中，如冰或者冷水中。将冷水直接喷洒到产品上也被用于产品的快速冷却。芹菜、芦笋、豌豆等蔬菜及玉米可以采用这种方法冷却，同样适用于肉类和禽类的冷却。在乳酪加工厂里，将乳酪直接浸没在冷却的盐水中进行冷却是常用的方法。由于水的热传导系数比流动空气大得多，因此与冷水直接接触时的热传导效率十分高。然而，并不是所有的食品都可以直接与冷水或其他冷媒接触。直接浸没式冷却系统可以是间歇式的也可以是连续式操作。其他固体产品的冷却系统包括直接接触式板式冷却器、真空蒸发冷却器、应用干冰或液氮的低温冷却器。固体食品冷却时有几个问题需要引起我们的注意。首先，未包装的产品在进行风冷或真空冷却进，水分的损失会极大地引起产品质量的下降。因此必须采取保护措施以减少水分的减少，通常是控制空气条件以降低干耗程度。第二个问题是冷却过程中产品的表面温度。冷媒的温度受到表面温度的限制。一方面，冷媒的温度越低，产品的冷却速度越快。然而若冷媒的温度太低，也意味着表面温度很可能会降低到产吕的冻结点以下，从而引起产品表面结冰的问题。因此要统筹地考虑这两个因素，以便确保产品的质量和达到最大的冷却效率。四、液体食品的冷却大多数液体冷却系统采用间接式热交换器，产品流经交换器的一个面，一级或二级冷却剂流经热交换器的另一个面。热量的传递通过热交换器两面的液体对流和金属壁的传导作用进行。热传递系数取决于对流和传导的大小。有时候，液体食品是间歇式的在罐或釜中进行，冷却剂在环绕容器的夹层中流"""! 第一章食品冷冻干燥原理动。这种情况下非稳定状态的热传递原理控制冷却时间。应用于液体食品冷却的热交换器可以是板式的、套管式的、降膜（或表面）式的、刮板式的，或者是夹层式的盘管冷却器。最常见的类型是板框式的。在板框式热交换器的设计中，许多板片被堆集在框架上，板片之间保留一定的空间，由橡胶垫片进行流体的导流。被冷却的液体和冷媒分别流经相隔的板片，该设计具有很大的热交换面积和很小的占地面积。这种热交换器具有能量守恒或能量回收的特点，通过对冷、热流体不同流动过程的安排可以达到节省能量的目的。五、冷藏产品的温度一旦降低到冷藏温度，冷藏处的温度就必须要保持恒定。有时候，产品的冷却和冷藏是在同一处进行的。也就是说将温度比较高的产品简单地堆放到冷藏处，在运输之前使其冷却到贮藏温度。因此，冷藏处有时也必须完成冷却操作，且必须有相应的设计。通常情况下，食品被保存在冷藏室里，靠冷空气的循环保持温度。乳酪一类的食品可以堆放在平板架上，肉类食品可以悬挂在挂钩上，或者存放于搁架上，或放在可以自动收回的小室中。冷藏室内的产品运输可以完全自动化，依靠计算机控制的输送设备，也呆以完全人工操作，操作人员驾驶着铲车或其他的运送设备将要运输的食品运出。冷藏处内空气的冷却用机械制冷系统，空气流经供制冷剂（氨或氟利昂）汽化的盘状蒸发器时得到冷却。用风扇或鼓风机使冷空气通过一系列的管道，分布于冷藏室的各处，以保持冷空气的适当循环。除非需要特殊的气体供给，一般情况下采用冷空气循环使用，以节省能量。对于某些产品，冷藏室内的环境也要控制，以便进一步确保产品质量。例如，苹果冷藏时就需要低氧气含量、高二氧化碳和氮气含量的大气。这种低温和气调相结合大大地延长了苹果的货架期。这样的条件也正在应用于其他产品，如肉制品、禽和鱼制品。"""! 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册在产品的冷藏过程中，也需要考虑到食品在保存时进一步产生的热量。例如，新鲜的产品即使在低温下也进行着呼吸，因而内部会产生热量，而像乳酪一类的产品，在冷藏过程中进行着形成风味的成熟反应。冷藏室内的冷却系统必须能够除去这些热量以保持温度的恒定。制冷系统也必须考虑到通过墙壁、门窗、楼板，或通过冷库门的开启所造成的热量损失。还有由于机械（如升降运输机）运转所产生的热量也必须考虑。要设计制冷系统，必须知道这些能量的大小，使整个系统保持能量的平衡，而确定冷藏需求量（冷藏吨位）。这亲才能够计算出制冷系统的制冷量。为了达到良好的冷藏效果，有几个因素必须加以注意，其中有几个前面已经提到。这些因素包括：（!）温度温度的控制是达到最长货架期的关键因素，但准确温控的意义是什么呢？对于机械制冷系统，由于自动控制的精度和除霜操作，总是会产生一定的温度波动，引起温度波动的因素还有，冷库门的关启、产品在贮存过程中呼吸热的变化、或由于机械设备所产生的热量。高的空气流动速度（通风时间）有利于温度保持恒定，不过，若温度能控制在"!#，就能基本上满足保存要求。对于量大或热比容高的产品，适当控制空气温度通常可以很好地控制产品温度，相对较大的空气温度波动只会对产品的温度变化产生较小的影响，产品表面的温度波动比产品内部要大得多。（$）空气循环要保持整个冷藏室内温度的一致，需要有适度的空气循环。产品的堆放应允许足够的空气流经所有产品。这一点对于那些能够释放出呼吸热和反应热的产品尤为重要（如水果、蔬菜和乳酪）。适当的空气循环辅之空气的温度控制，可确保放出的热量对产品贮存温度的影响降低到最小程度。（%）空气的组成对于空气的组成，有几个因素是很重要的。首先，空气中的水分含量对食品具有负面影响，因为许多食品的贮存都有一个最佳相对湿度。未包装的产品应贮存在相对较高的湿度条件，以防止产品的干耗失水。然而，较高的相对湿度易造成霉菌快速、大量地繁殖。一般情况下，冷藏中只控制中等的空气湿度。第二点就是要注意冷地空气中异味的存在。由于空气在整个系统中循环，异味不能够被除去。有些食品能够吸收这些异味，从而对产品!!!& 第一章食品冷冻干燥原理风味产生重大的影响。在空气循环过程中，利用活性炭过滤器可以除去绝大多数挥发性异味。最后，有些产品应当在气调环境中冷藏，气体的组成应设法延长产品的货架期。在这种情况下必需有控制氮气，二氧化碳和氧气含量的系统。六、冷藏运输产品从商业贮存点运输到销售市场可以利用铁路、公路、船运或空运，或者是几种运输方式结合进行。大多数食品采用铁路或公路运输，除非质量要求很高，需要有特殊快速的运输。一些特别易腐烂的产品，如草莓、芦笋、龙虾等最好采用空运，而其他的保藏技术不合适。由于空运费用比地面运输昂贵得多，因此，在决定采用哪种运输方式时，经济因素起着决定性的作用。产品从澳大利亚和新西兰运往日本、北美和欧洲，一般是在控制好温度和气体条件下，通过海运来实现。采用这种方式对捕捞业也十分重要，需要有合适的船舶制冷，以便使鲜鱼保持最好的质量。冷藏运输的首要功能就是在没有质量损失的情况下，将产品从收获地点和商业贮存点运送到零售商处。在运输过程中必须保持适当的冷藏和空气循环，以使产品温度接近最佳温度。即温度不能太高也不能太低。运输工具内不管采用什么样的制冷系统，必须适合于在运输过程中保持冷藏条件。冷藏系统必须能抵消通过运输车的壁面、地板和天花板所造成的热量损失，并能够承受间歇性的车门关启所造成的热量损失。另外，运输过程中新鲜产品的呼吸热也必须能够被冷却系统除去。高效、经济的冷藏运输系统的最佳设计必须考虑这些因素。冷藏运输系统可采用机械式制冷、低共熔板或液氮的直接气化为基础。（!）机械制冷系统大多数的冷藏运输都采用机械制冷系统，通常在运输车内有一个封闭的制冷系统，通过氟利昂在冷却环境内的盘管蒸发器内气化来提供冷却。类似于家用冰箱或汽车空调。其动力可以直接利用运输工具内的蓄电池或利用设置在冷藏库上的独立发动机，这种系统对于长距离的卡车或火!!!" 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册车运输是十分理想的。（!）低共熔板系统有些运输冷藏系统，尤其是本地分销链应用低共熔析板冷却系统。低共熔板冷却系统的原理是基于在低共熔温度（在这个温度下，水和盐成为一相，或成为固体熔液）下冻结的盐溶液。盐的低共熔混合物在其共熔点温度熔化时，能够吸收环境中的热量，从而产生制冷效果。常用的盐包括碳酸钾、氯化钾、氯化铵、氯化钠，它们的低共熔温度可从"#$"!%&。空气循环空过低共熔板，然后进入冷藏室，从而在运输过程中产生制冷效果。低共熔板必须通过外部制冷系统中的冻结，周期性地再生。（#）液氮通过喷洒或者液氮直接气化制冷已经应用于冷藏运输系统。液氮被直接喷洒到制冷环境中，由于液氮的汽化潜热，从而产生制冷效果。相对于机械制冷来讲，液氮直接汽化系统的应用受到限制，因为与机械制冷相比较其操作费用更高。七、零售贮存冷藏产品一旦被运送到零售商处，在被放到零售冷藏柜之前往往要先在普通仓库进行短暂的贮存周转。这些冷藏间的温度通常靠冷空气循环进行维持，冷空气先通过机械制冷的盘管蒸发器得到冷却。通常使用氟利昂和液氨作为冷却循环空气的初级制冷剂。产品在冷藏柜中的存放是温度波动的一个潜在因素。产品从冷藏库转移堆放到冷藏柜时，于室温下停留的时间不能太长。贮存在冷藏柜中的产品要经常轮换，以便让较早放入的食品首先被消费者买走，这样确保产品在冷藏柜中的存放时间不超过最佳保质期。产品在冷藏柜中的存放位置对温度也有十分重要的影响，冷藏柜中，位置之间的温度差异可达’&左右。最靠近冷却盘管和远离柜门的地方温度最低。显而易见，冷柜中温度分布对冷藏产品的货架期有十分重要的影响。为了最大程度地延长产品货架期，零售冷柜应该使产品保存在最适温度。然而，这些冷柜中经常存放着几种食品，而这些食品的最适保存温度各不一样，%%%( 第一章食品冷冻干燥原理因此，不是所有的食品都能够在他们的最适温度下保存。零售冷藏柜的另一个主要目的是给消费者提供可见和易取的方便性，故冷藏柜在大部分时间里都是敞开的，其冷量会不断地损失。另外，冷柜中的照明也需要消耗额外的冷量。因此制冷系统必须满足冷量的损失和照明所消耗掉的冷量，冷柜的制冷系统一般都是利用氟利昂作为制冷剂的机械制冷系统。八、餐饮行业的冷藏自助餐厅、餐馆以及其他的一些饮食服务行业都需要用冷柜保存食品。尤其是自助餐厅，其冷柜的功能与零售冷柜的功能完全一样，即在保持食品冷藏条件的情况下，还必须考虑到可见性和消费者易取用。有许多不同类型的冷藏柜可以满足这些要求。九、家庭冷藏冷藏食品一旦被消费者购回家者，必须将它们分开并快速放入冰箱中。产品被带回家的运输过程及将产品放入冷柜之前室温下存放的时间较长，会在很大程度上影响到产品的货架期。家用冰箱也是用氟利昂作为制冷剂的机械式制冷系统，其功能与许多零售冷柜完全一样。埋置在冰箱壁中的蒸发盘管与冰结器相连，为冰箱里面的空间提供冷量。冰箱外背面的冷凝器使制冷系统的氟利昂气再循环。对家用冰箱的要求与零售冷柜的要求相类似。其制冷系统应能够抵消通过冰箱壁损失的热量和冰箱门的开启所损失的热量。冰箱中物体的易取性必须与系统设计和制冷单元一致。冰箱中的温度一般都在!"#$以上。不过，通过隔离设计可以形成不同的贮存区，而保持不一样的温度。例如，在存放肉类制品的抽屈里，其温度就可以低一些。这个方面一个有趣的例子就是在新西兰的冰箱设计中设计了一个奶油存放抽屈，在较高的冷藏温度下保持其涂抹性能，可从冰箱中直接拿出使用。&&&% 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册第三节食品冷藏过程中微生物生长繁殖的控制温度对微生物生长繁殖的影响已十分清楚。从图!"#可以看出，低温使微生物的每一步生长速度都降低。低温使微生物菌群生长繁殖之前的迟滞期被大大延长，使指数期的生长速度大大地变慢。另外，微生物的代时，也就是从一个微生物子细胞的形成到它分裂为两个新细胞的时间，在低温下也明显增长，如图!"!所示。图!"#温度对微生物生长周期的影响###$ 第一章食品冷冻干燥原理图!"!温度对微生物代时的影响许多微生物在冷藏温度（低于#$）下不生长。然而还有部分微生物包括一些病原菌并不是这样的。例如，据报道，%型肉毒梭状芽孢杆菌在低温&’&$时仍能生长。单核细胞增生李斯特菌能在&$下生长；小肠结肠炎耶尔森氏菌能够在低于($的温度下存活和生长（)*+,-.*+/01.23456，7899）。正是由于这个原因，在冷藏保存时必须结合其他一些保存技术，以便确保达到商业无菌的效果。冷藏本身不能保证食品中没有病原菌存在。冷藏食品中，决定微生物生长繁殖最重要的一个因素大概就是微生物的最低生长温度。可定义为微生物能生长繁殖的最低温度。部分微生物的最低生长温度如表!":所示。然而，由于在测定微生物最低生长温度时使用的是经验参数，因此使用表!":所列的数据时必须谨慎。在确定微生物最低生长温度时，是通过测定微生物不能生长时保持的温度，或者是微生物的迟滞期为无限长。这样，在测定微生物最低生长温度时，观察时间就成了准确测定的关键因素。另外，许多加工因素对微生物的最低生长温度也有影响，必须对每一种食品分别进行分析考虑。7778 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册影响冷藏食品中微生物生长繁殖的外部因素包括：（!）原始菌数在冷藏过程中，微生物的种类和菌数在决定冷藏食品的货架期方面十分重要。一般情况下，原始菌数越高，食品的货架期越短。（"）食品的特性像水分活度、#$、微生物生长繁殖所需营养成分的含量和防腐剂的含量这些因素会影响冷藏食品的货架期。低#$、低水分活度、合适的产品配方可以延长食品的冷藏贮存时间。（%）加工过程的影响许多加工步骤会影响到冷藏食品的保存时间。这些加工步骤和过程包括冷藏产品保存的温度和时间、温度较高时进行预处理和保存的时间、对微生物的热处理（即巴氏杀菌）、#$、的调整、干燥（降低水分活度）、防腐剂的添加以及贮存环境。表"&’部分微生物生长繁殖的最低温度（()*+,-)和.-/01233，!455）微生物最低温度67嗜水气单胞菌!9’蜡状芽孢杆菌:弯曲杆菌属":8型肉毒梭状芽孢杆菌%;%产气荚膜梭状芽孢杆菌"<大肠杆菌=单核细胞增生李斯特菌’类志贺邻单胞菌5沙门氏菌属’;"金黄色葡萄球菌!<副溶血孤菌’小肠结肠炎耶尔森氏菌!9:冷藏时，首先考虑的是腐败菌，然而，也有病原菌存在并在某些情况下生长繁殖。冷藏食品中的腐败菌列在"&>中。在冷藏条件下能够生存的病原菌如表"&:所示。!!"< 第一章食品冷冻干燥原理表!"#冷藏食品中的腐败菌（$%&’()，*++!）种类最低成长温度,-典型食品*.革兰氏阴性杆菌"/01新鲜食品不动杆菌属肉气单胞菌属禽产碱杆菌属鱼!"#$%&’&()*乳黄杆菌属摩氏杆菌属假单胞菌属+,$-$($"")孤菌属!.大肠杆菌,肠内菌"!02各种食品柠檬杆菌属大肠杆菌属肠杆菌属克雷白氏杆菌属变形杆菌属赛氏杆菌属/3革兰氏阳性芽孢菌104各种食品牙孢杆菌属梭状芽孢杆菌属5.乳酸菌104各种食品乳芽孢杆菌属链球菌属明串球菌属片球菌属4.其他菌菌种不同温度不同肉类节杆菌属棒状杆菌属库特氏杆菌属微球菌属**!* 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册种类最低成长温度!"典型食品#$酵母%&所有食品假丝酵母属德巴利氏酵母属汉逊氏酵母属克鲁维氏酵母属红酵母属糖酵母属圆酵母属接合糖酵母属’$霉菌%&所有食品曲霉属枝孢属地霉属毛霉菌青霉属根霉属轮生枝霉包括冷藏温度在内的冷藏参数对微生物菌群数的影响可以利用微生物的生长模型进行预测。而在微生物学中模型预测不是新方法，比较新的模型是用动力学参数来预测各种条件下微生物的生长和生存数量。最典型的是这些模型要依赖于大量有关微生物动力学与内外部参数相关的数据库，外部参数有温度等，内部参数()、盐的含量、营养成分的含量、水分的含量等。在广泛的条件下测定这些动力学参数，然后用一定的方法进行模型化处理，预测不同条件下微生物的特性。这些模型可以应用于现存数据之间的内插法，或比受试时更广泛范围的外推法，采用外推法确定数据时必须小心，因为不同的机制可以应用在不同的条件下，并在一个预测模型中造成很大的误差。++** 第一章食品冷冻干燥原理表!"#冷藏食品中的病原菌（$%&’()，*++!）种类最低生长温度,-单核细胞增生李斯特菌"./0小肠结肠炎耶尔森氏菌"*/1嗜水气单胞菌"./*2*/!蜡状芽孢杆菌*产毒最低温度0肉毒梭状芽孢杆菌水解蛋白质的*.2*!不水解蛋白质的1/123沙门氏菌3/*大肠杆菌#/*金黄色葡萄球菌#/#产毒最低温度*0/1产气荚膜梭状芽孢杆菌4*.弯曲杆菌4*.虽然已经提出了许多基于不同动力学模型的预测模型，但是仍然可以用阿仑尼乌斯（5))6(789:）动力学来描述温度相关性，用多项式模型预测不同参数的作用。由于这一领域是一个新的领域，因此不能讲哪一个模型最好。一般情况下，动力学能数的数据库越准确和越广泛，预测模型的可信赖程度也越高。微生物的预测模型可以在多种方式下使用，例如，可以用来评价微生物在不同配方中的稳定性。食品研究开发者仅仅需要利用预测模型来确定在一定的配方下，微生物是稳定还是易于生长繁殖。反之，预测模型可以用来确定配方的偏差（例如由于错误的生产造成）是否会造成微生物问题，以及能否与;5<<=一起使用。对于冷藏食品而言，这些模型能够预测温度波动或低劣的保存条件对产品中微生物数量的影响，估计出不同配方的产品在各种不同贮存条件下的货架期。显然，这是食品研究开发者一个非常有用的工具。因此这些模型将会在未来不断得到改进，它们的应用相应也将不断被拓展。**!1 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册第四节食品的变质冷藏食品在保存过程中会发生许多化学变化、生物学变化和物理变化，导致产品质量的下降。在许多情况下，正是这些变化了限制了冷藏食品的货架期，而不是微生物的生长。一般来说，这些反应的速度随着温度的降低而降低，当然，也有部分情况是例外的。一、化学反应影响所有食品货架期的各种化学反应，在冷藏食品中同样存在。不过，这些化学反应的速度在低温下较缓慢，从而增长了货架期。这些反应包括：（!）脂肪氧化在肉类制品、禽类制品、乳制品、部分鱼制品以及许多其他的含有脂肪的加工制品中，脂肪氧化是冷藏过程中的一个重要质量因素。脂肪氧化经过一系列复杂反应，产生特有的氧化风味，或者说是酸败味。脂肪酸的不饱和程度、利用度以及氧化反应促进剂或抑制剂的存在，是影响氧化反应速度的主要因素。利用下面的技术可以抑制或阻止指肪氧化反应：添加某些抗氧剂或者氧化反应抑制剂；改变贮存气体的组成（除氧）或真空包装。与所有的化学反应一样，脂肪的氧化速度随温度的降低而降低。不过，对于玉米油来讲，冷藏温度下（"#）脂肪氧化速度与室温（$%#）下相比，仅降低!&（$’()*+，!,,-）。（$）美拉德反应美拉德反应是发生在还原糖和蛋白质之间的一个复杂的化学反应，导致产品褐变，它在冷藏温度下也会发生。但是，低温下美拉德反应速度明显降低（在典型体系中为$./倍），通常影响产品质量的其他因素对于产品的货架期来讲更为重要。!!$" 第一章食品冷冻干燥原理二、生化反应酶是一种生化反应的催化剂。食品中的酶可能是内源的，即在原料中自然存在，也可能是外源的，即在食品加工中作为一种辅助手段而加入，或者是受到其他的产品或组分的污染。在食品中，酶参与了多种化学反应，这些反应都会影响到冷藏食品的贮藏。它们包括：（!）酶促褐变当水果和蔬菜组织受到损伤，或者经过预处理加工后，如分割、去皮、切片，酶促褐变就会发生。组织中含有的多酚氧化酶在氧的存在下与酚类底物反应产生黄褐色。酶促褐变的速度和程度取决于酶的含量、产品的类型、"#、氧气的含量、包装的条件以及是否存在抑制剂。真空包装或者气调包装、或者是添加某些抑制剂，如亚硫酸盐、柠檬酸、抗坏血酸等都可以明显地降低褐变的影响。通常情况下，低温时的酶促反应速度降低。（$）糖酵解作用在新鲜的组织中，糖原分解是细胞功能和结构的着重方面。植物被采收或动物被屠宰后，糖原分解仍在进行，但是氧气含量的变化直接影响到反应的最终产物，从而引起组织结构的破坏和软化。同其他的生化反应一样，糖酵解的速度随冷藏温度的降低而降低，与原料后熟相关的物理变化也变慢。（%）蛋白质水解食品中的蛋白酶能够引起许多食品的风味的质构的变化，这些食品主要包括：肉类食品、鱼制品、乳制品及乳酪。这些蛋白酶能够对食品中的蛋白质产生作用，使蛋白质分解形成肽类或短链氨基酸系列。许多肽在食品保存过程中会促进风味的变化，也会影响食品的硬度或质构。例如，在肉类制品中，肉在屠宰后的组织软化，部分是由于蛋白质水解而引起的，被称为肉的成熟。在冷藏条件下会持续$&%周。对于乳酪而言，酪蛋白水解形成多肽被认为是形成乳酪特殊风味的主要原因。（’）脂肪的水解无论是食品中原来存在还是作为配料的一部分添加到食品中去的脂肪酶，都会催化水解三甘油酯成为脂肪酸和其他甘油降解产物（单位双甘油酯）。由于许多脂肪酸具有特殊的风味和气味，有些则是不愉快的味，!!$( 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册因此脂肪的水解会造成食品质量的低劣。但是，它的发生在某些类型的乳酪（即洛克福耳干酪和巴马干酪）中是一个例外，在这里，脂肪的水解产物增强了成熟后最终产品的良好风味。三、物理化学反应及过程产品的质量受化学和生化反应的影响，或受涉及食品组分的单纯物理过程的影响。化学和生化反应常常也会导致产品物理性质的变化，如水果和蔬菜在成熟过程中的软化。影响冷藏食品保存的单纯的物理过程包括以下几个方面。（!）成分迁移对于大多数产品的成分迁移，无论是向食品内或向食品外，或食品结构单元之间，都会对产品的质量产生很大的影响。或许，水分是食品中最重要的也是最容易转移的成分之一。食品即可以从环境中吸收水分也可失去水分，取决于贮存的条件和产品的特性。大多数情况下，判断某一食品在一定的相对温度下是失去水分还是吸收水分，用水分活度这一指标。尽管这一领域的最新进展表明，大家更关注分子迁移率这一参数（"#$$#%&，!’’(）。不管怎样，当食品中水分的蒸汽压高于空气中的水蒸气压时，食品就要失去水分（或干燥），当空气具有更高水蒸气压时，食品就要吸收水分。在同一食品中两种结构给分之间的水分迁移会降低产品质量，如在冷藏的比萨饼中，番茄沙司与比萨饼脆皮之间发生的水分转移。水分的迁移速率取决于食品的水分活度或蒸汽压的不同，它们都是温度的函数。冷藏降低了食品中不同结构组分之间的水分迁移速率，但是，由于冷空气较低的蒸汽压，实际上会增加水分蒸发速率。合适的包装（真空包装和防潮包装）可以大大地降低冷藏食品的干燥速率。（)）相变某些产品中，长期缓慢发生的相变由于伴生的物理变化而造成产品质量的下降。例如，面包的老化被认为至少是部分由于淀粉的回生所造成的。淀粉回生涉及淀粉分子单元之间缓慢的结晶化而导致了面包质构变硬。在冷藏温度下，由于结晶化作用力增加，这一过程比室温下发生更快。冷藏食品中其他一些影响贮存时间和相变例子包括由于低温类脂物结晶而引起的巧克力表面起霜和奶油硬化。!!)( 第一章食品冷冻干燥原理四、冷藏食品中营养成分的变化尽管低温下的化学反应速度一般都会降低，但营养成分的大量损失仍然会产生。特别重要的是维生素的损失，如维生素!和维生素"。比较典型的是由于在低温下贮存，蛋白质、脂肪和碳水化合物等营养成分的含量几乎没有变化，然而其他的化学或生化反应会减少这些组分。例如，脂肪氧化使三甘油酯还原为脂肪酸，而蛋白质的褐变反应能降低其营养价值。新鲜的食品中，维生素!是特别不稳定的，甚至在冷藏过程中，其分解也不会被完全抑制。不过，由于维生素!的分解与酶的作用有关，因此在冷藏温度下其分解速度降低。维生素!损失的程度取决产品的多种因素#$、水分含量、酶含量等），环境的情况和温度，如表%&’所示。通常情况下，大气中氧气含量低会减少维生素的损失，高湿度有利于维生素的保持（"()*+,-.+/0，1223）。已经报道在室温下贮存像菠菜一类的敏感食品，其维生素!的损失每天可高达435。若在冷藏下，其损失不会超过135，这取决于贮存条件。对于橙子和菠萝，其维生素!的损失在136时最小，温度升高或降低都会导致维生素!损失增大（见表%&’）。表%&’果蔬冷藏过程中维生素!的损失（7-8.9-*-.+/:，1223）损失率（;5;<）初含量产品（;!";133"）!!!3=%6>=’61?=%>6苹果1%3:1=3:4—@:3=’:3龙眼包心菜11>—4:3%%:3花椰菜A@3:1=3:%3:1=A:3A:3=1>:3樱桃14—1’:3=%4:31’:3=%4:3甘蓝1343:4=>:>—%3:3=%@:3橙43%?:313:31?:3=%3:311%A 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册损失率（!$!%）初含量产品（!!"!"##"）!!!#&’()&*("+&’)(豌豆’,"-#&’-#’-#&+-#""-#&".-#菠萝"/"*-#"#-#"0土豆（马铃薯）"0—#-"&#-+—!贮存时间从’&’"%。"贮存室的相对湿度为0+$&/*$。#冰箱中贮存，相对湿度为0#$&/#$。$贮存室相对湿度为,#$&0#$。第五节冷藏食品货架期的确定冷藏食品的货架期受许多因素的影响。为了确定产品的货架期，食品生产者必须掌握和控制这些参数的影响。这些因素包括原料的类型和性质、产品的配方和组成、产品生产的工艺步骤、生产过程中的卫生情况、包装材料及包装的完整性、贮存和分销条件，最后，消费者对产品处理的方式。原料的货架期变化很大。影响因素有微生物的原始菌数、菌群对不同生长环境的应变方式，以及其他的物理化学反应。有些产品，如水果和蔬菜，它们的原始菌数比较低，不容易产生由于微生物而导致的腐败，但颇多的腐败是通过成熟过程中物理和化学变化产生的。另外一些产品如牛奶，它们含有的原始菌数比较高，因此这些产品的货架期主要受这些腐败菌的生长情况所限制。在确定产品货架期的时候，无论是新鲜产品还是经加工配制的产品，应当充分证实原料中相关成分的属性以便列出严格的配料规格，任何变动都会导致产品货架期的变化。产品的配方和组成是产品货架期确定的另一具重要因素。合适的产品配方应使缩短货架期的物理化学反应所带来的负面影响降低到最小程度。采用""’* 第一章食品冷冻干燥原理合适的配方，原料中一些容易变化的性质可以得到调节，从而生产出具有一定货架期的质量一致的产品。产品的排列方式也会影响产品的货架期，就像直接由完全不同的材料复合而成的食品。在水分活度不同的组分之间水分迁移是限制食品货架期的一个基本因素，即使在冷藏温度下也存在。合适的配方和组合可以使缩短货架期的问题减少到最小。例如，在不同的食品组分之间应用防水薄膜。加工条件可以改变原始菌数的含量。恰当的巴氏杀菌可以减少牛奶中腐败菌的数量，从而达到保持产品质量稳定和延长货架期的目的。不合适的巴氏杀菌或后期加工污染会严重地影响到产品的货架期。罐藏蔬菜加工必须采用热烫灭酶，因为酶会影响产品的货架期。加工厂的卫生状况也是影响产品货架期的关键，恶劣的卫生条件会污染食品，严重缩短产品的货架期，而且会危害健康。使货架期达到最长的最重要的因素之一就是尽可能用最好的包装，具有潜在长货架期的优良产品，由于彩用不合适的包装，会受到毁灭。每一种产品的包装，必须确定包装的薄膜的阻隔性质。影响水分、氧气和其他气体的透过率，以及隔光都能显著增加产品的货架期。例如，硬糖的吸水性很强，若采用隔水性强的包装材料进行包装可以延长其货架期。根据本章前面的讨论，温度和时间影响产品质量的反应动力学的重要性是十分清楚的。每一种产品都有其最佳的贮存条件，在此条件下，其货架期可以达到最长。为了预测通常贮藏和运输条件下产品的货架期，必须知道非最佳温度下的化学反应速度和物理变化速度，根据一种产品的典型贮藏和分销的温度!时间分布，结合该产品变化的特定反应速度，可以准确地估计产品的货架期。影响产品货架期的最后一个因素，也是食品制造商难以控制的因素是消费者对产品的处理方式。产品带回家的过程及在家以不合适的方式处理都会降低产品的货架期。将产品从冷藏销柜中取出，然后带回家放到冰箱中，这段时间是变化不定的，也是难以控制的。然而，这段时间的长短对产品货架期有着很大的影响。甚至当产品放到家用冰箱中，也会产生许多变化，因为冰箱里的温度难以达到一致或稳定。$$#" 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册一、冷藏食品货架期的预测在研究确定食品货架期的工作上，已经付出了相当大的心血和精力。一方面科学地预测产品货架期已经取得了一定进展，另一方面还有许多要考虑的变化因素，要取得一点真正的实实在在的进展是十分困难的。多数情况下，食品制造商是依靠有关食品的经验来估计新产品的货架期。或许，准确地预测产品货架期的最好方法是一个模拟系统，该系统尽可能接近地模拟典型贮藏和分销过程中的实际产品。利用在典型贮藏和分销条件下的实际食品，通过对其保存温度和保存时间的一系列的研究，结合对产品货架期终点的测定，可以对产品的货架期进行准确的估计。产品货架期终点的确定即可以通过分析技术、物理测量，也可以通过感官评定的方法。最终，产品货架期的确定还必须与消费者的可接受性联系起来。在确定产品货架期时，经常用到图!"#所示的产品质量图。对于在特定条件下，一种食品的贮存，根据感官评定、微生物含量的测定、某些物理特性（如颜色）的测量来衡量其质量随时间变化的情况。产品在最高质量持续的时间很短，而较高质量有较长的货架期。对于大多数食品，质量随时间变化的速度随着贮存温度的升高而增加，如图!"#所示。然而并不是所有的食品都有这种行为。贮存温度对不同水果和蔬菜货架期的影响如图!"$所示。黄瓜和番茄的最适贮存温度范围为%!&%$’，这一温度高于大多数美国家用冰箱的正常温度。低于%!&%$’时，黄瓜和番茄的货架斯随温度的降低而缩短。然而，在典型贮存条件下的实物贮存研究，不是确定货架期的最佳方法，特别是对于那些具有较长货架期的食品。完成这些试验所需析时间很长，妨碍了产品快速进入市场。有些公司选用在较高的温度和湿度条件下进行加速贮存实验，对产品货架期作出大概的预测。这对于货架期很长的产品来讲尤其有用。由于大部分的冷藏食品毫无例外地不属于这类产品，因此不会对这类产品更多考虑加速贮藏试验。%%#( 第一章食品冷冻干燥原理图!"#冷藏过程中质量随时间的变化图!"$部分水果蔬菜在不同贮存温度下的贮存期限为了准确地估计冷藏食品的货架期，必须掌握以下几个方面的情况。首先，必须知道在重点的冷藏温度范围内对货架期产生负面影响的主要因素———%%#% 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册无论是微生物、物理变化还是由化学变化引起的程度。通常考虑的温度范围是!"（#$"%!）&，以确保冷藏过程中所有的温度点都考虑在内。另外要确定产品的典型冷藏温度和其他冷藏条件。这种产品在进入正常的分销渠道后，产品的温度’时间分布图看起来是什么样子？最后，必须确定产品货架期终点，可以采用化学分析方法，也可以采用物理分析方法，或者采用感官评定的方法。这样就可以结合负面质量影响因素的反应动力学与温度’时间分布图来确定什么时候产品到达特定的货架期终点。对于大多数食品，应用阿仑尼乌斯（())*+,-./）活化能动力学就能描述温度与引起货架期下降的各因素之间的相互关系，不管影响因素是微生物、化学、生物化学，还是物理化学。然而，对于冷藏食品，在较低的温度下应用阿仑尼乌斯方程存在一些问题（0-11-23/，#44!）。而建议将基于平方根方程上的动力学应用于冷藏温度下的反应。与贮藏温度相关的变质反应动力学公式如下：!!5"（#’#!）（%’#）式中!———腐败因子达到特定增长（如：微生物菌数增大两个数量级）所需时间的倒数"———回归系数#———热力学温度#!———时间倒数趋于零或微生物增殖时间无限时的温度图%’$为式（%’#）的一个典型图例。为了应用式（%’#），必须测定不同温度下由微生物、化学变化、生物化学变化，或者是物理化学变化所引起而达到腐败变质所需要的时间。通过对)的平方根与温度的回归可以得到"和#!，对于某一个食品，这一方程一旦被确定，就能够求出达到理想的货架期所对应的最高贮藏温度，或者确定某一贮存温度下产品的货架期。已经发现，这一方程适用于肉类、乳酪、色拉通心粉及冷藏比萨饼等由于微生物而引起的变质过程，也适用于蔬菜制品和色拉通心粉由于褐变而引起的变质过程（0-11-23/，#44!）。从工程的角度出发，预测产品的货架期需要了解反应动力学或引起产品败坏的机制，温度对这些动力学的影响和货架期终点的测定方法。有了这些资料和数据就可以计算产品在任何温度6时间分布下的货架期。然而，要得到这类##7% 第一章食品冷冻干燥原理计算数据十分困难和费时，需要感官评定人员确定产品的货架期终点，在确定食品货架期时很少用到。图!"#冷藏食品货架期终点平方根图形$代表在腐败因子下到达终点的时间倒数二、温度%时间指示器在食品冷藏过程中，已经推荐采用指示器来跟踪显示温度的波动情况。有许多类型的指示器可以使用。最好的预测货架期的系统应有与在运输和贮存过程中的产品相联系的数据（温度）自动记录器，它们将被接插到计算机上，输出温度%时间数据。然而，这项工作没有所说的那样简单，因为温度的踪迹取决于许多因素而不仅是实际环境条件，例如，示踪器安装在包装箱或容器中，热量传入示踪器元件的速度会影响到所测定的温度%时间分布。不过若不考虑费用问题，这样的示踪器元件会使货架期预测更好。廉价的温度%时间记录器只能显示最高温度，或者是显示产品经受的温度是否高于某一最大值。例如，对于特别热敏感性的食品。可以用&’(用以指示&&)) 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册食品在贮存和销售过程已经经受了热振可能对产品的质量和安全有不良的影响。更高级的温度指示器采用不可逆聚合反应的色泽变化，实际上对温度分布进行积分以显示较高贮存温度下的累积效果。当指示器显示一定的颜色或阴暗时，消费者就会知道产品经过了较高温度的贮存，有可能影响到产品的质量的安全性。然而在冷藏食品中应用这些指示器，并不能保证发现所有的劣质食品。影响产品货架期的许多其他因素（如，包装的完整性，原料的质量，加工过程的卫生情况）也会对某一特定的产品质量产生影响，用温度!时间指示器并不能反映这些因素的作用。因此制造商对使用这些指示器装置存有犹豫，因为它会带来额外的开销却不一定总能保证产品的高质量。$$#" 第三章食品冷冻干燥装置设计第三章食品冷冻干燥装置设计食品冷冻干燥装置主要包括食品预处理系统（前处理和冻结系统）、冻干系统（干燥仓、加热板、捕水器）、加热系统（热交换器、应急冷水冷却装置、循环泵等）、真空系统（真空泵、控制阀、真空仪表）、制冷系统（制冷压缩机及附属设备、控制阀、冷却水塔、水泵等）、控制系统（微机、各种仪表、打印机等）、融冰系统（热交换器、水泵）、机械输送系统（吊架、托盘轨道）、气动系统（空气压缩干燥机）、清洗消毒系统（喷嘴、阀门、消毒液配置容器等）。第一节食品预处理系统食品预处理是冷冻干燥过程的第一步骤。一、前处理设备（一）对于果蔬类食品前处理设备包括清洗机、切丁机（切片机、切丝机）、漂烫机、冷却机、去毛发杂质机、金属探测仪、滤水机、挑选分级机、预冷机。（二）对于肉类食品前处理设备包括宰杀生产线、剔骨机、分割机、预煮机、切分机（丁、片、丝、##"! 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册块等）。（三）对于水产类食品前处理设备包括清洗机、吐沙池、去壳（皮）机、鱼糜机、成形机、蒸煮线。所有前处理设备均采用!"#$%&’()’不锈钢制造，并具有容易清洗、对食品无机械损伤等特点。二、冻结用于冷冻干燥的食品既可以采用冻结间冻结，又可以采用单体快速冻结。如前所述，对于冻结速度不敏感的食品，采用冻结间冻结，或在冻干机内自冻，以提高冻结速率；对于冻结速度较敏感的食品，一般均采用单体快速冻结方法冻结，以保证食品的冻结质量。有关食品快速冻结的其他内容，详见第三篇。第二节冻干系统冻干系统包括干燥仓、加热板及捕水器。现代食品真空冷冻干燥装置将该系统设计成一体化结构，即加热板和捕水器全部组装在干燥仓内。一、干燥仓干燥仓又称干燥罐、真空罐、真空室等，其作用是为食品冷冻干燥提供一个良好的真空密封空间。根据使用要求干燥仓设计成圆筒形或矩形。干燥仓焊接结构设计要求严格，为减少渗漏，焊缝长度尽可能短；壳体开孔$$+* 第三章食品冷冻干燥装置设计不得开在焊缝上；非气密性焊接应采用断焊，以防止壳体变形；避免焊缝交叉；焊缝高度应大于壳体钢板厚度的!"#；两条焊缝中心距不得小于!$$%%；全部焊缝必须方便真空检漏。（一）圆筒形干燥仓!&圆筒壳体圆筒形壳体具有制造、强度高等特点。壳体材质选用!’()*低合金钢、!+,!-./01/不锈钢或23#4碳钢与!+,!-./01/不锈钢复合钢板制造。只承受外压时，按稳定条件计算壁厚：$&6%(!"5!&34#$(&’·#)%%（#7!）$式中!———筒壁计算厚度%%"#$———圆筒直径%%%———外压设计压力(89(———圆筒计算长度%%&’———温度为:;时材料的弹性模量(89图#7!不同温度时碳钢和合金钢弹性模量值圆筒壁厚的实际值按下式计算!5!$<)（#73）!!#= 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册式中!———圆筒壁厚实际值!!!"———圆筒计算壁厚!!#———壁厚附加量!!#"##$#%$#&!!（&’&）式中#———钢板最大负公差附加量，取()*!!##%———腐蚀裕度!!由于低温潮湿采用不锈钢时，#%"(；采用低合金钢或碳钢时，单面腐蚀#%"#!!，双面腐蚀#%"%!!；采用复合板时，#%"(。#&———封头冲压时的拉伸减薄量，取计算厚度!(+#(,!!公式（&’#）需满足下列条件：#）满足材料的泊桑系统数!"()&$%）满足#!!*%&()-’$&）满足(()·%)!().%&&表&’#给出了圆筒长与直径比不同时，各种圆筒直径应采用的筒壁厚度。表&’#圆筒壳体壁厚壁厚筒直径!!!!-((.((/((0((*((1((#(((#%((#-((#/((#*((%(((%%((筒长与直径比#&&----)..//***#(%&---)..//**#(#(#%#%&---)../****#(#%#-#----)../***#(#(#%#-#-#/.-.//**#(#(#%#%#-#-#/##&* 第三章食品冷冻干燥装置设计!"封头圆筒形干燥仓的封头一般采用外压凸形封头，即椭圆形封头或碟形封头，设计时选用与圆筒壁厚相同的标准封头。表#$!给出了以内径为基准的不锈钢制椭圆形封头的质量和容积。表#$#给出了不锈钢制碟形封头主要技术参数封头与壳体连接采用活动端盖旋转式开启方式，支撑部位装有轴承，转动灵活自如，后端盖也可以采用焊接连接。#"真空密封干燥仓的密封性能是真空冷冻干燥装置的重要指标，因此筒体必须具备良好的气密性，以保证漏气速率限定在允许的范围内。筒体上装设的各种管道接头、测量仪表接口、电线和测量屏蔽线进口等属于不可拆密封，观察窗端盖活动门属于可拆静密封。（%）真空密封用橡胶真空密封用橡校要求无毒、光洁、无划伤、无裂纹、透气率低、应用温度范围大、耐油、不易老化变形等。适用于食品真空冷冻干燥的密封橡胶有氟橡胶、丁晴橡胶等。氟橡胶制成&形圈，采用双“&”圈密封端盖活动门，断面直径可压缩!’()%’(。在低温状态下弹性体产生的力大于低温下收缩力，因而密封性能可靠。（!）真空橡胶板$*普通真空橡胶板温度范围为$*+,)-’+,，真空度%+./。椭圆形封头%%#0 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册表!"#不锈钢材质制造的椭圆形封头的质量和容积内径凸出厚度$（$$）直边高度"（+$$）部分%&’()*+,+++#+%+’+)#,###%!高直边高度"+（$$）#&%,&,"##&%,&,容积&（$!）（$$）（$$）质量%（-.）%,,+,,’/’)/%+,/+++/’+!/++&/(+)/!#,/###/!#’/%!,/%,/,++&,/,+!%（%&,）++#)/++,/%+#/++%/(+(/#+*/)##/!#%/(#(/%!#/%!(/%%#/’,/,+&),/,+)#&,,+#&+,/#+#/’+&/#+(/&#,/##!/)#(/%!,/!!!/%!*/&%%/&&,/(&*/(,/,#+%,/,#%%,/,#’!（&&,）+!(+#/++&/++)/!#+/!#%/!#)/%!#/%!&/*!*/&%’/’&!/’’,/(’*/*((/%,/,#(’,/,!+#,/,!!’’,,+&,+%/#+(/(#+/!#%/!#)/!!#/*!)/&%#/+%&/&&%/(’#/)’*/*)#/+*,/#**/!,/,!&#,/,!*&,/,%##（’&,）+’#+’/##,/&#%/’#)/)!!/%!*/,%%/&%*/,&!/’’#/)(+/*)+/,*%/#+,&++&,/,%%#,/,%*+,/,&#%(,,+(&+*/!#!/(#)/!!!/%!)/&%%/!&,/(&&/(’,/((#/))#/+*!/++,)++*+!,,/,&%&,/,’,!,/,’%+),,#,,#&/’!,/&!’/%%#/)%*/#&’/)’%/*(+/%()/,*+/#+,’++*+!’+&++’!,/,(*’,/,)(#,/,*##*,,##&!+/,!)/%%&/&&!/#’+/)(+/+)+/,)*/+*(/#++%+!,+%)+’*+)(#,%,/+++%,/+#,*,/+#(!+,,,#&,!’/&%)/&&’/(’&/%(&/,)(/!*)/!+,)++*+!)+&*+),#,&##(#%),/+&,’,/+’#%,/+(,!（++,,）#(&’(/)(!/**,/#+,%++(+#*+%#+’’+*+#+%#%&#(+#*&,/+*),,/#+#!,/##+)+#,,!,,&&/,),/,*!/!+,)++)+!)+&!+’(+*’##%#&##)(!+)!%),/#&&,,/#(+&,/#)#*（+!,,）!#&’&/,*!/,+,*+#%+%,+’++((+*&##(#’+#*!!!%!’)%,!,/!#,*,/!%,*,/!&%++%,,!&,+,)+!++%%+’&+)’#,%##%#’#!,,!!*!)%%#%%’!,/!*(*,/%#+,,/%!’%（+&,,）!(&+#&+%&+’&+))#++#!!#&&#**!%!!)&%!(%)#&#(,/%)’(,/&+#’,/&!,!+’,,%,,+!*+’#+)(#+!#%,#’%#))!!(!)(%!(%*%&%&&*’,/&)’(,/’+’),/’!’*（+(,,）%#&+),#+&#%%#(,#*’!#%!(*%!&%*,&&%’+,’’),/’&(!,/(!%!,/(&(,+),,%&,#,!#%!#(&!,+!!,!’+%#%%)&&%(’+)’),(%&,/((*!,/)’&(,/)*++#,,,&,,#)’!!(!’)%,&%%!&+)&*%’(,(&&)!!*+,+/,’’*+/+(!%+/#!%)##,,&&,!%&!*#%%!%(’&!!’#%(+%),%*,(***+,*++/&,#%+/&%’)+/&)%)#%,,’,,%%&%)%&#)’!#(!*)%&*&#+,(#++)++#*,+/)()%+/**+%#/,!’’#’,,’&,&+,’+#’#)(%,)’!*))+++!+#&,+!*(+&,’#/!)*&#/&+%&#/&’(’#),,(,,(,’((()&#**’++%++#)%+%%%+&*++(!)!/+#+#!/+)#)!,,,(&,()&)’%+,%)++%,+!,’+%(++’&++)+)+*)’!/)+*#!/))**!#,,),,+#*,+%),+’’&+)(,#,’,##&,%/’++,%/’*))摘自《真空设计手册》兰州物理研究所++%, 第三章食品冷冻干燥装置设计碟形封头表!"!不锈钢制碟形封头技术参数公称封头壁厚&（##）直边高度’（##）曲率半径直径高度$%&’()*+*,*$*&,%$+%+球面折边直边高度’（##）内表面积(#（#,），容积)（*）!"#$%,%$+（##）（##）（##）（##）质量-./0123123123!++!++$%&(!4)*%4++4*,%4+’（!%+）!%+%,’)%4*&&4%+4*&’4&$$++$++&+)+&4%)(4!*++4,+**（$%+）$%+&(*+,(4*’*+4!*,4$+4,%*%4*%++%++’%**!)4)**,4%*%*’4&+4!*,+4,（%%+）%%+(!*,$*$4)*(,*4*+4!’,&4*&++&++)+*!&*’4%,*4*,$4(+4$!!!4%+4$&!’4,（&%+）&%+)(*$’,+4!,$4%,(4(+4%+$*4)’++’++*+%*%(,!4!,(4*!!+4%(%*4%+4&*%’4,(++(++*,+*(*,)4)!&4,$,4$$(4%+4’$’%4*+4’((,4’)++)++*!%,+!!’4&$%4!%!&+4’*+’+4)(**$*+++*+++*%+,,&$&4,%%4&&%’$4%(!4))’4%+4)!*$,*4*)*%!（**++）**++*&%,$)%%4%&&4(’(4,()4%*+***’*4*$*(&*4$,,+**,++*,++*(+,’*&&4%’(4’),4**+%**)*!’*4!’,!)*4&(,%&（*!++）*!++*)%,)$),*+(*,!*!)*%)*4&!!+,*4)&!,,$*,*4)+,4!**$++*$++,*+!*&*+&*,$*$,*&+*($,,*,%’,4,+!’$,4,&!)’&+!（*%++）*%++,,%!!)*,,*$,*&,*(!,+),%*,)$,4%*$%&,4%($(!,4)(*&++*&++,$+!&,*!’*&**($,+’,!(,($!!,!(*,4(%%%*,4),%(!(!)（*’++）*’++,%%!($*(*,+’,!!,&&!*)!’!$,&!4,+&%%!4!+&)+!4’!*(++*(++,’+$+’,+!,!*,&*,)(!%%$*’$’’!4%)’’%!4&((*$**!,（*)++）*)++,(%$!+,%’,)+!!+!)&$&!%!+!4)))+%$4+’)$’,+++,+++!++$%,,(%!,*!’,$$&%,*%)($4$**+%,$4%**++$4%’,,++,,++!!+$)’!(%$$+%,&&*%’+$%4!,*!),%4$!*$%+%4$)*$((,$++,$++!&+%$,$%&%*’&,*’,%(!+&4!,*(++&4$$*(’+&4%**)*%,&++,&++!)+%((%!%&+&’,&($’)&)’4$*,,(+’4%!,!(+’4&*,$*%,(++,(++$,+&!!’+*($+)(,**,*(4%’,(,%(4’+,),+(4’),)(!+++!+++$%+&’((++)%’**,+*,(!)4(,!$$+)4)%!%’+*+4*!&$+摘自《真空设计手册》兰州物理研究所**$* 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册表!"#普通真空橡胶板规格单位：$$厚度公差宽度公差长度公差%%&’!(’%’)(’%’)(’#’*()&’’))(+)’))(+),-.+)+%()&-’))(+)’))(+)+’,)%’!)(+)’))(+)’))(+)（!）真空脂真空脂用于端盖活动门法兰间两个光洁面密封及润滑。真空脂主要参数见表!"’（#）真空法兰用橡胶密封圈橡胶密封圈在"!)/01.)/使用时应满足下列要求：硬度23#)0*)抗油强度中等放气率小于+&!!4567标准密封圈及密封槽尺寸见表!"*（’）真空黏合剂真空黏合剂用于真空系统的密封连接、堵封可疑漏气小孔、细缝等。使用时可以涂刷、喷涂，在一定时间内即可固化。真空黏合剂的主要参数见表!",。++#% 第三章食品冷冻干燥装置设计表!"#真空脂主要参数名称（英）阿皮松$（英）阿皮松%（英）阿皮松&（英）阿皮松’（英）阿皮松(高分子碳氢化合非烃脂加橡成分高分子碳氢化合物同左皂基脂物加橡胶类物质胶类物质熔点（)）*+,#!#-,+!*+!-!.!没有熔点刺入度-/-.1.-!-#2!-3!!1!.!"00（1#)）黏度（001/4）3.5-..!*+5#-!-*.!""性（-..)）能指标饱和蒸汽压"（!!..)）"（!1..)）!"（!1#.)!）-9-.16-."（+1.)）!"（91.)）!6-.-.〔6-!!,!78〕"-."-（-1.)）"（91.)）!"（91.)）!-.5-.+6-.1:96-.胶黏性拉丝长，细拉丝差于$拉丝最长且细拉丝中等拉线长最高使用温度!.)!.)!.)-1.)"-#5;1#.)稠度小，黏度稠度适中，黏小，感温性好，稠度大黏度稠度适中黏说度大，感温性稠度适中，黏润滑性好，适于小，感温性差度小，感温性好，适于夏季度大，使用温冬季和低蒸汽于$，在要求稍差，用于高明特别宜手于度范围宽压处使用于靡不高处应用温处考克上口接头处--*! 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册续表名称（英）高真空硅脂（西德）!"#$%&’(（西德）!"#$%&’)（西德）高真空硅脂（西德）成分硅油加硅粉烃基脂加橡胶同左硅油加硅粉皂基脂熔点（*）没有熔点+,+,没有溶点-./刺入度.0./2222211（-,*）黏度（11-03）22222性（.//*）能指标饱和蒸汽压可用于./2+的2（8-/*）.4./2（8-/*）9./2./.654./!小到无法测量〔4.5565(7〕真空系统中胶黏性拉丝性差拉丝中等拉丝长拉丝性差拉丝中等最高使用温度2:/*;<-//*-,*5/*.,/*/;.,/*稠度适中，黏度稠度黏度稍稠度适中，感大，感温性和润稠度适中，润稠度适中，感说大于(，蒸气温作性特好，滑性好、胶黏性滑性和胶黏温性好，胶黏压比(低，质胶黏性和润差，饱和蒸汽压性好，感温性性中等，适用明量比(比好，滑性差，使用大，使用温度范差于高温处感温性差温度范围宽围宽..:: 第三章食品冷冻干燥装置设计续表（中国）!"#$高（中国）上炼$号（中国）上炼%号（中国）上炼&号（中国）上炼’号名称真空硅脂真空脂真空脂真空脂真空脂高分子碳高分子碳高分子碳氢成分硅油加硅粉皂基脂氢化合物氢化合物化合物溶点（(）没有熔点)!)*!$%$#刺入度$+$#,$*#-%$#$!#-$*#$"#-$)#%%#-%&#（%"(）黏度（..%+/）,0#-$##$%#-$’#’"-"",性（$##(）能指标饱和蒸汽压可用于$#,)的,（0%#(）&2$1$#,（0%#(）$#,（0%#(）$#,!,（0%#(）%2%1$#-$#〔1$&&2&34〕真空系统中胶黏性拉丝性差拉丝长、细拉丝长又细拉丝稍差于$号拉丝长最高使用温度,’#(-5%##(&#(&#(&"($&#(稠度适中，感温与阿皮松@说与阿皮松性好，胶黏性和与阿松>相与阿皮松?相当，但感温（6789:;<=相润滑性差，使用当相当性、胶黏性，明当）温度范围宽润滑性优于@!———这些数值的测理方法不可靠；"———上炼研究所提供$$’" 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册表!"#$标准密封圈及密封槽尺寸单位：%%矩形圆形密封圈内径公称通径#$%!"基本尺寸公差基本尺寸公差基本尺寸公差基本尺寸公差"&"’-&.!"$!!&!&!(!)!*+!+$-&.)(&((&(/&."&(/&."&(/&."&)&))$+$’,&,(-".&"&&"&(&"!)"!*"$&"$)!&&!&)-!$/&.")$/&.")$/&.")&!)&!))+!&+!)+(&&(&)’/!.&,/!.&,/!.&&)&&)&)""($ 第三章食品冷冻干燥装置设计矩形圆形密封圈内径公称通径#$%!"基本尺寸公差基本尺寸公差基本尺寸公差基本尺寸公差!"#!"$%##%#$%)’*#&#)"*#&#)"+#($&###&##$#&’$#&’!#&’)#+$&,)#+,&,)#+,&!##&!’#&!)#+$&%)#+,&%)#+,&%##&%"#&%)&+#’#)&+#’#)&+#(%#’###’#"#&%)&+#’#)&+#’#)&+#摘自《真空设计手册》兰州物理研究所表"-.真空黏合剂的主要参数使用最高蒸汽压&〔/&""+"01〕化学软化应用名称温度工作成分’#2高温点2特点2温度2高宁斯-!〈,#,$!$&#基胶阿拉环氧树高温〈&#-.’##&$#&&#地胶3脂树硬化用融点高耐温氯化银&#-（$,##2）"##2胶合剂甘油与硬化后醇酸漆苯二甲酸室温&$#-!&#浓缩产品（二）矩形干燥仓矩形干燥仓用于食品冷冻干燥具有空间大、加热板容易布置、操作方便等特点，便制造麻烦、耗钢材量大、强度低，需加设计强筋。&&,. 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!"加强筋形式为了减少碳钢板、合金钢板不锈钢板厚度，提高干燥仓强度，通常采用加强筋补强。加强筋的多少应根据加强筋抗弯截面模量值确定，以保证箱体不变形。加强筋的形式一般有横向加强筋、竖向加强和网状式加强筋。如图#$%所示。图#$%矩形干燥仓壳体外加强筋&横向加强筋’竖向加强筋(网状加强筋%"矩形干燥仓壳体壁厚计算公式矩形干燥仓壳体壁厚的计算按矩形平板计算，但必须满足外压)"!*+&。)"%%-#!",(.（#$-）!〔!〕式中!———壳体计算厚度(."#———矩形板窄边长度(.〔!〕弯———钢板弯曲许用应力*+&实际壁厚计算公式：!,!"/$(.（#$0）式中!———壳体实际壁厚(.$———壁厚附加量(.!!-1 第三章食品冷冻干燥装置设计!"加强筋计算图!#$所示，计算加强筋抗弯截面模量按分割平面受均布载荷，单筋受力计算。横向加强筋抗弯截面模量为：$#·$·%!!"%&’（!#(）$&〔!〕弯竖向加强筋抗弯截面模量为：$$·""’!!"%&’（!#)）$&〔!〕弯网状加强筋抗弯截面模量为：$#·$""!横筋!"*%&’（!#,）+&〔!〕弯$$·’""!竖筋!"$%&’（!#-）+&〔!〕弯!式中!———加强筋抗弯截面模量&’"%———设计压力，取.%/"/-,0.1&———系数，取经验平均值&%*/按上述计算式计算钢材抗弯截面模量值后，查《机械设计手册》即可确定加强筋尺寸。二、加热板加热板是干燥仓内的主要部件之一，主要用于对冻结食品进行加热。载热剂由机械泵送入加热板内并沿流道流动，同时将热量以对流换热和热传导换热方式传递给加热板。随着加热板的温度升高，加热板产生的辐射热传递到食品表面和食品底部托盘，然后食品的冰晶体开始升华，直到食品完全干燥加热板停止加热。加热板的另一作用是对干燥仓降温，以保证干燥结束后，进行下一次入料时，尽可能保持较低温度使冻结食品不融化。**+- 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册加热板一般选用不锈铝合金、不锈钢或带特殊涂层的碳钢制造。不锈铝合金加热板具有容易制做、传热效果好、重量轻等特点。加热板流道采用焊接或挤压（或压铸）成形，每一块加热板设有若干流道。不锈钢加热板制造工艺复杂，但表面光洁，辐射换热效果好。流道采用焊接制造。采用碳材质制造加热板，表面必须喷涂附着力极强的特殊防锈漆。图!"!所示为加热板载热剂流程图!"!加热板载热剂流程示意图#"集管$"流道隔板!"加热板表!"%圆筒壳体直径允许加热板最大宽度尺寸直径&&#%’’$’’’$$’’$(’’$)’’$*’’$%’’!’’’加热板宽&&!$!+$!,!+$(*(+$)!)+$)-’+$*’)+$*-*+$-(-+$加热板厚##.$’&&，每一块宽-$.$)’&&，每块流道$.*个。三、捕水器（水凝结器）捕水器又称水凝结器。以往生产的食品真空冷冻干燥装置捕水器一般都单独设置，即与干燥仓分置，自身带有真空罐和冷却排管。而现代食品真空冷冻干燥装置捕水冷却排管则全部置于干燥仓内，与干燥仓壳体、加热板等组成##)’ 第三章食品冷冻干燥装置设计一体，统称为冻干系统。这种结构具有如下优点：（!）结构紧凑，装置占地面积小。（"）操作维护方便。（#）冷却排管可以分组交替运行。（$）钢材消耗量减少，成本降低。（一）捕水器（水凝结器）结构形式置于加热板组下部或两侧的捕水器是由两组独立的冷却排管组成。冷却排管通常采用无缝钢管、不锈钢管或不锈铝合金管制造。由于铝合金管具有重量轻、耐腐蚀、传热效率高、造价便宜并适用于各种制冷剂而被普通采用。冷却排管管径一般为!#%&&、!#"&&或!"’&&。对于铝合金管采用!#%("&&、!#"("&&或!"’(!)’&&。图#*$所示为捕水器置于加热板组两侧的结构。图#*$捕水器冷却排管置于加热板组两侧的结构示意图!*活动隔板"*冷却排管#*真空排汽管$*泄水管图#*’所示为捕水器置于加热板组下部的结构。上述两种结构形式均为捕水、融冰交替运行系统或连续融冰凝结系统。!!’! 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册（二）捕水器（水汽凝结器）运行工况在食品真空冷冻干燥过程中，捕水器工况属低温运行工况，随着时间的延长，冷却排管表面的冰层厚度不断增加，而食品冰结晶升华成水蒸气的热量通过冰层和管壁传递给制冷剂的传热热阻也在不断增加，当传热热阻达到一定值时，干燥仓内的温度升高，水蒸气压力增加，势必使升华干燥受到影响，甚至使干燥工况恶化。图!"#捕水器冷却排管置于加热板组下部的结构示意图$"干燥仓壳体%"托盘!"加热板&"捕水器#"冷却排管’"活动隔板("捕水器)"真空排气管为了保证食品冷干燥工况的连续性，提高和强化升华速率，避免干燥工况恶化，节省能耗，*+系列食品真空冷冻干燥装置（沈阳制冷技术研究所设计，沈阳冰天制冷设备有限公司制造）采用了先进的连续融冰凝结运行工况新技术，如图!"’所示。捕示器$开始工作，自动控制阀’处于关闭状态，活动隔板$$从捕水器$自动切换到捕水器%，并将捕水器%密闭。真空排气关闭自动控制阀$#自动打开，蒸汽发生器(内的压力降低，水的沸点降低、随之，温度为$#,的蒸汽进入捕水器%对冷却排管加热，冰层逐渐融化。当完全融化后，自动控制阀$#关闭，制冷系统开始对捕水器工作，使之降温，真空控制阀启动。此时，$$#% 第三章食品冷冻干燥装置设计捕水器冷却排管冰层厚度为!"#$$，活动隔板%%自动切换至捕水器%，捕水器%开始融冰，而捕水器!转入正常工作，这样反复切换，连续融冰捕水。每切换一次的运行时间为#&"’&分钟。（三）捕水器冷却面积计算冷却排管表面结冰厚度平均按!()$$计算，则光滑管长计算式如下：+"!*!!’（#,%&）!（#,$）%·&图!%,’连续融冰凝结系统（交替运行工况）%,干燥仓壳体!,托盘#,加热板+,捕水器%),真空排气管’,自动控制阀-,蒸汽发生器.,加热器/,吊架%&,隔板%%,活动隔板%!,捕水器!%#,冷却排管%+,真空排气管%),自动控制阀%’,排水管%-,排水自动控制阀%%)# 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册式中!———光滑管长度!"———结冰量"##———冰层外径!冰层厚度取$%&!!$———光滑管外径!%———冰的密度!,,’’()*$(&’+!取(-*((&’+!)———捕水器冷却排管交替运行次数$故冷却排管面积*-!$!!（,.//）示例：#".’(型食品冷冻干燥装置，设计一次装料量’(("#，如冻干平均青豌豆，假定干燥/(小时。欲采用0$&1$1$%$光滑铝合金管，求光滑"’++铝排管表面积解：青豌豆含水量234青豌豆全部水量’((1234-&*$"#假若全部水量的*24升华则结冰量"-&23"#31&23所以5-$$,%/（3(%(,1(%($&）1*((1$($$*6--/32%2&!/&%&3每组冷却排管表面积$*-!$1!-,%/31(%($&1/32%2&-//%6(!（四）捕水器冷却排管的传热过程及,值及计算干燥仓捕水器冷却排管的传热过程与加热板和食品间的传热过程基本相同，均属于复杂的传质传热过程，所不同的是食品中的冰晶体经加热升华成水蒸气，而冷却排管则是将水蒸气凝结成冰。食品冰晶体升华成水蒸气，热量经冰层、管壁、管内壁污垢、油膜层传送给沸腾的制冷剂，这一过程是以对流换热、辐射换热、传导换热以及析湿传质的方式进行的，其换热强度取决于管壁两侧介质的工况条件，如制冷剂沸腾工况（蒸//&3 第三章食品冷冻干燥装置设计发温度、蒸发压力、制冷剂流速、流量等）、管内壁沉积物（污垢、油膜）、冰层厚度等等。如图!"#所示，食品的冰晶体升华成的水蒸气经冷却排管冷却再变成冰，这一过程的传热热量应按以下四部分计算：图!"#通过冰层、管壁及内表面传热示意图（$）冷却排管与水蒸气间的换热从食品层逸出的水蒸气与干燥仓的少量空气由于受真空泵抽气的作用，首先经冷却排管以对流换热方式被冷却，然后由于冷却排管表面温度低于露点温度而使水蒸气中的水分以析湿凝结传质换热方式被凝结成冰包附在管子表面。其次则是加热板、食品层、托盘及壳体内表面与冰层外表面之间以辐射换热方式进行的传热。其传热量!$为!$%!"#$（%&’"&#）&’（&()*+,）（!"$-）式中：!———冰层外表面的传热量&’（&()*+,）$-!"#———冰层外表面综合放热系数（对流、析湿、辐射换热）’（+.·/）-〔&()*+.·,·0〕!"#%!("##1!)#（!"$!）--!(#———冰层外表面对流放热系数’（+.·/）〔&()*（+.·,·0〕———冰层外表面析湿系数"#-!)#———冰层外表面辐射放热系数’（+.·/）-〔&()*（+.·,·0）〕$$22 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!"———冰层外表面面积!"!!#$%（"#$%）#$———冰层外径&%———管长&&’———干燥仓捕水器内温度’（(）&$———冰层外表面温度’（(）（)）通过冰层传导传热由于设定管壁冰层厚度达到)*"&&时，捕水器即交替运行。因此这部分热量可以采用平壁导热公式计算：!"()!（&$#&)）!"*+,（+-./01）（"#$2）""式中"———冰层厚度&"!"———冰层导热系数,（0&·+）〔+-./（0&·1·(）〕一般取!"!)+-./（0&·1·(）&)———管子外表面温度’（(）)!"*———冰层平均传热面积&#"3#)!"*!!()·%（"#$4）)（"）通过管壁传导传热通过管壁传导传热与通过冰层传导传热相同，按下式计算("!!（&)#&+）!)+（"#$5）"式中("———通过管壁传导传热量+,（+-./01）!———管壁导热系数,（0&·’）〔+-./（0&·1·(）〕"———管壁厚度,&+———管子内表面温度’（(）)!)+———管子平均传热面积&（#+3#+）!)+!!%（"#$6）)$$24 第三章食品冷冻干燥装置设计（!）冷却排管内表面制冷剂侧的对流换热在制冷剂沸腾工况下，由于制冷剂受来自供液方向的压力而沿管子内表面以一定流速流动，并在蒸发沸腾的状态下以对流换热方式将通过管壁、冰层传递的水蒸气的热量带走。在管子内表面污垢、油膜热阻忽略不计的情况下这部分热量的计算公式为：!!"!（"#"##$）%"$%（$&’()*）+#,-//式中!———通过管子内表面放热系数%（).·0）〔$&’(（).·*·1）〕!//!"———管子内表面放热系数%（).·0）〔$&’（().·*·1）〕#$———蒸发温度0（1）/%"———管子内表面面积.%""!&"·’（+#/2）上述四部分传热热量，在稳定工况条件下，可以认为是相等的，并应等于水蒸气至制冷剂间的传热热量，即!"!,"!/"!+"!!（+#/,）由此可以导出!"()%（)#*##$）$%（$&’()*）（+#//）式中!———以辐射、对流、传导和析湿凝结方式传递给制冷剂的热量$%（$&’()*）/%)———管子的外表面面积.//()———传热系数$%（).·0）〔$&’(（).·*·1）〕,()"&),/&)"+/&)"&),·3·3·3·&+,)+&+3&)#+&)3&"#&",",//"%（).·0）〔$&’(（).·*·1）〕（+#/+）-)+3-+)3-)"3-"//-)+———冰层外表面综合放热系数（.·0）)%〔（.·*·1）)$&’(〕&),-)+"·（+#/!）&+!)+//-+)———冰层热阻（.·0）)%〔（.·*·1）)$&’(〕,,54 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册"$#!"!"#!·（$%"&）$"#$#""""!#%———管壁热阻（’·(）)*〔（’·+·,）)-./0〕"$#!!#%!·（$%"1）$##$%"""!%———管子内表面放热热阻（’·(）)*〔（’·+·,）)-./0〕$#2!%!·（$%"3）$%$%根据实验，管壁热阻!的管子内表面放热热阻!值可以忽略不计，故简#%%化为：22&#!!（$%"4）!#"#!"#$#2"$#!"·#·$"’#"$"#$#"""经验值表明，未结冰层的光滑冷却排管的传热系数&值约为2254-./0（)’#"·+·,））。冰层厚度$’’时，传热系数&值约为26-./0（)’·+·,）。冰层的导#$热系数"值取"-./0（)’·+·,），密度723-8)’，比热65&-./0（)-8·,），潜热"46-./0)-8。（五）对流放热系数、辐射放热系数及析湿系数25对流放热系数水蒸气自食品层逸出后受迫呈自由运动状态，以过渡流状态流过横向冷却排管。其对流放热系数#为$656"&$(""#$!25"9&($)#$#%*（)’·(）〔-./0（)’·+·,）〕（$%"7）#""式中#———对流放热系数*（)’·(）〔-./0（)’·+·,）〕$$(———水蒸气温度()与管子外表面温度(#温差&（,）取算述平均值$(!（()#(#）)""$#%———对流放热系数附加值，取$’%!65"&-./0（)’·+·,）656"&$(()值见表$%7$#22&4 第三章食品冷冻干燥装置设计$%$&’!!表!"#()值"#管子外径"#)温差$%$&’$%$!&$%$!*$%$+’$%$’,!!$%&’!!"$%&’"#(&%’-’&%!.+&%&.’&%-,-&%$+,’-%+#!%,.!%’+!%!#!%&’!%$..-%’.’!%#+!%,$!%’’!%+$!%&,-%.&,+%$#!%*’!%.*!%’!!%!!*-%.*&+%&!!%#*!%*-!%.’!%++#-%,!&+%!.+%-$!%#&!%,.!%’’-$-%,,*+%+,+%&$+%$!!%*.!%.+---%*&-+%’*+%!-+%-!!%#’!%,!-&-%*.-+%.*+%+$+%&++%$+!%*--!-%*##+%,*+%+#+%!$+%-&!%*#-+-%#!++%*,+%’,+%!*+%&$!%#.-’-%#.*+%#’+%.’+%+.+%&,+%$!&%辐射放热系数前述辐射放热热量主要来自干燥仓壳体内壁、加热板、食品层及吊架托盘等，由于加热板是以辐射换热方式对食品层加热，不同于强制通风工况，主要是以对流换热方式传热，因此辐射换热热量应予详细计算，其计算式为&&"$/#%·&$·’·$0（1)·2）〔3456（1)·7·(）〕--’# 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册$$式中!———辐射放热系数!（"#·%）〔&’()"#·*·+〕!""———相当黑度"","-·"$无因次"-———周围物体（加热板、壳体内壁、吊架托盘等）表面黑度，一般取"-,./.01"$———冷却排管表面黑度一般取"$,./23$#.———绝对黑体辐射系数取#.,4/2&’()（"#·*·+）44（%&"-..）5（%’"-..）$———(&5(’4对于———61+低温工况，取经验值$,./14)"+%&———周围物体的绝对温度%&,$768(&)%’———冷却排管外表面绝对温度%’,$768(’)#———辐照系数，冷却排管计算辐射面积与其外表面积的比，无因次。查图650。图650冷却光滑排管辐照系数#对于食品冷冻干燥设备，辐射放热系数!值可以按下列简化公式计算：!*!,./0$94/29./149#,$/-3#（656-）6/析温系数在食品冷冻干燥过程中，捕水器冷却排管的工况实际上是一个水蒸气凝结成冰的析湿换质工况，并因析湿而引起换热。这一过程可以用析湿系数来描--3. 第三章食品冷冻干燥装置设计述。捕水器冷却排管是处于低温状态下进行的，当空气和水蒸气混合物温度!"和冷却排管外表面温度!间的温差!!!"#$时，冷却排管外表面换热时的析湿#系数如图%&’所示。图%&’低温冷却排管外表面的析湿系数对于低温冷却排管换热时析湿系数的计算公式：$"&$%#（%&%)）"!"()*+#!"&!#式中$———水蒸气平均含湿量,-.,-"$%#———水蒸气饱和含湿量,-.,-!"———水蒸气温度/（$）!#———冷却排管外表面温度/（$）由图%&’可知，当捕水器温度降低时，冷却排管外表面析湿系数也降低，随之冷却排管外表面上凝结冰量和因析湿引起的换热量也减少。第三节加热系统加热系统是依据食品冷冻干燥工艺严格的温度要求设计的一种组件式装""0" 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册置。主要包括热源部件、载热剂容器、膨胀罐、热交换器、紧急冷却系统、循环泵、管道、控制阀及各种控制元件等。常规加热方法有多种，目前常用的方法是载热剂对加热板加热的间接加热方法。载热剂有硅油、乙二醇、水、水蒸气等等。由于水具有流动性能好、容易加热或冷却、热容量大、易软化处理、经济等特点而被广泛采用，因此本节着重讨论以水做载热剂的加热方法。如图!"#$所示，由热源装置产生的热量对热交换器%（又称热水器）中的水进行加热，当水温达到食品冷冻干燥所要求的容许温度时，热水泵&开启对加热板’加热。热水在加热板’中经过若干流程后返回热交换器%中经再加热循环。这一过程完全是为第一阶段干燥，即升华干燥和迁移干燥提供足够的升华热。进入第二阶段解析干燥时，加热温度在保证不使食品过热而变性的前提下予以提高，以使水分迅速地从吸附中解析出来。当全部干燥过程结束时，加热系统切换至冷却系统(，并对加热板’进行冷却，以保证下一次干燥使加热板’温度尽可能低。除此以外，冷却系统(对干燥仓出现压力升高，接近或达到崩解温度时实行紧急冷却，使加热板’温度迅速恢复到冷冻干燥所必须的温度，避免产品报废。一、热源及热交换器（热水器）所谓热源，这里是指向载热剂提供热量的制热装置，如图!"#$中#所示。常用的热源装置有电热装置和蒸气热装置。（一）电热装置电热装置通常采用电热管，如图!"##所示。载热剂（水）进口流入壳体内经析流板导流成多回程流动，同时将电热管放出的热量带走，自身温度逐渐上升并被加热至加热板所需温度。电热装置具有加热速度快、容易控制、热损耗小、装置结构简单易于制造等特点，但电热管使用寿命短，损坏后必须更新。##&% 第三章食品冷冻干燥装置设计图!"#$加热系统示意图#"热源装置%"热交换器!"水冷却装置&"冷却槽’"加热板("热水泵)"膨胀罐*"控制阀图!"##电热管装置示意图（二）蒸气热装置蒸气热装置的首端为锅炉等设备，通常采用煤、燃料油、天然气、煤气等做燃料。水蒸气是通过燃料燃烧加热水产生的，其末端是蒸气加热器。##(! 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册采用蒸气对加热板加热方式的装置一般设置无压蒸气发生器。采用热水对加热板加热方式的装置一般设置壳管式蒸气加热器或蛇形管式蒸气加热器。如图!"#$和图!"#!所示。来自加热板的循环水从进水口#进入分水室$被分流成若干流程在加热器排管内重新被加热，然后由热水泵送入加热板内再循环。图!"#$多流程壳管式蒸气加热器#"进水口$"分水室!"出水口%"排管&"蒸汽入口’"壳体("冷凝水排出口)"安全阀接口*"压力表接口#+"放气口##"端盖#$"排污口蛇形盘管式蒸气加热器与壳管式蒸气加热器结构不同。这种结构形式的加热器蒸气在蛇形管内流动，水在罐体内充满流动，因此也叫满液式加热器或满液式热交换器。蛇形盘管式蒸气加热器由罐体、蛇形盘管、修理孔、阀门、排污管、液位计、温控器等部件组成。,-"(&型食品冷冻干燥装置蛇形盘管式蒸气加热器容积约&%++.，罐体直径选择!#&++//，罐体高度为!$++//，按压力容器标准制造。为了保证加热板内壁洁净和防止容器、管道等锈蚀，必须采用软水，即01值为(2)值。加热系统循环水由于受温度波动和各种阻力的影响其压力变化波动较大，因此为了保持水压稳定采用惰性气体氮气冲注加热器内调节压力，调压用氮气供给量由自动压力调节阀控制。压力调节范围%3&2&456即+3%&2+3&785，安全压力设定在&3&456即+3&&785。##’% 第三章食品冷冻干燥装置设计图!"#!蛇形管式蒸汽加热管#"进水口$"出水口!"蒸汽出口%"蒸汔进口&"罐体’"蛇形盘管二、应急冷水冷却系统应急冷水冷却系统包括冷却水塔、循环水泵、热交换器、管道阀门、控制装置等。（一）应急冷水冷却系统的作用（#）冷冻干燥期间干燥室压力升高时，降低加热板温度。（$）冷冻干燥结束时，降低加热板温度，保证下一次干燥，加热板温度尽可能降低。应急冷水冷却系统如图!"#(中!和%所示。（二）应急冷却系统工作方式干燥期间，热交换器产生的热水由热水循环泵送入加热板按设定的温度正常供热，热水温度控制在!()#$(*范围内。##’& 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册干燥仓出现压力升高现象时，如图!"#$所示，从加热板返回的部分热水进入冷却装置%内，与冷却塔!来的冷水混合，再由循环泵&送入加热板调节其温度。冷冻干燥结束时，全部循环水进入冷却装置%进行冷却，再进行加热板使其温度降低到最低值。下一次干燥开始时，按上述控制程序进行。第四节真空系统真空系统是食品冷冻干燥装置的主要设备，其作用是维持干燥仓处于低压真空状态，在加热的同时使冻结食品的冰晶体迅速升华成水蒸气，而不凝性气体被真空泵抽走达到干燥之目的。真空系统主要由真空泵组、真空计、真空阀门、管道及真空元件等组成。一、满足食品冷冻干燥的真空条件#’大部分果蔬类食品、肉类食品、水产类食品的冷冻干燥是在真空度#$&’()*、升华温度为"+$,、最高容许加热温度&$,的工况下进行的，因此干燥期间内真空系统必须保证干燥仓达到#$$)*或更低的压力，空载极限真空度达到!$)*。+’真空系统必须在#$分钟内使干燥仓压力达到#$$)*或更低，以保证冷冻干燥开始前食品表面不融化。抽气时间按下式计算：$&’!-+’!"#./（!"!!）%&式中!———抽气时间0%———真空泵名义抽速120##&& 第三章食品冷冻干燥装置设计!———真空设备容积!"———经#时间抽气后的压力"#"$———设备开始抽气时的压力"#%&———修正系数，与设备抽气终止时的压力有关。&((**压力$%’$%"#时取，%&)$；$%’$%"#时取%&)$+,&；$%’,,$%"#时取%&)$+&；$%’$%"#时取%&),；$%’$"#时取%&)(。**+真空系统最大容许漏率为%+%*"#-./。这个值在正常抽气情况下可以使干燥仓达到所需要的真空度，满足食品冷冻干燥的需要。大于这个值时，可以认为漏率高，系统密封性能差，则必须进行检漏。二、真空系统主泵的选择与前级泵的配置（一）食品冷冻干燥装置真空系统的选择选择食品冷冻干燥装置真空系统应遵循下列原则：（$）依据所设定的干燥仓空载极限真空度值确定主泵。主泵的极限真空度应高于设定的空载极限真空度。例如干燥仓空载极限真空度设定值为*%"#，则主泵的极限真空度选择范围应为%+*’*"#。因此选择旋片泵、滑阀泵、罗茨泵、油增压泵比较适宜。（,）依据干燥仓干燥期间设定的需要压力选择主泵。主泵的最佳工作压力范围必须满足干燥期间干燥仓设定的需要压力。最佳工作压力范围蒸气喷射&,&,,泵为$%’$%"#，油封机械泵为$%’$%"#，罗茨泵为$%’$"#，油增压泵为$’0$0,0($%"#，油扩散泵为&1$%’$%"#。（*）主泵的有效抽速应依据干燥仓干燥期间的工作压力和干燥仓总气量按下述经验公式计算：$+（*($2(,2(*）’)!.3（*0*(）")式中’———主泵这际有效抽速!.3($———干燥仓干燥期间升华的水蒸气量!$$54 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!!———干燥仓、加热板、吊架托盘等部件放气量"!#———系统总漏气量""#———干燥仓干燥期间工作压力（$）依据冷冻干燥过程中冰晶体升华成水蒸气的特性选择主泵。（%）应考虑到运转及维护费用。（二）前级泵的配置在主泵选定之后，前级泵的选配应遵循下列原则：（&）前级泵造成的预真空条件必须满足主泵的真空条件。（!）不同的主泵所选配的前级泵也不同，但总的原则是前级泵的抽速必须大于主泵所排出的最大气体量，实际经验表明选用的前级泵实际抽速为计算抽速的&’%(#倍。对于罗茨泵作主泵，前级泵的实际抽速为罗茨泵抽速的&)%(&)&*为宜。示例：+,-.%型食品冷冻干燥装置，干燥仓直径!%**//，筒体长度#!%&**//，净容积01!*/，干燥仓所有部件表面积21#3%/；不锈钢和铝平均放-#!-#热系数&小时为!#1!’#4&*56·"（)7·8/），!小时为!#1&’%4&*56·"（)7!·8/）；干燥仓干燥期间工作压力"#1&*9’.56；食品冰晶体升华后水蒸气量!&1%%3##56·")7；系统总漏气量!!1&9’.56·")7。请选择主泵和前级泵。解：（&）在&*9’.56工作压力下真空系统实际有效抽速$按式（#-#$）计算：&’（#!&:!!:!#）$1"#!&1%%3##56·")7!!1&9’.56·")7-#!#1!’#4&*4#%3****13!#$56·")7&’（#%%3##:&9’.:3!#$）;$11.3*")7&*9’.依据冷冻干燥工艺要求和工作压力为&**56，由于罗茨泵具有可抽除可凝&&93 第三章食品冷冻干燥装置设计$性气体、抽速大、压力范围广（!"!#%!&’）、功率小、维护量少等特点，因此选用()&*+##和()&*$##型罗茨泵各!台作为主泵。按经验值选择,*!-#滑阀泵作为前级泵。（.）抽气时间计算抽气时间按式（$*$$）计算：从大气压抽到!##&’，所需时间!!$&’!!/.0$"#·12%&-.#"!##!#/.0$"!0#""12!-#!###/$#+%/-0!345从!###&’抽到!##&’，所需时间!.$&’!./.0$"#·12%&$.#"!##!#/.0$"!0-""12.6##!0#"!#/7+078/!0.9345:!/!!;!./+0$9345该系统设有排气泵组（或称抽气泵组）和控制泵组（或称维护泵组）。排气泵组即由上述()&*+##、()&*$##型罗茨泵和,*!-#滑阀泵组成，从大气压力抽到!##&’实际抽空时间约为!#345。控制泵组的选泵与配泵原则与上述相同，其作用是控制干燥仓工作压力（!##&’），主泵选择()&*$##型罗茨泵和配泵前级泵选择.,*7#型滑阀泵。!!+6 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册第五节制冷系统对于食品冷冻干燥装置而言，制冷系统必须满足以下条件：（!）蒸发温度!"#$%；（&）超量供液（机械泵循环系统）；（’）降温速度!(!)*%+,-.；（#）出现任何故障时，食品冷冻干燥装置必须不间断运行；（*）采用通用和低价制冷剂，如/0!0等；（1）系统应自动控制，以满足冻干装置变工况要求。制冷系统除了对干燥仓捕水器冷却排管供冷外，还对速冻装置、冻结间、低温装料间及冷藏库供冷，因此制冷系统的装机功率约占总装机功率的2$3以上。食品冷冻干燥装置耗冷量主要包括捕水器材料降温耗冷量!（!捕水器交替运行时，融冰后冷却排管及捕水器材料降温耗冷量亦应包括在内）、水蒸气凝华耗冷量!及底层加热板辐射热!，由于其真空状态下热量传递缓慢，因此，&’通过干燥仓壳体的传热忽略不计。!)捕水器材料降温耗冷量!!!!4"!·"!·!#!+$（’"’*）式中!!———捕水器材料降温耗冷量56（5789+:）!"———材料总重量，包括捕水器结构板重量，排管重量及五分之一干燥仓壳体重量5;%!———材料的平均比热5<（+5;·=）〔5;·%〕!#!———平均温度=（%）$———降温时间:考虑到捕水器交替运行融冰耗冷量，一般取经验值，即捕水器材料降温耗!!0$ 第三章食品冷冻干燥装置设计冷量应为!"#!。!#"水蒸气凝华耗冷量!#!#$"#·##·!$#%"&#"（’(’)）式中!———水蒸气凝华耗冷量*+（,-./01）#"#———不同阶段捕水器捕水量,2##———不同温度时水蒸气和冰的平均比热,3（0,2·,）〔,-./（0,2·4）〕!$#———不同阶段水蒸气和冰间的温度*（4）"&#———捕水器总捕水量,2’"———水蒸气凝华热取"$’5!6*30,2$7!),-./0,2如前所述，食品冷冻干燥过程中升华速度与食品表面温度、捕水器、冷却排管温度、干燥仓压力等因素有关，即食品表面温度越高，捕水器冷却排管温度越低所形成的相应压力差就越大，此时水蒸气运动速度加快，干燥速率提高，干燥时间缩短，但为了保证干燥速率在食品表面温度的提高受到限制的情况下（食品升华时不得融化）一般采取降低制冷剂蒸发温度。经验表明，捕水器的冷却排管表面温度一般比食品冰晶体升华温度低#64。’"底层加热板辐射热耗冷量!’!’$%&·’&·（$(($)）（’(’7）式中!———底层加热板辐射热耗冷量,+（,-./01）’##%&———辐射放热系数+（08·*）〔,-./（08·4）〕$(———冷却排管表面温度*（4）$)———加热板表面温度*（4）总耗冷量!!$!"#!!%!#%!’,+（,-./01）（’(’9）考虑到各种冷损耗，应取经验值!!$!"（!!"#!!%!!%!’）,+（,-./01）（’(’:）有关制冷机及附属设备的选择与计算及与其配套的冷却水系统请参阅制冷专业有关书籍，这里不再复述。!!7! 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册第六节控制系统控制系统是食品冷冻干燥装置最复杂的关键机构，其作用必须保证装置自动化完全运行和严格执行各种设定程序，准确无误地完成食品的升华干燥。一、控制范围（一）温度控制!"热源温度蒸气供热蒸气温度控制或电加热电功率控制。#"载热剂温度载热剂温度控制在$%&’($!#&’。%"加热板温度加热板表面辐射热温度（或最高加热板温度）控制在!$)&’。*"食品温度食品表面温度及温度中心点控制在+#&’(终点温度。,"崩解温度供热过剩使食品融化、变性或烧损的现象称崩解现象，此时的温度为崩解温度，即食品加热最高容许温度的控制。)"应急冷却温度应急冷却时热水与冷水混合后温度的控制。-"捕水器温度冷却排管表面温度控制在+%&’(+,&’。."融冰温度!!-# 第三章食品冷冻干燥装置设计融冰时加热温度控制，水蒸气温度控制在!"#$%!&#$。’(食品冻结温度食品冻结时空气温度的控制，慢速冻结为)&*$，快速冻结为)*#$+&$。",(制冷系统各种温度制冷压缩机吸排气温度，冷却水进出口温度的监测和控制。""(蒸气消毒温度干燥仓进行消毒时，进入干燥仓蒸气温度的控制。（二）压力控制"(空载极限真空度干燥仓内在不装任何食品的情况下抽空到最低压力（*,-.）范围的控制。&(排气（抽空）阶段真空度排气（抽空）阶段是干燥仓装入食品关门封闭后由大气压力抽至真空度为"*,-.时的压力控制。*(控制（维持）阶段真空度干燥仓压力降至"*,-.后即进入正常工作压力状态，此时排气（抽空）泵组停止工作，控制（维持）泵组停止工作，控制（维持）泵组启动使干燥仓压力维护在",,-.时的压力控制。/(充氮压力热交换器内热水压力是由充入的氮气压力进行调节的，因而应对氮气进行自动压力控制。#(制冷系统压力制冷压缩机吸排气压力的控制。0(气动压力气动系统气源压力控制。气源压力不得小于,(01-.。2(真空破坏冷冻干燥过程结束后使干燥仓压力恢复到大气压力以便开启仓门取出干""2* 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册燥食品的控制。（三）时间控制食品冷冻干燥过程中的时间参数随相应温度、压力变化而变化。!"食品冻结时间对不同食品快速冻结时间和慢速冻结时间的控制。#"食品预处理漂烫时间不同食品具有不同的漂烫时间，依据这一原则对食品的漂汤时间的控制。$"抽气时间从大气压抽至工作压力所需时间的控制。%"干燥时间第一阶段干燥（一次干燥）时间，以经验值计算，即干燥速度为!&&’(。第二阶段干燥（二次干燥）时间，依据食品最终含水率#)*$)确定。一般认为不同食品干燥时间不同，因此干燥时间应按试验结果绘制的冻干曲线确定。+"降温时间指捕水器冷却排管从常温降至,$+-以下的温度，一般按!*!"+-&./的降温度速度计算，降温时间为$0*+0&./。1"加热时间将载热剂水加热到所需温度的时间控制。2"融冰时间由于交替运行的捕水器冷却排管工作周期为$0&./，因此其融冰时间的控制一般应在$0&./内完成。3"消毒时间在给定的蒸气温度（!#0-）条件下完成一次消毒所需时间的控制，如一次至少$0&./。（四）其他控制其他控制包括制冷压缩机冷却水断水，供给加热板的热水断水、断电，以及!!2% 第三章食品冷冻干燥装置设计对装置各部位可能出现的事故报警并可以从模拟流程图示板中显示。!"冷却水断水控制制冷压缩机冷却水突然断水，防止因压缩机排气压力升高而造成损坏。#"加热水断水控制供给加热板的热水以及用于应急冷却的冷却水断水，避免因供热口断或应急冷却虽断而无法进行干燥使食品损坏。$"断电对可能出现的断电现象，采取应急措施，保证冷冻干燥的全过程。%"报警装置各部件可能出现的任何事故均可在模拟流程图示板上显示，以便操作者及时排除故障，保证冷冻干燥的连续性。上述温度、压力、时间等各项控制均可以实现报警。二、控制方式目前制造的食品冷冻干燥装置的控制方式主要有手动控制和自动控制两种。（一）手动控制食品冷冻干燥装置可以十分容易地实现手动控制，但是操作起来十分复杂，因为食品冷冻干燥工艺过程是一个复杂的过程，主要包括食品冻结、加热、冷却、升华、水蒸气凝结、真空、制冷、融冰、消毒、机械输送等工艺，对于操作者要求其精通上述工艺过程，并具备各方面的业务知识，并对如此复杂的工艺流程准确及时地完成操作维修无疑是比较困难，因此控制系统一般不设计成完全手动控制。手动控制只是作为自动控制系统的辅助控制或容易实现的局部控制。手动控制系统一般采用按钮、开关、控制仪表以及报警装置等组成。!!’& 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册控制仪表主要包括温控器、真空计、压力表、液位计、压差继电器、时间继电器以及电压表、电流表等。报警装置主要包括温度报警、压力报警、时间报警及断电、断水报警等。（二）自动控制这里介绍的自动控制系统指微机控制系统。该系统由可编程序控制器（!"#）、各种仪表、各种执行元件以及手动控制等组成。对食品冷冻干燥的全过程实行可编程序的逻辑控制，直至冷冻干燥全过程结束。一旦微机控制系统某部位出现故障即可实现手动操作，以保证冷冻干燥全过程的连续性。微机控制系统的主要优点是采用!"#可编程序控制器，其抗干扰能力强，记忆准确，可编程序容量大，操作方便等。食品冷冻干燥的全过程可按预先编制的程序输入到控制系统记忆组件内贮存。需要记忆的贮存在暂存内，需要永久的记忆的贮存在外存内。不同食品具有不同的冻干特性曲线，按照这一原则预先编制的冻干特性曲线可以分割成$%个区段，然后再依据这$%个区段的线性变化编制程序依次输入到!"#仪中，即可按指令控制温度、压力、真空度、液位、断水断电保护以及各部位故障报警等。全过程参数均可由打印机自动记录打印。为了便于操作，冷冻干燥的全过程流程可以在微机中模拟显示，也可以制作成模拟流程显示板显示。三、控制程序食品冷冻干燥全过程的控制程序应按以下工艺过程编制：((’& 第三章食品冷冻干燥装置设计（一）食品冻结程序!"冷却水泵、冷却塔启动，冷却水循环。#"启动制冷压缩机，吸排气阀人工开启$"氨泵系统自动开启，开始向蒸发器供液。%"冻结间冷风机开启，温度降至&#$’以下。("或速冻机风机和传送带启动，温度降至&$(’以下。)"前处理生产线启动，食品原料开始加工。*"加工后的湿原料!冻结!冻结果间冻结!装料!!!流态化冻结!冷库贮藏+"液体食品进行冻结制粒———装料（二）第一阶段干燥———升华干燥和迁移干燥程序!"冷冻干燥前的准备程序：（!）干燥程序启动前一小时启动热源对热交换器中的水加热并加热至操作温度。（#）用于制冷和干燥仓加热板冷却的冷却水系统（冷却塔、水泵）启动。（$）制冷系统投入运行，氨泵回路启动开始向捕水器冷却排管供液，设定温度输入。（%）启动融冰系统。加热器开始对融冰槽中的水加热。（(）确定加工产品的冻干特性曲线，并将各区段数值输入控制系统。（)）冷却系统冷却加热板。（*）温控仪表投入监控状态。（+）启动机械输送系统，冻结食品装入干燥仓并密闭端盖。（,）气动系统启动，气动元件投入正常工作状态。#"冷冻干燥正常程序：（!）排气（抽空）泵组启动———前级泵———主泵。!!** 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册（!）热水由循环水泵送入加热板加热。（"）排气（抽空）泵组运行#$%&’，干燥仓压力达到#""()后关闭。控制（维持）泵组启动，控制干燥仓内正常工作压力为#""()。（*）运行"$%&’后，第一组捕水器进入融冰状态，第二组捕水器冷却排管投入运行，此后每"$%&’+融冰系统交替运行一次。（,）温控系统按冻干特性曲线各区段参数指令控制。（-）各种阀门处于正常工作状态。（三）第二阶段干燥———解析干燥程序（#）进入解析干燥阶段控制（维持）泵组继续运行，干燥仓压力低于#$$()或更低。采用循环压力法，此阶段干燥仓压力成周期性提高或降低，以强化干燥。（!）加热板温度升至最高容许温度*,./-$.。（"）制冷系统蒸发温度调节到0*,.或更低，以使冷却排管表面温度降低，提高捕水能力，强化干燥（*）融冰系统继续交替运行。（,）冷冻干燥过程结束，真空系统、制冷系统等停止运行，加热系统切换到冷却程序开始对加热板冷却，以保证下一次入料时避免食品因高温而融化。（四）真空破坏全部干燥过程结束，控制系统指令气动电磁阀开启，洁净空气或氮气输入使干燥仓压力恢复到大气压力，开启仓门出料。四、控制系统组成食品冷冻干燥装置控制系统组成主要包括123可编程序控制器、模拟流程显示板、加热程序控制器、真空程序器、氨系统控制组件、报警装置以及记录打印机等组成，如下所示。##54 第三章食品冷冻干燥装置设计第七节融冰系统融冰系统由融冰槽、蒸气加热器、水泵、管道、阀门、温控计、液位计等组成。捕水器冷却排管的融冰是依据饱和状态下的水随大气压力的降低其沸点温度也降低的物理性质设计的。干燥仓处于正常工作状态下，交替运行的捕水器必然有一组处于融冰状态（此时制冷机已停止对其工作）。当融冰状态的捕水器与融冰槽间的阀门自动开启时，受捕水器真空状态的作用，融冰槽压力骤然降低，用蒸气加热器加热至!"#$"%的水随之沸腾，所产生的水蒸气进入捕水器并融化冷却排管上面的冰，直至冷却排管表面温度与加热至!"#$"%的水温度处于平衡时，融冰过程方告结束。融冰过程中排水泵可随时将融冰槽中的水排出。泵的压力由压力继电器控制，一般设定工作压力为&’"()*即&’&"+,)，排水由液位计控制排水阀。注意泵压力不足时可能损坏泵。用蒸气加热器加热，水的温度由温控器控制，控制范围为!"#$"%之间。融冰过程结束后，融冰槽与捕水器间的阀门自动关闭，制冷开始对冷却排!!.- 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册管工作降温，残留的水蒸气被凝结，真空阀自动开启，活动式密封门被切换到另一组捕水器同时开始融冰。融冰系统见图!"#所示。第八节机械输送系统机械输送系统包括悬架轨道、吊架转向器、托盘、滑轮式吊车、道岔、链传动、消毒器具等。机械输送系统可分为工人输送系统和自动机械输送系统。人工输送系统完全由悬架轨道、吊架、转向器、滑轮式吊车、托盘、人工道岔等组成。输送时靠人力推送。这种结构的特点是结构简单、操作灵活、造价低，但费力、劳动强度大，工人必须在低温下作业。自动机械输送系统除了包括人工输送系统的器件外，还设有链传动装置、涨紧装置以及调速机构、自动转向机构等。这种结构的特点是结构复杂、自动化程度高、省力、易操作。滑轮式吊车和托盘在装料前必须在消毒间进行清洗消毒。消毒方法有热水和蒸气消毒法。卸料后首先要进行清洗，然后消毒，最后是热风烘干。装料方式有三种。一是前处理后的食品直接装料进冻结间冻结，冻结后直接进干燥仓；二是经流化床单体速冻后的食品装料直接送入干燥仓；三是经冻结间冻结或流化床冻结后贮存在冷藏库的食品装料直接送入干燥仓干燥。装料托盘是用不锈铝合金经拉伸冲压成形制作的，表面涂有特氟隆特殊涂层，防止物料黏结并具有接收辐射热的良好性能。托盘导角处全部为圆角状，以便于清洗。托盘尺寸一般为#$%&’#%&!%((。滑轮式吊车用不锈钢制作，其层数由干燥仓尺寸和加热板层数确定。例如干燥仓直径为)*’(，加热板层数为+#层时，滑轮式吊车层数为+’层，可装#%个托盘。吊轨由预留吊点和吊架固定在建筑物上，吊轨间距由滑轮式吊车尺寸确定。++$% 第三章食品冷冻干燥装置设计对于改建厂房，吊轨可采用龙门架钢结构支撑。这种结构的特点是不受厂房条件限制，易安装，但耗纲材量大。冻结果间的机械输送系统，顶部必须装设隔风板，以保证冻结过程中合理的气流组织。传动链条采用可拆式链条，主动轮为链轮转向轮均采用光滑轮，以减少积累误差和阻力。这种光滑轮加工简单、造价低。滑轮式吊车与传动链间的传动组合，如图!"#$所示。图!"#$滑轮式吊车与传动链间的组合示意图链传动装置的电机减速机应无级调整，一般采用变频式调速器调节运行速度。由电机带动链轮，并使链条沿设定的轨道运行，运行中链要不断地按节拍拨动滑轮式吊车，使吊车连续地有规律地输送。根据不同食品，在冻结间冻结，可以是间歇式冻结，也可以是连续式冻结。滑轮式吊车的滑轮采用滚动光滑轮，每台吊车上设有$个滑轮，支撑牢固、运行平稳，行车架一般采用铸造成形。滑轮式吊车进入装料间、卸料间和消毒间，底部均设有锁固装置，以保证吊车平稳，防止托盘滑出。装卸料机构均设置液压升降装置。液压机构由气液转换器等执行元件指令升降动作。图!"#%为滑轮式吊车示意图。##&# 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册第九节气动系统气功系统是食品冷冻干燥装置的辅助系统，主要用于气动真空阀等执行元件的操作。图!"#$滑轮式吊车示意图#"轨道%"滑轮!"行车吊架&"吊车主结构$"托架’"锁固装置气动系统由干燥空气机组、贮气罐、配气箱、气液转换器、阀门、管路等组成。干燥空气机组包括空气压缩机、制冷机（除湿）、后冷却器、油气分离器等。干燥空气机组提供的气源必须保证干燥、洁净。##(% 第三章食品冷冻干燥装置设计气动系统控制程序应编入!"#可编程序控制器内。气动系统的设计应遵循以下原则：（$）气动系统应依据食品冷冻干燥装置的运行要求，对顺序动作及动作时间进行程序控制，满足工作环境和结构条件，并且有工作可靠和经济运行等特点。%&气动回路设计力求简化实用。’&气动元件及辅件如气动阀、贮气罐、后冷却器、油分离器等按设计计算分别选择。(&必须对气动系统压力降进行验算。)&空气压缩机主机应按供气量!"计算结果和气压*+考虑具体工作条件进行选择。第十节清洗消毒系统食品冷冻干燥装置与其他食品工业的卫生要求基本相同。常用清洗消毒方法有蒸气加热消毒法、紫外线照射法和臭氧消毒法。一、蒸气加热消毒法在向干燥仓通入无压蒸气之前，先将干燥仓抽至$,,*-，然后打开进气阀门通入无压蒸气，蒸气温度为$%,.，加热’,/01。干燥仓设有蒸气进出管。二、紫外线照射法干燥仓清洗后，采用紫外线照射，紫外线波长调整在$’23’4,//之间。波$$5’ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册长!"#$$杀菌力最强。紫外灯平均使用寿命为!%%%&。由于干燥仓温度较大，在配置紫外灯时一般要比常规车间照射量大。紫外线能穿透空气和水，但不能空透其他物质。三、臭氧消毒法臭氧消毒是近几年发展的一种无污染消毒方法，在常压常温下臭氧的分子结构不稳定，分解成氧气’和单原子氧。单原子氧’具有很强的活性，对各种!菌有极强的氧化作用，可以氧化分解蛋白蛋将细菌杀死，而多余的氧原子重新组合成氧。**)( 第四章真空冷冻干燥机的应用第四章真空冷冻干燥机的应用真空冷冻干燥是物质脱水的一种理想方法。真空冷冻干燥（简称冻干）是将可冻干的物质预先冻结到冰点以上，使水分变成固态的冰，然后在较高的真空度下，使冰直接升华为蒸气，再用真空系统中的水气凝结器将水蒸气冷凝，从而使物质脱水干燥。实现这种干燥工艺的设备，通称真空冷冻干燥机。真空冷冻干燥的基本原理：干燥就是去除物质中的水分。水分的三态变化中，温度与压力是有直接关系的，随着压力的降低，冰点变化不大，而沸点愈来愈低，逐渐与冰点相靠近，当压力低到某一值时，沸点即与冰点相重合，固态冰就可以不经液态而直接转化为气态，这时的压力称为三相点压力，相应的温度称为三相点温度。水的三相点温度为!"#$%$$&’(，三相点压力)"#*+$%,)-。如果压力低于*+$%,)-，给固态冰加热升温，则固态冰直接变成水蒸气，图./+为水的相平衡图，“0”点为固、液、气三相共存的三相点。图./+水的相平衡图真空冷冻干燥的特点：干燥是在水的三相点压力下进行的，物质处于高度缺氧状态，干燥又是在低温下进行的，物质不会过热。因此，这种方法特别适于极为热敏和极易氧化的物质干燥。由于物质在升华脱水前先预冻，形成稳定的固定骨架，冻干后固体骨架基++’, 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册本不变，另外，冻干物质的酶化作用微弱，原有的化学、生理性能基本不变。多孔结构的制品具有很理想的速溶性和快速复水性，尤为突出的是，冻干物质可保存数年不变质。真空冷冻干燥机的应用范围如下：!"医药工业真空技术在医药工业中主要用于血清、血浆、疫苗、酶、抗生素、激素等药品的生产过程中，还用于生物化学的检查药品、免疫学及细菌学的检验药品等干燥。真空干燥技术的应用可达到如下目的：药品不变质，可长期贮存；容易实现药剂定量准确；容易进行无菌化操作，可大批量无菌化生产。#"食品工业真空技术在食品工业中主要用干燥咖啡、果汁、草莓、整虾、鸡丁、磨茹片以及猪、牛排等大型块片，还可制造速熟食品等。食品真空冷冻干燥主要目的在于保持食品的色、香、味、营养和形状不变，便于长期贮存和运输。$"生物研究利用真空冷冻干燥技术可长期保存血液、细菌、动脉、骨骼、皮肤、角膜和神经组织及各种器官等。因为进行干燥时生物体未被破坏，所以生物体保存起来还象原来那样具有生命，在使用时，供给水分可再生。此外，真空冷冻干燥技术还可用于实验动物的处理以及粉末干燥等。真空冷冻干燥设备形式可分为间歇式和连续式两大类。目前。国内外使用的大多都是间歇式的冻干机，特点是：多品种、小批量、操作容易、便于制造和维修。连续式近年来国外已研制和使用，国内还没有见到，特点是：冻干产量大、适合浆状和颗粒状制品生产，自动化程度高。#区分冻干机的大小，一般以冻干面积（搁板有效面积）为标准，单位为%。目前，国内外使用量较大的冻干机是中、小型的，搁板面积在零点几平方米至几平方米范围。!!’& 第四章真空冷冻干燥机的应用第一节!"#$%%、%%&、%%%型医用冷冻干燥机一、特点及主要技术数据!"#%%、%%&、%%%型冻干机是目前国内质量较可靠的产品，在医疗、卫生单位应用较广。!"#$%%型机适用于冷冻干燥血浆：!"#$%%&、%%%型机适用于对热敏感的生物制品，例如疫苗，菌苗、血清、血浆等，以及其它可冻干物质的干燥。!"#系列冻干机技术数据如下：（’）冻干箱内尺寸%%、%%&型()*+,-*+,-*..；%%%型’*/*+(**+(**..。（0）箱内搁板尺寸%%、%%&型-,*+-,*..；%%%型1**+1**..。（)）搁板使用温度范围%%型1*2)34；%%&型，1*2$/*4；%%%型1*2$$0)34。（/）箱内最低真空度’+’*托，’5))67。（3）冷凝器吸水量约)*89。（-）总功率0)5(8:。（,）电源)1*;，)相，3*<=。（1）冷冻水耗量3>?@（水温在034以下）。（(）使用环境温度32)34；相对湿度A13B。（’*）整机外形尺寸%%型/,**+’(**+0’3*..；%%&型/,**+’(**+0’3*..；%%%型/1’*+’(**+000*..。（’’）整机重量%%型约)3**89；%%&型约)3**89；%%%型约/***89。（’0）氟利昂制冷压缩机组0C-53型，水冷式。（’)）真空泵0D$’3型，旋片式；罗茨泵E#$’3型。规格%%型%%&型%%%型名称有效层数0/3层间距离（..）0,*’0*’0*!,’+高0/*血浆可放瓶数!’,安瓶3***支!’,安瓶：’****支瓶，’01瓶’’1, 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册冻干机由真空系统、制冷系统、加热系统、液压系统、测量、控制系统组成。整机部件繁多，结构复杂，为叙述方便，下面将按系统分别介绍。二、冻干机的真空系统冻干机由冻干箱、冷凝器、真空泵、真空仪表、管道、阀门等组成，见图!"#。冻干箱是一个能够制冷到"$%&左右，加热到’((&左右的高、低温箱、也是一个能抽成真空的密闭容器。需冻干的物品放在箱内分层的金属板层上，对物口进行冷冻，并在真空下加温，使物品内水分升华而干燥。冻干箱外壳用不锈钢制成的方形箱体，箱内设有铝制搁板，每层搁板内设有制冷循环管路和加温油循环管路，箱体在侧面装有密封接线柱的有机玻璃盘，将感温铂电阻和导线密封引入箱内。顶部装有真空规管，箱的底部装有一只真空隔膜阀，并连接空气过滤器，可以将空气放入箱内。箱门和右侧均设有观察窗，可以观察物品冻干过程的情况。箱体采用泡沫塑料绝热，外层包以铝板。箱门四周镶有密封橡胶圆条，并涂以真空脂，确保箱内密封。冷凝器是凝结升华水气的密闭装置，内部有一个较大面积的金属吸附面，从冻干箱物口中升华出来的水蒸气冻结吸附在其金属表面上，吸附面工作温度可达"!%)"*(&。冷凝器外形是不锈钢制成的圆筒，内部盘有螺旋状紫铜冷凝管，分别与+、,两台制冷机组相连接，组成制冷循环系统。冷凝器上部以!#((蝶阀与冻干箱连接。底部以!%(不锈钢管与真空泵组（-、.、/）和热风机连接，组成真空系统。筒内冷凝管的上部装有化霜喷水管，它与真空隔膜阀及水管连接，为了保证化霜水不进入冻干箱和真空管道，还设有溢水阀和放水阀。冷凝管外部采用泡沫塑料绝热，最外层包以铝板。’’00 第四章真空冷冻干燥机的应用图!"#冻干机系统图$—干燥箱；#—真空规管；%—制冷循环管；!—加温油循环管；&—电磁阀；’—膨胀阀；(—!#))蝶阀；*—冷凝器；+—冷凝管；$)—油箱；$$—油泵；$#—出油管；$%—进油管；$!—冷却水管；$&—油温控制铂电阻；$’—制冷压缩机；$(—油分离器；$*—出液阀；$+—过滤器；#)—加热器；#$—!&)蝶阀；##—热风机；#%—电磁真空阀；#!—罗茨泵；#&—真空泵；#’—电磁带放气截止阀；#(—!#&隔膜阀；#*—!$)隔膜阀；#+—放油阀；%)—放水阀；%$—冷却水电磁阀；%#,—手阀；%#-—不锈钢针型阀；%%—贮液器；%!—化霜喷水管；,、-、.—制冷机组；/、0、1—真空泵组$$*+ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"#旋片泵结构图$—进气口；%—滤网；#—加油螺塞；!—油标；&—放油螺塞；’—旋片；(—弹簧；)—转子；*—气镇阀；$+—定子；$$—排气阀；$%—排气口真空系统有两台旋片泵（,、-）和一台罗茨泵（.）。罗茨泵（.）为增压泵，不能单独使用，必须首先启动旋片泵（,、-），使其工作一段时间，当系统中的真空度达到%/01左右时，再启动罗茨泵（.），旋片泵结构见图!"#，罗茨泵结构见图!"!。图!"!罗茨泵结构图$—后盖；%—泵体；#—转子；!—前盖；&—主动轴该机使用电接点真空表，可根据预先选定的真空度值，自动控制罗茨泵的$$*+ 第四章真空冷冻干燥机的应用启动。冻干箱与冷凝器之间的真空管道中，装有!!""##真空蝶阀，可根据使用要求随时开、关，冷凝器的底部装有分支真空管路通至热风机，中间装以!$"蝶阀，此分支管路为冷凝器化霜吹干之用。罗茨泵上面的真空支管，是单独使用真空时的通路，并装有电磁阀，当罗茨泵启动后，此阀即自动关闭。真空泵管路上，装有电磁放气截止阀，当真空泵停止时，可自动关闭真空管路。同时将空气放入泵内，避免真空泵油因负压作用回放至真空管路中，真空泵的连接管路之间装有波纹软管，防运转时的振动。三、冻干机制冷系统冻干机制冷系统由制冷压缩机组（包括水冷冷凝器、油分离器、高压管路、干燥过滤器、膨胀阀、蒸发器、低压管路组成。本机采用氟利昂压缩机组和%!!制冷剂。共有三台制冷机组，三个制冷系统，见图&’!所示。其中一台（(）制冷机组组成供冻干箱降温用的制冷系统，它的蒸发器就是冻干箱内的搁板，当系统工作时，可使搁板温度降至’)"*。另两台制冷机组（+、,）为两个各自独立的单级制冷系统，专供冷凝器降温用，制冷系统的蒸发器采用铜管，盘成螺旋状，布置在冷凝器内，当制冷系统工作时，冷凝盘管的温度可达’&$-."*。该机采用!/.0$型开式压缩机组，其机组外形结构见图&’$所示。图&’$!/.0$型制冷机组外形结构图1—制冷压缩机；!—高压表；)—低压表；&—三角带；$—电机（)23）；.—干燥过滤器；4—防护罩；5—压力控制器；6—冷凝器（水冷）1161 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册四、冻干机加热系统冻干机加热系统的作用是对冻干箱内物品进行加热，以便使物品内的水分不断升华，并达到规定的残余水分要求。冻干机加热系统有不同的加热方法，有的是利用直接加热法，有的是利用中间介质加热法。该冻干箱搁板的升温，采用循环油加热方法，其系统循环见图!"#。加热系统由油泵、油箱、加热器、进出油管、冷水管、油温控制器等组成。加热用油为$号仪表油，其凝固点为"%&’；闪点(#&’。油箱内加油量高度离回油管端面)&**，油量约!)+,。较用时油温最高(&&’。当工作时，可先对油进行加温，油温通过油箱控制调节仪按选定的温度自动控制，油泵开启后，可将油送入冻干箱内搁板，对搁板加热，然后返回油箱，进行加热循环。为了适应油温升高后可以较快地降温，特设有油冷却水循环装置，并用电磁阀来控制冷却水的通断。五、电气控制系统及工作原理冻干箱电气控制系统由控制台、控制仪表、调节仪表等自动装置与电路组成。它的功用是对冻干机进行手动或自动控制，控制机器正常运转。控制台是冻干机的温度、真空度的记录控制仪表以及各机组开关的集中装置。控制台的正面装有温度、真空度记录仪、冻干箱和真空泵的真空计、温度指示调节仪、油温控制调节仪、计时钟等。斜面装有各机组的开关、报警装置等。温度记录仪可自动记录%个不同位置的温度。真空记录仪可自动记录#个不同位置的真空度。冻干机连锁装置。冻干制冷压缩机（-）启动后，循环油泵不能启动，冷凝器用的制冷压缩机（.、/）开启后，热风机不能启动。油加热器工作时，罗茨泵不能启动。真空泵上电磁阀带放气截止阀与真空泵电源连在一起，同时工作。真空管路上电磁真空阀电源接在真空泵（0、1）电源处，罗茨泵（2）工作时，电磁真空阀即关闭。((3# 第四章真空冷冻干燥机的应用冻干机控制装置。罗茨泵（!）由电接点真空表控制，可调整指针，上限在"#$%&’(；下限在"#")*&’(范围内。搁板加热恒温，由温度指示调节仪控制。油箱加热恒温由另一只油箱温度调节仪控制。冻干机报警装置，高温超限报警，调整接点在平衡电桥和调节仪上。真空报警，调整接点在电位差计一号指针。水电报警，总接触器在断水或断电后报警。+!,型冻干机电路见图-./。电路由以下主要回路组成：（%）由各种电机、加热器、变压器等组成的主回路。（0）启动、停止回路由按钮（12）、中间继电器（,）等组成。（$）控制回路由交流接触器（3）、热继电器（,4）、压力控制器（56）及各种电磁阀等组成。（-）报警回路由电灯、电铃等组成。（*）指示回路，主要由红、绿两色多个指示灯组成。电路工作原理如下：当（56）接通时，（3）线圈通电，其接点（3）闭合，同时（86）灯亮，表示电7777源接通。按下（12），（,）通电，其常开接点（,）闭合，通过继电器（,）的常闭触点及%%%)压力控制器的接点（56）、热继电器（,4）的接点，使交流接触器（3）线圈通电，%%%其常开触点3闭合，冻干制冷机（6）开始工作。当（,）通电时，其另一个常开%%%接点（接在/、)两点之间）也同时闭合，这样，当松开（12）时，由于（12）联通，%0（,）仍通电，只有（12）被按下时，（,）才断电，所以/、)点间的触点称为“自锁%0%触点”。在（3）线圈回路中串接的（,）、（,）接点称为“瓦锁触点”，当油泵需工%%)作时，需按下（12），（,）通电，其常闭触点（,）断开，这样（3）断电，使（6）停止)))%%工作，防止了误操作。当压力过高时或电流过大时，（46）、（,4）的触点分别断%%开，使（3）线圈断电，从而保护（6）防止烧毁。当负载短路时（4+）熔断，起短%%%路保护作用。当（,）、（3）通断时，它的另外一个常开触点分别控制指示灯%%（+6）、（86）的亮、灭。%%上述电路回路是冻干箱制冷机控制回路，图中称“冻干箱制冷”，其它控制电路控制原理基本相同，叙述从略。%%"$ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册在“罗茨泵”回路中，有（!）、（!）两常开接点并联与一常开接点（!）串联，"#$也就是罗茨泵与施片泵（%）或（&）分别工作，或者与施片泵（%）、（&）同时工作。在报警回路中，当电源接通后，需手动将（’）、（’）、（’）合上。报警原理"#$如下：（%）断水、断电报警。当断水、断电时，（(）不通电（断水时，压力控制器)（’*+,）的触点断开），其触点（(）［#-、（.#）］闭合，灯（/*+%"）、报警器（01）通)直流电源（*2），从而灯和报警器报警。电路回路是：节点3&!’*)!"#!（.-）!014/*!%"!#-!.5!3.!电池负极。（&）真空报警。当电位差计输出端（3)、3%间）短路时，（01）、（/*+%"）、（/*+%5）接通（6）、（6）两端电源，报警#$器报警，灯亮，这是因为没有达到真空度而报警，其回路是：一路为6#!’$!’"!（.5）!(（)此时闭合）!（")）!014/*+%"!#-!!%（%常闭）!##!3)!3%!6$；另一路：6#!’（"联动）!/*+%5!##!3)!3%!6$。（.）高温报警。超温时7(8+%输出端（#-）、（$5）间短路，!%%通电，其常开点!%（%#-、6$）闭合，常闭点!%%（#-、##）断开，从而使01报警，/*+%"灯亮报警，其回路如下。6#!’$!’"!（.5）!()!（")）!014/*+%"!#-!!%%!6$。第二节9:;<=>?系列真空冷冻干燥机一、特点及主要技术数据9:;<=>系列冻干机是爱德华公司最新产品，是专为研究工作、中间试制和大批量生产而设计的灵巧设备。主要包括3种基本型号，主要特点是：&（%）有3种大小不同的搁板面积，从)@"到&@)A。（&）预冻温度为+##B，冷凝器温度能迅速达到+5)B左右。（.）采用液体循环系统进行冷却和加热。在+##B到C3)B范围内能维持同一搁板的不同位置和板与板之间的温度误差控制在D%B。（"）操作方式既简便又多样化，可任选手动或微机程控或高级%%-" 第四章真空冷冻干燥机的应用电脑操作。（!）附有自动加盖装置，搁板间距可随不同规格的玻璃瓶调节高低。（"）能满足灭菌要求，进行#$%&高温消毒。（’）采用墙嵌式设计，可安装于无菌室内。（%）大窥视孔，可随时观察产品情况，零部件易于拆装。（(）采用不用油封结构的真空泵，避免污染产品，保证产品的最高质量要求。该系列冻干机技术数据见表#。表#)*+,-.系列冻干机技术规格/0/"/%#/#$#"#%容量有效搁板面积12/30//3!0/3%##3/%#3$!#3"223#"2$11直径的西林瓶装量数’!/#///#!//2///2!//$///0///装入2/11厚溶液可冻干散装料的容积#%###"2/2’$20/冷器内可容纳的冰45%#"#"$2$2$20/规格宽$//0!/0!/0!/0!/0!/"//搁板尺寸11深0!/"//"//"//"//"//(//搁板数（除顶部热补尝板）$2$0!"0搁板空间最大高度11%/#2/%/#2/(!%/(/加盖装置的最低下降距离11$（!所有型号）搁板温度16.&9’（/所有型号）178&:!（/所有型号）选择低温制冷系统178&:!（!所有型号）冷凝器温度&:"（!所有型号）选择低温制冷系统&:%（/所有型号）##(! 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!"!#!$%!%&%#%$真空泵抽气速度’&)%(*+,%"+&%"+&-!+,-!+,-!+,&-+-基础设施电力消耗23""#*%!%"%*&相,!.#!/0，--!.&$!."#!123444+,%"+&%"+,%#+,%#+,冷却水在5-!6时的流速%()%"!!"!!%!!!%4!!-!!!-"!!&-!!选择低温制冷系统%()%%"!!%"!!%"!!%"!!-$!!-$!!-$!!以#!6水温化霜所需水量%%!!-!!-!!-!!-,!-,!&,!蒸气消毒以5%&$6计算的消耗量27()%)%!!%!!%,!%,!%,!-!!压缩空气89:)";（#所有型号!"例外）净重*!!%-!!%"!!%4!!-!!!--!!-4!!重量27毛重%!,!%"!!%#!!-!!!-&!!-,!!&!,!二、整机结构该冻干机采用积木块式结构方式，将所有部件安置在一个整体箱体上，以铰链形式将主机与监测仪表连接在一起。使整机结构紧凑，机动灵活，造形美观，维修、保养非常方便。由于将冻干箱与冷凝器相互隔离，有效地防止批与批之间的交叉污染。箱体表面经过精细加工，清洗十分方便。整机带有轮轴，可直接送到安装地点。其外形尺寸也考虑到能通过一般门框。该机设有巧妙的中间取样装置，能在冻干过程中取出少量样品作产品预检和观察。大型的丙稀树脂有机玻璃门，为装箱操作带来很大方便，搁板间距可以根据不同玻璃瓶的尺寸加以调节高低，因此不论用盘子西林瓶或安培瓶，都可以进行冻干。该机具有自动加盖装置，包括可变搁板间距及真空锁，能适应各种尺寸的容器，整机%%*# 第四章真空冷冻干燥机的应用结构见图!"#。图!"#冻干机整机结构图$—液压油缸；%—冻干箱；&—蝶阀；!—油泵；’—冷凝器；(—旋片泵；#—搁板；)—控制板；*—循环泵；$+—压缩机；$$—水冷凝器三、冻干机真空系统真空系统由冻干箱、冷凝器、直接驱动的真空泵和附带的精密真空计、指示表、控制器、离合器、过滤系统以及真空管路等组成。该机所配的干性真空泵运转噪声低，震动小，并配有防回油装置，可彻底消除在放气时油气污染产品的可能性。冻干箱为圆柱形箱体、搁板和真空系统均由不锈钢制造，表面经过精细加工，全部焊接采用全浸入式焊接方式，表面光洁，易于清洗，污垢不易残留。在最高一层搁板上附加热补偿板，使产品的干燥程度达到一致。真空计的插座，温度探头和各个考查测头，都采用统一型号，供输送冷却,加热循环液的软管及其接头都能有交地防止细菌生长。箱体外用大尺寸的丙稀树脂有机玻璃门，便$$*# 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册于观察和装载操作。冻干箱搁板厚度!"##，可有效地利用空间和减少热量传递所需时间，三合板式的设计结构和采用多点焊接，能使表面非常平整，这种设计，既可保证快速传递热量，又可保证承得住加盖时施加的压力，以及保证整个搁板温度的均匀性。这种搁板设计方便用户使用不同型号的容器，甚至可将几层搁板盖在一起留出空间放进大尺寸的容器进行冻干。冷凝器采用不锈钢材料制造并与冻干箱分开，设计时有意识地提高保险系数，以便满足在升华高峰期的水分收集。冷凝器布置于冻干箱底部，它与冻干箱之间可根据用户要求安装隔离阀。冷凝器的结构，可保证冷凝的水分只结成薄薄的一层冰，化霜时间短；必要时可采用热水喷淋以加速化霜过程。冷凝器温度一般可达$%&’，但可以根据用户需要，选择温度更低的制冷剂，使温度达到$()’。冻干机真空系统示意图见*$(。图*$(冻干机系统循环示意图四、冻干机制冷系统"该机采用可靠性高的水冷式压缩机组，采用+!,制冷剂，除)-*#小型冻干机外，其余型号均采用两套独立冻干箱冷凝器制冷系统，一般冷凝器温度能!!.( 第四章真空冷冻干燥机的应用迅速达到!"#$，除此还附带必要的隔离，控制和安全防护部件，使整个制冷系统能长期不出故障和可靠性地运转。该机制冷系统有两个独立系统，一个系统是冷却冷凝器，另一个系统是冷却循环液，再由循环泵将冷却剂送入搁板降温，搁板的温度一般为!##$。见图%!&。五、加热和冷却系统冻干箱搁板温度是通过安全无毒的低粘度循环液作为冷却’加热的介质进行循环控制。当冻干箱需升温时，加热器对循环液加温，然后由循环泵将已被加热的循环液送入搁板，对搁板加热。当需降温时，可将被冷却的循环液送入搁板降温，见系统图。搁板温度一般控制在!##$至()*$范围内，并能保证同一搁板的不同点和搁板之间温度误差维持在+,$以内。六、冻干机消毒系统该系列产品中有的型号带有消毒系统，消毒温度可达,-&$，冻干箱箱体和管道均用不锈钢材质制造，所有部件均符合压力容器标准，并采用中心辐射联锁启’闭装置，可确保操作安全、简便，易于清洗。消毒过程可通过监测系统自动控制，消毒管道还附带蒸气过滤系统。七、控制系统./01234系列产品配备多种控制系统，可用手动、自动预编程序和高级电脑进行操作。手动操作简单易行，采用人机控制工程设计的表板显示清晰，并防止操作差错。全部采用低压联锁开关，用发光二极管在板上摸拟显示电子开’关的温度、压力控制器监测箱内各部位的温度和压力状态。专为冻干过程设计的可编程的自动控制微机./0567839%**，轻轻按动键，就,,:: 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册可输入必要的冻干参数，然后，过程即按指令自动完成。其显示储存单元包括!"#$$屏幕、磁带数据记录仪、打印以及%&"’"相容线路。()*+,*-./型监测仪是各类仪器中的高级监测系统，它根据012、32系统，以爱德华公司精心编制的供大量生产的设计软件相配，其特点可在显示屏上给出工艺过程进行状态的各种颜色的模拟曲线、错误信息警告，以及存取数据等功能。!"44 第五章冷冻离心机的应用第五章冷冻离心机的应用离心机是根据离心力的原理制造的一种医疗仪器。它广泛应用于生物物理、生物化学、医疗卫生、石油化工、地质、农林牧、公安保卫等部门，它可对所研究的对象如：生物细胞、病毒、血清、蛋白等有机物、无机物溶液、悬浮液及胶体溶液等样品进行分离、浓缩、提出等制备工作，应用范围见表!"#。离心分离的原理：当试管内装有水和砂粒的混合液时，放置一会后砂粒便沉淀于试管底部，这是砂粒在重力作用下沉淀的结果。如粒子非常细小的话，放置时间较长，才能慢慢地沉淀下来，如粒子微小而且小得与溶液分子大小差不多时，那么它们的分子相互运动而扩散，单纯依靠自然静置是不会沉淀的。所以必须采用离心的方法使微粒子沉淀。最初，人们采用手摇离心机来分离血清和尿中的沉淀物，随着科学技术的发展，已逐渐采用了电动离心机。常用的离心法是将混有微粒溶液装入试管后，使试管作轴向水平旋转，试管的垂直方向产生加速度（离心力）使微粒在离心加速度作用力下而沉淀。离心机就是根据此原理制造的。冷冻离心机是指在高速离心机系统中增加一套制冷系统，以确保转头腔内温度和试管温度不至于超温，所以称冷冻离心机。其结构、原理后面将详细介绍。离心机一般可按转数分类，大致分成三类：（#）超速离心机：分析用的超速离心机，转速：#$$$$$%&’()；分离用的超速离心机：最大*$$$$%+’()；最大,$$$$%+’()。（-）高速冷冻离心机：最大转速-!$$$%+’()；最小转数!$$$%+’()。（.）低速（也称台式或小型）离心机。台式离心机最大转数.$$$%+’()；小型离心机最大转数!$$$%&’()；最小转数.$$$%&’()。#-$# 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册冷冻离心机是医疗等部门的常规仪器，应用相当广泛，从使用角度看，超速离心机使用量相对较少，高速、低速离心机使用量较大。表!"#离心机应用范围项台式目目的成分低速离心机高速离心机超速离心机成小型分$!%%&’%%%()*+,分离血清血清-#%*+,血浆、血小板：$!%%&’%%%()*+,分离血球白血球；红血球-!*+,血液血球容积测定血球容积值#$%%%()*+,-#%*+,成分离抗原./抗原（012.3）’%%%%()*+,-45分脂蛋白质4%%%%()*+,-$%5分离血清蛋白白质白}4%%%%()*+,球蛋白-#%5&$%5细胞线粒体$%%%&’%%%()*+,#%%%%&#!6%%%细胞分离}4%%%%()*+,-4675微粒体-#%*+,()*+,-$%*+,胞突结合囊组病毒织核酸糖小体成89.4%%%%()*+,-#6;5分（核糖核酸）4%%%%()*+,-!6#45精制:9.#7%%%()*+,-#6754%%%%()*+,-<$5（脱氧核糖核酸）4%%%%()*+,-#6$5肌蛋白质4%%%%-()*+,-$%5激素酶蛋白#$%$ 第五章冷冻离心机的应用第一节!"#$%&"型低速冷冻离心机一、特点及主要参数低速冷冻离心机是供医学、化学、生物学、生物制品、农业科学、食品科研和生产单位作沉淀分离各种悬浮液样品之用，它的转数一般最高’$$$()*+,。!"#$%&"型离心机采用优质材料制造，承受离心力的各传动部件，均考虑较高的安全系数。它的所有转动部件装于机内，并设有避振器，使运转平稳。离心腔外有钢板防护，上有机盖，以保证使用安全。离心机的金属部件，均作镀镍、镀铬、氧化或油漆表面防腐处理。离心罐用不锈钢制成，耐腐蚀性能好，经久耐用。离心机的操作控制，集中于机身台面右侧的操作台上，操作方便，使用简单。离心机技术数据如下：（-）形式：离心机转头为水平式，分四组吊罐，六组吊罐两种，数据见表.#/。（/）使用环境温度：.0’$1（大于’$10至&$1时仍能使用，但制冷效率有所降低）。（’）离心机电机：单相串激式，功率2.3；电压//$4，.$56，额定电流2%.7。（&）压缩机主要技术参数：制冷量-/2$$89):；额定功率--$$3；缸径&’**；行程/$**；缸数/个；转速/;;$()*+,；制冷剂?’$>;2$（台面--/$至操纵台）**。（?）净重约’/$8@。二、传动装置结构离心机传动装置见图.#-。传动部件由离心护圈、制冷盘管、离心罐、驱动电机、测速电机等组成。工作时，容器内盛装离心溶液，在电机驱动下，离心盘-/$’ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册带动离心罐低速旋转，为使转子不过热和保证样品的温度要求。离心腔四周有制冷蒸发盘管。离心机传动部分采用弹性联轴器，以使整机振动小并保护电机的工作性能。表!"#项目温度（+）容量总容理最高转速最大相对离心力工作半径时间控制（管$%）（%）（&’()*）（%）（((）（()*）控制范围允差形式四#,.!-#/-///1!#/.32组-#!/.///-///123/#.#吊罐--//.0//1!//1##/#1!/40//41/5#六-#.!01/!///#1-/#11组0#!/.!//1///#!//#-,吊罐0-//#-//#0//#/-/#2/图!".离心机传动离装置结构图.—离心腔盖；#—护圈；1—制冷盘管；-—离心罐；!—离心盘；0—防振架；2—驱动电机；,—测速电机.#/- 第五章冷冻离心机的应用图!"#离心机制冷系统$—压缩机；#—截止阀；%—冷凝器；&—蒸发器；!—毛细管；’—截止阀；(—干燥过滤器三、制冷系统离心机制冷系统见图!"#。该机采用单级压缩制冷循环系统，用)##制冷剂。其特点是，蒸发器盘在离心腔外壳，用以冷却离心腔，其他结构及工作原理与单级压缩式制冷系统相同。四、电气控制系统离心机电路见图!"%。工作原理如下：（一）驱动电机、制冷压缩机控制电路（$）制冷压缩机启动与停止电路接通电源开关*，接点+在,-位置，制$冷交流接触器.+线圈通电，其接点.+闭合，压缩机工作。当达到所需温度$$时，温控器接点+回到,/.位置，交流接触器.+线圈断电，接点.+，断开，压缩$$机停止工作。当温度回升到设定点时，压缩机又开始工作。热继电器+)为压缩机热保护元件，当电流过大或温升过高时，接点断开，保护压缩机。当*接$通时，冷凝风机同时工作，电源指示灯亮。（#）驱动电机启动与停止电路当*合上时，按下启动按钮（此时复零调$到,0-位置），.+#通电，其接点.+#闭合，电机运转，时间由定时器控制，定时器$#1! 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册的定时接点根据所设时间长短断开，切断!"电源，使$电机停止工作。如将#%&#合上。使!"%通电，其接点!"%闭合，将’#的次级短路同时接入一个直流电源，可使$迅速停止旋转。%测速发电机与$同轴联接，它可将$的转速相应地变成电信号传给转数%%表显示出来。启动、停止、制动等指示灯，随其相应串接在一起的接点!"、!"的通、断而%点亮和熄灭。驱动电机的转速受’调压器输出电压的大小控制。##(测温、控温电路（)）电压稳压电路由变压器’)的次级!*#+),、!*#-).、!*#-)/端输出的交流电压过012.)’整流，电解电容!滤波，然后通过由比较放大器3))4、复合调整管%$$#4%、%$5)#)’及比较放大器344/6、复合调整管%!5#)’、%$$#4%分别组成的稳压电路，稳出7).8的直流电压、电路中的#$9)#4’为恒流管，为提高稳压程度而设置。（#）测温、控温电路温度信号由热电阻:感受并交换成电阻信号，输入*到放大器344/!+!的输入端变成电压信号，经放大器与从;调定通过跟随器<344/6输出来的设定号，在344/!的输入端比较相加减，然后积分输出。同时有一部分由%$&<’的输出信号反馈到344/!+在的输入端#，与设定信号相!加，再经过%!5#)’管的电流放大，由其发射级输出作为开关管%!&<’的输入信号，使其导通截止，从而控制继电器"的通、断电，其接点通、断，这样便自动控制了制冷压缩机的开、停。)#4, 第五章冷冻离心机的应用图!"#$%"&’(%低速离心机电路图+*&) 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册第二节日立!"#$%&!’系列高速冷冻离心机一、特点及参数高速冷冻离心机是指转数在&"""(!&""")*+,-范围内的机种。由于转数较高，转头在转头室内旋转会与空气摩擦产生热量，对试样低温分离影响很大，故需设专用制冷系统来冷却转头室内空间，并保持转头有一个较低的温度（一般在"(.&/范围内）。日立!"#$%&!’离心机转数为!"""")*+,-；它除了作大容量制备离心外，还可连续离心，如配垂直型转头作小容量的密度梯度离心是很理想的。该机设计了“缓增减速机构”，在加、减速时可以稳定。在冷却温度控制上采用了补偿调节，使用方便。离心机技术数据见表&%0。表&%0日立!"#$%&!’型系列离心机技术数据型号!"#$%&!’型!"#$%&!型.1#$%&!型项目最高旋转值!"，""")2+,-077""56最大离心机加速度3&.4"5（6#$)!"%0）型转头（##$!"%0型转头）驱动电机.8&9:串激电机低速控制：0""(!""")2+,-速度控制自动控制;.<规定精度：;&")2+,-旋转精度：;!")2+,-.!"1 第五章冷冻离心机的应用型号!"#$%&!’型!"#$%&!型()#$%&!型项目缓增速机构有无无制动器发电制动（可二极切换）计时器"*+",-（.附任意时间接点）压缩机全封闭式：(/(""0全封闭式：+""0制冷剂$&"!$(!电源单相，12!""3("4&"5+"67，8"1使用环境温度室温&*8&9尺寸:+（"0）;<&（"’）;((8（<6）,,，主台高<:<,,重量!+"=>二、结构离心机由转头室、转头、驱动电机、控制箱、配电箱、压缩机组、机架等组成，见图&%?。（(）转头室离心机台面上有转头室门盖，当机器运转时，门盖被门锁控制电路锁住，不能启开（如有必要启开门盖时，可以拉动身后部一条门锁拉绳，门锁即脱扣）。转头室内呈圆形，用不锈钢压制成双层，内外壁经滚焊水压成形后呈直通管形状，即作为制冷循环的蒸发器，此结构合理，能充分发挥制冷效能。在转头室外有绝热层和呈方形的防爆钢板围护，防止因转头破裂而飞溅弹出。筒形壁的上部有几个小孔，用橡胶帽堵塞，底部有一支温度传感器和一个似橡(!": 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册胶帽堵塞的泄水孔，可将室内存水排到机外。转头室机构见图!"!。图!"#离心机结构图$—机架；%—蒸发器；&—绝热材料；#—防爆板；!—门盖；’—转头；(—转头室；)—台面；*—控制箱；$+—隔板；$$—配电箱；$%—压缩机组；$&电机图!"!离心机转头室结构$—门盖；%—转头室；&—绝热材料；#—制冷剂通路；!—泄水管帽；’—排水口；(—排水管（%）转头与离心管%+,-"!%.型配用垂直型转头，具有同转速下缩短离心时间的特点，一般比角度型转头可缩短分离时间$/&0$/!。图!"’示出连续型转头示意图。主要技术数据：最大转速$)+++1/234，最大离心加速度&!$++56，内容积$+++27，最大流量!++27/234。$%$+ 第五章冷冻离心机的应用图!"#$$%&’(")型连续型转头结构头’—转头；)—收集器；*—不锈钢圈；+—螺母；!—锁紧螺母；#—螺栓；,—蝶形螺栓；(—收集器盖；-—管；’.—进入管；’’—/型圈；’)—管图!",离心机控制面板’—电源开关；)—电源指示灯；*—转速选择器；+—转速指示切换开关；!—转数指示表；#—压缩机指示灯；,—碳刷磨耗指示灯；(—温度补偿调节钮；-—温度表；’.—温度控制钮；’’—定时器；’)—停止指示灯；’*—停止揿钮开关；’+—启动揿钮；’!—运转指示灯；’#—制动开关；’,—缓增减选择器；’(—缓增减速开关’)’’ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册离心用试管大多用高分子塑料制成，要求高的强度和耐热、透明性等。主要用玻璃、聚乙稀、聚碳酯、聚丙稀、聚异质同晶体、不锈钢制造。根据使用要求，高速离心机除用试管外，还有盖帽与试管组成一套。（!）控制面板控制面板布置在离心机台面右侧，见图"#$。（%）机架机架以角钢为骨架，主架下部有%个活动脚轮，便于移动。使用时，必须调节机架四脚的“调水平螺栓”将机器用水平仪找出水平后再固定平稳。三、驱动机构驱动机构由电机和可调定的轴承组成，见图"#&。高速离心机使用的电机属直流电机有串激式与并激式，它的转速由电枢两端电势决定。该离心机电机工作电压为’(()，!(*。在离心机电机下部有一组测速机构（该机是一个小孔，以通过光束作信号脉冲，’(+,#"型是电枢头带动一个测速电机）。电机的上端轴径橡胶连轴器与轴承箱及调心装置连接。电枢整流端子上装有两片对称位置的碳刷，在刷架上有碳刷磨耗检测器。对于轴承箱的调心装置，它的不平衡允许为：当-&(((.’((((/0123时为’4；&(((.-5(((/0123时为%4。碳刷运行"(亿转后已被磨耗，碳刷架上的磨耗检测器会通过保险丝的短路及继电器接点使碳刷磨损灯点亮，告诉要及时更换碳刷，碳刷磨损检测器的结构见图"#6。四、制冷系统该机制冷系统采用全封闭压缩机，,"(’制冷剂（$((4），与其一般单级制冷系统不同的地方是：在压缩机排气管路（冷凝器前部）另接一管路，中部由电磁阀控制，管路的另一端接入蒸发器进口管路上。目的是当系统需除霜时，可自动开启电磁阀，自动快速除霜，并能自动地调整稳定离心腔的温度。图"#-(为制冷系统图。-’-’ 第五章冷冻离心机的应用图!"#离心机电动驱动机构结构图$—%%主架护圈；&—螺钉；’—密封胶圈：(—驱动电机外壳；!—电枢；)—碳刷磨耗检出装置；*—辅助探测器；#—调心装置；+—螺母；$,—垫圈；$$—胶垫；$&—橡胶连轴器；$’—碳刷；$(—电源线图!"+离心机碳刷磨耗检测器示意图$—碳刷弹簧；&—碳刷；’—检测接点；(—整流子$&$’ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"#$离心机制冷系统示意图#—压缩机；%—冷凝器；&—干燥过滤器；’—高压侧视镜；!—毛细管；(—蒸发器盘管；)—电磁阀；*—吸气压力调节阀；+—低压倒视镜五、电气控制系统%$,-"!%.型离心机控制电路见图!"##方框图。电路大部分以集成电路代替晶体管作为控制元件。测转速和控制转速采用光敏晶体管所组成的光信号脉冲系统。具有超速检测电路，以防电机超速运行。缓增、减速电路可控制低速和缓加速或减速运行。转头室的门盖闭锁控制机构，是防止离心机在运转中被启开门盖。%$,-"!%.高速冷冻离心机电路比较复杂，而且随机附带的电路是分图，故按分图将电路分析如下：图!"##离心机电路组合方框图#%#’ 第五章冷冻离心机的应用（一）供电和驱动电路见图!"#$。当电源开关%&（’()*+）在,-位时：#图!"#$离心机供电和驱动电路图（#）送风机工作电路：./（#）!（0）!风机电机!,1。#!（$）压缩机电路：./（#）!23（4）!./（5）!压缩机!,1。另一（5）#!#!#!!,62（热保护继电器）!./!（$）!（#7）!23#!!（#4）!./!（#）!,1。（4）压缩机指示灯（289）电路：.，（#;;1）!289!（’）!./（5）!（#$）#":$!!23#、（-<=）!（7）!./$!（#;）!,1。（7）23继电器工作电路：当压缩讥正常工作时（,62也正常工作）23工#7#!作，./#!23#7!23#（!-<,）!（0）!9（$!>）!,1。（!）电源变压器初级电路：./#!.#!（#）（$$;1）!（7）!（0）!9（$!>）!,1。（5）门锁线圈电路：9（4）（#;;1）!（?）!23（!）!./（!）!门锁线#!#4!$!圈!./（$7）!,1。#$#! 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册（!）驱动电机电路"#$%&整流控制器电路：’()!$%&（*）!%+!（,）!&-)（)./%）!（0）!12。如果&-))不工作时，在$%&（*）两端得3)42。(#$%&整流器的直流输出供电机电路：$%&（3）端!5)!%6!’()!（7）!$!$8!$)!"9!"&!")!’(（)9）!（:）!&-)（)./1）!（)）!,%&（;）端。%#制动电路：当停止信号后，&-))复位，&-))的（,、4）接点在（./%）位，得一交流电压)42供给$%&作制动电流，在$8绕组得到直流电：’()!$%&整流!$%&（3）!$8!$)!（7）!&-)（)./%）!（)）!$%&（;）端!$%&（*）端!%+（,）!&-))（4（）./%）!变压器’（9）!)42。)而电动机电枢"&被&-的（./%）接点与制动电阻并联，成为发电机状态，))由于制动电阻消耗能量，所以停止后电机的惯性能量变成电能消耗而很快减速停下。"&!"制动电阻,!!’(（)）!&-（7）（./%）!"!"&。)!)!))!<#碳刷磨耗指示灯电路：当碳刷磨耗后，")接点与接线柱接通，$%&（3）端电流通过5:!")接点和（:）!&-))!（)）（./1）!$%&（;）端（即短路），大电流通过时使5熔断，5的接点控制指示灯（=）接通，’（)>>2）!5（./1）!（=）::);!:!’);（,12）。（二）启动、停止电路，见图4;):。3972电源是由变压器’);):和’);)7端),2交流经(74、(70，经(桥式整流滤波和电容器升压在972。（)）启动电路：$’"&’在1.位时，3972输入到?%电路@输入端（0），经增9幅由A和A放大（截止），&-不工作，（:、4）接点为（./%）使&-工作。)7)09))如果时间（’?BC&）和停止开关（$’1=）在断开电路时，?%电路@的输入端9（9）得不到正电压、也就是A处于工作状态，&-工作，（:，7）接通（.D1）转（./)49%）位。电路中：任意控制部分所给信号3电压加到?%电路@9输入端（9）上都可使机器停止。在电路上：制动开关（(&"EC，$F），&-)7&C5、1+&，压缩机过载继电)9)0 第五章冷冻离心机的应用器，门开关（!""#，$%）、风机报警（&’(、’)’#*），以及超控制电路，通过+和,-+,-及测速电路+，也都会在不正常时使机器停机。当#.-不工作时，（-、/）接点为（(01），此时停止灯亮和门锁继电器#.工作。,-（三）$1#控制电路，如图/2,3所示。当速度检测电路中信号输出端&24$56（/7），加到+上的输入端，经+8,,,,的二次放大，控制了9:;的触发器及小可控硅$1的触发电流变化，通过9、;,作变压器输出，控制了$1#的6和6的控制极，使$1#输出电压变动。,<在速度调准电位器上高速侧调节电阻4#与4#（速度选定调节电阻）在=3,/>"4间变化。改变+,,下端输入,<4电位。同时4#/为低速调节电阻，它的分压变动在=,/4>/4间。电路中旋转（#";’;?、(）、电流控制（1:#?(;、1"(;），频率检测（#’;?、1@?1A、9）都能控制$1#电路的输出变化。图/2,-离心机启动、停止电路图,<,B 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"#$离心机%&’控制电路（四）电流控制调节电路，见图!"#!。在%&’供电交流电流中电流变压器“&、(”随%&’电流变化，次级感应电流也随着变化，将此变化的电流作信号通过)整流变为直流信号（&·(）。!（#）&*(经+’（加速电流调节）电阻，所取分压以-，放大后经.到%&’电,#/路的.，加在-（0#1）端与2"+%34经-增幅信号起叠加或减作用。,####（5）&*(经+’（减速电流调节）电阻（制动速度），分压加在-，一端（,），经6增幅和.后加到%&’电路。#$（/）&*(经缓增速调节电阻（+’）改变信号电压，以控制-，一端（7）的输入分压，经.#7输出到%&’电路（18#1119:;<=）。（$）在速度控制电路中-输出电压，经控制垂直的减速和加速调节电阻#1（+’）改变输人到-，（0）端（#1）的分压（对应于（"）端电位变化）。#!（!）旋转检测信号经>与-输出信号及>，输出加于-放大器，以控制#1#1%&’电路电流。#5#? 第五章冷冻离心机的应用图!"#!离心机电流控制调节电路（$）垂直控制，制动切断电路调节器（%&）由于转头转速下降到#())*’#)))+,-./时，旋转输出信号和012信号的叠加，改变了3的电位，同时也控制3#（)3和3#)差动放大），使速度电路中及制动电路低速时脱开，以自然减速。（4）当缓增速时转速到达#)))*#())+,-./时要解除缓增速，经3和3组#)成，同时由%&调整3（#6和#(端），#7输出而反馈到3。5#)5)（’）8"%9:;信号也同时加在3（<）端，以稳定信号输出。#)（五）速度控制电路（8"%9:;）见图!"#$。在驱动电机下端有一光孔，通过光源和光孔的光束照射到光敏晶体管=>上，由于轴的旋转，所以光束每转一圈照射三次，变成了光脉冲，在光敏晶体管上得到二个脉冲光信号，并转换成电信号。经0#6耦合由?$和3’放大，再经8"%放大器（3$）和34放大，输出到90&电路，同时有一路（0$）输入到34放大，经&>#控制（高速和低速指示）在速度上指示出转速数（输出@0电压值）。#(#5 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"#$离心机速度控制电路电路中，灯传感器经%"&$输入到’放大，来控制()*电路，因输入光源##+#!,电压的变化会影响()*对转速的影响。电路中,*-是速度表高速侧调整电阻，,*是低速侧调整电阻。.（六）温度控制电路见图!"#/。（#）温度控制：当温度传感器（）的阻值随温度变化，改变了+#!1!,!0)#$#间电位，也即改变了’（+）端输入电压，经’另一部分输入到’放大后，再由22##3#!来控制压缩机的旁通线圈，控制制冷循环制冷或加热，以达到恒温目的。在电路中当停止和减速时，因继电器*4复位，’的电位只受到温度控制.#5调节电阻（)678*69）“8:;*,*”上电位变化影响，在电机旋转时，*4工作，接.点转让时补偿电阻（)6;0:7(%8:",*）被串接于8:;0",*上，由于阻值增加电位变小，压缩机旁通阀就处于“制冷”位的时间加长，也就是改变了’##的输入电位。电路中,*"#（#低温调节电阻）是控制’的负端输入电位，而,*"#.（高2温调节电阻）是改变反馈信号电压。#..5 第五章冷冻离心机的应用（!）温度表指示电路。"（#）端输出的一端与"另部分放大器的$!端输入##经放大后在温度表上得到电压变化（温度变化）。图%&$’离心机温度控制电路$!!$ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册第三节日立!"#$%&、%’#$%&、""#$%&制备型超速冷冻离心机一、特点及规格离心机的转数在(’’’’)*+,-以上称超速离心机，它的其它功能同一般高速离心机基本一致，其主要特点是：由于速度增高，转头在转头室内对空气摩擦力也相应增加，而阻碍了转头速度的提高，因此要将转头室内的空气排出，使转头室内呈负压（真空状态），使空气对转头阻力减低到最小程度。随着离心机转速提高，真空度也相应提高，所以超速离心机—般设有第一级机械泵（旋片泵）和第二级油扩散泵，达到高真空度来满足高速的要求，因此，超速离心机从结构上给制造、使用、维修带来更高的要求。日立%&系列制备型超速离心机是最先进的机型，投放市场以来获得了很高的声誉。%&系列离心机采用许多先进技术，如保持高速旋转的驱动装置、真空系统、制冷系统、温控系统以及./电子控制系统等。这些使整机性能稳定，可靠性高，操作方便。离心机技术参数见表"$0。表"$0日立超速离心机规格型号!"#$%&%’#$%(1"#$%&项目最高转数!"’’’)2+,-%’’’’)2+,-!"’’’)2+,-最大离心力13"%’’4（56#!(7）"’"8’’（’#6%’7）(9(1’’4（5#6:"1%）3&&& 第五章冷冻离心机的应用型号!"#$%&%’#$%()"#$%&项目范围*+,（+’’’转-./01最高转速）转速控制精度范围*+’’23.-./（0(’’’1+’’’’2-./0）转速指示器数字计数器定时器’1(’’./（0误差*&4）在(’’./0之内操作连续可调真空系统油旋转泵加油扩散泵极限真空度（转子腔）’5+((#6真空表（计）大气压’5+((#6热电偶温度表精度*+,（’17",）压缩机封闭式；空气冷却驱动单元寿命+’’亿转外部尺寸++’’8%+’89(’..，总高+("’..重量")’:;电源要求交流电，&’’*+’<，"’-)’=>，可选&&’1&(’<，电源，&’?，单相，正常情况下，+)?%’’’’23.-./0以下运转可不用水，若已提供制冷附件，转速可达!"’’’2-./0，给水要求可用水龙头水。条件：水压!+9):#6，水温!&",，流量!+5!@-./0+&&( 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"#$离心机内部结构图#—真空室；%—固定支架；&—驱动装置；’—真空管路；!—真空泵；(—制冷系统组件；)—配电箱；$—冷却装置：*—面板组件图!"#*离心机控制面板#—真空表；%—温度表；&—时间刻度旋钮；’—数字转数表；!—转速旋钮：(—发光二极管；)—按钮；$—转数显示；*、#+、##、#%—开关二、超速离心机结构)%系列离心机由箱体、控制面板、冷却装置、配电箱、制冷系统、真空系统、驱动装置等组成。离心机内部结构见图!"#$。控制面板见图!"#*。#%%’ 第五章冷冻离心机的应用图!"#$离心机驱动装置结构图%—过滤器组件；#—真空室；&—风箱组件；’—转子；!—钢箱组件；(—连接器；)—主机；*—排油泵；+—连接到排油泵；%$—真空泵；%%—整流器；%#—碳刷；%&—油箱；%’—油动开关组件；%!—驱动电机组件；%(—齿轮箱；%)—电磁泵组件；%*—减振橡胶组件离心机驱动装置由转动装置、供油装置和真空系统组成（真空系统在后面叙述）。离心机驱动装置由转箱、齿轮、驱动电机、碳刷等组成。它的主要功能是接通电源后，驱动电机产生使转头旋转的能力。因超速离心机转速高，用直流串激式电机的直接连动不能达到要求，所以大多用齿轮增速箱，将电机轴传来转速经增速后带动旋转，这样齿轮箱组件可增加电机旋转频率。轴箱组件带真空密封的旋转轴在高速旋转时提供自动密封效果，转子由电机驱动做旋转运动，见图!"#$所示。供油管路：它的目的是为高速旋转的轴等部件提供真空密封润滑。电磁泵将油箱里油泵出供给轴箱组件，油经过滤器过滤后去除杂质，最后油通过管路返回到油箱。油箱开关可探测油的流量和油箱中油的高度。排油泵的功能是将从轴箱旋转轴密封部件流进真空腔的油返回油箱。%##! 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册三、超速离心机真空系统离心机真空系统由第一级机械泵、旋片泵（真空度为!"#$$%&））和第二级扩散泵（真空度为!"!#$$%&）、真空传感器、真空开关组成一个真空系统，见图’()#。其工作过程是：当离心机门盖关闭后，第一级旋片泵开功，同时油扩散泵加热，但未工作，当离心腔达到一个高于#$"$%&真空度时，真空开关产生一个信号使转头运转，之后扩散泵开始工作，转头进入加速和稳定阶段。当转头停止后，真空泵停止工作，通过漏气阀和阀门盖自动让空气进入离心腔，以便打开盖。真空度测量传感器接在真空管道上，将真空信号传到控制器电路，再操纵旋片泵、扩散泵和电磁阀等真空附件。四、超速离心机的制冷系统*)系列离心机的制冷系统采用全封闭压缩机，功率$!!+，制冷剂,#)（)’!-）。制冷系统见图’())。其中高、低压工艺阀可提供软管接头，用来检查高、低压倒压力，以及充灌制冷剂和对系统抽真空等。热敏电阻组件是用于测量转头温度的传感器。当系统工作时，压缩机运转，蒸发器温度逐渐下降，工作#.后，蒸发器温度可达()!/。制冷系统工作受转头遥测温度传感器和温度控制电路控制，同时受温度选择器调节，并可从温度表上显示转头温度。五、超速离心机的电气控制系统离心机控制电路方框部件图见’()$。其中转速选定是采用“比例式调节”，即选定转头转数和所使用转头的最高允许转速，经过光电转速传感器的传输信号，由转数控制电路的“比例调节器”控制后，自动地将选择“失误”控制在转头的最高允许数值内，这就保证不使过速现象发生，转头的选速与转速在控制面板上都会显示出来。转速控制器的输出信号控制了01,整流器的触发电#))2 第五章冷冻离心机的应用路，以达到调节!"#输出电流值的稳定，保持要求的转速。图$%&’离心机真空系统’—风箱；&—阀门盖；(—腔组件；)—密封件；$—密封条；*—空计传感器管子；+—真空开关；,—漏气阀门组件；-—油扩散泵；’.—中心风扇；’’—油雾除尘器；’&—真空泵组件；’(—油容器；’)—电磁泵；’$—排油泵；’*—过滤器图$%&&离心机制冷系统图’—低压工艺阀；&—过栽继电器；(—压缩机组件；)—压缩机；$—供电箱；*—冷凝器；+—高压工艺阀；,—毛细管；-—热敏电阻组件；’.—蒸发器在主控电路中已设计和装配了检测电路，安装于主机前部右侧上面的控制箱台板上，通过调节两个分位开关，从指示灯或电压表上反映出主控器各电器工作状态。整机所配多个电路分图省略，其控制工作原理可参考第二节所述。’&&+ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"#$离心机控制系统方框图%—控制面板；#—水开关；$—温度传感器；&—超速敏感器；!—门开关；’—超速探头；(—漏气阀；)—真空开关；*—不平衡开关；%+—真空计灯泡；%%—齿轮箱；%#—吹风机；%$—排泄泵；%&—电机；%!—控制器；%’—线性过滤器；%(—电源；%)—变压器；%*—整流控制器；#+—水管；#%—水开关；##—真空泵；#$—油箱；#&—流动开关；#!—制冷机组件；#’—阻力级冲器；#(—印刷线路板第四节超速冷冻离心机常见故障及检修方法超速冷冻离心机结构比较复杂，常见故障有驱动装置、真空系统、制冷系统、电气系统的故障，本节只能就常见故障给予叙述。以下所述故障是按先后顺序排列，从第一项开始检查。直到查到故障为止。%##) 第五章冷冻离心机的应用一、真空系统故障及排除方法（一）真空计指针不偏转（!）检查真空计传感器管子（"）是否断路？用万用表检查传感器管子灯线是否断路？如断路，可更换。（#）真空表头是否断路？断路，可调换，（$）电路板$#%&’(!上的电位器（)%!’）是否断路？断路，调换电位器。（二）真空泵不启动（!）真空开关触点故障，调换开关。（#）保险丝*熔断，重换保险丝*，如##真空泵超载，需排除超载原因。（$）继电器%+,故障，调换继电器%+,。（-）门开关是否松动，没松动，将门完全关严；如松动是控制器有故障，参考电路图。（三）真空泵运转，但真空度不高（!）真空泵本身故障，用一只真空压力计连接到真空泵上测出真空度应为’.!$$/0，如达不到要求，可能泵已磨损，需更换。（#）油扩散泵缺油，加1’23硅油（4567’-）。（$）油扩散泵加热器断路，更换加热器或油扩散泵。（-）真空系统软管漏气，调换软管式或密封漏气处。（1）门密封件断裂或外来物质粘附于上，调换门密封件。（8）风箱组件断裂，如调换风箱组件，必须卸下驱动单元。（7）排油泵漏气，调换排油泵。（(）在底板的底板冷冻管道密封部件松动，拧紧螺帽。（9）在驱动单元内轴承油箱型环漏气，调换油箱。二、制冷系统故障及排除方法（一）压缩机不启动（!）检查控制器中的%+$和保险丝*$是否断路？如保险丝断，需更换；如!##9 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册没断，供电线路有断路。（!）检查电源是否供应到电源箱，检查电源，用万用表测量压缩机两端，电压应为!""#$"%，如没电，检查电源线。（&）检查压缩机侧面上超载继电器，如室温高于&’(，超载继电器可能启动，需降低室温。（)）检查压缩机侧面的启动继电器，如有故障可更换。（’）当控制面板上温度计的表针（黑色）和定位指针（绿色）相交时，控制器中的*+是否动作？如不动作，控&制电路有故障，参考控制电路。（,）压缩机有故障，更换。（二）压缩机能启动，但转头不能冷却（$）检查真空度，如达到要求，检查真空系统。（!）检查主机布置位置，主机不能被日光直射，室温需符合要求，地面要通风。（&）主机后面冷凝器积灰尘，用吸尘器除尘。主机后面和两侧需留&""--空隙。（)）制冷剂泄漏，用检漏器检漏，修复后充灌制冷剂。（三）转头过冷（$）检查温度计表针指示是否高于室温？如高于，按说明书要求正确调节。（!）温度设定不正确，按说明书要求正确设定。（&）控制器中的*+是否断开？&如断开，更换继电器*+。&（四）温度计表针不偏转（黑针指示.$"(）（$）蒸发器中热敏电阻损坏，更换热敏电阻。（!）与热敏电阻连接的引线断开，更换引线或重新连接。（&）温控器线路有故障，参考控制电路处理。（五）温度计表针满度偏转（黑针指在/’"(）（$）与热敏电阻连接的引线短路，检修短路的引线。（!）温度计在里面短路，更换温度计。$!&" 第五章冷冻离心机的应用三、驱动装置常见故障及排除方法（一）转子不能旋转（!）检查电子控制系统，如正常，检查驱动系统。如整流器表面出现铜颜色说明正常；如表面发暗，说明有故障。（"）红色电刷指示灯亮，碳刷已磨损，需更换。（#）整流子表面暗，更换驱动电机组件或电枢组件。（$）检查凸顶旋转轴，应轻轻转动，如不能，真空密封部分或油箱的滚动轴承或驱动电机滚珠轴承长住，更换轴箱组件或驱动电机组件。（%）驱动电机和齿轮箱轴连接部分故障，更换驱动单元和齿轮箱。（&）齿轮箱中齿牙断裂，更换齿轮箱。（二）在启动旋转时，转头抖动（!）一般转头的抖动是看不到的，因为在门打开时，转头不能工作，只有当打开区带开关时，在开门情况下，离心机能够在$’’’()*+,以下转速旋转。（"）转头没有安放稳固，将转头稳固地安放在凸顶（旋转轴上）。（-）样品没有装平衡，在样品装入之前，检查样品，需对称放置。（$）离心机主机没放置水平，重新安装。（%）用水平仪检查，如指示改变，说明轴箱组件是弯曲的，更换轴箱。（&）悬挂的驱动单元减振橡胶件损坏，更换减振橡胶件。（.）轴箱轴弯曲，更换。（三）驱动电机和齿轮箱发出不正常噪声（!）转头不平衡，检查样品，对称地安放平衡的样品。（"）如电机转动时有隆隆声，轴承有问题，更换轴承。（-）齿轮箱或驱动电机轴连接部分不正常，更换驱动单元组件。（$）如果轴箱转动时，轴箱不能平滑地转动，则是旋转轴真空密封条金属部分有问题，需更换轴箱组件。（%）整流子表面暗，卸下驱动电机，然后抛光整流子表面，更换碳刷。（&）吹风机等部件碰到驱动单元，移开接触驱动单元的部件。（.）悬挂驱动单元的减振橡胶件变形或支撑橡胶件的金属板变形，更换减振橡胶件和金属板。（#）驱动单元没固定水平，将齿轮箱调整水平。!"-! 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册（四）驱动单元气味不正常（!）电机碳刷部分含油，卸下电机，用"#$%&’()(洗净，更换炭刷。如从电机座架端出来的尼龙管是下垂的，使油流动发生困难，从而使油进入电机内部，这需调整管子不要下垂。如果空气气流入口阻塞，排油减少，从而会使油进入电机内部。（*）风机有故障，检查电子控制系统，风机有故障，更换。（+）冷却电机的吹风机气流被堵塞，除掉阻塞物。（,）电子控制线路故障，检查电路。（五）油上升进入离心腔（!）排油泵出故障，检查控制线路，如有故障，更换排油泵；如果有油停留在上面排油管道里，说明排油泵是不正常的。（*）真空度不正常，更换油箱。如果在排油泵的出口管道里，完全没有油，在排油泵出口处阀是漏的，可拆开，然后清洁阀部分。（六）真空度不正常，检查真空系统，如真空系统正常，检查驱动系统（!）油上升进入离心腔，油泵有故障，需更换。（*）驱动单元安装高度有问题，调节驱动单元安装高度（+）驱动单元风箱有故障，在橡胶件变坏的条件下，风箱可能漏气，如风箱不正常，更换风箱。（,）真空系统有故障，检查真空系统。四、电气控制系统常见故障及排除方法（一）水的指示灯亮（!）冷却水不畅通，使水不流通。（*）水压和流量不符合要求，检查设备。（+）水开关故障，更换水开关，水压要求：!-./01；流量：!23456$)以上；水温：*78以下。（,）印刷电路有故障，更换电路板。（二）油的指示灯亮电源开关打开之后+9:，油指示灯是亮的，它一直亮到油开始通为止，这是!*+* 第五章冷冻离心机的应用正常的。（!）驱动单元缺油。按要求对驱动单元灌油，检查油减少的原因。（"）油路不畅，检查电磁泵是否漏油，如漏油，需更换。检查过滤器，如堵塞，更换过滤器。（#）检查油开关，油流时，开、油停时，关；有故障需更换。（$）印刷电路板有故障，更换电路板。（三）温度指示灯亮（!）温度计定位不正确，按说明书要求重新调节。（"）在使用期间温度升高，一般是制冷压缩机或真空系统有故障，也可能是印刷电路板有故障，可根据情况分别处理。（四）碳刷指示灯亮（!）在控制器中的保险丝断开。如果窗口是白色，保险丝已断开，如果更换保险丝%而不更换碳刷，保险丝还会再断，应更换碳刷后再放保险丝%。&&（五）转子指示灯亮（!）超速附加器设安好，按说明书安装附加器。（"）不平衡开关不动作，重新调节，调节前检查转头平衡。（#）在线路板上二极管’灯亮，（在#))*+,-.以(上熄灭是正常的），接点断开，连接接头，如不亮，连接接头，/0流晶体三极管已坏，没有从电机来的旋转信号。（$）检查传感器位置，如不正确，可调节。（(）在线路板上的二极管’亮，（在"))*2,-.以上熄灭是正常的）。检查/0指示灯，1如亮，印刷电路板有故障；如不亮，接头断开，连接接头。（六）真空指示灯不熄灭（!）转数刻度盘是否调节在$())*2,-.以上，（通常在低于$())*2,-.以下时指示灯熄灭），如调节正确，是线路板有问题，更换线路板；如调节不正确，重新调整，（"）门没关严，关门，（#）真空开关3/没开，打开真空开关。（$）3/真空泵不启动，3/电路有故障，检查。（(）印刷电路板有故障，检查更换。!"## 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册（七）系统指示灯亮（!）"指示灯亮，控制器上的保险丝断开，换保险丝。（$）"指示灯亮，供#!%电线路板有故障，更换。（&）"指示灯亮，灯损坏或接触不良，更换()灯，牢靠’地接好接头。（*）"端点传感器灯亮，超速传感器灯烧坏，接头断开，更换传感!!器，接好接头。（八）真空泵不能启动（!）在控制器内的继电器接通，检查保险丝+，如烧坏，重新打开更换；如果$没断，,(真空泵有故障，检查或更换。（$）面板上-.继电器有故障，检查更/换。（&）门开关有故障，检查，更换。（*）印刷电路板有故障，更换。（九）制冷压缩机不能启动（!）温度计工作不正常，温度表或印刷电路板有故障，（$）控制器内的继电器-.有故障，可检查面板上的继电器-.，如工作正常，那就是继电器-.有00&故障，如面板上继电器-.有故障，就是印刷电路板也有故障。（&）保险丝熔0断，需更换。（*）压缩机过载继电器已工作，可等到继电器复位，如继电器没有过载，则是制冷压缩机有故障。（十）"(扩散泵不能启动，真空度不符合要求（!）接通面板上的-(和"(开关，面板上水位指示灯亮，可参考水位指示灯处论述，给予处理；如不亮，检查-.*控制器。当真空泵启动后，打开面板上"(开关时，如果1.接通，是正常的，如果-.不接通，检查面板上继电器-.，如**2接通是-.继电器有故障，如不通，是线路板有故障。（$）检查控制器的断路器*+*，如没断开，检查线路中的"(加热器是否断，如断开，更换加热器；如没断开，是扩散泵（"(）油不足。（十一）真空计指针不偏转（!）检查真空计指针，如偏转，检查真空计是否指示，如指示是正常的，如指!$&* 第五章冷冻离心机的应用针不偏转，真空计管子断路，更换。（!）检查表针的摇动是否正常，不正常时，中间表针突然移动，说明表头有故障。（十二）转速指示灯亮（"）是否由于调节使旋转频率不正确，一般不可将它调节到高于最大允许的旋转频率。如果不正确，可将错误的旋转频率调整过来。（!）检查过速传感器或电机#$指示灯，如坏，更换。（%）打开无障碍灯，然后启动机器，不要脱离主机，因为控制电路（转速）可能有故障，用转速刻度盘分别调节"&&&&’!&&&&()*+,，观察转速是否回原，如不回原，印刷电路板有故障；如回原，观察转速是否增加到最大允许的旋转效率，如减速约-.。检查附加器是否损坏，如损坏，附加器有故障。（/）因强大的外部噪声而减速。（十三）电机不运转（"）故障指示灯亮，参考前部有关叙述，查明和校正。（!）电机驱动继电器01"是否接通，不通，检查电压是否加到01"线圈上（打开启动开关检查约%&2后，旋转停止是正常的，因电机没运转），如通电，是继电器01有故障。（%）检"查保险丝3是否熔断？熔断，更换保险丝。（/）检查电机碳刷，如果磨损，更"换，如没有磨损，则可能是电机或01（触点）有故障。"（十四）刹车加不上（"）面板指示灯亮，查找和校正产生的原因，给予处理。当再次按下停止按钮时，如果系统指示灯灭，刹车是能够加上的。（!）检查保险丝3，如熔断，需更"换。（%）检查继电器01，如接通，可检查继电器01触点，如不通，是继电器故!!障。（/）检查电路中刹车电阻，如果是断开，是印刷电路板有故障。"!%4 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册第六章食品冷冻干燥工艺第一节食品冷冻干燥工艺流程食品冷冻干燥工艺流程与生化制品冻干工艺不同。依据各种食品的特性及其制品不同，其工艺流程如图!"#所示。图!"#两种冻结方法和三种装料方式的食品冷冻干燥工艺流程在实际工程中，按上述工艺流程布置的设备平面图如图!"$所示。平面布置原则应满足流态化单体快速冻结或冻结间较慢速冻结的方法以及精加工后装料、冻结冷藏后装料、单体冻结后装料等三种装料方法。#$%! 第六章食品冷冻干燥工艺图!"#食品冷冻干燥装置平面布置示意图第二节食品冷冻干燥工艺曲线及其干燥过程食品冷冻干燥工艺曲线及其干燥过程示意图如图!"$。该图是以青碗豆的冻干过程绘制的。&#$% 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"#青豌豆冷冻干燥工艺曲线及其干燥过程示意图$%冻结阶段———在流态化单体快速冻结&’()*+%第一阶段干燥———升华干燥和迁移干燥、约,,’()*-%第二阶段干燥———解析干燥开始，约#’()*.%第二阶段干燥———解析干燥，约&,’()*&,#/ 第六章食品冷冻干燥工艺第三节食品冷冻干燥工艺参数一、加热板温度对于食品的冷冻干燥，加热板温度范围为!"#$%&’"#$。二、加热板各层间的温差加热板各层间的温差不大于’()$。三、食品品温食品品温范围为!"#$%&*#$。四、食品升华最高容许温度食品的干燥部分（干燥层）温度必须低于其崩解温度（最高容许温度）。大部分食品低于*#$。五、空载极限真空度指空载时干燥仓极限真空度，一般为+#,-。’"+. 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册六、工作真空度干燥仓升华干燥时，真空度约为!""#$%!&&#$。七、加热板面积按加热板总平面面积计算。八、料盘总面积指装入干燥仓内的全部料盘面积总和。一般比设备规格标的参数低’%!!(。九、空载抽气时间指干燥仓空载时从大气压抽至"&#$的时间。一般为"&)*+。十、工作抽气时间干燥仓装入食品后，从大气压力抽至!""#$所需时间，约为!&)*+。十一、漏气率"真空度达到"&#$时，保压"&)*+，漏气率不大于&,&"#$)-.。十二、最佳升华温度低于食品共晶点温度约!/左右。食品冷冻干燥之前应采用实验方法测得!10& 第六章食品冷冻干燥工艺其共晶点温度。十三、单位面积的食品摆放量)置入托盘中的食品的重量，一般!"#$%&’(，对升华干燥有利。十四、每小时单位面积供给的升华热每平方米托盘面积供给的升华热按下式计算：)!*"#%+（’(·,）〔%-./（’(·,）〕（!0#）))式中!———单位面积供给的升华热%（+(·,）〔%-./（’(·,）〕"———单位重量升华热%+1%（&%-./1%&）升华热约为)23%+1%（&!42%-./1%&）))5———升华速度,+（1(·,）〔%-./’(·,）〕十五、升华速率"#0"))$*%&（’(·,）（!0)）!%)式中"$———单位时间内每平方米升华界面面积冰晶升华的数量%&（’(·,）"#———冰界面水蒸气分压力6.")———干燥仓内压力6.)!%———水蒸气流体各种阻力系数6.(71%&经验表明，第一阶段干燥速度约为#((’,，第二阶段约为$83"$89((1,。十六、含水率指干燥食品的残留水分量，一般为3:左右。#);# 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册第四节影响食品冷冻干燥的主要因素不同食品其冻干特性曲线也不相同，也就是说食品的冷冻干燥速度随温度、压力、食品物性、导热性等诸多因素的变化而变化。因此研究影响食品冷冻干燥的主要因素，掌握各参数间的变化规律，寻求提高冻干速率的有效措施，对指导生产提高经济效益具有十分重要的意义。影响食品冷冻干燥的主要因素有：一、食品冻结速度如前所述，食品冷冻于燥过程升华速率与食品冻结速度有关。冻结速度越快形成的冰结晶越均匀细小，干燥过程中形成的孔隙通道越小，水蒸气逸出阻力越大，因而干燥速度越慢。相反慢速冻结形成较大冰结晶，已干层孔隙通道越大，水蒸气逸出阻力越小，干燥速度越快。所以对冻结速度不敏感的食品，例如青豌豆等应采用慢速冻结，对提高升华速率有利。而对冻结速度较敏感的食品例如草莓等，不考虑升华速率，则应采取快速冻结为宜。二、食品颗粒厚度根据理论计算和实验结果表明，食品冷冻干燥时间与食品厚度的平方成正比，这与食品的快速冻结结果相一致。冷冻干燥过程中，随着已干层的逐渐增厚，传质阻力增加，传质速度减小，即随时间延长，冷冻干燥速度明显递减。因此食品颗粒厚度成为影响冻干速度的主要因素之一。实际操作中，在保证冷冻干燥能力的前提下，尽量选择适当食品厚度，如!"#$%!&&。%’(’ 第六章食品冷冻干燥工艺三、食品堆放厚度食品堆放厚度对干燥速度有很大影响，按照实际操作经验，食品层堆放厚$度一般为!"#$%%，或&"#’()*%为宜。四、捕水器冷却排管表面温度降低捕水器冷却排管表面温度，以增大冷却排管表面温度与水蒸气温度的温差，使传热阻力减小，水蒸气分压力降低，有利于升华干燥。同样，采用双捕水器冷却排管交替融冰，当冰层厚度达到$"!%%时，另一组冷却排管启动的方式，具有捕水能力强、节能、干燥速度快等特点，与采用单捕水器冷却排管完全靠降低蒸发温度的方式相比，效果更为显著。五、循环压力循环压力是指干燥仓内压力周期性地提高或降低。用这种方法进行食品的冷冻干燥称为循环压力冻干法。在食品冷冻干燥过程的一定时间内，提高干燥仓压力、增加水蒸气的流速和已干层的导热，使食品升华界面（冰界面）温度和压力提高，水蒸气以扩散形式逸出，然后干燥仓压力迅速降低，升华界面与已干层外表面间形成较大压差，水蒸气以较快的速度逸出，升华速率提高。干燥仓压力的调节采用充注惰性气体的方法进行。周期性调节，在一个循环压力周期内，较高压力时间稍长，较低压力时间较短，以此提高冻干速率。#$+! 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册第五节食品冷冻干燥工艺验证一、食品冷冻干燥工艺验证的意义制造商所列食品冷冻干燥装置各系统技术参数一般是依据理想工况条件下提供的，与实际运行工况技术参数存在一定误差，这是由于工程实际安装条件、配套工程设施的运行工况以及制品的实际参数、测量仪表精度和实际操作工况等因素影响所致，因此用户在接收一套完整的食品冷冻干燥装置时必须进行实际生产工艺验证，对各系统设备组成及其工艺参数予以确认，检验各设备运行参数和运行可靠性是否达到设计能力。以此对下述三个方面给予保证：（!）冻干食品质量。（"）减少冻干食品废品，提高企业效益。（#）满足冻干食品卫生管理和产品出口要求工艺验证的意义在于最终保证冻干食品的质量。二、各系统设备的性能要求及参数确认（一）预处理系统确认预处理系统包括前加工设备和速冻机或冻结间。!$前加工设备确认用于果蔬类食品的前加工设备由清洗机、漂烫机、冷却机、选发去杂机、滤水机、挑选机、空气冷却机和提升机等联合机组成。用于肉类食品的前加工设备由切分机等组成。用于水产类食品的前加工设备由清洗机、分级机、预煮机!"%% 第六章食品冷冻干燥工艺等组成。确认内容：（!）空载运行各单机，检验其运行效果。（"）负载运行联合机，检验其运行效果。（#）清洗机清洗均匀程度。（$）漂烫时间要求，热水温度%$&!’’(加执蒸气温度控制，检验控制是否灵活，漂烫机调速范围)&)’*；!’&!’’*；"’&"’’*；#’&#’’*等等。（+）冷却水温达到’(&+(，冷却时间可调。（)）检验食品通过选发去杂机后是否有杂质、毛发存在。（,）空气冷却温度-+(&’(。（.）肉制品切分均匀度。水产制品清洗、分级效果，预煮温度%)(&!’’(。"/速冻机或冻结间冻结能力确认单体速冻机（012）或冻结间冻结能力应按标的物进行实际生产检测。检测时应注意空气温度（-#+(3+(）、传送带运行速度、物料冻结时间、物料初始温度以及制冷机、吸排气压力、冷却水水温等技术参数。依据这些参数可以计算出实际冻结能力。例如当空气温度!"4-#+(时，制冷剂蒸发温度应为!#4-$+(，青豌豆冻结时间为)567，初始温度为!8!+(，传送带运行速度$4!59567/设定物料厚度为!’’55，则冻结能力为#%’’:;9<。（二）冻干系统性能确认冻干系统确认内容：!/干燥仓密封性能检验#（!）空载时干燥压力达到#’=>，在#’分钟内漏气率不大于’/’#=>·5?*。（"）干燥仓充注一定量的@""，密封后用卤素检漏仪检验各管接口、焊接口-!’#及干燥仓封头法兰处。卤素检漏仪最小检漏率可达!’=>·5?*，采用便携式探头其移动速度应小于#’559*，以保证检漏质量。检漏时，应具备良好的通风条件。!"$+ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!"加热板性能确认加热板间温差不大于#"$%，加热板温度范围为!&%’(#!&%。)"捕水器捕水能力确认捕水能力的确认一般采用水负荷试验方法。在托盘中加入一定量的纯净水，然后进行正常运转。当捕水器冷却排管结冰达到一定厚度交替融冰开始时，立即停止运行，然后测量托盘中剩余水，即可计算单位时间捕水量。（三）加热系统性能确认加热系统是食品冷冻干燥装置的重要设备。食品升华干燥所需要的热量完全是由电或水蒸气通过热交换器（热水器）加热水来实现的。因此装置正式投产前必须对加热系统能力进行空载和负荷全面试验，并予以确认。#"空载加热能力确认干燥仓无食品放入，开启加热系统。采用电加热时，电功率开启#&&*，水温初始温度#)%，加热速度!!$%+,，最终温度应-.&%。采用水蒸气加热时，水蒸气温度#!&%，压力&"/012，水温初始温度#)%，加热速度!!$%+,，最终温度应-.&%。!"负荷加热能力确认干燥仓装入食品，在试生产过程中确认加热系统。采用电加热时，电功率按水温变化工况自动调节。干燥过程中，热水对加热板加热温度应".&%。采用水蒸气加热时，水蒸气供给由流量调节阀依据水温度变化工况调节。同样干燥过程中热水对加热板加热温度应".&%。注意：空载或负荷运行前应测定水的34值，34值为5’/。按制造厂指定的升温速率，检测温控仪的精确度，正常情况下应在6#"&%范围内波动。（四）真空系统性能确认真空系统性能确认主要包括真空泵性能确认、真空系统泄漏量检验。真空#!7. 第六章食品冷冻干燥工艺度控制能力确认和真空仪表的校验。!"真空泵性能确认抽气速率确认：在确认各部件密封性能符合要求的前提下，依次开启前级泵和主泵，在!#分钟内使干燥仓压力达到!##$%，再计算干燥仓和管道容积，以此可以计算出实际抽气速率&’()*无负荷运行时，+#分钟内，极限真空度应达到,#$%。无负荷运行时，开启前级泵!#分钟内达到!##$%，再开启主泵!#分钟内达到,#$%。+"真空系统泄漏量检验真空系统泄漏量是考核密封性能的重要指标，是指外界空气渗入真空系统的量。检验泄漏量的方法如图-./所示。假定干燥仓容积为!，管路容积为!。无负荷运行干燥仓内压力达到!+,#$%时，关闭真空阀+，记录在,#分钟内干燥仓内压力升高值，即可计算出系统泄漏量。（!!1!+）!#,!"0$%·(’2（-.,）$,式中!"———系统泄漏量$%·(’2,!!———干燥仓容积(,!+———管路容积(!#———干燥仓内,#分钟后的压力升高值$%$———保压时间$0,#3-#0!4##2!+/5 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"#真空系统示意图$"干燥仓%"真空阀&"主泵#"前级泵&&示例：’(")*型食品冷冻干燥装置，干燥仓容积为%+,，管道容积#,，干燥仓内压力达到&+-.时，&+分钟后干燥仓内压力升高值为%/%*-.，计算系统泄漏量。（%+1#）%/%*&!!00+/+&-.·,34&+2!+&/真空度控制能力确认食品冷冻干燥过程中，真空度的控制是影响食品冻干速率的主要因素之一。在第一阶段升华干燥和迁移干燥过程中，真空度的控制应是恒定的，以保证冰晶体均匀升华，提高干燥速率。在第二阶段解析干燥过程中，真空度的控制应是周期性变化，即循环压力，目的是强化加热板辐射传热和食品已干层的导热、提高水蒸气的逸出速度、降低食品的残留水分。真空度的控制除了采用真空泵组和真空阀实现程序控制外，还采用充注气体（空气或惰性气体）的方法调节干燥仓内的压力。确认内容主要包括真空泵的程序控制、真空阀的调节能力以及充注气体控制阀的调节能力和过滤器性能，检验真空度调节范围是否符合冷冻干燥工艺要求。真空度调节范围是否在5$/*-.65&-.范围内。#/真空仪表校验因为大多数食品的冷冻干燥工艺要求真空度为$+!/)-.，干燥仓空载极限真空度为&+-.，所以这种真空度范围属于粗真空和中真空范围。真空系统选用的真空测量仪表应是弹性元件真空计、电容式薄膜真空计、热电偶真空计等。$%#7 第六章食品冷冻干燥工艺真空计的测量精度应按产品说明书给定的数值进行检测，并由专业部门校验后方可使用，专业部门应提供真空计在不同气体状态下的校正值。（五）制冷系统性能确认制冷系统主要用于食品冻结和冻结前的冷却、捕水器（水凝结器）降温。!"空载降温确认快速冻结装置：空载降温从常温降至#$%&，所需时间!’()*+。冻结间：空载降温从常温降至#$(&，所需时间!’()*+。捕水器（水凝结器）：空载降温冷却排管表面温度从常温降至#’(&，所需时间!$()*+。冻结前冷却：水冷却机，水温!$&降至(&，所需时间!$()*+；空气冷却机，常温降至(&，所需时间!$()*+。,"负荷运行确认快速冻结装置：冻结能力确认，以产品标的物计算；冻结时间确认，以产品标的物计算；冻结温度确认，空气温度波动范围#$%&-%&。冻结间；冻结能力确认，以产品标的物一次冻结计算；冻结时间确认，以标的物计算；冻结温度确认，空气温度波动范围#$(&-%&。捕水器（水凝结器）：冷却排管表面温度波动范围#’.&-,&。冻结前冷却：水温波动范围(/%&。$"有关制冷压缩机、辅助设备、泵供液系统、冷却水系统、电控系统、制冷管道、阀门、隔热以及冷冻机油和制冷剂等确认，请详见《制冷工艺安装与调试》有关规定。（六）控制系统性能确认目前制造的食品冷冻干燥装置均配置手动和自动两套控制系统，以便自动控制系统出现故障时可以进行手动控制。!"空载性能确认手动控制：冷冻干燥装置各系统全部空载运行，检验手动控制按钮的灵活!,’0 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册性和可靠性。自动控制：冷冻干燥装置各系统全部空载运行，检验自动控制系统工作状况是否按预先输入的参数指令运行。检验运行的精确度及可靠性。!"负荷性能确认按标的物进行试生产调试。开启各系统设备，输入标的物冻干曲线各参数，控制系统进入程序控制。程序控制是从被干燥物装入托盘输送到干燥仓，干燥仓门关闭后开始。控制程序检验按第二十一章!#"$之三控制程序进行。%"报警性能确认装置运行过程中，各故障点报警以手动方式进行检测，同时检测各报警灯和蜂鸣器。（七）融冰系统性能确认按设定的%&分钟交替融冰方式进行检验。#"空载性能确认在进行捕水器捕水能力确认过程中进行该项目确认。假定捕水设定时间为%&分钟，则%&分钟后融冰开始。开启融冰阀，#’()!’(的水进入融冰槽随之受真空低压作用而沸腾并对冷却排管加热融冰。当冷却排管表面温度与水蒸气温度平衡时融冰结束。%&分钟后再进行下一组冷却排管融冰试验。!"负荷性能确认负荷性能确认是在试生产调试过程中进行的。融冰性能检验与空载融冰方法相同。温度设定点!’(，低温报警点#’(。%"机械设备性能确认（#）捕水器封闭机构的密封性能。（!）融冰阀开启。（%）排水泵运行性能，压力设定&"’*+,即&"&’-.+。（八）机械输送系统性能确认检验人工输送系统各部件的灵活性和可靠性。#!’& 第六章食品冷冻干燥工艺检验自动机械输送系统链传运装置、涨紧装置、调速机构、自动转向机构的灵活性和可靠性。检验滑轮吊车及托盘的消毒、烘干设施。（九）气动系统性能确认气动系统性能确认内容包括空气压缩机组、贮气罐、配气箱、气液转换器等部件的检验。由空气压缩机组供给的气源应是干燥、洁净、压力为!"#$%&、温度为’(的空气。开启气源部件，检验各气动元件及辅件运行状况。如顺序动作、灵活性、准确性及可靠性等。检验气动系统是否漏气。（十）清洗消毒系统性能确认干燥仓应是在无菌状态下工作，因此停产后应对干燥仓进行全面彻底清洗，其清洗方法如下：清洗干燥仓残留物。打开捕水器封闭门，用洁净水冲洗，再用无菌压缩空气吹干，最后喷入浓度为)’*的乙醇，关闭仓门+!,-.，再用洁净水冲洗干净，关闭仓门使用。清洗效果确认内容包括清洗剂残留量、仓内有无异物，必要时应进行取样化验。三、食品冷冻干燥工艺的日常监控食品冷冻干燥工艺的日常监控内容主要包括变工况条件下各变量参数的控制。一套完善的食品冷冻干燥装置各系统必须在设定的参数下进行正常工作才能满足食品冷冻干燥工艺的要求。而实际操作中，水、电、油、制冷剂、水蒸气、空气、原料以及温度、压力、真空度和机械运行部件等等，不可能长期地稳定/+’/ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册在设定的参数水平上，而是成变工况运行，在此条件下，如不及时调整各工艺参数、检修机械设备、排除故障，势必成非稳定状态运行，无法满足食品冻干工艺要求而造成损失。因此，食品冷冻干燥工艺的日常监控就显得十分重要。当冻干食品质量出现异常、操作工艺与设定不符、配套设施出现故障以及设备变更和大修时，应按照上述确认方法进行“再验证”。第六节冻干食品的质量验证冻干食品的质量需要在外观、含水率、复水性以及耐贮性等方面进行严格的验证。通过验证检验设计工艺条件的可靠性和再现性，以确保产品质量的稳定性。验证的内容包括冻干食品的外观、含水率、营养成分、复水性和耐贮性。一、冻干食品的外观正常外观：色泽鲜艳均匀，孔隙密实，海绵状结构，与冻结前相比其体积、形状基本不变。不正常外观：色泽泛黄不均匀，蜂窝状，表面有空洞、凹凸不平，断面各层色泽不均匀，以及结壳、破碎、塌陷、干缩等。造成冻干食品不正常外观的主要原因有：（!）运行中系统出现故障，使冻干过程中断，即使恢复运行，冻干仍不彻底，食品局部呈玻璃态，阻塞升华通道。（"）食品原料的自身缺陷。即在冻结前食品原料色泽不均匀、老化、残缺或在预处理过程中漂烫过度等。（#）食品不完全冻结或在冻干前融化。冻于过程中，随着压力的降低，食品内未冻结的水分或融化水被重新冻结，食品萎缩、体积变小，冻干时间延长。（$）加热板温度不均匀，使一部分食品完全冻干，而另一部分食品未完全冻!"%" 第六章食品冷冻干燥工艺干。二、冻干食品的含水率冻干食品的含水率验证应采取抽样化验分析方法，统计分析各层冻干食品含水率是否符合冻干曲线，找出食品含水率最高的搁板位置，确认是否延长干燥时间或调整冻干曲线，从而获得食品最佳冻干运行工况。冻干食品的含水率一般控制在!"#$"范围内，其含水率的测定一般采用干燥失重称量法（也称干燥重量法）、卡氏滴定法（%&法）或气压法。三、冻干食品的营养成分一种冻干食品需要经过预处理、冻结、升华干燥等工序才能制成。在这些工序过程中，食品的营养成分及色、香、味等都有不同程度的损失，即使复水十分完善也不可能达到新鲜食品的初始状态，所以化验分析其营养成分参数、确认该种冻干食品是否达到质量要求，是确定冻于食品质量标准的重要措施，也是指导下一批次生产的重要环节。营养成分的化验主要包括各种维生素成分，其中以维生素’含量最重要。四、冻干食品的复水性冻干食品与其它冻干制品不同，其质量标准验证还包括其复水性。复水后的冻干食品其外观应与新鲜食品近似，色泽鲜艳均匀，结构密实，体积无变化。凡是具有正常外观和含水率较低的冻干食品其复水性好，食用时口感佳，色、香、味基本与新鲜食品相同。五、冻干食品的耐贮性冻干食品的贮藏期与冻干食品的含水率、包装、环境温度、湿度等因素有)!($ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册关。冻干食品含水率高于!"时，类胡萝卜素、花色素或叶绿素等色素褪色、易潮解，包装时应封入干燥剂。包装采用真空包装或充氮包装，防止冻干食品在空气中氧的作用下被氧化分解。包装材料应采用透气性差的薄膜、铝箔袋等。环境温度、湿度较高，由于热稳定性差会促使其分解、褪色，因而贮藏温度应控制在#$%以下并避免阳光直接照射。冻干食品的耐贮性需要通过实际贮藏进行验证。(#’& !"!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第六篇!!!!!!!!!!!!!!!!粮食干燥设备与干燥技术!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!" 第一章粮食干燥的基础知识第一节粮食干燥的意义刚收获的粮食，含水率较高，不易储藏。由于我国有些地方，缺少粮食干燥设备，因而造成粮食霉烂损失相当严重。据农业部门统计，在一般年景，我国粮食因霉烂损失达!"亿公斤，严重的年景损失还要多。如#$%%年，华北地区麦收期遇到阴雨天气，北京损失小麦!"""万公斤；山西晋中地区&"’以上的小麦发生霉变，个别县粮食损失达$"’。广东省常年情况下，粮食因霉烂损失约()(*!亿公斤，严重时达!亿公斤。另外，东北地区麦收时期平均每三年就有一年是雨季，因此，特别需要粮食干燥设备，以保证丰产丰收，达到安全储藏。第二节我国粮食干燥机的发展历史和现状!"年代中期，我国东北垦区就引进了苏联的库兹巴斯移动式干燥机。后来也陆续从意大利、美国等引进各种干燥机。+"年代初我国仿贝立克$,"型干燥机研制成北大荒!-.型干燥机。此后，我们吸收引进技术的优点，结合农场产地的实际情况，开始在黑龙江垦区发展“产地粮食干燥工厂化”。近年来，已建#(!& 第一章粮食干燥的基础知识成“粮食干燥处理中心”!""多家，日处理量#""吨至!"""吨，可降水分$%，并可完成卸粮、初清、干燥、缓苏、复清、贮存、输送等作业。我国现在使用的粮食干燥机按其结构及干燥原理来分主要有：（!）塔式干燥机。塔体采用砖钢混合结构，处理量大，主要用于玉米、小麦的干燥。（#）滚筒式干燥机。干燥段的筒体为钢筒，缓苏、冷却段为砖混结构，主要用于水稻、小麦的干燥。（&）流化床干燥机。结构简单，主要用于水稻、小麦和油菜籽的干燥。（’）网柱式干燥机。粮食在双层网状板间流动，形成的粮柱与干燥介质成错流运动。它适用于玉米、小麦、水稻的干燥。（$）顺逆流干燥机。粮食与热风同方向运动，干燥均匀，热效率较高，冷风与粮食反向运动，干燥后粮食品质好。（(）蒸汽干燥机。它是利用一定压力的蒸汽，通过换热器间接干燥粮食。（)）顺流式干燥机。是最近发展起来的一种干燥机，它可以使用较高的风温而不降低品质。第三节粮食干燥的目的和条件一、贮存粮食应达到的干燥程度粮食干燥的目的是为了长期安全贮存，所以粮食的干燥程度取决于贮存的状态和贮存时间。如果要求粮食在贮存时间不发霉、不生虫而且长时间不变质，则要求粮食的含水率低一些。根据经验：含水率!*%以下的糙米，在"+$,气温条件下可以保存一年。但是在常温（#"+#$,）条件下，要保存一年，就得把含水率降低到!’%。一般来讲，稻谷比糙米容易保管，小麦贮存要求的含水率还要低一些。我国向农民收购商品粮时都要求达到一定的安全水分，以便能较长时间的贮存。根据商业部公布的六种粮食国家标准，对几种粮食安全含水率的要求如表!-!。!#$) 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册表!"!粮食的标准含水率品稻谷小麦种大豆玉米项早籼晚籼早梗晚梗冬麦春麦目杂质（#）!$%!$%!$%!$%!$%!$%!$%!$%含水率（#）!&$’!(!(!’$’!)$’!&$’!&*!(!(色泽气味正常正常正常正常正常正常正常正常二、粮食干燥所需的热量在常温条件下从自由水面蒸发!公斤水大约需要’+%千卡!的热量。从粮食中蒸发水分与自由水面蒸发不同，一般来说，从粮食中蒸发!公斤水所需的热量要大于自由水分的蒸发热，粮食的含水量越低，汽化潜热越高。此外，蒸发!公斤水所需热量与温度有关，温度越高，所需的热量越小。总之在普通干燥过程中每蒸发!公斤水，至少需要,%%千卡的热量。在实际干燥机中，考虑到热风炉的热效率和干燥机的热损失以及废气带走的热量，每蒸发!公斤水所需热量约为!%%%*!’%%千卡或更多一些。三、粮食的平衡含水率粮食是含有一定水分的湿物料，因此在一定的温度条件下，粮粒表面具有一定的水蒸汽压力，此压力的大小，随粮食的品种、温度、及其含水率而定。粮食在不同的环境条件下是吸收水分或排出水分，将由籽粒表面水蒸汽压力的大小来决定。即如果此压力小于环境空气的水蒸汽压力，籽粒就从空气中吸收水分，如果它大于环境空气的水蒸汽压力，籽粒就蒸发水分而干燥。粮食的平衡水分主要与周围空气的温度和相对湿度有关，一定温度和湿度的空气条件下，对于某种粮食存在着一个固定的平衡含水率。它是研究粮食干燥的一个非常重要的参数，因为它决定了粮食在一定干燥条件下所能干燥的最!)’+ 第一章粮食干燥的基础知识低水分（即干燥的下限）。各种粮食在不同温度和相对湿度条件下的平衡水分见表!"#。表!"#各种温湿度下的粮食平衡水分（$）在以下空气相对湿度下农作物的平衡水分（湿基）农作物温度种类（%）#&$’&$(&$)&$*&$+&$,&$-&$大麦’&+.)&,.-!&.’!!.*!#.)!(.!!*.’#&.&小麦稻谷’&+.!’,.)!!&.&!&.,,!!.-’!’.!#!(.**!+.!’大米’&+.)--.#!!&.)’!!.*!!#.)!!’.-!).’)!+.+#玉米’&+.,)-.&!!.!’!!.#(!#.’-!’.-!*.,)!,.’黍子’&+.#!,.**!&.!)!!.&!#.&*!’.*!).’#!+.+#黄豆’&).&).+#*.(+.!+,.,*!&.*’!(.)!#&.!)大麦#)+.))-.&!&.’!!.*)!#.,!(.#!).,)!-.+&小麦稻谷#)+.(,.,!&.#!!.!)!#.#!’.(!(.-!+.’大米#)+.+-.(!&.+!!.,)!#.,!(.#!).*)!,.#玉米#),.&-.#!&.’)!!.)!#.+!(.#)!*.#)!,.*黍子#)+.),.,)!&.’!!.’!#.(!’.,)!).*!,.’黄豆#)*.’),.&-.&!&.()!!.,!(.&!*.))!-.(大麦#&,.!-.#!&.,!#.&!’.#!(.,!*.-#&.-小麦稻谷#&+.)(-.!!&.’)!!.’)!#.)!’.+!).#’!+.&’大米#&+.-,-.)-!&.-!#.&#!’.&!!(.)+!*.&#!,.+&玉米#&,.#’-.(!&.+!!.-!’.!-!(.-!*.-#!-.#黍子#&+.+)-.&)!&.)&!!.)*!#.+!(.’!).-!,.#)黄豆#&).(*.()+.!,.&-.)!!.)!).#-#&.#,!#)- 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册在以下空气相对湿度下农作物的平衡水分（湿基）农作物温度种类（!）"#$%#$&#$’#$(#$)#$*#$+#$大麦,’*-,+-&,#-),,-+,%-,,&-’,(-""#-%小麦稻谷,’)-*+-%,#-’,,-’’,"-(’,%-*’,’-(,*-#大米,’*-,+-*,,-#,"-,’,%-,’,&-(’,(-&,+-#玉米,’*-’+-),#-+,"-,,%-%,’-,,)-#,+-&黍子,’*-#+-%,#-),,-*,"-+’,&-’,(-",*-+黄豆,’)-#*-&’+-),,-,,"-",&-),)-""#-#四、各种粮食的热力干燥条件选择粮食干燥条件的基本根据是粮食的原始含水率、收获方式、成熟度以及粮食的用途。粮食的原始含水率越大，它的热稳定性越差，即耐温性差。不完全成熟的粮食，它的耐温性比成熟的粮食差。新收获的高水分的粮食，由于粮粒的成熟度及含水率都不均匀，粮粒表层还未充分硬化，因此，要采用较低温度的干燥条件；如果采用高的干燥条件，反而损伤粮粒，造成粮粒表面硬结，使粮粒表面的毛细管道到大量破坏，从而不利于干燥过程的进行。为此，在干燥新收获的高水分粮食时，必须考虑到它的热稳定性及表面的特点，采取软的干燥条件。（一）小麦的干燥条件小麦外表较松软，毛细孔较大，水分容易蒸发，干燥降低水分较快，温度掌握得好，干燥还可以促进后熟。但小麦比玉米含有较多的蛋白质，其热变性随水分增高而增大，小麦含水量愈高，加热时耐温性愈差，因此随着小麦干燥过程的进行，可以相应地提高小麦的加热温度。,"(# 第一章粮食干燥的基础知识干燥小麦时，要保证它干燥后的食用品质。要求干燥后的小麦面筋质不降低。面粉中含面筋质的多少及面筋的质量高低，直接影响面粉制品的质量。小麦品种不同，所含面筋质量也各异。因此，对不同的小麦，采用不同的干燥方法。对于软质小麦，小麦受热的温度控制在!"#以上；对硬质小麦，其受热温度应控制在$"#以下，这样，才不损伤小麦干燥后的品质。另外，由于新收获的小麦的热作用是很敏感的，遇到高温作用，因表皮干燥而硬化，进一步阻碍水分的转移，就导致小麦品质恶化。因此，干燥新收获的小麦时，为保证质量，单级干燥时热风温度不宜超过%"#，二级干燥时热风温度不超过&""#，小麦的温度应控制在’"($"#之间。（二）水稻的干燥条件稻谷是一种热敏性的作物，干燥速度过快或参数选择不当容易产生爆腰。所谓爆腰就是稻谷干燥后或冷却后，颗粒表面产生微观裂纹。它将直接影响稻谷碾米时的碎米率，从而影响稻谷的出米率，也就是影响它的产量和经济价值。因此我国干燥标准规定：稻谷干燥后爆腰率的增值不得超过)*。由于稻谷在干燥时其外壳起着阻碍籽粒内部水分向外表面转移的作用，所以稻谷就成了一种较难干燥的粮食。试验表明，稻壳、稻米和稻糠的干燥特性是不同的，其平衡含水率也各不相同，因此不能把稻谷看成是均匀体，而应看作是一种复合体。综上所述，稻谷干燥后的品质就成为关键问题。即稻谷干燥不仅要求生产率高，爆腰率低，而且还应保证整米率高。美国的研究表明，稻谷干燥时的整米率不仅和介质温度有关，而且与空气的相对湿度也有一定关系。热风温度增加，则整米率降低，相对湿度增加，则整米率增加。为了解决稻谷干燥后的爆腰率问题，一般采用干燥缓苏工艺。即干燥以后将稻谷放入缓苏仓中保温一段时间，使籽粒内部水分向表面扩散，降低籽粒内部的水分梯度。然后再进行二次干燥，这样就可以减少爆腰率。但是在干燥过程中增加一个缓苏过程，势必降低干燥机的生产率（干燥能力）。因此合理的选择缓苏时间，便成了关键问题。为了保证稻谷干燥后的品质，减少爆腰率，必需采用较低的介质温度。根&+!& 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册据对泰国水稻干燥的调查，干燥稻谷所用的热风温度，一般在!"#以下。我国黑龙江农垦科学院，农业工程研究所在山东省胜利油田建立的日处理$""吨水稻的干燥流程，采用%&’("#的热风温度，其爆腰率增值小于$)。根据日本伴敏三的研究，水稻干燥过程中的爆腰，不仅与热风湿度有关，还与热风湿含量和稻谷的初水分有关。相同温度条件下空气湿含量较高时，稻谷的爆腰率较低。为了使爆腰率增值低于!)，热风温度应在(!#以下。还有一种降低爆腰率的方法是限制稻谷的干燥速率，稻谷干燥过快或冷却过快均易增加爆腰。日本东京大学教授细川明对水稻干燥品质的研究表明，低温大风量和高温小风量相比爆腰率的增值不多，但低温大风量可以使干燥速率从*)+小时提高到*,&)+小时。这也是日本循环式水稻干燥机为什么采用低温大风量的原因。（三）玉米的干燥条件玉米的特点是收获后的水分高，正常年景玉米含水率也有$")，有时高达$!)’%")，个别情况下的玉米含水率竟高达%!)以上。此外，它的胚大，含淀粉较多，籽粒的果皮结构紧密而光滑，对内部水分的外移有很大阻力。当干燥速度过快，水分汽化剧烈时，表皮的变形将产生应力，胀裂表皮，裂纹率增加，品质下降。玉米是难以干燥的粮食品种之一，主要原因是它的籽粒大，表皮坚硬，水分蒸发困难。我国玉米干燥，一直沿用塔式干燥机。这种干燥机的生产能力大，降水幅度大。干燥玉米较好的工艺条件是，热风湿度*""#，玉米籽粒温度不超过!"#。但是由于玉米水分较高，往往在干燥作业时，设法提高干燥介质温度，这就会造成干燥后玉米的品质下降。实验表明，当干燥介质温度超过*!"#时，玉米温度大于-"#时，玉米就大量产生裂纹，品质下降。（四）大豆的干燥条件我国是大豆的主要生产国之一。大豆含有大量的蛋白质及脂肪，其种皮由四层细胞组成，最外层的栅状细胞排得非常密实，细胞壁也特别坚硬，这样，种皮就成了大豆干燥时水分转移的阻力。在高温干燥介质作用下，粮粒内水分受*$-$ 第一章粮食干燥的基础知识热后，压力升高，当它不能顺利转移时，表皮容易胀裂，干燥过度时，大豆粒可分成两半。为了保证长期安全贮存，大豆的含水率通常要降到!"#。新收获的大豆必须经过自然干燥或人工干燥才能达到入库标准。大豆的干燥条件，当然只能采用更软的干燥条件。用塔式干燥机干燥时，粮粒的受热温度不超过"$%"&’，干燥介质温度为($%)$’，粮食干燥时间为*$%*&分钟，则干燥后大豆品质良好，不降低等级。采用双级干燥时，第一级干燥介质温度为+$’，粮温,&’，第二级的干燥介质为)$’，粮温"&’，也能保证品质，大豆的爆腰率低于$-&#大豆一次干燥降水一般不大于"#%(#，降水速率约为"#.小时。（五）油菜籽的干燥条件油菜籽是我国的重要油料作物，它含有大量的脂肪和大量蛋白质。它的平均粒径只有!-,/%,-$&毫米，孔隙度小，容易吸湿，不易贮藏，应将它的含水率降至!$#以下，才能安全贮藏。作为油料来看，油菜籽可经受高温干燥，它的受热允许温度可达($’，还不影响其榨油品质。我国使用喷动床和流化床干燥机干燥油菜籽，使用干燥介质温度为!($%!)$’，籽粒受热允许温度为($%/$’。当油菜籽含水率高时，多次通过干燥机进行干燥，这里不能加缓苏段，干燥后籽粒应立即冷却，才能保证油菜籽的质量。（六）种子粮的干燥条件粮食部门使用的干燥机械，都可以用来干燥种子粮。由于种子的胚部对热非常敏感，很容易受热损伤，因此，在干燥种子粮时，要采用特别软的干燥条件。就是要使用较低温度的干燥介质，降低粮食的受热温度，从而保证粮食的发芽率和发芽势。只要采用合理的干燥条件，干燥后种子粮的品质不仅不会降低，可能还会提高。这是因为，人工干燥加速了种子的后熟期的进程，粮粒内部一些微量元素可能和水分一起转移，停留在胚部，从而增加胚部的生命力。!,(" 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册美国对于种子粮的干燥，有比较明确的规定，在仓内干燥时，粮食的受热允许温度和粮层的厚度见表!"#。用塔式干燥机干燥稻谷种子的干燥条件见表!"$。表!"#各种粮食的允许受热温度（%）粮食受热允许温度粮食品种粮层厚度（厘米）饲料粮种子粮商品粮玉米粒&’())*$#($&$(&小麦&’())*$#($+’(’大麦&’())*$’(&$’(&燕麦,!($)*$#($+’(’稻谷$&(-"$#($$#($大豆&’()"$#($$,花生!&*($"#*(’#*高粱&’())*$#($+’表!"$稻谷干燥的允许温度（%）商品粮种子粮粮粒受热允许温度#&#&单级干燥介质温度-’+’双级干燥第一级-’&’第二级,’+’!*+$ 第一章粮食干燥的基础知识第四节影响粮食干燥过程的因素粮食干燥是一个复杂的传热传质过程。影响这个过程的因素是很多的，如粮食的品种和特性、干燥介质的参数、环境条件和干燥工艺等，现分述如下：一、热风温度热风温度提高时，它传给粮食的热量就增多，从而增强了粮食表面水分的汽化能力，使粮粒内部水分转移的速度加快。此外热风温度增高，则其饱和湿含量增加，带走水分的能力也加强。因此提高热风温度不仅可以提高干燥速率，缩短干燥时间，而且还会降低单位热耗。限制热风温度提高的因素是粮食品质，热风温度过高，则粮温升高，品质下降。所以，在不影响粮食品质的前提下应尽量采用高的热风温度。二、热风风量适当增加干燥介质穿过粮层的速度，也能加速粮食的干燥过程。当热风湿度和粮食含水量相同时，热风流速在!"#米$秒以下范围内的干燥作用最为明显。试验结果证明，热风流速从!"%米$秒增加到!"#米$秒时，干燥速度大大加快，但是，当流速增加到!"&米$秒以上时，反而不能使干燥速率加快。粮食的初始水分较高时，热风流速对干燥过程的影响较显著。三、干燥前粮食的含水率粮食水分含量的大小，影响着干燥过程的快慢。当粮食含水率较低时，干燥过程所蒸发的主要是微毛细管水和吸附水，而这些水分的蒸发是比较困难)(’# 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册的。因此，干燥过程就慢。当粮食含水率较高时，其水分主要是自由水，自由水容易蒸发，所以，干燥过程就快。四、热风相对湿度热风湿度影响它的吸湿能力，当热风达到饱和时，则不再吸收水分，失去干燥作用。因此，热风湿度也会影响干燥速率。五、粮层厚度干燥室中粮层的厚薄对干燥过程有很大影响。热风流速一定时，适当的粮层厚度，就可以保证粮层中水分蒸发有足够的热量，加速粮食的干燥过程。但是，粮层过薄，则单位热耗增加，而且还可能使粮食过早出现表皮硬化，影响粮食品质，延缓干燥过程第五节粮食干燥工艺和干燥方法根据粮食流动方向和热风流动方向的相互关系，粮食干燥工艺和干燥机可分为以下几种类型（见图!"!）一、顺流干燥（!）热风与粮食同向流动。（#）可以使用很高的热风温度（如#$$%#&’(）而不使粮温过高，因此干燥速度快，单位热耗低，热效率较高。!#)) 第一章粮食干燥的基础知识图!"!四种主要干燥工艺示意图（#）高温介质首先与最湿、最冷的粮食接触。（$）热风和粮食平行流动，干燥均匀，无水分梯度，干燥质量较好。（%）粮层较厚，粮食对气流的阻力大，风机功率消耗较大。（&）适合于干燥高水分粮食。二、逆流干燥（!）热风与粮食的流动方向相反。（’）高温热风首先与最热最干的粮食接触，粮食温度较高，接近热空气温度，因此，不能使用高的热风温度。（#）热效率较高。（$）当干燥高水分粮食时，粮层不能过厚，热风离开干燥机时接近饱和状态，排气的潜热可以充分利用。（%）由于热风和粮食平行流动，干后粮食水分和温度比较均匀。!’&( 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册三、横流干燥（!）粮食流向与热风流向垂直。（"）干燥不均匀，进风侧的粮食过干，排气侧的粮食则干燥不足，产生了水分差，干燥品质较差。（#）单位热耗较高，热能没有充分利用。（$）干燥机结构简单，制造方便，成本低，是目前应用较广泛的一种干燥机型。四、混流干燥（!）从热风和粮食的相对运动来看，混流干燥过程相当于顺流、逆流交替作用，因此称为“混流”式干燥。（"）由于干燥塔内交替布置着一排排的进气和排气角状盒，粮粒按照%形曲线向下流动，交替受到高温和低温气流的作用，因而可以采用比横流式干燥机高一些的热风温度。随着风温的提高，蒸发一定量的水分所需的热风量也相应减少。使用的风机也可以小一些。（#）可以干燥小粒种子，如油菜籽、芝麻等。（$）由于粮层厚度比横流式小，气流阻力降低，风机的功率较小，单位电耗低，生产率较高。（&）干燥机可以采用积木式结构，按二、四、六排角状盒作为一个标准段，进行生产。每一个标准段具有一定的生产率，因而使干燥机便于系列化生产。（’）在混流式干燥机中粮食不是连续的暴露在高温气流中，而是受到高、低温气流的交替作用，故粮食干燥后品质好，裂纹率和热损伤相对少一些。五、循环批式干燥（!）生产率高，干燥速度快。一个直径"($米，高度仅&米多，重量!&))公!"’* 第一章粮食干燥的基础知识斤的内循环式干燥机每小时可干燥玉米!吨（降低水分"#），一天（!$小时）可干燥%$吨粮食；每&"分钟，粮食就完成一个循环，循环!$次就可以降低水分!$#以上。（!）使用方便。干燥机可以移动，用%$马力拖拉机不仅可以牵引还可以传动。省掉一个驱动动力机（约&"’!$千瓦），可以拉到任何地方工作，省去粮食运输费用。（(）粮食循环速度快。每&$’&"分钟完成一次循环，比混流式干燥机的粮食流速高)倍，比普通横流式快(倍。因此可以使用高的风温，而不致使粮温过高，且干燥均匀，混合好。（%）干燥机设计为内外圆筒型，机器结构紧凑，占地面积小，热空气分布均匀，粮食受热一致，而且制造容易。（"）干燥和缓苏同时进行。高温干燥后的粮食用立式螺旋送到上锥体上方，进行短时间的缓苏，便于粮粒内部水分向外扩散，符合粮食干燥的规律，有利于保证粮食品质。（*）本机利用较短的干燥段和粮食高速循环流动，代替高塔慢速流动，机身高度大大减小。另外由于采用粮食内循环省掉了庞大的提升机。因此在相同的生产率和降水幅度条件下机器的重量轻，体型小，大大节约钢材。（)）干燥循环过程中有清理粮食的作用。（+）卸料高速，进料方便，虽然干燥机间歇作业，但是平均效率高，卸粮只需&"分钟。（,）自动控制系统先进。可以利用粮食温度控制水分，有微处理器及控制程序，只要用按键输入几个参数干燥机就可以自动作业。（&$）粮食始终处于不断地混合与流动状态中，因此干燥均匀，水分蒸发速度快。（&&）干燥不受原粮水分影响，水分高时多循环一些时间。不需要因安装干燥机而花费土建费用。&!*, 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册第二章粮食干燥专用设备选型第一节!"#$系列内循环粮食干燥成套设备目前我国农业生产中机械干燥不仅能力较低，而且能够适用于农村生产条件、生产规模和经济承受能力的机型就更少。我国现有的干燥设备多为大中型，小时处理多为!吨、%&吨、甚至更大，适用于大、中型粮库、农场等，一次性投资大，作业费用高，农民只能望“机”兴叹。目前国内也有一些小型粮食干燥设备，但不适于我国农村具体情况。原因有两点：（%）大部分小型粮食干燥设备用油作燃料，作业费用高。在我国粮食生产微利的情况下，广大农民难以承受。（’）目前虽然有一些用煤作燃料的小型粮食干燥设备，但其装机容量普遍超过了广大农村现有的电容量。农民需先增容后才可使用干燥设备，这就给用户增加了投资和作业费用。因此我们认为有必要研制出一种适应农村现有生产方式和生产条件的小型粮食干燥设备。为此，中国农业大学成套设备研究所经过多年研制开发了与农村、农户、小农场粮食生产规模相匹配，适用于专业户、村集体及乡镇级农业服务体系的!"#$系列粮食干燥成套设备。其中!"#$(&)*!型和!"#$(%)!型的研制开发分别属部级重点课题及国家重点科技攻关项目，已获国家专利。同时这两种机型都为行走式。该系列成套设备采用循环批式干燥原理，具有如下特点：%’*& 第二章粮食干燥专用设备选型（!）结构紧凑，喂料、循环、排料合用一个提升机。且重量轻、体积小、占地面积少。其中行走式干燥设备移动方便，可边收边烘。（"）循环速度快，混合均匀，干燥后粮食品质好，保持粮食原有色泽和营养成份，碎米少，爆腰率低。（#）自动控制，节省劳力。操作简便，易于掌握。（$）装机容量小，适应广大农村现有电容量水平。（%）热耗、电耗、可靠性系数指标先进。（&）价位低，适合于广大农村的经济承受能力。作业费用也低于马路晾晒或晒场晾晒所需费用。%’()系列内循环粮食干燥成套设备可用于小麦、玉米、水稻等作物的干燥，可广泛应用于农村、小农场及中、小型饲料厂。一、%’()系列内循环粮食干燥成套设备工作部件%’()系列粮食干燥成套设备工作部件包括：干燥塔、热风炉及送风系统，喂入装置、提升装置、排粮装置、除尘系统、电气控制系统。行走式内循环干燥设备还包括行走装置。（一）干燥塔干燥塔由内、外两个简组成，内筒上部为圆锥形，下部为圆筒形。外筒上部为圆筒形，下部为圆锥形结构，示意图见"*!。内、外筒都由若干块筛板拼接而成。筛板由薄钢板制成，其上按一定规律开有小孔。内筒上部的圆锥形能保证湿粮沿其面顺利滑下不至使此处粮食在循环干燥过程中停滞而产生过热现象，使出机粮食获得均匀一致的干燥，保证干燥后粮食品质。因此，其与水平面夹角大于湿谷休止角（稻谷、小麦、玉米休止角分别为#$+,$%+，"#+,#-+，#.+,$.+）。外筒下部圆锥形也能保证湿粮沿其面顺利滑下。!"/! 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"#干燥塔结构示意图#—外筒；!—内筒；$—取样口；%—转杆；&—清理门外筒底部开有清理门。当更换粮食品种或干燥作业结束时，可打开此门将干燥塔底部粮食清理干净。外筒下部还开有取样口，干燥过程中转动转杆可由此取出塔内粮食进行检测。在干燥作业过程中，粮食置于内、外筒之间的干燥室中，并被提升装置不断地由干燥塔底部提升到干燥塔顶部，在自身重力的作用下由顶部向下移动到底部，完成循环过程。内筒内部为热风室。热风炉产生的热风由送风系统以一定压力送入内筒后穿过内筒壁上小孔，与自上而下不断循环的粮食进行湿热交换，带走粮食中的水分，废气由外筒壁上小孔排出。同时也可排出部分小杂质，因此这种循环干燥的过程兼有除杂功能。（二）喂入装置、提升装置喂入装置的作用是将湿粮食输送到干燥设备干燥塔底部。提升装置的作用是将粮食由干燥塔底部提升到干燥塔顶部，使粮食在干燥塔中不断循环，待达到要求水分后由顶部排粮装置排出。#’一般结构及特点喂入装置及提升装置都为螺旋输送机，又名“搅龙”，它是由装有螺旋叶片的轴和螺旋管组成。在螺旋管内装置轴，轴上固定螺旋叶片。轴由两端轴承支承，并通过电动机及皮带轮驱动。当粮食由进料口进入螺旋管后，在旋转的螺旋叶片推动下，沿着螺旋管以滑动方式作轴向移动，直至卸料口卸出。#!(! 第二章粮食干燥专用设备选型它具有如下特点：（!）结构简单，旋转构件和轴承用得较少。（"）横截面积小，造价低。（#）密封性能好，防止灰尘飞扬。（$）操作安全、易于掌握，保养方便、简单。（%）可以输送温度较高物料，并兼有拌和与松散物料的作用。适用于输送各种粉状、粒状、小块状的松散物料，不适合输送粘性大、易结块、易变质的物料。"&性能（!）喂入装置喂入装置有垂直喂入和水平喂入两种。!垂直喂入装置（见图"’"），由箅子、喂料斗、调节门、螺旋体、螺旋管等组成。箅子用来去除粮食中的大杂，以免引起喂入装置及提升装置的堵塞。调节门用来控制喂入量，同时在喂入过程结束后关闭此门可避免异物进入干燥设备，对干燥设备起保护作用。螺旋体叶片由两部分组成，上部为螺旋叶片，下部为两块弧形板，两块弧形板成!()*排列。上部螺旋叶片对物料起到向下挤压的作用，下部弧形板将物料刮至提升装置底部。其与提升装置采用同一电机传动。图"’"垂直喂入装置示意图!—箅子；"—喂料斗；#—调节门；$—螺旋体；%—螺旋管"水平喂入装置（见图"’#）由喂料斗、限粮板、箅子、螺旋体、螺旋管、传动机构等组成。通过调节限粮板的位置可改变进料口的大小，达到控制粮食喂入!"+# 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册量的目的。螺旋体尾部出料口处有反向叶片，用以将物料挤到提升装置底部。图!"#水平喂入装置示意图$—喂料斗；!—限粮板；#—箅子；%—螺旋体；&—螺旋管；’—传动机构（!）提升装置结构见图!"%。由螺旋体、螺旋管等组成。螺旋体上部有两块直板，用以将物料由螺旋管排出。沿螺旋管轴向开有活门，以便清理提升装置。螺旋管上部有两个互成$()*的缺口为排粮口，当提升装置将粮食提升至上部时，粮食由缺口流至干燥室上部达到循环喂料的目的，或由缺口流至排粮装置流槽上达到排粮的目的。所以此提升装置兼顾喂料、循环、排料三重功效。#+喂入装置及提升装置的操作注意事项（$）开机前应对各紧固件、传动装置等作常规检查。（!）各带座轴承开机前加注润滑脂并经常检查各轴承的润滑情况，防止机件磨损。（#）开机前应检查螺旋管内有无杂质堵塞，若有草秆、绳头、大型有机杂质堵塞时，应及时清除。$!,% 第二章粮食干燥专用设备选型图!"#提升装置结构图$—螺旋体；!—螺旋管（#）开机时，对流量要适当控制，开机后逐步加大流量。（%）工作过程中如有大型杂质落入螺旋管，应立即停机处理。不得在运转过程中将手或木棍伸入螺旋管内掏取。（&）运转中要注意轴承温升，观察运行情况。如有异常响声，应立即停机，查找原因，及时排除。（三）排粮装置结构简图见!"%。由旋转头、流槽、导粮装置组成。旋转头上开有缺口。当排粮装置处于图!"&’位置时，流槽与提升装置螺旋管缺口成()*，而旋转头两缺口与提升装置螺旋管两缺口重合，此时处于循环位置，即提升装置将干燥室底部的粮食提升起后由缺口排至干燥室顶部。当排粮装置转动()*至图!"&+位置时，流槽与螺旋管的一个缺口重合，螺旋管另一缺口被旋转头挡住，此时处于排粮位置，即此时提升装置从干燥室底部提升起的粮食将不再排入干燥室顶部而直接由流槽流入导粮装置而被装入麻袋或被排放到指定地点。$!,% 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"#排粮装置结构简图$—旋转头；!—流槽；%—导粮装置图!"&’循环位置结构简图图!"&(排粮位置结构简图$!)& 第二章粮食干燥专用设备选型（四）行走装置机架与行走装置焊接为一体。机架两个横梁为矩型钢管，两端各插入一个角状支腿。干燥作业时四个支腿支在地上，装置上两个行走轮处于悬空状态；当干燥作业结束，设备需行走时，角状支腿向上翻转!"#$，将牵引杆挂在四轮拖车尾部便可由四轮拖车拖动行走。二、%&’()#*+%型、%&’()!*%型行走式内循环粮食干燥成套设备（一）结构与性能,&’(-#*+%型、%&’(-!*%型行走式内循环粮食干燥成套设备外形如图.-+。结构简图见.-"。全套设备由干燥塔、热风炉及送风系统、喂入装置、提升装置、排粮装置、除尘系统、电气控制系统、行走装置等组成。此两种干燥设备是行走式的，不需制做水泥地基，省时节约投资，使用方便灵活，占地面积小，既可集中处理收获后的粮食，又可分散使用。某一批粮食干燥完后，可将干燥设备拉至另一批待干燥粮食堆放地点而免去了装卸，拉运粮食的过程。图.-+%&’(-#*+%、%&’(-!*%型行走式内循环粮食干燥成套设备!.++ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册（!）提升装置立于干燥塔内部，撑杆将提升装置与干燥塔固定，可通过调节各撑杆的长度来调节提升装置的垂直度。（"）#$%&’()*#型采用垂直喂入装置，螺旋管下部与干燥塔下部连通，并与提升装置的喂入进料口对应。提升装置和喂入装置共用一台电机驱动。图"’+#$%&’()*#，#$%&’!)#型行走式内循环粮食干燥成套设备结构简图!—行走装置；"—燃煤热风炉；,—除尘系统；-—锅炉引风机；#—主风机；.—干燥塔；*—排粮装置；+—提升装置；/—喂入装置；!(—电气控制系统!粮食!’’热风!··—废气#$%&’!)#型采用水平喂入装置，排料端与干燥塔下部连通，并与提升装置的喂入进料口对应。喂入装置、提升装置各由一台电机驱动。（,）排粮装置旋转头套于提升装置上部。（-）#$%&’()*#型干燥设备配用列管式燃煤间接加热热风炉。#$%&’!)#型干燥设备配用.01系列套筒式燃煤间接加热热风炉。热风炉热风出口通过管道直接与干燥塔内筒相连接，干燥塔内、外筒之间的管道部分为双层结构，内部填有岩棉，防止落于管上的粮食产生过热现象。干燥塔外管道上有探测热风温度的传感器。#$%&’()*#型干燥设备主风机将!"*+ 第二章粮食干燥专用设备选型外界空气以一定的压力吹入热风炉，经热风炉加热后又送入干燥塔内筒中。!"#$%&’!型干燥设备主风机安装在热风炉及干燥塔之间，将热风炉产生的干净热风吸出，以一定的压力吹入干燥塔的热风室中。表(%&!"#$系列内循环粮食干燥成套设备主要技术参数和性能指标型号!"#$%)’*!!"#$%&’!!"#$%(’!项目生产率（标准环境状态下）)’*!)’,&’!)’*!(’!&’(!（吨+小时）()’!-(!’!-()’!-(!’!-()’!-(!’!-降水幅度（小麦）降为降为降为降为降为降为&!’!-&!’!-&!’!-&!’!-&!’!&!’!-干燥塔容量（米.）./&)粮层厚度（米）)’.()’,!)’,!热风温度范围（0）,)1&.),)1&.),)1&.)热风风量（米.+小时）(/))1!.)),)))1*,))2)))1&3)))电机总容量（千瓦）/&)’*&3’!耗煤量（以每小时干燥().!!)小麦耗煤计）（公斤4小时）耗电量（以每小时干燥!2&!小麦耗电计）（度）整机重量（吨）(.!占地面积（米(）&!()!)（!）除尘系统配用旋风除尘系统。烟气进入除尘器后，其中未燃烧完全的颗粒状物体由除尘器底部排出，净化后的烟气由烟囱排出。（/）电气控制系统包括两部分：电机的控制和热风温度的控制。电机采用继电接触方式控制。热风温度采用567系列数字温度显示调节仪控制。（*）包括热风炉在内的整套设备所有部件都安装在同一个行走装置上，行走时无需拆卸任何部件，到达作业地点后不需重新组装便可立即投入干燥作&(*2 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册业。!"#$%&’(!型、!"#$%)’!型行走式内循环粮食干燥成套设备主要技术参数和性能指标见表*%)。（二）工作过程湿粮由人工喂入喂料装置，被输送到干燥塔底部，由塔内提升装置的暖入进料口进入提升装置底部，并被提升到其顶部由顶部排放到干燥塔内、外筒之间。粮食靠自重缓慢向下流动到塔底，由提升装置的循环进料口进入提升装置底部，再由其提升到干燥塔顶。这样经过若干次循环，粮食达到要求水分后，便由塔顶排粮装置排出。在循环过程中，干净空气经热风炉加热后由送风系统送入干燥塔的热风室，通过干燥塔内筒壁上的小孔进入干燥室，与自上而下流动的粮食进行湿热交换，带走粮食中蒸发出的水分，此水分穿过干燥塔外筒壁上的小孔排出。粮食在干燥过程中由于不断循环，粮食干燥均匀，符合国家标准。（三）安装调试方法（)）长途运输时只需将提升装置、排粮装置烟囱、电气控制系统卸下，其余部分仍置于行走装置上，整体放在运输车辆上。到达目的地后就地安装。（*）安装提升装置时应使其上部两排粮口中心连线与热风炉和干燥塔之间的进风管道垂直。要求其中心线与铅垂线偏差不大于!毫米。通过调整提升装置撑杆长度来达到此要求。（+）排粮装置旋转头套在提升装置顶部后，应保证排粮装置转动灵活。排粮装置流槽自然搭放于干燥塔外筒顶部，此流槽位于与热风炉和干燥塔之间的进风管道平行位置时，干燥设备处于循环状态，流槽转至与管道垂直位置时，干燥设备处于排粮状态。（,）按电气原理图接线。（!）热风炉及送风系统、管道与于燥塔连接部位不得有漏风现象。（-）安装调试好后各部螺栓紧固，皮带松紧适当，各转动部分运转灵活，无卡滞、偏斜现象。并对各轴承加注润滑脂。)*.& 第二章粮食干燥专用设备选型（!）通电后进行空车运转，要求各转动部位运转正常，无异常响声，电气控制灵敏可靠。（"）检查各部分运转正常无误后方可开机作业。（四）作业方法（#）测量待干燥粮食的初始水分，将初始水分相近的粮食合为一批，根据每批初始水分情况合理安排干燥工艺。（$）根据干燥工艺要求将温度显示调节仪面板开关置“上限”及“下限”位置，设定热风温度上限值及下限值，之后将开关置“测量”位置，此时仪表显示的热风温度为实际热风温度。干燥作业时在操作人员的监视下，保证实际热风温度在给定的范围内。商品粮干燥热风温度见表$%$。表$%$商品粮干燥热风温度品种玉米小麦水稻热风温度#&&’#(&)*&’##&)+,’,,)（(）将电气控制柜面板上控制引风机的“手动”、“自动”转换开关旋至“手动”位置。（+）将排粮装置置于循环位置，启动提升装置和喂入装置。待运转平稳后，开始向喂入装置缓缓加入湿粮，直至加满干燥塔。（,）将,-./%&0!,型干燥设备喂入装置调节门关闭，防止异物进入、堵塞、损坏设备。将,-./%#0,型干燥设备喂入装置电机关闭。提升装置继续运转。（1）启动主风机，待主风机运转平稳后，将“手动”、“自动”转换开关旋至“自动”位置。点燃热风炉，开启引风机助燃。（!）主风机启动#小时后，每隔$&分钟检测一次粮食水分（从取样口取粮），当粮食水分达到工艺要求含水率时，将锅炉引风机关闭，打开炉门，关闭主风机，将排粮装置旋转*&2置卸粮位置，开始排粮。粮食接于麻袋内或排放到指定位置。粮食排完后，不关闭提升装置，按上述步骤可进行下一批生产。#$"# 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册（!）当某一批粮食干燥结束或停止干燥作业时，应先关闭锅炉引风机，打开炉门，将炉内余火灭掉，待热风炉彻底降温后，方可关闭主风机。（"）当某处粮食干燥完毕需将干燥设备移至别处作业时，将行走装置的牵引杆与四轮拖拉机挂好，先将两个角状后支腿向上翻转#!$%用销钉固定，后将两个角状前支腿向上翻转#!$%用销钉固定。（#$）到达干燥地点后，先将前角状支腿向下翻转#!$%支于地上，后将角状后支腿向下翻转#!$%支于地上，然后将牵引直与拖拉机卸开。图&’"()*+’&,(型内循环粮食干燥成套设备#&!& 第二章粮食干燥专用设备选型图!"#$%&’("!)%型内循环粮食干燥成套设备结构简图#"主风机；!"喂入装置；*"干燥塔；+"排粮食装置；%"提升装置；,"烯煤热风炉!粮食!""热风!··—废气三、%&’("!)%型内循环粮食干燥成套设备（一）结构与性能%&’("!)%型内循环粮食干燥成套设备外形见图!"-。结构简图见图!"#$。全套设备由干燥塔、热风炉及送风系统、喂入装置、提升装置、排粮装置、除尘系统、电气控制系统组成。此干燥设备由于干燥塔上部设计有粮食缓苏区，在结构上实现了连续工作条件下的干燥、缓苏交替，既降低了能耗，又可提高产品质量。特别在干燥水稻时具有爆腰率低，碎米少等特点。其干燥塔、热风炉及送风系统、喂入装置、提升装置、排粮装置、电气控制系统结构及各部件连接方式与%&’("#)%型干燥设备基本相同。配用,./系列套筒式燃煤间接加热热风炉。除尘采用旋风除尘系统。热风炉烟气出口与引风机进风口相连接，引风机出风口与除尘器进风口连接，除尘器排风口接烟囱。#!0* 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!"#$%&’!型内循环粮食干燥成套设备主要技术参数和性能指标见表&%(。（二）工作过程!"#$%&’!型干燥设备工作过程及工艺流程与!"#$%)’*!型及!"$$%(’!型干燥设备相同。（三）安装调试方法按地基图精心施工和养护，待凝固后方可开始安装设备。安装顺序为：干燥塔下体!提升装置!上内筒!上外筒!排粮装置!喂入装置!热风炉及送风系统!除尘系统。离心通风机、锅炉引风机安装方法见风机说明书。其余各项与!"#$%+’*!型及!"#$%(’!型干燥设备安装调试方法相同。（四）作业方法与!"#$%+’*!型及!"#$%(’!型干燥设备前,项作业方法相同。四、!"#$系列内循环粮食干燥成套设备的操作管理粮食干燥作业的操作管理方法的正确与否，不仅关系到能否发挥干燥设备的优越性，而且还关系到粮食干燥后的品质。因此一定要掌握正确的操作管理方法。（一）干燥作业前的准备工作（(）干燥设备安装地点的选择应充分注意到干燥前粮食来源及其堆放地点和干燥后粮食堆放场地，以将此过程劳动量减到最小。（&）每个工作班，在干燥作业前都应衡量燃料重量，计算每吨粮食降低水分(-所消耗的燃料量。要求既能保持炉温且温度稳定又节约燃料。如炉温过高应减少加入炉膛的燃料量，而不能用打开炉门的方法来降低炉温。(&,. 第二章粮食干燥专用设备选型（!）检查温度显示调节仪的工作是否正常。（"）检查电气设备有无损坏，电压、电流表工作是否正常，传感器、各继电器工作是否灵敏可靠，各电线、电缆的连接是否正确。（#）检查送风系统、送风系统与热风室连接部位、送风系统与热风炉连接部位的密封是否严密，发现问题及时处理。（$）为了确保干燥设备使用时安全，使用前应先检查各地脚螺丝或固定螺丝是否已拧紧，风机叶轮固定螺丝有无松动，并向各润滑点加注润滑脂。（%）对干燥塔内、外筒壁进行详细检查和清理，彻底清除简壁小孔中的堵塞物，减小干燥作业时的气流阻力，并清除干燥塔内及提升装置两端杂物，保证作业顺利进行。（&）检查各传动带松紧是否适当，如不符合要求应予以及时调整。（’）作业前应进行空载试运转，运转时应详细观察所有零件和机构的动作，以及安装的正确性。同时对传动轴的运转，风机叶轮的平衡、喂入装置及提升装置工作的正常性都应检查和调整。如发现问题应在干燥作业前加以消除。（()）进行试运转时检查主风机、锅炉引风机叶轮旋转方向，要求旋转方向与其壳体上箭头标识方向相同，如不同说明其电机反转，需重新接电机。检查喂入装置及提升装置螺旋转动方向，判断其是否能将物料喂入及向上提升，如不能也说明其电机反转需重新接电机。（((）准备好足够的引火干柴和块煤，经过空载运行正常后方可点火进行干燥作业。（二）作业时注意事顶（(）在生产中，必须选择适当的热风温度及干燥时间等干燥条件。如果干燥条件选择得合理，则可以强化干燥过程，提高干燥设备的生产能力，同时还能确保或改善粮食品质。但在不适宜的干燥条件下，将引起粮食品质恶化、降低干燥设备的生产能力。在生产中选择粮食的干燥条件，主要是依据粮食品种、成熟度、原始水分和用途而定。（*）粮食在干燥过程中温度升高，水分降低，都会对粮食品质产生一系列影(*&# 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册响。因此带班人员必须严格按照各种粮食干燥允许的最高热风温度来调定温度显示调节仪上的上限温度。（!）粮食初始水分含量的大小，影响着干燥过程的快慢。因此，要根据不同初始水分的粮食来调节干燥时间。（"）干燥过程中，必须保证热风温度在工艺要求范围内。温度低于规定范围，干燥效果差，生产率低。温度高于规定温度则严重影响出机粮食品质，甚至产生焦糊及着火现象。（#）进入干燥塔的湿粮应当干净，尽量少含颖壳、石块、秸杆等杂物，否则将影响装置喂入装置及提升装置的使用寿命及粮食干燥效果。（$）#%&’()*+#、#%&’(,*#型干燥设备装粮时应将粮食装满整个干燥塔，否则易在干燥塔上部产生热风短路现象，影响干燥效果。（+）及时排除除尘器排灰斗中的灰尘，否则当灰尘积聚到一定程度时，除尘效果可能会急剧下降。（-）整个作业必须按照操作工艺规程进行，发现问题及时停机处理。（.）不要用手检查或触动旋转和运动部件。（,)）必须将各传动皮带的防护罩装上。（,,）配备灭火器材。（,/）告诫非操作人员远离工作现场。（,!）作业结束后将本次干燥作业的各种记录加以整理并保存起来，以便总结经验，指导以后的干燥作业。并为下次干燥作业做好准备工作。（,"）喂入装置及提升装置操作注意事项见本章第一节。热风炉及送风系统操作注意事项见第四章第一节。（三）设备的维修保养干燥设备需按要求定期维修保养，才能顺利完成干燥作业，也才能保证干燥后粮食品质达到规定标准。（,）每年干燥作业季节前，应组织力量对内循环干燥设备的干燥塔、喂入装置、提升装置、排粮装置、传动装置、热风炉及送风系统、电气控制系统，进行一,/-$ 第二章粮食干燥专用设备选型次大检修。检查各部分有无堵塞、损坏、卡滞等现象。风机在检修时应将其全部拆开，将机壳、叶片、轴承进行细致的清洗。（!）为了避免机器故障、堵塞或损坏，每隔"#$天应停机，将粮食全部卸出，清除干燥塔内杂物，仔细检查机器各部分，并维修保养。（%）对于运转部位应经常注意观察和加注润滑油脂，以保证转动灵活。要求滚动轴承部位每一个月加注一次润滑脂。（&）在装卸物料时应尽量轻装轻卸。（"）应经常观察及时补修热风炉炉膛内所砌耐火砖炉衬，保证其平整，结合面密实无缝隙。如发现密封处不严时，及时更换密封材料。（’）操作人员应保证各部紧固件紧固，经常检查和调整各传动带的松紧度。（$）应经常检查各部轴承温升，发现异常应查明原因予以处理。（(）每次干燥作业完毕，应清除机器内外尘土及杂物，特别是干燥塔内及喂入、提升螺旋两端的杂物。（四）故障及排除方法操作人员必须严格按照规程操作和维修保养设备，如违反规程将可能产生如下故障：)*干燥不均匀（)）干燥前原粮含水率相差太大。干燥前应测量粮食的含水率，将高、低水分粮食分别干燥。（!）原粮含杂率太高。入机前应进行必要的清理。!*漏风（)）输送热风的管道和热风炉热风出口、风机的进、排风口、热风室进风口等的连接部位及各管道之间的连接处都可能产生漏风现象，这是由于管道连接处变形或密封不严所致。应矫正连接处，及时更换密封垫。（!）未按要求装满粮食，造成顶部漏风。应将粮食装满整个塔体。%*未达到要求的生产率（)）风温低。要提高热风温度。)!($ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册（!）干燥塔内集杂太多，影响热风通过。要定期彻底清理干燥塔，尤其对干燥塔内、外筒壁上的小孔需认真清理。（"）主风机传动带打滑，造成其转速下降，供给干燥塔的热风量减少。应及时调节传动带。#$粮粒破碎粮粒破碎是由于干燥过度。应缩短后期检查粮食水分的时间间隔，适时出粮。%$热风温度低（&）热风炉内集灰多。应及时停机清理热风炉。（!）锅炉引风机转速低。应调整传动皮带松紧度。（"）所用燃煤质量差。应采用低位发热量%’’’大卡以上的煤。($传动电机起动困难（&）喂入装置或提升装置内有异物。应及时清除异物。（!）停电时热粮在机内缓苏时间过长，粮食回潮，粮粒相互压实，阻力增大所致。需卸出部分粮食。)$电机不转主要是电气故障，原因可能有：电机损坏、继电接触器接触不良，电源或电路缺相，电压过低等。局部工作部件堵塞和传动部件卡死电机也启动不了。应进行适当检查和调节来排除故障。排除电气故障时首先应切断电源。*$开机后风机发生剧烈振动风机地脚螺钉或风机叶轮螺丝松动、风机轴承损坏都会造成风机剧烈振动。发现振动应立即停机检查，故障排除后，才能启动电机，继续工作。（五）内循环干燥设备干燥费用的核算干燥费用由电费、煤费、人员工资费、设备维修折旧费等#项组成。下面以%+,-.!$%型粮食干燥设备干燥小麦为例计算干燥费用（降水幅度%/）。基本数据如下：&!** 第二章粮食干燥专用设备选型（!）耗电：!"度#小时（$）耗煤："%公斤&小时（’）需操作管理人员：’人每吨粮食干燥费用如下：!每小时用电费。%()"元#度*!"度#小时+,(-"元#小时（电费按%()"元#度计）"每小时用煤费。’%%元#吨*%(%"吨#小时+!"元#小时（煤费按’%%元#吨计）#每小时人员工资。$元&小时·人*’人+,元#小时（每人每小时工资按$元计）$每小时设备维修折旧费。"元#小时（按年折旧!%.算）则每小时干燥费用为：（!）/（$）/（’）/（)）+,(-"元#小时/!"元&小时/,元&小时/"元&小时+’$(-"元&小时"0123$("型干燥设备生产率为$("吨&小时（降水幅度".）。则每吨粮食干燥费用为’$(-"元&小时4$("吨&小时+!’(!元#吨每公斤粮食干燥费用为!’(!元4!%%%公斤+!(’分钱#公斤即每公斤粮食干燥费用为!分’厘钱。第二节"01系列塔式粮食干燥成套设备"01系列塔式粮食干燥成套设备是中国农业大学成套设备所的科技人员在多年的理论研究和吸取国外先进技术的基础上，根据我国国情和能源政策，研制成功的系列粮食干燥成套设备。该设备已在全国!)个省市得到推广应!$65 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册用，其中!"#$%&!’型干燥设备())*年通过部级鉴定，定为国内领先水平，主要性能指标居国际先进水平。同年荣获农业部科技进步奖，())+年获国家科技进步奖，是国家科委向全国推广的粮食干燥成套设备。该系列成套设备具有如下显著特点：（(）采用先进的混流干燥原理，干燥设备角状盒的设计具有独创性，即角状盒沿纵向采用变间距配置，上密下疏，且塔段之间进气角状盒错位半个节距。适应粮食干燥规律，保证粮食受热均匀一致。（,）主要参数采用计算机模拟技术进行设计，因而其指标先进。（*）中型干燥设备能够完成初清、复清作业，无需扬场即可实现干燥后直接入库的目的。（%）干燥后粮食品质好，保持粮食原有色泽和营养成份。（!）装机容量小，节电、省煤，作业费用低。（+）可将含水率*-.的玉米一次干燥到安全水分，提高了干燥效率。（/）配备热风温度控制系统、粮位控制系统。（0）全机采用金属积木式结构，便于运输安装，同时经不同组合装配即可达到不同处理能力。特别适用于小麦、玉米、水稻、豆类等作物的干燥，广泛应用于农村、农场、粮库及各种规模的饲料厂。一、!"#系列塔式粮食干燥成套设备的工作部件!"#系列塔式粮食干燥设备是以空气作为干燥介质的。为了使水分蒸发和扩散需要供给一定的热量，同时待干燥的粮食在某一部件内才可与干燥介质进行湿热交换，带走粮食中的水分。因此塔式干燥设备的主要工作部件是干燥塔和提供干燥介质及将其输送到干燥塔中的热风炉及送风系统。为了能够机械化完成粮食干燥的全过程，其辅助部件包括斗式提升机、除尘系统、电气控制系统等。中型塔式干燥设备还包括初清筛及旋轮式清选机。(,)- 第二章粮食干燥专用设备选型图!"##干燥塔外形示意图#—贮粮柜；!—干燥室；$—冷却全；%—排粮装置（一）干燥塔塔式干燥设备的干燥塔一般由贮粮柜、干燥室、冷却室、排粮装置组成。见图!"##。贮粮柜位于干燥塔的最上部。其下是干燥室，干燥室下面是冷却室。最下部为排粮装置。为防止冷热风泄漏，各塔段连接面及塔段和贮粮柜、排粮装置连接部位均垫有$毫米厚橡胶板。#&贮粮柜贮粮柜的作用是贮存一定数量的粮食，保证干燥设备能连续生产并能使整个塔体均匀地充满粮食，所有的角状通气盒都被粮层覆盖住，以防止干燥介质由顶部粮层逸出。由于粮食在堆放时会自然形成一定的堆放角因此贮粮柜呈锥形。!&干燥室干燥室由若干个尺寸相同的塔段构成。塔段内部有许多水平配置的角状盒。角状盒分进气角状盒和排气角状盒，进、排气角状盒上、下交错排列，且相邻塔段之间进气角状盒错位半个节距。粮食自上而下填满角状盒空间。干燥介质由热风室进入进气角状盒的进气端，由进气角状盒下面的开口出来，穿过粮层再由上列或下列排气角状盒的下部开口进入排气角状盒，由排气角状盒排#!’# 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册气端排入废气室，之后由清理门排出。这样粮食在干燥室中便会受到干燥介质的加热而蒸发水分。!"冷却室干燥室的下部是冷却室，也由标准塔段组成，角状盒的排列布置与干燥室相同，进入冷却室的是外界空气。粮食经过在干燥室加热干燥后流入冷却室，在这里得到通风降温，使干燥后的粮食可直接入库贮藏。在冷却室中粮食含水率也有所下降。#"干燥室、冷却室性能（$）上、下相邻两层角状盒是错位半个间距排列的，受烘粮食在干燥室向下流动的过程中能够获得翻动，同时采用了相邻塔段进气角状盒也错位半个间距排列的结构，解决了一般塔式干燥机因粮食受热风面不变而造成干燥不均匀和局部粮温过高的问题。（%）角状盒上面两个斜面和水平面之间的夹角为&’(，大于潮粮的休止角（休止角指粮食由高点自然散落到平面上所形成的圆锥体的斜面与底面之间的角度），上、下两层角状盒之间的最狭小处距离为)’毫米，因此角状盒的尺寸及布局不妨碍粮食在自重作用下自上而下的顺利移动。（!）利用开发的混流干燥模拟软件就角状盒的尺寸、配置方式对混流式粮食干燥机的降水幅度、干燥后粮食温度、单位热耗、干燥过程中最高粮温、干燥后排出气体温度、干燥后排出气体相对湿度、水分蒸发速率、热效率、干燥强度等性能参数进行了模拟综合分析，得出的结论是小角状盒横截面积、小横、纵向间距的配置方式性能优于大横截面积、大间距的配置方式，以此结论为依据将角状盒的横截面积设计为’"’$$平方米，横向间距为’"%米，纵向间距主要以’"$*米为主的结构。比国际、国内其它机型角状盒的横截面积、横、纵向间距都小。（#）粮食在干燥室内自上而下的流动过程中，在进气角状盒处接触高温气流的时间很短，很快到达排气角状盒处，粮食不会过热，相对地讲，可以采用较高的热风温度，而不会影响粮食的品质，可具有较高的生产率。（+）塔式粮食干燥设备在干燥作业过程中，粮食在由上向下流动时不断与$%*% 第二章粮食干燥专用设备选型干燥介质进行湿热交换，上部粮食含水率总是高于下部，依据粮食这一降水规律，我们打破了常规的角状盒在干燥室中排列不变的方式，采用了角状盒上密下疏变间距排列方式，即干燥一室角状盒纵向间距为!"#$米，干燥二室角状盒纵向间距为!"%&米（如&’()*"&型干燥设备）。高水分粮处粮层薄，低水分粮处粮层厚，这样既提高了设备干燥能力和干燥强度，又降低了能耗，保证了粮食品质。（+）干燥塔内所装角状盒的多少，直接决定干燥塔的有效容积，因此塔内角状盒数不可太多，而在总风量一定的情况下角状盒总数也不能太少，如果太少废气排出时便可能将粮食带走，一般角状盒排出废气的速度应小于+米,秒。以&’()*"&型粮食干燥设备为例。每层角状盒根数为$个，干燥一室标准塔段数为*个，每个标准塔段有*排角状盒，干燥二室标准塔段数为%个，每个标准塔段有-排角状盒，则干燥一、二室角状盒总数为$.（*.*/%.-）0#$1个。排气角状盒总数为$$个。&"排粮装置塔式干燥设备的排粮装置可用来控制和调节排粮速度，从而根据受烘粮食初始和目标水分来控制粮食受烘时间，其直接影响塔体排出的粮食流量。它的结构合理程度和工作好坏，对干燥后粮食的品质及产量都有很大影响。（#）工作原理图%)#%排粮装置结构原理图#—卸粮斗；%—卸粮板；-—曲柄连杆机构&’(系列塔式干燥设备排粮装置结构原理见图%)#%。它的主要部件是卸粮斗、卸粮板和曲柄连杆机构。卸粮斗位于塔体内最下层排气角状盒的下部。卸粮板安装在卸粮斗下面，卸粮板下装有出粮斗。在曲柄连杆机构的作用下卸粮板作往复运动。塔体内粮食靠自重流入卸粮斗，之后由卸粮口流到卸粮板上，卸粮板作往复运动时粮食便由其两侧边落入出粮斗。#%$- 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册（!）组成部件"#$系列塔式干燥设备排粮装置由传动机构、偏心连杆机构。卸粮机构，卸粮斗、出粮斗等组成。结构见图!%&’。!传动机构。传动机构由带电机的无级变速器、皮带轮、中间传动轴和盘形联轴器组成。动力由无级变速器经中间轴传递给盘形联轴器。此无级变速器是一种机械式锥面摩擦类型变速器，由主动和被动二摩擦轮互相接触摩擦转动而传递功率，所以通过改变二摩擦轮的接触半径就可以达到无级调速的目的。图!%&’排粮装置结构图&—滚轮支架；!—滚轮；’—卸粮板；(—卸粮斗；"—偏心连杆机构；)—皮带轮；*—牵引框架；+—出粮斗；,—无级变速器；&-—中间传动轴"偏心连杆机构。是由曲柄盘、连杆、销轴等组成。结构简图见图!%&(。销轴在曲柄盘上为偏心布置，曲柄盘与中间传动轴上的盘形联轴器联接，盘形联轴器与曲柄盘的联接孔为长孔，这样曲柄盘和盘形联轴器的相对位置便可以改变。&!,( 第二章粮食干燥专用设备选型图!"#$排粮装置的偏心连杆机构简图#—盘形联轴器；!—曲柄盘；%—销轴；$—连杆；&—卸粮机构!卸粮机构。由牵引框架、连接在牵引框架上的卸粮板、滚轮及滚轮支架等组成。牵引框架由滚轮及滚轮支架悬吊起，牵引框架在偏心连杆机构的作用下，沿机器两端焊接在机器底座上的槽钢导轨作往复运动。滚轮支架与滚轮轴联接的孔为长孔，因此滚轮支架与滚轮的相对位置可调节。"卸粮斗。卸粮斗两端与机器底座两端焊接，位于干燥塔内排气角状盒下部，卸粮机构上方。#出粮斗。出粮斗为斜锥形，位于牵引框架下部。由卸粮板两侧排出的粮食，由出粮斗下部的出粮口排出。（%）排粮速度的调节方法&’(系列塔式干燥设备可通过调节以下三者之一来改变排粮速度及控制干燥时间。$旋松无级变速器凋节手轮处内六角螺钉，然后转动手轮来改变无级变速器的转速达到改变牵引框架上卸粮板的运动频率的目的。%改变曲柄盘与盘形联轴器的相对位置即改变偏心连杆机构曲柄长度达到改变卸粮机构上卸粮板的行程即振幅的目的。!通过改变滚轮与滚轮支架的相对位置，来改变卸粮斗与卸粮板之间的距离。（$）排粮装置特点$运动可靠、结构紧凑、操作简单易于掌握。%调节粮食排出量的方式多且方便，适用于不同品种及不同降水率的粮食#!)& 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册干燥。排出量的调节主要靠改变无级变速器的转速来实现。可以边调节边观察粮食的排出量。使排料量和进料系统的进料量相协调，以保证在正常作业过程中，整个塔体内充满粮食。!能使塔体整个横截面各点均匀地放出粮食，使塔内各处粮食流动均匀，达到干燥均匀的目的。（!）安装调试方法"安装排粮装置时应保证无级变速器轴与中间传动轴平行且水平（皮带在同一垂直平面内，且松紧适度）。要求卸粮机构水平，以保证卸粮斗与卸粮板之间的距离一致，使各处排粮量相同。#中间传动轴的位置应调整到当曲柄盘上的销轴处于最上或最下极限位置时各卸粮板的中心与各卸粮口的中心重合。这样以卸粮口的中心为中心，工作时卸粮板的左、右行程相同，卸粮板两侧卸粮量相同。!安装好后卸粮机构应运动灵活，无扭曲、别劲现象。四个滚轮应同时落于其导轨上，无架空现象。每个滚轮都应转动灵活，无卡滞。中间传动轴也应转动灵活。$调整好后各部螺栓紧固，滚轮油杯处及中间传动轴承和轴承座内加注润滑脂。轴承和轴承座内润滑脂填充量约为轴承和轴承座空腔的"#$。%工作前旋开无级变速器箱体顶部的加油孔螺塞，加注机械油，加至油面线上升到油标窗的中间；切勿过量。首次加注!%小时后应重新换油，每使用&%%%小时后换油一次。每使用!%%%小时后，向变速器箱体顶部的黄油咀内加注润滑脂一次。（’）作业注意事项"维修拆装无级变速器时，其两摩擦轮接触部分的传动表面，均不允许用榔头敲击，以免产生凹痕影响传动。#启用新无级变速器时，若偶有电机转而输出轴不转的现象，这是由于新机较紧密，其内部弹簧稍有卡住之故。请利用输出的配合零件正反转动几下便可将此现象排除。!工作一段时间后皮带产生拉长变松现象。此时应调节无级变速器的位&"(’ 第二章粮食干燥专用设备选型置。不可调节中间传动轴的位置。!改变卸粮斗和卸粮板之间的距离时，需调节滚轮在滚轮支架上的位置，此时需同时调节四个滚轮，以保证调节后卸粮机构的水平。（二）斗式提升机!"工作原理斗式提升机是一种输送机械，它是利用上部的传动装置，带动畚斗带上的畚斗运行，将畚斗中的粮食由下垂直向上提升后卸出。其结构如图#$!%。它是由畚斗、畚斗带、机头、机座、机筒等组成。图#$!%斗式提升机结构图!—机头；#—机筒；&—畚斗；’—畚斗带；%—机座畚斗、畚斗带是斗式提升机的主要工作构件。沿畚斗带全长每隔一定距离用畚斗螺钉固定着畚斗。机头的头轮和机座的底轮之间环绕着畚斗带，在机头传动装置的作用下畚斗带带动畚斗作上下运动。畚斗在提升机下部进料口处舀取粮食，之后畚斗随着畚斗带的转动上升至上部头轮处，将粮食由卸料口卸出。提升机结构简单，横截面尺寸小，布局紧凑，占地面积少；应用范围广；可根!#)( 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册据需要提升的物料和场所组成合理的输送高度；提升高度和输送能力大；需要动力较小，密封性较好。!"主要部件（#）畚斗、畚斗带畚斗是用来装盛粮食的部件，材料为薄钢板或塑料。南方地区阴雨天多，采用钢板畚斗易生锈腐烂，因而一般配备塑料畚斗。北方地区冬季寒冷，使用塑料畚斗易冻裂因而用钢板畚斗。采用橡胶带作为畚斗带。畚斗带的联结采用搭接法，搭接时接头顺着带子的运动方向，否则当接头经过头、底轮时会有很大的振动，导致畚斗撞击机壳同时畚斗带接头螺钉及畚斗联接螺钉易松脱。联接需平整，不允许有歪斜和起楞现象。提升机发生堵塞时橡胶带可以打滑，提升机不易损坏，这是橡胶带作为畚斗带的特点，而用链条作畚斗带时，机器发生堵塞畚斗带仍会强行运转，必然损坏提升机部件。（!）机座机座包括喂料斗、外壳、底轮、滑块轴承、张紧螺杆、插板等。进料方式一般分两种：顺向进料和逆向进料。顺向进料时，粮食进入机座的方向与畚斗运动方向相同。粮食进入机座时与畚斗背面相遇，因此畚斗不能立即装料，只有当畚斗在机座内的粮食堆中移动，并转向上行方向时才能装料。所以畚斗往往装不满，由于畚斗在粮食堆内移动阻力较大，提升机的功率消耗就较大。为避免上述不足，$%&系列干燥设备采用逆向进料方式，粮食进入机座的方向与畚斗运动方向相反。畚斗转到机座底部时舀取一部分粮食，另一部分粮食在由进料口进料时直接装入畚斗，所以比顺向进料易装满畚斗。机座上装有张紧装置，张紧装置的作用是保证畚斗带工作时有一定的张力，使畚斗带和头轮、底轮之间产生必要的摩擦力，保证畚斗正常运行。拧动机座两侧的张紧螺杆，两侧滑块轴承便随之上下滑动，带动底轮上下移动，便可达到调节畚斗带松紧的目的。其调节范围为!’’毫米。机座两侧装有底脚插板，提升机堵塞时可将其拉开，排出堵塞物。喂料斗处装有控制进料量的喂料斗闸门，提起或压下闸门拉杆便可加大或#!)( 第二章粮食干燥专用设备选型减少进料量。（!）机头机头包括传动装置、外壳头轮等。提升机的卸料过程是在畚斗被提升到机头的头轮而作回转运动时完成的。根据头轮直径和转速的不同，斗式提升机的卸料方式分为三种：重力卸料、离心卸料和混合卸料（离心—重力卸料）。当重力卸料时，畚斗在到达头轮顶点以前粮食一般不会被抛出，只有当畚斗通过顶点并转动一定角度后，才开始抛料。重力卸料抛出的粮食比较集中，其轨迹是倾斜向下的，"#$塔式干燥设备的提升机采用离心卸料方式，当离心卸料时，畚斗从作回转运动开始，稍转一定角度就已有少量粮食抛出，而且抛出的粮食较分散，部分轨迹倾斜向上。斗式提升机构的传动装置包括电机、短袖、固定轴承、传动轮等。传动装置的任务是克服各种阻力，传递畚斗运动所必需的牵引力。（%）机筒机筒可起到防止粮食抛撒和尘土飞扬的作用。机筒分上行机筒和下行机筒两根，机筒由薄钢板制成，机筒由数节组成，每节&米两端用角钢法兰连接。在机筒适当位置装有玻璃观察窗和检修窗，以观察提升机工作情况和作安装、检修时用。!’安装调试方法（&）安装提升机时要保证机座的水平度，头轮、底轮轴应在同一垂直平面内，且两者都应调整到水平状态。机壳中心线与铅垂线偏差每米不超过(毫米，整个高度累积偏差不超过"毫米。（(）初次安装时底轮轴不应低于整个调整范围的中间位置，底轮轴调整范围为)&**毫米。（!）应将有玻璃观察窗的机筒安装在便于观察的高度。机筒各段的联接应保证内壁的平直，不允许联接法兰有任何方向上的错位，否则工作时畚斗与机简会发生碰撞。（%）整机调整好后应固定牢靠，机身不能承受外界载荷。（"）安装完毕后对机头、机座轴承处加注润滑脂，润滑脂的填充量约为轴承&(++ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册和轴承座空腔的!"#。安装调整完后各转动部分应灵活，无卡涩现象。（$）开机前应先检查畚斗带的松紧情况，其松紧度以手能盘动提升机为宜。过松或过紧要及时调节张紧装置的张紧螺杆。一般应同时调节机座两侧张紧装置。（%）首先进行空车运转，空运转试车时如出现畚斗带、畚斗摩擦或撞击机壳及其它不正常声音，应及时调整头轮、底轮轴的平行度及机筒的垂直度。空运转半小时后轴承升温不得超过&’(。)*作业注意事项对斗式提升机的基本要求是既要能达到额定提升量，又要减少动力消耗，同时须避免粮食的损伤。因此操作人员须注意以下几点：（&）应空载起动，待运转正常后，再开始给料。停机时应先停止给料，待机上物料输送完毕，再关闭电动机。当几台提升机串联工作时，开机的顺序应该是由后向前，最后开第一台提升机。停机的顺序正好相反。如果在工作中，中间的一台发生故障，则应先停第一台提升机，使进料停止，然后再停有故障的和其它输送机。这样可降低提升机发生堵塞的可能性。（!）进料必须控制均匀，通过调节喂料斗闸门来控制输送量。出料管必须畅通，以免进料过多或排料不畅而引起堵塞。如发生堵塞，应立即停止进料，并将机座上的底角插板拉开，排出堵塞物直至畚斗带能正常运行为止。同时应防止大块异物掉入机座，以免损坏畚斗或影响提升机正常运行。（#）要定期检查畚斗与畚斗带、畚斗带之间联接是否牢固，发现螺钉松动、脱落、畚斗歪斜等现象，要及时处理。同时畚斗带是橡胶制品，应防止与机油、汽油、柴油等油类接触，以免腐蚀变质，影响使用寿命。（)）应经常检查机器各部分的技术特性，注意机件转动是否灵活，螺丝有否松动，发现问题及时解决。为延长提升机使用寿命并保证正常运转，要经常检查各转动件的润滑情况，注意定时加油。（’）提升机工作时达不到额定提升量可能由以下几种原因产生：进料不足；传动带或畚斗带打滑；北方冬季霜雪挂在畚斗上。应分析情况查找原因，及时排除。&#++ 第二章粮食干燥专用设备选型（三）清理机械粮食在收割、脱粒等过程中难免会混入各种各样的杂质，如杂草种子，植物的根、茎、叶及谷粒中的谷壳、芒、活虫、虫尸等。有些杂质带菌多，吸湿能力大，对粮食安全储藏危害很大，它易引起粮食发热、霉变、生虫。同时粮食含杂多，在机械干燥过程中会严重影响干燥效果；在加工过程中，则影响成品质量，加速机器磨损。尤其在我国农村大都用简易脱粒机脱粒，脱粒后的粮食往往含杂质很高，直接影响干燥设备的正常作业，经常造成堵塞停机现象。因此对粮食清理除杂是十分重要的。粮食除杂是利用粮食与各种杂质之间的物理特性不同而将杂质除去。!"初算筛（!）结构、原理、工作过程是利用筛选法除杂，按杂质与粮粒的长度、宽厚不同而将其分离。主要将粮食与草杆、草屑、玉米蕊、绳子等分离。结构见图#$!%它由电机、中间传动轴!、中间传动轴#，偏心连杆机构、筛片、吊杆、料斗等组成。中间传动轴#轴端安装有盘形联轴器，盘形联轴器与偏心连杆机构的曲柄盘联接，曲柄盘上有一个偏心销轴。连杆一端与销轴连接，另一端与平筛连接。动力由传动机构传递给平筛，平筛作往复摆动运动。工作时将粮食倒在平筛上，粮食在平筛上被筛理，穿过筛孔，掉到料斗中，大杂则留于筛面上沿倾斜筛面下滑至储杂池，这样两者获得分离。!’&! 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"#$初清筛结构图#—电机；!—中间传动轴#；%—中间传动轴!；&—盘形联轴器；’—偏心连轩机构；$—筛片；(—吊杆；)—料斗（!）安装调试方法!当吊杆处于垂直位置时，偏心连杆机构曲柄盘上的销轴应处于中间传动轴!铅垂线的后部，即偏向电机一侧。此时中间传动轴!的位置即为它的工作位置，在此位置时将中间传动轴!的螺栓紧固。这样初清筛工作时向前摆动幅度大，可使大杂向前排入储杂池。"电机和中间传动轴#之间皮带的松紧度应通过调节电机的位置来实现，中间传动轴#、!之间皮带的松紧度应通过调节中间传动轴#的位置来实现。#安装好后，各部分螺栓紧固，皮带松紧适度，各转动部位转动灵活。轴承处加注润滑脂。（%）作业注意事项!开机前，必须用手盘动皮带，检查机内是否有影响工艺效果和设备安全的异物。空车启动初清筛，待设备运转平稳后再进料。"在工作中，筛孔往往易产生堵塞，堵塞后必然降低甚至失去筛理作用。因此要定期清理筛面。#停机时先停止进料，待机内粮食清选完后再停机。#%*! 第二章粮食干燥专用设备选型!"旋轮式清选机（#）原理及应用范围利用民选法除杂。按各种物料在气流中悬浮速度不同而将粮食与杂质分离。由于草屑、谷壳、麦壳等杂质比粮食的悬浮速度小得多，因此具有一定速度的气流与粮食充分接触时，其间的轻杂可由气流带离粮食。清除杂质的种类为灰尘、瘪谷、颖壳、草屑等轻杂。作业时粮食由喂料斗喂入，风机提供的向上气流使风动叶轮转动，气流与粮食在其上均匀而充分地接触，轻杂随气流上行由出风管排出。粮食则直接下落进入接料斗，由排粮管排出，从而达到轻杂与粮食分离的目的。（!）结构与性能特点它由出风管、风机、锥形风道、风动叶轮、接料斗、排粮管、喂料斗等组成。出风管上安装有风量调节器用来调节出风管的风量，以满足不同粮食的清选要求。调节时只需拧松手杆上固定螺钉，将手杆向内推或向外拉，便可改变问板在出风管内的开度，达到调节风量的目的。由于扭簧的作用，无论将闸板调至何位置，闸板始终压在出风管壁上。排粮管可绕接料斗轴线转动，以使排粮方向可变化。其特点如下：!结构简单、紧凑、轻巧。"物料下落时气流与物料流动方向平行，且下部有风动叶轮，二者接触均匀，除杂效果好。#气流速度调节方便，可对不同粮食及不同类型轻杂进行清理。$可依用户需求调节出粮方向。%锥形风道处设有观察窗，以观察粮食与气流的接触及分离情况。&对干燥后粮食有进一步冷却作用。（$）调试方法!安装完毕，风动叶轮应转动灵活，接料斗与排粮管之间的联接螺栓相互锁紧后应保证排粮管可转动。"风动叶轮轴承处加注润滑脂。#$%$ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!应使风机叶轮转动方向与风机壳上箭头所示方向相同。"适时调节闸板位置。调节时可边调节边观察出风管排出杂质及排粮管排出粮食情况，直到达到最佳清选效果后拧紧拉杆处的固定螺钉。二、!"#$%&!’型粮食干燥成套设备该成套设备配备有初清筛及旋轮式清选机，干燥后粮食无需进行扬场清选即可达到入库标准。（一）结构与性能!"#$%&!’型粮食干燥成套设备外形如图($)*。全套设备由热风炉及送风系统、初清筛、高位提升机、干燥塔、低位提升机、旋轮式清选机、电气控制系统等组成。（)）配用+,-系列套筒式燃煤间接加热热风炉。图($)*!"#$%&!’型粮食干燥成套设备（(）修配备有初清筛。筛片下面有地坑，高位提升机的进料斗置于地坑内。初清筛前部有储杂池。经初清筛筛理后的粮食掉入地坑后进入高位提升机的)/.% 第二章粮食干燥专用设备选型进料斗中。大杂则沿筛片下滑至储杂池内。（!）斗式提升机做为高位提升机，机头出料口通过溜粮管与干燥塔的贮粮柜上部连接。机头处设有防护栏，在操作人员调节、保养提升机时起保护作用。（"）干燥塔由#个标准塔段组成，塔段上部为贮粮柜，下部为排粮装置。其中$个标准塔段构成干燥室，%个标准塔段构成冷却室。干燥室分第一干燥室和第二干燥室。主风机安装在热风炉和干燥塔之间，将热风炉产生的干净热风吸出，以一定压力吹入干燥塔的热风宝中。冷却区进气端有冷风室，接有冷风机，冷风机将外界空气以一定压力吹入冷风室中。（&）贮粮柜顶部接有回粮管，回粮管下口置于初清筛上方，当干燥塔中粮食已满而继续加粮时，粮食由回粮管溢出，返回初清筛。（$）排粮装置出粮斗的下部接有低位提升机的喂料斗。低位提升机为斗式提升机，其机头出料口与旋轮式清选机的喂料斗连接。（#）配备有旋轮式清选机做为复清装置。（’）电气控制系统包括电机控制和热风温度控制两部分。主要技术参数和性能指标见表()(*。表()(*&+,系列粮食干燥成套设备主要技术参数和性能指标型号&+,—"-&*&+,—#-&*&+,—%.*&+,—%&*&+,—(.*项目生产率（标准环境状态"-&(-&#-&"%.&%&#-&(.%.下）（吨/小时）(.-&0(&-&0(.-&0(&-&0(.-&0(&-&0(.-&0(&-&0(.-&0(&-&0降水幅度（小麦）（0）降为降为降为降为降为降为降为降为降为降为%&-&0%&-&0%&-&0%&-&0%&-&0%&-&0%&-&0%&-&0%&-&0%&-&0干燥塔数（个）%((((干燥塔容量（米!）1-(%’-&((-’(!-’"&-$冷却塔数（个）%%冷却塔容量（米!）’-#1-(%!.& 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册型号!"#—$%!&!"#—’%!&!"#—()&!"#—(!&!"#—*)&项目热风温度范围（+）$)—(,)$)—(,)$)—(,)$)—(,)$)—(,)热风风量（米,-小时）(),))—*).))(’$))—**$))*/)))—,.)))$/)))—.))))!.)))—’,)))冷风风量（米,-小时）(0))—,.))$)))—’$))!’))—())))’’))—(!)))’’))—(!)))电机总容量（千瓦）*!%$$*%$!.%*’’%/0,耗煤量（以每小时干燥小’)(()(!)**),))麦耗煤计（）公斤-小时）耗电量（以每小时干燥小(/$*!!’!(()麦耗电计（）度）整机重量（吨）((*,%.*/$,!.占地面积（米*）!)())())($)($)（二）工作过程!"#1$%!&型粮食干燥成套设备工作过程见图*1(/。湿粮由传送带或人工喂入初清筛，经筛理后粮食中的大杂被排入储杂池。粮食则进入高位提升机的进料斗中，然后被输送到干燥塔上部的贮粮柜中，粮食靠自重缓慢向下流动。经热风炉加热的干净热空气由送风系统送入干燥塔的热风室中，再进入干燥区的进气角状盒，与自上而下的流动粮食进行湿热交换，带走粮食中蒸发出的水分，此水分进入排气角状盒，由排气角状盒排至废气室，由废气室上部清理门排出。加热的粮食经过干燥区进入冷却区，得到冷却并继续除去一部分水分，之后由排粮装置排出，进入低位提升机的进料斗，被输送到旋轮式清选机，将粮食中的轻杂清选出去，干燥洁净的粮食由排粮管排出，即得到符合国家贮粮水分标准的粮食。(,). 第二章粮食干燥专用设备选型图!"#$%&’"()%*型粮食干燥成套设备工作过程图#—热风炉；!—主风机；+—初清筛；(—冷风机；%—排粮装置；,—旋轮式清选机：-—低位提升机；$—干燥塔；.—高位提升机!粮食—!热风—·!外界空气—··!废气（三）安装调试方法（#）按地基图精心施工和养护，待地基凝固后方可开始安装设备。（!）安装顺序：干燥塔!高位提升机!热风炉及送风系统!低位提升机!旋轮式清选机!初清筛。（+）安装调整完毕应满足如下技术要求：!干燥塔中心线与铅垂线偏差不大于#/毫米。（!）高位提升机中心线与铅垂线偏差不大于%毫米。（+）低位提升机中心线与铅垂线偏差不大于%毫米。（(）主风机、冷风机、引风机安装方法见相应风机说明书。（%）热风炉及送风系统、干燥塔密封部位不得有漏风现象。（,）按电气原理图接线。（-）初清筛、高位提升机、排粮装置、低位提升机、旋轮式清选机安装调试方法见本章第一节。（$）安装调整好后各部螺栓紧固，皮带松紧适当，各转动部分运转灵活，无卡滞、偏斜现象。0（.）主风机轴承座、无级变速器、滑动轴承都应加注机械油（冬季(,，夏季0,$）；排粮装置、提升机、初清筛等轴承座内加注锂基润滑脂。#+/- 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册（!"）通电后进行空运转，要求各转动部位运转正常，无异常响声，电机、轴承无过热现象，提升机畚斗不与外壳碰击，电气控制灵敏可靠。（!!）采取措施，将热风炉与干燥塔隔离，防止干燥塔在生产过程中漂浮出的轻渣被热风炉和外界空气一同吸入，高温后变成火种，由送风系统送入干燥塔，引起粮食着火。（!#）干燥作业前可将干燥塔上部的清理门打开#$%个，供废气排出之用。（!%）检查各部分运转正常无误后，方可开机作业。（四）作业方法（!）测量待干燥粮食的初始水分，将初始水分相近的粮食合为一批，根据每批初始水分的情况，合理安排干燥工艺。（#）根据干燥工艺要求，将温度显示调节仪面板开关置于“上限”及“下限”位置，设定热风温度上限值及下限值，之后将开关族至“测量”位置，此时仪表显示的热风湿度为实际热风湿度。干燥作业时在操作人员的监视下，保证实际热风温度在给定的范围内。（%）将电气控制柜面板上控制引风机的“手动”、“自动”转换开关旋至“手动”位置。转动主风机节流阀门手柄，将其置于关闭位置，节流阀门开启度最小。此时启动主风机，待主风机运转平稳后，再将阀门手柄缓慢转至水平位置。（&）主风机运转平稳后，启动初清筛和高位提升机。将高位提升机喂料斗闸门开启至适当位置，开始向初清筛内缓缓加入湿粮，当干燥塔回粮管有回粮时，停止加粮，关闭高位提升机和初清筛。主风机继续运转。（’）将引风机节流阀门手柄置于关闭位置，使其开度最小，点燃热风炉，开启引风机助燃。待引风机运转平稳后，再将手柄缓缓调至适当位置。使助燃效果最佳。此期间不进粮也不排粮，使粮食预热升温。此时将控制引风机的“手动”、“自动”转换开关旋至“自动”位置。（(）必须密切观察温度显示调节仪上的显示温度，当热风温度达到粮食的干燥温度时，保持#"分钟。（)）如开始加入干燥塔内的湿粮未能得到充分干燥，需重新返回干燥塔内!%"* 第二章粮食干燥专用设备选型干燥，此时需将旋轮式清选机排粮管转至初清筛上方。（!）按顺序启动高位提升机、初清筛、冷风机、旋轮式清选机、低位提升机、排粮装置。（"）机器工作半小时后检测排出粮食的含水率。当达到工艺要求的含水率时，将旋轮式清选机的排粮管转离初清筛，置于便于排粮的位置。（#$）向初清筛缓缓加入湿粮，此时便开始了边加湿粮边排干粮的作业过程。加粮速度应以干燥塔回粮管经常保持少量回粮为宜。（##）为达到既保证清选质量，又没有粮食损失的作业要求，每批粮食干燥作业时，必须调节旋轮式清选机出风管处的风量调节器，手杆向里推入，风机风量减少，向外拉出，风量增大。（#%）工作过程中应经常检查排出粮食的含水率，开始干燥时应每#$分钟检测一次含水率，待干燥稳定后可半小时检测一次，并作记录。如果含水率不符合要求，应调整排粮速度，以改变粮食在干燥塔内停留的时间。干燥作业中主要通过改变排粮装置无级变速器的转速来实现排粮速度的改变。因为其方便、快捷、直观、调速范围大，无需停机。也可通过调节其偏心连杆机构曲柄长度、卸粮斗与卸粮板间隙来实现同一目的。（#&）当一批粮食干燥结束或停止干燥作业的，在干燥塔装满粮食的情况下，停止加粮，待回粮管无回粮时，关闭高位提升机和初清筛，#小时后停止加煤。待炉膛中的煤燃尽后，关闭引风机。粮食全部卸出后，顺序关闭冷风机、排粮装置、低位提升机、旋轮式清选机。最后将炉中余火清掉，关闭主风机。三、’()*+,’-型、’()*#$-型粮食干燥成套设备此两种机型都是双塔式的，两塔串联使用，即粮食在干燥塔（#）中去掉一部分水分后又进入干燥塔（%）去掉一部分水分。因此其最大的特点是一次性降低水分幅度大，可将含水率&$.的玉米一次干燥降到安全水分。（一）结构与性能’()*+,’-型及’()*#$-型粮食干燥成套设备外形如图%*#"。全套设#&$" 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册备由热风炉及进风系统、高位提升机（!）、高位提升机（"）、干燥塔（!）、干燥塔（"）、电气控制系统等组成。干燥塔（!）上部是贮粮柜（!），下部是排粮装置（!），各塔段组成一个干燥区。干燥塔（"）上部是贮粮柜（"），下部是排粮装置（"），各塔段组成一个干燥区，一个冷却区，下部是冷却区。待干燥的粮食含杂率应小于国家标准#$%%&’(%%要求的)*，如超过别)*，用户必须配备初清装置进行初清，初清后的粮食含杂率应小于)*。+,#(&-+.型及+,#(!/.型成套设备主要技术参数和性能指标见表)(!。图"(!0+,#(&-+.型、+,#(!1.型粮食干燥成套设备!)!/ 第二章粮食干燥专用设备选型图!"!#$%&"’($)型、$%&"*#)型粮食干燥成套设备工作过程图*—热风炉；!—排粮装置（*）；+—主风机；,—冷风机；$—排粮党装置（!）；-—干燥塔（!）；’—高位提升机（!）；.—干燥塔（*）；/—高位提升机（*）!粮食—!热风—·!外界空气—··!废气（二）工作过程工作过程见图!"!#。湿粮由用户自备料仓或人工喂入高位提升机（*）的进料斗，由高位提升机（*）输送到贮粮柜（*）中，粮食靠自重缓慢向下流动，由排粮装置（*）排至高位提升机（!）的进料斗，由高位提升机（!）输送到贮粮柜（!）中，又缓慢向下流动。经热风护加热的干净热空气由送风系统送入两塔共用的热风室中，再进入两塔干燥区的进气角状盒，与自上而下的流动粮食进行湿热交换，带走粮食中的水分，此水分进入排气角状盒，由排气角状盒排至两侧的废气室中，由废气室上部清理门排出。加热的粮食经过塔（*）、塔（!）的干燥区进入冷却区，得到冷却并继*+** 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册续除去一部分水分，之后由排粮装置（!）排出，即得到符合国家贮粮水分标准的粮食。（三）安装调试方法"#安装顺序：干燥塔（"）、（!）!热风炉及遗风系统!高位提升机（"）、（!）。!#各风机安装方法见相应风机说明书。$#将两个排粮装置曲柄长度、卸粮斗与卸粮板之间的距离、无级变速器的转速调整为一致，以保证排粮速度相同。其余各项与%&’—(#%)型干燥设备安装调试方法基本相同。（四）作业方法作业方法"、!、$、%、*项与%&’+(#%)型干燥设备相同。其余各项如下：(#主风机运转平稳后，启动高位提升机（"）、（!）。将排粮装置（"）“手动”、“自动”转换开关置自动位置，排粮装置（!）“手动”、“自动”转换开关置于“手动”位置。将提升机喂料斗闸门开启至适当位置。开始缓缓加入湿粮。当干燥塔（"）湿粮到其低位料位器的位置时，此料位器停止振动，排粮装置（"）自动动作，湿粮从干燥塔（"）经高位提升机（!）提升到干燥塔（!）中，当湿粮超过干燥塔（!）高位料位器位置时，高位料位器停止振动，排粮装置（"）自动关闭。干燥塔（"）湿粮超过其高位料位器位置时，则关闭用户自备的料仓闸门，此时两个塔均装满粮，停止加粮。,#启动冷风机，将排粮装置（!）“手动”、“自动”转换开关旋至“自动”位置，开始排粮。开始加入干燥塔内的湿粮未能得到充分干燥，需重新返回干燥塔内进行干燥。-#机器工作半小时后，检测排出粮食的含水率。当达到工艺要求含水率时，即开始了边加湿粮边排干粮的作业过程。.#工作过程中应经常检测排出粮食的含水率。开始干燥时每"/分钟检测一次，待干燥稳定后可半小时一次，并作记录。"$"! 第二章粮食干燥专用设备选型!"#正常作业时必须将两个排粮装置流量调整一致，以排粮装置不自动关闭，同时回粮管无回粮，提升机不堵塞，干燥后的粮食达到要求为正常。若干燥后的粮食水分偏高，应降低各排粮装置无级变速器转速，调整顺序为排粮装置（!）、（$），如果粮食水分偏低，应增加无级变速器转速，调整顺序为排粮装置（$）、（%）。同时还可通过调节排粮装置曲柄长度、卸粮斗与卸粮板间隙，来实现同一目的。具体调节方法见本章第一节。!!#当某一批粮食干燥结束或停止干燥作业时，在干燥塔装满粮食的情况下，停止加粮，将排粮装置“手动”、“自动”转换开关旋至“手动”位置，继续排粮。待干燥塔（!）的粮食排尽后，停止加煤。待炉膛里的煤燃尽后，关闭锅炉引风机。粮食全部排尽后，关闭冷风机将热风炉内余火清掉，待热风炉炉体全部降温后，关闭主风机。四、&’()!&*型、&’()$"*型粮食干燥成套设备&’()!&*、&’()$"*型设备都是三塔式的，第一、二塔是干燥塔，第三塔是冷却塔，三塔串联使用，即粮食在干燥塔（!）中去掉一部分水分后又进入干燥塔（$）去掉一部分水分，最后进入冷却塔冷却，同时继续降掉一部分水分。其一次性降低水分幅度大，可将含水率+",的玉米一次干燥到安全水分。（一）结构与性能&’()!&*、&’()$"*型粮食干燥成套设备外形如图$)$!。全套设备由热风炉及送风系统、高位提升机（!）、高位提升机（$）、冷却塔提升机、干燥塔（!）、干燥塔（$）、冷却塔、电气控制系统等组成。待干燥的粮食含杂率应小于国家标准(-../0)..要求的+,，如果超过+,，用户必须配备初清装置进行初清，初清后的粮食含杂率应小于+,。&’()!&*、&’()$"*型粮食干燥成套设备主要技术参数和性能指标见表$)$*。!+!+ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"!#$%&—#$’、$%&—!(’型粮食干燥成套设备图!"!!$%&"#$’、$%&"!(’型粮食干燥成套设备工作过程图#—热风炉；!—高位提升机（#）；)—干燥塔（#）；*—高位提升机（!）；$—干燥塔（!）；+—冷却塔提升机；,—冷却塔；-—冷风机；.—排粮装置（)）；#(—排粮装置（!）；##—主风机#!—排粮装置（#）!粮食———!热风—·!外界空气—··!废气#)#* 第二章粮食干燥专用设备选型（二）成套设备工作过程工作过程见图!"!!。湿粮由用户自备料仓喂入高位提升机（#）的进料斗，由高位提升机（#）输送到贮粮柜（#）中，粮食靠自重缓慢向下流动，由排粮装置（#）排至高位提升机（!）的进料斗，由高位提升机（!）输送到贮粮柜（!）中，又缓慢向下流动。经热风炉加热的干净热空气由送风系统送入两塔共用的热风室中，再进入干燥区（#）、干燥区（!）的进气角状盒，与自上而下的流动粮食进行湿热交换，带走粮食中的水分。此水分进入排气角状盒，由排气角状盒排至两侧的废气室中，由废气室上部清理门排出。加热的粮食经过干燥区（#）、（!）、由排粮装置（!）排至冷却塔提升机进料斗处，由冷却塔提升机输送至贮粮柜（$）中，再次缓慢向下流动。经冷风机送入冷风室的外界空气，由进气角状盒进入冷却区，将自上而下流动的粮食进行冷却，并继续除去一部分水分废气由排气角状盒排至废气室，由废气室上部清理门排出。冷却后的粮食由排粮装置（$）排出，即得到符合国家贮粮水分标准的粮食。（三）安装调试方法#%安装顺序：干燥塔（#）、（!）、冷却塔!热风炉及送风系统!高位提升机（#）、（!）、冷却塔提升机。!%安装调整完后应满足如下技术要求：（#）各塔中心线与铅垂线偏差不大于#&毫米。（!）高位提升机、冷却塔提升机中心线与铅垂线偏差不大于’毫米。$%各风机安装方法见相应风机说明书。(%将$个排粮装置的曲柄长度、卸粮斗与卸粮板之间的距离、无级变速器的转速调整为一致，以保证排粮速度相同。其余各项与’)*"(%’+型干燥设备安装调试方法基本相同。（四）作业方法作业方法#、!、$、’、,项与’)*"(%’型干燥设备相同；(、-、.、##、与’)*"#$#’ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!"#$型及#%&’()$型干燥设备相同。其余各项如下：!"启动冷却塔提升机，将排粮装置（*）、（+）“手动”、“自动”转换开关旋至“自动”位置，排粮装置（*）开始排粮，粮食由排粮装置（*）排到冷却塔提升机，由冷却塔提升机提到冷却塔。启动冷风机进行冷却，冷却后的粮食由排粮装置（+）排出。因开始加入干燥塔的湿粮未能得到充分干燥，需重新返回干燥塔内进行干燥。()"正常作业时必须将+个排粮装置流量调整一致。若干燥后的粮食水分偏高，应降低各排粮装置无级变速器转速，调整顺序为排粮装置（,）、（*）、（+），如果粮食水分偏低，应增加无级变速器转速，调整顺序为排粮装置（+）、（*）、（(）。同时还可通过调节排粮装置曲柄长度，卸粮斗与卸粮板间隙，来实现同一目的。具体调节方法见本章第一节。五、#%&系列塔式粮食干燥成套设备操作管理粮食干燥设备干燥粮食的产量、质量的高低和消耗燃料的多少以及能否充分发挥干燥设备的效能，延长其使用寿命，很大程度上取决于操作人员的工作责任心和操作管理水平，因此必须掌握正确的管理与操作方法。（一）干燥作业前的准备工作作业前准备工作前+项与内循环干燥设备作业前准备工作相同，其余各项如下：-"作业前检查电气设备是否完好无损，电压、电流表工作是否正常，各继电器工作是否灵敏可靠、各电线、电缆的连接是否正确。检查料位器及热传感元件是否完好，灵敏。#"检查提升机畚斗带、各传动带松紧是否适当，如不符合要求应予以及时调整。."检查塔段之间、送风系统、送风系统与塔的连接部位密封是否严密，并及时处理。(+(. 第二章粮食干燥专用设备选型!"检查各地脚螺丝是否拧紧，风机叶轮固定螺丝有无松动，并向各润滑点加注润滑脂。#"对于干燥室、冷却室，特别是其中粮食流经的通道，例如角状通气槽相互间的间隙，应进行详细检查和清理，以确保粮食能顺利通过，而不致产生流速不一致现象。$"应进行空载试转。在空载运转时详细检查所有零件和机构的相互作用，以及安装的正确性。同时对传动轴的运转、风机叶轮的平衡、排粮装置牵引框架移动的正确性、初清筛、提升机、旋轮式清选机等的工作正常性，都应检查和调整。如发现问题，应在干燥作业前加以排除。%&"进行试运转时检查主风机、锅炉引风机、冷风机叶轮旋转方向，要求旋转方向与其壳体上箭头标识方向相同，如其电机反转，需重新接电机。%%"准备好足够的引火干柴和块煤。经过空载运行正常后方可点火进行干燥作业。%’"由带班人员宣布该班应采用的干燥工艺，并发出信号，指挥开机。开机顺序一般以逆着粮流方向进行。%("在正式干燥作业之前，除应配备一定数量的操作管理人员、指定带班负责人外，还应根据供应湿粮和收集干粮的机械化程度、作业线远近和干燥塔流量，调配足够数量的搬运工人，以确保干燥任务的完成。（二）作业注意事项作业注意事项前)项与内循环粮食干燥设备作业注意事项相同，其余各项如下：*"进入干燥塔的湿粮含杂率应小于国家标准+,##!-.##要求的(/，如含杂过高会产生机器堵塞、架空、排粮不匀、机件磨损甚至塔内产生自燃等现象，严重影响出机粮食的品质并对干燥设备造成损害。-"干燥设备开始作业后，必须掌握各部分机件协调动作，控制进粮与排粮速度均匀一致，保证干燥室和冷却室内的间隙层装满粮食，不使顶层通气槽有裸露现象。因为压气式干燥室内的热风会经此处向塔顶泄漏，这会降低干燥设%(%! 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册备的生产率。!"单塔干燥设备干燥室内粮食的装满程度，可以根据回粮管有无回粮来判别。回粮多而涌，表示干燥塔内粮食装得过多。这样徒然增加提升次数，浪费动力。无回粮，表示干燥塔内粮食装满程度不够，可能顶层通气槽已有裸露现象。只有回粮管经常保持部分回粮才算正常。双塔或三塔干燥设备干燥室内粮食的装满程度，可以根据排粮装置是否自动关闭及回粮管有无回粮来判别，排粮装置频繁自动关闭，表示干燥塔内粮食装满程度不够，回粮管有回粮，表示塔内粮食装得过多。只有排粮装置不自动关闭，回粮管无回粮才算正常。#"干燥室有漏空不满现象，表明其进粮速度跟不上排粮速度，这可通过放慢排粮速度或增大进粮速度来调整；干燥室装粮过满，说明其排粮速度跟不上进粮速度，或由于干燥塔或排粮装置被杂质堵塞，这要根据具体情况来解决。$"使排粮装置的排粮速度能适应干燥作业所预定的产量和质量要求。对于双塔或多塔式干燥设备，更应注意这方面的调整工作，务使各塔排粮速度一致，以便能够协调工作。%&"作业中最先排出的一部分粮食，都要进行重复干燥。因为这部分粮食是位于冷却室（塔）内的，在排出时尚未得到干燥，重复干燥数量主要依据排粮时间开始的早迟而定。排粮时间开始得早，它的数量大，反之则小。当经冷却后排出的粮食水分和品质达到干燥要求时，即停止重复干燥。%%"初始作业需做几次排粮调节试验，由出粮部位接取粮食进行检测，如水分与要求水分不同时转动排粮机构无级变速器调节手轮，调节排粮速度，之后再接取粮食进行检测，直至达到要求含水率为止。%’"热风炉及送风系统作业注意事项见第四章第一节。初清筛、排粮装置、斗式提升机作业注意事项见第一节。%("作业结束后将本次干燥作业的各种记录加以整理并保存起来，以便总结经验，指导以后的干燥作业，并为下次干燥作好准备工作。（三）调备的维修保养干燥设备只有通过定期维修保养才能发挥最佳功效，顺利完成干操作业。%(%# 第二章粮食干燥专用设备选型因此对设备维修保养提出以下要求：!"每年干燥季节前应组织力量对塔式干燥设备的角状通气槽、传动装置、热风炉及送风系统、提升机、排粮装置、清选装置等进行大检修一次。检查各部分有无堵塞、损坏、卡滞现象。风机在检修时应将其全部拆开，将它的机壳、叶片、轴承进行细致的清洗。#"为了避免机器故障、堵塞或损坏，每隔$天应停机，将粮食全部卸出，仔细检查机器各部分，并维修保养，清除干燥塔内杂物。打开干燥塔顶及侧面清理门进行清理（若粮食含杂率超过%&应随时清理）。%"对于运转部位应经常注意观察和加注润滑油脂，以保证转动灵活。要求滚动轴承部位每一个月加注一次，滑动轴承部位每班次加注两次，减速器每%个月换油一次。’"应经常观察及时补修热风炉炉膛内所砌耐火砖炉衬，以保证其整齐，结合面致密严实。$"如发现密封处不严时，应及时更换密封材料。("操作人员应保证各部紧固件紧固，经常检查和调整传动皮带及提升机畚斗带的松紧度。)"操作人员应经常检查各部轴承温升，如发现异常应查明原因子以处理。*"每次干燥完毕后应清除机器内外尘土及杂物，特别是干燥塔内及提升机底座内杂物。（四）故障及排除方法操作和维修人员必须严格按照规程操作和维修保养设备，这样才可确保设备无故障，干燥后粮食品质达到要求，顺利完成干燥作业。如操作、维修人员违反操作规程，将可能产生如下故障：!"干燥塔内粮食着火（!）因湿粮中杂质在塔内堵塞，造成自燃。应配备初清装置，将粮食中杂质清理出去，使湿粮含杂率小于%&。（#）因热风温度超过规定温度范围。应降低热风温度。!%!+ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册（!）因热风炉炉膛耐火材料脱落或不严密，造成炉膛烧坏，烟气窜入热风中，带有烟气的热风进入干燥塔后点燃粮食。应经常观察热风炉炉膛内耐火材料是否密实无缝隙，如有破损须立即停机补修，切不可麻痹大意。（"）因热风炉与干燥塔间没有隔离，干燥塔排出的细渣被热风炉吸入，经高温形成火种。热风炉应按要求进行隔离。若发现干燥塔废气排放中有烟气或塔内粮食着火，必须及时停机处理。将塔内粮食全部排出，打开干燥塔顶部及侧面清理门，把着火位置的烧焦物清理干净。清理办法是从贮粮柜开始逐层清理，把卡在五角盒中的块状炭化物和杂质全部清除，并检查炉膛有无烧穿现象，如烧穿可用#$毫米厚的锅炉钢板弯成比烧穿面积大和炉膛内弧面吻合的弧形钢板进行焊接，焊接后依原样砌好耐火砖再投入使用。%&干燥不均匀（#）因为干燥前粮食含水率相差太大。干燥前应测量粮食的含水率，将高水分粮和低水分粮分别干燥。（%）由于排粮装置安装调节不当，各处排粮量不一致。需重新调整排粮装置。（!）原粮含杂率太高。应在干燥前清理原粮中的杂质。!&漏风（#）由于输送热风的管道和热风炉热风出口、风机的进、排风口、热风室进风口的连接部位及各管道之间的连接处变形，密封不严，都可能产生漏风现象。应矫正连接处，及时更换密封垫。（%）干燥塔未装满粮食，塔顶进气槽裸露或塔顶粮层过薄也可能使热风由塔顶漏出。增大喂入量或降低排粮速度可避免此现象产生。"&热风湿度低（#）因热风炉内集灰多。应及时停机清理热风炉。（%）由于引风机传动皮带松驰造成锅炉引风机转速低。应调整传动皮带松紧度。（!）由于所用燃煤质量差。应采用低值发热量’$$$大卡以上的煤。#!%$ 第二章粮食干燥专用设备选型!"粮粒破碎（#）干燥过度。应经常检查排出粮食的含水率，如含水率过低可加大排粮量。（$）提升机调节不当，提升机皮带紧度不够，使输送中产生皮带振动，撞击次数增加或皮带打滑等原因都会造成破碎率增加。应及时调整提升机。%"出机粮食未达到要求的含水率（#）风温太低。应提高热风温度。（$）干燥塔内集杂多，废气排出不畅。应定时彻底清理干燥塔。（&）排粮速度过快。应及时降低排粮速度。（’）主风机传动带打滑，造成其转速下降，供给干燥塔的热风量减少，直接导致干燥设备生产率下降。应及时调节传动带。("提升机、塔体和排粮装置发生堵塞（#）清理设备工作质量差，或生产前对塔体、提升机、排粮装置等缺乏清理。需加强清理设备的管理工作。应经常疏通提升机及排粮装置，并让塔体定期出空。（$）潮粮含杂率高。应加强潮粮清杂工作。（&）如干燥的粮食是未经除芒的芒稻，应在干燥芒稻前先除芒。（’）个别传动三角带松驰，也会出现局部堵塞现象，应及时调节三角带。)"电机不转主要是电气故障，原因可能有：电机损坏、继电接触器接触不良，电源或电路缺相，电压过低等。局部工作部件堵塞和传动部件卡死电机也启动不了。应进行适当检查和调节即可排除故障。排除电气故障时首先应切断电源。*"开机后风机发生剧烈振动风机地脚螺钉或风机叶轮螺丝松动、风机轴承损坏都会造成风机剧烈振动。当发现振动应立即停机检查，故障排除后，才能启动电机，继续工作。（五）干燥费用核算干燥费用由：电费、煤费、人员工资、设备维修折旧费’项组成。#&$# 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册下面以!"#—$%&型粮食干燥成套设备干燥小麦为例计算干燥费用。（降低水分幅度!’）由表()$可查得如下基本数据：$*耗电：!!度+小时,*耗煤：$!%公斤+小时需操作管理人员：-人每吨粮食干燥费用如下：$*每小时用电费：%*.!元/度0!!度+小时1,.*2!元/小时（电费按%*.!元/度计）,*每小时用煤费：(%%元/吨0%*$!吨1.!元+小时（煤费按(%%元/吨计）(*每小时人员工资费：,元+小时·人0-人1$3元+小时（每人每小时工资按,元+小时·人计）.*每小时设备维修折旧费：$!元+小时（按年折旧$%’算）则每小时费用为（$）4（,）4（(）4（.）1,.*2!元/小时4.!元/小时4$3元/小时4$!元+小时1$%%*2!元/小时!"#—$%&型干燥设备生产率为$%吨+小时（降水幅度!’）每吨粮食干燥费用：$%%*2!元+小时5$%吨+小时1$%*$元/吨$%*$元5$%%%公斤1$分钱/公斤即每公斤粮食干燥费用为$分钱。$(,, 第三章粮食干燥设备的应用第三章粮食干燥设备的应用第一节热风炉及送风系统、除尘系统一、热风炉及送风系统热风炉是干燥设备的主要工作部件之一，它作为干燥粮食的热源，其目的是把干燥介质由较低温度加热到较高温度，提高干燥介质吸收水分的能力，然后由送风系统将其输入到干燥室中以达到干燥粮食的目的。粮食干燥是一项很耗能的作业，如干燥设备采用燃油直接加热热风炉作热源，作业费用很高。我们目前收获的主要粮食（稻谷、小麦、玉米）达数亿吨，若全部用燃油直接加热干燥设备干燥，则需油数百万吨，这是一个很大的数目。因此用什么能源干燥粮食是一个非常重要的问题。由于我国有较丰富的煤资源，而煤的价格仅为油价的!"!#左右。发热量是油的!"$，因此从资源和经济的角度考虑以煤作为干燥设备的热源为宜。燃煤热风炉，分为直接加热热风炉和间接加热热风炉两种。直接加热热风炉致命的弱点就是产生的干燥介质对粮食有污染。间接加热热风炉分为列管式、无管式、热管式三大类。热管式热风炉近几年才在我国得到发展，由于其价格昂贵，与粮食干燥设备配套使用不普遍。中国农业大学成套设备研究所的科技人员立足我国国情，结合我国能源政策，研制推广了两大类一系列燃煤间接!%$% 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册加热热风炉，它们分别属于无管式和列管式。现介绍如下：（一）热风炉!"#$%系列套筒式燃煤间接加热热风炉#$%系列热风炉（外形如图&’(）。是一种热风&回程，烟气)回程的套筒式热风炉。燃料置于炉下部的炉篦上燃烧，外界空气由炉顶进入，经过套式热交换器时被燃料燃烧产生的烟道气加热，温度升高，之后干净的热风由热风出口排出。图*’!#$%系列套筒式燃煤间接加热热风炉!—热风出口；)—炉门；&—烟气出口；*—清灰口烟气出口处接有引风机助燃，引风机与热风炉连接管道内装有节流阀门，转动节流阀门手柄，可改变引风机风量，达到改变助燃效果的目的。其特点如下：（!）采用立式套筒式多回程热交换器结构，高温区受热面积大。烟道套筒外侧按一定规律分布有散热片，可增强换热效果。烟道内外侧及炉膛外侧都设计有气道，一方面热量能被充分吸收利用，提高热效率；另一方面起到保护热风炉，使其不易被烧坏的作用。（)）采用立式热交换器结构，炉体不易积灰。（&）烟气和热风各行其道，加热后的热风干净、无任何污染。（*）气道与烟道的组合方式都是套筒式结构，无横向钢性联接，上部为自由端，可自由伸缩，故不会团热涨、冷缩不均匀产生弯曲变形及焊缝撕裂现象，同时也不会有局部过热、氧化等现象产生，免去了其它套筒式炉为防止热涨冷缩!&)* 第三章粮食干燥设备的应用不均匀采取的膨胀环等繁琐结构。提高了热风炉使用寿命。（!）炉外套内侧下部加装保温层，可减少热损失，提高热效率。（"）炉门结构独特，加煤口处有进冷风保护装置，同时加煤口在温度升高时可自由伸缩，可防止此处产生过热及焊缝撕裂现象。（#）炉上部外周及下部都设计有清灰口，可方便地将积灰彻底清除。"$%系列热风炉主要技术参数见表&’(。表&’("$%系列热风炉主要技术参数表型号"$%—()"$%—(!"$%一*!"$%’+!"$%一")"$%一,)项目产热量（万()(!*!+!"),)大卡-小时）耗煤*)&!!)#)(()(!)（公斤-小时）直径.高!)/,+.!(/&!.!(/#!.!(/0.!*/&.!*/&.（米）(/#"*/)!&/)!&/#+/&!/)*/列管式热风护列管式热风炉是我校研制的另一系列热风炉，是一种热风走管内，烟气走管外的间接加热热风炉。其具有如下特点：（(）高温烟气走管外，清灰容易，可避免因管内积灰不易清理而造成的热量损失，加强了换热器的换热功能，提高了传热效率。（*）结构紧凑，造价低。体积小，安装方便，热效率高，升温快。（二）送风系统热风护产生的干燥介质需要通过输送管道才能引入干燥设备的干燥室。干燥介质通过输送管道，穿透粮层以及从热风炉和干燥室进出时，都会遇到一定阻力，这就要借助通风机的工作产生足够的压力来克服这些阻力，以保证给干燥室输送足够数量的干燥介质和及时排除干燥室中的废气。因此送风系统(&*! 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册和干燥设备的干燥能力、粮食品质和能量消耗有十分密切的关系。送风系统包括风机及输送热风的管道。按空气在风机内部流动方向来分类，风机可分为轴流式、离心式和混流式三大类。!"#$、!"#系列干燥设备送风系统中采用的是离心式风机，如图%&’。离心式风机空气流动方向是经轴转弯而与轴成直角。!"#及!"#$系列干燥设备通风机的工作方式属于压出式，即通风机将干燥介质以一定的压力输送到干燥室中。干燥室内的空气压力高于外界大气压力，外界空气不会进入干燥室内，因而干燥室的热状态比较稳定，这就有利于减少粮食干燥的不均匀性。输送热风的管道中装有风机节流阀门，转动其手柄，可改变风机的风量。图%&’离心式风机示意图(—集流器；’—叶轮；%—机壳（三）热风炉及送风系统的操作注意事项（(）所用燃煤每公斤低值发热量应在!)))大卡以上，否则影响热风炉正常工作。（’）应将大块燃料打成小块，以增大燃料与空气的接触面。但燃料块不得太小，太小会影响通风。（%）热风炉炉膛下部焊有钢制圆环，圆环上应用耐火砖和耐火泥砌成炉衬，要求炉衬密实无缝隙，砖缝中耐火泥厚度不得大于%毫米。（*）点火时应将炉蓖上放足引火柴，点燃热风炉后首先用微火烘烤炉中耐火炉衬直至烤干。不可用大火烘烤，否则炉衬易产生裂纹，失去对炉膛的保扩作用。（!）定时加煤，保持适当且均匀的燃料层厚度。若燃料层过厚，影响通风，不完全燃烧损失增加；若燃料层过薄，会引起通风不均匀，影响空气与燃料的混(%’+ 第三章粮食干燥设备的应用合，特别是当燃料层过薄且不均匀时，气流可能在某处冲出“火口”，此时空气就从“火口”进入炉膛，影响正常燃烧。一般大块煤燃料层厚为!"#$%##毫米；小块煤为&#$!##毫米。（&）加强拨火。拨火操作的目的在于疏松和平整燃料层，使通风均匀，避免“火口”，除去燃料外表面在燃烧过程中形成的灰层，改善空气与燃料的接触，促进燃料充分燃烧。（’）加燃料及拨火时应动作迅速，避免炉门敞开时间过长，漏入冷空气过多，造成炉温下降，影响正常燃烧。（(）在燃烧过程的后期，应经常翻动煤层和疏通炉篦，使其燃烧更完全。（)）根据干燥过程的需要及炉膛内火焰情况适时调节锅炉引风机节流阀门开度以使供给燃烧的空气适量。（!#）热风炉司炉工必须严格按照规程操作，切记不可违反下述操作规程，否则将降低热风炉热效率，减少热风炉使用寿命，甚至烧穿热风炉，造成设备事故。!热风温度不得高于!*#+。"不允许炉子干烧，即只开引风机，不开主风机。#炉排上面和下面的灰渣必须及时清理出去，保持户排通风，否则造成燃烧供风不足。$加料口下方的清灰口，也是锅炉引风机的进风口，此口不能封闭。%突然停电时应将炉火清出熄灭，并将炉门打开。&生产过程中若发现热风炉炉膛内耐火材料脱落，应立即打开炉门，关闭锅炉引风机，将火清出，待热风炉彻底降温后进行检修。’粮食干燥完毕或要较长时间休息时，应将炉火清出熄灭，待热风炉彻底降温后，方可关闭主风机。(热风炉!#天清灰一次，如煤质灰分太大，应随时清理。清理时打开顶部及外周所有清灰口，启动引风机，用塑料软管伸入护内，左右上下搅动，即可清除热风炉各处积灰。装清灰口盖时必须更换密封垫，以保证密封严密，防止烟气串入热风中，随热风输入干燥塔，引起塔内粮食着火。!*%’ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册（四）热风炉应用范围此两类热风炉为通用型热风加热装置，可与各种物料的干燥设备配套使用。广泛用于粮食、饲料干燥，果蔬脱水，各种农副土特产品、化工原料、轻工业产品的加热除湿，还特别适用于各种畜舍、车间、矿井取暖。图!"!旋风除尘器二、除尘系统除尘系统的作用是通过改变烟气的流向和降低流速来清除烟气中颗粒状物体达到净化炉气的目的。#$%&、#$%系列干燥设备配用的是旋风除尘器，也称刹克龙。它是由内外两个筒和一个圆锥筒组成，见图!"!。烟气由切线方向的进口进入刹克龙的内外圆筒之间的环隙，当运动方向改变时，烟气内夹带的固体颗粒，因惯性离心力的作用而被撤向刹克龙外筒内壁，并与壁面冲击而失去速度，然后在其本身重力作用下，沿外筒内壁滑向圆锥筒的顶端而排出。于净的烟气气流则在到达圆锥筒后，继续旋转上升，而从内圆筒顶部出口排出。刹克龙圆锥体下部接有排灰斗，刹克龙分离出的颗粒物沉降于此。干燥设备作业时操作人员应及时将排灰斗中的颗粒物卸出。否则当颗粒物积聚到一定程度时，气体净化程度可能会急剧下降。)!(’ 第三章粮食干燥设备的应用第二节粮食干燥电气控制系统在粮食干燥过程中，因所控制的设备和干燥工艺过程变化较为复杂，光赁人工控制往往难于达到较佳的粮食品质和较经济的效果。随着科技的发展，电子仪器设备的不断完善，为粮食干燥电气控制开辟了广阔的前景。实现干燥设备的电气控制可保证干燥后粮食的品质，同时也提高了劳动生产率、减轻了劳动强度，并可降低干燥作业成本。!"#$、!"#系列干燥设备电气控制系统主要包括：电动机的控制、热风湿度的控制、料位的控制。各控制部分相辅相成，互相制约。其特点是各控制部分灵敏度高，使用可靠，随外界条件变化本身性能波动小，重量轻、体积小，操作简便易于掌握、易于检查、维修方便。一、电动机的控制!"#$、!"#系列干燥设备的各电动机采用继电接触控制方式控制，即由各种有触点电器组成的控制方式。所采用的主要电气元件有：闸刀开关、空气开关、熔断器、交流接触器、热继电器、时间继电器、按钮、“手动”、“自动”转换开关等。二、热风湿度的控制干燥作业过程中，热风温度的控制是至关重要的。针对粮食的不同用途，热风湿度应保持在不同的温度界线范围内。如作种子的粮食干燥时热风温度就比较低，热风温度过高，将影响种子的发芽率，种子的胚芽将被杀死；食用粮食的温度过高将破坏其营养成份，影响其食用性。热(’&% 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册风温度过低则降低干燥设备的生产能力，增加干燥成本。!"#$、!"#系列干燥设备是采用%&’系列数字温度显示调节仪来控制热风湿度的。图()*为其外形。操作时，首先将开关置“上限”位置，调上限电位器，设定热风温度上限。同理，开关置“下限”位置，调下限电位器，设定热风温度下限。将开关置于“测量”位置，仪表便显示出实测热风湿度，干燥作业时开关应置于“测量”位置。温度仪上有三组触头，分别可控制温度下限、上限、上上限。每组触头都有常开、常闭触头。上上限温度是在温度仪内部设定的，是由有关技术人员来设定，操作人员无法改动。如将上上限设置为+*,-，当干燥作业时操作人员即使不慎将上限温度设置得高于+*,-，当热风温度达到+*,-时上上限常闭触头断开，锅炉引风机停机，温度下降。这样可杜绝将上限温度设置过高影响热风炉使用寿命和防止着火。图()*%&’温度显示调节仪三、料位的控制料位的控制是由料位器来完成的。料位器装在干燥设备的上部，来感触物料位置的变化，从而控制喂料装置或排料装置，使其与干燥速度相匹配。!"#系列塔式干燥设备是采用音叉料位发讯器，来控制粮食在干燥塔内的位置的。料位器工作状态如图()!。+((, 第三章粮食干燥设备的应用图!"#音叉式料位器工作状态#$%系列塔式干燥设备具有双塔或三塔塔数的机型，干燥塔顶部都装有低位料位器和高位料位器，低位料位器控制本塔排粮装置，第一塔高位料位器控制用户自备料仓闸门的开闭，其余各塔高位料位器控制其前一塔排粮装置的开停。如塔内粮位低于低位料位器，低位料位器、高位料位器都振动，该塔排粮装置停止排粮；如塔内粮位在低位和高位料位器之间时，低位料位器停振，高位料位器振动，此时本塔排粮装置排粮；当粮位高于高位料位器时，高位料位器停振，其前一塔排粮装置停止排粮。这样可使各塔协调工作，按工艺要求完成干燥作业。&!!& !"!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第七篇!!!!!!!!!!!!!!!!木材干燥技术与加工工艺!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!" 第一章与干燥有关的木材性质第一章与干燥有关的木材性质第一节木材的含水率概述及计算一、木材含水的由来一棵活树，其根部不间断地把土壤中的水分通过树干输送到树叶，所以树干里含有大量的水分。活树被伐倒并锯制成各种规格的成材后，水分的一部分或大部分仍然保留在木材内部，这就是木材中水分的由来。用新采伐的树木制成的板材和方材叫生材。表!"!是东北林区五种主要树木的生材水分含量，由此也可了解一般树种的生材水分质量分数。表!"!东北五种树木的生材水分质量分数水分#$树种心材边材树种平均红松%&(&&!’)臭冷杉!’&(&&!*)春榆!()!&&!!’色木+&+&紫椴!’&!’&五种树种总平均!(%!’’’ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册经水运或长期存放在水中的木材所含水分有一部分为浸入水分。二、木材含水率的计算木材所含水分的多少用水分的质量分数表示，称为木材含水率。它是水分的质量与木材物质质量之比的百分率。含水率可以用全干木材的质量作为计算的基础，算出的数值叫做绝对含水率，井简称为含水率，用符号!（!）表示。其计算公式为："#$"%&!"’())!"%&若用温材质量作为计算的基础，算出的数值叫做相对含水率，用符号!&（!）表示。其计算公式为："#$"%&!*"’())!"#式中"———湿木材重量，%；#"%)———绝干材重量，%。木材加工中通常所说的含水率均指绝对含水率!，相对含水率!。仅用于研究木材燃烧性质。!和!之间的换算关系如下：)!!)!)"’())!或!"’())!())+!())$!)根据含水率的不同，木材可分为,类：湿材：长期放在水中，含水率大于生材的木材；生材：新伐原木锯制的木材；半干材：含水率小于生材的木材；气干材：长期在大气中干燥，含水率基本趋于稳定的木材；变化范围一般在-!.(-!之间。室干材：经过室干处理的木材，含水率为/!.(0!。全干材：含水率等于)!的木材，也叫绝干材。(221 第一章与干燥有关的木材性质三、木材水分的存在状态木材是由为数极多的各种细胞组成的。每一个细胞都具有细胞壁和细胞腔。细胞壁上的纹孔与导管末端的穿孔使多数细胞的细胞腔相互沟通，构成大毛细管系统。在组成细胞壁的纤维素链、基本纤丝、微纤丝及纤丝等之间，都有极为细微的间隙，它们相互连通，构成多级的微毛细管系统。木材中的水分就包含在这两类毛细管系统之内，并可沿着系统的通路向纵横方向移动。根据流体力学理论，毛细管半径越小，其表面张力越大。若毛细管半径在#!"$%&以上，毛细管对水分几乎无束缚力。##(由细胞腔、纹孔等构成的大毛细管系统平均半径为!’!"()*’!"%&，因此对水分束缚力很小或无束缚力，其中的水分大致上和自由水面上的水分一样蒸发，故叫自由水。这个系统能向空气蒸发水分，但不能从空气中吸收水分，只有把木材浸入水中，才可能吸入自由水。#$由微纤丝间隙构成的各级微毛细管系统平均半径不超过"+*$’!"%&，对水分有不同的束缚作用，微毛细管中的水分只能根据周围空气温湿度有限蒸发，在一定条件下还具有从空气中吸收水蒸气的能力，因此称微毛细管中的水分为吸着水（或结合水）。四、木材平衡含水率木材平衡含水率是制定干燥基准、控制和调节干燥过程、保证成品质量等所必须考虑的问题。吸着水包含在细胞壁内，而细胞壁能容纳水分的空间是有限的，因此吸着水的量是有一定限度的。当木材细胞壁吸着水已达到饱和状态，而自由水尚未形成时，木材的含水率被称溪纤维饱和点。一般视其为(",。由此可以看出，当木材含水率低于纤维饱和点时，所含水分均为吸着水，高于纤维饱和点时，自由水和吸着水都有。!(($ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册一块足够薄的湿木块，在饱和空气中不会蒸发水分，在未饱和空气中首先蒸发自由水，然后蒸发部分吸着水。若木块在此空气中存放的时间足够长，吸着水蒸发到一定程度后不再蒸发，木块的含水率稳定在一个确定的值，这个含水率值叫该空气相应的平衡含水率!"#（!）。显然，平衡含水率与空气的温度$和相对湿度有关，而与木材的含水率!无关。当温度低于"##$时，常压下木材平衡含水率与空气温度和湿度的变化关系由图"%"确定。相对湿度一般通过干湿球温度差来测定的，因此也可以用干球温度和干湿球温差来确定平衡含水率。见表"%&。当木材的含水率（在纤维饱和点以下）高于周围空气相应的平衡含水率时，木材将蒸发水分使其含水率降低，这种现象叫解吸。反之，当木材含水率低于平衡含水率时，木材将从空气中吸收水蒸气，使其含水率提高，这种现象叫吸湿。较厚的木材在解吸或吸湿过程中，含水率逐渐趋近于平衡含水率，但都达不到平衡含水率。解吸时只能达到某一个略高于平衡含水率的值，称此为解吸稳定含水率%解；吸湿时只能达到某一略低于平衡含水率的值，称此为吸湿稳定含水率%吸。图"%"木材平衡含水率图同一空气状态下，木材解吸稳定含水率高于吸湿稳定含水率，这种现象叫吸湿滞后。二者之差，即"%’%解%%吸叫吸湿滞后区。室干村吸湿滞后区"))( 第一章与干燥有关的木材性质稍大，一般!!!"#$%，气干材很小，通常忽略。我国$$个城市的木材平衡含水率月平均估计值见表&’(。由表可知，我国很多地区的气候偏潮湿，致使木材平衡含水率偏高。在生产和销售产品时，必须考虑各地区平衡含水率的差异性。第二节木材的干缩与变形及其计算一、木材的干缩与湿胀木材含水率随着环境气候的变化而变化。衡量木材中水分含量多少常用木材平衡含水率表示（表&’"）。表&’"木材平衡含水率表干湿球温度差!")*+&"(,$-./0&+&&&"&(&,&$&-&.&/&0"+"&"""(","$&"+,#$,,,(#$(#$&&/,#$,#$,#$,,,,(#$例：干球温度"!/"*，干湿球&&-温度差!"!&&*，则平$$$$,#$,#$,,,,(#$稀含水率为/%&&,$#$$#$$#$$$,#$,#$,,,,(#$&&"-#$-#$-$#$$#$$$,#$,#$,#$,#$,,(#$&&+.#$.-#$-#$-$#$$#$$$$,#$,#$,#$,,,&+//#$/.#$.-#$-#$-$#$$#$$$$,#$,#$,#$,,,&+-&+0#$/#$/.#$.-#$-#$-$#$$#$$$$,#$,#$,#$,,,&((. 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!"#!!$%!!!"&$%’$%’($%()$%)$%)%$%%$%%$%%%#$%#$%#$%###!"*!#$%!+!!$%!!!"&$%&’$%($%()$%)$%))%$%%$%%%#$%#$%#$%###!""**!)$%!%!+!*!!!"&$%&’$%($%()$%)$%))%$%%$%%%#$%#$%#$%###&’**$%!(!%!+$%!*!!!"&$%&’$%’($%()$%))%$%%$%%%#$%#$%#$%###&)*+!(!%!+$%!*!!$%!"!"&’$%’($%()$%))%$%%$%%%#$%#$%#$%###&#*+!($%!%$%!#!*!!$%!"$%!"&’$%’($%()$%)$%)%$%%$%%%#$%#$%#$%###&**+$%!’!%$%!#!*!!$%!"$%!"&’$%’($%()$%)$%)%$%%$%%%#$%#$%#$%##+$%&"*#!’!%$%!#!*$%!!$%!"$%!"&$%’$%’($%($%)$%)$%))%$%%$%%#$%#$%#$%##+$%’’*#!’$%!%$%!#!*$%!!$%!"$%!"&$%’$%’($%($%)$%)$%))%$%%$%%#$%#$%#$%##+$%’)*#$%!’$%!%$%!#$%!*$%!!$%!!!"&$%’$%’’($%)$%)$%))%$%%$%%#$%#$%#$%##+$%’#*#$%!&!)!#$%!*$%!!$%!!!"&$%&’$%’($%()$%))%$%%$%%#$%#$%#$%##+$%’**#$%!&!)!#$%!+!*!!!"&$%&’$%’($%()$%))%$%%$%%#$%#$%#$%##+$%’"*%!&!)!#$%!+!*!!!"&$%&’$%’($%()$%)$%)%$%%$%%%#$%#$%##+$%(’*%!&!)!%!+!*!!!"&$%&’$%’($%()$%)$%)%$%%$%%%#$%###+$%()*%!&$%!)$%!%!+!*!!!"&$%&’$%’($%()$%)$%)%$%%$%%%#$%###+$%(#*%$%!&$%!)$%!%!+!*!!!"&$%&’$%’($%()$%)$%)%$%%$%%%#$%###+$%(**%$%*"!(!%!+$%!*$%!!!"&$%&’$%’($%()$%)$%)%$%%$%%%#$%###+$%("*)*"!(!%$%!+$%!*$%!!!"$%&$%&’$%’($%()$%)$%)%$%%$%%%#$%###+$%)’*)*"!($%!%$%!+$%!*$%!!$%!"$%&$%&’$%’($%()$%)$%)%$%%$%%%#$%###+$%))*)$%*"$%!($%!%$%!+$%!*$%!!$%!"$%!"&’$%’($%()$%)$%)%$%%$%%%#$%###+$%)#*)$%*"$%!($%!%$%!+$%!*$%!!$%!"$%!"&’$%’($%()$%)$%)%$%%$%%%#$%###+$%!++’ 第一章与干燥有关的木材性质!""#"$$#%&$&%&$’%&$"%&$$%&$(%&$()*%&*#%&#!%&!%&!&%&&%&+&+%&+++’%&!("#"$$*$&%&$+$"%&$$%&$(%&$()%&*%&*#%&#!%&!%&!&%&&&+%&+%&++’%&’%&&*"#"$$*$&%&$+$"%&$$%&$(%&$()%&*%&#%&#!%&!%&!&%&&&+%&+%&+’%&’%&&!"#%&"$$*$&%&$+$’$$%&$(%&$()%&*%&*#%&#!%&!%&!&%&&&+%&++’%&’%&’&+"#%&"$%&$*$!$+$’$$%&$(%&$()%&*%&*#%&#!%&!%&!&%&&+%&+%&+’%&’%&’’&""*"$%&$*$!$+$"%&$$%&$(%&$()*%&*#%&#!%&!&%&&%&&+%&+%&+’%&’%&’"%&&("*"$%&$*%&$!$+$"%&$$%&$(%&$()*%&*#%&#!%&!&%&&%&&+%&++’%&’’"%&+*"*"$%&$*%&$!$+$"%&$$%&$(%&$()*%&*#%&#!%&!&%&&+%&+%&+’%&’%&’"%&"+!"*%&"$%&$*%&$!$+$"%&$$%&$(%&)%&)*%&*#%&#!%&!&%&&+%&++’%&’"%&"%&"++"*%&""$*%&$!$+$"%&$$%&$(%&)%&)*%&#%&#!%&!&%&&%&+%&+%&+’%&’"%&"%&"+""*%&""$*%&$!$+$"%&$$%&$(%&)%&)*#%&#!%&!&%&&+%&++’%&’"%&"+(")""$*%&$!$+$"%&$$%&$(%&)%&)*#%&#!%&!&%&+%&+%&+’%&’"%&"表$,’我国&&个城市木材平衡含水率估计值-.月份城市年平均一二三四五六七八九十十一十二北京$(%’$(%#$(%!*%&)%*$$%$$+%#$&%!$"%*$"%"$"%($(%*$$%+哈尔滨$#%"$&%$$"%+$(%*$(%$$’%"$&%($+%&$+%!$+%($"%’$&%"$’%!齐齐哈尔$!$+%!$$%))%*)%+$"%&$’%!$’%$$’%*$"%)$’%&$+%&$"%)佳木斯$!$+%*$’%"$$%($(%’$’%"$&%$$&%($+%&$’%($’%)$+%)$’%#牡丹江$&%*$+%"$"%)$$%$$(%*$’%)$+%&$&%$$+%)$’%#$+%&$!%($’%)克山$*$!%+$’%&$(%&)%)$’%’$&%&$&%$$+%)$’%#$+%!$!%$$+%’$’’) 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册月份城市年平均一二三四五六七八九十十一十二长春!"#$!$#%!!#&!’#’!’#!!$#%!(#$!(#&!"#’!$#(!$#%!"#)!$#$四平!(#*!$#&!!#+!’#’!’#"!$#(!(#’!(#$!"#’!$#(!"#*!"#%!$#*沈阳!"#!!$#!!*#’!’#+!!#"!$#%!(#(!(#)!$#+!"#$!"#*!"#(!$#"大连!*#)!*#%!*#$!’#)!*#*!"#$!%#$!)#+!"#)!*#(!*#(!*#$!$#’呼和浩特!*#(!!#$+#++#!%#)!!#’!$#’!*#!!!#+!!#!!*#!!*#%!!#*天津!!#)!*#!!!#)+#&!’#(!!#+!"#"!(#*!$#*!*#&!$#$!*#!!*#!太源!*#$!!#)!!’#++#!+#$!’#)!*#)!"#(!$#%!*#&!*#%!*#)!!#*石家庄!!#+!*#!!!#&+#++#+!’#)!$#&!"#+!$#’!*#%!*#)!*#!!!#%济南!*#$!*#$!!#!+#’+#)+#%!$#"!(#*!*#*!!#’!*#*!*#%!!#*青岛!$#*!"#’!$#+!$#’!"#+!&#!*’#’!%#$!"#$!*#%!$#!!$#(!"#"郑州!$#*!"#’!"#!!!#*!’#)!’#*!"#’!"#)!$#*!*#"!$#"!$#’!*#"洛阳!*#+!$#(!$#’!!#+!’#)!’#*!$#&!(#+!!#!!*#"!$#*!*#%!*#&乌鲁木齐!)#’!%#%!(#(!"#)%#(%#%%#"%#’%#&!!#*!(#+!%#&!*#&银川!$#)!!#+!’#)+#*%#%+#)!!#!!$#(!*#(!*#(!$#%!"#!!!#%西安!$#&!"#*!$#"!$#!!$#’+#%!$#&!(#’!)#’!(#(!(#(!(#*!"#$兰州!$#(!!#$!’#!+#"%#++#$!’#’!!#"!*#!!*#+!*#*!"#$!!#$西宁!*#’!’#$+#&+#%!’#*!!#!!*#*!$#’!$#’!*#&!!#%!*#%!!#(成都!(#+!)#!!"#"!(#’!"#*!(#*!)#%!)#%!&#(!%#$!&#)!&#"!)#’重庆!&#"!(#"!"#+!"#&!"#%!"#&!(#"!"#%!(#&!%#!!%#’!%#*!(#+雅安!(#*!(#%!(#$!"#&!$#%!"#!!(#)!)#+!&#’!%#$!&#)!&#’!(#$康定!*#%!!#(!*#*!$#*!"#*!)#*!)#!!(#&!)#%!)#)!$#+!*#)!$#+宜宾!&!)#"!(#(!"#+!"#*!!#*!)#*!(#+!&#$!%#&!&#+!&#&!)#$昌都+#"%#%+#!+#(+#+!*#*!*#&!$#$!$#"!!#++#%+#%!’#$!$"’ 第一章与干燥有关的木材性质月份城市年平均一二三四五六七八九十十一十二拉萨!"#!"#!"$!"!!"$%&"#%#"#%#"!%%"’’"&!"#!"(("$贵阳%!"!%$"%%)"*%+"$%)"%%)"&%+"!%)"*%+"’%$"&%)"’%$"%%+")昆明%#"!%%"&%&"!’"(%#"+%)"#%$"#%$"*%)"!%$"$%)"*%+"’%*")上海%)"(%$"(%$")%)")%$"*%!"’%!")%$"$%)"(%+"!%)"#%)"’%$"&南京%+"’%)"!%+"!%*"’%+"*%)"&%!"%%)"+%)"&%+"(%+")%)")%+"’徐州%)"!%+"!%*"*%%"(%#"+%%"$%$"#%$"!%+"&%*"&%*"+%+"+%*"&合肥%)"!%)"’%)"&%*"$%+"%%+"#%$"$%$"&%+"(%+"#%+"$%)"%%+"(芜湖%$"’%!"%%!"&%)"%%)")%$"&%$")%)"!%)"*%+"(%)"’%$"*%)"(武汉%$"+%$"!%$"&%$"&%)")%)"#%)"*%)"&%+")%+")%+"(%)"*%)"+宜昌%)")%+"!%)"!%$"*%)"(%)"&%%"!%%"%%%"#%+"(%+"+%)"$%)"+杭州%$"*%("&%$"’%$"&%$"&%$"+%)"+%)"!%$"*%$"*%$"!%!"&%$")温州%)"’%("%%’"&%("+%’"!%’"’%("&%!"&%!"%%+"’%+"’%)"%%!"*南昌%$"+%’"*%("#%!"+%!"&%$"*%+"!%+"%%)"&%+"+%+"!%)"#%$"&九江%$"&%!"%%$"+%)"!%)"(%$"*%)"*%)"&%)"#%+"!%)"&%)"*%)"(长沙%("&%’")%’"#%("%%$"$%)")%+"#%+"#%+"!%)"*%)")%$"%%$")衡阳%’"&#&"$%’"!%("’%$")%)"%%+"%%*"$%)"&%$"!%’"&%!"&%$"(福州%)"%%$"(%!"$%$")%("&%!"%%)")%+"(%)"%%*")%*"+%+"#%)"$永安%$")%!"%%!"&%$"’%!"*%)"%%+")%+"’%)"’%)"#%$"&%!"%%$"*厦门%+")%)"$%$"$%$"+%!"’%("&%$")%)"&%+"$%#"$%*"%%*"(%)"#崇安%+"!%$")%!"$%$"&%$"!%)"’%+"(%+"*++")%*"#%*"’%+"%%)"&南平%)"(%!"%%$"$%$"*%!"&%$"!%+"(%+"’%)"$%+"’%)"(%$"+%$"%南宁%+"!%$"%%!"+%$"$%)"’%$"#%$"%%$")%+"(%*"$%*")%*"$%)"+桂林%*"!%)"+%$"(%)"’%$"’%)"%%+"(%+"(%#"!%#"*%#"$%#"(%+"+%*+% 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册月份城市年平均一二三四五六七八九十十一十二广州!"#"!$#%!&#"!&#$!&#$!&#’!$#$!$#!!(#&!"#%!)#(!)#*!’#!海口!*#)!*#!!&#*!&#$!&#!!$#!!’#&!&#’!+#%!$#*!$#!!&#)!&#"台北!+#%!&#*!&#)!&#’!’#*!$#!!(#&!(#&!’#!!’#(!&#%!$#*!$#(木材含水率的增减将导致木材体积与尺寸的改变。这种变化仅限于含水率在纤维饱和点与绝干状态之间，且于缩和湿胀量与吸着水排出或吸收量成正比关系。木材的于缩对干燥工艺有较大影响。木材干缩以干缩率!（,）表示，即干缩前后尺寸（或体积）的变化量与干缩后尺寸的百分比。计算公式如下："!.")!-/!%%,")式中!———尺寸（或体积）干缩系数，,；""!———干缩前试样尺寸（或体积00），00；"")———干缩后试样尺寸（或体积00），00。正常木材由生村干燥到全干材，弦向干缩率最大，为+,1!),；径向次之，为(#’,1+,；纵向最小，为%#2,。纵向收缩生产上一般忽略不计显然，干缩率受含水率变化量的影响。同一试样，当含水率变化量不同时，相应的干缩率也不相同，这不便于使用和比较。为此，提出了干缩系数的概念。所谓于缩系数是指含水率每减少!,引起的木材干缩率，或者说含水率每减少!,引起的木材尺寸（或体积）变化百分率。用符号#表示。其计算式如下：!#-!$式中#———尺寸（或体积）干缩系数，,；!———尺寸（或体积）干缩率，,；!$———含水率变化百分数，,。当干到绝干时!$等于试样初含水率$。由于木材径向、弦向和纵向的干缩率不同，因此干缩系数也不相同。我国!"() 第一章与干燥有关的木材性质常见商品木材的干缩系数值见表!"#。生产实践中，经常要根据干木料尺寸（构件尺寸）来确定湿木料尺寸。当湿木料含水率高于$%&时，计算公式为：!$%’［!("（$%"#)）］!$当湿木料含水率低于$%&时，计算公式为："（$%"#)）(!!*’+)"（$"#)）(!式中#———干木料含水率&；)!$%———含水率高于$%&时湿木料尺寸，,,；!*———含水率低于$%&湿木料尺寸，,,；!)———干木料尺寸，,,；#*———湿木料含水率，&；"———干缩系数，&。表!"#我国主要木材的密度、干缩系数及干燥特征密度-)·.,"$干缩系数-&树种干燥特征基本气干径向弦向体积栲树%/#0%%/12$%/!$3%/425%/###难干，易变形、内裂、皱缩红椎%/12#%/0$$%/4%5%/43!%/1!1难干，易变形、内裂、皱缩香樟%/#53%/112%/!$4%/4$5%/$23不易干，易变形水青冈%/5!%%/03$%/4%#%/$20%/5!0难干，易生翘曲和内裂梧桐%/#!0%/143%/1!5%/45%%/#$5较易干，易变形水曲柳%/1%3%/551%/!5#%/$$2%/1#2难干，易生翘曲及内裂核桃楸%/#4%%/140%/!3!%/435%/#3!难干，有湿心、内裂、弯曲、皱缩等缺陷枫香%/#0$%/5%$%/!51%/$$$%/142不易干，易变形，翘裂泡桐%/4#0%/$!%%/!%1%/4%2%/$4!易干黄波罗%/#$%%/##3%/!42%/4#4%/$52不易干，有湿心!$#$ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册密度!"·#$%&干缩系数!’树种干燥特征基本气干径向弦向体积山杨()&*+(),,-()./+()-*-(),0*不易干，常有皱缩缺陷麻栎()+0,()0*+().*-()&1(()/10难干，常有表裂，内裂及纵向粗曲柞木()+(&()1/-().*(()&.1()///难干，易翘曲，常有表裂及内裂栓皮栎()1(1()0*/()-(&(),(&()+-(难干，易翘曲，常有表裂内裂刺槐!()++1()0(-().0,()-+1(),1-较难干檫木(),1&()/+*().+.()-0.(),+-易干荷木()/(-()+,-().1-()-0,(),0.难干，易翘曲，常有表裂及内裂紫椴()&/&(),1+().*,()-/1(),1(易干糠椴()&&((),-,().01()-&/(),,1易干裂叶榆(),/+()/,0().+&()&&+()/.1不易干苍山冷杉(),(.(),&*()-.1()&1&()/*(易干杉松冷杉()&*(().--()&(((),&1易干柳杉()-*,()&/-()(*(()-,0()&+-易干杉木()&((()&+*().-,()-1+(),-.易干柏木(),1,()/+1().&,().*,()&,0不易干，易翘曲兴安落叶松()/-0()++*().10(),(&()+(,较难干，常有表裂、端裂、环裂缺陷长白落叶松()/*,().+0(),(0()//,较难干，常有表裂、端裂、环裂缺陷长白鱼鳞云杉()&10(),+1().*0()&+(()/,/易干红皮云杉()&/-(),-+().&*()&.1(),1(易干红松()&+((),,(().--()&-.(),/*易干，有端裂、湿心缺陷，高温干燥时性脆易断马尾松(),&.()/&+()./+()&(((),0+易翘曲、开裂、高温干燥时性脆易断樟子松()&1+(),+1().,,()&-,(),*.易干.&,, 第一章与干燥有关的木材性质密度!"·#$%&干缩系数!’树种干燥特征基本气干径向弦向体积云南松()*+&(),-*().-+()&,/(),0(易干，常有翘裂缺陷铁杉()*1((),/1().1,()/+*()*1+较易干槭木（色木）()1.1()0*-()/((()&&/(),**不易干，易变形、翘曲，有端裂及内裂拟赤杨()&,-()**,().&.()/0&()*/&易干桤木()**(),.+()./1()/0-()*/,易干硕桦(),-(()1-+()/0/()&&&()1,(不易干，易翘曲、变形白杨()*-,()1(0()/(+()/+*()*&&不易干，易翘曲、变形说明：杉松冷杉、鱼鳞云杉及红皮云杉通常合称白松。实际生产中，标准径切板或弦切板极少，绝大部分为半径半弦，为了方便和保险起见，可简单地按弦向干缩系数计算。利用以上二式也可以由湿木料尺寸计算干木料尺寸。［例］：某厂生产一种柞木构件，已知构件毛料规格为1($$2&($$2.((($$，含水率为.(’。若以厂内现有含水率为/+’大方锯制，试确定湿毛料尺寸应为多少（厚度和宽度均按弦向干缩系数计，长度干缩忽略）。［解］：查表.%*，柞木弦向干缩系数为!3()&.+’，因湿木料含水率低于&(’，故湿料厚为：()&.+’2（&(%.(）4.2&(3&.)0$$()&.+’2（&(%/+）4.同理湿料宽度为：()&.+’2（&(%.(）4.21(31&)*$$()&.+’2（&(%/+）4.二、木材干缩与变形概述木材变形即木材原有几何形状发生了变化。木材干缩时，在纵向、径向和.&*, 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册弦向的尺寸收缩量各不相同，且弦向收缩量!径向收缩量!纵向收缩量，其中径弦干缩差异是木材产生变形的主要原因。取自树干不同部位的不同形状木块，变形的形态各种各样，如图"#$所示。图"#$木材不均匀干缩产生的各种变形木材在各个方向的不均匀干缩是由于木材构造而形成的固有特性，由此引起的变形一般难以克服，只能通过某些措施加以缓解。含水率的不均匀分布也可造成木材局部的不均匀收缩而产生变形，这种变形可能是暂时的，当含水率趋于一致后，变形基本可以恢复。但如果处理不当，也可能留下残余变形。木材干燥工艺有关。第三节木材的热学性质和电学性质一、本材的热学性质干燥木材，首先要均匀地提高木材的温度。但是制订科学合理的加热工艺，必须了解木材的热学性质，如木材的导热系数、导温系数、比热等。"’&% 第一章与干燥有关的木材性质（一）导热系数!系指单位厚度木材上温差为!"时，单位时间内通过单位面积的热量，表示木材传递热量的能力。导热系数!与温度!、含水率#、木材基本密度及热流方向有关，并可用!$下式确定：!%!"·#"!·#$式中!———标准导热系数#（&’(·"），根据!及%查图!)*确定；"+!"———密度系数，按图!),确定；+-———热流方向系数，按表!).确定；（二）比热/表示木材吸收热量的能力。系指单位质量木材温度变化!"所吸收或放出的热量。单位为01（&02·"）。木材比热与树种无关，只取决于温度和含水率，可按图!).确定。图!)*标准导热系数图!*,3 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册表!"#热流方向系数热流方向树种径向弦向纵向松木、落叶松!$%!$%&’$’云杉!$%%$(#’$’桦木、山杨、梨木!$%!$%’$%柞木、水青岗、槭木!$%%$)*!$&图!"+密度系数图图!"#木材比热图（三）导温系数!表示木材在冷却或加热的非稳定状过程中，各点温度迅速趋于一致的能’力。导温系数越大，则各点达到同一温度的速度就越快。单位为,-.。导温系数!与导热系数!、比热"及密度有直接关系，其大小可用!/"!（-"·"）式计算。!0+) 第一章与干燥有关的木材性质二、木材的电学性质木材的电学性质不仅与木材的应用有关，而且与木材干燥及木材含水率测定方法等有密切关系。如木材高频干燥或微波干燥就是利用木材的介电性质。木材导电性是衡量木材在直流或低频电流作用下的导电能力，通常以电阻率!表示。电阻率即单位截面积、单位长度木材所具有的电阻值，单位为!!·"#。纤维饱和点以下，木材的电阻率与含水率成反比；高于纤维饱和点后，含水$&$(率的变化对电阻率的影响很小。绝干状态下，木材电阻率达$%’$%!·"#，是良好的绝缘体。达到纤维饱和点时，近似为半导体或导体。横纹电阻率比顺纹电阻率大，室干材横纹电阻率为顺纹的)倍，气干材横纹电阻率为顺纹的*倍。此外木材的电阻率与温度、密度等因素有关。温度越高、密度越大，电阻率越小。木材在交变电场中呈现的电学变化常以介电系数"表示，介电系数即以木材为电介质时所得的电容量与以同体积、同几何形状真空为电介质时所得电容量之比值。木材的介电系数随树种、含水率、电场频率、纤维方向等改变而变化。部分木材的介电系数见表$+,。表$+,部分绝干木材的介电系数介电系数"树种顺纹径向弦向云杉&-%,$-./$-.$水青冈&-%/*-%%*-(%*-&%*-(,栎木*-/,$&(. 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册第四节木材的弹性与塑性材料在一定外力作用下产生变形，如果除去外力后，变形随之消失，材料的这种性能叫弹性。反之如果除去外力后，变形仍然存在，材料不能恢复原来形状，这种性能叫塑性。木材既有一定弹性，又有一定塑性。木材的弹性和塑性不仅因树种（木材密度和构造等）而异，而且和含水率、温度等密切相关，含水率和温度越高，木材弹性越小，塑性越大。含水率在纤维饱和点以下时，这种规律尤为明显。在单板旋切、薄木刨制、纤维分离等生产中，采用汽蒸或水煮的方法软化木材就是基于这一原理。木材细胞间胞间层的主要化学成分为木素。木素具有玻璃化特性，即高温软化。胞间层软化后木材的塑性必然提高，弹性下降。因此高温条件下木材可能产生塑化现象，这种塑化可能使木材的正常收缩受到抑制。木材吸着水存在于微纤丝之间微毛细管内，吸着水少时微纤丝距离近，形成氢键结合较多，因此木材弹性好，塑性差。当木材含水率提高时，吸着水增加，微纤丝距离增大，形成氢键较少，因此弹性下降，塑性增强。$#"! 第二章木材干燥方法和木材干燥设备第二章木材干燥方法和木材干燥设备木材干燥是保护木材的优良特性，增强材质，合理利用木材的重要措施，也是木材加工利用中的重要工序。木材干燥的方法可概括为天然干燥及人工干燥两大类。天然干燥又称大气干燥，简称气干。人工干燥方法很多：属对流加热的有窑干、除湿干燥、太阳能干燥等；属电介质加热的有微波干燥、高频干燥；属辐射加热的有红外干燥；属接触加热的有热压板干燥等。目前国内外的木材干燥方法，以对流加热的窑干和气干为主，其他方法不是很普遍。第一节窑干窑干是指在特制的建筑物或金属容器内，人为地控制干燥介质的温度、湿度及气流速度，利用气体介质的对流传热，对木材进行干燥处理。窑干（室干）按照热源（载热体）不同，分为蒸汽加热窑干和炉气加热窑干。按照介质循环方式不同分为自然循环窑干和强制循环窑干。按照干燥介质温度高低，又分为低温窑干、常规窑干和高温窑干。国内外生产上用得最广泛的是蒸汽加热常规（强制循环）窑干及炉气（间接）加热强制循环窑干。窑干的最基本设备是木材干燥窑（又称干燥室）。蒸汽加热强制循环干燥窑此类干燥窑中以周期式窑应用最广，特别是在国内。连续式窑应用较少，!#"! 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册但在前苏联及北欧的瑞典、挪威、芬兰，连续式窑得到广泛应用。（一）周期式强制循环窑周期式强制循环窑的类型较多，一般是按通风设备在窑内的配置加以区分。目前国内广泛采用的主要有顶风机纵轴（长轴）型窑、顶风机横轴（短轴）型窑、侧风机型窑及端风机型窑。（!）顶风机纵轴型窑。这种窑的结构特点是数台轴流通风机沿窑长方向串装在窑顶部的一根长轴上，轴的一端伸出至管理间，由一台电动机通过皮带传动。蒸汽散热器布置在顶部风机的两侧。窖内空间由假天棚分隔成上、下两部分。上部为通风机间，下部为干燥间。假天棚两侧沿窑长方向设有循环气道，如图"#!。窑内可(装"$%&$’木材。图"#!顶风纵轴式窑!—通风机；"—进气道；(—排气阀；)—进气门；*—蒸汽管道；&—润滑装置；+—取样口；,—湿度计窗；-—加热器；!$—排气道；!!—调速电动机此类窑优点是：!窖内空气循环较均匀，干燥质量较好；"每间窑只用一台电动机，动力消耗较少。缺点是：!数台风机装于一轴不易平衡，轴承易磨损；"设备多集中于窑上部，安装维修较困难，窑顶温度高、降温慢，维修工作条件差；#设备投资较高。!(*" 第二章木材干燥方法和木材干燥设备（!）顶风机横轴型窑。这种窑的结构特点是轴流通风机横向地分别安装在每根短轴上，各由一台电机动驱动；或轴流风机直接安装在耐温防潮电机轴上，置于窑内（图!"!）。木料的装卸可用铲车，也可用轨道车。这类窑气流循环较均匀，木材干燥质量较好，风机安装维修也较方便，国内外使用较普遍。（#）侧风机型窑。这种窑的结构特点是轴流通风机安装在窑内材堆的一侧（常为下部）。散热器置于风机上方及材堆另一侧。进、排气道安排在窑顶（图!"#）。这类窑容图!"!顶风机轴式窑（铲车装窑）$—进气道；!—加热管；#—轴流风机；%—排气道；&—喷蒸管；’—干球温度；(—湿球温度；)—控制记录仪；*—取样小门；$+—气道量不大，通常用轨道车装木料。侧风机型窑的优点是：!结构较简单，窑内容积利用系数较高，投资较少；$#&# 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!设备安装维修方便；"容易获得较大的材堆循环速度。缺点是：材堆循环速度分布不太均匀，影响木料干燥均匀性；每两间窑须配置一管理间，生产面积利用不经济。图!"#侧风机型窑$—轴流式风机；!—散热管；#—干、湿球温度计；%—称重装置；&—进、排气拉杆；’—进气道；(—挡风板；)—排气道；*—导风板；$+—电动机；$$—喷蒸管（%）端风机型窑。这种窑的结构特点是轴流通风机安装在材堆端部。散热器安装在风机前后或材堆两侧（图!"%）。进排气道位于风机前后窑顶部。为保证沿窑长方向气流分布均匀，窑内壁沿窑长建成倾斜的。窑有单轨的和双轨的两类。此类窑的优点是：#结构简单，设备安装。维修方便，容积利用系数高；!沿材堆高度及长度气流循环较均匀，是对侧风机型的改进；"气流水平、横向、可逆循环，特别适合干燥毛边板。缺点是：#干燥窑不宜过长（一般不超过’,），装材量不大；!斜壁角度选定不当或侧气道内挡风板设置不好，会使材堆长度上气流分布不均。（二）连续式强制循环窑这类窑在我国用来干燥锯材的很少，仅见于东北，一般用于干燥薄料如铅笔板等，连续式窑一般很长，被假天棚分隔成上下两部分，上部安装通风机和散热器，下部堆装木料。气流大多为纵向（逆向）循环（图!"&），也有横向循环的。$#&% 第二章木材干燥方法和木材干燥设备材堆从一端推入，从另一端卸出。图!"#端风机型窑$—进、排气道；!—隔板；%—加热管；#—窑门；&—端部斜壁；’—转动挡板；(—导流板；)—电动机；*—轴流风机；$+—干、湿球温度计$%&& 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"#连续式强制循环窑$—通风机；!—加热器；%—进气孔；&—排气管；#—循环气道；’—疏水器；(—喷蒸管连续式强制循环窑适用于大批量干燥树种规格单一的针叶树锯材，特别适宜于在材区集材点大批干燥锯村至运输含水率（约!)*）。这类窑的优点是：!生产量大，操作简单，干燥介质温湿度不需经常调节；"干燥一定量锯材的建筑投资较低，热、电消耗较省。缺点是：!窑内气流循环较弱，介质参数的分段变化不易灵活调节，往往干燥不均匀；"窑内容积利用不充分。二、炉气加热强制循环干燥窑炉气加热窑以木材加工剩余物（刨花、锯屑、树皮等）为燃料，在炉中燃烧生成的炉气为热源，直接或间接加热干燥木材。此法能做到热源自给，热效率高，且不需要蒸汽锅炉，投资少，干燥成本低。在国内。外得到较广泛的应用。图!"’所示为木炉气间接加热干燥设备平面布置图。该设备由木废料燃烧系统和干燥窑两大部分组成。前者又由料斗、螺旋进料机、燃烧炉、除尘器及引风机组成。刨花、锯屑及打碎的边皮等木废料装入料斗后，由螺旋进料机输送并从燃烧炉炉排下部向上挤入炉膛。在此过程中木废料被预热和预干以利$%#’ 第二章木材干燥方法和木材干燥设备燃烧。由燃烧炉顶部排出的炉气体经旋风除尘后，送入干燥窖内的炉气加热管，然后吸入引风机，经烟囱排出。图!"#木炉气间接加热干燥系$—料斗和螺旋进料机；!—燃炉；%—除尘器；&—引风机；’—预干窑；#—二次干燥窑干燥窑两座毗邻为一组。一座为预干窑，另一座为二次干燥窑（图!"(）。预干窑为#台轴流风机置于两列材堆之间的双轨窑。炉气加热管在风机的上%下及沿两侧墙布置。窑内木材实积容量&)*。此类干燥窑也可兼有二次干燥的功能，即木料的预干和二次干燥都可在此窑内完成。二次干燥窑为侧下风机%式窑，实容积量为!)*木材。%台轴流风机安装在材堆一侧下方。炉气加热管安装在风机上方及材堆另一侧的侧墙边。墙壁结构与预干窑相同，为双层砖墙夹膨胀珍珠岩保温层。窑顶为现浇钢筋混凝土，上铺保温层和防水层。$%’( 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"#本护与间接加热的预干窑和二次干燥窑预干窑：$—加热管；!—材堆；%—挡板；&—中间加热管；’—轴流风机；(—排气通；#—喷蒸管；)—喷水管；*—积水坑；$+—进气道二次窑：$—进气道；!、&—加热管；%—材堆；’—喷蒸管；(—喷水管；#—排气道；)—轴流风机；*—积水坑这种以木废料为能源的炉气间接加热干燥窑，烧去了木工厂的废弃物，节省了煤、石油等矿物能源；又不需蒸汽锅炉，投资少，干燥成本低；且干燥质量能满足国家标准要求。故在中小型木材加工企业得到广泛应用。第二节木材干燥方法之二气干气干又称天然干燥，是将木料堆放在空旷的板院内或通风的棚舍下，利用大气中的热力和气流蒸发木材中的水分使之干燥。木材气干方法简单，容易实施，几乎不需要什么设备和能源费用。若措施得当，则干燥的木材含水率均匀，应力小，能避免严重的干燥缺陷，并可保持木材的天然颜色。因此，尽管气干时间长，仍是一种普遍采用的木材干燥方法，是合理利用木材的一项重要措施。$%’) 第二章木材干燥方法和木材干燥设备一、木材气干的特点气干的特点在于干燥介质———空气的状态主要受外界因素支配，人工不易调节或控制。影响空气状态的因素主要是气候、季节、天气、昼夜等。其中最主要的是空气的温度、湿度和气流。我国幅员辽阔，各地气候不同，南部沿海温暖潮湿，干燥条件适中，可常年气干木材。东北地区气候干寒，气干较慢。就季节而言，一般夏季气温较高，木材干燥迅速，冬季气温较低，是最不适宜气干的季节。春秋两季空气有足够的热量蒸发木材中的水分，相对湿度也较适中，既不会因湿度过高而使木材青变（蓝变），也不会因湿度过低而使木材开裂。至于气流，春秋两季是多风季节，比较适宜。春秋两季是气干的最佳季节。当然我国各地区的气候变异很大，不能一概而论，如南方的梅雨季节，空气湿度很高，水分蒸发缓慢，木材易受菌类侵害，很不利于气干。日光能使气温增高，加速干燥。但应避免日光对木材的直接照射，以免木材开裂，特别是难干的硬阔叶树村开裂尤甚。昼夜之间的空气状态也有明显变化，白天空气被加热变得较干，有利于木材干燥，夜晚空气冷却，湿度增大，使干燥变慢，但有利于调节木材内部的含水率梯度。气干的特点还在于板院内材堆之间形成小气候区，直接影响木料的干燥。合理利用小气候的作用，可加速气干过程。材堆各部位的水分蒸发强度是不同。通常材堆上部靠近顶棚处，气温较高，气流速度较大，干燥较快；材堆中部次之；下层干燥最慢。材堆内部与边缘相比，材堆内中央部分干燥最慢，靠近边缘部分干燥稍快，材堆与材堆之间的空隙处干燥最快。气干虽然干燥条件不易控制，干燥时间长，占用场地较大，木材容易遭受菌虫的侵害。木材只能干燥到与大气状态相平衡的含水率。但因其技术简单，容易实施，节省设备，节约能源，比较经济，可满足气干材要求。因此，气干目前仍被广泛采用。特别是利用气干将生材预干到!"#$%"#的含水率，然后再窑干(!’& 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册至所需的终了含水率，是一种切实可行的干燥方法。因木料在高含水率阶段，水分很容易排除，可用气干来解决。二、板院和材堆板院，即堆放木料的场地，应靠近制材或加工车间，以缩短运输距离。板院地势要平坦，并略带坡度，以便排水。场地应通风良好，无杂草垃圾，以免延迟干燥速度，防止菌虫害侵袭。有条件最好铺上沥青或砂子。材堆在板院内应分区堆置，数列材堆组成一堆区。堆区之间有主通道和横向通道，以利木料的搬运和通风（图!"#）。主通道方向通常平行于主风向，以利通风。通道宽度通常为$%&’，以满足防火隔离带的要求。图!"#板院布置图材堆在板院内应按主风向配置，即针叶树薄板堆放在迎风的一边，中等厚度的木料堆放在背风的一边，难干的硬阔叶材厚板放置在板院中部。配置材堆时，应使木料长度方向与主风向平行，利用主风沿材堆间的通道纵向流动时产生的负压，促使材堆中的气流横向流动，有利于均匀干燥。木料堆积须有堆基，以便堆底通风良好。堆基一般高()*%()&’，可用钢筋混凝土、砖石、经防腐处理的木料制备。木料堆积还须有顶盖（图!"+），以便遮挡雨雪和阳光直射。顶盖可用纤维板、胶合板搭成，也可用材堆本身的板材-,&( 第二章木材干燥方法和木材干燥设备或板皮制成。顶盖应自材堆北端向南端倾斜!"!#；前端伸出$#至%#&’，后端及两侧分别伸出%#和!(&’。顶盖须用铁丝与材堆捆成一体。图)*+材堆同一材堆内，最好堆放同一树种、同一厚度的木料。木料长短不齐时，长材置于堆外侧，短材堆于堆内。材堆两侧及两端应堆齐。堆板时须用隔条，以保持木料平直，材堆稳固，便于空气流通。隔条间距视木料厚度及材堆高度而异，厚度小、易弯曲的木料及较高的材堆，隔条间距宜小些，一般间距,##至-##’’。隔条应与材端齐平，以免木料翘曲和开裂。材堆尺寸大小与树种、木料规格及堆积器具有关。容易变色的木料如枫香、马尾松等，材堆宜窄，容易开裂的木材如栎木等，材堆宜宽，一般宽度为).$’。材堆高度为$.(’。为使村堆中气流很好地循环，在堆垛时，同一层木料之间须留空隙，在材堆高度上形成垂直气道。比较宽大的材堆，中部干燥缓慢，在材堆中部还应留出下宽上窄的中央气道（图)*+）。材堆中木料的堆积方式有多种。（!）水平堆积（图)*+），这是最常用的堆积法，木料干燥较均匀。（)）/形堆积（图)*!#，!），稍长而薄的板材可在杆架上用这种方式立堆，也可堆成0形。这种堆置适用初含水率很高且易变色的泡桐、松木、枫香等湿材。可加速干燥，使板材含水率速降到$#1左右，再改为平堆继续干燥，以防板材开裂、变形。（$）三角形堆积，短而薄的板材和小方料都可采用此方法（图)*!#，)）。（,）交搭堆积（图)*!#，$），适用于短而薄的板材。堆积时只在材堆两端使用隔条。（(）纵横交替堆积（图)*!#，,），尺寸相同的短板材或短毛坯，可一层纵向、!$%! 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册一层横向，纵横交替地堆成方形。这种堆积透气性差，只适用于较干木料的堆积。（!）交替倾斜堆积（图成"#$%，&），此堆积法便于排除木料上的积水，宜于气干铁路枕木或短而厚的方材。（’）井字形堆积（图"#$%，!），适用于短而小的木料，可较快的干燥。图"#$%木材的堆积方式$—(形堆积；"—三角形堆积；)—交搭堆积；*—纵横交替堆积；&—交替倾斜堆积!—井字形堆积三、强制气干强制气于是普通气干的发展，即在露天或棚舍内用通风机对材堆进行强制通风，以吹散木材表面附近的饱和蒸汽界层，从而加速木材干燥。强制气干的通风方式有如下几种（图"#$$）：（$）堆底中央气道送风；（"）两材堆间送风；（)）两材堆间抽气；（*）材堆侧面送风；（&）风机来回移动送风和抽$)!" 第二章木材干燥方法和木材干燥设备气，材堆固定；（!）材堆固定，风机沿椭圆轨道回转移动，依次向每个材堆送风或抽气。图"#$"为一种大型强制气干棚示意图。干燥针叶树材及软阔叶树村薄板。强制气干的时间比普通气干约可缩短$%"至"%&。在空气相对湿度小于’()和温度大于*+时，强制气干效果较好。其成本比普通气干约高$%&，但木材不致蓝变，可减少降等率。因木材含水率较高时，强制气干效果很显著，故此法很适合于木材预干。图"#$"强制气干的通风方式第三节除湿干燥木材除湿干燥通常是一种低温干燥方法。除湿干燥技术始于!(年代初，首先在欧洲用于干燥木材。第一代木材除湿机的供热温度一般小于,(+，木材干燥周期很长，影响其推广使用。-(年代后，随着制冷技术的发展，木材除湿机的供热温度可达!(+以上。因此，在欧洲、北美等地得到推广应用。.(年代初，我国南方少数木材加工企业从国外引进木材除湿干燥设备。$’.*年后，我国广东。山东等地有关机械厂。研制了国产除湿干燥设备，并在生产单位推$&!& 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册广。!"#$年底上海某研究所研制了高温热泵；"%年代初北京某高校研制了高温双热源除湿与太阳能联合干燥系统，使除湿干燥技术在木材行业得到进一步推广。图&’!!强制气干棚图&’!(木材除湿干燥系统!—压缩机；&—冷凝器；(—热膨胀阀；)—蒸发器；*—辅助加热器；+—干燥室外壳；$—轴流通风机；#—材堆二、设备组成和工作原理整个除湿干燥系统分为木材干燥窑和除湿机（热泵）两大部分，如图&’!(。干燥窑与普通低温干燥窑相似，但有两点不同：（!）湿热废气不是排入大!(+) 第二章木材干燥方法和木材干燥设备气，而是引入到除湿机中，经脱湿后，再返回干燥窑内；（!）干燥窑内通常不设加热器，而靠除湿机供热。除湿机由外壳、制冷压缩机。蒸发器（冷源）、冷凝器（热源）、热膨胀阀、辅助加热器、风机、连接管道及一定量的制冷剂组成。木材干燥中常用的制冷剂是氟利昂工质"#!"!!、"#$!等。其中"#$!在其工作压力下，冷凝温度达%&’，是木材干燥中较理想的制冷剂。除湿机的工作原理与热泵相同。即制冷剂从低温区（蒸发器）吸收热能，伴随着机械功的输入，一并传递到高温区（冷凝器），从而得到较高温度的可供利用的热能。制冷剂在封闭的系统中循环流动，与周围的循环空气进行热交换。从于燥窑内排出的热湿空气流过蒸发器表面时，空气被冷却，当温度降到露点时，空气中所含的水蒸气在蒸发器管道表面冷凝，并汇集排出机外。蒸发器内的制冷剂吸收了管外空气中的热量（汽化热），蒸发为蒸汽，然后流入压缩机。在压缩机中，制冷剂被压缩，同时一部分机构能（压缩机所做的功）转化为热能，被制冷剂吸收。高温高压的制冷剂从压缩机流出，再流入冷凝器，冷凝为液体，同时放出热量。另一方面，经蒸发器脱湿的空气流过冷凝器时，又吸收了高温制冷剂放出的热量，成为“干”热空气，再流回材堆，加热和干燥木材。液态制冷剂流出冷凝器后，在热膨胀阀处膨胀为气、液两相的混合物，同时压力降低，然后再流入蒸发器，如此反复循环。除湿机的性能通常用供热系数来评价。!热供热系数()*+",式中，!热为除湿机热源提供的热量；",为压缩机消耗的功。除湿机的供热系数通常为-./。这说明从外界输入少量的能量（压缩机等消耗的功），可在除湿机热源得到几倍的热能。国内外几种除湿机的性能见表!0#。木材除湿干燥时，通常只让部分空气（常为总量的#1$）流过蒸发器，其余的直接在窑内循环，以提高除湿效率。#-2/ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册二、木材除湿干燥效果及实用性除湿干燥通常是低温干燥。干燥开始时，辅助加热器把窑内空气预热到有效工作温度约!"#。然后，自动切断辅助加热器的电源。靠除湿机中的压缩机不断提供能量。干燥过程中，窑内温度逐渐升高至"$#。高温除湿干燥时，窖内空气温度可达%&#。表!’(国内外几种类型除湿机性能一览表除湿机型号)*+(,)*+-&+(&$,*·.,$,*·(/0+’!,/+1’!,234’!&高温干燥热泵压缩机功率-8%,(,%8-,-89:-8%,;!"8&;!567除湿机制冷量,-$&&%$&&&(!,"&&9!%&&,"-"&;!":-9&;!’(56<·=最大排出量(!?(,-&!$89("8:(!?("("(,(";!’56>·=(平均排水量:8(;!’56>·=(总装机容量(:"9(-8,567平均消耗功率(&89,8-%8,(&8-@67干燥室木材容(,?!,-&?,&-&?,&(,?!&!,(,?!,!&(9量5A-除湿机尺寸($!;!&&;!-&;!&-;!&9;@BA高;宽;厚(!$;(&9!!:;(&(($:;(&($%;%9(-&;$&单位能耗&89!&89&8,&8:?(8&’(（松木薄板）567=·6>水最高供热温度,,%&,&,&9&,,%&5#广东汕头通山东昌邑木广州无线电上海能源生产厂北京冷冻机厂法国3CD.公司用机械厂工机械厂专用设备厂研究所(-99 第二章木材干燥方法和木材干燥设备干燥过程中，除了控制空气温度之外，还要控制空气相对湿度。干燥针叶树材时，空气相对湿度为!"#至$!#；干燥阔叶树材时，为%&#至’(#。即随着干燥过程进行，相对湿度不断下降。木材除湿干燥通常为低温，故干燥时间较长，随树种和板厚而异，约比常规干燥时间长)倍。除湿干燥通常是低温慢干，干燥质量较好，一般不会出现严重的干燥缺陷。但由于缺乏增湿设备，无法进行终了调湿处理，干燥的木材有表面硬化。除湿干燥节省能耗；使用电能，对周围环境几乎无污染。但干燥成本大于常规蒸汽干燥；干燥周期长。此法适用于水电资源丰富，电费便宜的地区；适用于没有锅炉的中、小型企业，小批量干燥硬阔叶树村或用于阔叶树村的预干以及大城市市区对环境污染要求高的地区。第三节真空干燥木材真空干燥是把木材堆放在密闭容器内，在低于大气压力的条件下，进行干燥的方法。在真空条件下，水的沸点降低，蒸发速度加快，从而可在较低的温度下加快木材的干燥速度。!&年代中期以来，真空干燥法逐渐在欧洲的木材工业中推广应用。如意大利、德国、法国等都对木材真空干燥进行过较深入的研究，并有成套设备出售。我国从*&年代初开始研究和推广应用木材真空干燥法，并研制木材真空干燥设备，同时也从国外引进，主要用于家具行业干燥硬阔叶树材。一、真空干燥基本原理和设备组成木材在干燥过程中，一方面表面水分向周围空气中蒸发；另一方面内部的水分不断地向表面移动。在通常情况下，木材表面水分的蒸发速度比木材内部)’"! 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册水分移动的速度快得多。所以要加快干燥速度，必须设法加快木材内部水分的移动速度。在影响木材内部水分移动速度的诸因子中，周围空气的压力是决定性的因素。若空气的温度和湿度保持不变，木材的水分移动的速度随空气压力的减小而急剧增大，如图!"#$。此外，真空条件下，水的沸点降低，引起木材表面水分蒸发速度加快，木材表面和内部的含水率梯度增大。又木材表面水分剧烈蒸发的同时，要吸收大量的汽化热，引起木材表面的冷却，使得木材表面与内图!"#$空气压力与木材内水分移动速度的关系注：#%%&’()*#++,-.部的温度梯度加大。这些因素都加速了木材内部水分向表面的移动。真空条件下，干燥装置内空气稀少，不能采用通常的加热方法。为解决真空干燥时对木材的加热问题，通常采用+种办法：（#）间歇地中断真空，在常压下对流加热———间歇真空干燥；（!）利用金属平板连续接触加热———连续真空干燥；（+）采用高频电流加热———高频真空联合干燥。木材真空干燥的设备由干燥筒、真空系统、加热系统及控制系统组成（图!"#/）。干燥筒通常为圆柱体，水平安装。两端呈半球形，其中一端为门。一般用螺旋压紧装置压紧，用耐热橡胶圈密封。筒体用#)0#/%%厚的钢板滚压弯曲、焊接而成。圆柱形筒体耐大气压力的性能较好，但容积利用系数不高。故国外也有方形断面的筒体，其筒壁较厚或在筒壁上加焊加强筋，结构和制造较复杂，#+21 第二章木材干燥方法和木材干燥设备故不常用。筒体材料通常采用钢板，内壁喷镀铝层或涂刷防锈涂料以防腐蚀。干燥筒直径通常为!"#$#"%&，长度%$#’&。图#(!)真空干燥机的设备组成!—真空泵；#—汽水分离器*—冷凝器；%—蒸汽发生器；)—干燥筒；+—门；,—控制柜真空系统包括真空泵、冷凝器和真空阀门等。其中最主要的是真空泵。木材干燥中常用的真空泵有水环式泵、水力喷射泵和带没水分离装置的液环式泵等。通常真空泵对被抽气体温度有一定限制，因此从干燥筒内抽出的空气和水蒸气在进入真空泵前，先要通过冷凝器降温。加热系统：*种不同类型的真空干燥机，其主要区别在于加热方式不同。图#(!+热水加热真空干燥机横断面图!—简壁#—热水夹层；*—中层壁；%—内层壁；)—热水进口；+—通风系统；,—材车；-—可上下摆动的风嘴；.—循环空气层；!’—材堆!*+. 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"#$蒸汽或电加热真空干燥机#—风机；!—材堆；%—加热管（一）对流加热真空干燥机通常采用热水加热，也可用蒸汽或电加热。图!"#&所示为热水加热间歇图!"#’接触加热真空干燥机横断面图#—冷却水进口；!—冷却水出口；%—热水进口；(—热水出口；)—真空泵抽气口；&—冷却板；$—加热板；’—热水管道及软管；*—木材；#+—材车真空干燥机。圆柱形干燥筒为%层结构，从外至内的保温层、热水层和流动空气层、热水层和流动空气层。筒一侧沿长度方向有!,(台轴流风机，驱动空气水平、横向流过材堆。另一侧有与筒体等长的风嘴，喷射空气横向流过材堆。#%$+ 第二章木材干燥方法和木材干燥设备风嘴可周期地上、下摆动，以保证在材堆高度上气流均匀。图!"#$为蒸汽加热或电热间歇真空干燥机简图。筒内气流为水平横向循环，其结构类似于侧向通风干燥窑。（二）接触加热连续真空干燥机接触加热连续真空干燥机，被干燥的木料一层层地堆积在加热板之间，形如多层热压机（图!"#%）。加热板为空心铝板，其中有热水或蒸汽流过。加热板通过软管与加热总管连接。国外也有用电热毯代替加热板对木材加热的。电热毯由多层铝箔在塑料中层压而成，由电阻丝加热。这种干燥机中的木材系与加热板直接接触，传导加热（也称接触加热）。在整个干燥过程中，干燥筒内都保持一定的真空度，通+常为&’()#*,-故也称连续式真空干燥机。从木材中蒸发的水蒸气在干燥简内的冷却板表面冷凝，并流向筒底，然后排出。图!"#&高频电流加热的真空干燥机横断面图#—真空筒；!—接地极板；(—高频极板；+—接地极板；.—木料（三）高频电流加热真空干燥机（图!"#&）。具有长方高频电流加热真空干燥机体的密封干燥筒，一端有门。横断面尺寸约为#’.)#’./，长约!’.01’./。钢板筒体外壁横向焊有很多加强筋。筒#($# 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册内设有!块等面积的电极板。上下两块极板接地，中间一块接高频电源。筒内抽真空并保持"###$%的绝对压力———连续真空干燥。控制系统：根据木材含水率的变化，控制介质温度、木材中心温度、干燥筒内真空度等参数。对连续真空干燥机，仅控制载热体（热水等）和木材的温度。二、木材真空干燥实施及实用性间歇真空干燥实施：先在常压下对木材对流加热，使木材在既不变干又不增湿的条件下热透。加热阶段干燥机内风机运转。待木材中心加热到一定温度时，即停止加热，并保持该温度一段时间，再抽真空。抽真空阶段才是真正的干燥阶段。此时停止加热，停止风机运转。真空阶段时间的长短，视木料厚度而定。如此间歇加热和抽真空，反复循环，直至木料终含水率符合要求。综上所述，提出我国工业用针、阔叶树村的间歇真空干燥基准如下：基准号&"!’介质温度()-./0.-4/041./-.14/-4木料中心温度()11/-.1"/-4#1/1.#"/14真空度($%’’’’02!3&402!35402!3&402!3&4减压时间(*+,!4.4’614说明：&号基准适用于厚度!4**以下的针叶树材；"号基准适用于厚度.4**左右的针叶树材；!号基准适用于厚度!4**以下的阔叶树材；’号基准适用于厚度.4**左右的阔叶树材。连续真空干燥实施：连续真空干燥过程分预热、真空干燥和终了调湿!个阶段。预热时间长短依木料厚度及木材性质而异。通常每厚&7*预热"8左右。预热时一般不开真空泵。预热后转入干燥阶段，此时主要控制机内真空度’和干燥温度。连续真空干燥机内始终维持一定的真空度，通常为-2#3&4/02’!3&4$%。干燥温度依木料的树种和厚度而异，通常在#4/-4)范围内。干燥阶段后，进行终了调湿处理。此时关闭真空泵，停止加热，将木料密封在干燥机中“闷放”若干小时，使木料终含水率均匀。真空干燥速度快（速度通常为常规干燥的!/.倍），干燥质量好。但设备&!1" 第二章木材干燥方法和木材干燥设备较复杂，投资较高。不带能量回收装置的间歇真空干燥能耗大于常规窑干。综上可述，真空干燥适宜：（!）干燥硬阔叶树村厚板到较低的终含水率（"#$%#），接触加热连续真空干燥机适宜干燥阔叶树材毛料。（&）适宜于气干材的进一步干燥。（’）作为一种辅助干燥方法，辅助常规干燥的不足。第五节太阳能干燥木材干燥是木材加工中能耗最多的工序。由于矿物能源的日益短缺和环境污染的日渐严重，因此人们对太阳能干燥木材的技术产生了广泛的兴趣。一、木材太阳能干燥窑木材太阳能干燥窑分为暖房型、半暖房型及集热器与干燥窑分体型’种。木材干燥中采用的集热器皆为平板空气集热器。（!）暖房型干燥窑图&(&)所示为建造在澳大利亚布里斯本（南纬&*+和东经!,’+）的暖房型太阳能干燥窑。加热系统：此窑的东、西、北（位于南半球）三面墙壁和屋面，都是集热面组成的太阳能空气式集热器。其外层为单层普遍玻璃，内层是聚氯乙烯塑料薄膜。集热器内表面都涂黑。气流循环：一台直径!-!.的可逆转轴流风机安装在材堆和北墙之间，由!-,/0的电机驱动，鼓动气流水平横向穿过材堆。材堆中气流速度为!.12。’干燥窑容量：!,.木材。’&集热器面积与干燥窑容量之比率：每.木材有’-’.集热面。窑外廓尺寸：南北长%-’.，东西宽,-3.，后墙高4-4.，前墙高&-&.。壳体结构：金属框架和玻璃盖板组成集热器的采光面；木质后墙、门及地板；布满孔眼的混凝土板立在材堆两侧，以保证气流均匀流过材堆。!’*’ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册贮热装置：无。窑的性能：!"##厚的蓝按木从含水率$%&干燥到’$&，需($天。图$)$*暖房型太阳能干燥窑（+）外形图（,）结构简图’—玻璃屋面；$—波形钢板假天棚；!—可逆风机；-—墩；.—材堆；(—档风板；%—穿孔混凝土板；"—轨道（$）半暖房型干燥窑图$)$’所示为建在我国江西（北纬$/0.1）的半暖房型干燥窑。加热系统：向两侧延伸的透光屋面组成的太阳能集热器为加热系统主热$源；蒸汽散热器为辅助热源。集热器采光面积(*#，由$层!##厚的普通玻璃作透明盖板。*0"##厚的表面涂黑的铝板作吸热板。集热器倾角为$/1。气流循环：窑内材堆和北墙之间有两台直径’0$#的轴流风机，由-23的电机驱动，鼓动气流水平横向流过材堆。集热器的热量通过其底部的三角形风’!%- 第二章木材干燥方法和木材干燥设备管不断送入干燥窑内。$干燥窑容量：!"#木材。图%&%!半暖房型太阳能干燥窑!—大门；%—散热器；$—导风板；’—挡风板；(—排气口；)—热风管；*—水箱；+—吸热板；,—集热器；!"—进气口；!!—称量装置；!%—温湿度计$%集热器面积与干燥窑容量之比率：每#木材有)#集热面。窑外廓尺寸：屋面集热器长!’-)#，宽’-)#。干燥窑长)-+#，宽$-!#，高$-!#。壳体结构：钢筋混凝土立柱和围梁构成框架；外层为半砖厚砖墙，内层纤维板覆面，并涂有环氧树脂防潮层，中间砌石至石水泥砖保温层。贮热装置：水箱贮热。干燥窑性能：$".$(##厚落叶松毛坯，从初含水率%"-!/干燥到*-%/，需!%天；$".$(##厚栎木毛坯从初含水率()/干燥到!%-%/，需’$天。（$）集热器与干燥窑分体型图%&%%为建于斯里兰卡科伦布市（北纬*0）的具有分体集热器的太阳能干燥窑。!$*( 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"!!集热器与不透光墙壁分开型太阳能干燥窑（#）集热器和干燥室总图$—木废料炉灶间；%—空气流入集热器；&—离心风机；’—热空气集管；(—轴流风机；)*)+—温差传感器；,—增湿装置；-—回气管；.—进气口；/—排气口；0-1—恒湿器（控制排气口/）；0-!—恒湿器（夜间停窑）；0-2—控制增湿装置（3）横剖面图1—木废料炉；!—离心风机；2—轴流风机；4—热空气管；5—回气管；6—集热器；7—木炭加热系统：太阳能集热器水平建在干燥窑前面的地平上。顶部盖板为一层!48799厚的窗玻璃，透光面积1269。吸热层为5:786*9厚的木炭层。辅助热1276 第二章木材干燥方法和木材干燥设备源为一台木废料燃烧炉，安装在北墙后，热功率为!"#$，%为阴雨天及夜晚供热。气流循环：!台离心风机把集热器中的热量吸入窖内，其运转由温差传感器控制。窑内材堆顶部有&台’()号轴流风机，迫使气流穿过材堆循环。"干燥窑容量：%&*木材。"!集热器面积与材容量之比率：每*木料约%+*集热面。壳体结构：空心混凝土块墙壁，内填保温材料。窑顶铺)+**厚木板，上铺保温层和防水层。干燥窑性能：!)**厚橡胶木从初含水率,+-干燥到%"-，需’天（太阳能占&%-，木废料能占&,-，电能占%"-）。同样的木料干燥时若太阳能占,!-，木废料能占%.-，电能占!+-，则需%+天。二、木材太阳能干燥效果及实用性木材太阳能干燥基本上都采用低温干燥工艺，操作简单。但窖内温湿度受天气和自然条件影响很大。且周期性变化。若无辅助热源，通常每天深夜!时至晨.时，窖内温度最低，相对湿度和平衡含水率最高。此时应停止窖内风机运转，以节约电能。中午%!时至下午,时，窑内温度最高，相对湿度和平衡含水率最低，是一天中干燥最快的时期。一年中太阳能干燥又受季节影响，夏秋季大气温度较高，干燥较快。我国江西某厂，’月初到%+月中旬，太阳能干燥窑干燥"+/")**厚的栎木和落叶松毛坯，木料含水率及干燥周期见表!0!。夏季"+**厚栎木本太阳能干燥曲线及窖内温湿度变化情况见图!0!"。由表!0!及图!0!"可见，夏秋季是我国南方太阳能干燥木材的有效季节。%"’’ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"!##$%%厚栎木的干燥曲线表!"!夏秋季栎木和落叶松毛坯的干燥周期!!厚度平均初含终含干燥周其中阴雨天!厚度平均初含终含干燥周其中阴雨天树种!树种&%%水率’(水率’(期’天’天&%%水率’(水率’(期’天’天!!落叶松#$)#*!$+,-+!,!#!栎木#$)#**/+$,!+!0#!!!栎木#$)#*#$+-.+,!,*太阳能是取之不尽用之不竭的能源，且没有污染；与大气干燥相比，干燥周期短，干燥缺陷少；与常规窑干相比，干燥成本低。但太阳能是一种低密度、间歇性的能源，且受自然条件制约，使木材很难全年有效地干燥；集热器面积大，设备投资较高；为了保证冬季和阴雨天有效地干燥木材，需要有辅助热源，这也增加了设备投资。综上所述，木材太阳能干燥适用于日照时间长的地区，以及阔叶树材的预干。,#-1 第三章木材干燥室第三章木材干燥室木材干燥室（也叫干燥窑），是装备了一定设备仪器专门用于干燥木材的室状建筑或容器。它可以人为地调节温度、湿度和气流循环速度与方向，以适应不同木材干燥工艺的需要。木材干燥室应能满足以下技术要求：（!）具有较好的气流循环效果，即气流阻力小，动力消耗低，通过材堆的气流速度能达到!"#$%&，且分布均匀；（’）加热能力能满足工艺要求；（#）温度、湿度和含水率的检测、调节和控制方便、灵活、可靠；（(）具有良好的保温和气密性；（)）具有良好的耐腐蚀性，室体应能防止由于温度应力引起的开裂；（*）便于安装、维修和保养；（+）装料和卸料方便。一个完整的常规木材干燥室一般由以下几部分构成：（!）加热系统，提供木材干燥所需热量；（’）调湿系统，调整干燥介质的湿度；（#）通风系统，驱动干燥介质循环；（(）控制系统，监测并控制干燥过程；（)）壳体和大门，是干燥室的主体，保证干燥室的密闭、保温、保湿。!#+, 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册第一节干燥室的分类木材干燥室有许多不同的类型，适用于不同的生产条件。可根据以下特征对干燥室进行分类。（一）按作业方式可分为连续式干燥室和周期式干燥室。连续式干燥室呈隧道状，两端都设有室门，室体较长，可装多个材堆。干燥过程中材堆定时前移，由湿端装入湿材堆，同时由干端卸出干材堆。干燥作业定向连续进行，故称连续式干燥室。周期式干燥室呈分室状，因此，也叫分室式干燥室。大门一般设在干燥室的一端或两端，干燥作业按周期进行，即材堆一次性装入，干燥结束后一次性卸出。（二）按加热方式生产上的木材干燥室有多种加热方式，主要有蒸汽加热、炉气加热、电加热，还有导热油加热和热水加热等。蒸汽加热干燥室是采用低压饱和水蒸气（!!!"#$%&）作为载热体，通过蒸汽加热器加热室内的干燥介质来干燥木材。这种干燥室的干燥介质可以是湿空气，也可以是常压过热蒸汽。后者则称为过热蒸汽干燥室。炉气加热干燥室，主要是以燃烧废木料生成的炉气为加热物质。根据其加热方法的不同，可分为炉气直接加热、间接加热和热风干燥三种类型。炉气直接加热即以炉气作干燥介质；炉气间接加热是用炉气作载热体，通过炉气管道加热室内的干燥介质（一般为湿空气）；而热风干燥是指用燃烧炉或热风炉直接加热空气，再将热空气送入室内作为干燥介质。)(’! 第三章木材干燥室电加热干燥室，指以电能为热源的干燥室。包括除湿干燥室和真空干燥机（生产上主要指除湿干燥室）。微波干燥和高频干燥设备虽为电加热干燥，但一般不称其为干燥室。导热油加热干燥室是用导热油代替饱和水蒸气作载热体，干燥室其他设施与蒸汽加热干燥室相同。热水加热干燥室是以热水或高温水（超过!""#）作为载热体，其他也与蒸汽干燥室相同。（三）按介质循环方式可分为自然循环干燥室和强制循环干燥室。前者不设风机，室内干燥介质靠自身“热气上升冷气下降”形成的自然对流循环穿过材堆干燥木材；后者靠通风装置强制干燥介质循环穿过材堆干燥木材。（四）按风机布置方式强制循环干燥室有多种结构形式，按风机相对材堆的布置方式，可分为上风机型、侧风机型、端风机型和喷气式等，每种室型又有多种演变结构。我国现有木材干燥室中，周期式约占$$%（按容量估算），连续式约占!%；强制循环约占&"%，自然循环约占’"%。关于木材干燥室的型号，国内目前尚无统一标准规定，现有干燥室的型号均为各生产厂自行确定。因此不同厂家的干燥室型号含义不尽相同。干燥室的类型名称，生产上一般综合其主要特征来表示。如周期式自然循环蒸汽干燥室、连续式强制循环炉气干燥室等。下面就生产上常用的和典型的木材干燥室作进一步介绍。第二节连续式干燥室图()!是典型的连续式干燥室，为上风机强制循环。室内上部为风机间，!(&! 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册布置有三台用耐高温电动机直接传动的轴流风机、加热器、进排气装置等。进排气装置可以回收废气的部分余热。下部为干燥间，可装入!"个材堆。材堆横向装入，由滚筒运输机定时定向带动材堆前移，右端（湿端）装入湿材堆，左端卸出材堆。该室不设喷蒸装置，也不按干燥阶段调节温、湿度。各干燥阶段的温、湿度变化完全靠区段位置自然调节。即干端温度最高，湿度最低。气流穿过材堆后将热量传给木材，并吸收木材所蒸发出来的水分，使其逐渐降温增湿，在湿端温度最低，湿度最高。干燥工艺主要采用时间基准，即通过控制材堆每前移一个材车位置所需时间，使干出的材堆正好达到要求的终含水率。连续式木材干燥室适用于批量较大，且树种与规格比较单一的针叶材薄板干燥。这种干燥室的缺点是不同含水率阶段的材堆都处在同一干燥室内，难以按含水率阶段调节干燥介质状态；也不能根据应力状况进行调湿处理；另外，在干燥过程中要定时开两端的大门进、出材堆，热损失大。因此这种干燥室除铅笔厂等少数特殊行业外，一般木制品、家具企业应用很少。图#$!连续式干燥室!%电机动；&%风机；#%加热器；’%材堆；(%电动执行器；)%排气管；*%热回收装置外壳；+%进气管；,%排气管吸气口；!"%辅助风机第三节周期式强制循环干燥室周期式与连续式比较，机动灵活性大，适应性广，温、湿度容易调节，可进行调湿处理，而强制循环又比自然循环干燥均匀，且装载量大（材堆不留垂直气道），干燥时间短，干燥效率高。因此，生产上多采用周期式强制循环干燥室。!#+& 第三章木材干燥室这类干燥室结构形式较多，其性能特点也不尽相同。一、上风机型干燥室这种干燥室的主要特征是：室内空间用“假天棚”分成上、下两部分。上部为风机间，用以安装风机、加热器、喷蒸管和进、排气装置等。下部为干燥间，主要摆放材堆，一般只布置温湿度计和含水率检测装置。这种干燥室通常容量较大，气流速度也较均匀。按照生产上的习惯叫法，上风机型干燥室又分为纵轴型（也叫长轴型）、横轴型（也叫短轴型）和直联式几种形式。图!"#上风机纵轴型干燥室$"排气管；#"电机动；!"疏水器；%"风机；&"进气道；’"加热器；("喷蒸管；)"材堆；*"排气道$!)! 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册（一）纵轴型%如图!"#所示，该型的特点是多台大型可逆轴流风机（多为$#）用一根长轴串联在一起，由后端室外操作间楼上的一台电机驱动。一般风机间距#&，沿风机间纵向布置，风机间设有导流挡板，用于引导气流方向。室顶两内侧有三角形进、排气道，分别连接操作间的进气口和通向屋面的两个排气囱，并以闸板控制开关，气道斜边上开有圆形小孔。铸铁肋形管加热器布置在干燥间两侧墙边（少数布置在风机间）。温湿度计和含水率检验窗设在干燥间的后端墙上。风机间后端墙上留有小门，用于设备检修。当风机开动时，轴流风机形成的纵向气流经导流挡板导引形成横向气流，再向下进入干燥间的垂直气道，经加热器加热后横向通过材堆干燥木材。同时，流出材堆的气流在风机的吸引下，向上进入风机间，如此形成垂直"横向循环。必要时在风机产生正压的一侧打开排气道闸板，并关闭三角气道进气闸门，使室内潮湿废气通过三角气道气孔和排气道排出室外。同时在风机产生负压的一侧打开三角气道进气闸门，并关闭排气道闸板，使管理间新鲜空气经三角气道和气孔流入室内与循环空气相混合。当风机反转时，室内气流反方向循环，进排气道功能也随之互换。实际建造使用中，纵轴型干燥室可在结构上做如下改进：（$）采用绕片式或钢铝复合翅片管式高效加热器，集中在风机间风机两侧安装，以减小气流阻力，提高加热速度；（#）进排气窗直接设在风机正负压两侧顶棚上，结构简单，操作灵活，换气快。东北地区冬季气温较低，吸入的新空气温度较低，对室内气流温度影响较大。因此，冬季操作要注意调整进排气窗的开启度，最好采用余热回收装置。（!）把长轴改为多段以联轴器连接，并采用调心轴承，这样便于轴的加工运输和风机的安装与维修。（’）导流挡板及骨架分别采用铝板和角铝，风机采用铸铝或高纯度铝板制造，以防止或减轻腐蚀。纵轴型干燥室也有将风机间设在干燥间下部的。这种结构有利于长轴的$!(’ 第三章木材干燥室平衡，但由于材堆需要较大的横梁架空支承，投资费用增大，材堆尺寸有限，以及受地下水的限制等，一般建造较少，仅在改造容积不大的自然循环干燥室时，为充分利用地下空间才考虑采用。纵轴型干燥室具有如下优点：技术性能比较稳定，室内气流循环均匀，干燥质量好，能满足高质量干燥要求；每室只用一台电动机，装机功率相对较小，动力消耗也少；多室建造便于布局，轴孔少，有利于室体密封；投资少。缺点是：受长轴转速的限制（一般为!""#$!"%&’()），气流循环速度偏低，不易提高；长轴不易平衡，轴承容易损坏，维修工作量较大。图*+*上风机横轴型干燥室,+风机；-+加热器；*+进排气道；.+喷蒸管；!+电机动；$+挡风板,*/! 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册这种室型流行于!"世纪#"年代至$"年代，!"世纪%"年代以后建造较少。但至今还有少数大型企业仍在使用。（二）横轴型如图&’&所示。横轴型干燥室结构的最大特点是风机间的每台风机都要通过一根短轴单独由操作间（电机间）的一台电动机带动（或二台风机共用一台电动机）。由于风机轴与干燥室长度方向相垂直，故称横轴型。还因其轴较纵轴型的轴短，因此也叫短轴型。与纵轴型不同，横轴型干燥室的挡风板基本无导流功能，只在风机前后正负压两边起着隔离作用。轴流风机产生的气流方向与气流循环方向一致，直接向下经加热器（或经过加热器后向下）横穿材堆形成类似纵轴型干燥室的垂直’横向循环。当风机反转时，室内气流反方向循环。室内进排气道（窗）、加热器及风机间检修门等的设置与纵轴型干燥室类似。温湿度计及含水率检验窗设在干燥间靠操作间的侧墙上。横轴型干燥室的优点：气流阻力小，分布均匀，风机转速高，容易提高气流循环速度，干燥效率高，能满足高质量干燥要求。短轴易于安装维修，风机彼此独立互不影响，故障率低。缺点：侧向要留操作间，建筑面积利用率低，热损失较大。单位容积装机功率高于纵轴型，动力消耗较大。投资较大。轴孔多，不利于墙体密封和防腐。这种室型也是!"世纪#"年代至$"年代较流行的室型，有些早期建造的横轴型干燥室至今仍在使用，新建较少。（三）直联式干燥室纵轴型的长轴和横轴型的短轴实际都是为了解决室内风机和操作间电动(&%# 第三章木材干燥室机之间的动力传递问题。因为干燥室内温度高、湿度大、腐蚀性强，普通电动机不可能在室内运转。近几年随着具有“三防”功能（耐高温、防潮、防腐）!级绝缘电动机的出现，电动机置干室内直接驱动风机的直联式干燥室也应运而生。如图"#$所示。图"#$上风机直联式干燥室（%）纵断面图；（&）单轨横断面图；（’）双轨横断面图虽然直联式干燥室在风机布置的基本方式上与横轴型相同，但结构大为简化。!级绝缘电动机在室内直接驱动循环风机，省去了长轴传动机构及其支承，提高了风机的传动效率，避免了在墙体上开凿轴孔，风机的安装位置也不再受传动轴的限制，可以完全根据结构和工艺的合理性要求，布置在最合适的位置。耐高温电动机采用铝合金外壳，体积小，重量轻，耐腐蚀，轴承采用全封闭，终身润滑，无须检修和加油，电动机允许干燥介质温度达到(()*（一般不超过,,(()*，以便延长电机使用寿命）。所用风机采用+或-扭曲机翼形对称叶片，并以高强度合金铝精密制造，耐腐蚀，动平衡性能好，效率高，可正反转。风机转速通常为($))./012或采用双速（($))./012或3+)./012），甚至多速。通过材堆风速为(4"056。如采用双速或变速电机，在低含水率阶段减速运行，可在("-7 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册不影响干燥质量和干燥速率的前提下节省电能。所用加热器为整体轧制的钢铝复合或铜铝复合翅片管，传热效率高，气流阻力小，耐腐蚀，使用寿命长。进排气窗通常设在风机前后顶棚或墙壁上，并采用铝合金制造。大门也多为大型铝合金吊挂门。干燥过程一般采用全自动控制，也可半自动控制或手动控制。风机间结构的简化和重量的大幅减轻给干燥室壳体的建造也带来了方便，直联式干燥室除采用传统砖混结构土建壳体外，还发展了铝合金装配式壳体，如图!"#、!"$所示。图!"#组堆材车装卸干燥室图!"$叉车装卸干燥室直联式干燥室木料装卸有两种方式：有轨材车装卸和叉车装卸。采用有轨材车装卸一般材堆为%&’列，材堆宽度为%(#)、%(*)、’(’)、’($)。干燥室大门位于材堆长度方向一端，大门宽度略大于材堆宽度总和。有轨材车装卸适用于木料长度不统一或木料较长的场合。木料可直接装在材车上，也可先在垫板上码成材堆，然后再用叉车将材堆装到材车上。叉车装卸干燥室木料如图!"$所示，通常沿材长方向装+列，宽度方向装’&+节，高度方向装!叠堆。材堆尺寸一般为长’)（或!)）,宽%(’)（或%(#)）,高%(’)（或%(#)）。干燥室大门%!** 第三章木材干燥室在材堆侧向，大门宽度略大于一列材堆长度总和，因此干燥室容量与大门宽度相关联，如采用铝合金吊挂门，门的宽度可达!"，若跨度再大，门洞和大门在结%构处理上将有困难。因此，这种干燥室的容量最好不要超过#$"。叉车装卸优点是装卸方便，不受场地限制。可在制材车间码堆，干后可在干料仓库卸堆，省去中间转运和装卸。适合于大规模生产。总的来说，上风机直联式干燥室继承了短轴型干燥室的各种优点，设备结构简化，耐腐蚀，使用性能可靠，风机效率高，节能效果好，且自动化程度高，容易操作。采用直联式干燥室是大容量常规干燥室的发展趋势。二、侧风机型干燥室侧风机型干燥室就是风机、加热器、喷蒸管及进、排气道等设备都装在室内的侧边。由于风机靠近材堆，只能采用吸风式单向气流循环（吹风式的气流速度分布不均匀），因此，材堆宽度不宜太宽，最好不采用多列材堆；否则，效果较差。这种干燥室的气流循环特点是：风机从材堆的局部吸风后，立即&#$’转弯再进入材堆的其他部位。即风机的风量两次通过材堆，这虽然可减少风机的风量，但由于风向急转弯，动力损失很大，需要更大的动力压头，与其他室型相比，单位材积的装机功率不但不能减少，还要略有增加。另外，因气流只能单向循环，干燥室的容量受到限制。侧风机型也有几种不同的结构类型。（一）侧面风机式++如图%()所示，几台&*,&-轴流风机装在干燥室的一侧，室两侧布置有加热器和喷蒸管（均垂直布置），风机背后的侧墙中有排气道，风机对面的侧墙中有进气道，两侧墙上都设有温湿度计窗。为了改善气流循环效果，干燥室的两侧内壁做成波折形，并在风机两侧设分流挡板。气流为吸风式单向水平(横向循环。这种小型干燥室多用于*$世纪-$—)$年代，*$世纪#$年代曾将其修改&%#! 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册设计成了金属装配式干燥室。（二）侧下风机式图!"#是一种侧下风机式干燥室，在$%世纪&%—#%年代多用作过热蒸汽干燥室。!"&侧面风机型干燥室’"砖墙；$"风机；!"加热器；("手轮；)"室门；*"温湿度计窗；&"材车’!+% 第三章木材干燥室图!"#侧下风机式干燥室$"风机；%"加热器；!"测试孔；&"称重装置；’"操纵柄；("进气道；)、$%*挡风板；#"排气道；+"导风板；$,"电机动；$$"喷蒸管-该室采用$,风机布置在材堆一侧的下半部由室外电动机驱动，其上半部和对侧布置加热器（水平布置），喷蒸管在加热器下方，进、排气道设在室顶两侧对应于每台风机布置。气流为吸风式单向上下"横向循环。如图!"+所示为另一种侧下风机式干燥室。耐高温电动机在室内直接驱动轴流风机，进、排气道设在侧壁上。前者位于风机下部，开口在风机前边负压区。后者位于风机侧上部，开口在风机后正压区，加热器在侧气道内大约材堆高度的中部，喷蒸管位于风机前上侧的空间。风机由材堆下半部吸取空气，由侧气道向上流经加热器，由材堆上半部流过，再向下流过材堆下半部，进入风机，如此作单向垂直一横向循环。该形式是随着耐高温电动机的出现而出现的，其结构简单，技术性能稳定，便于采用铝合金装配式壳体，是目前侧风机型干燥室中较合理的一种。这种结构也可采用室外电动机驱动。（三）侧风机上下串联式如图!"$,所示，在干燥室的一侧下部和另一侧的上部都装有风机，并可正反转，形成风机串联的气流上下—横向可逆循环。两侧都有加热器水平安装。进、排气道在左上方风机挡板的两边。喷蒸管分别设在右侧的上部和左侧$!+$ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册的下部。这种干燥室的气流循环效果比侧下风机型有很大改善。但容积利用系数减小，风机多，结构更复杂。图!"#双轨侧下风机式干燥室图!"$%侧风机上下串联式干燥室（四）侧风机前后串联式如图!"$$所示，这种干燥室实际上是两间干燥室并联，风机和加热器设’’在两室的间墙位置，风机可以是两台$&($)的大型风机，也可用*台或+台’’)(+的中、小型风机，风机在干燥室的前半部和后半部反方向安装，并采用耐高温电动机室内直接驱动。进、排气道设在室顶风机前后，也可设在侧墙上，加热器在风机前方。气流为前后串联式水平"横向循环，可为单向循环，也可为可逆循环。若采用可逆循环，风机与材堆之间距离不应靠得太近。该室的气流循环效果和节能效果较好，能量利用率较高，设备安装维修也方便。侧风机型干燥室可以一端开门采用叉车装卸，或用有轨材车装卸。也可以采用两端开门。图!"$$所示为两端开门的“双进式”干燥室。双进式的优点是可在两头装卸材堆，缺点是保温、气密性差。由于侧风机型干燥室的空气循环特征，材堆不同部位的气流方向可能截然相反，因此，双列材堆干燥室一定要注意在两列材堆中间空档气流交界处用挡风板隔开，以防止气流短路。$!#& 第三章木材干燥室图!"##侧风机前后串联式干燥室侧风机型干燥室的优点是：结构比较简单，干燥室的容积利用系数高，投资较少；容易获得较大的材堆循环风速，干燥速度快，质量较好。缺点是：材堆循环风速分布不均匀，不可逆，影响木料的均匀干燥；需要侧向操作间，建筑面积利用率低。三、端风机型干燥室这种干燥室用垂直挡板（与材堆同宽）隔成前部干燥间和后部风机间两部分。一台或两台上下排列的轴流风机在风机间内横向安装。干燥间的两侧壁自后部或中部向前逐渐倾斜，成为斜壁形或折壁形。加热器一般布置在风机间内。喷蒸管通常垂直安装在风机间。一对进排气装置设在风机间风机前后的室顶或后端墙上。气流呈横向"水平可逆循环。木料装卸通常采用有轨材车，单轨和双轨均可，木堆总长度为$%、&%或’%，过长会使纵向气流分布不均匀。!因此，端风机型干燥室只能设计成中、小型，装载量为#()!(%。端风机型干燥室的风机可以由室外普通电动机间接驱动，也可采用耐高温电动机在室内直接驱动。早期建造的端风机型干燥室大都属前一种，这种结构多采用大风机低转速，并需另配操作间，不便于多室并联建造。而后者可采用小风机高转速，使端风机型干燥室结构和设备更为简化，是该型未来的发展方向。端风机型干燥室的结构简单，装机功率小，造价低，安装、维修和操作方便，#!*! 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册若结构设计合理，气流速度分布均匀，干燥质量较好，干燥效率也较高，适合中、小型企业使用。现就这种干燥室的不同结构形式举例如下：（一）端风机型单轨干燥室图!"#$所示是一种典型的端风机型干燥室，为斜壁形单风机单轨，室外&&电动机通过皮带带动轴流风机，风机一般选用#%’#(，转速())’*))+,-./。风机反转即可实现气流逆向循环。加热器安装在风机间内，进排气道设在风机!前后室顶，装载量为#)’#0-。图!"#$端风机型单轨干燥室#"室门；$"风机；!"进排气道；%"进排气操纵杆；0"疏水器；("轴密封装置；1"加热器；*2温湿度计；32喷蒸管（二）端风机型双轨干燥室图!"#!所示为具有排气热回收装置的端风机双轨干燥室的平面图。该&室有外部电机型和内部电机型两种。外部电机型采用两台#$扇形风机，由普通电机在室外间接传动，可用于高温干燥，适合干燥针叶材薄板。内部电机型&采用两台3高效铸铝风机，用耐高温电动机室内直接驱动，转速!4#%))+,!-./，适于#))5以下的常规干燥。双轨材堆，实装材积!)-。该型为折壁形结构，空气循环速度分布更趋均匀。在后端墙上安装了回收废气余热的进、排气#!3% 第三章木材干燥室换热装置，从操作间进气，排气通向室外，不但可以回收部分热量，还有利于室内温湿度的稳定和分布均匀。!"#!端风机型双轨干燥室#"室体；$"室门；!"加热与喷蒸装置；%"通风装置；&"控制柜；’"进排气换热器；("电脑测温记录仪；)"温湿度传感器；*"小门；#+"材堆图!"#%喷气型干燥室#"电机；$"风机；!"喷气道；%"加热器；&"喷蒸器；’"材堆；("轨道；)"回气道#!*& 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册四、喷气型干燥室前述各种类型的强制循环干燥室都采用轴流风机置干室内，循环空气全部经过风机驱动。喷气型干燥室风机置于室外，自室内吸取部分循环空气，经风机增压后，再使这部分循环空气回到室内，经特制的喷嘴喷出，形成喷射流带动其余循环空气循环。图!"#$所示为蒸气加热喷气型干燥室，室内上部对称地设有两个压气道，沿压气道纵向装有许多圆形喷嘴。干燥室的下部在材堆两侧下方有对应的两个吸气道，吸气道的上边沿纵向开有许多吸气口。干燥室的后端操作间有一台离心式风机。风机的进气口与两吸气道连接，出气口与两压气道连接。进出气连接管上均开有闸门，可控制压气与吸气的方向。在压气连接管上还开有排气囱及闸门，在吸气连接管上开有进气闸门。材堆上方的“假天棚”做成“月牙面”。加热器和喷蒸管设在材堆两侧。干燥室工作时，风机只接通同一侧的吸气道和压气道，把室内#%&’#%!干燥介质抽出送入压气道，以$(’&()*+的速度喷向假天棚上的混合气道，形成自由射流。由于射流喷射速度较大，形成一定的真空，吸引着室内一侧的空气向上流入混合气道，与喷射气流相混合，而后向下流经加热器加热，再横向地流向材堆。从而带动其余,%!’$%&循环空气，形成上下"水平气流循环。两套喷气装置交替工作，以实现可逆循环。喷气型干燥室设计和安装要求非常严格，必须确保喷射流在混合气道的中央形成均匀的密集流；否则，喷射流就不能带动其余的干燥介质一起循环，使循环效果很差。实际上这是较难保证的，因为制造和安装总有误差。另外，风机、气道和喷嘴都很容易腐蚀，一旦损坏很难维修。部分循环空气经室外管道和风机循环，热损失也较大。这种干燥室容积利用系数较高，但结构复杂，安装维修困难，性能不稳定。我国,(世纪-(年代以前曾多用，现在已基本不再使用。#!/. 第三章木材干燥室五、过热蒸汽干燥室过热蒸汽干燥室原则上可以采用常规（湿空气）干燥室各种室型，但由于干燥介质为过热蒸汽，对干燥室的保温、气密和耐腐蚀性能要求较高，因此过热蒸$汽干燥室通常选用容量较小的干燥室。例如，可用装载量!"#$"%的单轨侧风机型或端风机型、较小上风机型干燥室作为过热蒸汽干燥室。过热蒸汽干燥室的加热器散热面积和喷蒸管的喷孔数量比常规干燥室增大一倍以上，并要求有更好的保温、气密和耐腐蚀性能。过热蒸汽干燥是以常压过热蒸汽作干燥介质，即首先通过喷蒸，将室内的空气赶出，至湿球温度达到!""&时，表明室内已全部是常压饱和水蒸气（实际上湿球温度很难达到!""&，通常能维持在’(&以上，就可近似地认为是常压饱和蒸汽了）。然后通过加热器加热，使干球温度超过!""&，湿球温度为’(#!""&，这就是常压过热蒸汽干燥介质。干燥工艺按基准操作。通常干燥温度可为!"$#!)"&，属于高温干燥。过热蒸汽干燥的优点是：效率高，干燥速度快，是常规干燥的$#*倍，能耗低，干燥比较均匀，适合针叶材薄板的干燥。其缺点是容易损伤木材，例如可能产生皱缩、开裂、变色、变形和力学强度降低等。但对针叶材薄板，这些影响不明显。另外，过热蒸汽干燥对设备的腐蚀严重。室内电动机干燥室不能用作过热蒸汽干燥室。六、炉气干燥室炉气干燥室是以炉气为热源的各种干燥室的统称。根据其加热方式又可分为炉气直接加热、炉气间接加热和热风型三种。比较完善的炉气干燥系统的炉气发生装置与干燥室主体一般是分开的。较好的定型燃烧炉一般燃烧较完全，并配有炉气除灰和调温装置，操作方便，安全可靠。如旋风燃烧炉，气化二次燃烧炉等。而干燥室主体可采用任何一种性!$’( 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册能较好的常规干燥室空型，如端风机型或上风机型或侧风机型等。炉气直接加热干燥室无须加热器，只要将经过除灰和调温、调湿的炉气通入干燥室作为干燥介质即可。这种方法设备结构简单，投资少，热效率高，干燥成本低，但干燥过程不便控制，对被干木料表面有一定污染，目前只在一些小型企业使用。炉气间接加热干燥室，是以炉气作热载体、湿空气为干燥介质的干燥。炉气加热散热设备往往不同于普通加热器（散热器），在保证必要的散热面积的前提下，要求其内径大，转弯少，便于清除内壁灰尘，对循环空气的阻力小。一般采用钢板焊接而成的加热管系。经除灰后的灼热炉气进入加热管系加热室内空气，然后由室外的引风机抽出，经烟囱排入大气。干燥室的其他设备及结构与常规干燥室基本相同。热风干燥室也不用加热器，干燥室主体也可用任一室型，只把热风炉生成的热风（空气）送入干燥室作干燥介质即可。热风可以循环加热，即由室内引出一部分循环空气，经热风炉加热后再送入室内。这种干燥室的设计要注意热风能在室内均匀分配，即干燥室应有类似喷气式干燥室那样的压气道。干燥室主体的其他构造不变。这种干燥方式虽然省去了室内的散热设备，但热风炉结构较复杂；与间接加热法比较，热效率较低。炉气加热喷气型干燥室是较典型的炉气干燥室。如图!"#$所示。它采用热风和炉气间接加热相结合的加热方式。干燥室主体为喷气型结构。在室顶中部设一根喷气管，管上装有一排喷嘴，喷嘴方向可以转动。喷气管的后端与装在后端操作间的一台离心机的出口相连接。风机的吸气口与装在室底烟道内的九条曲折热风管相连，热风管的另一端向室底开口。风机工作时，由热风管的开口吸取干燥室内的空气，在曲折的热风管内被加热，经风机送至室顶的喷气管，由喷嘴喷出。定期改变喷嘴方向，可形成可逆循环。在室底后端有小型炉灶，与室内地下烟道连接，烟道分左右两道先伸至门端，再迂回至后端与烟囱相连。烟道上面覆盖着耐火砖，耐火砖上再覆盖$%&&厚的粗砂层。炉灶燃烧生成的炉气分两路流入左右烟道，通过五道挡墙，曲折地绕过烟道内的热风管，流到大门一端，然后再沿两侧烟道折回后端自烟囱排出，炉气流过烟道#!(’ 第三章木材干燥室时，一方面加热烟道内热风管中的空气，同时通过室底覆盖的砂层，间接加热室内空气。炉灶左边还设有一个铁水箱，可产生热水或蒸汽，供干燥过程调湿处理用。图!"#$炉气间接加热喷气型干燥室#"电机；%"离心通风机；!"压气管；&"炉灶；$"喷嘴；’"喷雾管；("消防管；)"热风管；*"排气管；#+"压气管；##"烟囱；#%"水箱这种干燥室的优点是：设备简单，建造容易，又不用锅炉，投资低；有效利用废木料，干燥成本也低。缺点是：气流循环效果差，干燥不均匀；干燥介质的温、湿度状态不易控制，干燥质量难保证，且干燥时间较长；设备容易锈蚀，维修不便；有可能发生火灾。这种干燥室在我国南方和林区的小木材加工厂仍有使用。七、预干室对于难干的硬阔叶材，因容易产生干燥缺陷，通常要缓慢干燥，干燥时间较#!** 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册长。为了确保干燥质量，降低干燥成本，可以采用联合干燥。即在高含水率阶段，在大容量的低温预干室，将木材预先干燥到含水率!"#左右，再转入常规干燥室干燥。这种联合干燥在欧美许多国家应用颇为广泛，尤其适用于产量较高的企业。比较简易的预干室，实际上就像是一个封闭仓库，其横断面如图$%&’所示。中间是叉车通道，两侧各有(列材堆，在(列材堆的中间是垂直气道，气道上方是一排轴流风机，加热器在预干室的两侧边垂直布置，屋顶的中央是排气道，材堆纵向堆放，风机产生的气流呈垂直%横向循环，如图中箭头所示。循环速度可达!)*+$)*,-.，部分空气由排气道排出。这种预干室容量较大，可容纳几百乃至上千立方米木材。预干室壳体一般用预制板或金属板构成。采用蒸汽热源，室内温度为("/左右。不设调湿装置，可通过控制风机的运转和排气道的闸门来调节室内的相对湿度。操作时应注意：对于生材或易开裂的木材，当室内相对湿度过低（），以及木材表面比较干燥时，应关闭风机和排气!0*"#道。图$%&’蒸汽加热预干室&)加热器；!)风机；$)排气道对于较厚的木材（大于*",,），甚至可以完全不用风机。不同树种、不同规格的木材可在同一预干室内干燥，但应挂牌记明树种、入室日期及初含水率，并用含水率检验板检测含水率的变化。预干室的优点是："对保温和气密性要求不很高，因此结构简单，投资少，既是预干室又可当作木料库；#与强制气干相比，干燥介质不受气候影响，稳定可控，干燥速度快，质量好，不会受虫、菌侵害而使木材降等；$工艺操作简单，不需热湿处理，风机间歇运转，运行费用少，干燥成本低。缺点是："须有足够的木材储存量和储存空间；#低温干燥，时间长，资全&("" 第三章木材干燥室周转慢；!对易干材或寒冷地区效果不太明显。第四节周期式自然循环干燥室周期式自然循环干燥室是一种传统的干燥室，在国内外大型企业中新建的很少。然而，由于其设备简单，投资少，在中小型企业干燥一些质量要求不高的木材时，还有一定的实用价值，尤其在没有动力电的地区还不得不采用这种方法。图!"#$周期式自然循环干燥室#"排气道；%、!"排气口；&"增湿器；’"进气道；("加热器；$"挡风板一、自然循环蒸汽干燥室图!"#$是周期式自然循环蒸汽干燥室的横断面图。其加热器通常装在材堆下方。进排气道位于加热器之下。由进排气道进入的新空气与室内循环空气一起经加热器加热后，因密度变小而上升进入材堆。热气流在穿过材堆时把热量传给木材，同时吸收木材中蒸发出来的水分，使其温度下降，比重增加，#&)# 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册并从材堆两外侧下降流向加热器。其中，一小部分进入排气道排出室外，剩余大部分与新鲜空气混合再经加热器加热上升，从而形成垂直!横向的自然对流循环。如果设计合理，循环气流速度可达"#$%"#&’()。室顶材堆侧边还设有挡风板，防止气流从室顶的通道短路。材堆中应有均匀、整齐的垂直气道。自然循环干燥室虽然可节省通风设备及其动力消耗，干燥质量也较好，但由于干燥周期长，热能消耗大，干燥成本较高；另外材堆充实系数小（因需留垂直气道），干燥效率低，所需干燥室数量多。因此，建议生产上尽量采用强制循环。图&!$*周期式炉气间接加热自然循环干燥室$!炉灶；+!地下水平烟道；&!火墙；,!火墙烟道；-!烟囱；.!排气孔；/!砖垛基础；*!轨梁$,"+ 第三章木材干燥室二、自然循环炉气干燥室自然循环炉气干燥室包括直接加热和间接加热两种。前者也叫熏烟干燥室。它是通过点燃干燥室底部的锯屑，产生烟气直接加热干燥木材。这种方法技术不易掌握，容易引起火灾，而且污染木材表面，因此目前基本不再使用。现就后者介绍如下：图!"#$是周期式炉气间接加热自然循环干燥室的典型例子。这种干燥室也叫烟道干燥室。在干燥室后端地下设有小型炉灶，炉灶后端有四个开口，分别连接四条地下水平烟道口，每条烟道在靠近门端附近汇合，并通过一侧的火墙（外侧墙），火墙内烟道呈垂直走向，至后端与烟囱底相连。由炉灶燃烧废木料生成的炉气，分别流过水平烟道，经过两侧火墙，最后流入烟囱排出。室内设有轨道，用有轨材车装卸。轨道做在钢筋混凝土轨梁上，轨梁由#%个砖墩支承。室顶做成拱形，在前、后端墙的上方各开有两个排气口。室内的空气由底部的水平烟道和两侧的火墙加热，进行自然对流循环加热干燥木材。为了便于调湿处理，可在炉灶口的上方加做一微压或无压蒸汽发生器，以产生蒸汽供调整介质湿度用。例如，可用#%&&厚的钢板做成一水锅，装上进水管、排气管（连接室内喷蒸管）、压力表和安全阀，并把安全压力调定在%’%()*+以内。这种干燥室的优点是：设备简单、投资少、建造容易；可利用废木料能源，干燥成本低。缺点是：气流循环不规则，干燥不均匀，且干燥时间较长；温、湿度难控制，干燥质量不易保证；烟道和火墙容易开裂，需要经常维修；烟道积灰难以清除；容易发生火灾等。建造这种干燥室应考虑防火措施。例如，可在室内装几根喷水管，并使喷口对着材堆的不同部位；在后端墙上开设观察窗；确保大门和进排气口可紧闭密封。另外为了防止火灾发生，每次装料前都应检查烟道及火墙有无开裂，如出现开裂，须用耐火水泥维修；操作时应控制炉灶燃烧均匀，防止温度过高。#(%! 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册第五节木材干燥室的壳体结构及建筑木材干燥室中气体介质的温湿度变化范围很大，常规干燥室的工作温度为!"#$$%，高温干燥和过热蒸汽干燥可达#&!%，相对湿度最高为#!!’。另外干燥介质还含有木材中蒸发出来的甲酸、乙酸和单宁等酸性物质，并以一定的气流速度不断在室内循环。因此，干燥室的壳体应具有较好的保温性、气密性、耐腐蚀性和抗老化性。壳体保温的原则是确保在高温高湿的工艺条件下，室内表面不结露。因为结露意味着冷凝水所释放的凝结热已大部分通过壳体传出室外，既造成热损失，也使室内温度难以升高；若室顶结露，冷凝水滴落在材堆上，不但影响木材干燥，还造成水迹乃至影响材质。良好的壳体气密性应能防止水蒸气和腐蚀性气体的渗透。木材干燥室的壳体主要有三种结构形式，即砖混结构的土建壳体、金属装配式壳体和衬铝壁砖混结构壳体。砖混结构就是砖和混凝土的混合结构，是最常用的干燥室壳体结构，它造价低，施工容易。金属装配式壳体，其构件先在工厂加工预制，现场组装，施工期短，但需要消耗大量的铝合金材，价格昂贵。衬铝壁的砖混结构壳体要求铝内壁全封闭，施工麻烦。我国现阶段使用的干燥室仍以砖混结构为主。但随着生产水平的提高，装配式壳体的应用也将会越来越多。一、砖混结构壳体砖混结构是传统的木材干燥壳体，其造价低，容易建造。但是砖混结构壳体的使用还存在一些问题，如防腐性差、壳体开裂等。尤其是壳体开裂，不仅使干燥室热损失增大，气密性下降，壳体因腐蚀性气体的侵入而加速破坏，而且严#(!( 第三章木材干燥室重影响干燥室的正常使用。因此，在壳体的设计和施工中必须加以预防。砖混结构壳体各部分具体设计和施工要求如下：!"基础木材干燥室是跨度不大的单层建筑，但工艺要求壳体不能开裂，因此，基础必须有良好的稳定性，不允许发生不均匀沉降。通常采用刚性条形毛石基础，并在离室内地面#$%以下处做一道钢筋混凝土圈梁，在找平的圈梁上放一层铝板或二层油毛毡作为隔断层和防潮层，然后再往上砌筑墙体。基础埋置深度，南方可为&"’(!")%，北方可为!"*()"&%。基础深埋可增加地基承载能力，加强基础稳定性，但造价也随之增加，且施工麻烦。因此，在满足设计要求的情况下，应尽量将基础浅埋，但埋深不能少于&"#%，防止地基受大气影响或可能有小动物穴居而受破坏。具体确定主要考虑地质条件和冻土层深度两方面因素。基础应尽可能埋置在老土上，如果地基表面虚土层较厚（例如大于)%），应考虑用块石垫层或爆扩桩等人工处理方法，以加固弱土地基，将荷载传到下层好土上。为了消除地基土不均匀冻结和融化引起基础不均匀沉降，基础埋置应至少低于冻结线以下!&$%。)"墙体为加强整体牢固性，大、中型干燥室最好采用框架式结构，即壳体的四角用钢筋混凝土柱与基础圈梁、楼层圈梁、门框及室顶圈梁连成一体。对多间连体干燥室，应每)(+间为一单元，在单元之间的隔墙中间留)&%%伸缩缝，自基础至屋面全部断开。墙面缝嵌沥青麻丝后表面正常处理，屋面缝按分仓缝处理。墙体最好采用内外墙夹保温层结构，即内外层墙均为一砖厚（)+&%%），中-间夹!&&%%厚保温层。保温层填充膨胀珍珠岩或石至石。墙体用,#以上机制-红砖、#&水泥砂浆砌筑。在圈梁下端的外墙中应在适当位置预埋钢管或塑料管，作为保温层的透气孔。也可采用*)&%%厚实心墙，但注意用空心砖砌筑的墙体容易开裂，因此要慎用。另外，中间夹空气保温层结构的保温效果也不甚明显，因为大面积空气保温层的空气可以形成对流传热；更不能用木屑等有机物质作保温材料。墙体砌筑过程中要及时做好预留预埋，砖缝要填满填实。连体干燥室的间墙可用一砖半厚（.,&%%）。壳体内墙也可采用钢筋混凝土结构，即先做钢筋混凝土内壳，包括内墙!+&# 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册（!"#$$厚）、门框和棚顶板，一次性浇灌，做成一整体，不留施工缝，然后再砌外墙，并填充保温层。此法可有效提高壳体的耐腐蚀性，但施工困难，造价较高，故使用较少。%&室顶室顶（也叫天棚）宜采用现浇钢筋混凝土板，不能用预制的空心楼板。现浇板上为保温、防水屋面。具体可参考以下做法（自下而上）：!##$$厚(’##现浇钢筋混凝土板，防水沥青漆（冷底子油）一遍，!"#)’##$$厚膨胀珍珠(岩保温层找泛水坡，*+,卷材一层，’#$$厚!-%水泥砂浆找平，"#$$厚’##细石钢筋混凝土，二布三油（或二毡三油）水泥浆护面。二布三油是屋面防水的一种新做法。它采用的是中碱!’#.型玻璃纤维布和/0—’冷胶料，不仅造价低，而且使用寿命长。冷胶料分1液和2液，施工时现场配制：基层第一道和贴玻璃纤维布时，1液和2液的比例为#&"-!，涂面层的比例为!-!。现浇顶板做在圈梁上，在侧墙和后墙的找平圈梁上应垫一层*+,卷材或油毛毡，使顶板简支在圈梁上。保温层必须用干燥的松散或板状的无机保温材料，常用膨胀珍珠岩，但不能用潮湿的水泥膨胀珍珠岩。保温层还应考虑底边能排水，上方可透气，但又不漏入雨水，施工时压实。3&地面干燥室内地面的做法一般分三层；基层素土夯实；垫层为!##$$(厚碎石（或石灰、碎石、炉渣三合土垫层）；面层!’#$$厚!"#素混凝土随捣随光。如铺设轨道，轨道通常埋在混凝土中，轨面标高与地面相同，并直接在混凝土地面中做出3"4坡面的轨槽，这样，一定程度上可防止室内空气对钢轨的腐(蚀。常用钢轨为!!)!5678$轻轨，轨枕可用"槽钢，轨枕间距!)!&3$。如果干燥室采用喷水调湿，应在喷水管的下方做一排水坑，地面向着排水方向做!9)’9的散水水坡。排水沟的一端埋一钢管通向室外，在室外钢管的末端做一闸门。一般情况下室内无须排水，可把闸门关闭，防止冷空气进入室内。对于可能有较多积水的干燥室，也可在室内地面上做!)’个图3)!:所示排水坑。这种排水坑在积水多时能自动溢出，水少时也可防止冷空气进入室!3#; 第三章木材干燥室内。图!"#$室内排水坑%&壳体内表面的防腐处理砖混结构壳体内表面处理通常分两层。第一层为防水砂浆抹面，内墙可用#’(水泥砂浆加#)*#&%)的防水剂制成防水砂浆抹面(+,,厚。防水剂的种类较多，但应选择耐温达#(+-的。常用无水纯净的三氧化铁。注意不能掺入石灰等。钢筋混凝土顶板用防水砂浆抹面如有困难，可在浇灌混凝土时直接加入防水剂，做成防水钢筋混凝土板，但钢筋保护层不得小于!+,,。拆模后还应用建筑胶拌水泥浆补平气孔。第二层涂刷防腐涂料。干燥室用防腐涂料要求耐高温、抗老化性能好、附着力强而且涂刷方便。目前防水防腐涂料的新产品很多，如乳化石棉沥青、./型冷胶料、建筑胶油等，其中以./—(冷胶料较适合。这种胶料施工时要求基层干燥、平整，不得有杂物和灰尘或出现松软、蜂窝、剥落等。不宜在雨天、雾天、大风和负温条件下施工。这种胶料既可用于涂刷壳体内表面，也可用做屋面防水层。除了./—(冷胶料外，也可用高温沥青或锅炉漆涂刷二道。二、金属装配式壳体现代金属装配式木材干燥室，几乎都用铝合金材料制成，其外观漂亮。可露天建造各种大型干燥室。如图!"%、!"0所示。通常的做法是，先用混凝土做基础和地面，然后在基础上安装用铝合金型材预制的框架，再安装预制的壁板及设备，预制壁板内壁为平铝板，外壁为瓦楞铝板，中间为耐高温聚氨酯泡沫塑料或其他保温材料。壁板或顶板用铝合金横梁或压条以螺钉连接将其夹在框架上。壳体内表面所有接缝都用耐高温硅橡胶涂封，这种胶在"%+*#%+-内具有较好的弹性、抗老化性和粘合强度。所有#2+1 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册构件及连接件都采用铝合金或不锈钢。因此，壳体耐腐蚀性能好，使用寿命长，但价格昂贵。适合大容量、多室连体使用，大规模生产可三面连体建造。三、衬铝壁砖混结构壳体砖混结构壳体造价低，气密和防腐性能差；金属装配式壳体气密和防腐性能好，成本高。衬铝壁砖混结构壳体综合了两种结构的优点，取长补短。其做法是，先在基础圈梁上安装型钢框架，然后用!"#$$或!"%$$厚铝板现场焊接成全封闭的内壳，并与框架连接。内壁与框架的连接通常在内壁板后面焊些“翅片”，通过翅片与框架铆接。以避免内壁板直接铆接产生铆钉孔，破坏其完整性。内壁做完后再砌砖外墙壳体，并填充膨胀珍珠岩或石棉板保温材料。该结构务必保证内层铝板达到全封闭，不留任何孔隙；否则，蒸汽渗入将使钢骨架迅速腐蚀。这种结构铝内壁施工难度较大，对焊接技术要求高，只适用于中小型干燥室。四、门干燥室的门主要用于木料的装卸。门越大，装卸越方便。同时门也是干燥室保温和气密的薄弱部位，门过大，不易密封。因此，在不影响装卸的前提下，门应尽可能缩小。现代干燥室多采用叉车装卸，门的尺寸较大。门洞高度为&’%$，宽度为#’!($。这就要求干燥室门不仅要有较好的保温性和气密性，还应能耐腐蚀、开启和关闭灵活、安全可靠。干燥室门的结构归纳起来有五种类型，即单扇或双扇铰链门、多扇折叠门、多扇吊拉门、单扇吊挂门和单扇升降门，如图&’#)所示。门扇多用铝合金材料制成，框架为特制的铝合金型材，内外面板均为铝合金板，保温材料用超细玻璃或离心玻璃棉板（也可用彩塑钢板灌注耐高温聚氨酯泡沫塑料）。保温层厚度一般为!#)$$，内面板的拼缝用硅橡胶涂封，门扇内表面四周嵌槽中镶嵌密封圈。密封圈通常用氯丁橡胶特制的“!”形空心垫圈，!()* 第三章木材干燥室对砖混结构干燥室，应在混凝土门框上嵌装合金角铝或角钢作门框。铰链门适用于门洞宽度不超过!"的单间干燥室。因铰链门的门扇受力矩的作用容易变形，单扇门的宽度一般不超过#"，超过#"宽的门洞，可采用对开双扇门，或在门洞中间增设一门柱，采用两扇对开的单扇门。单扇门用螺旋压紧器压紧，可确保门的气密性能；而双扇门在中缝处不便密封，门的气密性不易保证。图$%#&各种干燥室大门结构形式（’）铰链门；（(）折叠门；（)）吊拉门；（*）吊挂门；（+）升降门-!&, 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册多扇折叠门和多扇吊拉门用于门洞较宽的单间干燥室，由于其气密效果较差，开关操作也不方便。只适用于对气密性要求不高的除湿干燥室或预干室。吊挂门适用于两间以上并列的干燥室，门扇的两侧及上端都有“挂耳”，门框相应位置装有向内倾斜的滑道，门扇在重力的作用下紧压门框。这种结构使门扇受力均匀，不易变形，一气密效果较好。门扇由一个可在轨道上横向移动的专用开门器操纵其开启或关闭。开门器的操纵机构有手压杠杆型、手摇机械传动型、手摇液压传动型和葫芦吊车型等多种类型。除手压杠杆型需机械锁定外，其余几种都能自锁，操作方便，安全可靠。吊挂门是现代干燥室应用最多的一种门。升降门适用于门洞较大的单间干燥室。用带自锁的机械传动（电控）将大型门扇抬起或放下。当门扇放下时，导轨槽使门扇靠自重自动压紧门框，确保门的密闭性。五、进排气装置进排气装置的功能是调控室内干燥介质的相对湿度。通常将其成对地布置在风机的前后，位于风机正压方的为排气道，位于负压方的为进气道。根据干燥室的结构不同，可以设在室顶，也可设在侧壁上。进排气道的大小、数量和分布不仅要换气排湿迅速，还应使室内的温湿度分布均匀，操作灵活方便可靠，关闭时气密良好。进排气道一般用铝材做成，配有电动执行机构控制其开启与关闭。安装进排气道时，室外部分要注意有效地保温、防雨和防风。干燥室的废气往往温度较高，尤其是高温干燥，废气带有很高的焓。为了回收这部分烙，可把进排气装置设计成换热装置，用排出的废气来预热吸入室内的新鲜空气，以回收部分废气余热，也有利于室内介质状态的稳定。图!"#$是可用于上风机型干燥室和端风机型干燥室的热回收装置结构示意图。$&$% 第三章木材干燥室图!"#$进排气热回收装置（%）用于上风机型干燥室；（&）用于端风机型干燥室六、干燥室内设备的防腐蚀措施室内设备的防腐蚀，首先应在用材上尽量选用耐腐蚀材料，如铝、铜、不锈钢和铸铁等。高品质的干燥室几乎不用黑色金属构件和设备。但我国现阶段的木材干燥室还不可能完全避免黑色金属材料，尤其是那些早期建造的老式干燥室，所用的黑色金属材料更多。因此，室内设备的防腐蚀仍然是一个不容忽视的问题。对于钢铁件的防腐蚀，通常用以下办法处理：$’表面涂漆法这是最常用、最简单易行的办法。处理得好，可获得良好的效果。对于表面已有铁锈的钢件，可采用()*"$+或()*"$,环氧缩醛除锈底漆（西安、天津、杭州等地油漆厂生产）除锈。对于锈厚在#-.$-)以内，尤其是!/+)!/左右，用此法除锈效果极佳。其费用与人工除锈差不多，但可减轻劳动强度并保证质量。这种除锈底漆分为两组，甲组为转化液，乙组为成膜液。使用时接转化液与成膜液质量比为+0!调匀，即可直接在带锈钢铁表面涂刷。施工时环境温度最好为$,12-1，湿度不宜太高，否则会影响附着力和使用效果。还应注意此漆只能涂一遍，不能重刷二遍。漆膜干燥时间需#34。环氧缩醛底漆只起除锈作用，还须再涂刷底漆和面漆。底漆采用5-!—!$$3$$ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册红丹酚醛防锈漆或!"#—#$红丹油性防锈漆，这两种底漆的防锈性和涂刷性好，附着力强，能防水隔潮。红丹酚醛防锈漆干燥快，漆膜硬；红丹油性防锈漆干燥慢，漆膜软。面漆可采用%&’(#$黑酚醛锅炉漆或%&#—#$黑酚醛烟囱漆。这两种漆的附着力和耐候性能好，耐热温度可达)**+，防锈效果较好。施工时，在钢铁表面彻底除锈的基础上，涂刷底漆和面漆各二遍。生产上也有采用铝粉漆或聚氨甲基酸酯漆等作为面漆的。但实践表明，其防锈效果不如烟囱漆好。’,表面喷铝法此法是用一支特制的喷枪，一方面向喷枪内送进铝丝，一方面送进乙炔氧和压缩空气，铝丝在乙炔氧焰下被熔化，在压缩空气作用下，通过喷嘴将熔化的铝液喷在金属表面上，形成厚度*,#-$..的铝膜，用以保护铁件不受腐蚀。喷铝防腐效果的好坏，主要与铝膜的结合强度有关，受除锈是否干净、铝丝质量以及喷涂时的风压、喷距、角度、预热等因素的影响。其缺点是喷铝设备及操纵技术比较复杂，成本较高，在生产上应用不多。第六节木材干燥室的技术经济分析与选用一、标准木料干燥室的技术经济指标需要以一定的被干木料为前提。为了便于不同干燥室性能的分析比较，提出了标准木料的概念。所谓标准木料，是指"*..厚红松整边板材，用’"..厚垫条堆成的木堆。对以其他规格或树种为被干木料所测得的有关参数，可以将其换算成标准木料，具体换算方法如下：$,干燥时间的换算$,2$,"*,#0"*$,42""7#,)#!’/()·()····!$"13!初2*’’"#56"7!终’"7$$)$’ 第三章木材干燥室式中!———被测木料的实测干燥时间，"；!!#———可比性干燥时间（换算标准木料时间），"；)———被测木料的基本密度，%&’(；"$!———被测木料的厚度，((；"初"终———被测木料的初、终含水率，*；#———被测木料的平均干燥温度，+；#———实测木料水平气道出风侧的风速，(&,。#-能耗的换算!#电耗的换算：$#.$!·!!)式中$———可比性单位电耗，/0·"&(；#)$!———被测木料实际单位电耗，/1·"&(；!!———被测木料的实测干燥时间，"；!#———可比性干燥时间（换算标准木料时间），"。热耗的换算环境温度在2+以上时：%#.3#4#325!62（%!7#)46）［!52-2#8（#279环）］·!#!!!环境温度在2+以下时：%.)48:325!62（%!7#)46）［!52-2#8（#27#环）］·!#!!)式中;———可比性单位热耗量，/<&(；#)%!———被测木料实际单位热耗量，/<&(；#环———测量时的环境温度，+；!!———被测木料的实测干燥时间，"；!#———可比性干燥时间（换算标准木料时间），"。!3!) 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册二、干燥室的技术经济分析干燥室的技术经济性能，应包括工艺性、使用性、经济性和节能性四个方面。（一）工艺性!"加热能力干燥室在正常运行条件下，升温范围应能达到!##$!%#&。%"调湿能力调湿范围应不小于’#($)*(。’"风速及其分布通过材堆的气流速度，以标准木料为准，材堆出风侧水平气道平均风速不应小于!+,-.#"%+/（-其中#"%为均方差）。0"室内温度均匀度材堆同一侧温度最大绝对偏差不超过1&，温度平均值的均方差不超过%&。1"干燥速度以标准木料从含水率2#(干燥到!#(，干燥质量符合一、二级干燥质量指标为准，干燥时间不大于)2小时（其他树种和规格可换算成标准木料比较）。（二）使用性干燥室的使用性包括使用的可靠性、方便性、耐久性和安全性几方面。即设备材料和质量好，耐腐蚀性强，使用寿命长，性能稳定可靠，运行故障少，维护保养方便。干燥过程调控容易，操作方便，劳动强度低，干燥质量有保证，无火灾和其他严重干燥事故的危险性。（三）经济性’经济性主要指干燥!+标准木料所需投资费用和干燥成本。干燥成本占木材加工成本的比例较大，因此，经济性是干燥室性能的一个重要方面。用于技术经济分析的干燥成本是指与设备有关的直接费用，包括设备折旧、能源消耗和劳动工资，但不包括因地区和单位而异的管理费和税费等。!0!0 第三章木材干燥室#设备折旧费是干燥!"木材平均所需的设备投资费用，它与设备的有效使用年限有关。设备的有效使用年限要根据其材料、质量、耐久性等，并考虑维修费用估算。对于不含黑色金属材料的装配式干燥室，有效使用年限可取!$%&’年；砖混结构干燥室，室内只有极少量的连接件和支架为黑色金属，其他基本为耐腐蚀材料制造的高性能设备，有效使用年限可取!(%!$年；一般黑色金属构件较多的产品，可取(%!’年。除湿干燥设备取(%$年。真空干燥设备取#%(年。能源消耗是以标准木料从初含水率)’*干燥到!’*，干燥质量达到一、二#级（按国家标准）合格率不低于+)*的条件下（非标准木料可进行换算），每!"不木材的电能和热能费用。如用于经济核算，经济成本还应计入管理费、各种税费、土地使用费以及投资与流动资金利息等各项费用。（四）节能性干燥室的节能性体现在经济性中。但由于不同地区的电能和燃料价格不尽相同，用经济性直接衡量其节能性是不准确的。一般节能性从单位材积的装机功率和实耗能量两个角度来评价。干燥室的装机功率，以标准木料材堆出风侧的平均气流速度不低于!",-#.’/&!"0-为准，单位材积装机功率应不大于’/!)12,"；否则，意味着节能效果较差。实耗能量是以标准木料从初含水率)’*干燥到!’*，干燥质量达到一、二#级（按国家标准）合格率不低于+)*的条件下（非标准木料可进行换算），每!0"木材的总标准煤耗，包括电能和热能两方面。也可以用每蒸发!13水分所消耗#的电能、热能及标准煤耗表示。比较好的干燥室，每干燥!"标准木材的综合#能耗（电能和热能的总和）折算成标准煤耗应不大于(’13,"，每蒸发!13水分的综合能耗应不大于’/&$14,1（3!13标准煤可生产5/$13蒸汽，或&/#12·6电，而蒸汽的可用热量为&!#714,13，电的有效发热值为#)’’14（012·6）。!7!( 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册三、干燥室的选用干燥室的好坏可以用技术经济性能来衡量。但技术经济性能不是选择干燥室的惟一依据。不同类型的干燥室有不同的适用性，必须根据企业的规模、能源条件、被干燥木料的特点及质量要求等来确定。（一）干燥方法选用!"蒸汽加热干燥该方法有以下优点：!温湿度容易调节和控制，并可调湿处理，干燥质量有保证；"工艺成熟，操作方便，可实施自动化或半自动化操作，便于集中和统一管理；#设备性能较好，使用寿命长；$干燥室的容量较大，节能效果较好，干燥成本适中或偏低；%可以用煤，也可用废木料作燃料。缺点是需要蒸汽锅炉。因此，蒸汽加热于燥是国内外大中型企业应用最普遍的木材干燥方法。产量较大及有现成蒸汽供应的企业，适合采用蒸汽干燥；对干燥质#量要求较高，每月干燥量不少于#$$%锯材的中小型企业，一般也应考虑蒸汽干燥。过热蒸汽干燥应慎用。只有当干燥针叶材薄板，并对干燥质量要求不高时，才可采用。蒸汽加热木材干燥室对锅炉供气能力的要求，可根据干燥室的设计装载量#和干燥室间数综合考虑，一般平均每!%木材装载量需配备!$&’()锅炉蒸发量的供汽能力。供汽压力$"*+,-。."炉气加热木材干燥该方法的主要优点是不用锅炉，并以工厂的加工剩余物———木废料为燃料，干燥成本低。缺点是干燥介质的温湿度状态不易调节和控制，对操作技术和责任心要求较高，劳动强度相对较大。这类设备的可靠性与设计合理与否关系极大。设计不合理的“土窑”，干燥不均匀，时间长，质量无保证，还很容易发生火灾。炉气加热干燥适用于没有水蒸气供应、干燥量不大、并有大量的细木工废料作燃料的中小型企业。!*!/ 第三章木材干燥室!"除湿干燥法除湿干燥工艺详见第八章第一节，其优点是可回收湿空气冷凝所释放的汽化潜热，即该方法几乎没有或只有少量的废气热损失，且工艺简单，操作容易，干燥安全，一般不会造成木材损伤。缺点是干燥温度低（低温除湿可到#$%，中温除湿&$%），干燥时间长，对于厚板或难干材，很不容易干透；并因采用电能，干燥成本偏高。除湿干燥适用于产量较低的小型企业，或因所处环境不便建锅炉或炉气燃烧炉，或电能供应充足、电价较便宜的地方。’"其他干燥法如微波干燥、高频干燥和太阳能干燥等（工艺方法详见第八章），这些方法投资大、产量低、电能消耗大，干燥成本偏高，操作技术要求高。只适合某些干燥量不大、质量要求高的特殊场合或行业。（二）干燥室型的选用连续式和自然循环干燥室由于其自身的缺点和局限性，一般不用。最常用的是周期式强制循环干燥室。目前较好的周期式强制循环干燥室是采用耐高温电动机直联风机和轧片式双金属翅片管加热器，壳体及室内设备防腐性能好（基本不采用黑色金属），干燥过程能自动控制的干燥室。这类干燥室由专业制造厂生产，产品质量有保证，有条件应当首选。就室型而言，大型干燥室应选用上风机型，若被干木料为()长或!)长的整边板，厂内有叉车，用叉车装卸式；若木料较长，或长度不统一，则用双轨式。中小型干燥室以端风机型、风机上下串联式或前后串联式侧风机型及侧下风机型较好。而侧面风机型只适合容量较小的单轨干燥室。如果干燥批量较大的硬阔叶材，最好采用联合干燥，即建一座大型预干室和若干间上风机型叉车装卸式干燥室。先预干到含水率($*左右，然后再常规室干。（三）干燥室规格的选用为了避免循环气流短路影响干燥效果，干燥室的材堆必须按装载量装满，不留空档。另外工艺要求同一室被干木料的树种、厚度相同，初含水率基本一致。因此，必须根据木料的树种与规格（厚度）的复杂程度及周转量的大小来选,’,+ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册择干燥室的大小。总的来说，干燥室的容量大，能量利用率高一些，单位产量的设备投资、干燥成本等也相对少一些。但大型干燥室的机动灵活性差。若树种、规格和初含水率较杂，可能造成停工待料或不满载运行，不但造成更大的浪费，对干燥质量也会有不良影响。选择干燥室大小时，还应了解气流穿过材堆的尺寸，应不超过!"，以免影响干燥均匀性。现在有些干燥设备制造商为了降低干燥室的造价，用低比价吸引用户，片面追求大容量，使气流通过材堆的尺寸长达#$%"，造成干燥不均匀和干燥时间长，这是不可取的。’(’& 第四章木材室干工艺第四章木材室干工艺在干燥室内，人为地控制干燥介质参数，通过对流加热方式对木材进行的干燥处理称为室干。根据所用干燥介质不同，室干可分为湿空气干燥、过热蒸汽干燥和炉气干燥。其中，湿空气干燥又称常规室干。它是国内外普遍使用的干燥方法。常规室干工艺也是木材干燥中使用最普遍的干燥工艺。本章以该工艺为例介绍木材室干的工艺过程。第一节干燥室壳体及设备的检查干燥室在使用之前，必须对其壳体及设备进行全面细致的检查。其目的是保证干燥过程的正常进行。具体检查内容如下：!"壳体的检查重点是检查壳体的保温和气密状况，如有裂纹、漏气、防腐涂料脱落等情况，应及时修补，裂纹补平后再涂防腐涂料。#"大门大门长期使用后，可能由于变形、腐蚀、密封条老化或压紧装置失灵等原因产生漏气，如果发现应及时维修。尤其大门底部和检修小门处更应注意。$"干燥室地面地面如有凹凸不平的地方应及时修平，否则积水后会严重腐蚀地面。要保持地面干燥卫生，干燥一周期后，要及时清扫杂物。%"通风系统的检查紧固螺栓是否松动，风机运转是否平稳自如，叶片与集风罩之间的间隙是否均匀，电动机及其他部位轴承有无磨损，润滑脂有无流失（一般应定期加润滑脂），电缆是否老化等。!%!& 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!"加热系统的检查通汽#!分钟后，检查加热器加热是否均匀，整个系统有无泄漏，疏水器是否正常工作，若有污物，应及时清理。$"调湿系统的检查检查喷蒸管或喷水喷头的喷孔是否通畅，喷汽或喷水是否均匀；进排气道开关执行机构动作是否灵活可靠，关闭后是否严密。%"仪表的检查检查干湿球温度计水槽中的水是否清洁，纱布是否干净、湿润（原则上应每干燥一周期更换一次）；对全自动检测系统应定期校对温湿度传感器和含水率传感器及仪表，检查其灵敏可靠性。第二节装堆装堆就是把被干木料垛成材堆的操作。装堆正确与否，直接影响干燥质量和产量。装堆正确，可有效地防止木料翘曲变形，也有利于提高干燥均匀性，预防端裂的产生。一、装堆方式及材堆尺寸装堆方式的确定首先应使材堆的结构要有利于循环气流均匀地流过村堆的各层板面，使木料和气流能够充分地进行热湿交换，从而使其逐渐变干。其次是预防木料的各种变形。常用的装堆方式有两种，一种是材堆内部既留水平气道，又留垂直气道，即用隔条将每一层板隔开，留出水平气道，同时在每一层板中，板与板之间保留一定的侧向间隔，留出垂直气道，如图&’#(所示。这种装堆方式适用于自然循环室干和气干。干燥介质———空气可借材堆内外的温差造成的比容变化，形成“小气候”的自然对流循环，穿过材堆中的垂直气道和水平气道流动。另一种装堆方式是只留水平气道，不留垂直气道。即每一层板相互紧靠，由隔条将每一层板相互隔开，形成水平气道。如图&’#)所示。这种装堆方式适用于各种强制循环干燥。#&+* 第四章木材室干工艺图!"#室干材堆的装堆方式（$）自然循环干燥的材堆（；%）强制循环的材堆#"空隙；&"板材；’"检验板；!"隔条材堆的尺寸大小是根据干燥室的型号规格决定的，是在设计干燥室时就确定下来的技术参数之一，装堆时一定要符合干燥室的这一具体要求。对材车装卸干燥室，材堆的宽度与材车等宽，长度与材车等长，若材车较短的，也可两台车连接起来装垛较长的木料。若用单线车（只有纵向车轮梁，没有横梁的两轮车），装堆时需要配#(())*#(())的木方做横梁，横梁的长度即为材堆宽度。材堆侧边与门框柱的距离为#(())。材堆的高度也由门框高度决定，材堆上部加压重物后，重物与上门框距离应达到+())。若材堆不太高，可直接在材车上码堆，如图!"&%所示。若材堆较高，可将材堆分成&,’个单元材堆分别码在专用垫板上，如图!"&$所示，然后再用叉车叠装在材车上。后一种装堆方法具有装卸快、省力、安全、灵活机动、不受场地限制等特点，在现代木材干燥作业中应用越来越多。叉车装卸干燥室不用材车，将木料在垫板上装成单元材堆后，直接将材堆装入室内。叉车装卸干燥室的材堆横向装入，干燥室的内部宽度即为材堆的总长度，而干燥室的纵深方向上“假天棚”的宽度，即为材堆的总宽度。堆顶至假天棚的距离为&(())。这种干燥室适用于木料长度一致的整边板。若木料长度不一，最好采用材车装卸干燥室，以便装成材堆两端平齐、尺寸较大的材堆。#!&# 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册二、隔条及其使用隔条是指将材堆每层木料分层隔开的条状垫木，因此也叫垫条。其作用是：将相邻两层木料隔开，形成水平气道；使材堆宽度方向上稳定；使材堆中的各层木料相互挟持，以防止或减轻木料翘曲变形。图!"#单元材堆和材车直接装堆（$）用叉车叠装的单元材堆（；%）用材车直接装堆因为隔条在高温高湿环境中工作，而且反复使用，故要求用作隔条的木料应有较好的机械性能，尤其要有较高的冲击韧性强度，并要求材质均匀，纹理通直，密度适中且变形小。如无缺陷的干燥柳安、落叶松材等。隔条的长度等于材堆的宽度。隔条的厚度，对于强制循环干燥，取#&’’。对于自然循环干燥或气干，当木料宽在#((’’以内时，隔条厚度可为#&’’；若板宽超过#((’’，隔条厚度应为!(’’。若被干木料的宽度不超过&(’’，也可用被干木料作隔条。每根隔条的厚度要求基本均匀，容许厚度误差为)*#’’。)!## 第四章木材室干工艺三、装堆应注意事项装堆是木材干燥生产中简单而繁重的工作。是干燥工艺的重要组成部分，装堆应注意的具体事项有：（!）同室被干木料应为同一树种或村性相近的树种，且厚度相同，初含水率基本一致。（"）当木料厚度有明显偏差时，应确保同一层板，尤其是相毗邻的木料厚度必须严格一致，以确保每块板都能被隔条压住。（#）隔条应上下对齐，并落在材车横梁或垫板的方木支承上，材堆两端的隔条应向端头靠齐；隔条两端不应伸出材堆之外。若木料长短不一，应把短料放在材堆中部，长料放在两侧。（$）支持材堆的几根横梁，应高度一致，并在同一水平面上。（%）隔条间距取决于树种及木料的厚度。阔叶材一般为板厚的!%&!’倍，针叶材为板厚的"(&""倍，宜小不宜大。若隔条间距太大，木料未被挟持部分太长将容易变形。木料越薄，要求的干燥质量越高，终含水率越低，配置的隔条数目应越多。隔条数量的确定可参考表$)!。实际操作中，隔条的间距常常与小车的横梁保持一致。一般为$((&%((**，若材车横梁间距太大，应添加方木横梁。表$)!隔条配置数量表锯材长度+*木材厚度"",%#$%-隔条数量+根#(以上$+$%+%-+-’+.!(+!!!"+!##!以下$+$%+%-+-’+’!(+!(!!+!"（-）装堆时还要考虑含水率的检测，如采用室用含水率测定仪或用电测含!$"# 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册水率法自动监控时，应在室内布置!个以上的含水率测量点，即先选!块含水率检验板，分别装好电极探针并引出导线后，按编号将检验板装入材堆中设定的位置。若是通过检验窗手动操作，装堆时应在对着检验窗的位置，预留检验板孔，为了取放方便，检验板孔的宽度和高度应略大于检验板的宽度和高度。（"）装好材堆后，应在堆顶加压重物或使用压紧装置，防止堆顶的木料翘曲变形，加压重物可以用钢筋混凝土做成断面尺寸为#$$%%&#$$%%、长度与隔条同长或为其#’()#’!、并带有提手筋的专用压块，压在堆顶对着隔条的位置。如无压顶，最上面的()!层应堆放质量较差的木料。第三节干燥基准室干过程中，影响木材干燥的外部因子有介质的温度、相对湿度、压力和通过材面的气流速度，内部因子主要是树种、木料厚度和含水率等。对一定的木料，内部因子是无法人为控制的。外部因子中，常规干燥的介质压力为常压，气流速度可认为是不变的（少数干燥室采用变速电动机也只有两或三种速度），只有介质的温度和相对湿度可以改变。因此控制木材的干燥过程，必须调整介质的温度和相对湿度。干燥基准就是用以控制干燥过程中介质温度和相对湿度变化的规定程序表。常见干燥基准一般都规定各阶段的介质干球温度和湿球湿度或干湿球温度差。有些比较完善的基准还列出介质状态相应的平衡含水率!"#，以便分析比较和其他场合应用。例如，有的干燥室用专用传感器代替干湿球湿度计直接测定介质的平衡含水率。还有一些低温干燥室和除湿干燥室直接用湿度传感器测定介质的相对湿度。一、干燥基准的软硬度所谓干燥基准的软硬度，是指按干燥基准控制干燥介质时，木材蒸发水分#*(* 第四章木材室干工艺的强度。强度高者为硬基准，低者为软基准。显然，干燥介质的温度越高，相对湿度越低，水分蒸发的强度越高，基准越硬；反之，水分蒸发的强度越低，基准越软。基准的软硬度关系到木材的干燥质量和干燥成本。因此选用必须适当。过硬，容易产生干燥缺陷；过软，干燥周期太长，费用增加。基准的软硬是相对的。同一基准，对于较薄的针叶材适用时，对于较厚的硬阔叶材可能偏硬，易损伤木材；对重要用途木材可能过硬的基准，对普通用途的木材可能较软。基准软硬度和干燥室结构及型式也有关，同一基准，在自然循环干燥室或循环风速较小的强制循环干燥室使用可能太软（因为气流速度低，木材表面水分蒸发缓慢），而在风速较大的强制循环干燥室可能偏硬。二、干燥基准的种类干燥基准的种类较多，根据划分干燥阶段的方法不同，主要有含水率干燥基准、时间干燥基准和连续升温干燥基准。（一）含水率干燥基准广义的含水率干燥基准是指干燥过程按木材含水率划分阶段的干燥基准。即把整个干燥过程按木材含水率的不同划分成几个阶段，并确定出相应的介质温度和相对湿度。这种基准使用时必须监测干燥过程中木材含水率的变化。含水率干燥基准根据其工艺特点又可分为：含水率干燥基准、三阶段干燥基准、波动干燥基准、半波动干燥基准和干燥梯度基准等。!"含水率干燥基准这里所说的含水率干燥基准是狭义的，除了特指的三阶段干燥基准、波动干燥基准、半波动干燥基准和干燥梯度基准外，其他以木材含水率划分阶段的干燥基准即为含水率基准。实际通常所说的干燥基准大都指这种基准。它是木材干燥最重要、最常用的干燥基准，也是制定其他基准的基础。其特点是通用性强，控制准确，使用过程中可根据需要随时调整。中华人民共和国林业行业标准#$%&!’()—!**《+锯材窑干工艺规程》共设!-+, 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册有!"组#!个含水率基准，在实际生产中，可选择使用。其中前"组!#个基准（见表#$%），适用于针叶材，基准的选用表见表#$&。后!’组共%"个基准（见表#$#），适用于阔叶材，基准选用表见表#$(。%)三阶段干燥基准若含水率基准只划分为三个阶段：第一阶段由初含水率干燥到&’*，第二阶段由&’*干燥到%’*，第三阶段由%’*干燥到终含水率，称这种基准为三阶段干燥基准。前苏联国家标准干燥基准就是三阶段干燥基准。三阶段基准操作简单，软硬程度差异较明显。三阶段的软硬程度拉开差距虽符合木材干燥规律性。但三阶段一刀切，并在转变阶段突然变化过大也未必可取。表#$+为三阶段干燥基准表，表#$"为三阶段干燥基准选用表。&)波动干燥基准与半波动干燥基准木材内部水分扩散的驱动力是水蒸气压力梯度，而水蒸气压力梯度又是含水率梯度和温度梯度的函数。当含水率梯度和温度梯度都内高外低，方向一致时，对促进内层水分向表层扩散最有利。尤其是温度梯度的作用，不会引起干燥应力，波动干燥基准就是根据这一理论提出的。在干燥过程中，通过使干燥温度反复“升温—降温—恒温”，加速木材内部水分向表面的扩散。升温阶段只加热木材不干燥，当木材中心温度接近介质温度时，即转入降温干燥阶段，降至一定程度，再保持一定时间的恒温，以便充分利用内高外低的温度梯度。当中心层的温度降低，使温度梯度平缓时，再次升温。如此周而复始，以确保干燥过程具有内高外低的温度梯度。如果干燥全过程中，介质温度始终作“升高—降低”反复波动变化，这种基准叫波动干燥基准。如果介质温度在干燥前期逐渐升高，只在后期作波动变化，则叫半波动干燥基准。波动工艺对加速干燥的效果在干燥前期比较明显，后期则不甚明显。但前期波动须确保一定的相对湿度，否则易引起开裂。后期波动相对较安全。因此在生产上，通常采用半波动工艺，即前期干燥采用其他工艺，只在含水率降到%(*以后，才采用波动干燥工艺。从干燥原理而言，波动干燥是合理的，但就工艺过程来说，则存在不合理的因素。因为木材室干主要以对流方式加热，热量是由外部向木材内部传递的，要使木料具有内高外低的温度梯度，就得经常喷蒸和排气，热量损失较大。另!#%+ 第四章木材室干工艺外，加热期间不干燥，而干燥期间因温度传递较快，加上木材中水分蒸发所消耗的汽化潜热，内高外低的温度梯度维持的时间不长，经常波动使得用于非干燥的时间较多。波动基准操作也比较困难，温度的经常变化使相对湿度不便调表!"#针叶材室干含水率基准表（$%&’()*+—(,,#）(—((—#(—-!"!"#$%!"!"#$%!"!"#$%!)以上+)!(#.+!)以上+)*()./!)以上+)+,.-!)0-)+1*()./!)0-)+1((/.1!)0-)+1(#/.(-)0#1,),+.!-)0#1,)(1+.)-)0#1,)(*1./#10#),1(#*.,#10#),1#)!.+#10#),1#)!.+#)0(1())(11.+#)0(1())#1-.##)0(1())#1-.+(1以下(()#1-./(1以下(()-1#.!(1以下(()-1#.!#—(#—#-—(!"!"#$%!"!"#$%!"!"#$%!)以上/1!(-.(!)以上/1*((.)!)以上/)-(!./!)0-)+)1((.*!)0-)+)/,.,!)0-)/#!(-.--)0#1+1/,./-)0#1+1,+.1-)0#1/1*((.)#10#),)()/.,#10#),)(#/.)#10#)+)()+.##)0(1,1(/1.-#)0(1,1(/1.-#)0(1+1(1*.((1以下())##!.-(1以下())##!.-(1以下,1#1-.+-—#!—(!—#!"!"#$%!"!"#$%!"!"#$%!)以上/)1(#.(!)以上*1-(1.)!)以上*11(#.-!)0-)/#*((.(!)0-)*/!(-.1!)0-)*/*((.#-)0#1/1+,.1-)0#1/)*((.(-)0#1/)+,.*#10#)+)(#/.##10#)/1+,.1#10#)/1()+.-#)0(1+1(/1.1#)0(1+)(!*.1#)0(1+)(!*.1(1以下,1#1-.+(1以下,)#1-.+(1以下,)#1-.+1—(1—#*—(!"!"#$%!"!"#$%!"!"#$%(!#/ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!"以上#"$%&’$!"以上#"&%(’&!"以上&&$%&’#!")$"#&&%(’$!")$"#&#%%’$!")$"#"!%$’*$")(&+"+%"’$$")(&+"*,’#$")(&#&#%%’$(&)("+&,*’*(&)("+&%"*’$(&)("+"*,’#(")%&*"%(+’((")%&*"%!#’&(")%&*"%(+’(%&以下,"("!’*%&以下,"("!’*%&以下,"("!’*#—(+—%!"!"#$%!"!"#$%!"以上&&!%!’"!"以上&"$%&’*!")$"#"&%(’&!")$"&&!%!’"$")(&#&+%"’&$")(&#"&%(’&(&)("+",,’"(&)("#&+%"’&(")%&*"%(+’((")%&+"%%*’"%&以下,"("!’*%&以下*"("!’,表!-$针叶材室干基准选用表材厚.//树种%&(&、$"!"、&"#"+"、*"红松%—$%—$%—(%—(!(—%!马尾松、云南松%—(%—%%—%(—%!樟子杉、红皮云杉、鱼鳞云杉%—$%—(%—%(—%!(—%!东陵冷杉、沙松、冷杉、杉木、柳杉%—$%—%%—%(—%$—%兴安落叶松、长白落叶松$—%!—%!&—%长苞铁杉(—%$—%!陆均松、竹叶松#—%+—%注!初含水率高于*"0的锯材，其准第%、(阶段含水率分别改为&"0以上及&"0)$"0。"有!号者表示需进行中间高湿处理。#其他厚度的锯材参照表列相近厚度的基准。%!(* 第四章木材室干工艺表!"!阔叶材室干含水率基准表（#$%&’()*—’++,）’’—’’’—,’’—-!"!"#$%!"!"#$%!"!"#$%)(以上*(!’,.*)(以上*(/’’.))(以上*(0+.+)(1!(*/)’(./)(1!(*/0+.0)(1!(*/*+.’!(1-(+(+*.!!(1-(+(’(0.+!(1-(+(’’0.!-(1,(+/’-)./-(1,(+/’!).!-(1,(+/’)/.),(1’/’((,(!.0,(1’/’((,(!.0,(1’/’((,,!.!’/以下’’(,*-.-’/以下’’(,*-.-’/以下’’(,*-.-’,—’’,—,’,—-!"!"#$%!"!"#$%!"!"#$%)(以上0(!’-.-)(以上0(/’,.’)(以上0()’’.’)(1!(0,/’,.’)(1!(0,)’’.’)(1!(0,0’(.-!(1-(0/*+./!(1-(0/+*.*!(1-(0/’(*.--(1,(*(’,0.,-(1,(*(’-).*-(1,(*(’!)./,(1’/*/’)/.*,(1’/*/’)/.*,(1’/*/’*/.,’/以下+/,(!.*’/以下+/,(!.*’/以下+/,(!.*’-—’’-—,’-—-!"!"#$%!"!"#$%!"!"#$%!(以上)/-’/.(!(以上)/!’-.)!(以上)/)’’.-!(1-()0!’-.)!(1-()0/’,.-!(1-()00’(./-(1,/0(0’(.--(1,/0(*+.)-(1,/0(+*.*,/1,(0/’(*.-,/1,(0/’,0.-,/1,(0/’,0.-,(1’/*(’/).,,(1’/*(’/).,,(1’/*(’/).,’/以下+(,(!.*’/以下+(,(!.*’/以下+(,(!.*’!—’’!—,’!—-!"!"#$%!"!"#$%!"!"#$%!(以上)(-’/.-!(以上)(!’-.*!(以上)()’’.!!(1-(),!’-.*!(1-(),/’,./!(1-(),0’(.)-(1,/)/0’(./-(1,/)/*+.*-(1,/)/++.’,/1,(0(’(*./,/1,(0(’,0./,/1,(0(’,0./’!,+ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!"#$%&%$%’()!"#$%&%$%’()!"#$%&%$%’()$%以下*%!"+(,$%以下*%!"+(,$%以下*%!"+(,$%—$$%—!$%—)!"!"#$%!"!"#$%!"!"#$%+"以上%%)$%(’+"以上%%+$+("+"以上%%’$$(%+"#)"%&+$+("+"#)"%&%$!(&+"#)"%&&$"(&)"#!%’"’$$(+)"#!%’"*,(*)"#!%’",,()!%#!"’%$"*(%!%#!"’%$!&(%!%#!"’%$!&(&!"#$%&"$%’()!"#$%&"$%’(+!"#$%&"$%’(+$%以下*"!"+(,$%以下*"!"+(,$%以下*"!"+(,$’—$$’—!$’—)!"!"#$%!"!"#$%!"!"#$%+"以上%")$%(*+"以上%"+$+($+"以上%"%$!(&+"#)"%!+$+($+"#)"%!%$!(&+"#)"%!’$$(%)"#!%%%’$$(%)"#!%%%&$"(&)"#!%%%,,()!%#!"’"$"*(&!%#!"’"$"*(&!%#!"’"$!&(&!"#$%’%$%’(+!"#$%’%$%’(+!"#$%’%$%’(+$%以下&%!"+(,$%以下&%!"+(,$%以下&%!"+(,$&—$$&—!$&—)!"!"#$%!"!"#$%!"!"#$%+"以上+%!$*(!+"以上+%)$%(,+"以上+%+$+(!+"#)"+&)$%(,+"#)"+&+$!(’+"#)"+&’$$(+)"#!%%"%$!(&)"#!%%"’$"(&)"#!%%"*,(*!%#!"%%,,()!%#!"%%$"*(&!%#!"%%$!&(’!"#$%’"$%’(+!"#$%’"$%’(+!"#$%’"$%’(+$%以下&"!"+(,$%以下&"!"+(,$%以下&"!"+(,$&—+$*—$$*—!!"!"#$%!"!"#$%!"!"#$%+"以上+%&$"(’+"以上+"!$*($+"以上+")$’("+"#)"+&,,($+"#)"+!)$’("+"#)"+!+$+(")"#!%%"$)&(")"#!%+%%$!(’)"#!%+%’$$(+$+)" 第四章木材室干工艺!"#!$""%&"’!!"#!$"$&(’&!"#!$"$((’!!$#%")$!*+’,!$#%"""%!,’)!$#%"""%!,’)%"以下,$+$!’,%"#%!)$%")’*%"#%!)$%")’*%!以下,$!$*’(%!以下,$!$*’(%&—+%(—%!$—%!"!"#$%!"!"#$%!"!"#$%*$以上*$*%*’$*$以上+"!%&’$)$以上+")%%’$*$#+$*!)%%)!*$#+$+,+%"’&)$#*$+"&(’!+$#!"*"&(’,+$#!"*$"%!’**$#!$+"%$,’!!"#!$"$%$&’)!"#!$*"&(’,!$#%"*$%""’+!$#%"""%!,’)!$#%""$%!,’&%"以下"$!$!’"%"#%!)$%")’*%"#%!""%")’+%!以下,$!$*’(%!以下)$!$*’&表*-"阔叶材室干基准选用表材厚.//树种%"!"、+$*$、"$)$,$、&$椴木%%—+%!—+%+—+%*—+!沙兰杨%%—+%!—（+%%—!）%!—+石梓、木莲%%—!%!—（!%%—!）%+—!白桦、枫桦%+—+%+—!%*—!!水曲柳%+—+%+—!!%+—%!%*—%!%"—%!黄波萝%+—+%+—!%+—%%*—%!柞木%+—!%*—!%*—%%"—%!核桃楸%+—+%+—!!%*—!!%"—%!色木（槭木）、白牛槭%+—!!%*—!!%"—%!甜锥、荷木、灰木、枫香、拟赤杨、桂樟%*—%!%"—%!樟叶槭、光皮桦、野柿、金叶白兰、天目紫茎%*—!!%"—%!檫木、苦楝、毛丹、油丹%*—!!%"—%!野漆%*—!%"—!!橡胶木%*—!%"—!%)—!!%*+% 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册材厚!""树种#$%$、&’(’、$’)’*’、+’水青冈、厚皮香、英车梧桐#)—#!#*—%!马蹄荷#*—#!米老排#+—#!麻栎、白青冈、红青冈#+—#!木周木、高山栎#+—#!裂叶榆、春榆#(—&#$—&!#)—%!毛白杨、山杨#(—&#)—&#*—&毛泡桐#*—(#*—(#*—(兰考泡桐%’—#%’—#%’—#注：!初含水率高于+’,的锯材，基准第#、%阶段含水率分别改为$’,以上和$’,-&’,；初含水率高于#%’,的铝材，基准第#、%、&阶段含水率分别改为)’,以上，)’,-(’,，(’,-%$,。"有火号者表示需进行中间处理。#其他厚度的锯材参照表列相近厚度的基准。$毛泡桐、兰考泡桐室干前冷水浸泡#’-#$天，气干$-*天。不进行高湿处理。节和控制。若加热期间湿度偏低，会导致开裂，湿度偏高又会使表层吸湿过多而延长干燥时间。在生产上，有时在干燥某些难干木料时，采用夜间停止室干作业的“间断干燥”法。即白天按基准操作，夜间停止加热和通风，关闭进、排气道进行“闷窑”。这是对波动基准的灵活运用。在闷窑期间，木材仍会继续干燥，含水率梯度也得到一定程度的缓和，从而可减轻或消除部分应力。同时还节省劳动力和能耗。不过基准不易调节，干燥时间也比连续升温干燥略长。波动基准可用于某些难干树种的干燥，也用于间歇真空干燥。但实际上，在常规室干生产中应用不多。(.干燥梯度基准木材干燥室的自动控制，多采用干燥梯度基准。所谓干燥梯度，是指木材的平均含水率!与干燥介质相应的木材平衡含水率"#$之比，用符号%&。即：!%&/"#$#(&% 第四章木材室干工艺表!"#三阶段室干基准表!基准标记和干燥介质参数!%&、!!%&、!基含水率准’()*+号阶段$!"!!!"!!!"!!!"!!!"!!,,-./3/!/6743/4/67,3/5/6543/3/6#33//6#.,4,./01/345/65#343/65/34,,/6#434,./6#34/64!.721/,1/.1/6.1,1/.!/613,1/.#/61#,1/.5/614,1//61!,/-./71./67771!/67!71#/655717/65,71/6#4,!1./01/75#/657757/65175,//6##75,1/6#/75/644.421/,/7,5/6.4,/713/6.1,/7.,/6./,/7../615,/7/61!3-./54./67554!/67!544/67/545/65.54/6##,.../01/7/#/6557/7/65/7/3/6##7/,,/6#,7//644..21/,//1#/6.4,//17/6.1,//13/6./,//.,/615,///614-./#3./675#3!/67.#34/653#3#/65##37/6#7!./01/5.#/65#5.5/6515.7/6#35.,//6#.5.,1/64#21/3,1!/6.#3,14/6.!3,1#/6..3,17/6./3,.//61#-./#.1/63!#../67##.!/671#.4/657#.5/65/4./01/#54/657#5#/654#55/65,#53/6#!#5,,/64721/7.11/6.#7.1./6.!7.1!/6.17.14/6./7.15/617-./451/63/45./67445!/67,434/65#45#/651#./01/#,4/657#,#/65!#,5/65/#,3/6#1#,,//64321/551,/6.#5511/6.!551./6.15514/613551#/615-./411/63/41./67!41!/67/414/65441#/65,5./01/44!/67/444/65#445/6#7447/6#!443/6#/21/5/1//6.45/1,/6.45/11/6.,5/1./6135/1!/615-./!51/63/!5./67!!5!/6537./01/4/4/6544/#/65/4/5/6##21/#1,7/6.##1,3/6..#11//6.,,!.. 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册基准标记和干燥介质参数!"#、!!"#、!基含水率准$%&’(号阶段!!"!!!"!!!"!!!"!!!"!!*+,0..,45)0.+,45+0.0,422)+,-.,010,42)011,420016,46)/.,1232,4+61235,4+0123),4+3*+,+5.,455+5+,45.+50,4263,+,-.,030,422031,42.036,462/.,1.36,4+61.32,4++1.35,4+,表072三阶段室干基准选择表锯材厚度"88树种基准种类..以下..-+,+,-0,0,-1,1,-6,6,-2,2,.-5151-3,,6—(6—’2—’2—&2—&2—%2—%5,—%红松云杉软标.—(+—’+—&0—&0—%1—%6—%2—%雪松冷杉强3—(3—’3—&.—&.—%+—%——标+—&0—%1—%1—$6—$5—%)—%3,—%落叶松强3—&.—%+—%+—$————山杨椴木+—’+—%0—%1—&6—&2—&5—&)—&标强白杨.—’.—%+—%0—&————+—(0—’0—&1—&6—%2—%5—%)—%标桦木赤杨强.—(+’+—&0—&————0—’1—&6—&6—%2—%5—%)—%—标强水青冈槭木.—’+—&0—&—————柞木榆木1—’6—&6—%2—%5—%)—%)—%—标强核桃楸+—’0—&1—&—————千金榆水曲柳1—&1—%6—’6—%2—&5—&5—%—标强6—&6—$2—%5—%5—%)—&)—%—这是木材干燥技术上的特殊梯度定义，并非严格意义上的梯度定义。干燥梯度可直观地反映干燥的快慢。当木材含水率高于周围介质状态相应的平衡含水率时，木材将向介质中蒸30+0 第四章木材室干工艺发水分。两者相差越大，即干燥梯度越大，水分蒸发就越快。干燥过程中，木材含水率的变化和干燥介质的平衡含水率变化都可用电测含水率法进行动态监测，因此可随时求得干燥梯度，这样通过控制介质的平衡含水率，也即控制介质的温度和相对湿度，可使干燥梯度维持在一定范围内。一定的木材只要根据其干燥的难易程度，在不同的含水率阶段设定合适的干燥梯度，就可控制干燥过程。专业干燥设备制造商，通常根据各自设备的特点，提供相应的干燥基准和操作说明，其方法大同小异。现以德国!"##公司用于$%&’()*+,-./0型自动控制装置的干燥梯度基准为例介绍如下：该基准及其选用如表1/2和表1/3所列。基准分三组，每组又分软、适中和硬三种干燥强度，共九个基准。被干木材按树种选择基准组别，另外再规定各树种的初期温度和后期温度，由木料厚度决定干燥强度。厚度在45))以上的用软基准，65745))的用适中基准，65))以下的用硬基准。树种类别仅用于电阻法测量时修正木材含水率值。表1/2的基准一般储存在微机中。使用时，只要将树种类别、终含水率、基准组别、干燥强度、初期温度、后期温度和调湿处理时间七个参数输入微机，机器就可自动控制干燥过程。有些自动控制装置并没有将固定的基准储存在微机中。完全是由设定的参数执行全过程自动控制。如!"##公司的$%&’()*+,-"/4!型，只是根据基准表推荐的干燥梯度范围、树种类别、干燥强度、初始温度、最终温度、调湿处理时间和终含水率这七个参数来控制干燥过程。使用该法应注意室内的含水率测量点不能少于三点。机器以各测点的含水率平均值，作为执行干燥基准的依据。（二）时间干燥基准时间干燥基准是指干燥过程按时间划分阶段的干燥基准。即把整个干燥过程所需要的时间分为若干个时间阶段，如二段、三段或四段，并按每一时间阶段规定相应的介质温度和相对湿度。每一阶段的干燥时间可以直接以具体时间来表示，例如每28、或908甚至更长的时间为一阶段。也可用某阶段干燥时间占过程总时间的比率系数来控制。表1/95即为时间干燥基准。表1/99为916: 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册时间干燥基准选用表。时间基准是在含水率基准的基础上总结出来的，即对一定的干燥设备，当于燥某一树种、某一规格的木料时，用含水率基准已取得了丰富的干燥经验，操作者对各含水率阶段所需时间已心中有数，只要干燥室性能稳定，控制可靠，仅根据时间来掌握，不测定干燥过程中含水率表!"#干燥梯度基准基准各含水率阶段的平衡含水率值$%（斜线上方）和干燥梯度$%（斜线下方）组别&’%(’%!’%)’%*(%*’%+(%+’%&%+!,)+!+),-+),)+),++’,(-,!!,*+,-软*,)+,.+,.*,’*,!),(第+),)+)+*,-+*,)+*,+.,(&,!),*’,-一适中组*,!*,+*,+*,)),+.+*,)+*++,-++,)++,+#,((,!*,*’硬*,-*,)*,!*,#!,(++,-++,!++,++’,#+’,&#,!(,#),*+,+软*,#*,!*,!*,&),+(第+’,-+’,!+’,+.,#.,&-,!!,#*,*’,+二适中组),+*,&*,-),+!,(&,’.,-.,!.,+#,##,&&,!),#+,*’硬),!*,.),+),.#.,).,+#,.#,-#,(&,-!,(*,!’,&软),!*,.),’),)!,*+’第#,-#,+-,.-,--,((,-),(+,!’三适中组),.),)),(!,)--,)-,+&,.&,-&,(!,-*,(’,!’硬!,(),#!,)&*(+!)& 第四章木材室干工艺表!"#干燥梯度基准选用表树种树种组别基准组别最初温度$%最终温度$%树种树种组别基准组别最初温度$%最终温度$%赤杨&’()*+),)*-)栎木&.!(*((+)*,)白蜡树&’()*+)+(*,(三角叶杨&’+)*,),)*-)椴木’&((*+(,)*-)苹果木&.()*+)+)*,)桦木&’+)*,),)*-)榆木&.()*+)+(*,(黑桤木&’()*+),)*-)七叶树&’!)*()+(*,)黑刺槐&.()*((+(*,(冬青&.&(*!)((*+)黑核桃&’!(*((+(*,(月桂树&’+)*,),)*-)蓝桉木&.&(*!(()*((红栎’.!)*!(+)*,)变色桉木&.&(*!)+)*+(白栎’.!)*!(+)*,)山核桃’.!(*((+(*,(梨木’.()*+)+)*,)核桃&’!(*((+(*,(李木&.()*+)+(*,(黄杨木’.!)*()((*+(柚木’.()*((+(*,(樟木&’()*+),)*-)紫树&’!(*()+(*,)杨木&’+)*,),)*-)香槐&.!(*()+(*,)铁树&&+)*,),)*-)紫杉&’!(*()+)*,)槭树&.!(*((+)*,)红松&&+)*,),(*-(红木&&+)*,),(*-)白松&&+!*,(,(*-)橡胶木.&()*+)+(*,(落叶松&’+)*,),)*-)木棉&&+(*,(,(*-(铁杉&&+)*,),)*-)栗树’’()*+),)*-)云杉&&+(*,(,(*-(的变化，同样可以获得满意的干燥结果。可见时间基准是由含水率基准演变的操作基准。该基准控制方便，但不同型号干燥室，由于其空气动力特性差异，干燥同样木料时，干燥速度不一定相同，因此，该基准不便通用。另外，由于没有干燥过程的信息反馈，遇到供汽压力不稳、停电、设备故障等意外情况，操作上往往存在盲目性，极易造成干燥缺陷或不干。该基准适合木材树种和规格较单一的企业，如地板厂等。.!&, 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册（三）连续升温干燥基准连续升温工艺（!"#）是$%世纪&%年代’()(’*+,-./提出的（美国专利）。其工艺要点是：干球温度从接近于实际环境温度开始，在干燥过程中等速上升（上升的速率取决于树种、木料厚度和干燥质量要求等），无须控制相对湿度，也不进行中间调湿处理。但要求介质以层流状态通过材堆（气流速度为%(012345），并不改变气流向。这种工艺的原理是：（2）干球温度等速上升，使室内空气（干燥介质）与木材表面之间保持明显的温度梯度，从而确保介质源源不断地供给木材蒸发水分所需的热量，并尽量使热量消耗于蒸发水分而不是提高木材本身的温度。（$）介质以层流状态通过材堆，使木材表面具有饱和程度较高的气流稳定层，因此，无须控制相对温度，就能维持木材表面相对湿度较高的状态。这是与普通常规干燥工艺理论不尽相同的另一观点。不难看出，连续升温工艺是一种方法简单，操作方便，干燥快速，又可节能的干燥工艺。在美国广泛用于针叶材的干燥，升温速度为%(060(078（9干燥厚度0%33以上的木料为26:749）。对同一厚度的木料通常以同一升温速率等速上升，很适合采用自动化程序控制，干燥效率较高。澳大利亚;<55-=根据连续升温工艺的原理，以含水率$0>为界限，分两阶段以两个不同速率使干、湿球温度同时等速上升，并限制最高温度为?07的所谓“连续变化基准（!@)）”，用于干燥阔叶材也获得成功。例如干燥2%%33A0%33的新鲜银丝皮桉（BC.干到2L(2>，干燥时间L2$小时，而采用普通常规工艺时需2:%0小时，干燥速率快:倍以上。显然，连续升温和连续变化工艺不考虑中间调湿处理，此工艺干燥厚板或硬阔叶材时，易引起表面硬化而导致内裂，以同一速率升温或分两段也不甚合理，因为在前、中、后期干燥的难易程度是不同的。2L:? 第四章木材室干工艺!"世纪#"年代以来，连续升温工艺在我国的应用相当普遍。若干燥时间不太长，或炉气干燥，采用这种工艺非常方便，效果也较好。通常的做法是根据木料的树种、厚度和初含水率，设定初始温度和最高温度，并估计总的干燥时间，再设定升温，也可只升干球温度，湿球表$%&"时间干燥基准基准序号干燥阶段干球温度’(湿球温度’(相对湿度’)干燥时间系数’)&&""&"&!&!"$"&*+,$$&-"!!&&+,"&,,"&*+,*.&-"-!&&$,!!","&*",$.!$"$!&&","!"+"&*","$--".!&"","!*!"-&&"+#&#."&*",+.+-.+!&"",+-*-"-&&","!"-.&#",".&-"!*+,$$&!",-&"+,"!-!"$&&"+#&,-"&#"+*+!-"!*",&$.!"#-&"",$-.!"$&&","!"-"&$-* 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册基准序号干燥阶段干球温度!"湿球温度!"相对湿度!#干燥时间系数!#%)*)+)+’+&**)(-,&+$’$*),(&&+(%+*)(&,’+%)*)&))’+&**)),(&+%+’$*),(&&+(%+*),&$’+%),,*)+’+&*+,)-,&+%%’$+)’($&+(%++)&’&’+%)&,’,,’+&*+,,-(&+%&’**,$((&+($,,,&*’+%,(,+*&’+&)&,,),&+%’’)*,),%&+(*(,((%’+%-+(&,&’+&-(((-,&+%(’,(($(-&+(),-&’+’+%)(,$*+’+&*+)%,*&+%-’*,,*(,&+($+,&&$’+%((+ 第四章木材室干工艺基准序号干燥阶段干球温度!"湿球温度!"相对湿度!#干燥时间系数!#$%)%$*&’+&*(%’%+&+$%’*)%+(’&+()(,)’+’+$%+%$*-’+&*+%’*+&+$*’*%%(,)&+()&%&(+’+$%(%+)&’+&*&%%*%&+$)’*)%*%$&+()(%(($’+$)+%-%&’+&-+*’(-&+$-’$++*%’-&+($$+*+&+’+表(.$$时间干燥基准选择表树种厚度红松美国松雪松白松椴木杨木落叶松桦木色木水曲柳榆木核桃楸黄波罗柞木越南杂&*以下$$$$$$(-$&$&$&$&$$$$$’$*&)/’*$$’’’$,$+$&$&$&$%$$$$$’$)’)/(*$$((($,$&$&$&$%$&$&()/,*&&%%%,)/%*,,)))%)/****$-$-温度始终保持不变。可以不进行中间处理，也可照常进行中间处理。也不考虑气流速度以层流状态通过材堆。当温度达到最高温度以后保持温度不变，直到$(($ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册木材含水率达到要求的终含水率，最后再进行终了调湿处理。表!"#$为部分木材炉气干燥连续升温基准表。表!"#$炉气干燥连续升温基准表干燥温度湿球温度树种厚度%&&升温范围%’升温速度%’·("#升温范围%’升温速度%’·("#$$以下)*+#**约#,-!.+/)*,-*松木$$+.*)*+0)约#,#!!+/**,!*杉木.*+!*)*+0*约*,-!)+/**,.)椴木!*+)*)*+-)约*,/!)+/**,.*杨木$*+.*)*+0*约#,*!)+/)*,))马尾松.*+!*)*+-)约*,1!)+/**,.)花旗松!*+)*)*+-$约*,)!)+/**,.*桦木$*+.*)*+--约*,/!)+/**,.*.*+!*)*+-)约*,!!/+/**,$*落叶松!*+)*)*+-$约*,.!/+/**,#1柳桉$*+.*)*+-)约*,!)!/+/**,$.槠树.*+!*)*+-*约*,.!1+/**,#)枫香!*+)*)*+1)约*,$!-+/**,#*三、干燥基准的选用与制定对于新建的干燥室或干燥未曾于过的木材时都需要确定基准。一般首先从有关基准中选用，若不能选到合适的基准就要制定。#!!$ 第四章木材室干工艺（一）干燥基准的选用合理的干燥基准应在保证干燥质量的前提下，最大限度缩短干燥周期，降低干燥成本。选择基准，首先要确定基准的类型。如前所述，含水率基准通用性强，便于使用过程中随时修定，干燥质量容易保证，以此为基础可以制定其他干燥基准。因此，一般先选含水率基准。在使用过程中通过总结经验，熟悉木材的干燥特性和设备性能，如果必要，再过渡到时间基准等其他基准上来。但如果对其他干燥基准有使用经验，也可直接选用。表!"#、表!"!、表!"$、表!"%、表!"&’和表!"&#分别列出了部分含水率干燥基准、三阶段干燥基准、干燥梯度基准、时间干燥基准和连续升温基准等，可供参考选用。这几种基准从软到硬自成系列，并有其相应的选用表。基准选择的主要依据是木料树种和厚度，其次要考虑其用途和干燥质量要求。对质量要求较高的木料，可选择适中或偏软的基准。反之选择偏硬基准。当不同树种、不同厚度、不同含水率同在一起干燥时，要按难干树种、较厚或含水率较高的木料选择基准。选用中华人民共和国林业行业标准()*+&’,%—&--#《锯材窑干工艺规程》设立的含水率干燥基准（表!"#和表!"!）时应注意以下问题：（&）当木材的初含水率高于%’.时，基准第&、#阶段的含水率分别改为/’.以上和/’.01’.；初含水率高于&#’.时，基准第&、#、1阶段含水率应分别改为,’.以上，,’.0!’.，!’.0#/.。（#）选用表中有!号者，表示需要进行中间热湿处理。（1）若木材的厚度不是基准表中规定的厚度，可采用相近厚度的基准。例如当材厚为#’22时，如干燥质量要求较高，可用材厚#/22的基准；若干燥质量要求不太高，可用材厚&/22的基准。（!）对于风速&234以下的强制循环干燥室，采用该系列基准时，干湿球温度差均应增加&5。（/）干燥半干材时，可在相应含水率阶段干球温度的基础上，进行充分预热处理后，再缓慢地过渡到相应的含水率干燥阶段。过渡阶段的介质状态可取相&!!1 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册应含水率阶段的干球温度，湿球温度按前一阶段相应的干湿球温度差确定。过渡时间不小于!"#"$小时，木料较厚的，过渡时间长一些。（%）无喷蒸设备的干燥室，为确保基准中的干湿球温度差，应适当降低干球温度。（&）基准表中所列参数均以材堆进风侧的介质状态参数为准。若干湿球温度计不在材堆进风侧，则干燥基准参数必须依据实际情况进行修正，介质进出材堆的温度差一般为"#’(，干湿球温度差将会降低!#$(。实际差与材堆宽度、气流速度和木材含水率等因素有关，若材堆较宽，气流速度较小，木材含水率较高，介质穿过材堆后的温度将有较大的下降，湿度将有较大的提高。（’）木材干燥特性的多变性和干燥设备的多样性对干燥工艺都有影响。例如，同一树种的不同“亚种”、不同产地甚至同一株树的不同部位，干燥特性都不尽相同。另外不同干燥室因温湿度计安放的位置、材堆宽度、气流速度的大小及其分布均匀度等的不同，使仪表检测的介质状态参数与材堆中的真实状态或多或少有些差异，甚至差别较大。因此，干燥基准不能生搬硬套，首次选用时，操作要多加小心，注意总结经验并加以修正。［例!］：红松板材，厚度"’))，初含水率为’*+，试确定其干燥基准。［解］：红松属针叶材，查表$,-，选定基准号!,-，并在表$,"中找出干燥基准表，由于!初.’/+。则调整后第!、"阶段的含水率的干燥基准如下：!0+"0(!"0(#$%0+*/以上’/’12-*/#-/’*!"&2!-/#"*1/!%*2&"*#"/1*"/$2’"/#!*!//"*-2’!*以下!!/-*"2$!$$$ 第四章木材室干工艺［例!］：水曲柳家具用材，厚度"#$$，初含水率%#&，试确定其干燥基准。［解］：水曲柳属阔叶材，查表’(#，考虑到初含水率不太高，质量要求一般，因此，选用偏硬的基准)"(!!如下：!*&"*+!"*+#$%*&’,以上%#’)"1%’,-",%.#)!1"",-!#.,/01%!#-!,.#)!.1"!,-)#/,)#%1!)#以下0,!,’1/［例"］：栎本地板毛料，厚度!#$$，已经过部分气十，室干前初含水率为!/&左右，试确定其干燥基准。［解］：由表’(#知，其基准号为)/()!，初含水率在",&以下各阶段的基准如下表。开始干燥前应充分预热，然后用!’2的时间过渡到该基准的第一阶段。!*&"*+!"*+#$%*&过渡!’2’#"",-!#’##)!1%!#-!,#,/01/!,-)###)!.1%)#-)!%,)#%1’)!以下.,!,’10（二）干燥基准的制定新基准的制定方法有多种，如比较法、图表法、分析法、百度法等。后两种一般在实验室进行。在此仅就比较法和图表法介绍如下：)1比较法可选用材性和干燥特性相近树种的干燥基准作为参考基准，并通过试验进行修正。所谓材性和干燥特性，是指木材的基本密度、弦径向收缩)’’# 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册系数及其比率和木材的构造特征（如木射线的粗细及数量，细胞形态、细胞壁的厚薄及纹孔分布情况）等。对参考基准进行试验时，如用小型试验设备，当试材数量较少时，可先用较硬的基准进行试验，根据干燥质量情况再由硬到软逐步调整，直到满意为止。若试验在生产性干燥室中进行，为防止损失，试验基准应由软到硬逐步修正。试验过程中应经常检测含水率变化及干燥应力发展情况。!"图表法根据凯尔沃思（#$%&’$(%)）的研究，干燥基准可以直接由图*+,、表*+-,和表!+!来确定。图*+,干燥基准推荐图（.）适用于针叶材（；/）适用于阔叶材首先，根据被干木材的含水率!（指沿厚度的平均含水率），由图*+,确定表征介质状态的平衡含水率"#$或干燥梯度%&。表*+-,干燥温度推荐表树种最初温度01纤维饱和点以下的最高温度01栎木*232栎木、黄杨、桉树*242栎木*252巴西松3262黑胡桃3252山毛榉、鸡扑槭、山核桃4252桦木、落叶桦、桦木6252黄杉属、松木6272冷杉、云杉、松木-22-!2当木材的含水率在纤维饱和点以上时，介质的平衡含水率取定值，在-*8-**4 第四章木材室干工艺!"#$的范围内，根据树种和干燥速度要求，由图%&’确定。木材含水率在纤维饱和点以下时，介质的平衡含水率状态随木材含水率的变化而变化，但对一定的被干木材，它们的比例关系———表证基准软硬程度的干燥梯度!"应基本维持不变，也可根据树种和干燥速度要求由图%&’确定，并由该图查得对应的平衡含水率值。干燥梯度的取值范围在"(’!%之间。干燥质量要求较高时，建议按如下取值：针叶材：!")*(+；阔叶材：!")"(,。当木材厚度小于’+--并可快速干燥时，建议按如下取值：针叶材：!")’(+!%(+；阔叶材：!")*(+!’(+。表%!"’是推荐的干燥温度值。根据干燥温度和图%&"’查得的平衡含水率，再查表*&*确定相应的相对湿度和湿球温度值。［例］：现在要干燥’+--厚的桦木板材，初含水率,+$，终含水率#$，试用图表法确定其干燥基准。［解］：!确定干燥温度：由表%&"’查得，最初温度为.+/，最高温为#+/；"确定干燥条件：纤维饱和点以上，取#$%)"0$，纤维饱和点以下取!")*(,；#划分阶段：纤维饱和点以上为一阶段，纤维饱和点以下，含水率每降,$为一阶段；$确定相对湿度和湿球温度：纤维饱和点以上，根据平衡含水率"0$、干球温度.+/查表*&*知，干湿球温度差为’/，因此湿球温度0./；对于纤维饱和点以下各阶段，须先以阶段含水率和干燥梯度计算平衡含水率，再通过干球温度和平衡含水率，用上述方法查表*&*确定湿球温度。%所查得的干燥基准如下表所示。"%%. 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册含水率!"干球温度!#湿球温度!#相对温度!"平衡含水率!"干燥梯度$%&’%+%,+*+),’/)&)/-’%&($+$,-++)(&)%(/$($&(%+$,+,-)%&*(/$(%&)$*%,*$**&,(/$)$&)%*%,(.’,&.(/$)%&**%$,’%.&’/((/$还可根据经验就该法查得的基准作适当的修正。例如，在含水率.%"&’%"时，将平衡含水率降到)."，并在含水率降到(%"以后，将干燥梯度提高到’。这样可加快干燥速率而不影响干燥质量，使基准更为合理。因为当应力改变方向时，应及时转变干燥阶段。且桦木不易发生内裂，后期可较大幅度地提高干燥速度。由干球温度确定湿球温度还可以用直接查图方法，这种方法误差略大，在此不作介绍。第四节木材室干过程与干燥曲线木材室干属对流干燥，被干木材在室内按一定要求垛成具有水平气道或兼有垂直气道（用于自然循环干燥）的材堆，介质在室内均匀而有规律地流动，形成单向循环或可逆循环。气流先通过加热器吸收热量后，以一定的流速穿过材堆，将热量传给木材，并把木材中蒸发出的水分带走，然后由进排气道排出部分废气，同时吸入一些新鲜空气补充，使相对湿度维持在一定的水平。如此周而复始地进行热湿交换，使木材变干。木材室干不同阶段，其干燥应力与变形都有不同的变化。研究分析各阶段干燥的特点和规律，有助于制定正确室干工艺，使干燥过程得以顺利进行。木材室干过程可用干燥曲线来描述。所谓干燥曲线是指干燥过程中木材含水率与时间的关系曲线，如图.0.所示。有时还用温度曲线，即木材干燥温)..* 第四章木材室干工艺度（注意不是介质温度）随干燥时间的变化曲线。不同木材间，干燥曲线和温度曲线不尽相同。从干燥曲线可以看出，木材干燥过程一般可能分三个阶段：!"预热阶段提高木材的温度，使其达到内外温度一致，以利于干燥阶段木材内部水分向表面传导。如图#$#%!段。这一时期，木材表面几乎不蒸发水分，含水率变化不大，干燥速度为零。&"等速干燥阶段如图#—#!"段。在此阶段由木材表面蒸发自由水，表层的含水率保持在接近纤维饱和点的水平，由于内部自由水的供应足以补充表面蒸发，干燥速度固定不变。如果木料的初含水率低于纤维饱和点，则不存在等速干燥阶段。图#$#木材干燥曲线’"减速干燥阶段图#$#"#段。在此阶段由于内部水分的减少和水分移动距离变长，导致内部水分的移动速度远小于表层水分蒸发速度。干燥速度逐渐缓慢，而且越接近终含水率，干燥速度越小，到干燥终了时等于零。!##( 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册第五节木材室干工艺的制定与实施一、室干工艺的制定制定木材室干工艺是指依据企业的具体条件（设备类型、被干木材的树种、用途及干燥质量等要求）来确定：!木材的堆垛方式（隔条的间距、规格）；"干燥基准；#热湿处理（预热、中间处理、终了处理等）的工艺条件；$木材终含水率和干燥质量要求。其中!和"前面已述及。（一）干燥过程中的热湿处理热湿处理指在高温高湿介质中对本材进行处理的方法，义称调湿处理。在适当的时候进行恰当的热湿处理是消除干燥应力的最佳方法。根据处理阶段和处理作用的不同，热湿处理可分为预热处理、中间处理和终了处理等阶段。!"预热处理材堆装入干燥室后，通常先进行预热处理。目的是对木材加热，以提高木材心层的温度，使含水率梯度方向与温度梯度方向一致，同时舒张表层毛细管，提高水分的传导性，以便进入干燥阶段后，能加速内部水分向表层移动。对于半干木材和气干材，预热处理可消除气干过程中所产生的表面张应力；对于湿材和生材，预热处理还可使含水率偏高的木材蒸发一部分水分，使初含水率趋于均匀。预热处理一般分两步进行。首先使介质温度升高到#$%$$&，并维持’"$%!小时，使室内设备和壳体内壁及木材表面加热，以免在高湿处理时在这些固体表面产生冷凝水。然后再进行预热处理（热透阶段）。这一阶段通过喷蒸与加热相结合的方法，使介质的温度、湿度同时升高到要求的状态，并保持一定!#$’ 第四章木材室干工艺时间，让木材充分热透。预热处理的工艺条件：温度比基准第一阶段温度高!"#$%。硬阔叶材取!%，软阔叶材及厚度!$&&以上的针叶材取’%；厚度!$&&以下的针叶材取#$%。相对湿度按绝大多数木材保持既不干燥，也不吸湿的原则进行控制，一般!初()*+时，!,-’+"#$$+；!初.)*+时，!,-$+"-)+。预热时间应使木材中心温度不低于规定介质温度/%。不含介质升温时间，通常冬季为#0*")123&（厚度），夏季为#"#0*123&（厚度）。预热结束后，应将介质温度和湿度缓慢降到基准相应阶段的规定值，即进入干燥阶段。)0中间处理木材在干燥过程的前期会产生表面张应力，严重时会引起表裂，而中、后期会出现表面硬化，严重时会造成内裂。中间处理就是在干燥过程中以消除表层张应力和表面硬化的调湿处理。即通过高温高湿处理，使木材表层充分湿润并提高塑性，因而可消除干燥应力和解除表面硬化，同时还能使表层毛细管舒张并减缓含水率梯度，以利于继续干燥，经中间处理后再转入干燥时，在一定的时间内，干燥速率明显加快而不会引起木材的损伤。中间处理要求干球温度比当时干燥阶段的温度高’"#$%，但干球温度最高不超过#$$%。湿度按介质的平衡含水率比当时阶段基准相应的平衡含水率高*+"!+来确定，或近似按干湿球温度差)"/%控制。每次处理的时间因木材的树种、厚度和应力大小而异，可参考表45#4，也可近似地凭经验估计：针叶材和软阔叶材厚板，以及厚度不超过*$&&厚的硬阔叶材，中间处理时间为每#3&厚度#小时左右；厚度超过!$&&的硬阔叶材和落叶松，每#3&厚度为#0*")小时，材质硬的和厚度大的，处理时间应相应长些。针叶材和软阔叶材的中、薄板，以及中等硬度的阔叶材薄板，可以不进行中间处理。中间处理的时机和次数与树种、厚度、初含水率及干燥基准的软硬度有关。对于透气性好的针叶材和软阔叶材，若采用的基准软硬度适中时，后期发生内裂的可能性不大。中间处理主要以防止表裂和改善干燥条件为主，只要在含水#4*# 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册率减少!"#$!"%时处理一次即可。对于中等硬度的阔叶材中、厚板，处理!$%次。处理两次时，可分别在含水率降低!"#时和含水率降到%&’附近进行。对于较硬的阔叶材中、厚板，应处理三次或三次以上，可考虑在含水率为(&’、#&’、%&’、!&’附近进行。具体操作时应通过应力检验，在表面张应力达到最大值时，或当表面硬化较严重时（残余应力较大）进行处理。处理结束后也应检验处理效果，必须使应力或表面硬化基本解除，即所检测的应力指标在一、二级材质量标准的范围内，才算达到处理效果，但在取得经验以后，可不必经常检验。硬阔叶材容易发生内裂，中间处理的重点是防止后期干燥发生内裂，必须充分地解除表面硬化。但防止前期发生表裂，保持木材的完整性，对确保整个干燥过程的顺利实施和干燥质量也是至关重要的。中间处理结束后应将介质状态降到下一阶段的基准参数。#)终了处理木材干燥到所要求的终含水率，无论沿横断面的含水率分布是否均匀，其内部都有不同程度的残余应力存在。为了消除这种应力所进行的调湿处理叫做终了处理。对于要求干燥质量为一、二、三级材的木材，必须进行终了处理。终了处理的介质状态：干球温度比基准最后阶段高*$+,，湿度按介质状态的平衡含水率比木材终含水率高(’$*’来决定。例如，当要求木材终含水率为!-’时，终了处理介质的平衡含水率!(’，再由干球温度和平衡含水率查表%.%得知干湿球温度差。假定终了处理的温度为/-,，则其终了处理的干湿球温度差而为#,。一般终含水率都在!-’上下，因此，终了处理的介质湿度，可近似按干湿球温度差#,确定。终了处理维持的时间与树种、厚度、基准软硬程度、有无进行中间处理及干燥质量要求等因素有关。可参考表(.!(。也可按树种和厚度近似地估计：针叶材和软阔叶材厚度小于*-00时，每!10厚度处理!)&$#小时；对于硬阔叶材，每!10厚度处理!)&$%小时；处理时间随材质硬度和木材厚度的增加而增加。终了处理效果应以实际检验干燥应力指标符合相应等级干燥质量标准为!(&% 第四章木材室干工艺依据。对于室干后不再锯解的次要用材，如箱板材、水泥模板等，允许存在一定的残余应力，终了处理可不必过于严格。终了处理要注意不能处理过度，否则容易产生“逆表面硬化”。所谓“逆表面硬化”，是在表层长时间吸湿润胀的情况下，内层受到拉伸并发生塑性固定。这样，当表层吸湿的水分表!"#!终了调湿处理时间表木料厚度$%%树种&’、()!)、’)*)+)、,)红松、樟子松、马尾松、云南松、云杉、冷杉杉木、柳杉、铁杉、陆均松、竹叶松、毛白杨、&(-**-.!#)-#’!山杨、沙兰杨、椴木、石梓、木莲拟赤杨、白桦、枫桦、橡胶木、黄波萝、枫香、白兰、野漆、毛丹、油丹、檫木、苦楝、(*-#&!#&-#,!米老排、马蹄荷落叶松(,-#’!#’-&)!水曲柳、核桃楸、色木、白牛械、樟叶械、春榆、老皮桦、甜锥、荷木、灰木、挂樟、紫茎、野柿、*!#)-#’!#’-&’!&’-!)!裂叶榆、水青冈、厚皮香、英国梧桐、柞木白青冈、红青冈、稠木、高山栎、麻栎,!注：!表列值为一、二级干燥质量木材的处理时间，三级干燥质量木材的处理时间为表列值的#/&。"有火号者表示需要进行中间处理，处理时间为表列值的#/(。干燥后，又会出现表层受拉内层受压的残余应力，同原来的残余应力方向相反。这种由“逆表面硬化”造成的残余应力不易解除。终了处理后，应在干燥基准最后阶段的介质状态下继续干燥，并在和终含水率相平衡的空气状态中使木材保持若干小时，进行调节处理，使没有干好的木材变干，过干的木材适当吸湿，实现终含水率沿木材断面的分布均匀。干燥过程结束后，关闭加热器和喷蒸管的阀门。为加速木材冷却，通风机继续运转，进、排气口呈微启状态。待木材冷却后（冬季()0左右；夏、秋*)0左右）才能卸出，以防止木材发生开裂。干木材存放期间，要求库房气候条件稳定，力求和干木材的终含水率相平#!’( 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册衡，使木材在存放期间含水率不发生大的变化。对于贮存时间较长的木材，应按树种、规格分别堆成互相衔接的密实材堆，以减轻木材的含水率变化。现举例说明热湿处理各阶段工艺条件的制定过程。［例］：冬季干燥!"##厚柞木板材，若!初$%"&，!终$’&，试确定其热湿处理工艺条件。［解］：采用国标基准，查表%()，基准号为*%(+，再查表%(%得基准表如下：!,&!",-!",-#$%,&%"以上/"%*!1’%".!"/+)*+1)!".+)/)’21’+).+"0"*+01)+".*)0)*)/1!*)以下’)+"%12由于3初$%"&4’"&，故可直接在此基准表的基础上确定热湿处理各时期的工艺条件。预热处理工艺条件："$/"-5/-$//-，!"$"-，处理时间/小时。中间处理：考虑!初$%"&，被于木材属较硬阔叶材中厚板，因此确定中间处理两次，分别选在!$!"&和!$+"&时进行。!$!"&时："$/)-5’-$0!-，#$%$21’&5)&$*%1’&，查平衡含水率表+(+得知!"$!-；处理的时间为!6。同理，!$+"&时："$’!-，#$%$/1!&5)&$**1!&，查平衡含水率表+(+得知上!"$/-。终了处理工艺条件："$’)-5/-$2*-，#$%$’&5/&$*%&，!"$!-，时间/6。*%)% 第四章木材室干工艺将上述热湿处理工艺列入基准表，则干燥全过程基准表如下：!!""!#!"!##$%!"备注预热$$%$&’(%$%()*+,(%-*%$./).+/中间处理0**)(+,*&*/-./$/,1+,./-.%0%).0+/中间处理,*$))+**&.%-)/0/)/$+*)/-,,/.%(+1终了处理1)*)($&表面干燥,/.%(+1-,缓慢降温*%-$%)%-))（二）木材（锯材）干燥终含水率的确定和干燥质量要求（)）终含水率根据用途和使用地区的平衡含水率确定。以用途为主，地区为辅。按用途要求的木材室干含水率参见表(2)/。因气候条件而异，我国不同地区的平衡含水率参见表(2*。对室外使用的木制品，也可按使用地区的平衡含水率确定，但应比使用地区或处所的平衡含水率值（最低月份）低."-*"。如使用环境有暖气设备，木材终含水率应适当低些，或取表(2)/中的下限。（.）被干木材的干燥质量要求：主要依据用途和使用要求确定，国家标准34$(1)—)1,《$锯材干燥质量》规定了四个等级：)(// 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册表!"#$我国不同用途的干燥锯材含水率!!含水率%&!含水率%&锯材用途!锯材用途!平均范围平均范围!!!飞机制造’$(#)精密仪器盘*$(#)!!!火车制造农业机械零件##+(#!!!!客车内部#)’(#,农具##+(#$!!!货车#-#)(#$枪炮用材’.(#-!!!汽车制造军工包装箱!!!客车#)’(#,箱壁##+(#!!!!卡车#-#)(#$框架滑枕#!##(#’!!!船舶制造##+(#$普通包装商#!##(#’!!!家具制造乐器包装箱#)+(##!!!胶拼部件’.(##文具制造*$(#)!!!其他部件#)’(#!玩具制造’.(##!!!镶木地板’.(#-体育用品’.(##!!!缝纫机台板++(#-运动场用具#)’(#,!!!建筑门窗#)’(#!电气器具及机械装置.!(+!!!室外建筑用料#!#-(*铅笔板.,(#+!!!采暖室内用料*$(#)鞋楦.!(+!!!机械制造木模*$(#)火柴#)’(#-!!!纺织器材木桶.$(’!!!梭子*$(#)电缆盘#!#-(#’!!!纱管’.(##铺装道路用木材-)#’(,)!!!织机木构件#)’(#,远道运输锯材-)#.(--!!!乐器制造*$(#)钟表壳*,(#)!!!细木工板’.(##卫生筷*$(#)!!!竹材地板’.(##牙签*$(#)一级材：基本保持木材固有的力学强度。适用于仪器、模型、乐器、航空、纺织、精密机械制造、鞋植、钟表壳等。二级材：允许部分力学强度有所降低（抗剪强度和冲击韧性强度降低不超过$&）。适用于家具建筑门窗、车辆、船舶、农业机械、军工、文体用品等。#!$. 第四章木材室干工艺三级材：允许力学强度的降低，适用于室外建筑用料、普通包装箱等。四级材：指气干或室于至运输含水率（!"#）的木材，完全保持木材的力学强度和天然色泽。适用于远道运输木材或出口木材等。实际生产中，室干木材的终含水率和干燥质量，一般根据用户订单确定。二、室干操作实施（一）操作步骤（$）检查干燥室壳体及其设备，确认全部设备仪器工作可靠（详细内容见本章第一节）。（!）明确终含水率和干燥质量要求，制定室干工艺（含基准和热湿处理）。（%）测定初含水率，制取含水率检验板和应力检验板，装堆入室。（&）关闭大门和进排气道。（’）启动风机。有多台风机的干燥室，应逐台启动，不能数台风机同时启动，以免起动电流（是正常工作电流的&()倍）叠加造成供电系统过载。（)）打开疏水器旁通管的阀门，然后缓慢打开加热器阀门，使加热管路系统缓慢升温，并排出管系内的空气、积水和锈污，待旁通管有大量蒸气喷出时，再关闭旁通管阀门，打开疏水器阀门，使疏水器正常工作。（*）当室内干球温度升到&"(’"+时，须保温",’-，使壳体内壁和木材表面预热，然后再逐渐开大加热器阀门，并适当喷蒸，使干球温度和湿球温度同时上升逐步进入预热处理要求的介质状态，然后按基准进行操作。（二）室干操作注意事项（$）干燥要求供汽压力尽量稳定，表压力在",&./0上下。（!）干球温度由加热器阀门调节，相对湿度或干湿球温度差由进、排气道和喷蒸管调节。关闭进排气道或打开喷蒸管，相对湿度升高（干湿球温度差降低），降低温度也可提高湿度。反之，停止喷蒸，打开进、排气道，或升温，则湿度$&’* 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册降低。（!）要求基准的控制精度为：干球温度不超过"#$，干湿球温度差不超过"%$。（&）为保证室内介质状态控制稳定，且降低热量损失，操作时应做到在干燥阶段，加热时不喷蒸，喷蒸时不加热。但如果是喷水增湿，则必须同时加热，以利于水的雾化，避免干球温度下降。（’）尽量减少喷蒸，充分利用木材中蒸发的水分来提高室内相对湿度，当干湿球温度差大于基准设定值%$时，就应关闭进、排气道。（(）如果干、湿球温度一时难以达到基准要求的数值，应首先控制干球温度不超过基准要求的误差范围，然后再调节干湿球温度差。（)）注意风机运行情况，如发现声音异常或有撞击声时，应立即停机检查，排除故障后再工作。如果电流表读数偏离正常值太大时也应检查原因。工作电压若超出!*+,"!*,也应暂停工作，以保护电机。（*）可逆循环干燥室如果采取自动控制换向，每!-’.改变循环方向，换向时一定要在最后一台风机完全停稳后，再逐台反向启动风机。注意：同一干燥室内的所有风机的转向必须相同，不得同时有正转和反转风机。风机改变风向后，温、湿度测定的采样跟着改变，即始终以材堆进风侧的温、湿度作为执行干燥基准的依据。若室内只装一套温湿度计，应注意改变风向后引起的温、湿度读数的变化，并在执行基准时予以修正。因为气流穿过材堆后，干球温度一般会降低#-*$，干湿球温度差会降低%-&$，具体大小与材堆宽度、含水率高低和气流速度等有关。（/）采用干湿球温度计的干燥室，应注意保持湿球温度计水槽的水位，定时加水。（%+）注意如实详细地记录干燥过程，记录表的格式可参考表&0%(。一般每小时记录一次。%&’* 第四章木材室干工艺表!"#$室干燥作记录表干燥室号：树种：厚度：时间：蒸汽干球温度%&湿球温度%&时间风含水率%’压力值班人备注日%时%分向实际基准实际基准()*（##）对于自动控制干燥室，除应正确设定有关参数外，还应注意经常检测各含水率测量点的读数，如出现异常读数（因电极探针与木材接触不良造成个别读数远低于其他测量点的读数）。应立即将其取消，待以后检测恢复正常时再重新输入。对半自动控制的干燥室，应注意按基准及时调整温湿度仪表的调控范围。（#+）干燥结束后，如果干燥室不继续使用，打开疏水器旁通管阀门，排尽加热器管系内的余气和冷凝水。管路系统中，凡弯管段下方设有旁通管的，也都应打开阀门排尽余汽和冷凝水。干燥室操作中常见故障及原因分析见表!"#,。#!.- 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册表!"#$干燥中常见故障及原因分析序号故障产生原因解决方法加热器阀门关不严或开关不灵活维修或更换有关元件干球温度高，温度自控系统（电磁阀）失灵更换阀芯或整个阀门#降不下来温度计指示不正常调整温度计旁通管阀门没关严关闭旁通阀门温度自控系统（电磁阀）失灵更换阀芯或整个阀门蒸汽压力低提高蒸汽压力汽缸阀门或加热器阀门失控或开启量太小维修或开大阀门分汽缸或加热器内有水排除积水干球温度偏%疏水器堵塞或它前后阀门不通维修疏水器和阀门低，难以提高进排气闸门调整不合适调小进排气闸门加热器或管系不畅通疏通加热器或管系温度计指示不正常调整温度计干燥室壳体保温不良加强壳体保温进排气闸气没关严关严进排阀门热湿处理时喷蒸管阀门开的不大或失灵维修或开大阀门湿球喷蒸管堵塞清理喷孔&温度达不到蒸汽压力过小提高蒸汽压力要求湿球温度计的纱布包太厚更换纱布温度计指示不正常调整温度计正常干燥时湿球进排气闸门调整不合适调整进排气阀门!温度达不到要求大门关闭不严关严大门喷蒸管阀门没关严关严喷蒸管阀门进排气闸门调整不合适调整进排气闸门湿球温度偏加热器或蒸汽管路有漏汽现象维修堵漏’高湿球温度计水槽中的水偏少或没水加水纱布脱落裹好纱布湿球温度计指示不正常调整湿球温度计#!)( 第四章木材室干工艺第六节木材室干过程测试与干燥质量检验按合水率干燥基准进行工艺操作时，需要定期测量木料的含水率变化，作为执行室干基准的依据。如果进行工艺试验，还须监测含水率梯度和干燥应力变化，借以控制干燥质量，掌握调湿处理的时机和时间。另外根据国家标准!"#$%&—&%’《#锯材干燥质量》的规定，干燥质量检验包括平均终含水率!终、干燥均匀度（材堆内不同部位木材含水率偏差、厚度含水率偏差）、应力和可见干燥缺陷（弯曲、干裂、皱缩、炭化和变色）等。关于这些参数的检测方法，国家标准也都有具体的规定。其中含水率和应力检测通过检验板测定。检验板选自将要干燥的木料，要求材质好、纹理直、无节疤、无开裂、无明显可见的缺陷等。测定室干过程中含水率变化的检验板为含水率检验板，测定含水率梯度和干燥应力的检验板为应力检验板。在实际生产中为了便于干燥过程的自动化控制还采用其他检验方法，在此重点介绍检验板测定法。一、含水率的测量（一）木材室干过程中阶段含水率的测量&(检验板定时测量法用检验板定时测定干燥过程中各阶段含水率的具体方法如下：制取含水率检验板首先把木料的一端截去)*+,*++--，然后按图$,*所示锯下第一块作初含水率试片，接着锯一块长度&(+,&()-即为含水率检验板，再锯第二块为初含水率试片。测初含水率用烘干法测定上述试验片的含水率，计算两者平均值，以此代表该批被干木料的平均含水率值。记为!（&.）；&$#& 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"#检验板和试片的锯制计算含水率检验板的绝干质量!（%）含水率检验板截取后应立即用高温沥$青漆或乳化石棉沥青漆等防水涂料涂刷两端头，防止水分从端头蒸发。然后尽快称其最初质量，记为!（%），并按下式计算检验板的绝干质量。&&$$!&"$’（%）#&(&$$计算阶段含水率材堆入室后，含水率检验板由检验窗放入材堆中的预留孔内，与材堆一起干燥。室干过程中，定时取出检验板称其质量"（%），便可按$下式求得即时含水率#：$!$"!$#$’)&$（$*）!$这种方法虽多为手工作业，操作复杂，但测量范围不受限制，结果准确可靠，工艺试验均采用这种方法。+,称重测量法这种方法需要在干燥室中装一含水率测量装置，如图!"-所示。含水率检验板装在室内的吊挂上，吊挂穿过装于室壳体上的水封装置，与室外的称量装置连接。称量装置是经过改装的电子秤或普通小台秤或小磅秤，称重范围为$.&-$/%。吊挂和水封装置须用钢或不锈钢做成，水封装置应附有进、排水管和溢流口，使水封杯内保持同一水位，以确保称量的准确性，干燥过程中含水率检验板的质量变化通过称量装置可随时显示出来。设吊挂的质量为"（%%），检验板的毛重或称量装置的读数为!（$%），则当时含水率为：!$"!%"!$#&’)&$$*!$含水率检验装置的安装位置可根据干燥室的结构型式决定，既要便于测量，又要考虑其干燥条件与材堆内部尽量相一致。&!-+ 第四章木材室干工艺图!"#检验极称量装置$"小台种；%"秤架；&"水封装置；!"溢流口；’"吊架；#"含水率检验板这种方法的优点是不需要打开检验窗取出检验板，并可连续测量，比较方便和安全。缺点是吊挂板的位置因受测量装置的限制，其干燥条件与材堆总是有差异，因而与材堆有较大的含水率误差，目前应用不多。有人曾研究用质量传感器测量材堆中检验板的重量变化来测知其含水率变化。但由于传感器长时间在室内高温高湿并有弱酸性气体的恶劣条件下工作，存在永久性零漂和灵敏度变化等技术问题，尚待进一步解决。&(电阻式含水率连续监测法这种方法的工作原理与便携式的直流电阻式木材测湿仪相同，详见第五章第四节。这种方法的优点是测量方便、迅速，并可多点监测。其缺点是高含水率阶段的测量误差太大，甚至不能测量。另外，在干燥的前期和中期，会因表层和内层收缩不同步而导致电极探针与木材接触不良，测量失真。!(介电式合水率连续监测法这种方法利用木材的介电性质。其装置有$!#& 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册多种型式，现以劳克斯含水率仪为例说明其工作原理：该仪表有两个板状电极分别固定在被测木板的上表面和下表面，相当于把木材置于测量回路的电容器中，两电极通过电缆与室外测量仪器连接，仪器发出一定频率的电磁振荡，电磁场穿过木材，从而测得木材的介电常量，由此测知木材含水率。影响这类仪表读数的其他因子是树种的密度、纹理方向、含水率分布、木材温度、电极形状与几何尺寸、电磁波的频率与波形、干燥室壳体结构及地面材料等。因此，仪表安装后，须经校正和调整方可投入使用，并应对树种和温度等条件进行修正。介电式含水率连续监测装置因电极无须插入木材内部，不受木材干缩的影响。如使用正确，测量精度比电阻式连续监测装置高，但也只适合于测量纤维饱和点以下的含水率。（二）木材内部含水率梯度的测量从某种意义上说，含水率梯度可以反映干燥速率和干燥质量之间的关系。人们常常通过分析不同干燥阶段的含水率梯度来评价干燥基准的软硬程度，并了解干燥应力的发生、发展和变化过程，以及预测最大干燥应力的发生时间，为制订合理的干燥基准提供依据。另一方面，存在过大的含水率梯度，也是干燥过程未完成的反映，即木材尚未干透。因此，含水率梯度不仅是工艺试验时需要测定的重要参数，也是干燥质量检验的一项内容。木材含水率梯度是通过测定分层含水率来计算的。分层含水率的测量如下：先按图!"#所示，在应力检验板的内部截取顺纹厚度$%&&的试片一片，然后按图!"’在其两端用劈刀各劈去!(（)!———检验板的宽度），取中段沿检验板厚度"方向，将试片劈+!*! 第四章木材室干工艺图!"#分层含水率和应力试件的制取（$）室干过程检验（；%）室干终了检验图!"&分层含水率试片的制取（$）板厚’()**++（；%）板厚’!)*++成若干片，每片厚度),#++，取单数片。将各试片按次序编号，然后用烘干法测定各片含水率，便是分层含水率。厚度含水率偏差"!按下式计算：锯成三层时：!/0!1!!-!."（2）./!3) 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册锯成五层时：!$%!&!!!!"#（’）"式中!、!、!、!分别为第$、"、(、&层的含水率值。$"(&为直观起见，可以板厚为横坐标，以含水率值为纵坐标，绘成沿厚度方向的含水率分布图，并将干燥过程各阶段所测得的分层含水率都绘在同一图上，便可看出干燥过程各阶段含水率梯度的变化情况，如图)#*所示。由此图也可以分析干燥过程中，木材含水率变化的规律及干燥工艺是否合理。厚度上的含水率偏差越小，表明干燥木材沿厚度上的水分分布越均匀，意味着干燥工艺适宜、干燥基准合理。若!!超过国家标准《锯材干燥质量》规定的指标，则该项指标不合要求，在干燥过程中应加强终了处理，使木材表面有限吸湿，均衡厚度上的水分分布。处理后继续在原含水率阶段进行干燥。图)#*木材断面含水率分布图（三）终含水率及室内木材干燥均匀度的测量对于新建的干燥室，往往需要评价其干燥性能，其中包括干燥均匀度；对新树种、新规格的木材进行干燥工艺试验，尤其是确定终了处理的条件和时间，也需检验干燥均匀度；室干结束后的质量检验，还包括干燥均匀度的检验。干燥均匀度的测量，是在室干结束后，对室内材堆按图)#$+所示，在材堆中抽取*块或&块板，测定每块板的终了含水率（因为终含水率较低，可用电测$),, 第四章木材室干工艺法测量），其算术平均值即代表该批木材的终含水率：图!"#$检验板在材堆中的位置（%）&块检验板（；’）(块检验板)———材堆宽度；*———材堆高度"!!##+#!终+（,）"干燥均匀度可用均方差表示："!（!#"!终）-#+#!+（,）"""#式中!为样板值，#+.，-，/⋯"。"为样板数，可为(或&。这样，干燥终含水#率就可写为!终0!。终含水率分布的均匀度可用变异系数$来评价：!$+1#$（$,）!终二、木材室干过程中的应力检测干燥应力是木材在变干过程中，由于木料表芯层干缩不一致而造成的，它的产生与发展与干燥工艺有关，并直接关系到干燥质量。因此，室干过程中必#!32 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册须了解和掌握干燥应力的变化情况。室干结束后，也要通过检测其残余应力来评定干燥质量的优劣。在实际生产中，应力的检验方法有多种，工艺试验常用的是国家标准规定的梳齿分析法。其测量方法如下：首先，必须按含水率检验板同样的方法在材堆内设置应力检验板，并与材堆一起干燥，需要检验干燥应力时，取出应力检验板，按图!"#所示，在其一端锯去$%&’’的端头后，紧挨着锯取顺纹厚度(&’’的应力试片。也可再锯一片分层含水率试片，同时作分层含水率检验，以供对照分析。将应力试片按图!"((制作成梳齿形试片。当检验板宽度!)$&&’’时，以中线为基准线，若!!$&&’’，则以任何一边为基准线，截取试片长度*&+(&&’’。然后锯出两片梳齿。梳齿长%&+#&’’（国标,-.!/(—(/*.中规定梳齿长度#&+(&&’’，实践证明该尺寸偏长，若应力较大时，两齿端会紧靠无法真实反映应力值），宽#’’，齿口朝板心。若板厚（试片宽）大于%&’’，梳齿应距表面#’’。图!"((梳齿形应力试验片的锯制（0）板宽)$&&’’时的试片；（1）板宽!$&&’’时的试片；（2）板厚!%&’’时的梳齿尺寸；（3）板厚)%&’’时的梳齿尺寸梳齿试片制作后，在室温下空气流通处放置$!4，或在#&+(&&5的恒温箱中烘$+67小时，使叉齿内、外层的含水率分布均衡后，便可根据叉齿变形的程度测知其应力指标"。应力指标按下式计算：#"#("89(&（&:）$$(!.* 第四章木材室干工艺式中!———梳齿未变形时，两齿端外侧的距离，也即两齿根外侧的距离，!!；!"———梳齿变形后，两齿端外侧距离，!!；"———梳齿未变形时，外侧长度，!!。若###!$%，说明干燥应力很小，可忽略不计。若#&’%，应力较大，应进行调湿处理，将其消除。国家标准规定的不同等级干燥木材允许的含水率及干燥应力指标见表()"*。三、常见干燥缺陷"+开裂木材在室干过程中发生的开裂有以下几种情况：（"）表裂（外裂）：是在弦切板弦面上沿木射线发生的纵向裂纹如图()"$,所示。它是由于干燥前期表面张应力过大而引起的。当表面张应力由最大值逐渐递减时，表面裂纹也开始逐渐缩小。若裂纹不太严重，到干燥的中、后期可完全闭合，乃至肉眼不易察见。轻度的表裂对质量影响不大，但在加工为成品后油漆时，裂纹处会渗入油漆而留下痕迹，影响美观。对于承受剪切力的构件，可能会降低顺纹抗剪强度。室干时若过早发生表裂，将会影响室干过程的正确实施，并可能发展成明显的干燥缺陷。故干燥前期应尽量避免发生表裂，保持木材的完整性。防止外裂的办法是干燥前期基准不能太硬，控制干燥应力的发展。表()"*含水率及应力质量指标没厚度含水率偏差"$-%平均终材堆内不同部位木材干燥质应力平衡含水率终含水率与平均含水厚度-!!量等级指标#-%处理$-%率的允许偏差-%!$.$"/(.("/0.0"/1.3$+’0)"+’一级2"+’$+.5+.(+.!$必须有4$+’*45+."(01 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册没厚度含水率偏差!!!"平均终材堆内不同部位木材干燥质应力平衡含水率终含水率与平均含水厚度!##量等级指标"!"处理!!"率的允许偏差!""$%$&’(%(&’)%)&’*%)-$./+-0.%二级$.%0.%(.%/.%"0必须有,-0./&%-(.%,-0./&%-(.%按技术三级$./0.//.%).%"/&$-/.%要求&/-/.%-$./四级$%!!!!!!1(.%（$）内裂（蜂窝裂）：如图(1&$2所示，在木材内部沿木射线裂开，如蜂窝状。外表无开裂痕迹，只有锯断才能发现。但通常伴随有外表不平坦或明显皱缩，或炭化，或重量变轻等。这是明显的干燥过度的特征。内裂一般发生于干燥后期，是由于表面硬化较严重，后期干燥条件又较剧烈，使内部张应力过大引起的。厚度较大的木材，尤其是密度大、木射线粗、木质较硬的树种，如栋木、水曲柳、柞木、柯木、锥木、枫香、柳安等硬阔叶材，都较易发生内裂。内裂是一种严重的干燥缺陷，对木材的强度、材质、加工及产品质量都有极其不利的影响，一般不允许发生。防止的办法，是在室干的中、后期及时进行中间处理，以解除表面硬化。对于厚度较大的木材，尤其是硬阔叶材，后期干燥温度不能太高。（0）端裂：如图(1&$3所示，木材干燥时，由于端头水分迅速蒸发，木材产生不均匀干缩，因而在端面形成沿木射线的裂纹。干燥过程中，端裂很难避免。如果在装堆时注意堆放整齐，材堆相连处互相紧靠，木材两端的隔条靠近端头，必要时设置挡板，防止室内循环气流从村堆端头短路穿过，缓解水分从端部蒸发，可以减轻或防止端裂。对于用途重要、质量要求严格的某些用材（如枪托&(+% 第四章木材室干工艺等）干燥时，木材可端部涂不透水的高温沥青等涂料或石蜡。!"弯曲变形锯材的弯曲变形包括顺弯、横弯、翘弯、扭曲。图#$%!木材的开裂（&）表裂（外裂）（；’）内裂（蜂窝裂）（；(）端裂沿板材纵向的弯曲有两种，如果是板面弯曲叫顺弯（也叫弓弯），如图#$%)&所示；如果是板材侧边弯曲叫横弯（也叫边弯），见图#$%)’；顺弯和横弯可能是由于纵向纹理不直、纵向组织排列不均匀和倾斜方向不一致造成的，弯曲原木或锥度大的原木锯成的弦切板常有这种缺陷。但若装料不合理，如隔条厚度和锯材厚度偏差太大等也可能人为造成弯曲。翘弯是板材沿锯材宽度方向的弯曲，状如瓦片，因此也叫瓦弯，见图*$%)(，一般发生于弦切板，是由于沿年轮方向的弦向干缩量较大引起的。扭曲如图#$%)+所示，是纵向纹理扭曲造成的。图#$%)锯材的弯曲变形（&）顺弯（；’）横弯（；(）翘弯（；+）扭曲以上四种弯曲变形中，横弯一般无法克服，但翘弯和顺弯可通过合理装堆和控制干燥工艺来避免或减轻（具体方法见本章第一节）。%#,% 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册锯材弯曲变形给加工带来一定的困难，并增加加工余量，从而大大降低出材率。因此，合理运用室干的方法，对减轻弯曲具有重要意义。顺弯、横弯、翘弯变形程度的检量，用其最大弯曲拱高（!!!）与内曲面水平长（宽）度"（!!）之比百分率#（"）来表示。即!##$%&&"’(皱缩是木材干燥后，表面呈现的皱缩状凹陷，如图)*%)所示。常发生于一些阔叶材，如水曲柳、栎木、杨木、枫香、桉树等。其原因是高含水率阶段，当干燥速度过快时，由于细胞腔中的水分移动快，空气来不及进细胞腔，使细胞腔出现局部真空，因而把细胞壁抽瘪。密度大、硬度高的木材，皱缩也可能是由于内裂而产生的。)(炭化如干燥温度太高，有时会使木材出现不同的炭化。图)*%)木材的皱缩若炭化仅局限于外表局部或毛刺，不涉及内部材质，对干燥质量几乎没有影响。但若材质炭化，则会明显降低木材强度，造成降等或报废。干燥质量要求高者或贵重用材，炭化是不允许的，常规室干一般不会引起炭化。如果干燥温度超过%+&,，应注意高温作用的时间不能太长。微波干燥要特别注意。-(霉变某些树种，如橡胶木、马尾松、榕树、桦木、云南铁杉等，在高含水率阶段，当大气环境温度和湿度较高且不通风时，极易霉变。这些树种不宜采用自然循环干燥、除湿干燥或太阳能干燥等低温干燥方法，尤其是干燥湿材或生材，温度不应低于.&,。并注意入室后立即干燥，避免长时间闷在室内。木材霉变，轻者污染表面，影响美观，重者引起木材变色甚至腐朽。国家标准规定的各等级锯材允许可见干燥缺陷标准见表)*%/。%)0+ 第四章木材室干工艺表!"#$可见干燥缺陷质量指标弯曲%&干裂干燥木材表针叶材阔叶材纵裂%&质量皱缩炭化面严重内裂针叶阔叶等级顺弯横弯翘弯顺弯横弯翘弯变色材材不允不允不允按技术一级’()’(*#(’’(*’(!)(’)+许有许有许有要求不允不允不允按技术二级’(*’(!)(’’(!’(+!(’+#’许有许有许有要求不允不允不允不允三级’(!’(+’(+’(+#(’,(’#’)’许有许有许有许有不允不允不允按技术四级’()’(*#(’’(*’(!)(’)+许有许有许有要求第七节木材的高温室干室干按照干燥介质温度高低的不同，可分为低温室干、常温室干和高温室干。低温室干一般介质温度低于,’-；常温室干介质温度为,’.#’’-；介质温度高于#’’-的叫高温室干。前面所介绍的主要是常温室干的工艺过程，高温室干和低温室干与常温室干在干燥工艺上略有不同。高温室干包括常压过热蒸汽干燥和湿空气高温干燥。前者干燥介质全部为水蒸气，干燥过程中，湿球温度保持为沸点#’’-不变，这种方法在)’世纪,’./’年代曾用过，但由于对壳体的保温性、气密性和防腐性要求较高，实际生产中不易掌握，目前已基本不用。故在此仅就湿空气高温干燥介绍如下。湿空气高温干燥介质是空气和水蒸气的混合物，湿球温度略低于#’’-。由于介质干球温度高，且干湿球温差较大，干燥条件相当剧烈（多数情况下平衡含水率不超过/&）。高温干燥的工艺过程与常温室干法相似，预热通常用#’’-饱和蒸汽处理木材（气干材可用干球温度#’’-，湿球温度$,.$0-）；一#!/* 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册般不进行中间处理；终了处理时，使干球温度降到!""#，湿球温度降到$%#。干燥过程中通常不需要经常向室内喷蒸汽，只微微打开排气口，进气口始终关闭（只在终了冷却时打开）。表&’("为部分高温干燥基准表，可根据表&’(!参考选用。高温干燥具有如下特点：干燥速度快，生产效率高；干燥成本低；经高温干燥的木材吸湿性小，尺寸稳定；对木材力学强度有一定影响，表面变硬，颜色加深，易出现开裂、皱缩等干燥缺陷；对壳体及设备腐蚀严重。高温干燥适合干燥针叶材、软阔叶材和干燥质量要求不高的木材，对厚度较大的难干阔叶材（如栎木、水曲柳、槠树、栲树等）不宜直接使用。但如果采取与气干或常温室干联合干燥的方法，即含水率()*以上用气干或常温室干，低于()*用高温干燥，可取得良好的干燥效果。表&’("高温干燥基准表基准号码木材含水率+*干球温度+*湿球温度+*平衡含水率+*!完干燥过程!"&$&%,"以上$-."!!","以下-$&,)以上!!,$,&0,#,)/("!!)--,0!("以下!!--((0,,)以上!!,$,&0,喷蒸!1’$$’$,)/("!!)--,0!喷蒸!1’$$’("以下!!--((0,%完干燥过程!!,$,&0,!&%& 第四章木材室干工艺表!"#$高温干燥基准选择基准号码树种板厚#%&’%((板厚!)&%%((杨木!!柏木""松木、云杉#或$%低温室干与常温室干的工艺过程基本相同。只是由于其干燥温度低，一般不需要进行热湿处理。低温干燥的特点是：干燥质量好，可保持木材的天然色泽；对干燥室壳体及室内设备的腐蚀性小，便于使用室内电动机。但干燥周期长，效率低，成本高，因此很少采用。一般只限于在除湿干燥、太阳能干燥等特种干燥中使用。$!*% !"!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第八篇!!!!!!!!!!!!!!!!!!造纸、医药及煤（矿物）!!!!!!!!干燥工艺技术!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!" 第一章纸张和纸浆生产干燥技术工艺第一章纸张和纸浆生产干燥技术工艺第一节概述纸和纸板不仅是人们日常生活用品，更多的是作为国民经济许多部门配套的重要材料。就世界范围而言，造纸工业已成为重要的工业部门，尤其在北美、北欧等森林资源丰富的国家，造纸工业已成为国民经济的支柱产业之一。从!"#$年至今近半个世纪，纸和纸板的产量每年都以%&’#&的速度增长，!""(年世界总产量已达到()*+亿,，仅美国产量就达-*$$多万,。为了保持与生产效率一致，造纸机的速度也有很大的提高（速度达!$’!#./0），薄型纸甚至更高。中国的造纸工业也是随着国民经济的增长而同步增长，纸和纸板的总产量也由!"*"年的!$)1万,到!""(年的!-*#万,，居世界第三位。这对国民经济的发展和促进四化建设都起着重要作用。一、纸张的干燥（一）纸张干燥的作用及其意义成型后的湿纸幅经压榨后还会有约+$&的水分，需要干燥至要求的水分含量。在古代，纸张的干燥是利用太阳光或者烘墙烤干。!1!-年，2345678975035在造纸机上采用烘缸干燥，才使纸张的抄造脱离湿抄状态。!*-- 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册造纸是一个大量脱水的过程。调制好的纸料为纤维和辅料的水悬浮液，其固含量为!"#$%&"!$，把这种纸料送入造纸机的网前箱，经网前箱将纸料喷布上网脱水成型。在网部是由自然过滤和真空抽吸脱除大量游离水，并将干度已达到&’$%#($的湿纸幅送入压榨部，在压榨部经挤压脱水，湿纸干度进一步提高到(($%))$，然后送入干燥部，使产品的最终水分保持在*$%+$。这就是说造纸机每生产,-纸，干燥部要负担除去大约&".-水。在整个造纸过程中干燥部是能量消耗最多、生产费用最高的部分。因此，在不影响纸张质量的情况下，在湿纸幅进入干燥部之前加大脱水强度，对提高干燥部的效率至关重要。此外，纸张的干燥，不仅是除去纸幅中多余的水分，同时随着干度的提高，纸张才能获得必要的机械强度、内在性质和表面质量，并且最后完成施胶过程。（二）纸张的性质及其干燥的主要特点所谓纸是由纤维（通常是指植物纤维，但有时也用到矿物、动物或合成纤维）和水的悬浮液在网上脱水沉积，纤维互相交织形成的毡状薄片。从纸幅结构讲它应该是纤维不规则交织和非定向排列，具有不均匀性。但大多数纤维在成纸过程中又是沿纹理或纸机方向定向，每根纤维沉积于纸幅平面时又是分层的，因此造成纸张各方向性质的差异。当纸幅的干度小于.!$时，纤维之间可以自由滑动，一旦干度达到某一临界值时，纸幅中的纤维逐渐收缩，开始形成氢键结合，使纸幅具有一定的强度。随着纸幅水分的进一步减少，干度增加，纸幅的强度也迅速增大。纸具有吸湿性，在不同湿度的空气中纸张的湿含量不同。如在常温下，当空气的相对湿度为!"+时，纸的平衡湿度通常是/$%’$，如果纸张在湿度饱和的空气中（即），纸的最高平衡湿度可达#/$%(/$。水分含量直接影!0&响纸张的性质。纸也是一种塑弹体，在一定荷载下，不仅会产生瞬时变形，也会产生延迟变形或初期蠕变。经过一定时间后，卸去荷载，纸的长度也不会恢复原状而产生永久变形。它不但与纤维的种类、操作方式等因素有关，也与干燥情况有关。&./’ 第一章纸张和纸浆生产干燥技术工艺干燥方式也对纸张的性质有影响。如采用快速升温的强化干燥，则纸张松软，气孔率、吸湿性和透气度增加，紧度、透明度和机械强度下降；反之，采用慢速升温的低温干燥，其结果则相反。真空干燥，纸质疏松、紧度小、施胶度和机械强度都较低。过渡干燥，使纤维的塑性变小，由于纤维素在高温下易氧化降解，纸张强度下降。长时间的加热干燥，同样也会使纤维素产生热解，聚合度下降，纸张强度降低。二、纸张干燥过程和干燥器的种类（一）纸幅中水分存在的形式纸幅中的水分存在于纤维内部，纤维表面或纤维与纤维相互交织的毛细管中，它存在的形式可分为结合水、游离水和吸附水!种。结合水是以化学结合的形式存在于纸幅中、是与纤维素分子或纸中其他物质产生氢键结合，其数量约占纸质量的"#，用常规的方法不能除去。游离水是一种物理结合水，通常存在于纤维细胞腔内和纸幅的毛细管中，水与纸幅的结合主要是表面张力的作用。吸附水与纤维的结合，具有物理化学性质，没有严格的质量比。在吸附过程中常伴随着热效应与纸幅的收缩现象，它比游离水有更大的结合力。其含量是随着打浆度的增加而增加，但随着打浆度的增加，纸张的干燥也就变得困难起来。（二）纸张的干燥过程前面已经提到过纸张是一种吸湿性的物质，纸中的水分含量必须与大气中的水分含量保持平衡状态，否则它将发生水分的转移，吸入或排出水分。这个平衡又决定于纸张的种类，在一般情况下，每公斤纸的含水量在$%$&’$%"()，图"*"所示为代表性纸种的平衡水分。纸张也和其他吸湿性物质一样，在相同湿度下，其干燥与吸湿时的平衡水"-,+ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册分含量不同，有滞后现象（图!"#），这种滞后现象至今还没有令人满意的理论来解释。$%&’()对这种现象提出了两种解释，第一种解释认为，由于纸幅在干燥和吸湿过程中完全达到温湿平衡是非常缓慢的，实际上我们所观察到的平衡，不是真正的平衡。另一种解释是假定蒸发和冷凝现象是不可逆的，干燥时毛细管壁是完全润湿的；而在吸湿时，毛细管壁是逐渐地由蒸汽冷凝水层所覆盖，直到吸收层达到一定厚度，在毛细管的最窄处才被凝水封闭微孔，形成弯月形界面。图!"!纸张的平衡水分含量图!"#纸样的吸着现象!—干燥；#—吸湿纸幅在干燥过程中，可以明显地分为升温阶段、恒速干燥阶段和降速干燥!,+* 第一章纸张和纸浆生产干燥技术工艺阶段。如图!"#所示。在升温阶段，供给纸幅的热量使纸幅温度逐渐增加，升到一定值，水分开始蒸发。当蒸发水分的热量与损失热量之和与供应热量达到平衡，就进入恒速干燥阶段。这时纸幅内部水分的扩散速度与纸幅表面水分的蒸发速度保持平衡，这个阶段主要除去游离水和吸附水。当水分的扩散速度与蒸发速度不能保持一致时，则干燥界面就退缩到纸幅的内部，开始了降速干燥阶段。在对各种纸和纸板进行干燥的研究中，$%&’(%)*+,发现湿含量在!-./!0.以上，干燥速率是恒定的。低于这个值，干燥速率则迅速下降。降速干燥也可分为#个阶段，至于这#个阶段水分脱除的具体情况，目前还不十分清楚。一般认为，在降速干燥过程是毛细管作用和纤维内部作用分别在第一和第二个阶段产生。经过这两个阶段后，纸幅几乎接近“绝干”。在最后阶段呈脱除分子结合水，即是说’，纤维素与水分子之间接合力很强的化学键发生断裂。这一点对造纸工作者来说并不是很重要，因为绝大多数纸产品结束干燥时，处于降速干燥的第二个阶段时，已经达到“绝干”状态。图!"#典型的干燥曲线!21! 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册（三）造纸工业干燥器的种类造纸工业所用干燥器的种类，按其对纸幅传热的基本方法来分，有传统的蒸汽加热烘缸干燥器，热传导是它最主要的传热途径；有借助对流传热的空气干燥器，如冲击干燥器、穿透干燥器和辐射型的红外干燥器；还有电介加热是使用微波干燥器和射频干燥器。有时也使用几种干燥方式相结合的办法，如杨克（!"#$%%）式干燥器，就是烘缸干燥器与冲击干燥器的组合。然而目前使用最多，适应纸种最广泛的还是烘缸干燥器。以美国为例，烘缸干燥器使用的比例大约占&’(，见表)*)和表)*+。表)*)美国造纸工业几种干燥器所占的比例类型所占比例,(多烘缸干燥器-./&’杨克式烘缸干燥器0/.冲击干燥器+/1红外干燥器1/0穿透干燥器)/+表)*+几种干燥器在不同纸种干燥中的应用情况所占比例,(类型薄纸普通纸纸板涂布纸多缸干燥器).&.&.1’冲击干燥器—++.’杨克式干燥器2’———红外干燥器—11).穿透干燥器).———)0-+ 第一章纸张和纸浆生产干燥技术工艺第二节烘缸干燥器一、造纸机干燥部的组成造纸机的干燥部由于造纸机的类型、规模以及所抄纸张品种的不同，其组成与配置方式也不尽相同。长网造纸机以多烘缸双层布置为主，如图!—"为新闻纸机干燥部一部分的示意图。纸幅被干毯紧紧地压在烘缸表面上以增强热的传导，纸幅随干毯绕烘缸运行。一般在纸机干燥部的最后部分设置两个冷缸和一个调整纸幅张力的弹簧辊。有些纸机干燥部还配置有如预干燥器、半干压光机、施胶压榨等辅助设备。干燥部所使用的辅助设备和烘缸数量，取决于纸机的车速和纸张品种。如生产牛皮纸的纸机干燥部，多则可达到#$个烘缸，而生产新闻纸或高级纸的干燥部使用的烘缸数约为%$&%%个，国内一些低速窄幅纸机用’&!(个烘缸。生产纸袋纸可采用热压榨、施胶压榨；生产挂面纸板则设置施胶压榨，中间压光干燥；生产瓦楞原纸则不需配置这些设备。干燥部的传动是将烘缸分为若干组来进行，每组烘缸的数量与纸种有关，以适应纸幅在干燥过程中的收缩。一般纸张，烘缸分(&"组传动，如果是生产打浆度高的薄型纸，分组数量就更多些，而每组烘缸数可少至!&(个。杨克式纸机一般用于生产单面光纸或薄纸，采用一个大直径烘缸作为干燥部，其直径通常为()%&*+，个别的更大些。杨克式烘缸不配备干毯，如图!,%所示，湿纸幅经过托辊时被紧贴于烘缸表面，这种干燥器传热效果好，如果再配置高效通风罩，其干燥效果更好，干燥速率较普通烘缸高出"&%倍。国内常用的圆网造纸机，通常由!&(个烘缸组成干燥部，双缸纸机多用于生产普通文化用纸。第一烘缸（又称上缸）的配置与大烘缸相似，没有干毯，有!"’- 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册托辊和通风罩，如图!"#所示。当纸幅达到适当干度后引入第二烘缸（下缸），用平滑辊和干毯使纸幅的另一面紧贴烘缸表面，继续干燥至成纸干度。图!"$新闻纸机的部分烘缸%—烘缸；&—烘毯缸；’—干毯辊；(—纸幅；)—干毯；*—干毯校正辊；+—干毯张紧器图!",杨克式纸机干燥部示意图!—伏辊；-—真空吸移辊；.—托辊；$—烘缸；,—真空托辊；#—压榨!$/$ 第一章纸张和纸浆生产干燥技术工艺图!"#常用圆网造纸机烘干部示意图!—下毛毯；$—托辊；%—上毛毯；&—通风罩；’—导纸辊；#—刮刀；(—平滑压辊；)—纸幅；*—干毯；!+—压榨辊；!!—真空吸水箱；!$—导毯辊；!%—毯压榨二、纸幅在造纸机上的干燥机理及干燥过程（一）纸幅在多烘缸造纸机上的干燥过程在多烘缸造纸机上，从压榨部进入干燥部的湿纸幅，一般温废为’,%+-。首先必须将纸幅加热到有效蒸发温度，正常情况下为((,*%-。所以干燥部的前%个烘缸为升温阶段，当纸幅达到或超过有效蒸发温度，即开始了干燥过程。纸幅在每一个烘缸上可以看成是一个单独的干燥过程，而多烘缸干燥正是由这些反复循环的周期性干燥过程所组成。每个周期时间虽然只有十分之几到百分之几秒，但却要发生暂短的升温和蒸发过程。图!"(用几个烘缸的干燥过程来说明干燥周期。每个干燥周期又可划分为&个区段。在第!、%两个区段上，湿纸幅与缸表面接触，但不被干毯所包覆，第$区段，纸幅则被紧紧的压在高温光滑的烘缸表面上，迅速地加热蒸发，这是主要干燥区段。第&区段则是纸幅的自由行程段。湿纸进入第!区段时，由于一部分滞留在纸幅表面附近的空气和水气随纸!&)’ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册幅运行而带入纸幅与缸面之间，造成纸幅与缸面接触不良，有时甚至在两者间形成一层很薄的气膜，造成湿纸不能与缸面接触，因此传热效果较差。但此区段较短，估计此区段的蒸发水量不超过总蒸发水量的!"#$%"。当湿纸进入第&区段时，干毯的压力把纸幅与缸面间的大部分气体挤出，只有很薄的一层气体附着在缸面上。这个阶段，湿纸幅的温度迅速上升并开始蒸发，蒸发出的水气被毛毯吸收或穿过干毯而排出，蒸发速度随温度的升高而增加。如果纸机速度不高，有可能发生暂短的恒速干燥。纸幅在第’区段上，干毯离开了纸幅，不再妨碍水气的蒸发排除，干燥速度突然上升，但纸幅很快地进入第(区段。在第(区段中，水分是从纸幅两表面进行蒸发，因此可排除相当数量的水分。在高速纸机上它可达到总蒸发水量的&%"#’%"，但水分的蒸发是靠纸幅中的储热进行的，因此纸幅的温度也随之下降。此后，纸幅再进入另一个烘缸，而开始一个新的干燥周期，所不同的是水分是从纸幅的另一表面蒸发而排除。多烘缸干燥，由于是交替地加热纸幅两面，因此就可能把空气带入纸幅与烘缸表面之间，这虽然有利于纸幅的干燥质量，但它却是造成多烘缸干燥效率低的主要原因。图$)*干毯覆盖烘缸的状态+—烘缸；,—毛毯辊（二）传热与传质理论纸幅在多缸纸机上的干燥过程较为复杂，从上一节可以看出，纸幅中水分的蒸发主要是干毯覆盖在烘缸的区段上，在这个阶段水分是从纸幅转移到干$(.- 第一章纸张和纸浆生产干燥技术工艺毯，其机理有不少文章来对它进行解释，其中!"##$%等提出：（&）水分的转移是由于毛细管作用；（’）水分的转移是由于气体膨胀所产生的力的推动；（(）水分从纸幅中蒸发后，在温度较低的干毯中被冷凝。也有一些人提出许多数学模型来进行阐述，但这些解释还处在争论中，还没有一种解释能被广泛接受。总的说来，纸幅在烘缸上的干燥可概括为传热和传质两个基本过程。)*+*,-./等认为，在稳定状态下，多缸纸机传导的热量为"#!0!%（&1&）$’’式中，!为传导热量，2；#为传热面积，,；"为导热系数，23,·4；!%为温度差，4；$为产生!%的间距（或厚度），,。蒸汽烘缸热传导的阻力如图567所示。实际上系统中总传热系数应该是所有传导和对流两种传热方式阻力的总和，并可用下式表示&&:$&(09"（&1’）&8#8&’#’(0&"(#(&)#)’’式中，#为总传热面积，,；&为总传热系数，2;,·4；#、#分别为蒸汽和空**’)’’气边界层的传热面积，,；&、&分别为蒸汽和空气边界层的传热系数，2;,·’)’’4；&(、#(分别为各层的导热系数和导热面积，2;,·4；,；$(为各层厚度，,。总传热面积#，也就是烘缸表面积，其他面积必须与烘缸直径相适应。对*于不同的纸种在干燥时总传热系数，其建议的数值如表&6(中所示。纸幅在烘缸上干燥，实际上时间非常暂短，较精确的传热应使用瞬时传热公式来进行计算。&<75 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册表!"#不同纸种的总传热系数纸张种类!"(·)"!$%&·’油毡原纸*+,-+瓦楞原纸!*.,(#.挂面纸板!/.,(#.纸袋纸(#.,(++高级纸(++,(-+新闻纸(-+,#!+图!"-烘缸传热的阻力0—蒸汽；1—冷凝水层；2—水垢层；3—烘缸壁；4—尘垢和空气层；5—纸幅；6—干毯或干网；7—空气边界层式中，"为干燥温度，)；#为干燥时间，8；$为纸幅速度，’98；%为热扩散系数，(:’98；&为横座标轴。假设纸幅很薄且各向同性，忽略弯曲情况，热传导是通过边界，且纸机速度很快，上述关系式的第二项可忽略不计，上式可简化为(!"!";!(（!<*）!#!&当纸幅进入热烘缸的条件下干燥时，用下面的初始条件和边界条件可以进行计算。初始条件：#;（’&），当#;.（!<+）!*-- 第一章纸张和纸浆生产干燥技术工艺边界条件，状态!和状态（"见图!#$）：!!#$%%&（!$’!%!"&’）!""&’&!!#%)!!*%&（!"&(%!)）(（）"&(!""&(&&!+状态)：!!#$%%&（!$’!%!"&’）!""&’&!!#%,!!*%&（!"&(%!,）(（）"&(!""&(&&!+状态*：!!#%)!!*%&（!)%!"&’）(（）"&’!""&’&&!+!!#%)!!*%&（!"&(%!)）(（）"&(!""&(&&!+)上列各式中，(为纸幅厚度，+；#为烘缸和纸幅间的传热系数，,-+·.；#为$%%)))纸幅和空气间的传热系数，,-+·.；#为纸幅和干毯间的传热系数，,-+·.；%,)&为导热系数，,-+·.；!为汽化潜热，/01/2；!$’!为烘缸温度，.；!)为空气温)度，.；!,为干毯温度，.；*为干燥速率，/（23)’）-+·4。在烘缸与纸幅的界面上，水分蒸发，水蒸气通过纸幅进行扩散，其速率的数学模型可用567/定律表示8$*&%-（!#9）8")式中，-为扩散系数，7+-4；$为水气浓度，:。空气与纸幅的界面上传质的方程式，可以用下面简式来表示：*&"#$（!#$）这里是传质系数，它包含流动状态和流动性质两种因素。#$是浓度差，在造"纸行业中常用水气分压作为浓度的术语，但是在界面上，有大量空气存在的情况下，水气分压与浓度差（#$）两者是不同的。影响传质速率主要有两个因素，一个是纸幅温度，它是由表面蒸发水分的!*<; 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册蒸汽压力来决定，另一个因素是纸幅附近空气中水分压。以空气来取代水分，以保持水分压的最低值，这就是后面将要提到的袋区通风的依据。在当前虽然有很多种类的干燥手段用来补充烘缸干燥，但!"##$提供的资料为纸幅干燥速率的计算过程$%!%（&’()*）"#（)+*）&’1式中，"为纸机车速，,-.；$为定量（湿基），/0,；%为蒸发水量，2/-2/；&为,1烘缸直径，,；’为干纸缸数目。这里干燥速率!是以2/（-,·.）蒸发水量来表示，干燥面积是指被纸幅包围的烘缸表面积。三、烘缸（一）烘缸的结构烘缸是造纸机干燥部的主要干燥设备，有烘纸缸和烘毯缸之分，两者结构基本相同，只是有的纸机烘毯缸的直径略小于烘纸缸。一般烘缸为铸铁制造（图)+3），直径为)14&5)*(&,,，国内大多数烘缸直径为)4&&,,。烘缸壁的厚度是随着缸径的大小而变化，如幅宽不超过14&&,,，直径为)4&&,,的烘缸，其最小壁厚为1&,,，当有效幅宽增至3,以上，其壁厚可达14’6,,或者更大些。烘缸的质量对成纸质量及干燥效率有重要影响，因此要求烘缸表面有很高的光洁度，缸壁厚薄均匀一致，才能使在整个烘缸圆周上传热均匀一致。鉴于纸机运转速度高，有的纸机已超过)4,-.，为了运转平稳，烘缸装配后的形位公差应有较高的等级要求，轴承与其他部件也必须仔细设计和加工。由于铸铁价格便宜，耐蚀、加工光洁度好，因此为制造烘缸的首选材料，但其强度低、耐热冲击能力低是它的缺点。也有采用含铬和镍的变性铸铁来制造烘缸筒体，以增加表面硬度、提高光洁度等级，有利于提高干燥效率。用于生产单面光纸和薄型纸的大烘缸，其结构如图)+)&所示，它的直径一般为1’457’&,，北美一般采用直径多在(’15(’7,之间，但使用的蒸汽压)63& 第一章纸张和纸浆生产干燥技术工艺力却较高，达!"#$!"%&’(；而欧洲一般采用直径较大的大烘缸，约)"#$*"#+，而压力则较低（#")$#",&’(）。大烘缸由于直径大，缸壁厚度可达)#$-#++，重量达)#$-#.，因此在总的传热系数的计算中，缸壁的热阻就占有较大的比重。由于直径大，送入缸内的蒸汽量大，为改善缸内蒸汽循环，减小轴头内径，蒸汽管和冷凝水管分别设置在烘缸的两端。为了改善缸盖与缸体的受力状况，有的大缸在缸体内采用中部有补偿环的内拉管结构，适当控制补偿环的预拉应力，则可降低缸盖固定螺栓的拉应力。图!/0铸铁烘缸的结构!—烘缸盖；%—操作侧轴承；1—人孔；2—烘缸筒体；)—冷凝水排出管；*—传动齿轮；-—波纹管；,—蒸汽进口接头；0—冷凝水排出接头；!#—放气小阀门；!!—汽头固定螺钉；!%—装置在传动齿轮箱内的烘缸轴承；!1—轴头；!2—烘缸盖；!)—缸盖连接辊钉!20! 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"!#杨克式烘缸或单面光烘缸剖面图!—蒸汽管接头；$—人孔盖；%—蒸汽室；&—旋转缸吸管；’—烘缸壁；(—烘缸端盖；)—轴颈；*—齿轮；+—冷凝水管接头；!#—轴承；!!—机架（二）烘缸冷凝水排出装置!,冷凝水在烘缸中的运动状态烘缸是以蒸汽作为加热介质来干燥纸幅的，蒸汽在释放热量的同时自身被冷凝下来成为冷凝水积聚在烘缸内。随着纸机运转速度的不同，冷凝水在烘缸内的运动状态也不相同。纸机速度低时，烘缸内的冷凝水一部分附着在烘缸内表面，形成一层薄的凝水层，水层的转速与烘缸一致。这层水是由于烘缸内表面浸润作用形成的，其余部分积聚在烘缸底部，由于烘缸的转动，积水与缸壁的摩擦作用，使缸底积水偏向一方（如图!"!!-）。随着烘缸转速的提高，积聚在缸底的冷凝水越来越多地附着在缸壁上，使烘缸内表面上的水层逐渐加厚，但大量的水仍然留在缸底，并在缸底翻滚（图!"!!.）。当车速继续提高，一方面水层进一步加厚，另一方面缸底的凝水翻滚加剧，其位置也往上提，然后像瀑布一样从缸顶崩落下来（图!"!!/）。烘缸转速超过一定数值，缸内水量又不变，这时冷凝水的翻滚减弱，而越来越多的水由于摩擦力的牵引越过顶部，直到最后形成一个均匀的水环，水环附着在烘缸内表面上转动，但转速略低于烘缸转速（图!"!!0）。!&+$ 第一章纸张和纸浆生产干燥技术工艺图!"!!不同车速时烘缸内冷凝水的运行状态#—聚积在烘缸底水坑；$—凝水升高而翻滚；%—瀑布状；&—水环冷凝水在缸内的运动状况，不但受缸速的影响，也和冷凝水量有关。在一定车速下冷凝水水环形成后，随着冷凝水量增加，水环厚度也随之增加，当增加到某一临界值时，水环破裂，冷凝水又落到缸底翻滚起来，然后再逐渐形成更厚的水环，然后再破坏，如此作周期性循环。如果车速进一步提高，则形成厚度更大的水环，从图!"!’中可以看出，水环的形成和破坏现象与水环的厚度（即水量）、车速、烘缸直径等因素有关。烘缸内水环的厚度上部比下部略大一些。无论烘缸内冷凝水以哪种形式存在，若不能保证有效地连续排除，将不可避免地降低烘缸的干燥效率；同时还使干燥部的传动功率波动，影响纸机正常运行。因此在不同车速的条件下，正确地选用冷凝水排除装置，对提高干燥部效率，大有裨益。图!"!’凝结水环的形成、破坏和水环厚度、烘缸直径以及车速之间的关系’(烘缸冷凝水排除装置的类型烘缸内冷凝水的排除是利用缸内蒸汽压力!+*) 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册大于排水管终端压力而排出的。其主要类型有：（!）戽斗式排水装置（图!"!#）戽斗式是将戽斗固定在烘缸传动侧的缸盖上，当烘缸转动时，戽斗便将烘缸下部的冷凝水戽进，然后从轴头内壁与进汽管之间的环形空间流出。为了使排水均匀，有时采用两个戽斗相错!$%&固定在缸盖上。在同一传动组的烘缸内，戽斗的位置应相互错开，使它们不在同一时间戽水，以减少功率的波动。这种戽斗式的冷凝水排除装置，多用于一般车速不超过#’%()(*+的低速纸机。（,）固定虹吸管式冷凝水排出装车速大于,’%-#%%()(*+的纸机，烘缸的排水装置多采用固定虹吸管式。虹吸管的出水端安装在与烘缸传动侧轴头相连接的进汽头壳体上，以悬臂的形式由轴头伸入缸内，距缸盖约#%%((，进水口距烘缸内壁约为,-#((，或者稍远一点，并向烘缸转动的方向偏转约!’&-,%&安装（图!"!.）。图!"!#戽斗式排水装置!—缸体；,—传动侧缸盖；#—齿轮；.—进汽管；’—进气头外壳；/—进汽头盖；0—戽斗；$—罩板；1—轴承；!%—人孔；!!—工作侧缸盖!.1. 第一章纸张和纸浆生产干燥技术工艺（!）固定吸管式凝结水排出装置"—固定吸管；#—吸头；$—进汽通道；%—凝结水管；&—进汽管；’—凝结水排出管；(—汽头；)—凸缘支架；*—伸缩管；"+—烘缸轴头；""—烘缸盖（,）固定吸管的汽头的一种结构型式"—凝结水排出；#—蒸汽进入；$—凝结水管；%—弹簧；&—石墨密封环；’—蒸汽管；(—对开的压盖；)—烘缸轴头图"-"%固定虹吸管式冷凝水排出装置固定虹吸管悬臂较长，容易挠曲变形，或者由于缸内冷凝水环破坏时所产"%*& 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册生的冲击作用，都可能引起吸水管头与烘缸壁相撞，导致虹吸管的损坏。（!）旋转虹吸管式凝水排出装置旋转虹吸管式排水装置结构简单，但由于排水时要克服旋转时产生的离心力，因此需要较固定虹吸管大的压力差。旋转虹吸管是固定在烘缸传动侧的缸盖或中间进汽管上，随烘缸一起转动，管端吸水头距烘缸内壁很近，其距离可以由支承杆调节，把虹吸管稳定在相应的位置上如图"#"$和图"#"%。图"#"%旋转吸管式凝结水排出装置"—支杆；&—旋转吸管；!—吸头；’—烘缸筒体；%—传动侧缸盖；(—蒸汽进入；)—凝结水排出；*—汽头旋转虹吸管可以是一根或多根吸水管。对多缸纸机来说，由于上下排烘缸的转动方向不同，因此虹吸管的安装方向应与烘缸的转动方向相适应。无论是固定虹吸管或者旋转虹吸管排水装置，冷凝水的排出主要与蒸汽压力、流速以及虹吸管头与冷凝水之间的距离有关（图"#"(）。冷凝水的排出，也可由下式进行计算"!"+!#$（%&#%’）&（"#,）!!式中，!"为冷凝水的流量，-./；!(为蒸汽的流量，-./；$为气体常数，*0!"’12.3·-45；%&、)’分别为蒸汽及虹吸管内压力，167。"’,( 第一章纸张和纸浆生产干燥技术工艺图!"!#虹吸管吸水示意图!—虹吸管；$—冷凝水；%—缸壁（三）烘毯缸与烘毯辊提高干毯的干度，可以使纸机干燥部的生产能力提高!&’($&’。常用于干燥干毯的设备有烘毯缸和烘毯辊等。烘毯缸与烘纸缸在主要结构上没有什么压别，所不同的是烘纸缸有传动装置，而烘毯缸通常不设传动机构，由干毯带动。有些纸机烘毯缸的直径略小于烘纸缸。为了充分利用烘毯缸的干燥面积，干毯对它的包角较大，达%&&)(%$&)。在个别情况下也采用热风干毯缸，它是一种直径为!*&(!*+,，缸壁布满直径为$&($+,,通孔的筒体，缸内设有送风室，如图!"!-所示，通常以$(+./0压力的热风通入送风室，热风由小孔通过干毯来进行干燥。图!—!-热风烘毯缸!—烘毯缸；$—干毯；%—导毯辊；1—缸内的送风室；+—挡板!12- 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册热风烘毯辊是用来代替普通导毯辊，其结构如图!"!#、图!"!$和图!"!%所示，在辊体上焊有纵向的平行筋条，筋条间形成很多小室，以大约&’’()压力的热风从两端不转动的进风分配头进入小室，然后通过包绕着小室的干毯逸出，进风分配头的结构保证只向被干毯包围的部分小室送风。烘毯辊同时具有向袋区通风的作用。四、造纸机干燥部的供汽系统纸厂所用蒸汽一般由电厂、热力厂或自备供汽系统提供，烘缸所使用的蒸汽为饱和蒸汽。早期造纸机所用的蒸汽压力较低，在!&*+!,()，四五十年代有所提高，如新的牛皮纸纸机所用蒸汽压力达到’-.$/0()，现在在纸厂烘缸使用蒸汽压力达到’-$+#*!-’!/0()，而杨克式烘缸的操作压力可达!-+’/0()。在干燥过程中蒸汽把热量传给烘缸而自身被冷凝，它的传热效率（即冷凝+水层的传热系数）为.-#*!#,1（23·4）。烘缸用蒸汽应该是不含过热蒸汽的，但在某些情况下，为分离过热蒸汽而在供汽系统中采用过热蒸汽分离器，但是对于温度大约在!’’5左右的过热汽到底对纸张干燥有多大影响，这是有争议的。图!"!$烘毯辊装置的示意图!—上烘缸；+—上烘缸的干毯；6—下烘缸；&—下缸干毯；.—烘毯辊；/—纸幅!&%$ 第一章纸张和纸浆生产干燥技术工艺图!"!#热风烘毯辊的一种结构型式!—辊体；$—焊接闷头；%—轴头；&—轴承’—进风分配头；(—限制吹风宽度的环；)—干毯*—筋条；#—外圆条形带影响供汽质量的主要因素是不凝气，一般情况下，它们仅仅是痕迹量。但是，如果不凝气的积累，不仅影响烘缸内的蒸汽压力，造成假压影响冷凝温度，特别是不凝气在靠近冷凝表面处的积聚，既影响传热效率，又造成传热不均匀，等于减小了干燥面积，有资料表明，在干燥持面纸板时，烘缸温度降低’+’,，造成的生产损失则为*-。老的供汽系统为了防止不凝气体的影响，习惯的方法是在排除冷凝水的同时，过量的排出一部分蒸汽。这种方法增加蒸汽消耗量，加大了干燥成本。目前造纸机干燥部的供汽方式有下面几种方法。（一）单段供汽系统单段供汽系统是最简单的一种供汽方式，通常在圆网造纸机和小型长网多缸造纸机上采用。由汽源将.+)/.+*012的饱和蒸汽送入车间，经减压装置把压力降到.+%/.+%’012，或更低些供烘缸使用。图!"$.为圆网造纸机供汽系统。蒸汽由总管分别进入上下两个烘缸。纸幅的干燥温度是通过调压阀和压力表控制蒸汽压力来实现。烘缸内的冷凝水靠蒸汽压力从排水装置排除，为阻止蒸汽的逸出管道上装有疏水器。单段通汽蒸汽消耗量大，热利用率低，不凝气容易在缸内积聚，影响传热效率。!&## 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册（二）循环供汽系统循环供汽系统的特点是使用蒸汽压力较高，供汽量大操作灵活，为改善烘缸内冷凝水和不凝气的排除，提高热效率，随着冷凝水的排出一部分未被冷凝的剩余蒸汽也一起排出，这部分蒸汽称为过缸汽。为充分利用过缸汽和冷凝水所产生的二次蒸汽，用热压缩喷嘴将部分二次蒸汽和过缸汽再送入烘缸，构成循环供汽系统，如图!—"!所示，其中#为杨克式大烘缸的循环供汽系统，$为长网多缸造纸机的循环供汽系统。循环供汽系统要求蒸汽压力较高，一部分新蒸汽通过控制阀进入热压缩喷嘴，并吸入一部分从汽水分离器来的二次蒸汽和过缸汽，混合升压到供汽所需要的压力。为了排除蒸汽中的不凝气，来自汽水分离器的另一部分蒸汽，经冷凝器后由真空泵除去。图!%"&圆网造纸机的供汽系统!—减压装置；"—安全阀；’—总汽阀；(—流量计；)—压力表；*—调压阀；*—疏水器；+—冷凝水箱；,—冷凝水泵（三）多段供汽系统多段供汽方式多用于多烘缸干燥部的纸机，这种供汽方式简单，设备投资费用低，所以采用较普遍，一般用三段通汽。图!%""为一台新闻纸机的供汽!)&& 第一章纸张和纸浆生产干燥技术工艺系统。新蒸汽供给烘干部中段和后段各个烘缸以及全部烘毯缸，它们使用过的剩余蒸汽和由冷凝水减压蒸发而产生的二次汽，通入第二段各烘缸。再将二段的剩余蒸汽和二次蒸汽通入第三段。第三段排出的蒸汽及凝水，经汽水分离器后将蒸汽导入冷凝器进行冷凝，并将其中的空气及不凝气用真空泵抽出系统外。各段间的蒸汽循环是依靠各段间的压力差形成的，各段压力差又和烘缸直径与造纸机速度有关。各段烘缸表面温度的控制，又是根据不同纸种而制定的干燥工艺规程———干燥曲线，即是把各烘缸的表面温度以曲线方式连接起来。干燥曲线的正确与否又直接影响成纸质量。五、造纸机干燥部的通风系统通风系统在造纸的生产过程中是必不可少的，却又往往不被人们重视。纸幅在干燥时，蒸发出大量的水汽，如果不及时地将这些水汽排除，它不仅影响纸幅的干燥速率与干燥的均匀性，也影响纸张的最终质量和操作环境。随着高速热风通风罩的问世，在大大加速传质过程的同时，由于使用高温热风而增加了传热过程。（一）通风罩多烘缸造纸机采用的通风罩有敞开式和封闭式汽罩两种。敞开式通风罩常用于生产能力小，运行速度低的纸机。一般用双层铝板制成，中间装有隔热芯层。它的安装位置在纸机干燥部的上部，其下沿一般距楼面约有!"!#$%的高度。如图&’!(所示。送风机把经热交换器加热到)*"$*+的热空气送到烘干部下层底部，形成垂直气流，向下排烘缸和毛毯吹风，一些大型纸机还将一部分热空气吹向袋区。安装在烘干部上方的几处排风机，从不同部位把通风罩内的湿空气抽出，为了使纸幅沿横幅宽度上干度均匀，送入烘干部的热风沿幅宽应有适当分配，因此在送风管的开孔处装有在幅宽上可以调节风量的活门。&*,& 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册从通风罩排出的湿空气所含热量，由热回收装置加以回收，用于加热送入车间的空气，或者加热其他工艺热水，以提高热利用率。现代造纸机多采用全封闭通风罩（图!"#$）。封闭式通风罩的运行是采用两级循环的方法，第一级如同敝开式通风罩一样，新鲜空气由通风罩排出的湿热空气在热交换器内加热后送入纸机下部和袋区。如果在冬季，空气温度低，进入纸机的新空气就需要在第二级进行加热。现代通风罩采用提高通风罩内露点温度、加强袋区通风来提高于燥速率和纸幅横幅上的干燥均匀性。提高露点温度可以提高空气对水气的容纳吸收量，为此有的纸机将送入的空气以饱和蒸汽在热交换器中间接地加热到!%&’左右进入干燥部；有的用煤气或燃油器直接燃烧将空气加热到$(&’。这些烘缸罩内的露点温度可达(()*&’。这类烘缸罩应有绝热层和热回收装置。一般这些加热回收装置寿命约#年。（+）杨克式大烘缸用的再循环供汽系统!—高压新蒸汽；#—降压阀；,—大烘缸；$—汽水分离器；(—冷凝水泵；*—冷凝器；-—真空泵；%—热压缩喷嘴!(&# 第一章纸张和纸浆生产干燥技术工艺（!）长网多缸造纸机供汽及冷凝水系统"—热压缩喷嘴；#—供烘缸组新蒸汽和循环汽；$—由烘缸组来冷凝和过缸汽；%—汽水分离；&—冷凝水泵；’—冷凝水罐图()*(再循环供汽系统(-,+ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"##三段供汽的蒸汽管线略图!—第一段烘缸；#—第二段烘缸；$—第三段烘缸；%—烘毯缸段；&—第一段汽水分离器；’—第二段汽水分离器；(—第三段汽水分离器；)—烘毯缸的汽水分离器；*—冷凝器；!+—真空泵；!!—压力调节器；!#—压差变化发送器；!$—进汽总管的汽水分离器；!%—冷凝水泵!&+% 第一章纸张和纸浆生产干燥技术工艺图!"#$敞开式通风罩!—开式通风罩；#—起重机；$—风罩排气管；%—离心风机；&—热交换器；’—省热器；(—螺旋管加热器；)—送风机；*—嘴送风管；!+—离心鼓风机；!!—供汽；!#—喷嘴；!$—吹风管!&+& 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"#$封闭式通风罩!—底层通风罩壁；#—传动侧罩壁的滑动门；%—送风总管；$—热交换器；&—蒸汽加热装置；’—离心式鼓风机；(—轴流式排风机；)—水冷热交换装置；*—自车间吸入空气；!+—抽风道；!!—操作侧的升降门；!#—袋区通风管；!%—底层的滑动门（二）袋区通风所谓袋区是指由烘缸，干毯和纸幅所围成的空间（参看图!"#&）。在这个区域内湿气难于排队，阻碍了纸幅的干燥。通入袋区的空气是从两端进入，又从两端排出才能带走这个区域所蒸发的水气，这样就造成两端空气流量大，中间流量小，中间相对湿度较高，形成纸幅干燥不均匀。纸机愈宽，中部的高湿区就愈长。在宽幅的高速纸机上，烘缸两边的干燥速率要比中间快$+,。由于中间水分大，为使纸幅水分大体均匀，就常常迫使纸幅两边约有%,的过干燥，这样不但影响产品质量，造成纸边弹性差、卷曲、纸张表面纤维发脆和呈颗粒状等缺陷，而且会使烘干部的干燥能力下降约#+,，蒸汽消耗量增加!+,左右。!&+’ 第一章纸张和纸浆生产干燥技术工艺采用热的干燥空气均匀地通过纸幅全宽，改善袋区的通风状况，这就是袋区通风。袋区通风有多种装置，一种是低压横吹风管，它是在操作边和传动边交错排列的横吹风管，热空气通过喷嘴横向吹过袋区，迫使湿汽从一端排出，参看图!"#$。低压横吹风管也可延伸通过纸机全宽，热空气由管壁的开孔喷出进入袋区。这种装置多用于低速纸机。图!"#%干燥部的袋区&—烘缸；’—干毯辊；(—干毯；)—纸幅*+,-./系统，是在相当于低压横吹风管的位置安装高压吹风装置，如图!"#$所示。这种装置由于使用空气压力高，所用的热风量相对要少，它用于窄幅纸机效果较好，尤其适用于高定量纸张的生产；但对宽幅纸机操作上则不方便，效果差一些。热风辊，前已述及它既可代替干毯缸，又是袋区通风的有效装置之一，从加热器来的热空气从辊子的一边或两端轴头进入辊筒内，再经辊壳的开孔和干网（或干毯）进入袋区，并在整个袋区横向上分配（图!"!0），使用热风辊必须有透气性好的干毯或干网与之相配合。若使用透气性低的干毯则需要很高的压力才能使空气进入袋区，同时还需用部分空气去干燥毯布，清除它的水气，保持畅通。袋区通风装置，最初是一个低压风槽（图!"#12），它使用约%334!33352风压、6346%7的热风，在袋区沿横向均匀地吹向干网面。由于这种袋区通风装!%31 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册置有利于使纸幅中部和两边保持相同的干燥速度，所以也有称该装置为纸边湿度控制吹风。图!"#$烘缸袋区横吹风装置!—热风总管；#—热风喷嘴；%—烘缸图!"#&袋区通风管（’）低压通风系统（!—烘缸；#—干毯辊；%—袋区通风管；(—干毯；)—纸幅）（；*）分段喷射系统另一种袋区通风装置是有选择性地向纸幅含水分高的部分（或称湿条纹）吹送热风，以纠正纸幅横向水分分布不均匀的现象，所以这种吹风有时称为横向湿度校正吹风（图!"#&*）。这种吹风装置结构较复杂，采用分段吹风，每段都设有远距离控制启闭的风门。风压较高约为%&++,’，温度则是选用干网能承受的较高温度。这种袋区通风装置通常用在烘干部后部。!)+- 第一章纸张和纸浆生产干燥技术工艺（三）干毯与干网造纸烘缸所用的毯布，通常是指干布和干毯，俗称大布。它要求具有良好的耐久性（包括耐热、耐磨损、耐曲折性和耐化学腐蚀性），尺寸稳定性，较好的透气性和吸水性以及较好的平滑性及柔软性。干毯是用天然纤维或合成纤维经编织或针刺而成。也有的纸机采用帆布代替干毯，透气性较低。干网则是由合成材料（如聚酯、聚酰胺、聚丙烯等）构成的一种高透气性的网状结构。干毯或干网的基本功能是通过其张力减小烘缸与纸幅间的空气层，改善它们的接触状况。同时还具有防止纸幅起皱和收缩，以及支承和引纸的作用。普通用的干毯价格较贵，而且阻碍传质和袋区通风。另一方面，干毯张力的变化、湿条纹以及干毯的堵塞都直接响着纸张质量。然而，采用高透气性的干毯又会引起高速纸机上纸幅的颤动，这个问题由于采用改变毛毯辊布置和使用透气性相对较小的干网而获得解决。由于造纸工业采用了高透气性的合成干网，干毯的上述缺点很多已不复存在。尤其近来螺旋干网的应用，已使新闻纸机的车速超过了!"#$%，纸幅也不发生颤动，而且不影响其干燥能力。由于干网具有下列突出优点而受到广泛的青睐：能增加干燥能力；横幅水分均匀；能改善行运性能并易于清洁；使用寿命长；不掉纤维；可以取消烘毯缸。六、烘缸干燥存在的问题烘缸干燥对纸张的性质有着广泛的影响，在干燥过程的开始阶段，纤维是可以自由地互相滑动，随着水分的除去，纤维与纤维间开始结合起来，纸幅开始收缩，由于干毯的限制和纸幅运行张力又阻止了纸幅的收缩。这种限制的结果，使纸张抗张强度增加，紧度增加，收缩性和定量有所降低。关于干燥对纸张性质的影响在有关造纸工艺的书籍中有详细论述，在这里就不赘述。通常在造纸过程中的最大问题是纸幅横幅水分不匀，产生湿条纹。常规解决的方法是采用过干燥，这种处理办法不但影响纸张质量，而且由于多消耗蒸汽增加了成本，影响了车速，降低了产量。改善袋区通风，应用辅助干燥方法，(’"& 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册如冲击干燥、辐射干燥等，纸幅横幅的水分均匀性得到很大的提高。但同时增加了设备投资。烘缸干燥的另一问题是纸张的起皱，纸幅成形不均一容易引起起皱，干毯张力的不同更是引起干燥不匀和起皱的重要原因。改善纸张横幅定量和水分含量的均匀性，是防止起皱的有效方法。烘缸干燥容易带来纸张卷曲，产生这个缺点是由于纸幅在厚度方向上应力应变的不同而造成的，纸幅水分的分布不均以及干燥过程的不当也能引起纸幅的卷曲。在干燥过程中，纸幅张力不足。牵引力低下、颤动过多、纸幅偏斜、温度不够以及由于烘缸刮刀的磨损造成烘缸尺寸的变化又能引起纸幅打折。此外，还有一些与干燥有关的其他问题，如由于干毯不紧、烘缸过热、不清洁容易引起起泡、掉毛以及毛布纹等缺陷，特别是干毯的堵塞引起斑痕。尽管如此，由于烘缸干燥在成本、操作管理等方面的优越性，当前仍为造纸工业的主要干燥方法。第三节纸张的空气干燥技术工艺空气干燥是以空气作为传热和传质的介质，干燥纸幅所需的热量是由纸幅周围的空气对流传热来提供的。蒸发出的水分，又以空气中的水分子浓度梯度为推动力来扩散出去，这是空气干燥的主要传递方法。过去纸张的干燥仅以空气的自然对流为手段，直到连续运转的烘缸干燥器的出现，这种局面才告结束。现在，老式的空气干燥方式，如悬挂式、悬杆式、热风式、隧道式等由于其干燥效率低，除少数特殊纸张的制造还在使用外，基本上都已陶汰。普通烘缸干燥器现在虽然还在使用，但是在造纸机车速已高达!"""#$#%&的情况下，也不能完全满足需要，操作上也发生困难，因此，需要找到一种新的干燥方法以保持干燥速度适应纸机速度的增长。这种干燥器应有合!’!" 第一章纸张和纸浆生产干燥技术工艺理的价格，在纸幅所有的水分含量条件下，不仅能高速操作，还应有高的干燥速率。而且，要求领纸安全。灵活、方便的过程控制和横向湿度调节，能改善纸张质量，并有舒适的操作环境。现代空气干燥器是采用气体冲击和穿透干燥相结合的方法。当然，穿透干燥也有局限性仅仅适用于渗透性较好的纸种。一、冲击干燥冲击干燥是以高温高速的空气直接冲击在湿纸面上，使边界层的厚度降低到最低限度，改善并增加了传质与传热的效果，提高了干燥效率。工业上所使用的高温高速热风罩就是这种干燥方式的典型装置，图!"#$所示为冲击干燥图!"#$高能力热风烘缸罩（%）单面光纸机热风罩（；&）薄型纸机热风罩’—新空气；(—加热器；)—到热回收系统与杨克式和单光纸机干燥器相结合的干燥方式示意图。加热空气可以采用多种热源，可以用蒸汽间接加热，也可用天然气或油类直接燃烧来加热。用哪种热源是随着对冲击干燥用的空气温度的要求而定。通常高速热风罩的气流速度在*+,!-+./0之间，而实际上气流喷射速度多在!++.10左右，烘缸罩的空气温度范围为!2+,23+4，但一般使用最多的温度为-++4。图!—#5所示为不同的温度和不同的喷射速度热风罩可能达到的干燥能!2!! 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册力。这个曲线还说明在纸幅的初始干度为!"#的条件下，当空气流速增加，温度降低，需要能量则迅速上升。挡纸幅使用冲击干燥与接触干燥相结合的方式；其干燥能力有大幅度的增加，如图中表明，在空气温度为$%&’时，接触干燥%%能力达到()*+（-·.），空气流速接近)&-/0时，所需能量为12"*3/-。,&%在设计冲击干燥器时，传热系数是关键参数，而传热系数又是喷射速度、喷嘴的压力降和能量消耗的函数。这些参数又和不同的几何参数有关，如喷嘴和排气口的排列、开孔面积的比例、喷嘴的形状和尺寸、喷嘴外表的间距和其他因素等。有关各种湍动冲击喷射流的结构及它们的传热系数计算、汽罩的设计等可参阅文献［454!］。冲击空气干燥器的应用主要在涂布纸和薄型纸的干燥上，对于普通烘缸干燥系统方面的应用是有限的，仅仅用作提高干燥部的干燥能力，横幅水分控制或者用在一些特殊的不放置干毯的烘缸上。图4—!&所示为用于涂布纸干燥的多段冲击干燥器，在这种特殊的干燥器上，用高速热风罩来进行干燥，以空气层来承托运送纸幅。这种干燥装置既可用于机内涂布，也可用于机外涂布，但其排列方式是不同的。在某些情况下，也使用辐射干燥器（设置红外辐射干燥区）完成初步干燥，随后与冲击干燥装置相连接，通常设置%5!台不同气流速度的干燥器来实现干燥过程，冲击干燥系统重要的是它不仅改善了干燥速率，并且对涂布纸的干燥不产生任何干扰。对于薄型纸，诸如毛巾纸、绉纹纸、单面光纸等，多采用杨克式纸机或单面光纸机，这类设备的干燥器通常使用直径约为!5124-表面极为光滑的大型蒸汽烘缸，烘缸上部覆盖高温高速冲击热风罩，由于应用接触干燥与冲击干燥相结合的方法，其干燥能力较普通烘缸干燥高出%倍。二、穿透干燥穿透干燥是热空气通过纸幅的干燥过程，由于空气流与纤维表面在内部接触，因此增加了传热与传质的面积，与普通干燥方法相比，对于渗透性很强的产品（包括无纺布）能够获得非常高的干燥速率。4"4% 第一章纸张和纸浆生产干燥技术工艺图!"#$高速热风罩的干燥能力和所需比能图!"%&用干燥涂布纸板的多段冲击干燥器!—冲击干燥器；#—向支承板送风风机；%—气浮箱支承板穿透干燥技术对于薄型纸、毛巾纸、滤纸、吸墨纸以及无纺布等这类多孔性物质的应用已日益增加，优点：它特别适用于柔软和松厚度大的产品；能适应车速提高的需要；特别有利于单层纸产品的制造；可以对少量脱水或不经压榨脱水的纸幅进行干燥，因此节省能源；根据穿透干燥器的特性再结合使用高温气流，更能提高生产能力。虽然穿透干燥对渗透性好的产品已成为有效的干燥方式，但是还没有找到一种能准确预测其传热传质速率的有效方法。众所周知，穿透干燥有一个使空气不流动的最小压力差（临界压力），这与表面张力有关。!’!% 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册一旦超过这个压力，穿透干燥就开始发生。有些论文的作者认为，对于厚纸，或者气流通过速率很低的情况下，在饱和温度除去纸幅水分是有效的。但是这已大大超过预测的干燥速率。新近对穿透干燥的传导现象的研究分析，或通过建立模型，对纸张穿透干燥的科学性和工艺技术两方面进行评价。由于穿透干燥还是一个相对较新的技术，因此，还没有很好地制定一套完整的设计程序。目前所使用的这类干燥系统，按结构上可分为旋转式穿透干燥器和水平床式穿透干燥器。旋转式穿透干燥器的结构特征是一个转动的穿透缸（或者说是一个大直径的多孔辊）和一个热风罩与之相配合，使具有一定压力的热空气强制性地通过纸幅来进行干燥。旋转穿透干燥又分为两种方法，一种方法是将有一定压力的热空气通入穿透缸，气流由穿透缸壁上的眼孔通过纸幅、再将湿气排出干燥室外，因此纸幅必须用一张干网将它紧紧地压在缸面上，如图!"#!$。第二种方法是使穿透缸处于真空状态下，由穿透缸周围的热风罩提供有一定压力的热空气，由于真空抽吸而通过纸幅进入穿透缸。这种方法不需要干毯或干网，纸幅是被真空紧紧地吸在缸面上（图!"#!%）。水平床式穿透干燥器，是由一个支撑网、运行机构和上下排列的空气箱组成。根据操作环境和设计，热空气可以从上排空气箱或下排空气箱喷出，穿透纸幅进行干燥。水平床式穿透干燥器更适宜于透气性大的薄纸干燥，因为它所需要的压力差比较低，而且支撑部件之间也不易发生机械故障，使操作顺利。图!"#!空气穿透干燥$—外向穿透干燥；%—内向穿透干燥（&$’()干燥器）近年来穿诱干燥逐渐用于其他纸种。例如一个油毡原纸厂（油毡原纸是透气性低的纸种），声称他们应用高真空穿透干燥装置后，与该厂以前使用的蒸汽烘缸和燃烧天然气干燥系统相比较，生产能力提高了*+,，每吨产品能耗降低!-!* 第一章纸张和纸浆生产干燥技术工艺!"#。对于透气性好的纸张，如果提高通过的热空气流速，干燥速率就高，即使温度较低，也能具有较高的穿透性和高的干燥速率，甚至超过了杨相克式烘缸和高速热风罩的干燥方式。穿透干燥可以消除纸张两面和横幅上的性质差异。如果再采用有空气循环的分段干燥，或者采用串联方式，穿透干燥器的热效率可以提高$"#。它还显示一个潜在的好处就是将来可能在低温低能耗的条件下进行操作。目前造纸工业所使用的穿透干燥器多为蜂巢式真空穿透缸。其直径达%&’(，幅宽超过’&%(，操作速度为)"(*+。空气循环比率可达$"#，使用的空气温度为)’",-)".。三、气浮干燥气浮干燥在纸张生产过程中，主要应用于如涂布纸等一类要求非接触干燥的产品，当然也有用于普通纸张和纸板的干燥。（一）气浮干燥的基本原理气浮干燥系统是由一系列空气喷气箱排列组成。它是以伯努利原理为基础的一种空气干燥方法。当热的空气流沿着喷气箱表面高速流动时，处于喷气箱上部的纸幅表面则产生较低的静压力，它吸引纸幅靠近干燥器表面，其间这层气膜又托住纸幅，防止纸幅与干燥器表面接触，因此纸幅就悬浮在喷气箱的上方进行传热与传质过程，如图/0)!。纸幅的运行则由引纸和传动系统来承担。为了使纸幅保持在一个不变的浮动高度，在喷气箱上方，有通气口以适当气压的空气冲击纸幅，从而避免了因喷气箱的压力和支撑字气流速变化所带来的影响。（二）气浮干燥器的组成与构造气浮干燥器是由喷汽箱、送气系统、空气循环系统、引纸和传动系统、热回/1/1 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册收系统等部分所组成。由于有各种不同的设计与布置，而形成不同类型的气浮干燥系统（图!"##）。大体上说来，可分为单面气浮干燥与双面气浮干燥两类。单面气浮干燥器适用于纸和纸板单面涂布的干燥，热空气由上排喷气箱垂直地冲击涂布面给定位置进行传热干燥，而未涂布面由下排喷气箱喷出倾斜气流，担负支撑运载任务。喷出温热或冷的空气，由工艺来决定。图!"#$气浮干燥器喷气箱排列图!"##不同类型的气浮干燥器印刷式气浮干燥器是一种特殊的单面气弹干燥器，上排喷气箱尺寸小，数量较多，使用热空气，而下排喷气箱喷出冷空气，加大温差，以增加传热效果。双面气浮干燥器，由于它的喷气箱有不同的设计和组合，形成各种类型。一种是在纸幅两面交替地用垂直和水平气流冲击纸幅，从微观上讲，分为断续式的干燥方式和非断续式气浮干燥器。后者，在喷气箱上同时使用垂直的和有一定倾角的两种气流，使纸幅不间断地受到加热，这种干燥器多用于双面涂布!&!% 第一章纸张和纸浆生产干燥技术工艺的纸张及浸渍纸等纸种。图!"#$纸张气浮干燥器%—在干燥区喷气箱的排列；&—空气内部循环图一般气浮干燥器常用多层排列方式，其喷气箱的数量与排列状况是根据生产能力来决定，如图!"#$%所示，纸幅在各喷气箱上面通过，由箱内喷出的热空气来干燥和支撑纸幅。排出的空气由相邻两喷气箱之间返回到沿干燥器两边安装的循环风机，然后送入过滤器，经加热器加热后，由轴流风机通过控制阀门进入分配箱，再进入喷气箱（图!"#$&）。空气加热器可以是螺旋管式的蒸汽加热器，也可以采用煤气直接燃烧的板式加热器。循环空气温度的高低影响干燥器的干燥能力和尺寸大小。一般循环温度低于!’()，若提高循环空气温度，传热传质速率增加，温度高循环风机的能耗虽然比低温下高，但是平均到单位蒸发水量就低多了。循环风量是以循环空气为主，排出的湿空气仅为循环空气量的!(*，用新鲜空气补充。循环空气流速通常采用+,-,(./0。气浮干燥器的传动系统分总轴传动和分电机传动，每个转向辊的速度均可!,!1 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册调节。根据纸幅收缩状况控制两辊之间的速差，使车速与纸幅的收缩相适应。（三）气浮干燥与纸张性质纸幅在气浮干燥器中进行干燥时，在纸幅的横向没有张力的限制，在纸幅前进的方向上，也仅有很小的张力牵引，以克服与纸幅前进方向相反的空气摩擦阻力。因此纸幅基本上是在没有张力的情况下干燥，纸幅必然会产生自由收缩，结果纸张的性质与普通干燥方法相比，会产生较大的影响。一般在干燥的收缩范围内纸张有较高的伸长率和较高的抗张能量吸收（图!"#$），与此同时，纸张的弹性模量下降，挺度也下降。纸幅全幅水分均匀一致，其他物理性能有相应的提高。图!"#%为一典型的应用气浮干燥器的纸袋纸干燥系统。该流程是为了生产高收缩率的纸袋纸，因其自然收缩一般发生在干度为$&’()&’的状态下，因此该流程把气浮干燥器置于烘缸干燥部的中段。如果纸张还需要有较高的平滑度，也可使用纸机压光机。目前该系统的操作速度已超过!&*+,。图!"#$纸张的伸长率与干燥条件的关系!$!) 第一章纸张和纸浆生产干燥技术工艺图!"#$在纸袋纸干燥装置中气浮干燥器的位置第四节纸张的辐射干燥技术工艺辐射干燥包括红外干燥和高频电介干燥。辐射干燥在造纸工业上的应用还不广，红外干燥主要应用在非接触干燥的一些特殊产品，如涂布纸的干燥；而高频电介干燥，即射频干燥和微波干燥一般多用作预热装置。辐射干燥目前还不能广泛使用的主要缺点是操作运转费用较高，增加了成本。一、辐射干操的原理辐射干燥的基本原理可用下式表示’’!"%!#!$!"（&%!"%&）（!"(）"/&式中，!"为辐射传热量，)；!为斯蒂芬"波兹曼常数，*+$,-!.)（01·’&2）；#!为发射面积，1；$!"&为总交换因子；%!为发射表面的绝对温度，2；%&为接受表面的绝对温度，2。采用辐射干燥器可以获得很高的传热效率，但必需有较高的发射率和较好!*!( 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册的视角因子，因此系统的设计是非常重要的。目前在市场上常见到的辐射干燥器的频率和波长范围如表!"#所示。其中射频干燥器和微波干燥器的特定频率分配在国际上是协商一致的，例如射频干燥频率为!#$%&、’($!’和)*$&+,-.。微波干燥的频率为)##$/’、+/&、/!%和’)%*,-.。表!")辐射干燥器的频率和波长范围波长范围频率范围0,-.干燥器种类一般典型一般典型红外干燥器!1!***(!2!1!*!2!*微波干燥器!1!**32!*1(*32)**1%**/**1’)%*射频干燥器!1!**2(1’’2!1!**!*1)二、红外干燥器（一）红外干燥器的类型与结构红外干燥器是由一列系单个的红外加热器排列组合而成，为了对纸幅形成高密度的加热，安排这些加热器必须考虑到燃烧器和反射器的几何形状，而反射器的几何形状又与它的光学性质有关。它们安装的位置和安装方式随着干燥器的用途与对干燥的要求不同也有所不同。例如用红外干燥器来控制横幅水分，它一般是安装在靠近纸机干燥部的末端。作为涂布纸的干燥，则是安装在紧靠涂布头的后面。红外干燥器按热源分为电热红外加热器和煤气燃烧红外加热器。其能谱的分布如图!"#(所示。红外加热器也称为辐射炉，它的热源温度越高，辐射效率就越高，所产生的辐射波长就短，波长短其穿透力强。但对不同颜色吸收的反应更敏感。所以高温辐射炉的黑白两种产品的差别就很大，然而也正因为它的辐射效率高，使这个缺欠显得不明显，如图!—#+所示。电红外加热器是由于电流通过电阻元件而产生高温，从而产生红外辐射线，辐射线再经反射器反射出去来加热纸幅，其典型的红外加热器的结构是由!%’* 第一章纸张和纸浆生产干燥技术工艺钨丝悬挂在充满惰性气体的石英管中而构成，图!"#$为电红外加热器的结构。图!"#%红外线热源的能谱分布&—螺旋形钨丝石英灯’’(()；*—螺旋形镍铬合金丝石英管!$+()；,—金属套表面加热器%-()；.—/012345红外气体燃烧器$(()；6—电热板式加热器7#()图!"#+电红外热源的电压特性&—钨丝颜色的温度；*—镍铬合金丝颜色的温度；,—’’(()时，钨丝的瓦特数；.—钨丝石英灯辐射能输出量；6—8"#(钨丝玻璃灯辐射能输出量；9—镍铬丝瓦特数；8—镍铬丝幅射能输出量!:’! 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"#$电红外加热器的结构煤气燃烧红外加热器，在工业上使用的有两种类型，一种是表面燃烧器，另一种是冲击燃烧器。表面燃烧器如图!"%&所示，它是将一块多孔的特殊瓷砖牢固地安装在铸铁或陶瓷外壳上，并用一特殊的合金网罩加以保护，网罩同时还起着反向辐射器和导向装置的作用。把煤气与空气的混合气体送入燃烧器，在其表面燃烧，同时将热辐射到纸幅进行干燥，燃烧器的操作温度一般在’(&)*$&+，如果使用耐火材料的红外燃烧器，其操作温度更高，可达!,,&+左右。图!"%&表面燃烧红外发生器!—燃烧室；-—有孔瓷砖；#—合金网罩另一种煤气燃烧红外加热器，它有%种型式，如图!"%!。图中（.）为辐射管燃烧器，其操作温度从#’&+到!#’&+。这种燃烧器由于它的外形，能保持均匀的辐射流，煤气在管内燃烧，其燃烧产物不会污染大气。（/）是一种多孔的耐火材料燃烧器，它的辐射流均匀，强度适当（大约在*’&+左右），辐射流的密度也较高，因此能满足纸张干燥的所有基本特性。（0）是直接燃烧辐射，主要由耐!,-- 第一章纸张和纸浆生产干燥技术工艺火材料构成，其辐射流强度最大，温度可达!"#$%。（&）为催化氧化红外发生器，它没有闪烁的火焰，其辐射流的强度较低，约为’#"%左右。从最新的发展看，以陶瓷纤维为基体的煤气红外发生器，有较广阔的前景，它具有较高的气体一红外线转换率，在"$()*$(；有较高的能量密度（约’$)/!$$+,-.，由温度决定）；热反应灵敏，关闭后温度在几秒内从0"$%降低到可用手触模；能够迅速调整热负荷，以适应车速的变化；它没有裸露的火焰；陶瓷纤维垫结实，能经受较大的机械冲击和热冲击。图!1#!#种煤气燃烧红外线发生器（2）红外线辐射管（；3）多孔耐火砖红外发生器；（4）直接燃烧红外发生器（；&）催化氧化红外发生器（二）红外干燥器的优缺点及应用范围红外辐射干燥器的优点可以概括如下。设备投资费用低，热效率高，单位生产能力大，占用空间小，尤其是在造纸机上安装，改装设备费低，没有附加的建筑费用。!"/’ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册（!）没有转动部件，设备耐用。（"）红外辐射干燥属于非接触干燥，因此，不影响产品的表面质量。（#）操作方便，可以通过对每个加热器调节电压或者气体流量，能分区灵活地控制热负荷。尤其电红外辐射干燥器可以瞬时地启动或关闭，因加热时间短，冷却也快。（$）传热和传质是分开的，因此没有排除水蒸气的干扰，设备体积小。但是，红外辐射干燥器也有很多问题需要认真对待。首先是生产费用高，即电费、煤气费用高，因此增加了产品成本。其次红外干燥器的操作温度高，容易灼烧纸幅，尤其在纸幅断头时，因此火灾的隐患比蒸汽烘缸大得多。操作上要求严格，同时还必须配备特殊的自动开关系统。由于上述问题的存在，红外干燥器在造纸工业上还没有成为主要的干燥方法，应用还不普遍，目前主要应用于：（%）在纸机压榨部作为提高湿纸温度的装备，纸幅进入压区前，设置红外加热器，可以降低水分粘度，加快脱水，尤其是纸板和定量大的纸种，从而提高出压榨后纸幅的干度；（!）在干燥部前设置红外干燥器，作为提高干燥部烘干能力的辅助手段，主要用于干燥部的位置受到限制的情况下；（"）由于红外干燥器可以分区控制热负荷，因此可作纸幅全辐水分调节装置；（#）对施胶压榨可作为预干燥，以避免纸幅粘附烘缸。无论机内涂布或机外涂布，红外干燥都特别适用，它具有减少胶粘剂流动的作用，对提高纸张表面质量大有裨益；（$）对要求松厚度大的纸种，如滤纸、吸水纸、毛巾纸等可采用红外干燥器代替烘干部前面几组烘缸，能收到较好的效果。三、电解干燥高频电解干燥包括射频辐射干燥和微波辐射干燥，是一种干燥速率较高的干燥方法，微波辐射干燥使用的频率高、波长短；而射频辐射干燥使用的频率较低，波长较长（见表%&#）。工业上使用的微波加热系统是由一个直流电源、微波发生器（磁控管采用的频率，一般在’%$()*和!#$+()*的频带上，速度调制管是在较高的频带上）%$!# 第一章纸张和纸浆生产干燥技术工艺和一个应用装置组成。微波干燥器是!个电极，而射频装置则需要"个电极。对射频干燥装置来说，只有当应用的装置中有被干燥的物体存在，能量才能从射频发生器辐射出来，因此被干燥的物体就成为这个电路上不可缺少的组成部分，同时被干燥物体还影响电的特性。早期的射频干燥器是采用平面电极板，被干燥物品是放置于两电极之间进行干燥。而现代的射频干燥器是采用棒状电极，电极的排列有两种形式，一种是交错排列，构成对穿电场，纸幅在两极间通过；另一种是形成杂散场的排列，电极在纸幅的同一边（图!#$"）这种结构在纸幅的干燥上取得了成功，但是由于其热能仅被水分吸收，能量的转换效率低，因此这种装置的用途受到限制，目前只用作调整纸张横幅水分和层压纸的干燥。在最近资料中，有人建议采用射频加热与热空气冲击相结合的干燥系统，射频辐射能通过空气冲击干燥器的喷嘴应用到纸幅上。据初步试验表明，能达到相当于普通干燥器!%倍的干燥速率，对某些产品来说，用于干燥的能量，仅有!%&’"%&来自辐射能。图!#$"应用到纸机的电解干燥器第五节纸张干燥方法的新发展近年来，对纸张的干燥无论在理论上的探讨，还是新方法的研究都有很大的发展。大部分的研究还仍然是设法提高多烘缸干燥器的效率。一些新的概!("( 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册念和方法仅处于试验阶段，但是它们在纸张干燥方面所表现的优越性和取得的技术进展，却展现了一个广阔的应用前景。一、纸张传统干燥方法的改进烘缸端面的隔热，利用绝热层减少热损失对于传热设备来讲并不是新问题，但是它在提高热利用效率方面有不可低估的作用。传统的烘缸干燥器两个端面都是裸露的，过去也曾试图采用隔热绝缘措施来解决热损失，然而由于没有适当的材料，又难于维护保养等原因而没有获得成功。烘缸端面的热损失包括辐射、由端盖对空气的热传递、烘缸轴颈到轴承的热传导以及由于烘缸转动而导致的对流传热等。这些热损失的大小又随着烘缸的直径、送入烘缸的蒸汽压力及其过热度、烘缸端盖的表面温度、烘干部附近的环境温度和烘缸转速的变化而变化。其中端盖直径和烘缸转速是主要因素。!!据估计，!个直径为!"#$的烘缸，!年内的热损失达%&!’(。如果在两个端面%采用总传热系数为’")*（+$·,）的绝热层，可以减少热损失的-’.。用于烘缸端盖的绝热层应具备防火、防油、防水以及防化学药品的功能，同时要求寿命长、易安装、不妨碍进入人孔作业等方面的性能。正因这些功能要求，普通绝热材料不能满足而延缓了问题的解决。当前，/01$234256$25公司的新产品/078$192:18满足了上述要求，它是一种柔软的单件组合隔热体，可按烘缸端盖大小来裁制，并使用特殊设计的固定器安装在端盖上。/078$192:18的结构主要是以;157<=82$>6塑料纤维为绝缘材料，经针刺植绒而制成厚%’$$的垫子，这是一种平均长度长的纤维，它具有耐酸、耐高温、抗水解的性能，因此其耐用性优于常规绝缘材料（如玻璃纤维）。由于它柔软又是针刺植绒形成的一整块，所以纤维垫在造纸机运转或受振动时，不会发生移动或被压紧。/078$192:18的外层罩则是由镀铝膜的玻璃纤维组成，它具有金属表面的一切优点又有织物的柔软性。在烘缸端盖上敷设，由于它的传热系数小%于’")*（+$·,），因此从烘缸端盖产生的辐射热和传导热损失首先被绝缘层挡住，另外又因外表面的反射性与低散射作用也减少了热损失，从而提高了热的!#%? 第一章纸张和纸浆生产干燥技术工艺利用效率。二、扰流杆及异形断面烘缸（一）扰流杆装置当造纸机的车速增加到一定的数值后，烘缸内的冷凝水就形成水环，这个水环相对于烘缸壁作振荡运动，如取水环内一质点进行微观分析，可以发现当缸壁向上转动时，质点对缸壁是减速运动，而在下降途中，由于重力作用，它又是加速运动，于是产生了振荡，这种振荡引起的扰动有助于传热。但是随着车速进一步提高到临界速度，这种振荡减小，这个静止不动的水环，影响了传热效率。所谓扰流杆就是在烘缸内壁轴向上设置若干平行的杆状部件，以扰动静止的水环，增加传热效果，为了使扰流杆充分发挥作用，!"年代中期有人推导出设置扰流杆的间距的计算公式!#!·"·"（$%$$）式中，!为扰流杆间距，&；"为烘缸内径半径，&；!为冷凝水层厚度，&。在美国目前几乎所有的杨克式烘缸内部装有扰流杆，其安装方法大致有两种。（$）磁铁法用磁铁作成的扰流杆顺着轴向吸着于烘缸内壁，据资料报道，使用磁性扰流杆，即使车速达到$’’"&(&)*，缸内一半充满水的情况下，扰流杆也能牢固地吸着在缸壁上。（’）弹簧箍圈法用箍圈压住缸内的若干扰流杆，然后再用弹簧使之紧压到烘缸的内壁上。两种方法安装都比较简单，一般+,-.内就可完成，在功能上都有同样的效果。也有的工厂为了改善成纸横幅水分的均匀性，在缸内设置短的扰流杆，其安装位置，应对应于成纸水分最高的部位。在烘干纸张时起到均匀纸中水分的作用。在烘缸内设置扰流杆，方法简单但又能产生较好的效果，从而提高了传热$/’! 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册效率和生产能力。例如，一台生产硫酸盐浆纸袋纸的造纸机，烘干部有!"个烘缸，其中有!#个缸用弹簧箍圈法装有扰流杆，另外"个则装短的扰流杆，该机台在安装扰流杆前车速为$%&’%!()*)+,，安装扰流杯后，车速、纸种不变，用于烘缸的蒸汽压力则由#-"./01降到#-./01，这说明传热效率提高了.!2，与此同时，蒸汽用量降低了%2，成纸横幅水分分布也得到了很大的改善。（二）异形断面烘缸由于造纸机速度不断地提高，烘缸内冷凝水层的传热问题就显得更加突出和重要。要求冷凝水层薄，以减小冷凝水的传热阻力，要求冷凝水要有扰动，以提高传热效率。除前述的扰流杆装置外，异型断面烘缸的出现，为提高烘缸的传热效率又增添了一条新的途径。(肋条烘缸。肋条烘缸是由普通平壳烘缸在内壁上加工出一系列的沟槽而构成（图(—"!），冷凝水积聚在沟槽内，再用一系列的微型虹吸管将它从沟槽内排出缸外，热量则沿肋条传导。由于铸铁的导热系数比冷凝水的导热系数大3%倍，故改善了传热效果。但是，因为烘缸的排水系统复杂，目前仅限于杨克式烘缸这类大型烘缸上使用。.带沟烘缸。为了减少烘缸冷凝水层的厚度，特别在烘缸内壁的圆周上加工出一条或一条以上的沟槽（图(4""）。沟槽容积的大小，必须能容纳当时所凝结的冷凝水，使沟槽内冷凝水的高度不超过沟槽深度，避免冷凝水流出沟槽外。以此来增强整个烘缸的传热效率。随着车速的提高，由于异型烘缸增加了缸内冷凝水环的扰动而增强了传热效率，其优越性才显示出来。三、横向全幅水分调节纸张在成形过程中由于各种因素造成纸幅在横向各部分的水分含量不完全相同，进入烘干部后，不但影响干燥效率，也影响纸张的质量。横向全幅水分调节就是想法把水分含量高的部分的湿度降下来，使全幅水分均匀一致，从而($.3 第一章纸张和纸浆生产干燥技术工艺达到提高干燥效率的目的。造纸机使用的全幅水分调节器，有蒸汽箱横向水分调节器、红外辐射全幅水分调节器和磁性横向水分调节器等。图!"#$肋条烘缸图!"##带沟烘缸蒸汽箱横向全幅水分调节器，是在纸幅横向上有选择性地用蒸汽对局部纸幅进行加热，提高该处温度，降低粘度以改善纸幅水分的排除状况，达到控制纸张全幅水分的均匀性，提高总体干燥效率的目的。蒸汽箱横向水分调节器一般是安装在纸幅进入压榨辊的压区之前，控制宽度一般为$!%&#’%((，水分调节范围可以达到)*&$*。红外辐射横向水分调节器的原理与红外干燥器相同。区别在于是它不是干燥纸张的全幅，而只是控制纸幅水分较高的区域，以达到全幅水分均匀。每个调节器的控制宽度约为!+%((。磁性横向水分调节器是在横穿烘缸的宽度上安装若干各自独立的电磁铁，由于烘缸是个导体，当磁力线通过这个区域，由感应而引起磁致涡流，从而产生热量，在各个点上所产生的热能精确地控制全幅水分。据计算，在!+%((的宽度上，所产生的热要比输入的功率高出!%倍。通过生产试验表明，使用该水分!+), 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册［(&］调节器，可以使水分控制在!"#$%之内，并能使车速提高&%’("%。四、)*+,-干燥器)*+,-干燥器是由高速热风罩和真空缸两部分组成。操作时纸幅紧贴于真空缸上，同时由热风罩以高温高速的热空气紧靠纸幅表面喷射冲击，空气温度在.&"/到0&"/之间，风速可达1"’(""234，结果在纸幅表面获得了很高的干燥速率，从纸幅中蒸发的水蒸气则由真空抽吸而排出（参看图(5$(6）。)*+,-干燥器虽然属于穿透干燥的范围，但由于增强了冲击干燥方面的传热效率，其适应性较广。通过实验室和工厂对)*+,-干燥器的试验表明，它不但有非常高的干燥速率，而且不影响产品质量。例如对新闻纸的干燥，其干燥速率几乎是普通烘缸干燥部的("倍。经初步设计计算，一台速度为(&234的新闻纸机，大约由1"个烘缸组成的烘干部，所需的干燥能力仅用1台)*+,-干燥器，每台有(#&’.2的真空区就能代替。通过关于表面运动对窄缝喷射冲击传热的影响、［(1，(7］不同高温（直到$""/）对冲击传热的影响等方面的研究表明，)*+,-干燥器还能进一步地改进。五、压榨干燥技术的革新近年来，压力干燥、冲击干燥、89:;<6<=>干燥等技术获得了重大的进展，在很大程度上改变了人们对压榨、干燥的传统观念。这些方法有机械的、热的或者两者相互的作用，实际上是热机械过程对纸幅的联合作用。尽管这些方法大多数还处于试验阶段，但从它们所表现出高的脱水效率和干燥速率，在开发新的技术方面已显示出很有希望的前景。（一）压榨干燥压榨干燥最早是美国农业部森林产品实验室（?)@）用机械压力与加热相结合的办法以脱除硬浆多维的水分。即是说，在生产挂面纸板时，为改善纤维内(&$" 第一章纸张和纸浆生产干燥技术工艺部的结合而采用在压力下干燥，将纸幅夹在两层毛毯之间，在两个热压板之间加压，由于纸幅在较低的温度下进入干燥部，所以压榨干燥消耗的能量就较少。实验室试验表明，在抄造挂面纸板时，压榨干燥与普通干燥相比较，在!""#的温度下，其平均干燥速率可提高!$倍；在%&&#时，可提高%$倍。纸张的性质又与纸幅内部湿含量、温度、压力和时间等干燥变量有关。例如，用得率为’$(的针叶木硫酸盐浆生产纸张时，采用压力干燥方式，当干燥器的表面温度为!)$#时，若纸张进入干燥部时的初期干度在*+(,"$(的范围内，其结果是抗张指数与弹性模数仍保持高的水平，但是随着初期干度增加上述两指标急剧下降。在!)$,*$$#的温度范围内，温度的变化，对纸张密度、弹性模数则没有影响，但随着压力的增加，纸张的裂断长、弹性模数等强度性质随之增加。压力干燥有很多优点，首先是能有效地利用高得率浆和阔叶木浆，能改善从精制浆到热磨化学机械浆的产品特性。其次改善了含废纸浆纸张的性质，为纸张的再循环利用，减少磨浆次数创造了条件。同时，还改进了纸张的尺寸稳定性和纸张表面的平滑度，最大限度地发挥了干燥能力，增加了产量。虽然压榨干燥为纸和纸板的生产提供了一个很有前途的新干燥方法，但是由于这种方法还处于发展阶段，还有很多问题，如水蒸气的排出，在压区停留的时间长短等等，都需要进一步研究解决。（二）-./012134干燥器-./01214干燥器或称-./567干燥器，在纸张的干燥方面是一种全新的概念。在这个干燥过程中，湿纸幅贴在一块用蒸汽加热的金属板的表面上，纸幅下方垫以渗透性强的毛毯或垫子，再下方是一块用水冷却的金属薄板，两金属板之间处于密封状态，如图!89)所示。干燥前先将纸幅与毛毯间的空气用抽真空的方法排除，当干燥开始，水分从纸幅中蒸发出来，通过毛毯在冷的金属薄板上被冷凝下来，直到干燥完成。这种干燥装置有高的干燥速率。实验室的静%态试验结果表明，当金属板的温度为!"$#时，其干燥速率超过了!9):;（<=·>）。用-./567干燥器干燥的纸和纸板，具有很高的挺度和抗张强度，由于纸幅!)*! 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册直接与光滑的热金属板接触，所以纸面的平滑度也很高。图!"#$%&’()*)+,干燥器的基本结构!—蒸汽箱；-—冷却水箱；.—密封垫；#—边界密封垫；$—真空区/—压纸盘；0—纸幅；1—细目塑料网；2—粗塑料网；!3—压纸盘（三）脉冲干燥（脉冲干燥（或叫高强接触干燥）是纸幅在高强度压力下的干燥方法。湿纸幅在被压榨的同时，经过一个短暂的加热期，干燥温度是固定的，一般超过周围环境对应下的沸点温度。干燥器的表面温度可达-334或者更高，而接触压力也可达到或超过05.$678。常规干燥器的表面温度范围是在!-$5!034，接触压力也低于-678。因此脉冲干燥与常规干燥器相比，其干燥速率要高出!35-3倍。脉冲干燥在789:;<8’的中型试验机上进行了试验，该干燥器为两辊单压区，纸机车速为出133=>=;’生产新闻纸，取得了满意的结果，使纸幅干燥达到/3?。目前脉冲干燥存在的主要问题是纸幅表面起层、亮度和不透明度低以及纸!$.- 第一章纸张和纸浆生产干燥技术工艺张表面粘辊等。尽管如此，脉冲干燥的优点还是很突出的。从表!"#中所列的数据可以看出，脉冲干燥还是一个很有希望的方法，值得进一步地探讨与研究。六、其他新干燥方法的构想目前有一些新的干燥方法如过热蒸汽干燥、静电场干燥、流化床干燥等，虽然它们还处于实验室的试验阶段，但实验中所显示的结果已提供了有价值的参考和借鉴。表!"#$种干燥方法的比较压力干燥%&’()*)+,干燥脉冲干燥温度-.!//0!1#!1/0!2/!#/0#//压力-345/6!0/67/6/10/6#!0#停留时间-891//0$//1#/0!////!#0!//干燥速率-:;·8"1·<"!1#0!1/!//07//#//02///能耗=:>·:;"!·?1/1#//0$#//11//0$///##/0!7//（一）过热蒸汽干燥3@A@8(5B等人在研究冲击干燥与穿透干燥相结合的过程中，用过热蒸汽来代替空气作为干燥介质，在实验室的静态干燥试验装置上，以固定的干燥速率制作薄型纸取得了较好的结果，与杨克式干燥器相比，虽然干燥速率只提高了1#C0$/C，但其净热消耗却很低。他们认为，如果将干燥过程中排出的蒸汽再利用，产生的热效率将是很高的。有人认为，过热蒸汽用于纸张的干燥对纸张的性质有不利影响。而最近的一些文章认为过热蒸汽干燥纸张，可以提高纸张的强度，干燥速率可达到!//01［11］1//:;（=8·<）。用于干燥纸浆，由于过热蒸汽有很高的能量效率，与空气干燥相比，提高了浆的质量，消除了着火的危险，设备紧凑，占用空间小。然而，过热干燥在纸张或纸浆的干燥中也存在着一些不可忽视的问题，如启动与停车的方法，纸幅上蒸汽的冷凝，在高速运转时空气的渗入，对建筑材料!#$$ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册的腐蚀与侵蚀，蒸汽的清洁、再循环、压缩和加热以及对纸幅外观质量等方面的影响都尚待研究解决。（二）在静电场中的干燥将纸张或涂布纸置于一个不均匀的静电场里进行干燥，可以提高干燥速率!"#$%"。用这种方法在有干毯和无干毯的烘缸干燥器上进行了试验，也在气流冲击干燥和辐射干燥上进行过试验，都对原干燥器的干燥速率有不同程度的提高。据认为目前把这种方法用于纸幅全幅水分控制是完全可行的。概括起来，目前造纸工业使用最多的干燥设备仍然是多烘缸蒸汽干燥系统，前面所述及的一些新干燥方法与装置，虽然有些已取得了显著的效果，但是大多数还处于试验阶段，还存在或多或少的一些缺欠，要完全实现在工业上的广泛应用，还有一段距离。尽管如此，有些方法在试验的基础上已显示出很好的应用前景，据估计，一些以新的概念为基础，效率更高、更经济的干燥设备，可望在今后$&年内为工业上广泛采用。$!(’ 第一章纸张和纸浆生产干燥技术工艺图!—"#流化床纸张干燥器的试验装置!—砂粒入口；$—砂粒加热器；%—导流片；"—空气喷嘴密封；&—空气砂粒分离器；#—流化干燥床；’—空气流送入砂粒第六节纸浆的干燥技术工艺纸浆是制造纸张最主要的原料，一个制浆厂，它所生产的纸浆直接在本厂用于造纸，纸浆是不需要干燥的。如果把纸浆作为商品出售，供其他厂使用这就是商品浆，为了贮存与运输的方便，商品浆要经过干燥，使水分保持与当地大气湿度相平衡的状态，即风于浆，而商业上一般规定商品浆的含水量在!()左右。纸浆的干燥直到&(年代中叶，还只是采用蒸汽加热的接触干燥法制成浆板，就是纸浆的传统干燥方式。然而现在纸浆的干燥，空气干燥（气浮干燥）却占了优势。在美国空气干燥约占纸浆干燥的’()，较新的气流干燥约占!&)，!&%& 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册其余为传统干燥及其他干燥方式。在我国主要还是以传统干燥方式为主，蒸汽干燥引入造纸工业是最近几年的事，还不普遍，也还未形成一套完整的干燥工艺。一、纸浆的传统干燥传统方法生产浆板，如同长网造纸机生产纸张的流程一样，将制好的纸浆送入浆槽，然后由浆槽连续不断地、稳定地将纸浆流送上网，脱出水分，再在回转式的多烘缸干燥系统上干燥成浆板。典型的长网抄浆机，有一个稳定浆位的封闭式流浆箱，上网后的纸浆由吸湿箱等脱水元件脱水成型。然后用热水或蒸汽箱将湿浆板预热后送入压榨部。经有毛毯的压辊或者不套毛毯的压榨辊挤出水分，使湿浆板达到一定干度，再送入干燥部。送入干燥部的湿浆板含水分越少，更能提高系统的经济效益和生产能力。干燥部一般采用多烘缸干燥系统，也可以采用气浮干燥系统。例如一台抄宽为!"#$的抄浆机，车速为%&&$’$()，生产能力能达*&&+,-。烘缸干燥系统生产费用低，操作简单，但生产能力相应低一些，同时也带来一些影响纸张质量的问题。烘缸干燥器一般使用直径为*"%.*"#$的铸铁烘缸，除此外也包括蒸汽系统、通风系统，与早期造纸机的干燥系统极为相似。传统的蒸汽加热烘缸，虽然目前在造纸工业仍然占有较大的优势，但随着气浮干燥的采用，它在浆板干燥中的比例将迅速下降。气浮干燥与纸张的气浮干燥器相似，由热空气从喷气箱冲击浆板的上下两面，并由气流支撑，使浆板浮动运行。浆板运行时由于张力低，即使因运行不稳或者浆板自身缺陷对运行带来干扰，浆板也能经受而不易断头。气浮干燥对浆的质量影响也小。纸浆板气浮干燥器也是由多层干燥箱组成（参看图*/01），不过，从压榨到切纸机，其规模要纸比张干燥器大得多。*#0! 第一章纸张和纸浆生产干燥技术工艺二、气流干燥气流干燥是把湿的纸浆引入热空气流中，利用空气所带热量把纸浆中的水分蒸发，使纸浆得到干燥。完成湿纸浆的干燥脱水是一个典型的蒸发过程，一般气流干燥的流程是把达到一定干度的湿纸浆送入热气流中，使纸浆与热空气充分混合，然后通过几个气流干燥塔进行干燥，干燥后的纸浆粒子与湿气在旋风分离器中分离开来，就得到干燥的纸浆。气流干燥塔的数量是由系统的设计能力决定。通常是采用双塔制。在双塔之间设置一旋风分离器，如图!—"#所示。也有的流程是采用水平式的旋转干燥器。气流干燥纸浆，适合于生产能力每天超过$%%&’（(绝干）的条件下运行。这样通过两级干燥，纸浆的水分大约从)%*下降到!+*。两级干燥塔的进口气流温度分别为"%%,和!#%,，但是在两级中的纸浆温度应保持在#%,。干燥过程中，纸浆水分不能低于临界值。否则，如果过热容易引起纤维的热交联作用，若要再恢复原来纤维的水分含量就非常困难。一般将第二级排出的气体抽出，混合后作为第一级的进气。第一级除去大约-%*表面水分，第二级在较低的温度下进行缓和的干燥。干燥后的纸浆经冷却后打包，成为成品。第一级空气加热器用燃油或天然气加热，第二级加热器则使用蒸汽来加热空气。气流干燥虽然还存在一些问题，如生产过程还近于高温干燥，产品还没有为市场广泛接受，但是与常规干燥方法相比，最大的好处是它的操作费用和投资要低得多。因此气流干燥还是有前途的。三、蒸汽干燥纸浆的蒸汽干燥近年来开始应用，虽然工业上还没有广泛采纳，但是从试验装置和中间工厂所获得的结果，已展现出将会成为一种良好的干燥方法。图!."/为蒸汽干燥流程的示意图。湿浆从喂料管中部进入干燥器，把纸浆分散!$-# 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册松开后，由中间风机在蒸汽的氛围中吹入干燥器并通过各段。干燥器是一个有外壳的管道热交换器，用!"#$%&的蒸汽作为加热介质。干燥后的纸浆和运载蒸汽送入旋风分离器，纸浆由特殊设计的排料螺旋送出有压系统，再用空气吹入冷却旋风分离器，将湿浆中的水分所产生的’"()’"#$%&的蒸汽加以回收，并保持其压力不变，把其中一部分作为运载蒸汽使用。图!*+,纸浆的气流于燥装置!—循环风机；(—空气加热器；-—蒸汽热交换器图!*+.纸浆蒸汽干燥器的流程!—塞柱式喂料器；(—松散器；-—卸料螺旋；+—冷却风机；#—循环风机第一台蒸汽干燥器安装在瑞典，作为化学热磨机械浆（/0$%）的干燥装置，生产能力为!#’123。如果与一个相同规模的气流干燥器相比，商品浆的总成本可降低-’4。蒸汽干燥的优点是能耗低，干燥时间短，容易控制，在蒸汽的环境中没有着!#-. 第一章纸张和纸浆生产干燥技术工艺火的危险，同时，对纸浆质量没有明显的影响。符号说明"!———传热面积，!"———温度，#，$"!%———辐射面积，!#———纸幅速度，!&’""$———纸幅定量（湿基），()!%———干燥速率，*(（)!·’）&———水蒸气浓度，+’———纸页厚度，!!(———烘缸筒体直径或扩散系数，!)———座标轴"*%,"———总互换因子+———热扩散系数，-!)’",———传热系数，.&!·#!———传质系数，*!/0&"（!·’）"-———导热系数，.&!·#!———冷凝水层厚度，!!.———产生""的间距（或厚度），!"———斯蒂芬,波兹曼常,7数，12345%6"8/———纸张干燥时的蒸发水量，*(&*(#（&!·#）0———烘纸缸的数目$———汽化潜热，*9)*(1———压力，*:;下标2———热量，.;———空气<34———冷凝水流量，!&’-’———烘缸到纸<35———吹过蒸汽流量，!&’/———总数6———气体常数，72<%8*9&!/0·#’———蒸汽6———半径，!’=———纸到毛毯7———扰流杆间距，!->0———烘缸78———纸机车速，!&’=———毛毯9———时间，’?———辐射’;———纸到空气%1<@ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册第二章制药干燥工艺第一节中药饮片干燥技术工艺一、中药分类及特性（一）古代中药发展简史（二）中药资源与分类我国历史悠久，土地辽阔，地跨寒、温、热三带，地形错综复杂，气候条件多种多样，从高山到平原，从陆地到江河湖海，蕴藏着丰富的中药天然资源，其种类之多、藏量之大，居世界之冠。丰富的天然资源是中药材的主要来源之一，许多著名的药材如甘草、麻黄、羌活、冬虫夏草等都是来自野生的药用植物；蟾酥、斑蝥、蜈蚣、蝉蜕等也是来自野生的药用动物；石膏、芒硝、朱砂等也是来自天然矿石。许多药材是由于天时、地利的生长条件和多年来劳动人民的精心培植的结果。中药材品质的好坏，取决于有效成分含量的多少，它与产地、采收季节、时间、加工方法都密切相关，这些工作为历代医药学专家所重视。中药一般分植物类药、动物类药与矿物类药!种，按《中药鉴定学》提供的%$#" 第二章制药干燥工艺资料，该书中提供植物类中药!"#种；动物类中药$#种及矿物类中药!%种。在植物类中药中又分根茎类中药%&’种；茎木类中药%!种；皮类中药%(种；花类中药%"种；果实及种子类中药)#种；全草类中药$#种；菌、藻、地衣类中药*种；树脂类中药"种；其他中药’种。（三）中药饮片的加工与药性除少数药材如石斛、紫花地丁等有时要求鲜用外，大多数药材是经加工后供应市场与中药店。采收的中药大都是原形干料，到中药饮片厂重新浸润、切片、干燥再装袋。干燥的目的是除去药中的大量水分，避免发霉、变色、虫蛀等，在干燥过程中要特别注意有效成分尽量少损失或不损失，保证药材质量。唐代孙思邈著《千金翼方》一书中论述：“夫药采取，不知时节，不以阴干暴干，虽有药名，终无药实。”这说明中药材采收加工的重要性。当今，我国也曾发现：脉准、方对、不治病，即使大夫切脉准确，药方开的也对，但汤药吃后不治病，这也是因中药饮片质量欠佳之故，即“终无药实”。在中药饮片中都具有一定的药性和味，即五味四性，五味是指辛、甘、酸、苦、咸；四性是指寒、热、温、凉四种药性。在干燥中应予以保存这些药性，确保干燥质量，从而达到治病的目的。（四）中药饮片工程干燥简介我国中药饮片历史悠久，老药工们积累了很多宝贵经验，但没有总结出为工业生产的干燥理论，由于我国中药学院不设置中药浸润、干燥专业，中药的加工缺人才、缺技术。又据对!*%&台药用干燥设备调查，大多数为国内一般水平及国内落后水平，尤为甚者是工厂厂房已盖好而配不上合适的干燥设备。当前我国中药饮片工程干燥机型大多采用翻板式干燥机与网带式干燥机。较厚的中药饮片料层铺在翻板或网带上，因料温不均，易失药性，但易于操作，尤其可适应多种中药饮片的干燥，因而常被选用。沈阳饮片厂选用水平槽型振动流化干燥机干燥中药饮片，近来又有水平圆运动振动流化干燥机，由于振动使饮片抛起并翻动，饮片温度均匀，对保持药性有所改善，但因中药饮片品种规%)(% 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册格很多，难于适应全部中药片干燥。新近研制的红外辐射振动流化干燥机，螺旋面上没有孔，所以不会漏料，从原理上看可适应多种中药饮片的干燥。另外用厢式固定床干燥的也有很多，更为落后的是在一个房间里安上蒸汽管道的烘房，堆放中药饮片进行干燥，料温不均，温度控制困难，饮片质量也难以保证。（五）中药饮片干燥基础数据研究与饮片分析进展中药是我国医药宝库的重要组成部分，是我国人民防病治病的重要药品，并越来越受到欧、亚、美各洲的欢迎与重视，日本在筑波投资!"#亿日元开展中药研制工作。本文将具有代表性的饮片天花粉、当归、积壳详细介绍，其余饮片仅分析它们的干燥规律。通过甘草的恒温与变温干燥实验表明，变温干燥既节能又优质。由于新技术新仪器的不断涌现，中药饮片的微观观测及成分分析方面均有新的进展。如电子显微镜、扫描电子显微镜、放射自显影技术的发展，促进了现代细胞学的发展并从显微进入到亚显微直到分子水平。运用紫外光谱、红外光谱、质谱及核磁共振仪、$射线衍射仪、气相色质联用仪等，使药物成分分析、测定达到了快速、准确、精细和高效的水平。对!%种饮片经热风与红外线干燥后指标成分的损失，均由天津乐仁堂制药厂完成，完成这一工作是很艰巨的。其中采用紫外线分光法（&’）测定"个品种，气相色谱法（()）测定"个品种，高压液相色谱法（*+,)）测定-#个品种，经典方法测定%个品种。经实验研究表明，按照传统经验的工艺参数进行干燥，有些饮片的指标成分的损失还是很大的，很应引起重视和进一步研究。二、饮片热风干燥基础数据研究（一）实验装置及测试仪器图!.-是热风干燥实验系统图。它是一个综合性、多功能的干燥实验研-"/! 第二章制药干燥工艺究系统。主要包括热风干燥炉及风道、鼓风机及调速装置、电加热及控温系统、电子称重系统、数据采集系统等，并配有测物料含水率及热风速度的仪表，可用于多种物料热风干燥基础数据实验研究。图!"#热风干燥实验系统简图#$实验装置（#）热风干燥炉及通风管道热风干燥炉体积为#$%&’(%$)*’(%$)*’，为间歇式干燥炉，配有铜网筛，被干燥的饮片放于筛上，在筛子的底部及侧面各配有进风口，可对物料进行垂直与水平吹风。通风管道配有多个叶片调节阀，以便进行热风的循环加热。（!）调速风机包括鼓风机及调速电机两部分，鼓风机为+,#!"-型，最大&流量为!!%%’./，最大转数为!0%%1.’23，风压为##4567；调速电机为-89"&"!型，输出功率为!:;，调速范围为#!%<#!%%1.’23。（&）风道用叶片调节阀，=>9"?@型。（A）电加热器最大功率为0$*:;，共0组，可按需要选择。!$测试仪器>;B"4%!精密控温仪为比例积分微分调节仪，控制电加热器，获得不同的炉温。C+#5&#型精密电子秤（德国），可称重#5$5:D，分辨率为E%$#D，并配有@CA!A远程电脑打印机，在线测量饮片在干燥过程的脱水量。B6@"FG木材#*A& 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册及多种物料的湿度计（德国）量程!"#$%%"。&’(%)*+数据采集系统（美国），具有多功能、高速、高精度采集与控制系统。,*%-.型精密功率表为+级。&’,-!%%%型数字温度计（日本）。/$*$型热线风速仪（日本）风速%#)%012，风温-!%#$%%3。45647&-))%%型空气湿度1温度计（美国）及89:’;1!-)%计算机。（二）实验方案与测点分布$<实验方案当前我国饮片工业生产用热风干燥器有固定床厢式干燥炉、活动床的筛网式干燥机、翻板式干燥机与振动流化干燥机。本实验采用固定床厢式干燥炉，是因为当前饮片工业生产中采用固定床居多数。在固定床中可连续测量不同干燥时间饮片的脱水量，即可得饮片的干燥曲线（饮片含水率对时间的曲线），也可得到干燥速率曲线以及饮片温度对时间的曲线，可获得一系列较完整的干燥工艺基础数据，并可指导生产，在固定床的实验数据已直接应用到菱镁矿球带式干燥机、蓝胎漆器烘道等。因此，本实验研究数据有重要的理论意义与应用价值。关于振动流化床的饮片干燥数据，亦将有实验数据提供。（$）干燥速率干燥速率!=>"1#$>!，为单位绝对干物料质量为计算基准的物料汽化水分变化量与对应采样时间的变化率。式中>"为脱水变化量，#$为绝对干物料的质量，>!为对应>"的采样时间。>"、>!由实验得到，#$可对物料进行绝干实验得到，亦可从测出饮片的初含水率%计算得到$#$#$=（!-$）$?%$式中，#为饮片初始实验质量，（一般取*%%@左右），%为饮片初含水率，以干$$基计。（!）饮片温度为了保证饮片干燥后有效成分损失小，实验饮片的最高干燥温度均以天津饮片厂所提供的各饮片允许最高干燥温度为依据，并参考《中药鉴定学》与《生药学》等有关文献进行。按传统的实验方法即在恒定温度与风速下，以大量的空气干燥少量的饮片，采用间歇操作，但由于实验后饮片指标成$)** 第二章制药干燥工艺分损失严重，因此，有些实验改为变温干燥，实验效果好，既节能又确保药性。（!）热风温度与控温温度热风温度测点见图"#$，在物料下层与热风进口处有二个测温点$%、$$，饮片上层有二个测温点$"、$!，其中一点为湿球温度，控温温度点&，输入给’()#*%"精密控温仪进行温控。（+）热风速度与耗能量热风速度测点见图"#$,点，由-$+$热线风速仪测出热风进口温度，当热风温度不变时，调节风机转数为恒定，则热风进口风速亦为定值。实验过程的耗能量由电度表记录。".饮片温度测点分布饮片实验料层厚大多取!%//，饮片温度测点分布见图"#"，即在纵剖面上测点为+、0、-、*、1、2；在横剖面测点温度为$、"、!。从34!%0+,数据采集系统可得到各点温度值及各层平均温度值。图"#"热风干燥料层测温点$、"、!—横剖面中间层；+、0—纵剖面上层；-、*—纵剖面中间层；1、2—纵剖面下第二节药物干燥技术工艺一、概述药物是指治疗人类疾病的化学物质。这些物质一般都用化学合成法、’5,$0+0 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册重组技术、发酵法、酶反应或从天然物中萃取，或者是上述方法的组合而制成原料药物。成品药（或称制剂）即临床所用的各种剂型如片、针、胶囊、药水等，均是用原料药按处方调配制成的。其制造过程以及所用设备都和成品的质量同样有严格要求。兽用药物参照人用药物根据注射、口服等不同类型，各有相应的标准。药物干燥是药物生产的一个环节，在与药品有关的卫生、洁净等方面应该符合药品生产管理方面有关的条文。对于药品生产管理，世界卫生组织（!"#）以及各国政府都有明确的法规，规定药品生产的管理、操作、设备、药物各种药性记录、检测要求和方法。我国实施的规范是中华人民共和国卫生部颁布的“药品质量管理规范”（$%%&年修订）；中国医药工业公司及中国化学制药工业协会也据此提出了“药品生产管理规范（’()）实施指南（$%%&）。世界卫生组织于$%%&年对药品生产质量管理规范（!"#’()’*+,-）也有规定。’()是’../(012304526718)604374的缩写，最早的版本是$%9%年由!":&&;<=决议产生的“药品生产和质量管理规范”（其后被简称为!"#的’()）。以后美国和日本等国都相继有相应的管理规范。美国的“>,:（食品药品管理署）原料药检查指南”最早是于$%?@年@月发布，于$%?A年&月按美国制药工业协会提出的修改意见进行修订，现行版本是$%%$年%月由美国卫生保健部公共卫生署及食品、药品管理署发布的。日本在药品生产管理方面有《药品生产管理和质量管理规则》、《药厂的厂房和设施等的规则》、《生物制品和血制品生产规则》、《放射药品生产规则》等。对药品生产厂有《药品生产厂’()自检指南》。各国除了对药品生产过程有严格的管理外，在药品的国际贸易中，世界卫生组织也发布了《国际贸易药品质量签证实施准则》以保证进出口药品的质量。很多情况下进口国除对进口药品进行质量检查外，还要检查该药品的生产是否符合’()要求。二、药品生产质量管理规范对干燥器及干燥的要求药品生产大致可分两类：一是原料药，二是制剂成品或称成品药。$<@9 第二章制药干燥工艺在绝大多数原料药的生产中，起始原物料或其衍生物都经过明显的化学变化。因此，药品中会含有杂质、污染物、载体、基质、无效物、稀释剂，以及不想要的晶型或分子，这些都可能存在于粗药品中，需要有相应的措施以保证药品的纯净。在药品生产中的干燥工艺，需考虑的是干燥时温度的升高会不会引起药品的降解或发生氧化等反应；以及在干燥过程中保证异物不得进入药品中。如热空气干燥时，热空气中可能挟带的灰尘与微生物等；再则是干燥设备中不能积存物料或其他杂质，因此原位清洗（!"#—!$%&’(’#$&)%）、原位灭菌（*"#———*+%,-($(.(’/(’#$&)%）设施是药品干燥设备所必须的。（一）药品生产质量管理规范中涉及设备的有关条文药品生产质量管理规范中除了对操作、记录、标签等工艺方面有严格规定以外，也对建筑、设备、环境等作了明确的要求，现以中华人民共和国卫生部0112年修订版“药品生产质量管理规范”，中国医药工业公司、中国化学制药工业协会颁发的“药品生产管理规范（34#）实施指南（0112）”，并参考“美国567原料药检查指南”等规范中各有关设备、操作、环境等条款摘录如下，供有关药品干燥的设备开发研制时参照。（0）设备的设计、造型、安装应符合生产要求，易于清洗、消毒或灭菌，便于生产操作和维修，并能防止物料混淆。（2）凡与药品直接接触的设备表面都应光洁、平整、易于清洗或消毒、耐腐蚀，不得与药品发生化学变化或在设备表面上吸附所生产的药品。（8）设备所用的润滑剂、冷却剂不得对药品或容器造成污染。（9）在规定限度内在同一连续生产周期中生产出来的具有同一性质和质量及一定数量的药品为一批，每批药品均应规定生产批号，并按下述原则确定：原料药经最后混合具有均一性的成品为一个批号。（:）生产开车前应检查设备、器械和容器是否洁净或灭菌，并确认无前次生产的遗留物。（;）设计或选用的设备应设有清洗口，设备表面应光洁、易清洗。设备内壁0:9< 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册应光滑、平整，避免死角、砂眼，易清洗，耐腐蚀。（!）使用润滑油、密封套的部件，要有防止因泄漏而污染原料、半成品、成品或包装容器的措施。（"）无菌室内的设备，除符合以上要求以外，还应满足灭菌要求。（#）对生产中产生粉尘量大的设备，如粉碎、过筛、混和、制粒、干燥、压片、包衣等设备，宜局部加设防尘围帘和捕尘吸粉装置。（$%）与药物接触的压缩空气以及洗瓶、分装、过滤用的压缩空气应经除油、除水和净化处理。灌装中填充的惰性气体应净化。流态化制粒、干燥及气流输送所用的空气应净化，尾气应除尘后排空。（$$）设备设计或选用应能满足产品验证的有关要求，合理安置有关参数的测试点。（$&）用于制剂生产的配料罐、混合槽、灭菌设备及其他机械和用于原料药精制、干燥、包装的设备，其容量尽可能与批量相适应。（$’）设备管道的保温层表面必须平整光滑，不得有颗粒性物质脱落，不宜用石棉、水泥抹面，最好采用金属外壳保护。（$(）当设备安装在跨越不同洁净等级的房间或墙面时，除考虑固定外，还应采取密封的隔断装置以保证达到不同等级的洁净程度。（$)）对传动机械的安装增加隔震、消音装置、改善操作环境，动态测试时，洁净室的噪声级不得超过!%*+。（$,）生产、加工、包装青霉素等强致敏性药物，某些甾体药物，高活性及有害药物的生产设备必须分开专用。（$!）批号定义在一定生产周期经过一系列加工过程所制得的质量均一的一组药品定为一个批量。一个批量的药品，编为一个批号，批号的划分一定要具有质量的代表性，并可根据批号查明该批的生产日期和生产记录-进行质量追踪。!可灭菌的小容量及大容量注射剂，以一个配液锅所配制的物质的药液作为一个批量，使用多个过滤设备，多台灌装设备，则应验证确有同一性能者；使$)(" 第二章制药干燥工艺用多台灭菌器，则应验证确有同一灭菌条件者，用多台灭菌器灭菌，按每次灭菌数可作为一小批。!无菌分装注射剂以同一批原料药粉的分装量作为一个批量。使用多台灌装机，则应验证确有同一性能者。"冻干无菌分装注射剂的冻干前同一批药液的冻干量作为一个批量，使用多台冻干机，则应验证确有同一性能者。#片剂以压片前为一个总混合器的颗粒混合量作为一个批量，使用多台压片，则应验证确有同一性能者。$构成一个批号的原料药，在包装前应经过最后混合，以保证具有均一性。%原料药生产的中间体参照以上原则另行编制生产批号。（!"）清场要求。&设备内外无前次生产遗留的药品，无油垢；!非专用设备、管道、容器、工具应按规定拆洗或灭菌；"凡直接接触药品的机器、设备、管道、工具容器应每天或每批清洗或清理。（!#）过滤灭菌用于热不稳定的液体，采用过滤灭菌的设备。（$%）胶塞可用!$&’（温度均一的箱内）干热灭菌$(&)，或热压蒸汽灭菌!$%’烘干。（$!）冻干产品的无菌过滤和灌装设备的主要部件应每天拆洗和热压灭菌。（$$）采用流化床干燥时所用的空气应净化除尘，排出的气体要防止交叉污染，操作中随时注意流化温度、颗粒流动情况。应不断检查有无结料现象，更换品种必须洗净或更换滤袋。（$*）使用有机溶剂或在生产过程中产生大量有害气体的原料药精制、干燥工序，在确保净化的同时要考虑防火、防毒的有效措施，这种情况下净化空气不宜循环使用，防止空调系统中有机溶媒或有害气体的浓度增高。&尽可能采用干燥、混粉一次完成的设备。!干燥时所使用的空气应经净化处理，操作时应不断检查有无结料现象，尾气需经捕集、除尘后再排空。!&+# 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册以上所摘是各药品生产质量管理规范对制药设备的要求。其目的是保证药品的质量和均一性。除此之外还有若干法规，如“湿热灭菌过程的验证”（美国注射学会），“干热法用于灭菌和去热源的验证”（美国注射剂学会）等用以检测设备和药品的灭菌可靠性。（二）药用干燥器的主要结构特征由于药物生产对批号及整批均一性的要求，对连续操作或分盘干燥的一整批物料，就需要整机混和使这批物料质量均一，所以在可能的情况下优先考虑采用分批干燥的方式。为了在干燥器中不积存物料，除了内壁光洁以外在结构上要防止锐角，避免丝网或多孔结构，以利清洗彻底。干燥装置也和其他制药设备一样，需具有原位清洗（!"#）及原位灭菌（$"#）的设施。原位清洗是指装置不必拆卸，利用所配置的管道阀门等将洁净水引入，将装置清洗干净的设施和方法。原位灭菌是使该装置可以利用所配置的管道、阀门或加热器等，将灭菌用的饱和蒸汽或高温热空气引入装置。在规定的温度、压力下维持规定的时间，以利被处理的装置内可能残留杂菌的杀灭。而灭菌的操作条件要经过规定的方法验证，证明是有效的。用热空气干燥的系统，热空气在进入干燥装置之前要经过严格的过滤，对于无菌药品其洁净程度要求达到%&&级。%&&级的指标是每立方米空气中!’!(的尘埃粒子为&个（即不存在）；!’!(的尘埃粒子")’&&个。雾化用的空气和其他进入装置的空气，也都必须按此标准要求。根据药品质量管理规范，这种检测要求定期进行，并作完整的记录。空气的采样口应设在进入干燥装置前，以保证进入干燥装置空气的质量。不允许经过滤后再加热，因为加热器表面会积有灰尘或产生的氧化物会脱落。因此终端过滤器必须能耐受灭菌温度。干热灭菌及饱和蒸汽灭菌要求的温度、压力、灭菌周期规范及灭菌效果的检验均有规定方法。由于药品生产为了保证质量规范的多种版本都强调批号和每一批号质量的均一性，因此干燥装置，特别是成品干燥装置，应该满足一整批物料的干燥，以免多次、多盘或连续干燥所得产品在干燥结束后，再进行一次混合。而且药%’’& 第二章制药干燥工艺品经多次转移也容易增加被污染的机会，所增设的混和器也照样被要求设置原位清洗、原位灭菌等设施，无疑会增加设备及操作。因此比较可行的方法是将干燥装置设计成能足够容纳一个批号的量，分批干燥，并配有原位清洗、原位灭菌的设施。至于药品干燥的操作条件如温度、时间等则应在实验室规模进行实验，以确保药品的各项指标不受影响，再按此结构进行放大。三、晶状或粉状药物的干燥药品生产中有不少品种是经过提纯结晶或在溶液中析出粉状固体，再经过滤或离心分离得到湿的晶状或粉状药物。这些药物需要去除可挥发成分，得到干品。像青霉素、金霉素、磺胺、咖啡因、阿斯匹林、洁霉素等原料药物都属这种类型。早年这些药物是采用烘箱或真空烘箱进行干燥的。随着药品产量的扩大，药品质量管理规范的实施，现都已改为双锥回转真空干燥机干燥。这种干燥机是源自双锥混和器，药品在器中边干燥边转动对整批药物的均一性有良好的保证。干燥机带有夹套供加热介质循环，器内设有挥发物排出管。锥体两端设有盖子，以供物料进出和清洗。锥体的转动是由电机经减速再通过齿机带动的，传动系统应设有效的制动装置，以准确定位防止卸料时药品失控。为了卸料时不反复转动，锥角可设计成!"#，不受物料歇止角的影响，单程即可卸空。由于药物生产环境也有要求，干燥器及机架外表面都要求覆盖不锈钢板。见图$%&。’((’ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"#双锥回转真空干燥机这种干燥机内部比较光洁，容易清洗，但在真空引出管与空心轴之间的间隙容易积料。因此需要强化该处的清洗。结合原位灭菌的需要在安装时需要连接清洗用水及灭菌用蒸汽，不少药物合挥发性有机溶剂。为防止这些溶剂被吸入真空泵并排入大气造成污染和安全问题，在流程中应配套有低温冷凝器，使在减压条件下能回收溶剂。此低温冷凝用致冷机直接冷却，冷却温度就是致冷剂的蒸发温度。用$"!!可达"%&’，可以适应有机溶剂在减压下之凝集。如以乙醇为例，约可回收()*，其流程见图!"%。图!"%双锥回转真空干燥机流程+&&! 第二章制药干燥工艺对于药物生产中的中间体，或其他还未要求无菌的物料干燥，在满足整批均一性以及干燥器内不积存物料、易于清洗的条件下也可采用流化、振动流化等其他型式的干燥装置。()双锥回转真空干燥机的内壁总传热系数，有记载为!"#$%&·’#·*，也有报道用青霉素钾盐干燥关联所得总传热系数与平均干基湿含量的关系为!+,-,."/01-,2（(3(）四、料液的干燥不少原料药在制成干品以前是水溶液，这些药液的干燥一般都采用喷雾干燥。虽然喷雾干燥的热效率较低，但因经过努力解决了药物的无菌要求，因此迄今已有若干品种药物采用喷雾干燥，如链霉素、庆大霉素等，中药注射用粉剂“双黄连”等均采用喷雾干燥。其他如真空滚筒干燥等虽也有试验性报告或介绍，但未见用于工业规模生产。冷冻干燥是干燥温度在45以下的干燥方法，适用于热敏性药物、生物制剂和血液制品，但由于冷冻干燥系统需要在高真空下凝集所升华的蒸汽，动力费用高，且操作周期长，因此单位质量产品的投资也高。药液的干燥方法是选定该药物能耐受的温度为前提。经过实验验证，在可以耐受喷雾干燥的温度和受热时间的条件下，可以不选冷冻干燥，因此法投资及操作费用均大。（一）喷雾干燥药液的喷雾干燥除了考虑该药物耐受温度及受热时间以外，它与其他物料喷雾干燥的主要差别在于能否保证过程中及最终成品保持无菌，以及喷雾干燥过程中是否有影响药物质量的异物、润滑油等进入系统。喷雾干燥的料液雾化有离心、压力、气流6种，这6种雾化方式中，离心式虽有处理量大、雾化比较均匀等优点，但离心盘的转速高达每分钟万转左右，一般情况下转轴都不设轴封，因此很难防止由于润滑油或油雾漏入干燥室中而污7,,6 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册染产品。即使提高干燥箱操作压力，则又有雾粒或干粉通过轴的间隙进入轴承箱影响机械传动；或是离心盘高速旋转时引起轴心周围的低压，引起油雾吸入等。压力式雾化系统则因高压液泵柱塞与液缸间的摩擦会有金属磨下，以及止回装置等不易清洗及灭菌。因此近!"年只采用气流式雾化器作为无菌喷干的雾化装置。在采用气流式雾化器雾化时除了药液需经无菌过滤以外，雾化用压缩空气也需采用无菌过滤以达到无菌要求。#$%&年以后’()*公司就采用气流雾化，其流程示于图!+,。流程中雾化用空气先经预过滤器-，升压后通过过滤器及加热器，再经高效过滤器（./01）后进雾化器。干燥用空气是先经./01再加热然后进喷干塔。药液则是由送料泵经灭菌过滤后至雾化器。其旋风分离器紧靠干燥器，可使管道积料减至最小。图!+,’(*)公司的无菌喷干流程#—干燥器；!—空气分布器；2—雾化器；-—预过滤器；,—过滤器；&—加热器；%—高效过滤器；3—药液灭菌过滤器；$—送料泵；#"—旋风分离器；##—分装间［!］在其后发表的流程中，干燥用热空气的处理就改为先加热后经高效空气过滤，见图!+&。我国在,"年代中期引进前苏联的链霉素无菌喷干装置是用压缩空气作为#,,- 第二章制药干燥工艺干燥用热空气源，用厚层棉花作为此干燥用热空气的灭菌过滤装置。!"##年我国自行开发研制的无菌喷干装置在无锡第二制药厂投运，用于庆大霉素的喷干。其流程见图$%#，其中干燥用热空气是由预过滤、风机、蒸汽加热器、电加热器、中效过滤器（&$）和高效过滤器（’()*，&$）组成，空气的净化程度可以达到!++级（!+,-，!/-++个）。中、高效二种过滤器都能耐受喷干用的热空气!.温度。空气的净化程度远高于经厚层棉花的压缩空气。流程中增设了脉冲袋滤器可以用来捕集旋风分离器未能收集到的部分细粉。这部分细粉不能作为成品，但可重新精制后得到利用。作为药物等精细化工或其他热敏物料的喷雾干燥，除了流程的保证以外，还要求雾化良好，以防止较大液滴在未干燥之前与器壁接触，造成粘塔；对于已干粉粒吸附于塔壁的现象也要采取使塔壁振动的办法，将这些粉粒震落于塔底，缩短其在高温区的停留时间。改进热空气的进塔分布也是减少理论停留时间，加速干燥的必要措施。有时这些因素会影响药品的色级，即外观色泽之深浅。喷干之药粉通常直接装入原料药成品瓶，为换瓶的需要，在旋风分离器出粉口，要设有启闭装置。此装置也应保证不会存料及产生污染。由于换瓶时药物有机会接触外界空气，因此装瓶的环境也要求!++级，需要时在旋风分离器出粉口后面设置层流净化工作台使洁净气流笼罩该操作区。无菌喷干系统的热空气、雾化用空气、药液无菌过滤器都要定期检查过滤效果及按规程更换过滤介质或过滤元件。（二）冷冻干燥若干热敏性药物及生物制品、血液制品，在要求更低的干燥温度时，冷冻干燥是首选的干燥方法。其原理与设备结构于第!#章已有详述。用于药物的冷冻干燥，按照药品生产管理规范是要求整批产品均一性。如一台冷冻干燥机在不足以处理一整批物料而需要配备多台干燥机时，应该验证各台机组的干燥性能，如操作温度、时间、成品含水量等。对于若干药品需要在瓶中冲注氮气的，冷冻干燥机应有经灭菌过滤的氮气引入口，干燥室内应有分!--- 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册层自动压紧胶塞的装置。此种胶塞系专门设计的，在瓶中注入药液以后，胶塞先插入瓶口一半，在升华时蒸汽利用胶塞前半部之沟槽排出。干燥结束时利用机械装置将整盘药瓶上的半插胶塞压紧到位，与外界空气隔离，其示意图见图!"#。处理无菌药物的冷冻干燥机也应配置原位清洗及原位灭菌的设施。图!"$%&’(公司带产品分装的无菌喷雾干燥流程)—干燥室；!—空气分布器；*—雾化器；+—预过滤器；,—过滤器；$—加热器；-—高效过滤器；#—药液灭菌过滤器；.—送料泵；)/—旋风分离器；))—分装间),,$ 第二章制药干燥工艺图!"#无菌喷雾干燥流程$—预过滤器；!—风机；%—蒸汽加热器；&—电加热器；’，(，#—过滤器；)—干燥器；*—旋风分离器；$+—脉冲袋滤器图!")冲注氮气的药瓶示意图五、制剂过程中的干燥制剂也是成品药，是由原料药按处方配制而成。注射剂包括药液或药粉注射剂、片剂以及口服液剂和外用药物。其中干燥作业主要在片剂的制造过程，注射用药粉一般都是经无菌喷雾干燥或冷冻干燥制得，也有不少是由无菌干燥的结晶分装，如青霉素钾盐等。片剂的制造根据不同的药片有不同的配方，由一种或多种原料药加辅料（如粘结剂、崩解剂）等，经均匀混合，再制成颗粒。制粒或造粒时需要加少量的水，成粒后再干燥去水。所以制剂过程中的干燥就是片剂造粒操作中的干燥。$’’# 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册造粒过程使用较早的操作是混粉、捏和、造粒和干燥。其干燥是将制得的颗粒盛盘于箱式干燥器中。现已改用沸腾造粒或造粒联合机处理。沸腾造粒详见第!!章，其干燥用热空气应过滤净化。该机可将所有主辅料一次混合并制成颗粒，减少处理步骤。制剂药物除了本身的干燥以外，有些包装材料，特别是包装无菌制剂的瓶及胶塞等，均需在清洗洁净后进行灭菌及干燥，以保证药物的质量。（一）制剂过程的制粒干燥由原料药接处方制成片剂，需要先将药粉制成颗粒，以避免药粉压片时流动性不佳而装量不准，以及过程的药粉会因冲模之动作而飞扬。片剂药物中除主要药物一种或多种按处方配比计量以外还要加入粉状粘结剂、崩解剂等辅助材料。各种物料先一起混合均匀，再加洁净水用捏和机使之成为膏团状物料，膏团状物料可用摇摆颗粒机制成湿颗粒。摇摆颗粒机是由正反向转动的刮板往复!"#$左右将膏团状物料挤过半圆筒状的筛孔，使之成为湿颗粒。湿颗粒需经干燥后送至压片机，压制药片。其流程如图"%&。这个流程步骤较多，不易连续操作。近年来已有快速搅拌制粒机，见图"%!#。此机可以将捏和、成粒等在一个设备中完成，减少了物料的转移次数，也减少了外界异物之侵入。图"%&传统制粒流程示意图（二）包装材料的干燥制剂药物包装材料的干燥主要是无菌药粉或药液注射剂所用的洁净、干燥的安瓶瓶、粉针瓶和粉针瓶用的胶塞。这些瓶和胶塞都要经过充分洗净，再用!((’ 第二章制药干燥工艺洁净水漂洗干净以防残留毛点或蒸发遗留物。安瓿瓶、粉针瓶的干燥都是在经洗瓶机洗净后，传送进入烘瓶段烘干，经冷却再传送到分装机。胶塞的处理早期是用小筐将洗净之胶塞装入，先送至压力锅中蒸汽灭菌，再转移到烘箱中烘干残留水分，为防止外界异物污染胶塞，各小筐外均用透气性材料包覆，稍后改用绞龙洗塞机清洗并烘于，再将干胶塞装入不锈钢扁盒在电热箱中!"#$烘烤"%#&以火除杂菌。’(年代以来日本、荷兰、德国都开发研制了若干种清洗或清洗)灭菌)干燥联合机，以适应严格的制药质量规范要求。图")!(快速搅拌制粒机!%药瓶的干燥无菌药物所用的药瓶要求干燥、无杂物、无菌，药瓶在经清洗达标之后，由传送结构通过连续烘干机将药瓶烘干，此连续烘干机主要特点是干燥用热空气都经过洁净过滤，用不产生尘粒或脱落氧化物的红外线灯泡作为热源。其示意图见图")!!。!##* 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"##无菌药瓶干燥示意图#—中效过滤器；!—风机；$—高效过滤器；%—隔热层；&—电热管；’—水平网带；(—排风!)胶塞的清洗"灭菌"干燥机用来封闭无菌药瓶的胶寒虽然不是药物，但与药物密切接触，且要承受注射针头的穿过，因此有严格的质量要求。如干燥后的含水量根据不同药物要求在*)*&+,*)#+以下，而且处理胶塞的批量要和被分装药物的批量相应，保证均一性。由于对整批一致性的要求，以及灭菌的可靠性的保证，推动着向清洗"灭菌"干燥联合多功能机的发展。在单一容器中处理药物可免转移时接触外界，有利热压灭菌。-*年代德国./012及意大利的3456785推出了大致相同的多室水平转筒式处理机，可以整批清洗"灭菌一干燥胶塞。见图!"#!胶塞是通过进料口分别加到圆筒的各室之中，以防止转动时不平衡引起振动。卸料时也逐个卸出。器身内设有清洗水、洁净水以及灭菌用蒸汽和干燥用空气进出口。在装好胶塞以后先引人清洗水，必要时加清洁剂，洗净后再用洁净水漂净。然后用经过滤之蒸汽按规定温度、压力、时间进行灭菌。灭菌后用洁净压缩空气加热干燥至规定含水量。经处理之胶塞逐室卸出。这类结构对于灭菌条件的保证、胶寒洗净程度以及整批均一性都有改善。但此类机型由于内筒因平衡需要而必须分室，造成进出料需逐间进行，比较繁琐。对水平轴二端需良好密封并保持运转时洁净。#&’* 第二章制药干燥工艺德国!"#$%公司则与&’(%)*#’*+制药厂合作开发研制了,-%."%)&/#%0型胶塞清洗)灭菌)干燥机。该机主要结构是用单轴支承的具锥底的圆筒，另一端是用法兰连接的椭圆形盖，法兰之间设有流体分布板，用以分布清洗用水、灭菌蒸汽以及干燥用空气。在清洗)灭菌)干燥时锥底向上，胶塞通过管道吸入器内，清洗时所用水从椭圆形盖经分布板向上；灭菌、干燥时亦然。卸料时将器身转1234使锥底向下通过控制阀逐桶卸出。在清洗、干燥过程中可使器身左右转动各564，以使操作均匀。在对比分析几种国外机型的基础上，上海医药工业研究院开发研制了$!型胶塞清洗)灭菌)干燥机。采用单轴支承锥底圆筒型式，将国外二软管连续进出气、液及吸入胶塞的结构改进为多套管多轴封的结构使进出管道可用固定的不锈钢管连接。从而使干燥温度得以提高，满足了胶塞最终湿含量3718937368的要求。也根据胶塞歇止角大的特点将左右转动角度提高到各:34，有助于清洗彻底及干燥均匀。现已在江西东方、鲁抗、华北制药厂等投入试运行。其结构示如图;)1<。此机所用清洗用水、蒸汽、干燥用空气均需经洁净过滤，其流程见图;)15。图;)1;多室水平转筒式胶塞清洗图;)1<$!型胶寒清洗灭菌干燥机16=1 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"#$胶塞清洗灭菌干燥机流程图#—真空贮罐；!—真空过滤器；%—冷凝器；$—蒸汽过滤器；&—蒸汽砂芯过滤器；’—自来水过滤器；(—加料器；)—胶塞清洗灭菌干燥器；*—仪表箱；#+—空气贮罐；##—集雾器；#!—空气过滤器；#%—翅片加热器；#$—电加热器；#&—无盐水过滤器；#’—无盐水贮罐；#(—,型耐腐蚀泵#&’! 第三章煤及矿物的干燥技艺第三章煤及矿物的干燥技艺第一节概述热力干燥在煤和矿物的加工应用过程中是一种重要的操作。煤，尤其是湿法选煤的选后产品都有大量的水分，经机械方法脱水后，产品所含的水分仍相当高，如末精煤经离心机脱水后，一般只能将水分降到!"#$"；而煤泥或浮选精煤用真空过滤机脱水后，滤饼水分也在%&"以上；即使采用蒸汽加热过滤设备，也只能把浮选精煤滤饼的水分降低到’("左右。同样，经过精选富集的矿物也含有大量水分，经机械脱水后水分也仍过高。因此，常常要用热力干燥法来使煤或矿石的含水量降至允许值以下，以满足下述)方面要求。（’）运输要求水分过高，不仅会增加运输量和运输费用，而且在寒冷季节或寒冷地区，还会造成冻车现象。（%）加工要求湿分会降低煤的易碎性，使煤粉制备过程中的研磨质量变坏，妨碍分离分类和煤粉的气流输送，使掺合作业控制困难；湿分过高还会影响矿物的筛分、风力分级和静电除尘等的效率。（)）满足不同用途之工艺要求压块、炼焦、制备煤气、低温渗碳、液态燃料合成以及现代蒸汽锅炉燃烧等用煤对湿含量都有严格的限制，表)*’列出了若干用途之煤的允许湿含量范围。’,+) 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册表!"#不同用途之煤的湿含量范围煤的种类用途湿含量范围$%硬煤煤焦&’#(压块)*氢化+粉煤炉燃烧)(褐煤压块&’#&制备煤气,’#,低温渗碳)#,氢化+粉煤炉燃烧#(’#,同样，矿物的某些加工，如闪速熔炼等也要求矿石必须干透。虽然干燥作业会花费少量投资和费用，但它除能满足进一步技术加工的工艺特殊需要外，还常常会大大提高经济效益和产品质量。例如，粉煤炉燃烧用煤经干燥后其热值提高，使现代化蒸汽锅炉的能力大大提高；炼焦用煤经过干燥和预热，能使炼焦周期缩短#$!，焦炉的生产能力提高,+%，而且由于水分的预先脱除和炼焦周期的缩短，使焦炭的强度及灰分得到改善，从而可用质量较差的煤炼出较好的焦炭，对扩大炼焦煤资源有重大意义。干燥预热煤由于容重增加，仅此一项又可使焦炉产量提高#+%以上。此外，由于焦炭灰分下降及强度提高，可使高炉少加石灰石熔剂并降低焦比，从而使高炉的生铁产量也相应提高。同样，矿石经过干燥后，能大大提高诸如烧结、煅烧的效率和减少燃料消耗。煤中的水分可分为表面水分和湿存水。表面水分取决于在矿内进行的洗分工艺和在贮运期间进行的掺水工艺。表面水分在恒速干燥阶段即可被除去。湿存水取决于煤的等级，它随煤的年代增加而减少。湿存水要在降速干燥阶段#,-* 第三章煤及矿物的干燥技艺才能除去。干燥作业可单独进行，有时也可与其他工艺同时完成。例如，煤可在球磨机式干燥器中边干燥边研磨成供粉煤炉燃烧或其他用途的煤粉。第二节煤炭干燥器用于煤干燥的干燥器可分为直接加热式和间接加热式两大类。干燥介质为烟气或蒸汽。由于煤炭不怕烟气污染，不与烟气发生化学反应，不收缩，故最常用的是以烟气为干燥介质的直接加热式对流干燥器，如回转式干燥器、气流干燥器、带喷动床的流化床干燥器、振动流化床干燥器、研磨型干燥器和竖轴式干燥器等。蒸汽加热干燥器如滚筒干燥器、盘架式干燥器和管式干燥器等主要用于压块褐煤的干燥。一、回转圆筒干燥器回转圆筒干燥器主要用于干燥浮选精煤和浮选尾煤。这种干燥器通常采用并流操作以避免着火的可能。干燥介质可是热空气，也可是由天然气或煤燃烧产生的烟气。图!"#是典型回转圆筒干燥器的示意图。这种干燥器的钢制筒体以耐火材料村里，并通过装在筒体上的滚圈支承在滚轮上。筒体通常由齿轮传动装置带动回转。筒体轴线与水平成$%&’%倾斜。筒体内壁装有抄板。当筒体回转时，这些抄板将煤料抄起并逐渐洒向在筒内沿轴向流动的热气流中。图!"$示出了各种抄板的型式。#’(’ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"#回转圆筒干燥器#—燃烧炉；$—供料装置；!—钢制筒体；%—驱动电机；&—齿轮传动装置；’—齿轮；(—滚轮；)—挡轮；*—迷宫式密封装置；#+—滚圈对于易粘壁的大团块煤的干燥，可用,型；对于低易碎性的煤块，可用-型；对于高易碎性的较细煤粒，可用.型；对于细煤（煤尘），宜采用/型。筒体的进出料端有迷宫式密封。干燥器排出的烟气夹带着煤尘，夹带量有时可高达进料量的#&0。因此，干燥器的废气要经旋风分离器或静电除尘器回收所夹带的煤尘。常用回转圆筒干燥器的尺寸为：筒体直径：#1&2!1&3筒体长度：#$2!+3以上。电机所需功率取决于干燥器直径、长度、回转速度以及筒内滞留料重量。表!"$列出了一些经验值。#&’’ 第三章煤及矿物的干燥技艺图!"#抄板型式$—升举式；%—扇形；&—闭式隔室式；’—均布式；(—联合式；)—隔室式表!"#回转圆筒干燥器电机功率直径*+长度*+电机功率*,-./011./1.#.2#/#.#3.2.43#5#/1.#3.2#13!0!/#.140!/0#4.#5这种干燥器的热耗约为!455,67,89#:。干燥时间在装填系数为5/.035/#0时约为.0325+;<。对于浮选精煤，干燥器出口处的气速不大于#3!+*=；对于浮选尾煤，为避免过量夹带，气速不超过5/03.+*=。表!"!列出了常用回转!圆筒干燥器的一些典型操作参数和体积干燥速率（单位时间内从.+转筒体积中蒸发的水分量）。转筒的尺寸可根据体积干燥速率!>来确定。由下式计算.0?4 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册转筒的体积!!"!!"（$%&）##表$%$煤用回转圆筒干燥器的操作参数煤的湿含量’(加热介质温度’)%$煤的种类抄板型式体积干燥速率#*’+,·-干燥前干燥后进气排气硬煤./01.//1/2型$345/精煤与尾煤混合&6365/&&/2，!型.$尾煤77366/&/32，!型&&1高灰分煤泥$/&63/&7/!，8，9，:型&7/$式中，"为蒸发水分量，+,’;；!为转筒体积，-。!选定物料填充系数后，由式（$%7）计算转简直径$!&0&$!,$"（$%7）!&%!!%,$式中，!,为干燥介质的体积流率，-<=；!为物料填充系数，/0/34/0$/；%,为筒内干燥介质流速，-’=；$为转简直径，-。筒长&可由式（$%$）计算!!&"7（$%$）/06>3$转筒的长径比一般为34&/。筒体的回转速度’可由经验公式（$%5）估算1/(&(7&’"（$%5）"$?,)式中，’为转筒转速，@’-AB；(&为煤在筒内的运动系数，对于对流干燥，(&"/074/06；(7为抄板形状系数，(7"/034&0/；!为转筒轴线倾角；"为干燥时间，=。干燥时间可由下式确定7#!!*&%*7""（$%3）#*7%（*&%*7）&31> 第三章煤及矿物的干燥技艺&式中，为堆积密度，"#$%；、为煤干燥时的始、终干基湿含量。!!"’"(实际使用的回转圆筒干燥器的圆周速率一般为’)*()%+%,-。二、回转管式干燥器回转管式干燥器广泛用于制块厂的褐煤干燥。也可用于硬煤干燥。这是一种以饱和蒸汽（压力为./’)*./))012）为加热介质的间接加热干燥器，如图&3&所示。倾斜滚筒的两端管板上固定装有直径为’(.*’.4%%的无缝钢管束，筒体通过滚圈支承在滚轮上，由传动装置通过齿轮驱动简体转动。加热蒸汽通过空心轴进入简内对钢管加热。湿煤自高端喂入钢管内。由于倾斜，回转时煤会逐渐由高端向低端移动。干煤由收集室收集并从下端排出。为防止煤在管内移动过快，在钢管内装有变距导向螺旋。冷凝水通过滚筒低端的空心枢轴排出。图&3&回转管式干燥器示意图’—倾斜滚筒；(—无缝钢管束；&—空心轴；5—支承台；)—收集室；6—滚圈；7—滚轮；4—传动装置；8—齿轮回转管式干燥器的一些技术数据如下：直径()..(4..&’&.&&).&7).5...%%；(筒长7*4%；轴线倾角49；转速)*8:+%,-；干燥速率)/5*4"#$%·’)68 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!；二次蒸汽温度"#$；出口处煤的温度%#$；热耗&"’#()*##+,-+,.&/；)二次蒸汽的含尘量(&’,-0。在褐煤压块厂，这种干燥器用压块机出来的废汽作为加热蒸汽。还有利于热能的利用，但废汽带出的油微滴会受热炭化而沉积在管壁上。可用1#(%#$的三氯乙烯循环清洗约)!以除去管上沉积物。用过的三氯乙烯经蒸馏回收使用。三、带搅拌器的室式干燥器这种干燥器通常用于浮选精煤的干燥。采用并流操作。图)23为这种干燥器的示意图。干燥室被隔板分成若干小室，室下方是两根转向相反、其上装有桨叶的搅拌轴。热烟气由导管引入，与从导管加入的湿煤接触进行质热交换。煤被桨叶搅拌器扬起并逐室由进口抛向出口。废汽由导管排出。搅拌器还能打碎可能形成的粘结煤块。该类干燥器的一些技术数据如下：图)23带搅拌的室式干燥器示意图*—干燥室；&—支承密封装置；)，3—桨叶；’，1—导管；4—废气导管；%—干煤出口；"—隔板烟气进口温度1##$，出口温度**#$；干燥室宽度&###(&3##00，长)度&###()3###00；干燥速率4##(1’#+,.&/50·!；进料湿含量*%6(&&6；出料湿含量%7’6；热耗()*’#+8-+,.&/；轴转速1(*#950:;。*’1# 第三章煤及矿物的干燥技艺四、气流干燥器气流干燥器的基本构件是一根直径为!"#$%%##&&、长为%’$("&的竖管。热干燥介质（烟气或空气）从管的底部通入，与从干燥管下部加入的湿煤相遇并将之吹散并向上输送。在输送过程中将煤粒干燥。干煤粒及废气一起从干燥管顶部进入旋风分离器分离。常在干燥管底部接装一台破碎机，用以破碎喂入的或干燥过程中形成的团块。湿煤在破碎机中被激烈扰动并与进入破碎机的热气流充分混合，强烈地加速了干燥过程。在破碎机中除去的水分约占总干燥水分的"#)。就整个干燥管而言，最激烈的干燥发生在进料口上方*$(&处。管内加热介质的流速取决于煤的粒度，随粒度的增大而增大，如图(+"所示。工业生产中采用的气速在%#$’#&,-范围。在选择最佳操作气速时，最好先通过模拟实验测出如图(+!所示的气流干燥器压力降与管内气速的关系曲线。最佳操作气速不仅要避开压力降峰值，而且还要避开阻塞区，因为如在阻塞区操作，喂料量的稍微增加就有可能导致干燥管阻塞。干燥介质与悬浮煤粒之间的热交换可由下式确定%1(%1*!".*/#0""#$%&（(+!）传热量为·*.(2!)3"*&（(+4）’"*%+"**式中，"*&为对数平均温差；"*&.；"*%.*%+*-5，!**.**+56"*%1"***-*蒸发表面湿分所必须的热量为(!)3’.$（-+%++*）%（(+7）#干燥时间由下式估算8)3$-+%++*&.·.%（(+9）!(2"*&8%"4% 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册低雷诺数（!!!）时，式（"#$）变为$&%’"#%!(!代入式（")*），干燥时间为(%’#（+&,)&(）"%%（"),!）,($’-!在实际中，湿煤粒的直径比干煤粒大，且颗粒直径连续随湿分的减少而变化，所以必须对以煤粒直径表示的干燥时间予以修正。干燥管的有效长度应为(.%#"（"),,）速度#是煤粒在时间"内流经干燥管的平均速度#%#/)#)（"),(）图")0煤粒的悬浮速度,01( 第三章煤及矿物的干燥技艺图!"#压力降与管内气速关系（实验曲线）干燥介质的速度取为!$%（&’&"&’()）!"（!"&!）为求沉降速率，要先计算阿基米德数!$%+",""$#*%(（!"&-）!$"$进而计算雷诺数&2&’-#*#*./-00时&’%()（!"&)）&!’1#*./-00时&’%&’3&!#*（!"&#）由雷诺数就可计算出煤粒的理论沉降速度&!’$!0%（!"&3）%+式（!"&&）计算的管长过小，是因为没有考虑粗煤粒（0’(4&’0）达到最终速度所经过的起动长度。起动长度可由下式估算(5%)6!$%+（!"&/）!式中，)6为修正系数，)6%&0,78。则提升管的总长度为(9%(:;(5（!"&1）在工业实际中，提升管的长度通常是根据干燥速率&<来确定，&<的经验&)3! 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册值如下：.研磨煤粉!!"#$$%&$$’()*+,-·/.浮选精煤!!"0$$%1$$’()*+,-·/干燥管的长度一般不超过.2-，喂煤口在进气口上方#%&-处。加热介质的进口温度为22$%0$$3，出口温度为0$%40$3。煤的初始湿含量一般为4$5%425；终湿含量约为#5%&5。图.60是用于煤干燥的典型气流干燥装置示意图。湿煤自料箱由喂料器按比例喂入干燥管，被来自燃烧炉的烟气输送并干燥。干煤依次在旋风分离器中与烟气分离。系统的负压由排风机产生。分离出的干煤通过截止阀进入输送器。干燥管内较重的煤粒直接落入装于其底部的螺旋输送器中，并被送往于煤输送器。图.67为用于煤干燥的89::;型干燥器。湿煤通过喂料器定量地加入到干燥室，被来自燃烧室的烟气向上吹送并干燥。气、煤由干燥室上部进入包裹在干燥室外围的收集器内，大的干煤粒在此沉降收集，小煤粒则由装在干燥室周围的旋风分离器分离收集。燃料可是液体，也可是固体。燃烧用的空气由风机供给。部分干燥废气由风机循环加热后再用作干燥介质。当煤的初、终湿含量分别为.25和#5左右时，这种干燥器的生产能力一般在2$<=/以上。这种干燥器的尺寸一般为：直径&-，高&-，炉室直径#>*-，炉室高4$-。燃烧过程自动控制。气流干燥器广泛用于浮选精煤和研磨煤粉的干燥。这种煤粒度小，单位重量煤粉的表面积很大，且在气流中充分分散，故干燥速率很高，仅需几秒钟便可干燥。当然，在这么短的时间内干燥的只能是表面水分。五、流化床干燥器流化床干燥器因其设计简单、生产能力高、干燥强度大、煤在干燥器内的停留时间易控制等优点而广泛用于煤的干燥。420# 第三章煤及矿物的干燥技艺图!"#气流干燥装置示意图$，$$—燃料仓；%—燃烧炉；!—供料器；&—烟道；’—干燥管；(，#—旋风分离器；)—排风机；*—螺旋输送器；$+—输送器；$%—喂料器；$!—疏料器；$&—温度计；$’，$(—截止阀；$#—防爆活板；$)—中央管当热气流穿越煤层时，若其气速大于颗粒的最小流化速度，则煤层就会由固定状态转入流化状态。流化床的特点是煤粒高度分散悬浮于热气流中，空隙率大，热质交换表面积大。煤固定床的空隙率为+,&-+,’，流化床的空隙率随气速的增大而增大；工业流化床干燥器一般在+,’’-+,#’范围内操作。煤和其他空隙率为+,&的脆性物料床的流化临界雷诺数可由下式计算#$!"./0（!"%+）$&++1’,%%!#$当空隙率为+,&)时，#$!"./0（!"%$）#$+1&!#$由临界雷诺数可计算出最小（临界）流化速度为!".!/2%./0（!"%%）&3$’#’ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册图!"#$%&&’型干燥器示意图(—燃烧室；)—干燥室；!—收集器；*—旋风分离器；+，,—风机；-—燃料喷洒装置煤床的压力降可由下式估算!."（("!）（"/""0）#（!")!）流化床的空隙率可用下式估算)23)((#$%123!,$%!.()（!")*）&’流化床高度为("!2"."2（!")+）("!分离高度(应为流化床高度的!3+4*3+倍。(流化床中气5固之间的对流传热系数可由下述关联式估算")$%(6!)*.(2!’（!"),）!煤在流化床干燥器中的平均停留时间可按经验公式计算!,22"2&"/#.（!")-）+7)式中，+7为进料速率，809:；&为流化床面积，7；"2为固定煤床高度，7。(+-, 第三章煤及矿物的干燥技艺图!"#是$%&’"(’%)*+型流化床干燥器示意图。这种干燥器因其操作煤,床低、单位床面积的干燥速率可高达,---./0,’12·3而广泛用于煤干燥。图!"#$%&’"(’%)*+型流化床干燥器示意图4—料箱；,—加料器；!—干燥室；5—燃烧室；6—旋风分离器；7—布袋过滤器湿煤自料箱经加料器按比例加入干燥室，从燃烧室来的烟气与空气混合调温至所需温度（!--89--:）后穿过干燥器的筛板和煤层，使煤床流态化。离开干燥室的废气经旋风分离器和布袋过滤器除尘后排空。表!"5列出了在美国使用的典型煤流化床干燥器的一些操作技术数据。表!"5典型流化床干燥器的操作参数参数印第安纳州西弗吉尼亚州肯塔基州犹他州直径;2,<45<,5<,5<,筛板面积;2,!<574!<#4!<#4!<#生产能力;=/·3"44--9--,!->--干燥速率;./·2,·3"4,#--,6--4>--4>--煤粒度;22-87-84--846-8!>进料湿度;?4>8,,45<6——出料湿度;?,5<>——进气温度;:76-54-——排气温度;:>-9-——4699 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册六、带喷动床的流化床干燥器近年来，已越来越普遍用带喷动床的流化床干燥器来干燥煤。喷动床是在一圆锥!圆柱组合装置中实现的，如图"!#$所示。细煤粒由螺旋进料器送入进气管，被管内的高速热气流输送入干燥器的中央圆管并沿管向上运动，升至管顶的煤粒反向沿中央管周围的环形干燥室下落。干煤由排料管经排料阀排出。图"!#$带喷动床的流化床干燥器示意图#—环形干燥室；%—螺旋进料器；"—进气管；&—排料管；’—排料阀#’)( 第三章煤及矿物的干燥技艺图!"##$%&’&(&)型带喷动床的流化床干燥器#—干燥室；*—抽风机；!—旋风分离器；+—料斗；,—仓室；-—斗式提升机图!"##是$%&’&(&)等设计的带喷动床的流化床干燥器系统。湿煤自料斗经进料器加入圆锥形干燥室。热烟气与空气混合调温后由底部进入干燥室。气速在圆锥形干燥室内由下至上逐渐减小，这样就使得较粗的煤粒向下降落，最轻的煤粒才被气流夹带出干燥器并在旋风分离器中分离。中等粒度的部分在干燥室中循环，尔后经室壁上的竖直出料槽排出。控制出料槽的开启程度便可控制物料在干燥器中的停留时间。粗煤粒落入仓室并由此经斗式提升机送回料箱中循环干燥。喷动临界速度取决于床层高度、煤和气体的物理性质以及干燥器的几何形状和尺寸，可由下列关联式估算临界雷诺数后再由式（!"*.）计算124*#!!"/(012!-+!"3($"#)(56)（!"*4）1*式中，!"为开始喷动时的临界雷诺数；#为床上截面直径，常取#0（*7/(+）$1；$1为床下截面直径；!为锥顶角，一般为!187,18。!"/"(6%/(0（!"*.）$9在多分散系中，取最大粒径为式（!"*.）中的粒径。#,:. 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册喷动床的压力降可用下列近似公式估算!!!（"#$%&"#’(）")"#*（+&+"）+这种干燥器的单位体积干燥速率可高达,,"-./"0123·4，干燥介质（烟气或空气）的温度通常不超过.""5，比普通流化床干燥器的干燥介质温度低得多。七、振动干燥器振动干燥器用于硬褐煤干燥，尤其适用于边干燥边输送或边干燥边按比例调合的场合。图+&,.是67849:&;<77设计的振动干燥器示意图。湿煤自喂料口加到由电磁振动器振动的带孔床上，床与水平成,=-(=倾斜，在振动力的作用下，床上的煤层以一定速度向出料端输送。热空气或烟气自床下向上穿越煤层，使煤层在输送过程中干燥。煤的输送速度取决于床的倾角和床的振动频率及振幅，对于频率$!("、,"">?，振幅为"#"(-+33的电磁振动器，煤的输送速度为"#",-"#"+327。这种设备也可用于煤冷却。由于热能利用好，这种干燥器的热耗低得多。其生产能力取决于床宽、煤层高度以及输送速度。煤层高度一般为：."-+"33研磨煤粉；%"-$"33块煤。床长一般不超过,"3。在驱动装置安装在床中部的情况下，床可长至+"3。床过长会造成干燥介质沿床长均匀分布之困难。煤用振动床干燥器的一些技术经济数据列于表+&(。,(@" 第三章煤及矿物的干燥技艺图!"#$%&’()*"+,&&型振动干燥器表!"-煤用振动干燥器的技术数据煤的粒度.//参数!0#1#10!$生产能力.23·("#4151进料湿度.6#$7出料湿度.6#81#8-进气温度.9!71$7-排气温度.951-4干煤温度.9::41压力降.;%’*+—%,,,网带式单极干燥机精度（原:9-(**—%,&-）<=)>%’*&—%,,,单板干燥机制造与验收技术条件（原:9-(*%—%,&-）’维修类别及检验周期结构’.%维修类别网带式单板干燥机的维修类别分为日常保养、检查、小修、中修（项修）、大修。’.(检验周期结构网带式单板干燥机的检验周期结构见表%。表%检验周期结构周期结构大修（?）中修（@）小修（A）检查（B）?$B$B$A$B$B$@$B$B$A$B$B$%’/%-@$B$B$A$B$B$@$B$B$A$B$?注：本周期结构应根据设备实际技术状况参照执行。/检修定额%-(- 附录!"#检修间隔期网带式单极干燥机的检修间隔期见表$。表$检修间隔期月检修间隔期生产班次大修中修小修检查一班#$%&%#’’二班($#)*&三班!)#$+$!"$修理复杂系数网带式单板干燥机修理复杂系数见表&。表&修理复杂系数设备型号层数复杂系数!"#)&#$##’!"&检修停歇定额网带式单板干燥机检修停歇定额见表!。表!检修停歇定额日停歇时间设备型号大修中修小修检查!"#)&#&%#’&#!"!检修工时定额网带式单板干燥机检修工时定额见表’。表’检修工时定额$检修工时设备型号大修中修小修合计钳工机工其他合计钳工机工其他合计钳工其他!"#)&#*((’!+%%&!’%#($’’(*%$**%#**’)%’#&)%)%’’(’注：其他型号的网带式单板干燥机的工时定额可以按复杂系数进行修正。’维修内客#+$( 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!"#日常保养!"#"#开机前：!）按规定润滑设备；"）检查电力配电柜的供电是否正常；#）检查蒸汽压力供给是否正常；$）检查压缩机空气压力是否符合要求。!"#"$开机后：!）检查网带传动系统运行是否正常；"）检查风机运转是否正常；#）检查加热系统是否有渗漏；$）检查网带调偏装置工作是否正常；%）工作中严格遵守操作规程。!"#"%停机后：!）擦拭、清扫设备及工作场地；"）填写交接班记录。!"$检查!"$"#完成日常保养的工作内容。!"$"$清除地沟、机内粉尘及破碎单板。!"$"%检查网带及传动系统的链条、链轮、减速器。!"$"&检查网带张紧及调偏装置。!"$"!检查加热系统的阀门、管道、热交换器、疏水器。!"$"’检查通风排湿系统的风机、润滑装置、风箱、挡板。!"$"(检查电气系统的配电箱、电机、电线、电缆。!"$")检查干燥机的密封门、框架、紧固件。!"$"*填写检查记录。!"%小修!"%"#完成检查的工作内容。!"%"$修理破损的网带链轮，更换或修理链条、三角带、石墨轴承，减速机清理#’$) 附录换油。!"#"#修理调偏装置的挡板及校直支杆。!"#"$更换漏汽的阀门及密封，清洗疏水器。!"#"!修理喷箱、保温门密封。!"#"%修理配电箱、电线、电缆，更换损坏的元件，清洗电机轴承。!"#"&填写小修记录。!"$中修!"$"’完成检查、小修的工作内容。!"$"(修理破损的网带、石墨轴承及轴承座托辊；更换减速机易损件；更换或修理链条、链轮、三角带、滚动轴承。!"$"#修理压缩空气系统、调偏装置、张紧装置，更换损坏的零件。!"$"$修理热交换器。!"$"!更换或修理喷箱，修理风机挡板、隔板、风筒。!"$"%修理干燥机顶板、侧板、更换损坏的密封条。!"$"&按电器检修规程检查修理电气系统。!"$")填写中修记录。!"!大修!"!"’拆检网带及传动系统，确定修理或报废的零件。!"!"(拆检压缩空气系统、调偏装置、张紧装置、滤清装置等部件，更换损坏的零件。!"!"#拆检加热系统的阀门、散热器，更换损坏的零件、部件、管道。!"!"$拆检通风排湿系统，修理或更换损坏的轴承、轴承座、喷箱、风筒等零部件。!"!"!拆检干燥机顶板、侧板、保温门，整修机架、挡风板。!"!"%校正基础水平及机架对角线。!"!"&按电气检修规程修理电气系统。!"!")更换损坏的标牌，整机喷漆。!"!"*填写大修记录。’%(* 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!主要零件的技术要求与检修办法!"#机架!"#"#机架对干燥机纵向中心线垂直度不大于$!!。!"#"$机架对干燥机纵向中心线对称度不大于%!!。!"#"%机架安装铅垂度小于#&&&’#。!"#"(机架用型钢（角钢、槽钢）必须光滑、平直。!"#")机架有刮伤、开焊、断裂、变形、腐蚀严重等缺陷，可用焊补方法修复或予以更换。!"$辊筒!"$"#辊筒长度相互差不大于)"&!!。!"$"$辊筒的径向圆跳动不大于$"&!!。!"$"%辊筒表面损伤，轴径严重磨损，可采用焊补、车削方法修复或更换新的轴头。!"%传动轴!"%"#传动轴应无弯曲、变形等缺陷。!"%"$传动轴表面损伤可钳工修复，键槽处严重损伤可旋转*&+重新开键槽；与轴承结合面损伤，可采用焊补、车削方法予以修复。!"(齿轮、链轮!"("#齿部有裂纹或塑性变形应更换新零件。!"("$齿厚磨损量超过弦齿厚的十分之一时，应更换新零件。!"("%齿轮单向磨损，可以反装使用。!")喷箱有开焊、变形、破损，可用焊补整平方法修复。!"!保温顶板、侧板、门不得严重变形。!",风机!","#风机轴承座不得有裂纹；轴承孔磨损可用扩孔镶套方法修复。!","$风机叶轮需进行平衡实验。!","%散热器在#"$)倍最大工作压力下进行试压，不得有渗漏现象。,检验方法#!%& 附录!"#精度检验精度检验按!"$##%&!的规定进行。!"’空运转试验空运转试验按!"$##%&(—#)))中’"’及’"%的规定进行。!"%负荷试验负荷试验按!"$##%&!—#)))中’"*的规定进行。#+%# 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册木材干燥室（机）型号编制方法!"!#"#$%—&$$&"#%& 附录!"!#"#$%—&$$&前言为规范木材干燥室（机）的型号，指导木材干燥室（机）生产定型化和标准化，以便用户正确选用木材干燥室（机），特编制本标准。本标准由全国人造板机械标准化技术委员会提出并归口。本标准起草单位：北京林业大学。本标准主要起草人：张璧光、常建民、伊松林、高建民。"#%% 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册中华人民共和国标准!"!#"#$%—&$$&木材干燥室（机）型号编制方法$%&’%())*+’),-.&/0&%/%1*+’2*3+（/%1,%）-14,5&036)7,%"范围本标准规定了木材干燥室（机）型号的编制方法。本标准适用于使用不同能源、不同干燥介质、强制循环的各种类型的锯材干燥室（机）。&引用标准下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。89!#"’##"—"(((锯材干燥设备性能检测方法%室（机）型号%)"型号表示法注"“!”符号为大写的汉语拼音字母。&“"”符号为阿拉伯数字。%有“（）”的代号或数字，当无内容时不表示。若有内容应不带括号。"#%* 附录!"#木材干燥室（机）的分类及代号木材干燥室（机）共分$类，用汉语拼音字母表示，其表示方法应符合表%的规定。!"!组、型表示方法组、型代号均以阿拉伯数字表示。组的划分对于常规干燥、高温干燥及太阳能干燥，以风机布置型式来划分，而除湿、真空、高频及微波干燥则以各自的特点来划分组。型的划分包括两个方面：!）干燥室壳体或主体结构型式；"）干燥室加热所用能源的类型，若只有电作能源，则该项不作标注。除湿干燥的能源类型指用于干燥室升温的辅助能源。表%木材干燥室（机）分类及代号常规干燥除湿干燥真空干燥太阳能干燥高频干燥微波干燥其他干燥#$%&’()注：常规干燥指以常压湿空气作介质，以蒸汽、热水、炉气或热油作热源，干燥介质温度在%&&’以下。其他干燥包括过热蒸汽干燥，温度为%&&’以上的高温干燥，以及目前使用较少的干燥方法。!"(主参数表示法主参数位于组、型代号之后，用“)”号与组、型代号隔开。木材干燥室（机）的主参数为符合*+*&%$++%规定的标准木料的实材积，计量单位以立方米计。采用连续干燥（传送带式或转动式）的木材干燥机的主参数为含水率由,&-降至%&-的木材的实材积，计量单位以立方米*小时计。!",第二主参数表示方法第二主参数置于主参数之后，用“*”分开。第二主参数的计量单位：功率以千瓦计、单位材积的集热器面积以平方米*立方米计。!"+重大改进序号木材干燥设备在性能、结构等方面与原型号相比确有重大改进，可在原型号之后加重大改进序号。用大写的汉语拼音字母,、+、#⋯⋯的顺序标示。%+!, 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!"#联合干燥表示法凡两种或两种以上方法联合的干燥，其型号表示法是在两种或几种干燥方法的代号之间用“$”号相连。符号的先后顺序按它在干燥中的重要顺序排列。!"%木材干燥室（机）示例!示例&：木材常规蒸汽干燥室，顶风式，金属壳体，实材积&’’!，干燥室内风机总功率()*"*"#，其型号为：$%&&&$&’’+&!"*!示例*：木材常规热水干燥室，侧风式，砖砌体铝内壳，实材积,’!，干燥室内风机总功率-)&"&"&，热水供热功率为*!-"#，其型号为：$%*!*$,’+-"-!示例!：木材炉气干燥室，端风式，砖混壳体，实材积!’!，干燥室内风机总功率,)&"&"#，其型号为：$%!*!$!’+,",!示例,：木材除湿干燥室，双热源（热泵除湿式）高温型，实材积-’!，用蒸汽热源作辅助加热，除湿机的压缩机功率&-"#，除湿机经过第一次改进设计，其型号为：$’&*&$-’+&-(示例-：木材真空干燥机，间歇式对流加热，蒸汽供热，圆形金属壳体，干燥!实材积&’!，装机功率&’"#，其型号为：$)&&&$&’+&’!示例(：木材太阳能干燥室，顶风式，集热器与窑体分离，干燥实材积*’!，*用热水作辅助热源，每单位材积的集热器面积约,"-!，其型号为：$*&&*$*’+,"-示例#：微波真空联合干燥机，多点式谐振腔加热，方形壳体，从初含水率!-’.到终含水率&’.每小时干燥的实材积’"&!++，微波和真空总功率%"#，其型号为：$#*!$)!*$’"&+%示例%：常规蒸汽与高频联合干燥，顶风式，砖混壳体，高频极板水平布置，&(!( 附录!实材积!"#，风机和高频总功率!"$%，其型号为：&’#$#%($$%&"’!"(干燥室（机）的类、组、型划分木材干燥室（机）类组、型等的划分，应符合表$的规定。表$干燥室（机）的类、组、型划分组型类主参数第二主参数代号名称代号壳体（或主结构）型式代号能源类型#金属型壳体#蒸汽$砖混壳体$热水#顶风式!砖砌体铝内壳!炉气(其他(其他#金属型壳体#蒸汽$砖混壳体$热水$侧风式!砖砌体铝内壳!炉气(其他(其他干燥室风机’实材积总功率#金属型壳体#蒸汽$砖混壳体$热水!端风式!砖砌体铝内壳!炉气(其他(其他#金属型壳体#蒸汽$砖混壳体$热水(其他!砖砌体铝内壳!炉气(其他(其他#&!) 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册组型类主参数第二主参数代号名称代号壳体（或主结构）型式代号能源类型!单热源（除湿式）!蒸汽高温%双热源（热泵除湿式）%热水!!"#$&&炉气’’电热!单热源（除湿式）!蒸汽中温%双热源（热泵除湿式）%热水!%实材积压缩机功率(#$)"#$&&炉气’’电热!单热源（除湿式）!蒸汽低温%双热源（热泵除湿式）%热水&*(#$&&炉气’’电热!圆形金属壳体!蒸汽!对流加热%方形金属壳体%热水&其他&电热!圆形金属壳体!蒸汽"%热压板加热%方形金属壳体%热水材积装机功率&其他&电热!圆形金属壳体!高频或&%方形金属壳体%微波加热&其他&!,&+ 附录组型类主参数第二主参数代号名称代号壳体（或主结构）型式代号能源类型!集热器与窑体分离型!蒸汽"半温室型"热水!顶风式#温室型#炉气$$其他!集热器与窑体分离型!蒸汽"半温室型"热水单位材积的"侧风式材积#温室型#炉气集热器面积$$其他!集热器与窑体分离型!蒸汽"半温室型"热水#端风式#温室型#炉气$$其他!极板垂直布置!单一式"极板水平布置#极板水平，上一块板可活动高频输出!!极板垂直布置功率"联合式"极板水平布置#极板水平，上一块板可活动!隧道式!单一式"谐振腔曲折波导#多点式谐振腔微波输出"!隧道式功率"联合式"谐振腔曲折波导#多点式谐振腔!&#% 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册组型类主参数第二主参数代号名称代号壳体（或主结构）型式代号能源类型!!"#!!""#注!除温机的高温、中温和低温型是根据除湿机的最高供风温度来划分，是指在不加辅助热源的情况下，除湿机冷凝出口处可能达到的最高风温。"高温干燥的组、型划分和代号与常规干燥相同。!&%$ 附录木材干燥术语!"!#"#$%#—&’"(’" 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册中华人民共和国标准!"!#"#$%#—&’木材干燥术语#$%&’()*)+,’(-))..%,’(+"主题内容与适用范围本标准规定了有关锯材干燥方法、设施、工艺、缺陷、质量、理论等方面的术语。本标准适用于锯材干燥生产，干燥工程设计，撰写学术论文，编著专业书刊等。(干燥方法()"干燥方法.%,’(+&$/0).1排除木材水分的方法。()(天然干燥(2/3%2*.%,’(+；(2/3%2*1$21)(’(+木材在天然条件下自行干燥。同义词自然干燥()%大气干燥2’%1$21)(’(+；2’%.%,’(+将木材堆放在空旷场地或通风棚舍下利用大气热能蒸发木材中的水分进行干燥。()’强制气干4)%5$.2’%.%,’(+在露天或棚舍下用风机驱动空气流过材堆加速气干。()#人工干燥2%/’4’5’2*.%,’(+；2%/’4’5’2*1$21)(’(+在人工控制干燥介质的条件下对木材进行干燥。()*室干6’*(.%,’(+；6’*(1$21)(’(+在干燥室内用人工控制干燥介质的条件对木材进行对流加热干燥。同义词窑干()+常规干燥5)(7$(/’)(2*.%,’(+；3132*.%,’(+以饱和蒸汽等为热源、湿空气为介质的传统室干方法。"*’( 附录!"#常温干燥!"#$%&’($)(#%’*#(+#,-!.干燥介质的温度在$%&’%%(范围内的室干。!")高温干燥/-./’($)(#%’*#(+#,-!.干燥介质（湿空气、过热蒸汽）的温度高于’%%(的室干。!"’%低温干燥&"0’($)(#%’*#(+#,-!.干燥介质（湿空气）的温度低于$%(的室干。!"’’过热蒸汽干燥1*)(#/(%’(+1’(%$+#,-!.以过热蒸汽为干燥介质对木材进行对流加热的高温干燥。!"’!炉气干燥2*#!%3(.%1+#,-!.用炉灶燃烧燃料生成的炽热炉气为热源、以炉气*湿空气混合气体为干燥介质对木材进行干燥。!"’+特种干燥1)(3-%&+#,-!.常规干燥之外的其他人工干燥。!"’,除湿干燥+(/*$-+-2-3%’-"!+#,-!.湿热空气在封闭系统内作“冷凝—加热—干燥”往复循环，对木材进行干燥。!"’$真空干燥4%3**$+#,-!.在密闭容器内，间歇或连续真空（负压）和加热对木材进行干燥。!"’-太阳能干燥1"&%#+#,-!.；1"&%#*.!(#.,+#,-!.利用太阳能为热源干燥木材。!"’.高频干燥/-./2#(.*(!3,+#,-!.；#%+-"2#(.*(!3,+#,-!.将木材置于高频电磁场中加热干燥。!"’#微波干燥$-3#"0%4(+#,-!.将木材置于微波电磁场中加热干燥。!"’)红外线干燥-!2#%*#(++#,-!.以红外线为热源对木材进行干燥。!"!%加压干燥)#(11*#(+#,-!.在密闭容器内以高于常压的蒸汽对木材进行干燥。’-,+ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!"!#化学干燥!"#$%!&’()*%+,用化学物品处理木材进行干燥。!"!!太阳能除湿干燥-.’&)$(#"/$%(%0%!&1%.+()*%+,以太阳能为辅助热源对木材进行除湿干燥的联合干燥。!"!%高频真空除湿干燥"%,"0)#2/#+!*$3&!//$&+((#"/$%(%0%!&1%.+()*4%+,为高频、真空和除湿三者的联合干燥。!"!&高频真空干燥"%,"〔)&(%.〕0)#,/#+!*$3&!//$()*%+,在高频加热和连续真空条件下排除木材水分的联合干燥。!"!’热风干燥".1$&%)()*%+,用炉灶燃烧燃料生成炽热烟气流过烟道（管）间接加热室内介质干燥木材。!"!(熏烟干燥-$.5#()*%+,阴燃锯木生成炽热烟气直接熏烤木材的简易干燥。!"!)预干6)#()*%+,在进行常规或特种干燥之前，气干或在预干室内将温材用低温干燥到%*+,!*+含水率的预先干燥。!"!-再干)#$(),%+,由于前次干燥后木材终含水率不符合要求对木材再次进行干燥。%干燥设施%"#木材干燥室7..(()*%+,5%’+具有加热、通风、密闭、保温、防腐蚀等性能，在人工控制干燥介质条件下干燥木材的容器。同义词木材干燥窑%"!强制循环干燥室0.)!#(!%)!/’&1%.+5%’+用风机驱动室内气体循环流动的干燥室。%"%自然循环干燥室+&1/)&’!%)!/’&1%.+（()&/,"1）5%’+室内气体因加热和冷却时的密度不同形成自然流动的干燥室。#(&& 附录!"#周期式干燥室!"#$%&’#()’*+,)同时装入或卸出全部木料，在装卸期间停止干燥，即干燥作业为周期性的干燥室。!"$周期式强制循环干燥室-"&!(.!+&!/,%’+")!"#$%&’#()’*+,)干燥作业是周期性的强制循环干燥室。!"%周期式自然循环干燥室)%’/&%,!+&!/,%’+")!"#$%&’#()’*+,)干燥作业是周期性的自然循环干燥室。!"&连续式干燥室$&"0&(11+2(*+,)干材堆由干端卸出，同时由温端装入湿材堆，即干燥作业为连续性的干燥室。!"’连续式强制循环干燥室-"&!(.!+&!/,%’+")$&"0&(11+2(*+,)干燥作业是连续性的强制循环干燥室。!"(连续式自然循环干燥室)%’/&%,!+&!/,%’+")$&"0&(11+2(*+,)干燥作业是连续性的自然循环干燥室。!")*空气干燥室%+&*+,)以湿空气为干燥介质的干燥室。如以饱和蒸汽为热源即俗称的蒸汽干燥室。同义词蒸汽干燥室!"))过热蒸汽干燥室1/$(&3(%’(.1’(%#*+,)以常压过热蒸汽为干燥介质的干燥室。!")+炉气干燥室-/&)%!(0%1*+,)用炉灶燃烧燃料生成的炽热炉气为干燥介质和热源的干燥室。!")!长（纵）轴型干燥室,+)(,13%-’*+,)多台轴流通风机沿干燥室长度方向串联地安装在室内通风机间一根长轴上的周期式强制循环干燥室。!")#短（横）轴型干燥室!&"11,13%-’*+,)多台轴流通风机沿着干燥室的长度方向并联安装在室内通风机间多根短轴上的周期式强制循环干燥室。)%#$ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!"#$侧风机型干燥室!"#$%%&’(")’轴流通风机位于材堆侧部的周期式强制循环干燥室。!"#&端风机型干燥室$’#%%&’(")’轴流通风机位于材堆端部的周期式强制循环干燥室。!"#’喷气型干燥室*$+(")’用风机及喷气装置向室内喷出射流带动介质流动的强制循环干燥室。!"#(除湿干燥室#$,-."#"%"/&+"0’#12"’3(")’对木材进行除湿干燥的干燥室。!"#)真空干燥机4&/--.#12$1具有加热、冷凝、真空装置可在真空条件下干燥木材的设备。!"*+间歇真空干燥机&)+$1’&+$4&/--.#12$1加热与真空是交替间歇进行的真空干燥机。!"*#连续真空干燥机/0’+"’-0-!4&/--.#1-$1加热与真空是连续进行的真空干燥机。!"**高频真空干燥机,"3,%1$5-$’/2%4&/--.#12$1用高频加热连续真空的干燥装置。!"*!太阳能干燥室!0)&1#12"’3(")’用集热器吸收太阳能加热介质干燥木材的干燥室。!"*,太阳能除湿干燥室!0)&1%#$,-."#"%"/&+"0’#12"’3(")’装有太阳能集热器和除湿器，以太阳能为辅助热源的除湿干燥室。!"*$微波干燥机."/106&4$#1$$1对木材进行微波干燥的机械电气装置。!"*&红外线干燥室"’%1&%1$##12"’3(")’以红外线为热源的干燥室。!"*’热风干燥室,0+%&"1(")’用炉灶燃烧燃料生成炽热烟气流过烟道（管）间接加热室内介质的强制循环干燥室。!"*(烟道干燥室!.0($/,&’’$)(")’#&,& 附录用炉灶燃烧燃料生成炽热烟气流过烟道（管）间接加热室内介质的自然循环干燥室。!"#$熏烟干燥室!"#$%&’()*+$),*在材堆下部地坑内阴燃锯末生成烟气垂直向上流过材堆直接熏烤木材的自然循环干燥室。!"!%单轨干燥室!)*+,%-’./$$),*在室的宽度上铺设单线轨道放置一列材堆的干燥室。!"!&双轨干燥室
,%-’./$$),*在室的宽度上铺设双线轨道，放置两列材堆的干燥室。!"!#砖混凝土体干燥室1’)/$.*&/#*/’%-%$),*壳体用砖和混凝土构成的干燥室。!"!!金属壳体干燥室.,,’"%-.,$),*壳体全部用金属材料构成的干燥室。!"!(预制组装结构干燥室2’%’3.1’)/.-%&"#&0,.’/#*!-’0/-)#*$),*预制构件现场组装而成的干燥室。!"!)高温干燥室4)+4-%"2%’.-0’%&’()*+$),*干燥介质维持在&%%*以上温度的干燥室。!"!+预干室2’%’&’($),*配备有加热和通风装置可对材堆进行低温干燥的大型简易干燥设备。!"!,干端&’(%*&连续式干燥室的出材端。!"!-湿端+’%%*%*&连续式干燥室的进材端。!"!$进气道)*,%-.)’&0/-；3’.!4.)’&0/-；.)’)*,%-3,0%新鲜空气流进干燥室的可控通道。!"(%排气道%54.0!-.)’&0/-使废气排出干燥室的可控通道。!"(&闸门&."2%’&+(, 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册指开关进、排气道用以控制气流的装置。!"#$导风板!"##$%干燥室内为气流导向的挡板。!"#!气道&%’(干燥室气流通道的总称。!"##检查门)’*+%,($-’.--/为在干燥过程中了解和检查木材干燥情况在干燥室大门或壳体上设置的小门。!"#%吊门&%/(),"$$)#()’0.--/垂直向上开启的干燥室大门。!"#&折叠门#-$.)’0.--/开启时可以折叠起来的干燥室大门。!"#’拉门*$).)’0.--/向室的侧面拉动启闭的干燥室大门。!"#(平滑管加热器1%"()’0,-)$2".%3)(14$")’4)+%用平滑无缝钢管组装成的加热器。!"#)肋形管力热器1%"(%5,1"’0%/2".%3)(1,"*()/-’/)!!%.+)+%用铸铁铸成带有肋片的加热器。!"%*翅片管加热器1%"()’0,-)$2".%3)(1#)’+)+%管外带有金属翅片的加热器。!"%+喷蒸管*(%"2*+/"6+)+%具有喷孔或喷嘴可向干燥室内喷射蒸汽的金属管。!"%$喷水器3"(%/*+/"6%/具有喷头可向干燥室内喷射雾化水的装置。!"%!疏水器(/"+排除加热器冷凝水而阻止蒸汽漏失的装置。!"%#供汽主管2")’#%%.1%".%/向加热器和喷蒸管供给饱和蒸汽的主管道。+&#( 附录!"##排水主管!"#$%&’#!’"；!$()&#"*’&’#!’"排泄加热器中冷凝水的总管。!"#$回水线路+#,’"%"’,-"%.$%’(将加热器的冷凝水排回锅炉房的管路。!"#&单线车($%*.’,"#)/,"-)/用两根槽钢夹装两个车轮置于一根轨道上的小车，用来组装载料车。!"#’载料车,"-)/装载材堆的台车。!"#(转运车,"#%(01",,"-)/转运载料车的台车。!"$)装堆机(,#)/$%*2#)&$%’堆积木材的机械。!"$*卸堆机-%(,#)/$%*2#)&$%’拆卸材堆的机械。!"$+干湿球温度计+’,#%!!"34-.4,&’"212’,’（"0(3)&"12’,’"）测定干燥介质温度和相对湿度的仪表。同义词湿度计!"$!除湿器!’&-2$!$5$’"为除湿干燥的主要设备，由制冷压缩机、蒸发器（冷源）、冷凝器（热源）、制冷剂循环管道等部件组成。!"$,含水率电测计’.’),"$)#.21$(,-"’)1%,’%,2’,’"木材水分含量的电测仪表。!"$#干材库(,1"#*’51"!"$’!,$24’"存放干木材的建筑物。,干燥工艺,"*干燥过程!"3$%*0"1)’((排除木材水分的处理过程。,"+干燥前期,&’’#".3(,#*’15!"3$%**$,( 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册在对流干燥过程中，木材中心层含水率在纤维饱和点以上的前期干燥过程。!"#干燥后期!"#$%!!#&’!%(#)*+&,-.(在对流干燥过程中，木材中心层含水率在纤维饱和点以下的后期干燥过程。!"!干燥基准+&,-.(’/"#+0$#干燥过程各含水率或时间阶段所采用的介质温度（木心温度）和相对湿度的规定程序。同义词干燥程序!"$含水率干燥基准1)-’!0&#/).!#.!+&,-.(’/"#+0$#干燥过程按含水率划分阶段的干燥基准。!"%时间干燥基准!-1#+&,-.(’/"#+0$#干燥过程按时间划分阶段的干燥基准。!"&波动干燥基准*$0/!0%.!+&,-.(’/"#+0$#干燥过程各阶段内的介质温湿度作起伏波动变化的含水率干燥基准。!"’半波动干燥基准’#1-(*$0/!0%.!+&,-.(’/"#+0$#一般在干燥过程前期各阶段，介质温度逐渐升高，湿度逐渐降低，阶段内保持不变；在后期各阶段内的介质温湿度作起伏波动变化的含水率干燥基准。!")软干燥基准1-$++&(-.(’/"#+0$#介质温度较低，相对湿度较高，比较平缓的干燥基准。!"*+硬干燥基准"%&’"+&,-.(’/"#+0$#介质温度较高，相对湿度较低的急速干燥基准。!"**连续升温干燥基准/).!-.0)0’$,&-’-.(!#12#&%!0&#+&,-.(’/"#+0$#在干燥过程中匀速升高干球温度，维持干球温度与木材温度之间的温差为常数，使干燥速度基本上为常数的干燥基准。!"*,热湿处理/).+-!-).-.(!&#%!1#%!在较高温度和不蒸发水分的高湿介质下对木材进行的处理。*%$+ 附录同义词调湿处理!"#$初期处理!"#$"#%$&#’$在干燥开始前对木材进行的热湿处理，目的是使木材加热和消除应力。同义词预热!"#!中期〔间〕处理(’$#"&#)(%$#$"#%$&#’$初期与终期处理之间进行的热湿处理。!"#%终期处理*(’%+$"#%$&#’$干燥过程将要结束时进行的热湿处理。!"#&平衡处理#,-%+(.%$(/’$"#%$&#’$干燥过程结束时使村堆中各部位木材含水率和木材内外层含水率趋于均衡的热湿处理。!"#’汽蒸处理0$#%&(’1向干燥室内喷射蒸汽对木材进行高温高湿处理。!"#(冷却2//+(’1干燥过程结束后，材堆卸出干燥室之前，使木材温度逐渐降低到!)*以下的过程。!"#+材堆0$%23；!(+#0；+/%)0按木材干燥工艺要求堆积的木材堆。同义词木堆!",)材堆区4(+#%"#%气干板院堆放材堆的区域。!",#垫条0$(23#"；0$(23；2"/00#"将材堆每层木料分层隔开的条状垫木。同义词隔条!",,垫条间隔0$(23#"0!%2(’1在同一层木料上所放置的垫条与垫条之间的距离。!",$堆基*/-’)%$(/’气干时支承材堆的基础。#&%# 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!"#!顶盖!""#在气干材堆顶部起脊设置的用以遮蔽日晒雨淋的盖板。!"#$堆积方法$%&%’()*+,"-按干燥工艺要求堆积木料的方法。!"#%平堆#&.+/+.01%’(水平放置木料的堆积。!"#&竖〔立〕堆*’-/+.01%’(；*’-$%&%’(竖〔立〕放木料的堆积。!"#’斜堆/&"$*2%&%’(气干时斜放木料的堆积。!"#(叠堆&.$$%&%’(木料搭接叠放的堆积。!")*层堆"$*’$%&%’(每层木料用垫条隔开的堆积。!")+实堆/"&%-$%&%’(使木料上下左右均直接接触的实心堆积。!")#单元堆$.01.(*$%&%’(将木料平堆成一定大小断面（如+),+)）的单位材堆。!"))自垫堆积/*&#-0!"//%’(用被干木料本身作垫条的堆积。!")!堆间距离/$.0*3*+4**’$%&*/材堆与材堆之间的距离。!")$堆内通气道0,%)’*5/%’$%&*材堆内部留的通风气道。!")%板间空隙0!.01/放在垫条上的木板之间的横向间隔。!")&垂直通气道6*!+%0.&#&7*；0,%)’*5材堆高度上各层板间空隙在同一垂线上形成可使介质上下流动的通气+%$# 附录道。!"#$装堆!"#$%&’(；)*#+&’(将木料堆成材堆的操作。!"#%卸堆,’!"#$%&’(；,’)*#+&’(拆卸材堆的操作。!"!&宽材堆-&+./&).!气干时宽度在’"(0以上的材堆。!"!)窄材堆’#11*-/&).!气干时宽度在’"(0以下的材堆。(干燥缺陷与干燥质量(")干燥缺陷+12&’(+.3.$"!木材在干燥中发生的缺陷。("’干裂+12&’($4.$%!木材在干燥中产生的裂纹，包括端裂，表裂，劈裂，轮裂和内裂等。("#端裂.’+$4.$%干燥时木材端面沿径向发生的裂纹。("!表裂!,13#$.$4.$%干燥前期木材表层因拉应力超过木材横纹拉伸极限强度发生的裂纹。("(劈裂!/)&"干燥时端裂延伸至木材两材面的裂纹。("*轮裂1&’(!4#%.；1&’($1#$%干燥初期在木材端面沿生长轮发生的环状或弧状裂纹。同义词环裂("+内裂&’".1’#)$4.$%；4.’.2$*05&’(主指干燥后期或干后存放期在木材内部产生的裂纹。("$变形+&!"*1"&*’在木材干燥和保管过程中所产生的形状改变。("%翘曲-#1/)*(# 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册干燥时木材主要因径、弦及纵向干缩差异而发生反翘和弯曲的总称。!"#$顺弯!"#干燥时木材的材面沿村长方向呈弓形的弯曲。同义词弓弯!"##横弯$%""&干燥时在与材面平行的平面上，材边沿材长方向的横向弯曲。同义词边弯!"#%翘弯$’(干燥时锯材沿村宽方向呈瓦形的弯曲。同义词瓦弯!"#&扭曲)#*+)沿村长方向呈螺旋状弯曲；或村面的一角向对角方向翘起，四角不在同一平面上。!"#’菱形变形,*-."/,*/0方村干燥时因生长轮方向的收缩大而使断面变成菱形。!"#!表面硬化$-+12-%,1/*/0干燥前期在木材表层产生的拉伸残余变形。!"#(逆表面硬化%131%+1$-+12-%,1/*/0因缓解表面硬化（拉伸残余变形）的热湿处理过度而使木材表层转而产生相反的压缩残余变形。!"#)变定+1)木材在拉或压应力作用下形成固定不变的残余变形。!"#*皱缩$"44-(+1；$%*.(干燥时木材表面上呈现的皱褶状凹陷，常伴随有内裂。同义词溃陷!"#+变色,*+$"4"%-)*"/干燥时木材在高温、高湿或烟气长期作用下发生的棕红色或褐色变色。!"%$炭化$2-%#(!’ 附录主要指微波或高频干燥时含水率很低（约!"）部位因过热而使木材变成焦炭状。!#$%降等!"#$%!"木材在干燥时因产生缺陷而使质量等级降低。!#$$过干&’"$!$()*#木材干燥时间过长，使终含水率低于要求含水率很多。!#$&试材+",+-)"."干燥试验用的木材。!#$’检验板,%/-0"1&%$!干燥过程中检验木材含水率或应力的木板。!#$!含水率检验板/&),+2$".&*+"*+,%/-0"1&%$!在干燥过程中用来测定木材含水率的木板。!#$(应力检验板,+$",,,%/-0"1&%$!在干燥过程中用来检验木材应力的木板。!#$)试验板+",+1&%$!按一定要求进行干燥后，用来测定木材含水率和应力的木板。!#$*含水率试片/&),+2$".&*+"*+,".+)&*干燥时检验木材含水率的木片。!#$+应力试片,+$",,,".+)&*干燥时检验木材应力的木片。!#&,叉齿〔齿片〕-$&*#检验木材干燥应力的齿形试片。!#&%干燥质量!$()*#32%0)+(干燥后木材质量的优劣程度。!#&$干燥成本!$()*#.&,+&按干燥%/木材在设备折旧、能耗、工资、管理费等方面所耗用的全部费用。!#&&能量消耗"*"$#(.&*,2/-+)&*%(!! 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册干燥过程中消耗的热量和（或）电量。!"#$比能耗；单位能耗!"#$%&%$#’#()*$+’!,-".%+’#以%-被干木料或%/)被蒸发水分计的热量或电量的消耗。!"#!热耗量0#1.$+’!,-".%+’木材在干燥过程中消耗的热量。!"#&热损失0#1.2+!!干燥过程中通过干燥室壳体和因换气等损失的热量。!"#’蒸汽耗量!.#1-$+’!,-".%+’干燥过程中消耗的蒸汽量。!"#(电耗量#2#$.(%!%.*$+’!,-".%+’；"+3#($+’!,-".%+’干燥过程中消耗的电量。!"#)加热面(14%1.%’)!,(&1$#加热器的表面传热面积。&干燥理论&"%木材干燥3++44(*%’)；3++4!#1!+’%’)通常指在热能作用下以蒸发或沸腾方式排除木材水分的处理过程。&"*干燥机理4(*%’)-#$01’%!-木材干燥的物理规律。&"#木材干燥静力学3++44(*%’)!.1.%$!研究干燥介质与木材之间状态平衡（如平衡含水率，最终含水率）的科学。&"$木材干燥动力学3++44(*%’)4*’1-%$!研究干燥时木材内应力的发生与发展变化规律的科学。&"!木材干燥运动学3++44(*%’)/%’#-1.%$!研究木材水分蒸发和移动规律的科学。&"&干燥速度4(*%’)(1.#木材在干燥过程中单位时间（小时或分钟）降低的含水率值。&"’干燥曲线4(*%’)$,(5#干燥过程中木材含水率与时间的关系曲线。%&!& 附录!"#温度曲线!"#$"%&!’%"(’%)"干燥过程中介质温度与干燥时间的关系曲线。!"$干燥速度曲线*%+,-.%&!"(’%)"干燥过程中木材含水率变量（!!）对干燥时间变量（!"）的变化率（*!%*"）曲线。!"&’干燥梯度*%+,-..%&*,"-!木材含水率与介质温湿度下的平衡含水率的比值。!"&&干燥势*%+,-.$/0"%干燥时木材水分排除的势能，可用干湿球温度差来表示。!"&(干燥介质*%+,-.#"*,’#干燥时向木材传输热量并带走水蒸气的媒介物质。!"&)湿空气#/,1!&,%干空气与水蒸气的混合气体。!"&*过热蒸汽1’$"%2"&!"*1!"&#温度高于该压力下饱和温度的未饱和蒸汽，包括常压和超压过热蒸汽。!"&+炉气3’%-&(".&1用炉灶燃烧燃料生成的炽热气体，作为热源或干燥介质。!"&!新鲜空气3%"12&,%由进气道吸入干燥室的干冷空气。!"&,废气"42&’1!&,%经排气道排出干燥室的湿热气体。!"&#绝对含水率&51/6’!"#/,1!’%"(/#!"-!指木材所含水分的重量占木材绝干重量的百分率。!"&$相对含水率%"6&!,)"#/,1!1%"(/-!"-!指木材所含水分的重量占木材包括水分总重量的百分率。!"(’木材平衡含水率0//*"7’,6,5%,’##/,1!’%"(/-!"-!细碎木材的干湿状态达到与周围介质的温湿度相平衡时的含水率。!"(&吸湿稳定含水率&*1/%$!,/-1!&5,6,8,-.#/,1!’%"(/-!"-!&!+, 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册在纤维饱和点范围内木材吸收水分（汽）最终达到的恒定的含水率。!"##解吸稳定含水率!"#$%&’($)#’*+(,(-()./$(#’0%"1$)’")’在纤维饱和点范围内木材散失水分（汽）最终达到的恒定的含水率。!"#$初含水率()(’(*,/$(#’0%"1$)’")’干燥过程开始时的木材含水率。!"#%终含水率2()*,/$(#’0%"1$)’")’干燥过程结束时的木材含水率。!"#&分层含水率,*3"%/$(#’0%"1$)")’按厚度分成等厚奇数层次的木材含水率。用以确定木材厚度上中心层和表层之间的含水率偏差及含水率分布。!"#!平均含水率*4"%*."/$(#’0%"1$)’")’木材厚度上内外层含水率的平均值，或村堆内试材含水率的平均值。!"#’当时含水率*1’0*,/$(#’0%"1$)’")’干燥过程的某一时刻测得的木材含水率。!"#(要求含水率!"#(%"!/$(#’0%"1$)’")’技术规定要求达到的含水率。!"#)生材含水率/$(#’0%"1$)’")’$2.%"")5$$!新伐倒木的含水率。!"$*运输含水率’%*)#&$%’/$(#’0%"1$)’")’指锯材干燥到#*+的含水率，使其在运输途中不致遭受菌虫的危害。!"$,木材含水率梯度/$(#’0%"1$)’")’.%*!(")’$25$$!干燥过程中木材内外层次的含水率差对时间的变化率。!"$#初重()(’(*,5"(.6’；$%(.()*,5"(.6’干燥过程开始前称量的试材重量。!"$$绝干重*+#$,0’"!%35"(.6’；$4")!%35"(.6’经干燥水分（自由水和结合水）全部排除的试材重量。同义词炉干重；全干重!"$%干燥时间!%3().’(/"；!%3().131,"；!%3().!0%*’($),!&( 附录木材由初含水率干到终含水率的全部干燥过程所延续的时间。同义词干燥周期；干燥延续期!"#$干燥应力!"#$%&’(")’’由于干燥不均和干缩差异在木材内外层发生的应力。!"#!拉应力()%’$*)’(")’’含水率降低到纤维饱和点以下的木材部分因受拉伸产生的应力。!"#%压应力+,-.")’’$/)’(")’’含水率高于纤维饱和点或表面硬化的木材部分因受压缩产生的应力。!"#&残余应力")’$!01*’(")’’因残余变形而产生的应力。!"#’干球温度!"#(20*2()-.)"1(0")干湿球温度计（湿度计）中干球温度计的温度。!")*湿球温度3)((20*2()-.)"1(0")干湿球温度计（湿度计）中湿球温度计的温度。!")+干湿球温度差4#&",-)("$+!$55)")%+)；3)((20*2!).")’’$,%湿度计中干球温度与温球温度的差值。!"),最初温度$%$($1*()-.)"1(0")干燥过程开始时介质的温度。#")#最终温度5$%1*()-.)"1(0")干燥过程结束时介质的温度。!"))最高温度4$&4)’(()-.)"1(0")干燥室的加热能力所能达到的介质最高温度。!")$冷却极限温度+,,*$%&*$-$(()-.)"1(0")；3)((20*2()-.)"1(0")在水分蒸发过程中干燥介质达到饱和状态时的温度（即湿球温度）。!")!木材水分移动-,$’(0")-,/)-)%($%3,,!干燥时木材中的水分由内部向表层的移动。!")%解吸!)’,".($,%在纤维饱和点范围内木材散失水分的过程。+!$’ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!"#$吸湿!"#$%&’($)在纤维饱和点范围内木材吸收周围气体介质中的水蒸气而变湿的过程。!"#%吸收滞后#$%&’($)*+#’,%,#(#吸湿稳定含水率低于解吸稳定含水率的现象。!"&’不均匀干缩%,#’%!(),"#*%()-!.,干燥时因含水率梯度或各向异性木材内外层收缩不一致。!"&(等温解吸线",#$%&’($)(#$’*,%/介质温度不变时木材解吸含水率与气体相对蒸汽压的关系曲线。!"&)等温吸附线#$%&’($)(#$’*,%/介质温度不变时木材吸湿含水率与气体相对蒸汽压的关系曲线。!"&*绝热蒸发过程!"(!0!’(1,2!&$%!’($)&%$1,##干燥介质热含量不变时的水分蒸发过程。!"&#稳定蒸发过程#’,!"+,2!&$%!’($)&%$1,##干燥介质冷却极限温度不变时的水分蒸发过程。!"&&强制循环3$%1,"1(%145!’($)（"%!4.*’）用通风机驱动干燥介质在干燥室内循环流动。!"&!自然循环)!’4%!51(%145!’($)（"%!4.*’）气体介质因冷热时的密度不同而产生的循环流动。!"&+横向循环1%$#（#’%!)#2,%#,）1(%145!’($)干燥介质水平地与材堆侧面垂直地反复通过材堆。!"&$垂直循环2,%’(1!51(%145!’($)干燥介质上下垂直地反复流过材堆。!"&%往复循环%,1(%145!’($)干燥介质在干燥室内反复流过材堆。!"!’逆行循环%,2,%#,1(%145!’($)在连续式干燥室内，与材堆移动方向相反的气流循环。!"!(循环速度1(%145!’($)2,5$1(’+气体介质往复通过材堆的速度。(!!’ 附录同义词气流速度!"!#通气断面!"##$"%&&&#$’(%)材堆或气道在垂直气流方向上通过气流的断面。!"!$湿度图*&+$,"%-#’"($$,."’根据干球温度和干湿球温度差查定空气相对湿度的线图。!"!%标准木料&’.)/."/’(-0#"以特定树种、规格、含水率、干燥时间及干燥条件等为标准的木料。&!!& 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册附录!汉语拼音索引（补充件）"波动干燥基准⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯!"#垂直通气道⋯⋯⋯⋯⋯⋯!"%#半波动干燥基准⋯⋯⋯⋯⋯!"$叉齿⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯’"%*板间空隙⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯!"%&初含水率⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯&"+%表裂⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯’"!初重⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯&"%+变形⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯’"$残余应力⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯&"%’表面硬化⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯’"(’垂直循环⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯&"’$变定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯’"(#$变色⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯’"()大气干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯+"%比能耗⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯’"%!低温干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯+"(*不均匀干缩⋯⋯⋯⋯⋯⋯&"’*短（横）轴型干燥室⋯⋯⋯%"(!标准木料⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯&"&!端风机型干燥室⋯⋯⋯⋯%"(&#单轨干燥室⋯⋯⋯⋯⋯⋯%"%*常规干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯+"#导风板⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯%"!+常温干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯+"$吊门⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯%"!’除湿干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯+"(!单线车⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯%"’#长（纵）轴型干燥室⋯⋯⋯%"(%垫条⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯!"+(侧风机型干燥室⋯⋯⋯⋯%"(’垫条间隔⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯!"++除湿干燥室⋯⋯⋯⋯⋯⋯%"($堆基⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯!"+%翅片管加热器⋯⋯⋯⋯⋯%"’*顶盖⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯!"+!除湿器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯%"&%堆积方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯!"+’初期处理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯!"(%叠层⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯!"+)材堆⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯!"()单元堆⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯!"%+材堆区⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯!"+*堆间距离⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯!"%!层堆⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯!"%*堆内通气道⋯⋯⋯⋯⋯⋯!"%’(&&+ 附录堆积⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯!"#$干燥裂⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯%"’端裂⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯%"#过干⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯%"’’电耗能⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯%"#$干燥质量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯%"#)当时含水率⋯⋯⋯⋯⋯⋯&"’(干燥成本⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯%"#’等温解吸线⋯⋯⋯⋯⋯⋯&"%)干燥机理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯&"’等温吸附线⋯⋯⋯⋯⋯⋯&"%’干燥速度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯&"&!干燥曲线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯&"(废气⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯&")(干燥速度曲线⋯⋯⋯⋯⋯⋯&"*分层含水率⋯⋯⋯⋯⋯⋯&"’%干燥梯度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯&")+"干燥势⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯&"))干燥方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯’")干燥介质⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯&")’高频干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯’"*热蒸汽⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯&")!过热蒸汽干燥⋯⋯⋯⋯⋯’"))干燥时间⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯&"#!高温干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯’")(干燥应力⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯&"#%高频真空除湿干燥⋯⋯⋯’"’#干球温度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯&"#*高频真空干燥⋯⋯⋯⋯⋯’"’!干湿球温度差⋯⋯⋯⋯⋯&"!)过热蒸汽干燥室⋯⋯⋯⋯#"))#高频真空干燥机⋯⋯⋯⋯#"’’红外线干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯’")*高温干燥室⋯⋯⋯⋯⋯⋯#"#%化学干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯’"’)干端⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯#"#(红外线干燥室⋯⋯⋯⋯⋯#"’&供气主管⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯#"%!回水线路⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯#"%&干湿球温度计⋯⋯⋯⋯⋯#"&’含水率电测计⋯⋯⋯⋯⋯#"&!干材库⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯#"&%含水率干燥基准⋯⋯⋯⋯⋯!"%干燥过程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯!")横弯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯%"))干燥前期⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯!"’含水率检验板⋯⋯⋯⋯⋯%"’%干燥后期⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯!"#含水率试片⋯⋯⋯⋯⋯⋯%"’$干燥基准⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯!"!横向循环⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯&"%(干燥缺陷⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯%")$)&&# 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册加压干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯!"!#菱形变形⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯’"(&间歇真空干燥机⋯⋯⋯⋯$"!#炉气⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯)"(’金属壳体干燥室⋯⋯⋯⋯$"$$拉应力⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯)"$)进气道⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯$"$%冷却极限温度⋯⋯⋯⋯⋯)"&’检查门⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯$"&&#降等⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯’"!(木材干燥室⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯$"(检验板⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯’"!&木材干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯)"(加热面⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯’"$%木材干燥静力学⋯⋯⋯⋯⋯)"$绝对含水率⋯⋯⋯⋯⋯⋯)"(*木材干燥动力学⋯⋯⋯⋯⋯)"&解吸稳定含水率⋯⋯⋯⋯)"!!木材干燥运动学⋯⋯⋯⋯⋯)"’绝干重⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯)"$$木材平衡含水率⋯⋯⋯⋯)"!#解吸⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯)"&+木材含水率梯度⋯⋯⋯⋯)"$(绝热蒸发过程⋯⋯⋯⋯⋯)"’$木材水分移动⋯⋯⋯⋯⋯)"&)!$空气干燥室⋯⋯⋯⋯⋯⋯$"(#内裂⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯’"+宽材堆⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯&"&#扭曲⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯’"($"逆表面硬化⋯⋯⋯⋯⋯⋯’"()炉气干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯!"(!能量消耗⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯’"$$连续式干燥室⋯⋯⋯⋯⋯⋯$"+逆行循环⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯)")#连续式强制循环干燥室⋯⋯$"*%连续式自然循环干燥室⋯⋯$"%喷气型干燥室⋯⋯⋯⋯⋯$"(+炉气干燥室⋯⋯⋯⋯⋯⋯$"(!排气道⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯$"&#连续真空干燥机⋯⋯⋯⋯$"!(平滑管加热器⋯⋯⋯⋯⋯$"&*拉门⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯$"&+喷蒸管⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯$"’(肋形管加热器⋯⋯⋯⋯⋯$"&%喷水器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯$"’!连续升温干燥基准⋯⋯⋯&"((排水主管⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯$"’’冷却⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯&"(*平衡处理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯&"()轮裂⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯’")平堆⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯&"!)())& 附录劈裂⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯!"!试验板⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯!"$(平均含水率⋯⋯⋯⋯⋯⋯#"$#湿空气⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯#"’&!生材含水率⋯⋯⋯⋯⋯⋯#"$)强制气干⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯$"%湿球温度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯#"%+强制循环干燥室⋯⋯⋯⋯⋯&"$湿度图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯#"#&气道⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯&"%&$汽蒸处理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯%"’(天然干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯$"$翘曲⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯!")特种干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯$"’&翘弯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯!"’$太阳能干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯$"’#强制循环⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯#"!!太阳能除湿干燥⋯⋯⋯⋯$"$$"太阳能干燥室⋯⋯⋯⋯⋯&"$&人工干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯$"!太阳能除湿干燥室⋯⋯⋯&"$%热风干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯$"$!炭化⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯!"$+热风干燥室⋯⋯⋯⋯⋯⋯&"$(通气断面⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯#"#$软干燥基准⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯%")%热湿处理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯%"’$微波干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯$"’*热耗量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯!"&!微波干燥机⋯⋯⋯⋯⋯⋯&"$!热损失⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯!"&#温度曲线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯#"*#稳定蒸发过程⋯⋯⋯⋯⋯#"!%室干⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯$"#往复循环⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯#"!)双轨干燥室⋯⋯⋯⋯⋯⋯&"&’&湿端⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯&"&*熏烟干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯$"$#疏水器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯&"!&熏烟干燥室⋯⋯⋯⋯⋯⋯&"$)时间干燥基准⋯⋯⋯⋯⋯⋯%"#卸堆机⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯&"#’竖（立）堆⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯%"$(斜堆⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯%"$*实堆⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯%"&’卸堆⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯%"&)顺弯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯!"’+新鲜空气⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯#"’#试材⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯!"$&相对含水率⋯⋯⋯⋯⋯⋯#"’)’##! 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册吸湿稳定含水率⋯⋯⋯⋯!"#$周期式强制循环干燥室⋯⋯)"+吸湿⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯!"%&周期式自然循环干燥室⋯⋯)"!吸收滞后⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯!"%’真空干燥机⋯⋯⋯⋯⋯⋯)"$’循环速度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯!"!$砖混凝土体干燥室⋯⋯⋯)")#!闸门⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯)"%$预干⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯#"#(折叠门⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯)"%!烟道干燥室⋯⋯⋯⋯⋯⋯)"#&载料车⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯)"+&预制组装结构干燥室⋯⋯)")%转运车⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯)"+’预干室⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯)")!装堆机⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯)"!*硬干燥基准⋯⋯⋯⋯⋯⋯%"$*中期〔间〕处理⋯⋯⋯⋯⋯%"$%应力检验板⋯⋯⋯⋯⋯⋯+"#!终期处理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯%"$+应力试片⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯+"#’自垫堆积⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯%"))要求含水率⋯⋯⋯⋯⋯⋯!"#&窄材堆⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯%"%$运输含水率⋯⋯⋯⋯⋯⋯!")*皱缩⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯+"$&压应力⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯!")(蒸汽耗量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯+")("终含水率⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯!"#%真空干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯#"$+最初温度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯!"%#再干⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯#"#&最终温度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯!"%)自然循环干燥室⋯⋯⋯⋯⋯)")最高温度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯!"%%周期式干燥室⋯⋯⋯⋯⋯⋯)"%自然循环⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯!"+!$!!! 附录附录!英文索引（补充件）!"#$%&’()*+,-)./0(⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1233"#$%&’()4%.$(’+)5%6()6(⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1278"5(’"&4%.$(’+)5%6()6(⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯129:"*."#"(.5);"<%+"(.%6<+%5)$$⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯12=3"*$%+<(.%6⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯12>8"*$%+<(.%6$("#.&.?.6/4%.$(’+)5%6()6(⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1297".+$)"$%6.6/⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯923".+@.&6⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯327A"&&B4)("&@.&6⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3233"&()+6"();"5’’4*+,)+⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯329A"+(.C.5."&*+,.6/⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯92=";)+"/)4%.$(’+)5%6()6(⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1291"#"CC&)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯32>9#%-⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯=27A#+.5@"6*5%65+)()@.&6⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3239#5"$)0"+*)6.6/⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯=27=50"+⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯=29A50)4.5"&*+,.6/⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯929750.46),$.6<.&)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯>23=5.+5’&"(.%6;)7%5.(,⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯12175%&&"<$)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯=2785%4<"+(4)6(@.&6⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯32>711: 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!"#$%&’’()&’*%&’’⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯+,-.!"/0(*("/(/1*%&2*#&2*⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3,45!"/*(/6"6’78%(’(/1*&#$&%2*6%&0%8(/1’!9&067&⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3,44!"/*(/6"6’)2!66#0%8&%⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯-,54!"/)&/*("/270%8(/1⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5,.!""7(/1⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3,4:!""7(/17(#(**&#$&%2*6%&⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯+,3;!%2!<’⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3,-+!%""<⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯;,44!%"’’（*%2/’)&%’&）!(%!672*("/⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯+,;.!%"’’=’92>*<(7/⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯-,43!6$⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯;,45!02#$&%⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯-,340&1%20&⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯;,540&96#(0(>(!2*("/0%8(/1⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5,430&96#(0(>(!2*("/0%8(/1<(7/⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯-,4:0&96#(0(>(&%⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯-,+-0&’(%&0#"(’*6%&!"/*&/*⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯+,5:0&’"%$*("/⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯+,3.0&’"%$*("/(’"*9&%#⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯+,;40&’"%$*("/’*2?(7(@(/1#"(’*6%&!"/*&/*⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯+,550(2#"/0(/1⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯;,430(’!"7"%2*("/⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯;,4A0(’*"%*("/⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯;,:0"6?7&*%2!<<(7/⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯-,-40%2(/9&20&%（0(’!92%1&9&20&%）⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯-,;;0%8=?67?*&#$&%2*6%&⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯+,-A4++: 附录!"#$%!⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯&’&(!"#)%*+,$+-.⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯/’0!"#)%*+1.2⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯/’&0!"#)%*+3"4$⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5’(!"#)%*!$6$+2.⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯/’7!"#)%**"8!)$%2⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5’79!"#)%*:38;)2#⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯/’&7!"#)%*<$+,8%).<⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5’0!"#)%*<$!)3<⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5’70!"#)%*<$2,1!.⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯0’7!"#)%*="1+$..⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯>’7!"#)%*=1?$"⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5’77!"#)%*"82$⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5’5!"#)%*"82$+3"4$⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5’@!"#)%*.+,$!3;$⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯>’>!"#)%*.2"$..⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5’&/!"#)%*2)<$⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5’&>!$:38;)A82)1%2"$82<$%2⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯>’75$;$+2")+8;<1).23"$+1%2$%2⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯&’5>$;$+2")+)2#+1%.3<=2)1%⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯/’&B$%!+,$+-⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯/’&$%!C68%-);%⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯&’75$%!.28+-)%*⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯>’0($%$"*#+1%.3<=2)1%⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯/’&&$D,83.28)"⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5’7($D,83.28)"!3+2⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯&’>9755@ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!!"#$%&’"()*+,-’#),#)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯./01!"#$%),&2,+$)*+,⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯./13!"#$%)+,$)&,#)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1/45!%$)()$-6"#7⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1/0.!%*-%*$#)8+9"#7(-:,8*%,⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1/;!’%8"#78’’+⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3/1.!’+-,8$"+8+9"#7⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯0/1!’+-,8-"+-*%$)"’#⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯./55!’+-,8-"+-*%$)"’#-’&2$+)&,#)6"%#⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3/5!’+-,8-"+,*%$)"’#6"%#⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3/0!’+-,8-"+-*%$)"’#2+’7+,(("<,6"%#⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3/=!’*#8$)"’#⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1/03!+,,-+’(((,-)"’#!⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯./.0!+,(:$"+⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯./4.!*+#$-,7$(⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯./45!*+#$-,7$(8+9"#7⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯0/40!*+#$-,7$(6"%#⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3/40"7+,,#,#8⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3/3=#:$+(:8+9"#7(-:,8*%,⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1/4>:,$)-’#(*&2)"’#⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5/35:,$),?-:$#7,+&$8,@"):-$()"+’#+"AA,82"2,⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3/1B:,$)"#7-’"%&$8,@"):!"#2"2,⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3/5>:,$)"#7-’"%&$8,@"):2%$"#2"2,⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3/1=:,$)%’((⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5/3.:"7:,()),&2,+$)*+,⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯./114.;> 附录!"#!$%&’(&)*+,%+")#⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯-./0!"#!$%&’(&)*+12*((3,%+&%⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4.--!"#!（%2,"5）$%&’(&)*+612*((3,%+")#⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯-.-7!"#!$%&’(&)*+612*((32),,&!(3","$"*28"5),%+")#⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯-.-4!"#!8&39&%28(%&,%+")#⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯-.:!"#!8&)"9&%28(%&,%+")#;"<)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4.4=!5862"%,%+")#⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯-.-=!5862"%;"<)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4.-0!+#%53&8%"*,"$$&%&)*&⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯>.7/!")$%26%&,,%+")#⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯-./:")$%26%&,,%+")#;"<)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4.->")"8"2<35"?8(%&*5)8&)8⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯>.-4")"8"2<8&39&%28(%&⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯>.7-")"8"2<@&"#!8⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯>.4-")<&82"%,(*8⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4.4:")?9&*8"5),55%⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4.77")8&%3&,"28&8%&283&)8⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7./7")8&%)2<*!&*;⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯=.0"A&8;"<)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4./0#;"<),%+")#⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯-.>$<299"<")#⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7.-:<2+&%35"?8(%&*5)8&)8⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯>.-=<")&6?!2$8;"<)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4./4<5@8&39&%28(%&,%+")#⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯-./B/>0/ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!!"#$%&&’(&"’&)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯*+,-!#.)/0"1&’)2&)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯*+3,!#.)/0"1&’)2#$4⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3+56!#7’’)2#$48.(&’97&⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯-+:!/#8;"#)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯<+5*!/#8;9)&./$;&$;’)2#$48.(&’97&⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯-+,!/#8;9)&./$;&$;/%4)&&$0//’⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯<+3:!/#8;9)&./$;&$;8"!=7&>/")’⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯,+3,!/#8;9)&./$;&$;8&.;#/$⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯,+36!/#8;9)&./$;&$;4)"’#&$;/%0//’⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯<+*5!/#8;9)&!/1&!&$;#$0//’⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯<+-<"$"))/0=#7&8⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯-+-5$";9)"7.#).97";#/（$’)"94(;）⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯<+,<$";9)"7.#).97";#/$./!=");!&$;?#7$⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯*+<$";9)"7.#).97";#/$（’)"94(;）?#7$⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯*+*$#";9)"7.#).97";#/$=)/4)&88#1&?#7$⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯*+:$";9)"7’)2#$4⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3+3$/)!"7;&!=&)";9)&’)2#$4⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3+6#/=&$=#7#$4⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯-+*@/1&)’)2#$4⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯,+33$=".?"4&=#7#$4⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯-+*3=#7&")&"⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯-+3@=#7#$4!&;(/’⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯-+3,=)&’)2#$4⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3+3A5,+:!6&1?"43#2"(11?/"2⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯-,-+!"#%(/2(*865"./1#⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯>,+@"#1("15)/2(4*⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯-,>@"#$%"&(*8⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9,9A"#)/2(<#34(625"#14*2#*2⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯-,;@"#6(%5/)62"#66⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯-,+A"#62"/(*#%6?"(*’/8#⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯-,>:"#<#"6#1/6#?/"%#*(*8⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯>,;-"#<#"6#1("15)/2(4*⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯-,-:"(*86?/’#（"(*81"/1’）⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯>,-"44.⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7,97"6/3!)#04/"%⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯>,976#).$1"466(*8⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7,++6#3($.)5125/*2%"&(*861?#%5)#⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7,A6#2⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯>,;=6(%#$./*’()*⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯+,;>6(*8)#2"/1’’()*⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯+,+:6(*8)#2"/1’2"51’⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯+,>=6)(%(*8%44"⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯+,7=6)4!#!()(*8⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7,9A;-=+ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!"#$%&’())%*$+*)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯,-./!"#$%012+)3⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.-.4!"#$%012+)3$+*)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯,-.5!#*(160%’7"+0+8+&(9+#)012+)3⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.-..!#*(160%’7"+0+8+&(9+#)012+)3$+*)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯,-.:!#*(1012+)3⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.-;4!#*(1012+)3$+*)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯,-.,!#*+0<+*+)3⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯:-,;!#1<9+#)’2!9%1%!+!⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4-:5!#1<9+#)+!#9’%1"⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4-=.!<(&%>%9?%%)<+*%!⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯:-,:!<%&+(*012+)3⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.-;,!<%&+8+&%)%132&#)!7"<9+#)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯=-,:!<*+9⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯=-=!9(&$⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯:-;5!9(&$+)3⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯:-,/!9(&$+)3"(&’+)%⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯,-4@!9()0(109+">%1⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4-4:!9%(02%A(<#1(9+#)<1#&%!!⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4-=:!9%("&#)!7"<9+#)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯=-,B!9%("+)3⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯:-;B!9%("!<1(2<+<%⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯,-=;!9+&$%1⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯:-.;!9+&$%1!<(&+)3⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯:-..!9#1(3%8#101+%09+">%1⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯,-4=!91%!!!("<*%>#(10⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯=-.4!91%!!!%&9+#)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯=-.5!7<%1’%(9%0!9%("⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4-;:;4B: 附录!"#$%&$’($)!($’*)%+,-.⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯/011!"#$%&$’($)!($’*2,3-⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4011!"%5’6$6&$62⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯708!($*#$%’("%$6"%9$⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯:0;($-!,3$!(%$!!⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯:04:($!(<=’%)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯70/>($!(#,$6$⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯70/4(&$$’%3+!(’.$=5)%+,-.⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯80/(&$3’(($%!(’.$=5)%+,-.⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯804(,*$)%+,-.!6&$)"3$⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯80:(%’-!#=%(*=,!("%$6=-($-(⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯:04?(%’-!#=%((%"62⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯407@(%’#⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4074(%"62⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯407;(A,!(⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7014""-!(’62,-.⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯804@"-!(’62,-.*’6&,-$⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯40:1#9’6""*)%+$%⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯401@9’6""*)%+,-.⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯/0179$-(⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯40849$%(,6’36,%6"3’(,=-⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯:07;9$%(,6’353"$⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯804>9$%(,6’33,5(,-.)==%⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4087$A’%#⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯70@1:>7 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!"#$%&%$#’%()*($+⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯,-./!"#$%+0%"1$%⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯,-.2!$#"(33%14’)4#5$%676$#$%⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯,-/2!$#&4’)4#$60$%"#’%$⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯/-89!*3$0*)$+⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯8-89!7733%1*(:⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯/-;!7733%1*(:31("6*<+⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯/-8!7733%1*(:=*)(⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯,-;!7733%1*(:=*($6"#*<+⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯/-.!7733%1*(:+#"#*<+⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯/-,!773$>’*)*4%*’667*+#’%$<7(#$(#⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯/-29;/?/ 附录锯材干燥设备性能检测方法!"#$!"##!—!$$$’&%% 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!"!#"#$$"—"%%%前言近年来我国木材干燥事业蓬勃发展，木材干燥生产不断扩大，兴建和引进的木材干燥设备逐渐增多，甚至形成一些专业生产木材干燥设备的企业和工厂。为了比较全面地统一规定锯材干燥设备的技术性能及其检测方法，以便合理组织木材干燥生产，科学评定木材干燥设备，改善干燥质量，提高经济效益，发展我国木材干燥事业，提高科学技术水平，特制定本标准。国外尚无此项标准，但有与本标准部分内容有关的其他标准与技术资料，如原苏联《木材窑干技术指南》介绍的关于周期式干燥室针阔叶树锯材低温及高温干燥基准，标准木料，干燥室生产量的计算，实际木料与标准木料的换算，以及在计算中需要确定的干燥时间的计算等，都作为本标准的定义及附录（附录$、附录"、附录%）加以引用，使本标准的项目检测与计算方法比较先进、完整而具体，操作性较强。本标准与&’(""&—"%&%《木材干燥工程设计规范》中的有关内容进行了协调（如干燥室年运行时间等），对“标准木料”的条件作了修改（如树种、厚度等）；并参照了《林产工业设计节能技术规定》。由于木材干燥方法与干燥设备较多，其技术性能与检测方法也较广。本标准仅就目前生产上使用较多，占有一定技术资料与经验，具有一定实践基础的项目进行立项，其他有待补充。本标准附录$，附录"，附录%都是标准的附录。本标准由原中华人民共和国林业部提出。本标准由中国木材标准化技术委员会归口。本标准由东北林业大学负责起草。本标准主要起草人：朱政贤、艾沐野、张晓峰、姜日顺、陈广元。,+*) 附录中华人民共和国标准!"!#"#$$"—"%%%锯材干燥设备性能检测方法$%&%’&()*+%&,)-).-/0(*1%23(4+%*&54%/.)/+6*’%).567*&(+8%/"范围本标准规定了锯材干燥设备的技术性能及其检测方法。本标准适用于锯材常规干燥、除湿干燥、真空干燥及太阳能干燥的干燥生产、干燥工程设计及科学研究等。&引用标准下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。!"9#:;<—:==;针叶树锯材!"9#>?:@—:==;阔叶树锯材!"9#A>=:—:=?A锯材干燥质量BCD::?—:=?=木材干燥工程设计规范BC9#:EA?—:==F锯材窑工艺规程’定义本标准采用下列定义。E++、宽度为:;E++、长度大于:++、按二级干燥质量从最初含水率AEI干燥到最终含水率:FI的松木整边板材。(检测项目:A@= 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册检测项目见表!。表!检测项目表!!!!!!!!!序号项目名称序号项目名称序号项目名称序号项目名称!!!!!!!介质温度升高速度!!单位脱水平均电耗!干燥室（机）容量，"!#!$!!)单位投资，元&"#!*+!!!%&"’(,-·.&,/水!!!!!!干燥室（机）年生产!!!*!!!干燥室（机）密闭性能!*$最大蒸汽耗量，,/&.!*)真空度，10#!!!量，"&0!!!!!!!!平均蒸汽耗量!#容积利用系数!!*干燥室（机）保温性能!*!!#$热板温度，%!!#!,/&"!!!!!!材堆平均循环风速!干燥室（机）防腐蚀性!!2!!#!**加热面积，"*!#!高频振荡功率，,-!!!"&3能!!!!!!!!单位加热面积!4材堆风速分布，"&3!!2干燥时间.，5!*#!#*高频振荡频率，678!!*#!"&"!!!!!!!!!9介质最高温度，%!!4干燥质量!*2最大燃料耗量，,/&5!##最大耗用功率，,-!!!!!!!!!!!平均燃料耗量!:介质温度分布，%!!9电耗量，,-·.&"#!*4!#2集热器面积，"*!!#!,/&"!!!!!!!!!集热器单位面积，+介质温差，%!!:干燥成本，元&"#!*9最高送气温度，%!#4!!!*#"&"!!!!!!材料进出口介质温!单位建筑面积!!集热器进出口温)!!+!*:最大排水量，,/&.!#9差，%!"*&"#!!度，%!检测方法4;!干燥室（机）容量干燥室（机）容量指一间（台）干燥室（机）的木材装载量，按附录<式（<#）计算，为实际材积。分实际木料容量（!）和标准木料容量（!"）两种，在干燥室的设计、试验和评定，以及计划生产中，以标准木料容量为准。4;*干燥室（机）年生产量干燥室（机）年生产量（#）指一间（台）干燥室（机）全年干燥木材的数量，分实际木料年生产量（#）和标准木料年生产量（#"）两种，以标准木材年生产量为!9+$ 附录准，按附录!式（!"）及（!#）确定。$%&容积利用系数干燥室（机）容积利用系数（!）按式（"）确定："#!’⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（"）$&式中："———干燥室（机）标准木料容量，(；#&$———一间（台）干燥室（机）的内部容积，(（对于常规、除湿及太阳能干燥室，为内部的长度)宽度)高度；对于具有圆形干燥筒的真空干燥机，为圆形干燥筒的内部容积加上球形端部及门的内部容积）。$%*材堆平均循环风速材堆平均循环风速的测定，系在材堆侧面的长度上取$+,个测点（根据干燥室的长度），在高度上取（$顶风机型、端风机型、风机位于堆高中部的侧风机型）+（-风机位于堆高下半部的侧风机型）个测点；长度上两端的测点距材堆端面大约*..+$..((左右，高度上的上、下测点距离堆顶及堆底大约"$.((左右（约二、三层木板），测点之间均布。测点标记在木板的侧边上，位于水平放置的两根垫条之间的空隙处。风速用热球式风速计进行测定，精度.%.."(/0。测定时在测点所在木板的上、下两面空隙处各测一次，用两次测定的平均值作为该测点的风速，并记录在统计表&、*上，然后进行统计。风速测定以标准木料为冷（厚*.((），垫条厚度采用1$((。对于其他厚度的锯材，可按求得的材堆平均循环风速乘以相应折算系数来确定，见表1。表1材堆平均循环风速折算系数表锯材厚度，(("$"#1.111$&.&$*.*$$.$$-.折算系数.%-"$.%--&.%-,&.%21*.%22..%#*#.%,1&"%..."%.2#"%"$-"%1&*"%&".材堆平均循环风速（!）、均方差（"）及变异系数（$）按式（1）确定：3%!!&&’"!（3(/0）’⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（1）%"-#" 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册式中：!———在!测点的风速（上下两面平均值）；!!———测点的数目。!(!（!"’!#）"%&"（"#$）%⋯⋯⋯⋯⋯（)）"!’&&++"$（*）%⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（,）!#表)顶风机型、端风机型及侧风机型（风机位于堆高中部）干燥室材堆平均循环风速测定统计表风机转速：-#"!.风机转向：风速单位："#$沿材堆长度前部平均风速均方差变异系数中前中部中后后部沿材堆高度（门端）!"$，*&(),/01上部23&+&&&(&)&,中上&/&0&1&2&3(+(&中部((()(,(/(0(1(2中下(3)+)&)())),)/下部平均风速!总平均风速!4均方差"总均方差"变异系数$，*总变异系数$，*&02( 附录表!侧风机型干燥室（风机位于堆高下半部）材堆平均循环风速测定统计表风机转换："#$%&风机转向：风速单位：$#’沿材堆长度前部中前中部中后后部平均风速均方差变异系数沿材堆高度()*!+!"!，,(材堆上半部)（进口或出口）*!材堆下半部+（出口或进口）-上半平均风速总平均风速!下半!.上半均方差总均方差"下半"上半变异系数总变异系数!，,!，,下半材堆循环风速包括材堆出口风速和进口风速，以出口风速为准。干燥针叶树与软阔叶树的中、薄厚度锯材的，无论单堆或双堆干燥室（即在气流方向上放置一个或两个材堆），其出口风速均不应小于($#’。干燥针叶树厚材与硬阔叶树锯材时，双堆或多堆干燥室的材堆出口风速不应小于/01$#’。每次测定应在材堆的两个侧面分别测定出口风速与进口风速。测定风速时应同时用转速计测定风机转速，并记明风机转动方向是正转或反转，（气流通过叶轮流向电动机及轴系时为反转，反之为正转）。采用双（多）速电动机时，应分别测定不同转速(-1* 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册下的风速。对于用叉车装载小堆的干燥室，进口风速在迎着气流方向的第一列小堆侧面测定，出口风速在沿气流方向的最后一列小堆的侧面测定。真空干燥机的风速测定如因材堆高度较小，可将高度上的测点距离相应缩小。!"!材堆风速分布按!"#项测定结果，用表$或表#统计出的材堆长度及高度上风速分布数值确定，并据此绘出材堆长度及高度上风速分布图（见图%及图&示例）。用数值及图形表明风速分布的均匀程度。!"’介质最高温度指在无载条件下，干燥室内的干燥介质可能达到的最高温度，用干球温度确定。蒸汽压力保持在("#)("#*+,!"-介质温度分布干燥室介质温度分布的测定是在有载和开动风机及加热器的干燥过程运行条件下进行。测点分布于材堆的两个侧面上，在材堆高度的上、中、下，长度的前、中、后共取.个测点。上、下测点距堆顶及堆底约为材堆高渡（!）的%/&(，一般为%$(00（堆高&"’0），%!(00（堆高$0）或&((00（堆高#0）左右。前、后测点距材堆端面约为材堆长度（"）的%/&(，一般为&((00（堆长#0）或$((00（堆长’0）或#((00（堆长10）左右等。测点位于上下两层木料及左右两根垫条之间的空隙处。测定方法：可用多点数字温度计在材堆一侧或两侧同时进行测定。即将每台多点数字温度计的.个感温探头分别固定在材堆每侧的.个测点位置上，等气流稳定后，在室外尽快依次读取各点温度值，并做好记录。如无多点数字温度计，也可用玻璃温度计进行测定。即将.或%1只玻璃温度计固定在材堆一侧或两侧的各个测点位置下，干燥室内每侧进入三人，每人负责一列上、中、下三个测点，等气流稳定后，同时开始尽快读取温度值。测定时干燥室内的介质温度规定在#!)!(2（多点数字温度计）或$()$!2（玻璃温度计），相对湿度不超过1!3。温度计的最小分度为%2，测温精度为4%2。测定结果用表!进行统计。%’1# 附录图!材堆长度上风速分布图示例图"材堆高度上风速分布图示例!%$# 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册表!介质温度分布测定统计表沿材堆长度材堆进气侧面材堆出气侧面沿材堆高度前中后平均!"前中后平均!#上部中部下部平均温差!!!!$!"%!#$最大温差!!&’(!!"#$$!&’($!&)*!+,介质温差干燥室（机）内介质温差按!+-测定结果（表!）中的最大温差（!!）确定，&’(为材堆两个侧面的最高温度（!）与最低温度（!）的差值。不宜超过./〔单&’(&)*堆干燥室（机）〕—,/〔双堆或多堆干燥室（机）〕。!+0材堆进出口处介质温差材堆进口处介质温度（1）和材堆出口处介质温度（!）的介质温差（!!）按"#!+-测定结果（表!）中的平均温差（!!）确定，!!$!"%!#，不宜超过2/〔单堆干燥室（机）〕—./〔双堆或多堆干燥室（机）〕。!+"3介质温度升高速度干燥室（机）内介质温度升高速度（/4&)*）的测定是在无载条件下进行，蒸汽压力保持在3+253+!67’。测定前应将干燥室内的介质温度预热到#3/（冬季）或83/（北方夏季）523/（南方夏季）。测定时紧闭室门及进、排气道，打开通风机、加热器及喷蒸管。每隔#5!&)*观测干、湿球温度一次并记录。当干球温度达到"33/（常规干燥）或"#35"83/（高温干燥）时，湿球温度应通达到"33/或大于等于0,/，并能维持835.3&)*，然后关闭风机、加热器及喷蒸管。根据记录绘出干燥室（机）无载升温曲线图。!+""干燥室（机）密闭性能".,. 附录密闭性能按!"#$测定结果来检验，即当干球温度小于等于#$$%时，室内能够形成#$$&的相对湿度，并能保持’$()$*+,；当干球温度大于#$$%，湿球温度应能稳定在-.(#$$%来衡量。!"#/干燥室（机）保温性能干燥室（机）保温性能是在无载或有载情况下，室内介质温度达#$$%或以上时，按干燥室（机）壳体外表面的平均温度与环境温度的温差不超过/$%来衡量。测量方法是将干燥室（机）壳体的外表面按!$$(#$$$**边长划分成等面积的矩形或方形块，用半导体点温度计在矩形或方形块的中点测量表面温度，同时用玻璃温度计测量干燥室（机）壳体周围环境（管理间）的温度〔应不低于室湿（/$%）〕，然后统计比较。!"#’干燥室（机）防腐蚀性能干燥室（机）防腐蚀性能按干燥室（机）的壳体、骨架、支承、连接、通风、加热、导流、密闭、测温、控制、运载等构件所用的材料（砌体、钢铁、铝材、不锈钢等），采取的防腐蚀措施（喷铝、渗铝、涂覆涂料等），及其使用效果来衡量。!"#0干燥时间（干燥周期）干燥时间（!）指从干燥过程开始至干燥过程结束的时间（不包括冷却时间），用分钟（*+,），小时（1）或天（2）为单位，实际的干燥时间按干燥过程记录表、生产经验及有关材料确定。常规干燥在设计、评定干燥室及计划干燥生产时，按附录3确定。!"#!干燥质量干燥质量包括不同用途干燥锯材要求含水率、干燥质量等级、干燥质量指标（平均最终含水率、材堆不同部位平均最终含水率偏差、锯材厚度上含水率偏差、应力、可见干燥缺陷）等，按4356)0-#确定。!"#)电耗量’’#*干燥锯材电耗量（78·15*），按一间（台）干燥室（机）在一个干燥周期内的实测耗电总量除以干燥室（机）容量确定，分实际木料和标准木料两种，以标准木料为准。!"#9干燥成本#).9 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册##!"标准木料的干燥成本!（元$"），包括设备折旧费（"!）、保维修费（"）、能耗费（"、工资费用（"）、木材降等费（"）及管理费（"），按式（’）确%#&’(定：!)"!*"%*"#*"&*"’*"(⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（’）’+!,+!设备折旧费设备折旧费（"）按式（(）确定：!##"（!元$"）)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（(）$%&-’式中：#———设备总投资，元；#$%&———全部干燥室（机）标准木料年总生产量，"$.；’———设备使用年限（年）。对于常规、除湿、太阳能干燥室及其室内设备：砖砌混凝土壳体取为!’/%0年，金属壳体取为1/!0年（外钢板内铝板或内外彩色钢板）———!0/!’年（内外铝板，外铝板内不锈钢板），砖砌外壳铝板内壳取为!0/!’年。对于真空干燥机及其附属设备取为1/!0年。’+!,+%保养维修费保养维修费（2）按式（,）确定：%##("（%元$"）)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（,）$%&式中：(———保养维修费占设备总投资的比率（3），数值如下：常规蒸汽干燥设备取为!3/%3；除湿干燥设备取为#3/&3；真空干燥设备取为%3/#3。’+!,+#能耗费能耗费（"）包括燃料或蒸汽费（"）及电费（"），即：##+!#+%#"（#元$"）)"#+!*"#+%⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（1）’+!,+#+!燃料或蒸汽费燃料或蒸汽费（"）按式（4）确定：#+!#)-*!"#+（!元$"）)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（4）+%!(11 附录式中：!———一间（台）干燥室（机）一次干燥木材耗用的燃料量（!"）或蒸汽量（!"），用实际计量或按蒸汽流量计确定；"#———每千克燃料或蒸汽的价格，元$!"；&#$———干燥室（机）标准木料容量，%。’(#)(&(*电费电费（%）按式（#+）确定：&(*&&-"*%&(（*元$%）,⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（#+）#$式中：&———一间（台）干燥室（机）一次干燥木材所用的总电量（!.·/），用电度表查得；"*———每度电的价格，元（$!.·/）。如已知干燥室（机）全部电动机的安装总功率（0）及风机的运行时间*（1），可用式（##）确定&：（&!.·/）,’*-!-(-*2⋯⋯⋯⋯⋯⋯（##）式中：———风机的荷载系数，实测求出，或取为+(3；!(———电动机运行天数，1；*2———一天等于*2小时。则%按式（#*）确定：&(*&’*-!-(-"*-*2%&(（*元$%）,⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（#*）#$’(#)(2工资费用工资费用（%）按式（#&）确定：2&)-*-"%（2元$%）,⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（#&）#$-&+式中：)———工人的月平均工资额，元$人；*———工人数量，包括堆积、运输、干燥室操作等工人；"———干燥周期，1；&+———每月天数。#534 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!"#$"!木材降等费木材降等费（!）按下式（#%）确定：!("*#(!（!元&’）)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（#%）$%(式中："———一次干燥的降等木材以标准木料计的数量，&；(#(———降等木材以标准木料计的降等前后差价，元&’。锯材等级按+,&-#!(针叶树锯材分等及+,&-%.#$阔叶树锯材分等划分。!"#$"/管理费管理费（!）按式（#!）确定：/(!（/元&’）)（!#0!10!(0!%0!!）*2⋯⋯⋯⋯⋯（#!）式中：’———管理费比率，一般取为(34!3。!"#.单位建筑面积1(1单位建筑面积（’&’）按每项木材干燥工程总建筑面积（’）除以全部干燥(室（机）标准木料总容量$（’）确定。%(!"#5单位投资(单位投资（元&’）按每项木材干燥工程总投资（元）除以全部干燥室（机）标(准木料年总生产量)（’）确定。%(!"16最大蒸汽耗量最大蒸汽耗量（78&9）指在冬季全干燥车间每小时的最大蒸汽耗量，按:;<##.—#5.《5木材干燥工程设计规范》1"%"#"5第十六款确定。!"1#平均蒸汽耗量(按:;<##.—#5.《5木材干燥工程设计规范》1"%"#"5第十七款确定出#’实((际木料的平均蒸汽耗量（78&9），再换算成#’标准木料平均蒸汽耗量（78&’），以标准木料为准。!"11加热面积1加热面积指一间（台）干燥室（机）安装的加热器总加热面积（’），按《产品说明书》确定或计算求得。电加热器以功率（7=）为单位。#/56 附录!"#$单位加热面积#$#单位加热面积（%&%）指一间（台）干燥室（机）的总加热面积（%）除以干燥$室（机）实际木料容量（!）或标准木料容量!（%）确定。以标准木料为准。"!"#’最大燃料耗量最大燃料耗量（()&*）为全部干燥室（机）冬季每天消耗的燃料量（()），按燃料消耗单确定。!"#!平均燃料耗量$$+%干燥锯材平均燃料耗量（()&%）按全部干燥室（机）年或月平均燃料耗量（()&,或()&$-*）除以全部干燥室（机）年或月实际木料或标准木料生产量确定。以标准木料为准。!"#.最高送气温度最高送气温度（/）指除湿干燥室由除湿器流进干燥室内的最高送气温度，在不启动辅助电加热器时于除湿器出口处测定。!"#0最大排水量最大排水量（()&1）指在除湿干燥室的干燥过程前期，除湿器每小时的最大排水量，可以实测量得。!"#2单位脱水平均电耗单位脱水平均电耗（(3·1&()水）指排除+()水的耗电度（(3·1）数。以标准木料为准，否则应说明被干燥木料的树种、厚度、终含水率等条件进行折算，为一年的平均值。!"#4真空度真空度（5,）指真空干燥机的干燥筒内能够稳定保持的真空程度，由于燥筒上的真空表测量。!"$-热板温度热板温度（/）指真空干燥机采用热板加热时的热板表面温度，实测求得。!"$+高频振荡功率高频振荡功率（(3）指真空干燥机采用高频加热时高频加热设备的高频振荡功率，按《产品说明书》确定。+.4+ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!"#$高频振荡频率高频振荡频率（%&’）指真空干燥机采用高频加热时高频加热设备的高频振荡频率，按《产品说明书》确定。!"##最大耗用功率最大耗用功率（()）指真空干燥机高频加热设备耗用的最大输入功率。!"#*集热器面积$集热器面积（+）指太阳能干燥室集热器的透光面积，按集热器每块透明盖板有效面积之和确定。!"#!集热器单位面积$#$集热器单位面积（+,+）按一间太阳能干燥室的集热器面积（+）除以干燥#室实际木料容量（!）或标准木料容量!（+）确定。以标准木料为准。"!"#-集热器进出口温度集热器进出口温度（.）指在太阳能干燥室的集热器进气口处测定的较冷较湿的空气温度及由集热器出气口处测定的较热较干的空气温度，按集热器进、出口处的温度计读数确定。0-/$ 附录附录!（标准的附录）干燥基准!"针叶树锯材低温干燥基准在周期式干燥室内干燥针叶树锯材的低温干燥基准见表!"、!#、!$、!%。表!"、!#所列干燥基准分三类：软基准、常规基准、快基准，分别用符号&、’、(代表。当最初含水率低于$)*时，干燥过程从基准的第二阶段开始；当干燥到运输含水率时，则不用基准的第三阶段。表列干燥基准适用于介质循环速度"+#,)-./的干燥室，当循环速度小于"-./时，基准第一和第二阶段的干湿球温度差应增加"0；当速度大于#,)-./时则应减小"0。表!$属于常规基准。干燥基准表中符号!表示干球温度（0）、!!表示干湿球温度差（0），表!示相对湿度（*）、"表示木材平衡含水率（*），下同。1!#阔叶树锯材低温干燥基准在周期式干燥室内干燥阔叶树锯材的低温干燥基准见表!)、!2、!3、!4。当最初含水率高于)5*的锯材在低速循环干燥室干燥时，选用表!2中下一个干燥基准，如用$6’代入$67。!$高湿干燥基准周期式干燥室高湿干燥基准见表!8及表!"5。高湿干燥基准的湿球温度!-规定为"550，允许降到840，但应相应降低干球温度，保持基准规定的干湿球温度差。干燥介质的循环速度不应小于#-./。!%炉气干燥基准周期式炉气干燥室的锯材干燥基准，可按表!"+!4采用。如果干燥室具有喷蒸设备，则各种树种的锯材均可干燥。如果没有喷蒸设备，可以选用表!""所列干燥基准，按照三级干燥质量干燥松木、云杉、冷杉、雪松、桦木、杨木等软针、阔叶树锯材。"28$ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册表!"松木、云杉、冷杉、雪松等锯材低温干燥基准表编号木材平均基准"$%&’()*含水率参数锯材厚度，!!#$$以下$$+$’$’+%$%$+&,&,+’,’,+(,(,+)’)’+",,软基准（0）".’)’)’)’’’’’’’$’$!".(’&&&&%$"#)%))*"*"*"*"*&2,-%’#/#""12"%1$"&1%"&1&"&1&"&1&"(1$"*1)".("("("’*’*’*’’’’!".",2*)))(’%’+$,"#’2($(((2(2(2)$)(#/#*1’21$",1"",1*",1*",1*""12"%1"".)))))))’)’)’),),软基准（$）!".$($’$&$&$&$&$"$,3$,"#$)$2%"%,%,%,%%%’#/#%1$%1&%1’%1(%1(%1(&1"&1&常规基准（5）*%)2)2)’)%)"(&’’".2)(’’&%$-%’"#(*)%))*,*,*%*(2,#/#*12",1(""1("$1*"$12"&1,"(1,"*1)".***&*&*,)))’(*’*!"."&"$""",2*)’%’+$,"#’’’2($(&((),)"))#4#(1$)1")1)*1%21"",1,",1*"%1""."",",’",’",,2(2&*’)’!".%(%%%$%,$*$)$&$$3$,"#$&$($)$2%"%$%%%&#/#$1%$1($1)$12%1$%1%%1)&1,"(2& 附录编号木材平均基准"#$%&’()含水率参数锯材厚度，!!!##以下##*#&#&*$#$#*%+%+*&+&+*’+’+*(&(&*"++快基准（0）".1%1#1#1+)()$($—!"."""+)(’&%—,$&"!’&’(($(&())+)%—#/!(2&)2+12$"+2#""2#"#2’"%2"".111(1’1&1#))()—!"."’"&"$"#"""+1—$&*#+"!&%&&’+’#’%’’’’—#/!&2$&2)’2%(2+(2’)2"12+"."#&"#$"#$"#+""&""+1)—!".%#%"$1$($’$##1—-#+"!#"###%#&#
$+—#/!"2)"21#2+#2"#2##2’$2+表3#落叶松锯材低温干燥基准表编号木材平均基准4"4#4$4%4&4’4(含水率参数锯材厚度，55!##以下##*#&#&*$#$#*%+%+*&+&+*’+’+*(&常规基准（$）".(+(+(+’&’+’+’+!".1)’&%$#"!,$&’%’)(1())")’1+#/!12#"+2"""2)"#21"%2#"’2"")2%".(&(&(&(+’&’&’&!"."&"&"&"+1(&"!$&*#+%1%1%1’"’$("()#/!’2+’2+’2+)2&12$"+21"#21".)+)+)+(&(+(+(+!".#’#&#&#+"1")"&"!-#+#)#1$+$)$($1%(#/!$2$$2%$2%%2%%2(%21’2+"’1& 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册编号木材平均基准"#"$"%"&"’"(")含水率参数锯材厚度，**!$$以下$$+$’$’+%$%$+&,&,+’,’,+(,(,+)’快基准（#）!/1,1,2$)’)’)$),!!/1)&&%$$"!(1)’2&2&2)1$1,"0!23)#,3$#%32#&3##’3,#)32#)31-%’!/121(2)2,2,)2)(!!/#$##22(’&"!(%(’)$),))2,2&%’+$,"0!(31)3&13(132##3(#$32#%3&!/##$##,#,2#,,#,,1’1,.$,!!/%$%,$1$2$($,#2"!%,%$%$%$%’&&&)"0!$3($31$31%3,%3&&3&&31表4%针叶树锯材常规干燥基准表基准编号和干燥介质参数木材含水率#$%&’()"，!!!!"05!56$5!5"0!!!"0!!!"0!!!"0!!!"0&,以上2,&#$322,(#,3)2,213%)’&#%3#)’(##3,),%#&3)),’#$3#&,+%,2’(#,3)2’##)3’2’#$)3#2,’##3(2,)131)$&#%3%)$(##3#%,+$’1,123&1,#’’311,#(’3)2’)13)2’123’)’(##3,)’213’$’+$,1’#$(311’$,&321’$,&321,#,)311,#$)3,2,#,23$2,#$)3$$,+#’#,,#’’32#,,$’%3$#,,$’%321’#)’3%1’#)’3%2’#’(3#2’#)’3’#’以下##,$’%3)##,%’$3&##,%’$3&#,,$$&3%#,,$$&3%1’$’%321’$’%32#(1( 附录表!（"完）基准编号和干燥介质参数木材含水率$%&’&&&(&"&)!，#"!"!*"!"!*"!"!*"!"!*"!"!*+!"!*"!"!*)’以上,-"&-.’,--&(.",’"&-.",’-&(.---"&-.,--)&).’-’"&-.$)’/"’,0)&".-,0,&&.(,--&(.",-,&&.",’)&".$,’-&(.---)&).’"’/(-0’,&&.&0’$%.,0’0&’."0’$%.,,-,&&.",-0&’.-,’-&(.-(-/(’0-$%.-0-&’$."0-%$.$0-&’$."0’$%.,0’%%.’,-0&’.-(’/&-$’&),."$’&),.-$’&(0.($’&),.-$’&(0.($’&(0.(0’&&$.’&-以下%’(-".$%’(-".$%’(’).$%’(’).$%’(’).$%’(’).$$’(’).%表!)针叶树锯材常规干燥基准选用表锯材厚度，11树种&-(-，"’)’，-’,’0’，$’红松""((!)!马尾松、云南松(&&)!樟子松、红皮云杉、鱼鳞云杉"&&),东陵冷杉、沙松冷杉、杉木、柳杉"&&),兴安落叶松、长白落叶松,$!&’!长苞铁杉),!陆均松、竹叶松&(&)注&初含水率高于$’#的锯材，基准第&、(阶段含水率分别改变-’#以上及-’#/"’#。(有!号者表示需要进行中间高湿处理。"其他厚度的锯材参照表列相近厚度的干燥基准。)表#"及表#)引自2345&’,$。&,%0 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册表!"阔叶树锯材低温干燥基准选用表锯材厚度，##基准树种种类$$以下$$%&$&$%’(’(%"("(%)()(%*(*(%*"*"%+((,)/0)/1)/-)/-*/-3/-——桦木、赤杨-&/0’/1’/-"/-)/2*/23/24/2.$/0&/1&/-’/-————山杨、椴木-&/1&/2’/2"/-)/-*/-3/-4/-白杨.$/1$/2&/2’/-————-&/-’/-"/-"/2)/2*/!3/2—水青冈、槭木.$/1&/-’/-—————-"/1)/-)/2*/23/24/-+(/2—栎木、榆木.&/1’/-"/-—————胡桃、白蜡树-"/-"/2)/1)/2*/-3/-4/-—千金榆.)/-)/!*/23/-3/24/-+(/-—表!)阔叶树锯材常规干燥基准表基准编号和干燥介质参数木材含水率+$&’")$*!5"!"!6"!"!6"!"!6"!"!6"!"!6"!"!6"!"!6)(以上3(’+$733("++7)3(*474*(’+&7&*("+$7+*()++7+&")++7()(%’(3")+(7"3"*47*3"347+*$"+$7+*$)++7+*$*+(7&&"347$’(%&(4(437’4(+(*744(++*7’*"347"*"4373*"+(37&&(%$(4"+&)7"4"+’)7’4"+)"7)3(+$*7$3(+&)733(+’)7"&"+(*7$$(%+"+(($(’7*+(($(’7*+(($$’7’3"+)"733"+)"733"+3"7$’(+""7&+)43 附录基准编号和干燥介质参数木材含水率"#$%&’#(!!"!"!)"!"!)"!"!)"!"!)"!"!)"!"!)"!"!)"&以下""*#+$,$""*#+$,$""*#+$,$-&#*%,+-&#*%,+-&#*%,+&*#*#,&(+-"*"""#"$%*以上’&$"&,*’&%"$,’’&’"",$’*$"&,$’*%"$,+’*’"",%&&$"&,’%*.$*’(%"$,’’(&"#,$’(("*,&’#%"$,+’#&"#,&’#("*,’&(%"%,*$*.#&(*("*,$(*+-,’(*-+,+’&("*,&’&+-,+’&--,"’*’"",%#&.#*(&"*+,$(&"#(,$(&"#(,$(*"*+,&(*"#(,&(*"#(,&’&"*+,&#*."&+*"&’,#+*"&’,#+*"&’,#(&"&’,$(&"&’,$(&"&’,$(*"&’,$"&以下-*#*%,+-*#*%,+-*#*%,++&#*%,-+&#*%,-+&#*%,-+*#*%,-"%"&"’"("+"-#*%*以上&&%"%,*&&’"",&&*$"&,+&*%"%,"&*&"#,(%&#"+,#%&$"&,-%*.$*&(&"#,(&(("*,(&#%"%,"&#&"#,(&#’"",&%($"&,-%(%"#,’$*.#&’*+-,+’*--,$&&’"",&&&("*,(&&--,$&*&"#,(&*’"*,(#&.#*’&"#(,&’&"#(,(’*"*+,(’*"*+,(’*"#(,(&&--,$&&"*+,(#*."&(*"&’,%(*"&’,%’&"&’,%’&"&’,%’&"&’,%’*"&’,%’*"&’,%"&以下+*#*%,-+*#*%,-(&#*%,-(&#*%,-(&#*%,-(*#*%,-(*#*%,-#"###$#%#&#’%*以上%&%"%,#%&("*,’%*#"+,"%*$"’,*%*%"%,*$&#"+,*"’-- 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册基准编号和干燥介质参数木材含水率"#$%&’#(!!"!"!)"!"!)"!"!)"!"!)"!"!)"!"!)"!"!)%*+$*%(’"",%%(--,"%#$"’,-%#%"%,-%#’"",#$($"&,.$*+#&&*.-,.&*"$(,*%&&"#,’%&’"",%%&.-,(%*&"#,%#&+#*&&"#(,’&&".&,#&*.-,.&*--,#&*"*.,’%&.-,(#*+"&’*"&’,%’*#%$,(&&"#(,’&&"#(,’&&"#(,’&*"#(,."&以下(*#*%,-(*$*#,(’*"&’,%’*"&’,%’*"&’,%&&"&’,$"#以下(*#*%,-(*#*%,-(*#*%,-’*#*%,-表/(阔叶树锯材常规干燥基准选用表锯材厚度，00树种"&#&，$*%*，&*’*(*，.*椴木$’-"#!沙兰杨$（’#）’石梓、木莲#（&#）.白桦、枫桦-.""!水曲柳-.!(!"*!"$!黄波罗-.("*!柞木.""!"*"$!核桃楸-.!""!"$!色木（槭木）、白牛槭.!""!"$!"(** 附录锯材厚度，!!树种"#$#，%&’&，#&(&)&，*&甜锥、荷木、灰木、枫香、拟赤杨、桂樟"&!"%!樟叶槭、光皮桦、野柿、金叶白兰、天目紫""!"%!茎檫木、苦楝、毛丹、油丹""!"%!野漆"""’!橡胶木"""’")!水青冈、厚皮香、英国梧桐"(!$&!马蹄荷"+!米老排$%!麻栎、白青冈、红青冈$%!稠木、高山栎$%!裂叶榆、春榆"$"#!")!毛白杨、山杨"$"*$"毛泡桐$$$$$$兰考泡桐$)$)$)注"选用),$#号基准时，初含水率高于*&-的锯材，基准第"、$阶段含水率分别改变#&-以上和#&-,%&-；初含水率高于"$&-的锯材，基准第"、$、%阶段含水率分别改变(&-以上，(&-,’&-，’&-,$#-。$有!号者表示需要进行中间处理。%其他厚度的锯材参照表列相近厚度的基准。’毛泡桐、兰考泡桐室干前冷水浸泡"&,"#天，气干#,)天，不进行高湿处理。#表!)及表!*引自"#.$"&(*。")&" 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册表!"锯材高温干燥基准表干燥介质参数第一阶段#$%&’第二阶段#(%&’基准编号!!!""*!!!""*))’’))’’!+,&,&,-%./+,&,&,-%./"+%&%&-&,./+,&,&,-%./#++-+--"0./+%-%-0%,.,$++%+%1--.0+%&%&-&,.2%++&+&121.,++1+"-,0.+&+&""/-".&++-+--"0./’+&11"+".,++%+%1--.-表!2锯材高温干燥基准选用表锯材厚度，33树种%%以下%%4,%,%40&0&4-&-&41&松木、冷杉、雪松、云杉!"#%&桦木、杨木"#$&—落叶松$%&’—表!+&周期式炉气干燥室锯材干燥基准表木材基准号、流向材堆的干燥介质参数、当锯材厚度为含水率%-##以下%-4,&##-&41&###，’56!!!""*56!!!""*56!!!""*常规基准!371/),&/12&.112.+/0/&./%+&.//%-&./2+%."+,&4%&"&+,&.--1."%//+&&.10".,,/-"&./&2.2%&+&&,,&.%-%."21%2&.%2,.22%%-&.,0,.1快基准!37/-),&"1++&.1,/.1","&./+2./"+1&.//++.-0,&4%&2&+-&.-,-."-"1++&.1,/.11"02&.1"".2%&+%&0-&.%&+.1++-0&&.%%%.&++&,-&.%-%.0+/&% 附录附录!（标准的附录）锯材室干时间的确定!"周期式干燥室低温干燥时间的确定周期式干燥室低温干燥时间（!）按（!"）确定：!#!$"%"&"’"!"(⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"）式中：!———规定树种、厚度（)）、宽度（)）的锯材，在中等循环速度（计算速度$"*为"+,-，材堆宽度为"./0*+）的可逆强制循环干燥室内，用常规干燥基准从最初含水率123干燥到最终含水率"*3的规定干燥时间，由表!"确定；"%———干燥基准系数；软基准为".4，常规基准为".2，快基准为2.5；"&———介质循环系数，按表!*确定；"’———干燥质量系数，一级质量为".*，二级质量为"."/，三级质量为".2/，四级质量为".22；"!———含水率系数，按表!6确定；"(———长度系数，按表!7确定。表!"周期式干燥室锯材低温干燥时的规定干燥时间!锯材厚度锯材宽度)*，++!!锯材厚度锯材宽度)*，++!)"大于"5!2)"大于"52720/212042520"22""20"62"720"52!!720/212042520"22""20"62"720"52++及毛边材!++及毛边材!松木、云杉、冷杉、雪松落叶松!!"1以下*6*/*1*4*4*4"1以下/51617141515!!"8*86"6*666666"8151*47444444!!**676468686868**4/5256515454!!*/7//2/6/7////*/56558"8*8687!!6*/816154*46466*8788"27"25""2""6!!724"485751555572""6"*8"77"/4"11"4/!!/2—8688"22"27"2//2—"5***7*/1*48627!!12—"26""7"**"*/"6212—*6/62761"722776!!42——"74"1""45"8742——76"/*"/5/16/"426 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!锯材厚度锯材宽度!$，##!!锯材厚度锯材宽度!$，##!!"大于"+!&!"大于"+&%&’(&)&’*&+&’"&&""&’",&"%&’"+&!!%&’(&)&’*&+&’"&&""&’",&"%&’"+&##及毛边材!##及毛边材!*(——"()"**"-*$"+*(——%))(*%)(&*,*!!"&&——,%&,(%,*-%,$!!山杨、椴木、白杨桦木、赤杨!!")以下$-,",,,%,%,%")以下,),*,*,+,-,-!!"-,),+,-%&%&%&"-%%%(%*%*%+%+!!$$%,%(%*(,(%(%$$(&("(,(%((((!!$((-)$)%)))*)+$()**,*++"+,+%!!,$*,+&+%+++--",$+"+(++-"-$-%!!%&+"+*-,-)--"&$%&-,-)"&&"&""&("&*!!(&—-+"&-"")""-"$,(&—""(",&"%""%-"(+!!)&—""$"$+"%&"($")%)&—"(("+*$",$,"$%-!!*(——$(,$+$,"",%%*(——,**%$&%),("%!!水青冈、槭木、裂叶榆、白蜡树、糙榆栎木、胡桃、千金榆!!")以下(+(-)"),),),")以下+%+(+(+*+*++!!"-)()+*"*,*,*%"-++-"-%-)-)-*!!$$*,**+&+"+$+,$$-*"&""&%"&("&)"&*!!$(-"-%-)--"&""&$$(""*"$(",$",)",+"%&!!,$"&$"&-""(""+"$&"$$,$"%)"*,"-,$&)$"%$$"!!%&""%"$)"%&"($"(-")*%&"+,$,%$)-$-,,&*,$"!!(&—"*&"--$$($,-$(((&—,)(%,"%++($&(("!!)&—$(&$-),,-,)*,-))&—()$)*-***+%"-&(!!*(——(-")(**$++&(*(——"&+)"$&-",%&"%+,.$周期式干燥室高温干燥时间的确定周期式干燥室高温干燥时间（!）按式（.$）确定："!"/!0!!!1!.!2!3!4⋯⋯⋯⋯（.$）""""式中：!———规定尺寸的松树锯材，在介质循环速度$#56的可逆循环干燥室内0"用高温干燥基准从最初含水率)&7干燥到最终含水率"$7的规定干燥时间（8）；按表.(确定；!!———树种系数；松树、云杉、冷杉、雪松为"9&，山杨为"9"，桦木为"9%，落叶松为%9&；"*&% 附录!!———介质循环系数，在可逆循环条件当循环速度等于"#$%&’时为""#($；"#)%&’时为"#"*；+#$%&’时为"#$$；+#)%&’时为$#*)；,#$%&’时为$#-.；,#)%&’时为$#-；不可逆循环时上述数值乘以"#"；!/———含水率系数，按表/.确定；"!0———干燥介质在干燥过程第一及第二阶段的实际温度（"1）与干燥基准规定温度（"）偏差系数，按公式（/,）确定；2!3———木料长度系数，按表/(确定；!2———质量系数，根据质量等级，木料厚度及!4"56!!"!/"!0!3的乘积"按表/-确定。偏差系数!按式（/,）计算：0!0"#"8!0"#+!7"+⋯⋯⋯⋯⋯（/,）0#49#2式中：!及!———干燥基准第一阶段系数及第二阶段系数，按图/"确定；00"+"#"———最初含水率#4与过滤含水率之差，即"#"7#4:9+$:；"#+———过渡含水率与最终含水率#2之差，即"#+7+$:9#;:。如果给出的数字为表中没有列出的中间值，可用插入法来确定。表/+可逆循环干燥室介质循环系数!的数值!介质循环速度#，%&’!4!<=$#+$#)"#$"#)+#$+#),#$,#)+$,#"("#*$"#$$$#-*$#.,$#)($#(>$#(.($+#($"#.)"#$$$#*"$#.-$#)>$#)($#)+.$+#$,"#)*"#$$$#*($#-"$#.($#.$$#)**$"#-."#(+"#$$$#*)$#-.$#-+$#.*$#.-"$$"#)."#,+"#$$$#**$#*"$#->$#-*$#--"-$) 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册介质循环速度"，$%&!!!"#’()’(*+(’+(*)(’)(*,(’,(*+-’+(,++(+*+(’’’(.)’(.+’(.’’(/.’(//+/’+(+*+(+’+(’’’(.0’(.*’(.-’(.,’(.)))’及以上+(’/+(’*+(’’’(..’(./’(.1’(.0’(.*注：不可逆循环时表中系数值乘以+(+。表2,含水率系数!的数值2最终含水率"4，3最初含水率"!，3)))’+/+0+-+)+++’./10+)’+(’1+(+)+(+/+()*+(,,+(-,+(-.+(**+(0++(0/+(10+(/0++’+(’’+(’0+(+)+()’+()/+(,1+(-,+(-.+(**+(0)+(1++(/++’’’(.-+(’’+(’0+(+-+())+(,++(,1+(-,+(*’+(*1+(0*+(1*.’’(/1’(.,+(’’+(’1+(+0+()*+(,’+(,0+(-,+(*++(*/+(0//’’(/’’(/0’(.,+(’’+(’.+(+/+(),+().+(,*+(-,+(*++(0+1’’(1)’(1/’(/-’(.)+(’’+(+’+(+*+()++()1+(,*+(-,+(*)0*’(01’(1-’(/’’(/1’(.0+(’*+(+’+(+0+(),+(,’+(,/+(-/0’’(0)’(0/’(1*’(/)’(.++(’’+(’*+(+++(+/+()*+(,,+(-,**’(*1’(0,’(0.’(11’(/*’(.-+(’’+(’0+(+)+()’+()/+(,/*’’(*+’(*1’(*,’(1+’(1.’(/.’(.-+(’’+(’0+(+-+())+(,)-*’(--’(*’’(*1’(0-’(1,’(/)’(/1’(.,+(’’+(’1+(+*+()*-’’(,1’(-,’(-.’(*1’(0*’(1*’(/’’(/0’(.,+(’’+(’/+(+/+1’0 附录最终含水率!#，"最初含水率!!，"$$$%&’&(&)&$&&&%*’+(,-%.$*%.,-%.),%.)*%.-+%.((%.+$%.+’%.’)%.*$&.%%&.&%,%%.&*%.$-%.,$%.,*%.)’%.-+%.($%.(’%.+-%.’$%.*%&.%%$’%.&-%.$&%.$+%.,-%.),%.-,%.-’%.()%.+&%.+’%.’(%.*($(%.&%%.&(%.$,%.,&%.,’%.)’%.-)%.-*%.((%.+,%.’$%.*&$)%.%(%.&&%.&’%.$+%.,,%.),%.)*%.-)%.(&%.(’%.++%.’($$—%.%(%.&,%.$$%.$’%.,’%.),%.)*%.-(%.(,%.+&%.’&$%——%.%+%.&)%.$$%.,$%.,+%.),%.)*%.-+%.(-%.+-表/)长度系数"的数值0毛料长度#与其厚度$&之比!)%,-,%$-$%&-&%+-"0&%.*+%.*-%.*,%.*&%.’’%.’%%.+%%.(%表/-用期式干燥室锯材高温干燥时的规定干燥时间!!1&锯材宽度$$，22锯材厚度$&22)%3-%(%3+%’%3&%%&&%3&,%&)%3&’%大于&’%及毛边材&*).*-.%-.%-.%-.%-.%$$-.--.+(.%(.$(.)(.’$-(.-+.%+.)+.*’.,’.’,$*.-&&.%&&.(&$.-&,.-&).,&+%+ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册锯材宽度!#，""锯材厚度!!""$%&’%(%&)%*%&!%%!!%&!+%!$%&!*%大于!*%及毛边材$%!$,)!(,#!),)!-,$#%,$#!,’’%—#’,’#*,)+#,’+$,’+),%(%—$%,%$’,%’#,%’),+(!,(表.(含水率系数"的数值.!最终含水率#1，0最初含水率#/，0###%!*!(!$!#!!!%-*)(!#%!,-*#,%!#,%’#,%-#,!$#,#%#,#$#,#-#,+$#,$%#,$)#,’)!!%!,)*!,*!!,*’!,*-!,-$#,%%#,%$#,%-#,!$#,#%#,#)#,+)!%%!,’*!,(!!,(’!,(-!,)$!,*%!,*$!,*-!,-$#,%%#,%)#,!)-%!,+*!,$!!,$’!,$-!,’$!,(%!,($!,(-!,)$!,*%!,*)!,-)*%!,!*!,#!!,#’!,#-!,+$!,$%!,$$!,$-!,’$!,(%!,()!,)))%%,-*!,%!!,%’!,%-!,!$!,#%!,#$!,#-!,+$!,$%!,$)!,’)(’%,**%,-!%,-’%,--!,%$!,!%!,!$!,!-!,#$!,+%!,+)!,$)(%%,)*%,*!%,*’%,*-%,-$!,%%!,%$!,%-!,!$!,#%!,#)!,+)’’%,(*%,)!%,)’%,)-%,*$%,-%%,-$%,--!,%$!,!%!,!)!,#)’%%,’*%,(!%,(’%,(-%,)$%,*%%,*$%,*-%,-$!,%%!,%)!,!)$’%,$*%,’!%,’’%,’-%,($%,)%%,)$%,)-%,*$%,-%%,-)!,%)$%%,+*%,$!%,$’%,$-%,’$%,(%%,($%,(-%,)$%,*%%,*)%,-)+’%,#*%,+!%,+’%,+-%,$$%,’%%,’$%,’-%,($%,)%%,))%,*)!)%* 附录最终含水率!#，"最初含水率!!，"$$$%&’&(&)&$&&&%*’+(,%%-&’%-$&%-$.%-$*%-,)%-)%%-))%-)*%-.)%-(%%-(+%-++$’%-&)%-&+%-$&%-$.%-,%%-,(%-)%%-).%-.%%-.(%-(,%-+,$(%-&%%-&,%-&+%-$&%-$(%-,$%-,(%-)&%-)(%-.$%-.*%-(*$)%-%(%-%*%-&,%-&+%-$$%-$’%-,$%-,+%-)$%-)’%-..%-(.$$—%-%)%-%*%-&,%-&’%-$)%-$’%-,,%-,’%-))%-.&%-(&$%——%-%)%-%’%-&,%-&*%-$,%-$’%-,,%-,*%-)(%-.(表/+质量系数"的数值#&!"!"#!#&&!!!&"0"1&"/&"2"3#&#&!!!!&"0"1&"/&"2"3#&#&!4&*5,.)%5(%!4&*5,.)%5(%!!66666666!!!&-%&%-%&,-%!*-%$-%$-,!!!&-.+-%*-%!&%-%&-*%$-$%!!!$-%.-.+-%!&$-%&-+.$-%%!!!$-.)-(.-’!&)-%&-(.&-’.!!!,-%)-%.-%!&(-%&-..&-+.!!!,-.,-()-.!&’-%&-.%&-(.!!!)-%,-$)-%!$%-%&-).&-(%!!!.-%$-’,-)!,%-%&-,%&-)%!!!(-%$-.,-%!)%-%&-$%&-,%&+%* 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!!!!)!)""!!!"!#!$"!%"!&!’""""!!!!"!#!$"!%"!&!’""""!("*+,-/0+10!("*+,-/0+10!!........!!!23043,432!1030"3"-"340!!!53043"43-!"00以上"3"0"3"4注：!)数值为三级质量的木料，质量为一级和二级时应乘下"30-。"图%"基准第一（6）和第二（7）阶段系数!和!确定图&&"4"2"0 附录附录!（标准的附录）常规木材干燥室生产量计算方法!"干燥室实际木料年生产量计算方法一间干燥室实际木料年生产量（!）格式（!"）计算：$$%$$%$!#"##"，’()⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!"）!&!&式中：$$%———干燥室年运行天数，*；!&———干燥室一次干燥周转时间，（*或+）；$"———干燥室的容量，’；$#———干燥室内全部材堆的外形体积，’；———材堆容积填充系数。"对于周期式干燥室，周转时间按式（!,）确定：!&#!-!.⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!,）式中：!———干燥时间，（*或+）；!.———干燥室装卸木料的时间，（*或+）。设计与计划干燥室计算生产量时，!按附录/计算，!取为01"201,*（轨.车装卸），01$2013（*叉车装卸），"2,（*手工装卸）；评定与试验干燥室实际生产量时，!及!则按实际时间确定。.干燥室容量4按式（!$）计算："#$%&’"⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!$）式中：$、%、&———材堆的长度、宽度、高度，’；’———干燥室内材堆的数量，个。材堆容积填充系数按式（!3）确定：""#"5"/"［6"007(0("00］⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（!3）式中："5、"/、"6———材堆长度、宽度、高度填充系数；(0———商品锯材干燥到"%8含水率时木材体积干缩率，平均取为98。长度填充系数"5为锯材平均长度（$:）与材堆长度之比按式（!%）确定："9"" 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!#!!"⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（$%）!材堆中锯材的长度不同时，值平均值为&’(%；如果板材或毛料的长度相!!同（!#"!），则!!")。宽度填充系数!*为标堆中水平排列的锯材总宽度与材堆宽度之比。的平均值见表$)。!*表$)材堆宽度填充系数值!*堆积方法锯材种类不留空格留空格整边锯材&’+&&’,%毛边锯材&’,&&’-.高度填充系数为材堆中垂直排列的锯材总厚度与材堆高度之比。可由式!/（$,）确定；"!/"⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（$,）"0"1式中："———锯材的厚度，22；"1———垫条的厚度，22；通常为3%22，有时采用3&22、3322或.322。堆积毛料时，如用毛料本身作垫条，则取下列数值：毛料长&’%2时为!*&’,，长)2时为&’%(，长)432时为&’%%。用不同厚度的垫条堆积整边锯材或毛边据材时，取!!"&’(%，并根据公式（$,）及表$)，用公式（$-）算出一系列材堆容积填充系数值列于表$3。用符号#代替公式（$.）中的!$%2的乘积，表示干燥室内全部材堆的外形.体积（2），干燥室容量按式（$5）确定：&"#!⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（$5）$干燥室标准木料生产量计算方法一间干燥室标准木料年生产量（’）按式（$(）计算：(..%..%’("&("#!(⋯⋯⋯⋯⋯⋯（$(）"("()5)3 附录式中：!———干燥室标准木料容量；"!"———干燥室干燥标准木料的一次周转时间，!；———标准木料的材堆容积填充系数。""$式（"#）中的$%%""&!"为’(材堆外形体积的干燥室标准木料年单位生产量（#），则："$#")#"$%⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（"*）表"+材堆容积填充系数值堆积方法留空格不留空格锯材厚度&整边锯材毛边锯材整边锯材毛边锯材((垫条厚度&,，((+++%+++%+-+++%$++-+++%’$-.’*’-.’/0-.’+0-1’’0-.+#--1+02-.+22-.+-0-1’#/-.’/0-.’0+’0-.+’0-.+-’-.’2$-.’$$-.$’0-.$---.+/#-.+$/-.+’’-.+---.’#%’*-.+$#-.+++-.’%#-.’2/-.$2/-.$$--.$-/-.+0%-.+$’-.++--.+-%++-.+%/-.+2’-.’/--.’%*-.$/$-.$%0-.$$$-.+*--.+2#-.+$/-.++++%-.+/$-.+%/-.’#’-.’/--.$*%-.$/#-.$%0-.$’+-.+02-.+%+-.+$/$+-.$-2-.+##-.+-’-.’*’-.2$#-.2++-.$**-.$%0-.+*+-.+#’-.+002--.$$’-.$’0-.+’*-.+-*-.2/2-.2%*-.2#$-.$*%-.$’0-.$-0-.+*+2%-.$2%-.$$--.++#-.+’*-.2*$-.2/#-.2%#-.2’0-.$+#-.$’*-.$-%%--.$%/-.$2+-.+$0-.++/-.%-#-.2*2-.2/2-.2$2-.$$*-.$+*-.$’00--.$/0-.$0+-.+2*-.+2$-.%$2-.%+’-.%-+-.202-.$%0-.$2/-.$$%’/’$ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册堆积方法留空格不留空格锯材厚度!整边锯材毛边锯材整边锯材毛边锯材!!垫条厚度!"，!!###$###$#%###$&##%###$’%%(&)*%(&’)%(#$)%(#$%%+$,&%($,*%($#$%(,--%(&.)%(&.*%(&$%’$%(&)’%(&-$%(#.&%(#$$%($.#%($$%%($&&%(,))%(&’$%(&.’%(&$.)%%(,*&%(,%#%(#’&%(#..%($-#%($’#%($$’%($#$%(&--%(&-*%(&’**%%%(,#*%+,**%(#’)%(#’#%($)&%($-&%($.)%($&)%(&)$%(&-)%(&’)"#$决定于干燥室的类型、干燥室内介质循环速度及干燥基准的种类。表/&为主要类型的周期式干燥室，采用#$!!厚的垫条，在各种介质循环速度及干燥基准备条件下的"值。#$表/&周期式干燥室标准木料年单位生产量"#及"#$值介质循环速度干燥室类型软基准常规基准快基准高温基准!，!01%&’(砖砌混凝土壳体干燥室自然循环干操室%(#’(#0*$(%低速循环干燥室%($$()0#$(%中速循环干燥室*(%’(&0#%(%,(&0&,(%&($0,#(%高速循环干燥室#(%.(-0##(%&(,0,&(%#(.0$.+$*’*, 附录"!及"!#值介质循环速度干燥室类型软基准常规基准快基准高温基准!，!"#$%&’金属板组装、金属板焊接、砖砌外壳金属板内壳干燥室不可逆循环干燥室$%&’%()"*+%&可逆循环干燥室’%)(%*"$’%),%-",+%)$%+)".+%)可逆循环干燥室$%&,%.".,%&$%(")(%)’%))"+.%)可逆循环干燥室$%),%,"..%)$%."(’%&’%."’&)%&可逆循环干燥室,%&,%’".-%)$%,"(.%&’%,"’’,%&注：分子为"!，分母为"!#。!"干燥室实际木料生产量与标准木料生产量的换算干燥室实际木料生产量（"）乘上换算系数&即可换算成标准木料生产量（"）：!"!/"&⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（0’&）根据公式（0’）、（0*）及（0’&）求得换算系数：&/"!""/（,,)(!""!）（",,)(""1）/（#$""!）（(!"(）/&!&(⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（0’’）式中：&"———周转时间换算系数，&"/")""!；&(—干燥室容量换算系数，&(/(!"(；当材堆外形体积相同时，&(/$!"。$干燥室实际木料计算生产量（"）及实际生产量（"）按下式换算成标准木2*料计算生产量（"）及实际生产量（"）：!+!*"!3/"2&!&4/"（+!+"!5+）（(!3"(3）⋯⋯⋯⋯（0’$）"!#/"#&!&4/"（#"3""!3）（(!3"(3）⋯⋯⋯⋯（0’,）"!#/"!（3"3""#）（(#"(3）⋯⋯⋯⋯⋯⋯（0’.）式中："及"———实际木料及标准木料的计算周转时间，6（或7）；"可取为3!33"8，"!3可取表0,中的"!；’-’) 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册#!!及!"!———干燥实际木料及标准木料的计算容量，"#!$及!$———干燥室的实际周转时间（%）及实际容量（"）。同一批被干实际木料的材积（#）换算成标准木料的体积（$）按式（’()）确&%定：$%*#%&!&!*#（%!’+!"’）（"()"’）⋯⋯⋯⋯⋯（’()）一定时期被干实际木料的总材积（#）及其换算成本准木料的总材积（$）按式（’(,）、（’(-）确定：#*!#%⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（’(,）$*!（#%&!&!）⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（’(-）被干实际木料及其相应标准木料的材积换算可按表’.的形式进行。被干实际木料的材积可根据本料的尺寸和块数查材积表并总计求得。例(在周期式可逆循环（#*/"+$）金属壳体干燥室内，用快基准按二级干燥质量将长."、宽(.0""、厚/)""桦木整边板材由最初含水率,)1干燥到最终含水率21，材堆外形尺寸为长."、宽/"、高#"，室内装载.个材堆，垫条厚/)""，堆积不留空格，确定干燥室年生产量。解：按式（3(）计算干燥时间：!*!4*!*5*6*3*7；查表3(求得!4*2#8；*9*0:2；查表3/求得*5*0:-#；*;*(:()；查表3#得*3*(:#0；*7*(求得!*2#<0:2<0:-#<(:()<(:#<(<-/:)8或#:0/%按式（’/）!=*!>!?*#:0/>0:(*#:(/%#材堆外形体积+*,-."*.%#(4&=-(1%#("&;查表!#，"?%+(#;，则&"%#("&/+(#%-("1"查表!,，#%-(#47，#?%-(+#4；则&@%’"/@%#?/#%-(+#4/-(#47%1(1#,#换算成标准木料的材积为()%*)&"&@%1,--*-("1"*1(1#,%1,+4.,栎本"%"3%)%A%6%8%9%,""(&*1*1*1(,*1(,4*-("%+1+:或17(#;"B%"=">%17(#=-(,%17(&;按式（!11）及表!#&B%"B/"?%17(&/+(#%+(-7按式（!+）［（1--CD）/1--］%1*-("*-(&"*-("#%-(+"+#%#9#8#3-按式（!11）及表!,&@%#?/#%-(+#4/-(+"+%-(447#换算成标准木料的材积()%*)&"&@%4--*+(-7*-(447%,444.两批被干实际木料换算成标准木料的总材积为：#(%"()%1,+4=,444%+1#’.1717 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册表!"实际木料与标准木料换算统计表锯材状况材积，#/干燥室干燥#-材堆容积#-材形尺寸，##周转时间!!含水率质量实际标准序基准填充系数号整边树种厚度宽度长度(等级+!,".,木料木料种类!",".或毛边$%$&’!)!*!,!","",",$%总计!$&!%&%1%0 附录天然橡胶初加工机械干燥车!"#$%&’—(’’))+)* 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册前言本标准由农业部农垦局提出。本标准由农业部热带作物及制品标准化技术委员会热带作物机械分技术委员会归口。本标准负责起草单位：华南热带农产品加工设计研究所。本标准参加起草单位：湛江农垦第一机械厂。本标准主要起草人：陆衡湘、刘培铭、王金丽、陈成海、梁慎厚、焦明扬。$#"! 附录天然橡胶初加工机械干燥车!范围本标准规定了标准橡胶干燥车的型号规格、技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输和贮存。本标准适用于标准橡胶干燥车的质量评定。"规范引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。#$%&’((优质碳素结构钢#$%&!)*!表面粗糙度参数及其数值（+,-./01’2：!(2"）#$%&!2))31极限与配合标准公差等级和孔、轴的极限偏差表（,-4./0"2’5"：!(22）#$%&*!66光滑工件尺寸的检验#$%&*22)铝及铝合金轧制板材（+,-7/&8$")(）#$%&9**)工业用金属丝编织方孔筛网（+,-./0162*5"：!(2!）#$%&(1*(灰铸铁件:;%&1)(—")))天然橡胶初加工机械通用技术条件*型号和技术规格*3!型号表示方法型号按:;%&1)(—")))中第1章规定的方法进行编制，表示方法如下：!6"! 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册示例：!"#$%&$’()*%%)*())表示干燥车的格数为%&，格长为’()++，格宽为%%)++，格深为())++。%,&型号规格及技术参数（见表-）表-型号规格及技术参数格的规格理论装载量型号格数++./!"#$-0$’))*0))*())-0’))*0))*())1))!"#$&2$’))*0))*())&2’))*0))*())-)))!"#$&)$’))*0))*0))&)’))*0))*0))%1)!"#$&2$’))*0))*0))&2’))*0))*0))1))!"#$&)$’()*%%)*0))&)’()*%%)*0))%1)!"#$&2$’()*%%)*0))&2’()*%%)*0))1))!"#$%&$’()*%%)*())%&’()*%%)*())-)))!技术要求!"#基本要求!"#"#干燥车的结构应符合胶粒的通风干燥及标准橡胶打包要求。!"#"$干燥车箱、风斗及筛网应选用不易氧化生锈，机械强度不低于!345%22)中规定的-)’)的材料制作。0,-,%干燥车框架（包括车厢、筛网及箱座的框架）与车轴应除锈、涂防锈漆。0,&筛网0,&,-使用不锈钢丝编织网制作筛网时，采用!3451%%)中规定的网孔基本尺寸为&,1++，金属丝直径基本尺寸为-++的平纹编织方孔网。0,&,&使用板材加工孔制作筛网时，孔位分布为由筛孔中心构成的等边三角形，孔径’++62++，筛网开孔率不少于%)7。-(&& 附录!"#"$筛网对角线差见表#。表#筛网、车厢上下两端对角线差单位为毫米型号对角线差%&’()!(*++,!++,-++!%&’(#.(*++,!++,-++*%&’(#+(*++,!++,!++/%&’(#.(*++,!++,!++*%&’(#+(*-+,$$+,!++/%&’(#.(*-+,$$+,!++*%&’($#(*-+,$$+,-++*!"$车箱!"$")车箱的铆接应牢固，不应有松动现象。!"$"#车箱上下两端的对角线差见表#。!"$"$箱格长度尺寸偏差为0#11，宽度尺寸偏差为0)"/11。!"!焊接件（框架与风斗）!"!")干燥车框架（包括车厢、筛网及箱座的框架）材料的选用应符合设计图样要求。!"!"#焊接前，应校直校平各型材，焊接加工要求应符合2345!+6—#+++中/"!")7/"!"!的规定。!"!"$风斗的焊缝应严密，不应有漏风的现象。!"/车轮与轮轴!"/")车轮应用机械性能不低于%8456!$6规定的95#++的材料制造，轮轴应用机械性能不低于%845*66中规定的!/号钢的材料制造。!"/"#车轮及轮轴的轴承位直径尺寸偏差分别符合%845).++"!中:-及;<-的规定，轴承位表面粗糙度要求不低于%845)+$)规定的=>$"#。)-#$ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!"#装配要求!"#"$车箱下端与箱座（也称车底架）上端接触处的间隙不大于%&&。!"#"’四轮对角线差、同轴两轮中心线与箱体中心线偏差见表%。表%四轮对角线差、同轴两轮中心线与箱体中心线偏差单位为毫米型号四轮对角线差同轴两轮中心线与箱体中心线偏差()*+$!+#,,-!,,-.,,%/$"0()*+’1+#,,-!,,-.,,!/’()*+’,+#,,-!,,-!,,%/$"0()*+’1+#,,-!,,-!,,!/’()*+’,+#.,-%%,-!,,!/$"0()*+’1+#.,-%%,-!,,!/’()*+%’+#.,-%%,-.,,%/’!"#"%干燥车的运动件应转动灵活，不应有卡紧现象。!"#"!干燥车的紧固件应紧固，不应有松动现象。!"#"0干燥车的密封胶皮长短应适宜，以确保密封效果。0试验方法0"$将干燥车置于水平的轨道上，检查其四轮是否接触轨道，行走是否顺畅、平稳。0"’用分度值不大于$&&的量具检验干燥车各部对角线差、箱格尺寸偏差及同轴两轮中心线与箱体中心线偏差。0"%尺寸公差的检验按(234%$..的规定执行。#检验规则#"$干燥车出厂之前应经过制造厂检验部门的检验，检验合格后签发合格证方能出厂。#"’出厂检验项目：$.’! 附录!）检验干燥车的基本参数和尺寸是否符合使用说明书的规定；"）检验干燥车的装配要求是否符合本标准#$%的规定。%$&装配调整好的干燥车，应整机进行检验，检验过程中不应拆卸任何零部件。%$#型式检验按’()*#+,—-+++中.$&$/的规定进行，检验项目为本标准第#章规定的全部项目，数量不少于-台。.标志、包装、运输及贮存干燥车的标志、包装、运输和贮存按’()*#+,—-+++中第0章的规定执行。/.-1 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册农产物料干燥技术术语!"#$%&’()—(*%-,+ 附录中华人民共和国标准!"#$%&’()—(*农产物料干燥技术术语+,-./01234/5650-5780,.39619,86:,5;932<—$2,=./5650-%主题内容与适用范围本标准规定了农产物料干燥工艺及方法、干燥机、干燥机零部件和干燥机工作参数及技术指标的术语与其定义。本标准适用于有关行业制定标准和指导性技术文件以及编写教材、技术书籍和论文报告。>干燥工艺及干燥方法>?%干燥;,-./0使物料中的水分汽化和分离的过程。>?>干燥介质;,-./0=2;.9=能传递热量并促使物料干燥的物质。>?*缓苏12=:2,./0受热的物料自身平衡其干燥过程中产生的温度梯度和温度梯度的过程。>?&直接加热;.,2314281./0以炉气直接作为干燥介质的加热方法。>?)间接加热./;.,2314281./0通过热交换器加热的空气作为干燥介质的加热方法。>?@低温干燥（低温慢速干燥）65A12=:2,819,2;,-./0干燥介质温度比常温高%’B以内的干燥>?C高温干燥（低温慢速干燥）4.0412=:2,819,2;,-./0干燥介质温度等于或高于被干燥物料允许受热温度的干燥。>?D高温干燥组合干燥35=E./2;4.04F65A12=:2,819,2;,-./0干燥介质温度交替采用高温和低温相结合的干燥。>?(变温干燥G8,.8E6212=:2,819,2;,-./0%C>C 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册干燥介质温度随干燥工艺要求按一定规律变化的干燥。!"#$热力干燥%&’(&)’*+)+,*-.强制热空气通过物料的干燥。!"##辅助热力干燥/0112&3&-(’2%&’()+,*-.空气提高有限的温度通过物料防止其在短期内霉变的干燥。!"#!机械通风干燥3&4%’-*4’25&-(*2’(*6-)+,*-.强制自然空气通过物料的干燥。!"#7动态干燥),-’3*4)+,*-.干燥过程中物料呈运动状态的干燥。!"#8静态干燥/(’(*4)+,*-.干燥过程中物料呈静止状态的干燥。!"#9连续干燥46-(*-060/:26;)+,*-.物料不间断地通过干燥设备的干燥。!"#<分批干燥=’(4%)+,*-.物料成批次投入和排出干燥设备的干燥。!"#>循干燥+&4*+402’(*-.)+,*-.物料重复通过干燥设备从而达到干燥要求的干燥。!"#?瞬间干燥:2’/%)+,*-.物料短时与热源或干燥介质接触的干燥。!"#@联合干燥463=*-’(*6-)+,*-.物料在同一干燥过程中历经两种或两种以上干燥方法的干燥。!"!$逆流干燥460-(&+:26;)+,*-.干燥介质流动方向与物料流动方向相反的干燥。!"!#横流干燥（错流干燥）4+6//:26;)+,*-.干燥介质流动方向与物料流动方向垂直的干燥。!"!!顺流干燥46-40++&-(:26;)+,*-.干燥介质流动方向与物料流动方向相同的干燥。!"!7混流干燥3*A&):26;)+,*-.#>!? 附录物料流动时交替地受到不同方向流动的干燥介质作用的干燥。!"!#传导干燥$%&’($)*%&’+,*&-物料与固体加热表面直接接触的干燥。!"!.辐射干燥+/’*/)*%&’+,*&-利用辐射能力热源的干燥。!"!0微波干燥+/’*/)*%&’+,*&-利用微波能（频率在122312222245或波长在732"2278）为热源的干6燥。!"!9远红外干燥*&:+/+;’’+,*&-利用远红处辐射能为热源的干燥。!"!<高频电场干燥=*-=>:;?(;&$,;@;$)+*$’+,*&-在频率高于72237.245的交流电场直接作用下的干燥。6!"!A太阳能干燥B%@/+’+,*&-利用太阳的辐射能为热源的干燥。!"12冷冻真空干燥C/$((8:+;;D;’+,*&-物料急速冻结到冰点以下（>#23>12E）使水分变成固态的冰，然后在较高的真空度（2"737885-）下使冰直接转化成水蒸汽的干燥。!"17热泵干燥=;/)F(8F’+,*&-将一定量的低温热能通过热泵系统使之得到较高温度的热能用以蒸发物料水分的干燥。!"1!流化干燥:@(*’*D;’’+,*&-物料在气流或其他外力作用下，处于翻滚流动状态的干燥。!"11旋风干燥G=*+@/*+’+,*&-利用一定流速的干燥介质携带物料从切线方向进入旋风干燥室，物料呈悬浮及旋转运动状态的干燥。!"1#气流干燥F&;(8/)*$’+,*&-物料在气流作用下，处于悬浮流动状态的干燥。!"1.固体介质干燥B%@*’8;’*(8’+,*&-79!A 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册利用固体作为干燥介质的干燥。!干燥机!"#固定床干燥机$%&’()’((*+’*采用水平或有一定斜度的通风板堆放物料，进行干燥作业的设备。!",转筒干燥机*-./*+(*+’*物料在转动的筒体中进行干燥作业的设备。!"!带式干燥机)’0.(*+’*物料在输送带上进行干燥作业的设备。!"1循环干燥同*’2%*230/.%-4(*+’（*)%4）物料在机（仓）内重复进行干燥作业的设备。!"5柱式干燥机2-0364(*+’*采用立式通风板进行横流干燥作业的设备。!"7塔式干燥机.-8’*(*+’*采用角状管进行混流干燥作业的设备。!"9挡板式干燥机:.%**%4;<0/.’(*+’*物料在真有一定倾角且交错排列的挡板作用下不断地交换内外位置进行干燥作业的设备。!"=流化床干燥机$03%(%>’()’((*+’*物料在孔板上呈流化状态进行干燥作业的设备。!"?喷动式干燥机:<-3.’()’((*+’*物料在高速气流作用下向上喷起，然后向四周落下反复循环进行干燥作业的设备。!"#@悬浮式干燥机:3:<’4:%-4(*+’*物料在悬浮状态下进行干燥作业的设备。!"##顺逆流干燥机2-423**’4.A2-34.’*$0-8(*+’*干燥介质交替采用顺流和逆流方式进行干燥作业的设备。!"#,隧道式干燥机.344’0(*+’*采用较长通道式的干燥室进行干燥作业的设备。#9!@ 附录!"#!远红外干燥机$%&’(’)**’+)’利用远红外辐射线为热源进行干燥作业的设备。!"#,蒸气干燥机-.)(/*’+)’利用蒸气为热源进行干燥作业的设备。!"#0冷冻真空干燥机1(233/&’))4)*’+)’利用冷冻真空的原理进行干燥作业的设备。!"#5微波干燥机/$2’67(1)*’+)’利用微波能进行干燥作业的设备。!"#8太阳能干燥机-69(’*’+)’利用太阳辐射能进行干燥作业的设备。!"#:热泵干燥机;)(.<3/<*’+)’利用热泵系统的低温除原理进行干燥作业的设备。!"#=高频干燥机;$>;?&’)@3)%2+*’+)’利用高频电场进行干燥作业的设备。,干燥机零部件,"#燃烧炉&3’%(2)燃料燃烧产生的热能的装置。,"A热风炉;)(.)B2;(%>)’&3’%(2)燃烧与换热为一体的供热装置。,"!沉降室<’)2$<$.(.$6%2;(/C)’使微小烟粒或尘埃沉淀降落的空间。,",混合室/$B$%>2;(/C)’受热气体与外界空气相混合，使之达到干燥物料所需要的介质温度的空间。,"0热交换器;)(.)B2;(%>)’两种流体通过固体壁面进行换热的装置。,"5调节风门(*D3-.(C9)1(91)调节风量的机构。#8!# 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!"#角状管$%&’’()(*&+)*,-%安装在干燥机内未封闭的多角形通气管道。!".翻板%,)/+/’01&%(在干燥过程中翻动并输送物料的工作部件。!"2通风板3(/%+1&%+4/01&%(支承物料并使气流通过的孔板。!"56抄板71+’8%固定在转筒内壁，用以提升、抛散、输送物料的零件。!"55抛撒器$0)(&*()能均匀抛撒物料的装置。!"59物料换位器’)&+/%,)/+/’*(3+-(变换物料在运动中位置的装置。!"5:料位器1(3(1$(/$()显示容器中物料高度的装置。!"5!排料槽轮*+$-8&)’()411用以定量排料的转轮。!"5;扫仓搅龙（自转公转搅龙）$<((0&,’()兼有自转与公转性能的螺旋输送装置。!"5=旋风分离器->-14/(利用离心力将气体中的固体物质分离出来的装置。!"5#立式螺旋搅拌器3()%+-&1&,’()$%+))()搅拌上、下层物料使其混合的螺旋送装置。!"5.余热回收装置<&$%(?8(&%)(-43()()回收并利用废气或物料中余热的装置。!"52物料盘%)&>盛放物料带有通风孔的盘状容器。;干燥工作参数及技术指标5#:9 附录!"#湿基含水率$%&’()%*+,)&-.%/+0&%0&物料中的水分物量与其总质量之比，以百分数（1）表示。按式（#）计算：!⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯!2"3#441（#）式中：!———物料的湿基含水率，1；!———物料的水分质量，5；"———物料的总质量，5。!"6干基含水率7.8’()%*+,)&-.%/+0&%0&物料中的水分质量与其干物质质量之比，以百分数（1）表示。按式（6）计算；!⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯!#23#441（6）"#式中：!———物料的干基含水率，1；5!———物料水分质量，5；"5———物料中的干物质质量，5。!"9环境温度%0:,.+0*%0&(;&%*<%.(&-.%干燥作业时，工作环境的大气温度。!"=容料量>+;7,05/(<(/,&8物料一次性投入干燥设备的最大质量，以千克（?5）表示。!"!单位失水量)<%/,@,/;+))+@*+,)&-.%7物料在干燥过程中单位时间内失去水分的质量，以千克A小时（?5A>）表示。!"B干燥强度7.8,05,0&%0),&89在干燥机中单位容积（或面积）的单位失水量，以千克A立方米·小时（?5A*6·>）或千克A平方米·小时（?5A*·>）表示。按式（9）计算：#C99 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!#⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯!"!（"）$%"*式中：!（!）———干燥强度，%&’(·（)%&’(·)）；#$"*$（&&&）———干燥室容积（面积），(（(）；!)———单位失水量，%&’)。+,-降水幅度./01/2345(46$370/0/(4#/8物料干燥前后含水率的差值，以百分数（9）表示。按式（:）计算：⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯!!!!;62&0?3/单位时间内物料含水率的变化，以干基含水率百分数’小时（9’)）表示。按式（+）计算：!&;62&从物料内部扩散到表面的水分等于或多于从表面蒸发的水分，即单位时;-": 附录间水分蒸发量相同的干燥。!"#$降速干燥%&’’()*+&,-.+/()*从物料内部扩散到表面的水分少于从表面蒸发的水分，即单位时间内水分范发量逐渐减少的干燥。!"##物料平衡水分-01(’(2+(1334(5,1+-64),-),物料从空气中吸收与释放的水分相等时的含水率。!"#7干燥不均匀度)4)1)(%4+3(,/4%.+/()*干燥后物料湿基含水率的最大差值。!"#8风量比&(+93&,-+(&’+&,(48单位时间通过单位体积物料的容积风量。以标立方米:小时·立方米（3:8;·3）表示。!"#<干燥物性曲线6;&+&6,-+(5,(661+=-54%.+/()*干燥过程诸有关参数（时间，温度，温度，含水率，干燥速率等）之间相互关系的曲线。!"#!单位耗热量5>-6(%(6;-&,64)513>,(4)干燥过程中从物料中蒸发每千克水所消耗的热量，以千焦:千克水（?@:?*A7B）表示。!"#C单位耗能量5>-6(%(6-)-+*/64)513>,(4)干燥过程中从物料中蒸发每千克水所消耗的电能和热能的总和，以千焦:千克水（?@:?*A7B）表示。!"#D供热装置热效率;-&,541+6-,;-+3&’-%%(6(-)6/供热装置输出的总热量燃料发热量之比，以百分数（E）表示。按式（C）计算：!7⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯!F!G#$$E（C）#式中：———热风炉热效率，E；!#D8! 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!!———燃料燃烧发出的总热量，"#；!$———供热装置输出的总热量，"#。%&!’炉篦热强度()*+,*-*,.+/0123*+)单位时间炉篦单位面积燃料燃燃烧所发出的热量，以千焦4小时·平方米$（"#4(·5）表示。%&!6炉膛热强度()*+,*-*,.+/011738*,),(*59)3单位时间炉膛单位容积燃料烧所发出的热量，以千焦4小时·立方米（"#4(:·5）表示。附录;汉语索引（参考件）<风量比⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯%&!:变温干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯$&6辐射干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯$&$%=辅助热力干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯$&!!抄板⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯>&!?D沉降室⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯>&:干基含水率⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯%&$传导干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯$&$>干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯$&!@干燥不均匀度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯%&!$带式干燥机⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯:&:干燥介质⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯$&$单位耗能量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯%&!A干燥强度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯%&A单位耗热量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯%&!%干燥速率⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯%&’单位失水量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯%&%干燥特性曲线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯%&!>挡板式干燥机⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯:&B高低温组合干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯$&’低温干燥（低温慢速干燥）⋯⋯⋯$&A高频电场干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯$&$’动态干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯$&!:高频干燥机⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯:&!6C高温干燥（高温快速干燥）⋯⋯⋯$&B翻板⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯>&’供热装置热率⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯%&!B分批干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯$&!A固定床干燥机⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯:&!!B:A 附录固体介质干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯!"#$/%排料槽轮⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯("&(横流干燥（错流干燥）⋯⋯⋯⋯!"!&抛撒器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯("&&恒速干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯$"’喷动式干燥机⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯#"’环境温度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯$"#0缓苏⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯!"#气流干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯!"#(混合室⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯("(1混流干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯!"!#燃烧炉⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯("&)热泵干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯!"#&机械通风干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯!"&!热泵干燥机⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯#"&-间接加热⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯!"$热风炉⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯("!降水幅度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯$"*热交换器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯("$降速干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯$"&+热力干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯!"&+角状管⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯("*容料量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯$"(静态干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯!"&(2,扫仓搅龙（自转公转搅龙）⋯⋯⋯("&$立式螺旋搅拌器⋯⋯⋯⋯⋯⋯("&*湿基含水率⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯$"&联合干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯!"&’瞬间干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯!"&-连续干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯!"&$顺流干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯!"!!料位器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯("&#顺逆流干燥机⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯#"&&流化干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯!"#!隧道式干燥机⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯#"&!流化床干燥机⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯#"-3炉篦热强度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯$"&-塔式干燥机⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯#"4炉膛热强度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯$"&’太阳能干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯!"!’冷冻真空干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯!"#+太阳能干燥机⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯#"&*冷冻真空干燥机⋯⋯⋯⋯⋯⋯#"&$调节风门⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯("4.通风板⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯("’逆流干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯!"!+5&*#* 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册微波干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯!"!#循环干燥机（仓）⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯$"&微波干燥机⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯$"%#,物料换位器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯&"%!余热回收装置⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯&"%-物料盘⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯&"%’远红处干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯!"!+物料平衡水分⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯("%%远红外干燥机⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯$"%$).悬浮式干燥同机⋯⋯⋯⋯⋯⋯$"%*蒸气干燥机⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯$"%&旋风分离器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯&"%#直接加热⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯!"&旋风干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯!"$$柱式干燥机⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯$"(循环干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯!"%+转筒干燥机⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯$"!附录/英文索引（参考件）01234561789:18:9⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯&"#1;<=>169<;18<16;?⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯("%$/716@A2>27;C16;?C27;C92A;DA=8?G69>H9<164<923#?%,"#;3#$9)$3;@3,9$&,3⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯20=3A&%)%:,%&，;"%’$&,3!"#$3#$⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2011B(9))%#.,9$3+,-%#.⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2014(%C3+:3++,-3,⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯=01()9’8+,-%#.⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯/01<()%.8$⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5014()&%+%D3+:3++,-3,⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯=0<()&%+%D3++,-%#.⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯/0=/(&,#9!3⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯501E.,9%#$&,#%#.+3?%!3⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯501/F839$!9@9!%$-"((&,#9!3!89;:3,⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯201G1H=G 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!"#$%#&#%’$()*+,#$"⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯-./0!"#$"1#’,1,(’2+⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3./4!"#$"5%!#2+",⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6.-!"#$"5%!#2+",*7,2#%"⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6.3!"#$&78&1,(",⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9./0!"#$&78&1,(’2+⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3.9/!"#$:)7,%"$!",8#;"**’%’"2%(⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯-./7"2%(1,(",⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9./?!’+!=*,">7"2%(";"%$,’%1,(’2+⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3.30!’+!$"8&",#$7,"1,(’2+⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3.;!#)(=()3#&’)2";$%!’(2"⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6/86;!#)(=()72;;2=%2(;’$+#*⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6/6;!2$’#*4#**+,#+⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯0/<;!+#&*#+⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1/88;’&--#+#*&(+*$)’⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1/9;’#&%*+,("-⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯./81;’#&%*+,("-⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯0/81;’(++("-!7&’#*+,#+⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯0/9;$!!7#%#"’&73#&’*+,("-⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯./88;$;!#";(2"*+,#+⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯0/8?;@##!&$-#+⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1/86A’#%!#+("-⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯./0’2@#+*+,#+⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯0/>’+&,⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1/8<’$+"("-!7&’#⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1/B8918 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!"##$%&’($’⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯)*+,-./0""12’$$3$&’($’⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯)*+4./0""12’$$3$&’(5#6⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯,*)7./’5/8%$!$19$’/!"’$&’(5#6⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯,*:.$’!50/%/"6$’;!5’’$’⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯<*+=.$#!5%/!5>#9%/!$⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯<*:?@/;!$AB$/!’$0>.$’$’⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯<*+C@$!8/;$1>5;!"’$0>#!$#!⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4*+@B5’%/5’&’(5#6⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯,*))+=<, 附录中药用喷雾干燥装置!"#$%&’%(—%))&%+*’ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!"#$%&’%(—%))&前言喷雾干燥是一种较为先进的干燥工艺，涉及多学科周边技术的综合应用技术。有关喷雾干燥的机理，特别是系统的动力学数据，目前还不能作出准确测定。致使喷雾干燥装置设计，还不能完全依靠理论计算分析来完成，还需通过物料试喷、生产试验和操作经验来调整。所以尚无国际标准。中药用喷雾干燥装置是中药生产的关键设备，其受中药物料特性品质要求，还必需符合工业“三废”排放标准、大气环境质量标准、工业企业噪声卫生标准，尤其是必需符合卫生部《药品生产质量管理规范》要求。本标准作为中药行业的专用标准。实施标准过渡期为一年。本标准由国家中医药管理局提出。本标准由国家中医药管理局出产流通司归口。本标准负责起草单位：华东中药工程集团有限公司，参加起草单位：上海金桥喷雾干燥成套设备厂。本标准主要起草人：马志龙、柳允中、姚佐权。%+** 附录中华人民共和国标准!"#$%&’%(—%))&中药用喷雾干燥装置*+,-./.0.1,2,-34/5637167.6/7/8.0%范围本标准适用规定了中药用喷雾干燥装置的产品分类、基本参数、设计要求、技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输、贮存等。本标准于开式循环，气液两相并流，采用离心转盘式或气流喷嘴式雾化器的中药用喷雾干燥装置。本标准不适用于含有机溶媒的中药流浸膏物料的喷雾干燥。本标准的喷雾干燥装置由进料系统、空气净化系统、加热系统、雾化系统、干燥塔、产品收集与排风系统、电控系统等组成。(引用标准下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。!"%)%—)9包装储运图示标志!"((:—:;金属拉伸试验方法!"):’—:<不锈钢焊条!"’9)<—:(大气环境质量标准!"#$%9:=—)(一般公差线性尺寸的未注公差!"<%%;—:<碳钢焊条!"#$%’’9&—)%标牌!">=—;’工业“三废”排放标准!">(9<—:’钢结构工程施工及验收规范!">(’(—:(电气装置安装工程及验收规范!">(’&—:(现场设备、工业管道焊接施工及验收规范%;=< 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!"#$#%&—’%化工设备安装工程质量检验评定标准!"()*+)’—,’钢制化工容器设计技术规定!"(*-—’)突面板式平焊钢制管法兰!"(#$’—,%中、低压化工设备施工及验收规范!"(#))—,-化工塔类设备施工及验收规范(.#-%&—,$压力容器油漆、包装、运输(.#,,$—,)钢制焊接常压容器技术条件药品生产质量管理规范)’’#卫生部（/’）劳总护字第-)号工业企业噪声卫生标准%产品分类%0)型号编制方法中药用喷雾干燥装置产品型号由产品名称代号及主要规格代号等组成。%0#型号标注示例123"4*$型表示塔径为*$$$55中药用离心转盘式喷雾干燥装置。%0%规格及基本参数)/*& 附录表!型式离心转盘式气流喷嘴气规格及基本参数!#$$，%$$$，%#$$，&$$$，干燥塔内直径，""!$$$(%#$$&#$$，’$$$，’#$$，#$$干燥强度，)*+"&·,&(#-(!$干燥塔进口空气温度，.%$$干燥介质水进塔空气净化程度符合卫生部《药品生产质量管理规范》要求雾化器主参数雾化转盘圆周速度应大于-$"+/以上，压缩空气操作压力!$0&123产品捕集气固分离设备一处出料或塔底及气固分离设备二处出料风机、空气净化过滤器、蒸汽加热器、电加热器、气固分离设备、进料系附属设备统、雾化系统、电控系统及装置的工艺连接管道、操作小平台、扶梯等热风温度及排风温度指示调节仪、雾化器主参数显示仪表、干燥塔内压电控仪表力计’设计要求中药用喷雾干燥装置的设计，必须符合卫生部《药品生产质量管理规范》中有关设备的要求。’0!总体设计原则’0!0!设备必须考虑中药多品种，小批量生产及高粘度、高糖度的特点，通过试验，结合实践经验和计算分析，确定最佳运行条件和喷雾干燥装置所必需的各种条件，包括技术指标和配置的组成调整。’0!0%设备的总体布置应与药厂生产流程、总体安排相适应。结构力求!-’- 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册简单、实用，易于拆装、清洗、灭菌、检修。粉尘、噪声、震动应符合!"#$、!"%&’(、（)’）劳总护字第(*号规定。$+*+%符合,!#*$-*’规定。$+.基本设计原则$+.+*开式循环，其干燥塔内保持一定的正压（不小于*&&/0）；$+.+.气液两相流动方向以采用垂直下降并流型为主，雾化方法采用离心转盘式或气流喷嘴式。$+.+%离心转盘式的雾化转盘圆周速度应大于)&123以上。$+.+$气流式喷嘴的气体通道与液体通道须同轴。液体出口的大小设计，需使液体形成&+%-&+(11的稳定的液膜。$+.+(进干燥塔的空气必须经过净化，净化程度符合卫生部《药品生产质量管理规范》要求。$+.+4空气加热器采用间接加热，热源推荐采用饱和蒸汽加电能，按最高进风温度为.(&5配置设备的热容量。温度控制需配套自控系统，温控范围可在*&&-.(&5之间任意调节。$+.+)干燥塔圆筒部分高度与干燥塔直径之比的常用范围如下：0）对于并流2离心转盘式雾化器为&+46*-*6*。7）对于并流2气流喷嘴式雾化器为%6*-$6*。$+.+8干燥产品排出方式有一处出料（全部都在分离设备中收集）和二处出料（干燥塔底部主出料及部分从分离设备中回收）二种形式供选择。$+.+’气固分离与回收，采用一级或二级旋风分离设备回收。如果制品密度特别小，或价值很高，或空气污染严重，则应配置二级气固分离设备。$+.+*&本标准推荐电气系统如下：0）对采用离心转盘式雾化器的干燥装置，采用调节进料速度以控制排气温度为基本必需的控制要求。7）对采用气流喷嘴式雾化器的干燥装置，采用调节空气加热器进风温度以控制排气温度为基本必需的控制要求。9）从安全保护出发，本标准规定必须具有保护干燥塔、加热器、塔壁防湿和*)$8 附录最高进风温度报警的联锁控制。!"#"$$干燥塔结构，应根据物料的特性考虑配置：%）塔顶进风通道的风冷却；&）塔顶及圆筒的空气冷却夹套；’）清扫塔壁积粉的振打或气扫装置；(）塔底下锥部及气固分离设备出口处的冷却夹套。)技术要求)"$干燥装置应符合本标准要求，并按规定程序批准的图纸和技术文件制造。)"#材料)"#"$凡与物料或热空气相接触的零部件的材质应选用低碳、超低碳奥氏体不锈钢。)"#"#凡与物料或干燥空气相接触的密封材料、过滤材料必须是无毒、对物料不形成污染物、耐工作温度的。)"#"*焊接材料应符合+,)$$-、+,./*，并按有关标准的规定使用和保存。)"*加工制作)"*"$机械加工的零件，除按图纸规定外，未注公差尺寸的极限偏差按+,01$/2!规定的3级精度加工。)"*"#装置加工成形质量应符合4,#//2及5+4#2.、5+4#$$、+,4#2)、+,4#*6和本标准的规定。27/)"*"*装置中与物料接触的设备内壁的表面粗糙度应在以上。!)"*"!雾化器的加工要求%）高速旋转零件必须进行精密加工和进行动平衡测试，离心转盘的动平衡为+$"2级。27/&）喷嘴式雾化器内壁应光滑和圆滑过渡，其表面粗糙度不得代于，喷嘴!的内外管同轴度公差小于2"$33。)"!焊接$-!. 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!"#"$装置焊接要求应符合%&’()*、+%’(,-、+%’($$规定。对于奥氏体不锈钢材料的焊接，本标准规定采用./%熔接。!"#"(当设计文件及专用技术条件无规定时，焊接接头的机械性能试验，按%&((0规定进行。对于奥氏体不锈钢材料，本标准规定试样焊缝拉伸强度必须大于(-!12。!"#")焊缝高度、型式、尺寸，按图纸和焊接工艺规定执行。焊缝焊波应均匀，焊缝表面应做相应处理，不得有裂纹、夹渣、焊瘤、烧穿、弧坑和针状气孔等缺陷。焊缝缺陷允许修复补正，但不应超过两次。再要返修，需按+%(,()*3"(")"#条执行。!"!涂装、表面处理!"!"$除不锈钢制作的零部件、机械加工配合表面及外购件（如电机等）外，对所有金属的表面都要进行油漆作业。!"!"(最终油漆颜色及涂料品种，除客户或图纸特别规定外，允许制造厂自行决定。!"!")油漆前的表面处理应充分重视，不得有污垢、水迹、油迹及锈斑等。外露表面的漆层配置，要求用喷涂法，二度防锈底漆，一度中间涂层，二度批刮腻子，一度表面涂层。漆膜厚度为每度(!4)!。!5!"!"#不锈钢制作的零部件，其非外露表面的焊接处，应清除焊接熔烧痕迹和氧化皮膜，对外露表面的表面处理及抛光要求按图纸和本标准规定进行。抛光后零件表面应清除抛光用残余粉末，用中性洗涤剂全部清洗脱脂，用水全部充分清洗并用白布擦干。最后对开口部分进行防止异物、尘埃进入的防护。!"*外观质量要求!"*"$制品表面须平整光滑、弧线光顺，无锐利碰伤、划痕、缺陷。!"*"(焊缝表面焊波均匀，无残留的焊渣、异残物，且无明显的焊接变形。!"*")表面涂装色用色标检查，无明显差异，涂装表面应无毛刷痕迹、涂斑、油漆流动、浮皱、发泡、剥离、气孔、变色、污物等缺陷。!"*"#表面抛光按规定要求的样板检查无明显差异，并按规定进行清洗，保护。$3!, 附录!"#装配质量要求!"#"$按%&’(’)!和本标准规定执行。!"#"’雾化器与干燥塔筒身进风口同轴度公差不大于)**。雾化器安装平面垂直度公差("(!+("$(,$(((**。!"#")密封要求：凡料液、干粉、热风通过的各连接件之间，不得泄漏。!"#"-保温材料必须按图纸规定装填，要求平整密实，不得有疏密不均和散材外露现象。!"#"!管道及阀件安装前应清洗干净，无污物杂质。管道布置应平直整齐、固定牢固并便于清洗，管道法兰按%&.-!规定执行。!"#"/风机与基础固定紧密，直线度、平面度公差$+’,$(((**。!"#"#蒸汽加热器的汽包须按《压力容器安全技术监察规程》验收合格后，方可参加系统安装。蒸汽管路系统（包括散热排管），安装后应进行水压压力试验，在试验压力为$"’!倍的设计压力和设计压力0("$123二者中取较大值的压力条件下，试压时间$(*45内无泄漏、无变形。!"#"6电加热器的电热管安装前应进行绝缘电阻测定。单根电加热管的绝缘电阻应在!(1!以上。!"#"7干燥塔装配要求：3）热风蜗壳的风道表面应平整光滑；8）热风分配器的导风板、均风板间距均匀，转动调节无卡阻，固定牢固；9）干燥塔的内径、筒体直线度、同心度允差应符合规定要求，内表面拼接焊缝表面应磨平抛光；:）构架应焊接牢固，表面平整、圆弧均匀、折角平直、无扭曲翅角现象；;）保温层填充密实，纵横向接缝错开；<）外护壳应平整光滑、弧度均匀、固定牢固；=）吹扫门、观察门、锥底连接面密封良好，严禁渗漏，且开闭灵便、无卡阻现象。!"#"$(雾化器装配要求：3）所有零部件安装前应进行清洗、检查；$#!$ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!）雾化器应单独自行试车考核，检查喷雾状况、料液处理量大小；"）对于离心转盘式雾化器，装配后主轴径向跳动小于#$#%&&，负载使用时轴承处单幅最大振幅值小于#$#’(&&。必须采用高精度高速用滚动轴承，要配置可靠的油润滑系统和防止润滑油渗漏污染物料的措施。在额定转速下，空负荷试车’)以上，负荷试运转在满负荷的*+,、*+’、%+,等工况下试车各’)以上，满载持续试车-)，累计时间应在*.)以上。全部运转过程中，运转应平稳、料液分布均匀、温升正常、无冲击、无异常振动和噪声，各连接密封处无渗漏现象。($/$**旋风分离器表面平整光滑，弧线光顺，内表面拼接焊缝应磨平，内外表面抛光应达到抛光要求。放料阀密封可靠，动作灵便。几何尺寸、形位公差符合图纸和规定要求。($/$*’电控系统的安装按设计和012’%’规定，元件规格应符合设计要求，外观完整、附件齐全、排列整齐、固定牢固、绝缘良好、仪表显示正确，调节灵敏，运行正常，调节精度达到设计要求。有粉尘输送的设备和管道应做好静电接地。($-整机调试要求($-$*各单机或部件经试运转，确定动作正常，检查合格后，方可进行系统调试。($-$’无生产负荷联动调试包括如下内容，且正常运转时间不少于-)。3）通风机的风量、风压及转速的测定；!）蒸汽加热系统的蒸汽压力、温度、流量的测定；"）电加热器的电压、电流、功率的测定；4）进塔空气净化状况的测定；5）雾化系统、料液处理及其他参数的测定；6）电控系统参数的设定和联锁动作调试。包括各测量机构、控制机构、执行机构、调节机构和反馈机构准确联动。($-$%带生产负荷的综合效能试验的测定和调整包括如下内容，且正常综合试验的时间不少于,-)。3）料液的温度、流量、含固量、比重、粘度、78值的测定；*/(’ 附录!）干燥塔进风温度、出风温度的测定，塔内压力的测定；"）收粉系统得料量的测定，设备最大水分蒸发量的测定；#）干粉含湿量的测定；$）按工艺流程图要求在指定点的风量、风压、温度的测定；%）噪声、尾气排放含尘浓度的测定。&试验方法&’(外观质量用目视检查，质量应符合)’)条、)’&条及)’*条要求。&’+几何尺寸检查用相应精度的通用和专用量具、样板检查，质量应符合)’(条、)’,条和)’*条要求。&’,性能检查按有关标准检查，应符合,’,条、-章及)’.条要求。&’-材料质量应符合)’(条及)’+条要求，并检验不锈钢原始材质证明资料和材料标记。&’)焊接及焊接材料，应按)’(和)’-条要求检验。*检验规则*’(装置需经制造厂质量检验部门按/0+1+,&和本标准规定检验合格，并附有产品合格证书。*’+产品检验分为出厂检验和型式试验二种。*’,出厂检验按表+要求逐台检查。表+检查项目检查内容备注外观)’)；)’&；)’*；&’(尺寸)’(；)’,；)’*；&’+,’,；-；)’(；)’+；)’-；)’.、&’,条的检验可在制造厂或用户性能)’*；)’.；&’,；&’-；&’)处安装调试时进行*’-产品在下列情况之一时应进行型式试验：(*), 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!）新产品试验成功投产前（包括老产品转厂生产）；"）产品设计、工艺、结构、材料改变影响产品性能时；#）出厂检验结果与上次型式试验结果有重大差异时；$）国家质量监督机构提出进行型式试验要求时；%）产品长期停产后恢复生产时。型式试验项目包括本标准全部技术性能要求。&’(产品在检验过程中，如发现不合格，则修改调整后再检验。)标志、包装、运输、贮存)’*标志及包装)’*’*每台干燥装置铭牌固定在明显位置，铭牌尺寸应符合+,-.*//01规定。)’*’2铭牌应包括如下内容：!）制造单位名称；"）产品型号名称：#）制造日期及出厂编号。)’*’/产品出厂应附有下列技术文件：!）产品合格证；"）产品使用说明书及随机图纸；#）装箱单及附件清单。)’*’3在裸装设备表面或包装箱的明显位置作如下标志，并符合4,2(/1和+,*5*规定。!）收货单位名称；"）发货单位名称；#）产品名称及型号；$）总共箱（件）数及箱号或捆号；%）发货站（港）名；6）到货站（港）名；7）体积长8宽8高（9）；*&(3 附录!）毛重及净重（"#）；$）出厂编号；%）出厂或装箱日期；"）储运指示标志。&’(’)裸露在外的管口、视镜及抛光表面应采取相应防护装置或包装物进行保护。&’*运输&’*’(产品运输应符合+,*)-)规定，并按订货合同规定执行。&’-贮存干燥装置的贮存应放置在干燥通风，无腐蚀性介质的室内或有遮蔽的场所内存放。如贮存期超过六个月时，安装使用前必须按.’-条规定重新进行检验，并对设备进行清洗。(.)) 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册粮食烘干机操作规程!"#$%&’(———&’’&%*() 附录!"#$%&’(———&’’&前言本标准是根据)*+$,-%—&’’《’标准化工作导则第%单元：标准的起草与表述规则第%部分：标准编写的基本规定》及)*+$%./%0—%11《.连续式粮食干燥机》、2*+$../《&热风炉技术条件》等的要求进行编写的。本标准规定了粮食烘干机系统的工艺组织、主要设备的操作方法、安全注意事项、烘后粮食品质要求、维护和检修以及管理制度等内容。本标准由国家粮食局提出并归口。本标准负责起草单位：国家粮食储备局郑州科学研究设计院。本标准参加起草单位：中谷集团中央储备粮管理有限公司、辽宁省粮食科学研究所、国家粮食局科学研究院。本标准主要起草人：芦燕敏、姚郑、刘新春、牛兴和、崔国华、赵国利、罗希雷、夏建桥。本标准系首次发布的粮食烘干机操作的行业标准。%/(/ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!"#$%&’(—&’’&粮食烘干机操作规程%范围本标准规定了粮食烘干机及辅助系统的术语和定义、工艺组织、开机前的准备、设备的操作、烘后粮食品质要求、维修和检修、管理制度等。本标准适用于粮食烘干机系统，包括烘干机、热风炉、热风机、冷风机、附属提升、输送、清理设备和电气控制设备等。&规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。)*(+,%粮食、油料检验扦样、分样法)*-$(+,&粮食、油料检验色泽、气味、口味鉴定法)*-$(+,+粮食、油料检验杂质、不完善粒检验法)*-$(+,.粮食、油料检验黄粒米及裂纹粒检验法)*-$(+,/粮食、油料检验水分测定法)*-$(+,0粮食、油料检验容重测定法)*-$.,/’粮食干燥机试验方法)*-$0,’’粮油仓储设备名称术语)*%1&/%锅炉大气污染物排放标准)*-$%./%+连续式粮食干燥机)*%/++’粮食加工、储运系统粉尘防爆安全规程2*-$../&热风炉技术条件%/(0 附录!"#$%&%热风炉评价规范’(#$)**+)粮食斗式提升机’(#$)**+,粮食带式输送机’(#$)*)%+粮油加工机械通用技术条件-术语和定义本标准术语除按.(#$+/**规定外，对该标准尚未规定的采用下列定义。-0)粮食烘干机!"#$%&"’("采用加热方式降低粮食水分的设备的统称。-0,热风炉)(#*(&1#$"+,"%#-(为烘干机提供热源的设备。本标准特指燃煤热风炉系统，包括热风炉主体、鼓风机、引风机、热交换器、附属设备和电气控制设备等。-0-顺（逆）流烘干机-.%-,""(%*1+/.0#%&-.,%*("-,""(%*&"’("干燥介质与粮食流动方向一致（相反）的烘干机。-0%横流烘干机-".111+/.0&"’("也称错流烘干机。粮食流动方向与干燥介质流动方向垂直的烘干机。-02混流烘干机2$3(&1+/.0&"’("粮食依靠重力自上而下流动，干燥介质以顺流、逆流和横流方式穿过粮层的烘干机。-0&安全水分1#+(*’2.$1*,"(-.%*(%*可以安全储藏的粮食的水分。-03调试#&4,1*$%!#%&*(1*",%%$%!)32/ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册新烘干机达到正常生产状态前的调整和试运行。!"#维修!"#$%&$"$’&设备运行期间或出现故障时进行必要的修理和维护工作。!"$检修’(&’)"$*+&,"#+为了保证设备能够运行良好，在下一个烘干期开始前对烘干系统设备进行的检查和修理。!"%&烘干期*+-#$.,&+#/*也称烘干季节。从开始接收湿粮到烘干全部结束的总时间。!"%%干燥介质*+.#$.!&*#"能从粮食中带走水分的物质。!"%’热损伤粒(&"%&*)&+$&0粮食籽粒受热后，外表或胚显著变色或损伤的颗粒。(烘干机系统的工艺组织("%系统构成粮食烘干机系统包括粮食烘干机、热风炉、风机、提升、输送、清理、除尘、电气控制设备及烘前烘后仓等。("’系统的工艺组织("’"%粮食烘干一般按以下顺序进行：湿粮!磁选!初清筛!斗式提升机!烘前仓!带式输送机!斗式提升机!烘干机!带式输送机!斗式提升机!自衡振动筛!斗式提升机!烘后仓。注：流程中，粮食应可以返回烘干机，也可以直接排出。("’"’干燥介质在烘干过程中的流动按以下顺序进行：%*)& 附录!"#"$烘后干粮除尘按下列顺序进行：干粮输送、清理设备吸口!离心除尘器!布筒滤尘器!风机!排放。!"$设备的生产技术数据!"$"%烘干机!"$"%"%产量（&’(）：)"*；+")；%*"*；%#")；%)"*；#*"*；#)"*。!"$"%"#降水幅度玉米：),-%.,；稻谷：#,-.,；小麦；#,-%*,。!"$"%"$进机粮食水分不均匀度："$,。!"$"%"!进机粮食含杂率："#,，其中长茎杆（")*//）含量："*"#,，且不得有大的异物。!"$"%")出机粮温：见表%。表%出机粮温环境温度’0"*1*出机粮温’0"23"环境温度23!"$"#热风炉!"$"#"%型式：连续式机械传动链条炉排，配备上煤机和出渣机等。!"$"#"#热介质：洁净的自然空气。!"$"#"$系统的热效率：#+*,。!"$"#"!输出热风湿度的波动机械操作：4)0；人工操作：4%*0。%+.% 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!"#"$"%烟尘排放应符合&’()*#$+*和,-.)!/!的相关规定。!"#"#附属设备!"#"#"*斗式提升机0）对高寒地区高水分冰冻粮食烘干系统，湿粮带速：!$"%1.2；干粮带速：!$"31.2；4）一次提升所造成的粮食破碎率增值：!3"#5；6）头轮应挂胶，胶层厚度："*$11，凸度："%11。尾轮为鼠笼式结构。!"#"#"$带式输送机0）最高带速：#1(2；4）最大输送倾角：**"%。7!"#"#"#圆筒初清筛和自衡振动筛0）筛筒倾角：约+7；4）大杂去除率：8%5（大杂含粮率：!#5）；6）小杂去除率：初清筛："/35；振动筛："+35；9）振动筛筛体倾角：37:*$7范围内可调节；;）在同一烘干系统中，自衡振动筛粗筛孔应比初清筛粗筛孔小$11。!"#"#"!闸门0）闸门关闭后与外壳的重叠距离："$311；4）电动闸门全部开启或关闭时间：!#%2。!"#"#"%除尘系统0）吸风量：各吸口风量见表$；4）设备总阻力：<"8=>0:*"$=>0；6）低压泵气源压力：%3=>0:*33=>（0选用低压脉冲布筒滤尘器时）。*+/$ 附录表!除尘系统吸口风量集尘点输送量（"#$）风量（#%&#%’(）带式输送机进料口!)**!*+!,斗式提升机抛料罩!)**!,+&,斗式提升机底座!)**&*+&,圆简初清筛!)**-*自衡振动筛!)**)**./&/&/-电气系统0）电动机电源：&1*2，&相，,*34交流电；5）照明和其他用电设备电源：!!*2，单相，,*34交流电；6）室内环境温度：)17+.*7；8）电机进线端电压波动：9,:；6）稳定状态下，热风温度波动自动控制：9,7；;）出机粮食水分在线检测精度（不低于<*:的比率）：9*/,:。,开机前的准备,/)基本要求,/)/)烘干机的制造、安装技=>?@-?@)-A).和B>?@)*).1执行。,/)/!烘干机系统安装结束后，应调试合格后才能进行生产操作。,/)/&烘干机系统所有机械设备运转正常。,/)/.烘干机进粮和排粮速度应调整到能保持烘干机稳定工作的速度。,/)/,粮食进入烘干机前应清理杂质。,/)/-调试中，处理量、降水幅度和热风温度应达到平衡和相对稳定。,/)/A热风炉操作平稳时，热风温度波动：9,7；人工操作：9)*7。,/!准备,/!/)检查所有机构和零件应安装正确适当；传动件、声光报警装置应运)A-& 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册转正常，风机应旋向正确；电机的转动方向、三角带的松紧程度应正确适当。!"#"#热电偶应校对一次。!"#"$附属设备空车连续正常运转时间不得少于%&。!"#"%根据处理量准备好能够保证烘干作业调试所需的湿粮。!"#"!湿粮应按水分不同分堆存放，分批进行烘干。!"#"’进机粮食水分差应!$(。!"#")燃煤热风炉已经过烘炉、调试。!"#"*烘干机操作人员必须经过培训，经考核合格后才能上岗。!"$烘干机的调试!"$"+烘干机或下部装入干粮、上部装入待烘干的湿粮。如果没有干粮，也可以全部装入湿粮。下部湿粮由排粮机构排出后，应重新进行循环烘干。当烘干机排出于粮时，立即停止循环烘干进入连续烘干。!"$"#当装粮高度达到高料位时，进粮系统应自动停止。排粮机构开启。!"$"$处理量的控制和调整通过调节烘干机排粮机构的变频调速器或电磁调速电机来调整处理量。!"$"$"+叶轮式排粮机构：调节叶轮转速。叶轮转速越高，排粮速度越快，处理量越大；反之越小。!"$"$"#排粮板式排粮机构，采用下列两种方式调节。,）调节排粮板往复运动的频率。频率越高，排粮速度越快，处理量越大；反之越小。-）调节排粮板与流粮斗的间隙。间隙越大，排粮速度越快，处理量越大；反之越小。!"$"$"$拨粮板式排粮机构，凋节拨粮板转数。转数越大，处理量越大；反之越小。!"$"%粮食水分的测定!"$"%"+湿粮水分的测定+)’% 附录湿粮水分由粮库收粮时统一测定。或烘干前测定，测定方法按!"#$%&’(的规定执行。%)*)&)+烘后干粮水分的测定,）快速水分测定仪测定；-）烘箱法测定，按!".$%&’(的规定执行；/）烘干机粮食水分在线检测仪测定。生产中可以方法,）、方法/）为主，但每班至少应用方法-）对方法,）、方法/）标定两次。%)*)%降水幅度的调整%)*)%)0降水幅度与处理量呈负相关关系。当进机湿粮水分较高或出机粮食水分超过要求的水分时，按%)*)*的方法，减少处理量，提高降水幅度。%)*)%)+降水幅度与热风温度呈正相关关系。当进机湿粮水分较高或出机干粮水分超过要求的水分时，在不影响品质的前提下，提高热风温度，提高降水幅度。%)*)%)*调节热风温度时应保证有足够的热风风量。%)*)1热风温度的控制和调整%)*)1)0换热器出口热风温度不大于*223。热风温度的确定除应按烘干机降水所需总热量的要求外，还应根据烘干机机型、结构、粮食种类及最终用途、原粮水分、处理量、降水幅度和干燥速度等因素的不同而确定。%)*)1)+负压换热器：调节热风管上手动和电动闸门的开启程度可控制冷风的配入量，从而调整烘干机的热风温度。%)*)1)*正压换热器：调节风机进口闸门的开启程度可控制总风量，从而调整烘干机的热风湿度。%)*)1)&对不同的烘干机，推荐的最高热风温度见表*。,）当烘后粮食准备装入浅圆仓、立筒仓时，为减少输送过程中的破碎，表*给出的温度应降低+234*23；-）热风温度的调整和热风炉的工作状态密切相关，热风炉的调整按第0(1% 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!章的规定执行。表"烘干机最高热风温度推荐值单位为摄氏温度热风最高温度粮食种类粮食用途顺（逆）流错流混流饲料#$%#&%#"%’#(（%多段干燥）玉米食品#(%)%##%淀粉#%%!%)%稻谷大米)%*($*小麦面粉#"%$*)%注#：玉米降水幅度不大于#%+，稻谷、小麦降水幅度不大于*+。注&：环境温度：!,&%-*.".!风量的调整与热风温度的调整互为关联，对不同型式的换热器，风量的调整方法按*.".$.&和*.".$."的规定执行。$烘干机的操作$.#开机$.#.#开机原则：根据粮食流动方向，从后至前依次开启设备。关机时则相反。$.#.&开机顺序：烘后仓进粮提升机"自衡振动筛"提升机"烘干机排粮输送机"排粮机构"提升机"烘前仓仓下闸门"初清筛。烘前仓进粮设备和烘后仓出粮设备可单独控制。$.#."烘干机没有排出干粮之前，可暂不开动自衡振动筛及后面的输送机和提升机等设备。$.#.(烘干机进粮达到上料位时，启动热风机，微调配风手动、电动闸门，使热风温度由低到高逐渐达到设定值。对湿粮预热烘干&%/012"%/01后，开始进入循环或连续作业。$.#.*除尘设备应与系统主要设备电气联锁。设备起动前，除尘设备应提前*/01起动，设备停机后，除尘设备应延后#%/01停机。#!$$ 附录!"#调整!"#"$处理量的调整按%"&"&的要求执行。!"#"#降水幅度的调整按%"&"%的要求执行。当烘干机运行稳定时，应优先调节排粮速度，使出机粮食达到安全水分。热风温度不作为主要调节对象。!"#"&热风炉的调整按’"%的要求执行。!"&停机!"&"$临时停机!"&"$"$临时停机一般有以下原因：(）单机及系统故障；)）临时停电；*）粮源不足。!"&"$"#因单机及系统故障造成临时停机时，应按以下步骤和顺序处理。(）关闭故障点前的所有联动设备，再关闭烘前仓的排粮闸门，烘干机停止进粮；)）停机时间不长时，可不必熄灭热风炉。应关闭鼓风机，当烟气温度降至&++,以下时，并闭所有热风机；*）关闭排粮电机，停止排粮；-）停机后，每#.应排粮#/012&/01，防止粮食板结。!"&"$"&因粮源不足造成停机时，按!"&"#的要求处理。!"&"$"3因临时停电造成停机时，各种机械不能运转，按’"!"3的要求处理。!"&"$"%重新开机时，应按下列步骤进行：(）热风炉升温。当换热器出口烟气温度未达到&++,时，不能进行烘干机的操作；)）热风机启动；*）热风温度达到要求时，开启出粮设备；同时开启排粮电机，烘干进入正常操作。$’!’ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!"#"$长期停机烘干期结束时或时间超过$%&的停机。长期停机按以下两种方法的步骤和顺序处理。!"#"$"’当机内只剩最后一塔湿粮时：(）从前至后依次关闭烘干机前的设备；)）随着烘干机内粮食逐渐排空，自上而下关闭热风机及进风闸门，逐步减少热风炉的加煤量；*）保持冷却风机开启，直至粮食完全冷却后排出烘干机；+）关闭烘干机的排粮机构，关闭冷却风机；,）从前往后依次关闭烘干机后边的输送、清理设备；-）关闭除尘系统；.）停炉、熄灭炉膛内的余火。!"#"$"$当机内只剩最后一塔湿粮时，也可以采用下列方法处理：(）停炉，熄灭炉膛内的余火；)）关闭风机和进粮输送设备；*）将粮食全部排出；+）烘干机和附属设备停机；,）排出湿粮晾晒处理。!"#"$"#当机内只剩最后一塔湿粮时，也可以在停炉后，打开热风机配风门，利用热风炉内的余热和烘干机内的热量，使粮食在烘干机内停留%/&后排出。0热风炉的操作0"’基本要求热风炉应符合1234!!0$的要求。0"$烘炉前的检查操作人员应对热风炉及附属设备进行全面检查，检查内容如下：(）炉排片应与链轮啮合良好，在链轮轴处转动平稳；)）炉排片上的通风孔应全部通畅；’0!/ 附录!）炉排长销两端面与炉体侧板应无摩擦现象；"）炉排片和长销轴应无损坏和碰弯现象。如有损坏的部件应及时更换；!）安装时遗留在炉排上的螺栓、铁钉、焊条头等金属杂物应清理干净；#）点火门开关应灵活，下沿与炉排上表面应保持平行，盖板应严密；$）沉降室、换热器的清灰门应关闭或堵死；%）所有电机调速器（箱）和轴承油杯应已加注润滑油（脂）；&）鼓风机、引风机、上煤机和出渣机空载运转应正常。’()烘炉’()(*新砌筑的热风炉开机前应在制造厂家的指导下进行烘炉。’()(+烘炉时应用木柴小火烘,-%。’()()逐渐加煤，间断开启鼓风机和引风机，炉膛不可骤然升温。’()(,烘炉中，由沉降室后烟道上测温仪表测定的温度不得超过)../。’()(0当热风炉和沉降室上出气孔不冒蒸汽，孔周围不再有潮湿的痕迹时，可以结束烘炉。烘炉时间应为1"2’"。’(,生火’(,(*顺序：引燃木柴!人工送煤!上煤斗装煤!煤仓闸板调节!炉排间断送煤!机械上煤。’(,(+调整3）调整引风机闸门，增强自然通风；4）当引燃物燃烧后，开启鼓风机；!）将火苗适当拨至前拱下面，加热前拱。当煤层连续着火后，调节鼓风机、引风机风量，使燃烧渐趋正常。’(0操作注意事项’(0(*开机原则3）先开出渣机，后开炉排；*’65 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!）先开引风机，后开鼓风机。"#$#%停机原则停机与开机相反。"#$#&炉膛内正常的工况应满足如下要求：’）火床平整，没有冷风火口；!）火焰密集、呈橘黄色，排出的烟气呈淡灰色；(）炉膛应保持轻微负压，不可正压燃烧；)）煤层应在距炉排尾部*#&+,*#$+的位置燃烧完毕。"#$#-应通过调节风门将进入换热器的烟气温度控制在小于"$.（不锈钢换热器应控制在小于/$*.）。"#$#$应根据烘干机需用热量情况调整炉子负荷。’）需用热负荷增加时，应增加引风量和鼓风量，适当增加炉排速度或增加煤层厚度；!）需用热负荷减少时，应减少鼓风量和引风量，减慢炉排速度或减少煤层厚度。"#$#0燃料的选择和使用应符合下列要求。’）应选择!、"类烟煤，块度不得超过-*++，小于&++的煤块不得超过总煤量的&*1；!）当煤粉量大、过干或两种煤混烧时，可适当掺水并混合均匀；(）为防止高挥发成分的煤种过早燃烧，也可适当掺水或加快炉排速度；)）不可直接向煤斗内浇水。"#$#"炉排速度与燃料厚度、燃料性质及炉膛负荷有关。’）炉排速度应控制在%+23,4-+23；!）一般烟煤应采用薄煤层快速燃烧；(）烟煤和无烟煤混烧时，应采用厚煤层慢速燃烧；)）雨天因煤中水分过多，应采用厚煤层慢速燃烧。"#$#/只有在炉子负荷变动较大或改换煤种时，煤层厚度才相应改变，调整后不宜多动。4""* 附录!"#"$发生断火现象时，应将火苗拨至未燃烧的煤层上，或向前拱下部投入木柴。断火严重时，应停止炉排运行，待煤正常燃烧后再启动炉排。!"#"%&发生结焦妨碍通风时，应及时打碎或清理，使煤渣顺利进入出渣机或从炉门口清除。如果结焦严重，应调换煤种。!"#"%%发现炉排煤层不均匀时，应把平煤层，消除火口，保持火床平整。!"#"%’不允许长期压火。停炉压火应在炉膛内温度降低时进行，压火时煤不能撒得太多。煤闸板’&&((距离内不应压煤。!"#"%)应根据炉膛燃烧情况调节炉排几个中间调风门。除生火和燃烧困难外，不宜经常打开炉排首尾调风门。!"#"%*炉排故障、原因及排除方法见表*。表*炉排故障、原因及排除方法炉排故障原因排队方法炉排跑偏炉排两边调节杆螺母松紧不一致调整螺母炉排跑偏调整调节杆螺母松紧炉排卡住炉排在链轮处拱起，与侧密封角钢卡住调整炉排松紧程度炉膛结焦，炉排运行阻力增加清理炉膛炉排拱起炉排过紧调整炉排两边调节杆螺母，使松紧适宜!"#"%#需加水的出渣机应加水并始终保持一定的水位。!"+停炉!"+"%故障停炉故障停炉时，关闭鼓风机和炉排电机，打开热风炉上的所有炉门、风门和闸门，加煤压火，保持热风机工作以降低炉膛和换热器温度。待炉子自然或强制冷却后排除故障。!"+"’长期停炉长期停炉按下列步骤处理。%!!% 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!"#"$"%提前$&’()*+&’()停止供煤，将炉排速度减到最慢，放掉煤斗中的煤。!"#"$"$当炉排上的煤进入离煤闸板$&&’’*+&&’’处时，炉排停止转动，将煤闸板放下。!"#"$"+关闭鼓风机，待炉排上的煤基本燃尽后停止引风。!"#"+停炉时，热风机应继续运行，直至进入换热器的烟气温度降至+&&,以下时，才能停止。!"#"-由于临时停电造成机械设备不能运转时，应立即打开换热器配冷风门，进行自然通风。!"!维护和维修!"!"%在换热器未进行热交换的情况下，进入换热器的烟气温度不允许超过+&&,。!"!"$渣斗内应有足够高度的水位。!"!"+当铁块、大块炉渣卡住出渣机时，应立即关闭出渣机电源，盘动皮带轮，清出杂物。如果仍不能排除，应打开出渣机后部检查孔，清除底部杂物后再启动。!"!"-每班必须清理炉排前部的漏煤斗%次*+次。!"!".每半个月应清理沉降室内和换热器下部的灰尘一次。!"!"#为保证换热器的换热性能，每个烘干期应清理换热器管组两次，维修人员应逐根管子进行清理。!"!"!清理结束后，所有清灰门应关闭或砌死，不能有跑风和漏气现象。!"!"/热风炉系统运行%年*$年后，应按厂家使用说明书进行检查维修，更换已经磨损的部件。!"!"0按生产厂家使用说明书要求进行润滑。/附属设备的操作/"%斗式提升机/"%"%斗式提升机技术要求应满足1234%&&/%的要求。/"%"$开机前的准备%!!$ 附录!）检查并紧固畚斗带接头螺栓和备斗螺栓；"）检查并更换磨损的畚斗；#）检查机座（下箱）内应无堵塞，如有，应抽开插板清理。精理后插上插板；$）检查各轴承应无松动，润滑应正常；%）将电机驱动装置与输出联轴器断开（三角带传动的将三角带拆下），点动电机，确定设备转动方向应正确；&）设备连接正常时，点动电机，检查畚斗带应无跑偏，无异常声响。如有，应凋整机座两侧张紧丝杆或机头轴承座垫片，张紧畚斗带，使畚斗带偏移量不大于’())；*）安装结束后，应空车运行+*，检查并处理故障；,）进料前，先空车运行’(),-，正常后才能进行负载操作。./’/0负载运行!）应逐步进料，设备正常方可满负荷运行；"）应保持流量稳定，调整正常后不应随意乱动；#）经常检查提升机内部的畚斗与外壳无碰撞。如有碰撞，应检查畚斗的连接状况和畚斗带的松紧程度。找出原因后，应立即停机修理；$）发生粮食堵塞时，应立即停机，抽开机座的插板，排出堵塞物料。严禁将手伸入机座内扒取；#）当遇到突然停机时，立即关闭进料闸门，抽开机座的插板，排出物料，以便于重新启动。&）如运转中粮食产生大量回流，应调整机头处的挡板位置，减小畚斗与挡板之间的间隙；1）运转中，严禁开启头部上盖或抽开机座的插板：*）正常停机时，应首先停止进粮，待机内粮食排生后再停机；,）机座内的死角处每周应清理一次，防止其中存粮霉变腐烂。./’/+故障处理斗式提升机的常见故障、原因及排除方法见表2。’330 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册表!斗式提升机的常见故障、原因及排除方法常见故障原因排除方法头轮轴水平度超差调整机关轴承座垫片畚斗带跑偏底轮轴与头轮轴不平行调整机座张紧丝杆提升机过载减少进粮量畚斗带打滑畚斗带张紧力不够张紧畚斗带畚斗带跑偏碰撞调整机座张紧丝杆畚斗碰撞张紧畚斗带机内异常响声异物掉进机筒立即停机清除异物畚斗螺栓松动，畚斗脱落损坏紧固畚斗螺栓畚斗与挡板间隙过小调整挡板位置畚头与挡板间隙过大调整挡板位置物料回流反续设备故障停机，排除后续设备故障进料不够调整进料处理量达不到回流严重调整挡板位置设计要求畚斗带打滑张紧丝杆出料口或溜管被异物堵塞清除异物进料量过大减少进料量物料堵塞设备或电器发生故障造成突然停机排除故障后续设备故障停机，排除后续设备故障"#$#!维修保养"#$#!#$根据设备要求定期加注润滑油。每年系统检修时应拆洗一次并加注润滑油。"#$#!#%应按规定定期检查畚斗和畚斗螺栓，松动和损坏的应及时紧固和更换。"#%带式输送机"#%#$带式输送机的选型和技术要求应满足&’()$**"%的要求。"#%#%开机前的准备"#%#%#$检查各个转动部分的润滑情况，及时补充或更换润滑油脂。$,,+ 附录!"#"#"#清除输送带表面上的粘附杂物。!"#"#"$检查输送带表面及接头处有无损伤或裂口，如有，应及时修补，以免扩大。!"#"#"%调整输送带的松紧程度并观察输送带的跑偏情况。当输送带跑偏时，可采用下列方法调整。&）头轮滚筒的调整：如果输送带向右偏斜，将左方轴承架后移适当距离。反之亦然；’）尾部拉紧装置的调整：如果输送带向右偏斜，根据输送带松紧情况，带松时，拉紧右边调节丝杆；带紧时，放松左边调节丝杆，直至两边拉力相同为止。反之亦然；(）上、下托辊的调整：上托辊的调节方法与头轮滚筒的调节方法相同，下托辊则相反。!"#"#")空车运转$*+,-后，各部件应运转正常，轴承温升不得大于%*.。!"#"$负载运行!"#"$"/应在空载起动#+,-0$+,-后进料。!"#"$"#逐步进料，不允许骤然大量进料。!"#"$"$均匀进料，防止大块料或铁件等杂物进入输送机。!"#"$"%带式输送机运转时，所有托辊都应转动。如有托辊不转时，应及时排除故障。!"#"$")停机时应先停止进料，待机上物料输送完毕后再关闭电源。!"#"$"1移动式带式输送机应进行升降试验。保证撑脚滚轮移动顺利，钢丝绳在卷筒上盘好。!"#"%故障处理带式输送机的常见故障、原因及排除方法见表1。/22) 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册表!带式输送机的常见故障、原因及排除方法常见故障原因排除方法调节张紧滚筒，使胶带跑偏的一边拉力加驱动滚筒、张紧滚筒与机身轴线不垂直大，胶带向拉力小的一边移动滚筒表面物料粘结经常检查、清扫滚筒输送带跑偏重新安排进料管或导料槽使加料方向和进料不均匀或料流不正输送带运动方向一致且居中空载时跑偏，而负载后能得到纠正适当高速初张力胶带本身弯曲不直或接头不正将接头切正后重新连接胶带张力不足调节张紧轮拉紧胶带输送带打滑轴承活动不灵活拆洗、加油或更换输送机过载调整输送机粮流中混入尖锐异物加强清理，及时清除异物胶带撕裂胶带跑偏，零件卡住接头纠正跑编缺润滑油或轴承内有脏物加润滑油，清洗轴承轴承过热安装不当重新安装轴瓦磨损或滚珠损坏更换新轴承润滑油积灰引起轴承阻寒，托辊阻滞不转定期检修并润滑托辊不转胶带未接触托辊调整托辊到位装载过量调整装载量粮食抛散进料不正确调整进料方法"#$#%维修保养"#$#%#&应按规定定期检查滚筒、托辊、轴承等主要部件有无磨损，固定螺栓螺母有无松动，机件有无折断、裂纹、弯曲等现象，如有机件损坏，应及时修理或更换。"#$#%#$防止胶带与汽油、柴油、机油等油脂类物质接触，并避免日晒雨淋，以保证其使用寿命。"#$#%#’每’个月(!个月检查一次，使用一年后应大修一次，更换已损坏和磨损过度的零件。&))! 附录!"#"$"%按照使用说明书定期润滑。!"&圆筒初清筛!"&"’开机前的准备(）检查筛孔应通畅，筛筒应转动灵活；)）检查自动清理刷应能正常工作；*）检查托辊转动应灵活；+）筛筒角度应满足工艺要求。!"&"#负载运行!"&"#"’空车运行$,-.后，温升、噪音均无异常时才能进行负载运行。!"&"#"#正常生产时，应先启动设备电机后再进料。!"&"#"&开机后，设备要密闭，防止灰尘外扬。!"&"#"%停机时，应先停止进料，待筛内物料全部排净后才能停机。!"&"&维修保养!"&"&"’每班用钢丝刷清理筛面一次。禁止用棍棒或铁器敲打筛面。!"&"&"#设备应定期进行检查、维护，及时更换损坏的筛面及筛面清理装置。!"&"&"&按照厂家使用说明书定期润滑。!"%自衡振动筛!"%"’开机前的准备!"%"’"’两台振动电机应相向旋转并配置电气联锁装置，保证两台振动电机同时运转和停止。!"%"’"#检查筛面的筛孔是否通畅。!"%"’"&调整筛面角度及振幅大小，以满足工艺要求。!"%"’"%空车运行’/,-.后，停机检查所有螺栓连接，保证无松动现象。!"%"#负载运行!"%"#"’空载试车’0，温升、噪音均无异常时才能进行正常操作。!"%"#"#经常检查两侧行程盘上的指示振幅是否一致并符合工艺要求。!"%"#"&经常检查橡胶弹簧支撑，应无脱出、松动现象。!"%"#"%应保证进料的均匀性。如发现物料偏向一侧，应检查进料口是否进’111 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册料不畅或两振动电机激振力不同。!"#"$"%调节吸风道，使吸风、除杂效果达到最佳。!"#"&维修保养!"#"&"’定期用刮板清理筛面。禁止用锤子或铁器敲击筛面。!"#"&"$设备应定期进行检查、维护，及时更换损坏的筛面和筛面清理装置。!"#"&"&定期检查螺栓及手柄等紧固件，保证处于紧固状态。!"#"&"#按照使用说明书定期润滑。!"%除尘系统!"%"’每个独立的除尘系统包括旋风集尘器、布筒滤尘器、关风器、集尘斗、风机、除尘风网和闸门。!"%"$布筒滤尘器!"%"$"’开机前的准备(）检查检修门的密封应完好，滤袋应无破损。如有，应立即更换；)）检查布筒清理机构应正常工作；*）检查布筒滤尘器下部排灰的关风器或螺旋输送机应运转正常，无刮蹭和堵塞现象。!"%"$"$负载运行(）布筒滤尘器开机顺序：低压脉冲布筒滤尘器：卸灰用电机!刮板用电机!脉冲控制器!气泵!除尘风机。回转反吹布筒滤尘器：卸灰用电机!反吹风机构!除尘风机；)）停机顺序与开机顺序相反；*）布筒滤尘器排气口处不得有明显的灰尘泄露；+）脉冲布筒滤尘器电磁间和脉冲控制仪的动作应灵活，应经常保养维修，确保正常运行。!"%"$"&维修保养(）经常清洗滤尘器布袋，检查布袋有无破损和堵塞。如有，应及时修补或更换。吸入式布筒滤尘器’,,! 附录应检查布袋金属丝环是否残缺或破坏，如有应及时补充更换；!）布筒滤尘器内灰尘较多影响除尘器效率时，应及时清理。"#$#%离心风机"#$#%#&开机前的准备’）断开电源，用手盘动离心风机的叶轮，查看转动是否灵活。检查传动带的松紧程度，过松过紧均应调整；!）接通电源，点动离心风机的电机，使其按旋向标记旋转；(）离心风机启动前应关闭进风闸门。"#$#%#)负载运行’）运行中如有剧烈振动和异常噪声，应立即停机查明原因，解除故障后才能开机；!）经常检查轴承温升变化。如出现高热现象，应立即停机检查；(）经常注意吸风效果，适时调整风门开启程度。烘干机稳定运行后，则不应经常调动风门；*）经常检查风机进出口和风管的接头处，发现漏风现象，待停机后立刻修补；+）除尘系统应先于其他设备启动，在其他设备停止运转后才能停机。"#$#%#%维修和保养’）所有润滑部位应有足够润滑剂；!）经常检查轴承磨损情况，如有磨损应及时更换；(）定期检查风机叶轮的磨损程度，过度磨损应更换叶轮；*）经常检查地脚螺栓和内部机件是否松动或有无不正常现象，发现问题及时解决。"#,闸门"#,#&开机前的准备’）检查问板滑动是否灵活，关闭时是否完全密闭；!）电动闸门的限位开关是否能正常工作；(）滑动件是否加注润滑油脂。&..- 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!"#"$负载运行按工艺要求逐渐打开闸门，直至达到规定的流量。!"%电气控制系统除按照常规电器安全操作规程执行外，还有以下规定。!"%"&烘干机上部储料段安装的高、中、低料位器应与烘干机进粮和排粮系统联锁。当收到低料位信号时，电控系统应自动开启烘前仓排粮闸门。!"%"$烘干机系统应在下列开关处配置声光报警装置。’）烘干机高、低料位器；(）烘前仓高、低料位器。)）烘后仓高料位器。当系统后部设备堵塞、烘干机低料位、烘后仓高料位触发时，报警装置提醒烘干机操作人员应及时采取措施。!"%"*电气操作、维修人员应熟悉生产工艺和设备，严格遵守电器操作安全规程。!"%"+开机前，应首先检查各配电柜、控制柜及各设备上的电器设备和装置，保险装置应完好，用作过载保护和时间控制的继电器的电流和时间的整定应准确。!"%",中央控制室集中控制的烘干系统，应先向各控制工序发出开机通知，得到应答反馈后，才能进入控制运行。!"%"#严格按照烘干工艺规定的顺序启动和关停设备。启动时，一般应先后边设备，再前边设备；关停时则相反。采用联锁启动方式的，应按照电器工艺设计线路操作，避免同时启动或停机。运行中应避免无故停机。!"%"%在控制系统运行时，应密切注意信号指示，及时通报各设备的运行情况，确保烘干系统正常生产。!"%"!经常检查总电压表、电流表，在正常工作电压和电流-&./范围内才能投入运行。!"%"0定期对电器设备进行巡回检查，发现隐患，及时排除。!"%"&.停止运行时，应先停止对设备的控制运行，再关闭设备电源，最后拉下&%!. 附录电源总闸。!"#"$$认真作好电器设备运行和事故处理记录。%安全注意事项%"$烘干机系统应设置避雷装置。%"&设备的所有运转部分应设置防护罩，并有警示或提示标志。%"’系统运行时，电气系统应设有专人负责管理，严格执行电气安全操作规程。停机时，要切断电源。%"(已装粮或正在作业中的烘前、烘后仓及烘干机储粮段不允许进人。%")烘干作业正常进行时，严禁打开检修门。%"*热风炉停炉后，炉膛温度应降至)+,以下并在通风状态下才能进人维修。维修人员应采取安全保护措施。%"#设备维修时，电气控制柜应设有警示标志，并有专人看管。%"!高空操作和维修人员应配备安全带和安全帽。%"%高空进行焊接操作时，下面不得有粮油和易燃物品。离焊接点较近的易燃物应做防火处理。现场应配备消防工具。%"$+经常检查烘干机的排粮是否畅通，发现排粮板或叶轮堵塞，应及时清理，防止机内粮食流动不畅形成死角，粮食过度干燥而着火。%"$$不得长时间超负荷使用热风炉，以免烧坏换热器而引发烘干机着火。%"$&严格控制热风温度，防止因人员疏忽导致热风温度过高而造成的烘干机着火。%"$’烘干机内着火时，火未扑灭前任何人不允许进入烘干机。%"$(出机温度不符合("’"$")要求的粮食不允许直接进仓。%"$)斗式提升机发生畚斗带卡住故障时，不允许用手或硬物撬畚斗带。%"$*当烘干机内着火时，应立即进行以下操作：-）烘干机实施紧急停机，并闭所有风机总闸门；.）热风炉实施临时停炉。操作方法按故障停炉进行（见#"*"$）；/）打开紧急排粮口，排出粮食及燃烧的火块；0）清理烘干机内着火点的残余，分析原因并及时处理后方可开机。$#!$ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!"烘后粮食品质要求!"#!烘后粮食品质要求见表$。表$烘后粮食品质要求检验项目规定值水分不均匀度%&!’玉米裂纹率增值(&!)*稻谷爆腰率增值%&!)稻谷破碎率增值%&!"#)玉米破碎率增值%&!"#*热损伤粒增值%&无焦糊粒（有%无）无色泽无明显变化!"#’烘干机正常运行时，根据粮库要求，每个班应至少两次采集烘干前后粮食品质样品进行化验，检验粮食品质变化情况，烘干前后水分样品的采集按+,*-.!执行，化验次数根据粮库具体要求确定。检验方法按照+,%/*-.’，+,%/*-.-，+,%/*-.0，+,%/*-.$，+,%/*-.1，+,%/0.$"执行。检验结果见表1。!$1’ 附录表!粮食品质检验表检验日期：年月日爆腰率（裂纹率）破碎率热损伤粒烘前水分烘后水分水分均匀度焦糊粒序号抽样时间增值增值增值色泽"""有#无"""$%&’()*!注$：爆腰率增值指标特指稻谷。注%：粮食色泽由感官判定。$+,&当粮食品质检测结果达不到表*规定的要求时，应逐项查找原因并及时解决。原因查找及处理方法见表-。$*!& 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册表!烘后粮品质指标超标的原因及处理方法超标项目原因解决办法将待烘干的湿粮按水分不同分堆暂存，原粮水分差过大分批进行烘于，每堆水分差不大于"个百分点排粮机构局部堵塞停机清理水分不均匀度停机，调整排粮机构间隙，使其均匀一排粮机构的排粮间隙不均匀致改进烘干工艺和烘干机结构。使其分热风温度及热风风量分配不均配均匀玉米裂纹率增干燥速度过快或稻谷的一次降水幅度降低热风温度，或将稻谷分两次干燥值稻谷爆腰率过大增值破碎率增后续输送、清理、入仓设备选择不当选择低破碎的后续设备值色泽干燥速度过快降低热风温度干燥速度过快降低热风温度热损伤粒和焦排粮机构局部堵塞或烘干机内部粮食糊粒停机清理流通不畅##维修和检修##$#维修##$#$#根据各设备厂家提供的备品备件清单或根据实际操作经验，及时采购必要的备品备件。##$#$%操作人员应注意观察生产设备运转情况，发现设备故障时，应及时处理或报告。##$#$"设备维修时应按照本标准规定的操作顺序停机，停止进料。烘干机出现故障时应视故障位置和严重程度排空物料；附属设备出现故障时应排空物料，切断电源。维修过程中电源处应有专人看管，以防发生事故。##$%检修#(’& 附录!!"#"!系统检修前，应按照设备生产厂家提供的备品备件清单或根据实际操作经验，有计划地采购或准备检修所需的备品备件。!!，#"#检修时应保证系统各设备内的粮食全部排空。!!"#"$对所有设备进行检查，特别应检查生产中曾经出现过故障的设备和元件。发现问题按规定进行修理。检查包括以下内容：%）设备外观；&）工艺流程的通畅性；’）单机设备运行状态；(）设备安全装置；)）电气及控制部分；*）设备运行及故障记录（生产班组记录）。!!"#"+检查中应对发现问题做记录，检查后制定修理方案。!!"#",检修前应切断烘干车间总电源。!!"#"-拆卸设备零部件时，应认真仔细。零部件的安装位置和安装顺序应仔细确认，必要时应先作好记号再拆卸。不应强行拆卸。检查系统内各设备所有易损件的磨损情况，发现磨损比较严重的应及时更换。!!"#".所有机构、传动件、减速器、轴承等应加足润滑油。如果机构内部太脏，应先清洗干净后再加注润滑油。!!"#"/烘干期开始前，应对烘干机在线流量计和水分在线检测仪重新标定。!!"#"0粮库应做好精密仪器的保管工作。!#管理制度!#"!岗位责任制烘干机系统操作应实行人员定编定岗。粮库可根据具体情况安排人员倒班，保证全天#+1系统正常运转不停机，一般每天可安排#个班2+个班。每班人员配备及职责见表!3。!./, 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册表!"烘干车间操作人员岗位责任制名称岗位人数职责负责烘干车间行政、生产、安全等全面工作制定生产计划和设备检修计划、组织管理正常生产，定期检查生产记录，组织工人进行设备清理和检修工作车间主任日常工作!执行各项规章制度，加强安全教育，检查岗位安全生产情况，组织并处理事故，保证安全生产组织工人学习技术负责本班现场生产，工人分工及监督检查工作经常巡视现场，发现问题及时解决或上报班组长作业现场!经常对工人进行安全教育作好生产记录，填报工人上岗情况坚守岗位，监控设备转动情况，发现问题及时通知机械设备操作人员处理，必控制室控制室!要时衽紧急临时停机操作工保持控制室整洁，作好交接班记录负责除热风炉房和电控室以外所有设备的操作；系统进粮，出粮速度的调节；热风手动闸六的调节等。应严格按操作规程进行设备操作机械设备经常检查机械设备的安全装置，发现故障和危险情况及时解决或上报。必要室外#操作工时采取有效安全措施或紧急停机定期对设备加注润滑油（脂）交接班前清理生产现场，保持现场清洁负责热风炉系统氖机械设备的控制。应坚守岗位，严格按照操作规程进行操作密切注意炉膛燃烧情况并及时调整。检查上煤机、炉排、配风门、引、鼓风机热风!的工作情况，及时发现安全隐患，及时解决或上报。辅助班长填写生产记录炉房负责定期组织热风炉系统工人进行炉排维修、换热器清灰工作，参与长期停司炉机后的大修工作工负责向上煤斗输送煤。必要时将煤拌水，挑出大煤块推煤控制上煤机的开启#推渣负责出渣机排出炉渣的清理工作观察出渣机的工作和水封情况，发现问题及时上报并协助维修工处理!&%$ 附录名称岗位人数职责遵守操作规程，定期采集烘前、烘后粮食样品进行化验，作好化验记录并及时反馈化验员化验室!维护保养好化验室设备。保持化验室整洁，作好交接班记录注!：班组长可兼任控制室操作工。注"：烘干系统可配备一名电工。注#：表中人数仅供参考。!"$"安全管理制度!"$"$!安全管理制度应参照《国家粮油仓库管理办法》执行。!"$"$"对烘干机系统，应建立和健全安全生产责任制，定期进行安全大检查，对查出的安全隐患，应按期消除并及时上报。!"$"$#新工人应认真进行安全教育并经考试合格后方可上岗。!"$"$%烘干机操作人员严禁酒后上岗、违章作业，上岗时禁止打闹、串岗、脱岗和进行与烘干作业无关的活动。!"$"$&烘干系统操作人员及维修人员应保持相对稳定。!"$"$’生产过程中，如遇大型事故（爆炸、失火、人身伤亡等），除应立即组织人员抢救外，还应保护好现场。车间主任和班组长应认真、详细地作出事故记录。粮库应于"%(内上报上级主管部门。!"$#人员培训!"$#$!粮库应定期组织烘干系统操作人员进行培训。培训包括授课和跟班操作学习两种形式。!"$#$"授课时间可根据烘干系统操作工人的具体情况而定。学习内容包括：粮食干燥及储藏原理；粮食烘干机及附属设备的构造和基本原理；烘干系统基本控制原理；烘干机系统操作规程；一般机械维修知识；烘干系统管理规章制度；安全教育等等。!"$%烘干生产记录!)*) 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册表!!烘干生产记录见表!!。表!!烘干生产记录年月日上班班长交接时间本班人员本班班长烘干机粮食种类风机数量"#热风炉容重（$%"&’）斗式提升机纯粮率"(胶带输送机杂质"(机械状况圆筒初清筛粮食不完善率"(自衡振动筛品质裂纹率（爆腰率）除尘系统增值"(闸门热损伤粒增值"(电气控制系统焦糊料（有"无）序号!+’,-平均煤"$%粮食检测时间消耗水分原粮"(水"&’干粮"(电（"$)·*）产量"#本班本日累计气温".原料囤号成品囤号!0// 附录种子干燥机试验鉴定方法!"#$%&’()***)&+* 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!"#$%&’()***前言本标准是根据“种子工程”任务的总体规划，为提高种子加工机械产品质量和统一试验鉴定方法而制定的。本标准为首次制定。本标准的附录+是标准的附录。本标准的附录,是提示的附录。本标准由全国农业机械标准化技术委员会农业机械化分技术委员会提出并归口。本标准起草单位：黑龙江农垦农业机械试验鉴定站。本标准起草人：刘庆国、潘九君、尹重、邢佐群、顾冰洁。)&*’ 附录中华人民共和国农业行业标准!"#$%&’—()))种子干燥机试验鉴定方法$*+,-./0.12304-5-60,-7.8*,97157:+**11:;*:(范围本标准规定了种子干燥机的产品质量等级指标、试验方法和检验规则。本标准适用于种子干燥机的试验鉴定和产品质量监督抽查检验。<引用标准下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。=>?$<@<@—())&逐批检查计数抽样程序及抽样表（适用于连续批的检验）=>?$%&A@—())A声学声压法测定噪声源声功率级反射面上方采用包络测量表面的简易法=>?$B&C@—()@B作业场所空气中粉尘测定方法=>?$A)&’—()@A粮食干燥机试验方法=>?$@(&’—()@&数值修约规则=>(’%)BD(—()@)农业拖拉机和机械安全技术要求第一部分：总则=>(’%)A—()@)农业拖拉机和机械安全标志=>?$(C’)B—())%农产物料干燥技术术语%术语本标准术语按=>?$(C’)B的规定。C整机技术参数测定性能试验前应测定样机的主要技术参数，结果记入附录E表E<中。B一般要求种子干燥机产品应按规定程序批准的图样和技术文件制造，并符合有关标(&)( 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册准的规定。!种子干燥机产品质量分等种子干燥机按产品的技术水平和质量水平分为合格品、一等品、优等品。"种子干燥机产品质量等级指标"#$作业性能"#$#$种子干燥机的作业性能指标应符合表$的规定。表$作业性能指标指标值序号指标名称备注合格品一等品优等品$处理数，%&’!企业标准规定（或设计）值(干燥能力，%·)&’!企业标准规定（或设计）值干燥强度，+,（&-*·’）〔+,&*!$.!$/!(/（-(·’）〕"..//".(//"02//小麦，直接加热""!//""(//"!///小麦，间接加热"!$//".3//"..//水稻，直接加热0单位耗热量，+1&+,"3.//"3///""!//水稻，间接加热"!"//"!0//"!$//玉米，直接加热"2(//"32//"3.//玉米，间接加热"."//".0//".$//小麦，直接加热""2//"".//""$//小麦，间接加热"!.//"!(//".2//水稻，直接加热.单位耗能量，+1&+,"2///"3.//"3///水稻，间接加热""///"!"//"!0//玉米，直接加热"3.//"2(//"3"//玉米，间接加热"*"(#."$#.小麦、玉米!干燥不均匀度，)"$"/#3"/#!水稻"#$#(干燥强度计算时，容积应包括干燥段、缓苏段及冷却段的有效容积。"#$#*单位耗能量指标中的耗电能部分，除干燥机及加热炉本机配套的全部用电器外，还应包括干燥机进口和出口提升机。"#(种子品质$"2( 附录经过干燥处理后的种子，其品质应符合表!的规定。表!种子品质指标指标值序号指标名称备注合格品一等品优等品"发芽率，#!干燥前发芽率!每降"#水爆腰增率，#""$%""$!""$&水稻’每降"#水裂纹率增加值，#"""&$("&$)玉米*破碎率增加值，#"""&$("&$%%出机种子温度高于环境温度，+"(")"%,$’可靠性种子干燥机可靠性有效度应符合表’的规定。表’可靠性指标指标值指标名称合格品一等品优等品可靠性有效度，#!-%!-,!--,$*噪声种子干燥机噪声应符合表*的规定。表*噪声指标指标值指标名称合格品一等品优等品噪声，./（0）!(,!(’!(&,$%粉尘浓度种子干燥机粉尘浓度应符合表%的规定。",-’ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册表!粉尘浓度指标指标值指标名称备注合格品一等品优等品粉尘浓度，"#$"%!&’在室外不要求()*可清理性种子干燥机的内部结构应保证物料均匀自由地流动，不应有无法清除残存物的死角。()(装配与外观质量种子干燥机装配与外观质量应符合表*的规定。表*装配与外观质量指标指标值序号指标名称合格品一等品优等品&装配质量连接螺栓应紧固，不松动；密封应可靠，不应漏种子、漏气塔体色泽应基本一致，无明显凹凸缺塔体色泽应一致，无凹凸缺陷；涂层应平整+外观与涂层质量陷；涂层应平整，无光滑，无漏底、花脸、浪痕、起泡、起皱露底、起泡、超皱%焊接质量焊缝应均匀、牢固，无烧穿、脱焊、气泡,标牌标牌应安装在规定位置，安装牢固可靠、标牌内容应齐全，标牌完好()-安全()-)&外露回转件应安装防护装置，防护装置应符合./&’%0!)&的规定。()-)+种子干燥机装设的人梯、平台、围栏等保护设施应牢固可靠。()-)%电控系统应有过载保护及接地装置，电器绝缘电阻"&1!。()-),对操作人员有危害（险）处，在明显部位应安装安全警示标志，标志应符合./&’%0*的规定。&(0, 附录!"#"$使用说明书应规定操作及维护保养的安全注意事项。!"%使用说明书!"%"&使用说明书应通俗易懂。!"%"’使用说明书应包括以下内容：(）产品的主要用途、适用范围；)）产品的主要技术规格及技术参数；*）产品的正确安装、调整方法及要求；+）产品的安全使用、安全防护要求及操作方法；,）产品维护与保养要求；-）产品常见故障原因及排除方法；.）产品“三包”内容。#试验方法#"&性能试验#"&"&试验目的考核样机的各项性能是否达到设计要求和质量指标。#"&"’抽样方法#"&"’"&抽样方法应符合/012’#’#的规定。#"&"’"’在工厂近&’个月生产的合格品中，在工厂或用户中随机抽样。抽样母体应不少于’台。#"&"’"3抽样数量为’台，当试验受条件限制时，可以临时协商确定抽样数量，但判定原则不变。#"&"’"4按要求填写抽样单，记入附录5表5&中。#"&"3试验要求#"&"3"&性能试验不得少于3次。连续式种子干燥机，每次性能试验的间隔时间不得少于36789。#"&"3"’性能试验，出机种子含水率应达到试验地区对含水率的要求。#"&"4试验条件#"&"4"&试验样机、试验物料、试验用燃料应符合/012:%!6的规定。&!%$ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!"#"$"%试验用仪器、仪表应符合&’()*+,-的规定。测量参数和准确度应符合表,的规定。表,测量参数和准确度要求序号测量参数准确度粉尘采样称量.-"---#/测定含水率称量.-"--#/#质量样品处理称量.-"#/试验物料称量.-"01/%时间.-"02345温度.-"06$电功率.%70噪声.-"04’（8）*长度按常规要求!"#"$"5试验数据处理应符合&’()!#,-的规定，修约到一位小数。!"#"$"$试验需要提供的技术文件见附录’。!"#"0试验内容与方法种子干燥机的处理量、干燥能力、干燥强度、单位耗热量、单位耗能量、干燥不均匀度、种子发芽率、破碎率、爆腰率（或裂纹率）、出机种子温度高于环境温度等性能指标的测定方法，均按&’()*+,-执行，结果分别记入附录8表85、表8$、表80、表8*、表8,、表8!、表8+、表8#-、表899、表8#%、表8#5、表8#$中。!"#"*粉尘测定应选择工作人员经常活动的具有代表性的位置，在距地面高#"0:处进行测定，方法应符合&’()0,$!的规定。粉尘浓度按式（#）计算，抽气量标准状态下的体积按式（%）计算，结果记入附录8表8#0中。#,+* 附录"##（#"$"#）!!⋯⋯⋯⋯（"）##%&’#·$##!⋯⋯⋯⋯⋯（%）（%&’(%）·$#’式中：!———粉尘浓度，)*+)；"#———采样前滤膜质量，)*；"———采样后滤膜质量，)*；##———换算后，抽气量标准状态下的体积，,；%———采样时记录温度，-；#———实际采样体积，,；$#———标准大气压，即$#!"#"’%./0；$———采样时记录大气压，/0。12"2&噪声测定用声级计在样机四周距样机表面")、距地面高"2.)的不同位置测定噪声，测点不应少于.点。测定方法及数据处理应符合34+5’&61的规定，结果记入附录7表7"6中。12"21可清理性检查在卸完机内物料并清理后检查，结果记入附录7表7"&中。12"28装配与外观质量检查按本标准&2&条的要求逐项检查，结果记入附录7表7"&中。12"2"#安全检查按本标准&21条的要求逐项检查，结果记入附录7表7"&中。12"2""使用说明书审查按本标准&28条的要求逐项审查，审查结果记入附录7表7"1中。12%生产试验12%2"生产试验的目的考核样机的使用可靠性、性能稳定性、安全性和使用经济性。12%2%生产试验的要求12%2%2"连续干燥机生产试验时间不得少于9#个班次；分批式干燥机生产试"&8& 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册验时间不得少于!"个批次。#$%$%$%在生产试验期间，应等间隔进行不少于&次的性能测定，测定项目和内容按本标准#$’条的规定。#$%$%$&指定专人做好生产试验日记，结果记入附录(表(!)和表(%"中。#$%$&生产试验方法生产试验方法应符合*+,-.)/"的规定。)检验规则)$!不合格项目分类被检测的项目，凡不符合本标准第/章要求的均称不合格，按其对产品质量影响程度分为(、+、0三类。不合格分类见表#。表#不合格分类不合格分类项目名称类项!干燥能力%发芽率(&安全性1使用说明书审查!可靠性%处理量&单位耗热量+1单位耗能量2干燥均匀度.噪声/粉尘浓度!/)# 附录不合格分类项目名称类项"干燥强度#爆腰率（水稻）、裂纹率（玉米）$破碎率%出机种子温度!&可清理性’装配质量(外观与涂层质量)焊接质量*标牌*+#判定原则*+#+"采用逐项考核，按类判定，以不合格分类表中各类达到的最低等级为产品等级。*+#+#抽样判定方案见表*，表中,-.为合格质量水平，!"为合格判定数，#$为不合格判定数。表*抽样判定方案不合格分类,/!样本大小（%）#抽样方案项目数%(*检查水平01"样本字码,"(** 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册不合格分类!"#样本大小（!）$抽样方案项目数%&’检查水平()*样本字码!!+,-./$/%0合格品"#$%0**$$1!+,-./$/%0一等品"#$%0**$$1!+,-./$/%0优等品"#$%0**$$1*200 附录附录!（标准的附录）试验检测记录表表!"产品抽样单样机型号、名称出厂编号样机出厂日期用途（检验#备用）抽样基数抽样方法抽样地点单位邮政编码电话样机生产单位供样单位抽样单位收样单位备注供样单位负责人（签字）：抽样人：供样单位（公章）：抽样日期："%$" 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册表!"主要技术参数测定记录机器型号、名称：生产厂：参数名称设计值实测值外形尺寸（长#宽#高），$$整机质量，%&配套动力，%’配套热风炉型号整机净容积，$(其中：干燥段净容积，$(缓苏段净容积，$(冷却段净容积，$(处理量，)*+记录人：测定人：.-," 附录表!"燃料消耗量测定记录机器型号：试验地点：样机编号：试验日期：测定项目测定结果燃料种类低位发热量，#$%#&记录开始时间，（’()*）记录结束时间，（’()*）记录延续时间，’领取燃料量，#&剩余燃料量，#&燃料消耗量，#&小时燃料消耗量，#&%’小时标准煤消耗量，#&%’记录人：测定人：-,+" 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册表!"进机种子取样记录机器型号：试验地点：样机编号：试验日期：种子名称：取样时间样品温度环境温度容重序号（#$%&）’’()*平均值记录人：测定人：-,+" 附录表!"出机种子取样记录机器型号：试验地点：样机编号：试验日期：种子名称：取样时间样品温度环境温度容重序号（#$%&）’’()*平均值记录人：测定人：-,+" 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册表!"处理量及干燥周期测定记录机器型号：试验地点：样机编号：试验日期：种子名称：测定次数测定项目#$%平均进机种子含水率，&出机种子含水率，&进机种子容重，’()%出机种子容重，’()%接样时间，*接取进机（或出机）种子量，’处理理，’(*干燥周期，*记录人：测定人：#,+" 附录表!"耗电量测定记录机器型号：试验地点：样机编号：试验日期：测定次数测定项目#$%平均电源电压，&电流：!测定时间，’电度表开始读数，()·*电度表终了读数，()·*小时耗电量，()·*记录人：测定人：#,+" 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册表!"环境条件测定记录机器型号：试验地点：样机编号：试验日期：测定时间干球温度湿球湿度温度差相对湿度大气压力大气温度点次（#$%&）’’’()*’平均值记录人：测定人：,"+" 附录表!"干燥参数测定记录机器型号：试验地点：样机编号：试验日期：测定次数测定项目#$%平均一段，&干燥介质温度二段，&三段，&温度，&回收气体相对湿度，’温度，&一段相对湿度，’温度，&二段排相对湿度，’温度，&气三段相对湿度，’温度，&冷却段相对湿度，’记录人：测定人：#)(" 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册表!"#进机种子含水率测定记录机器型号：试验地点：样机编号：试验日期：种子名称：一次烘干二次烘干含水率湿样与干样与湿样与干样与%样品号样品盒盒质量样品盒盒质量盒质量盒质量盒质量盒质量编号$编号$单样值平均$$$$总平均值记录人：测定人："&"# 附录表!""出机种子含水率测定记录机器型号：试验地点：样机编号：试验日期：种子名称：湿样与干样与湿样干样含水率样品盒盒质量样品号盒质量盒质量质量质量$编号#####单样值平均总平均记录人：测定人："%"" 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册表!"#干燥不均匀度测定记录机器型号：试验地点：样机编号：试验日期：种子名称：湿样与干样与湿样干样样品盒盒质量含水率不均匀度测定次数样品号盒质量盒质量质量质量编号$%%$$$$"#"&’("##&’("#&&’(平均备注记录人：测定人：")"# 附录!"#进机种子品质检验记录机器型号：试验地点：样机编号：试验日期：种子名称：测定结果测定项目"$#%&’()*"+"""$样品质量，,破碎粒质量，,破碎率破碎率，-平均值，-样品质量，,杂质质量，,含杂率含杂率，-平均值，-样品数量，粒爆腰或爆腰（或裂纹）数，粒裂纹率爆腰（或裂纹）率，-平均值，-样品数量，粒发芽数，粒发芽率发芽率，-平均值，-备注记录人：检验人：")"# 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册表!"#出机种子品质检验记录机器型号：试验地点：样机编号：试验日期：种子名称：测定结果测定项目"$%#&’()*"+"""$样品质量，,破碎粒质量，,破碎率破碎率，-平均值，-样品数量，粒爆腰（或裂纹）数，粒爆腰或裂纹率爆腰（或裂纹）率，-平均值，-样品数量，粒发芽数，粒发芽率发芽率，-平均值，-备注记录人：检验人：")"# 附录表!"#粉尘浓度测定记录机器型号：试验地点：样机编号：试验日期：采样前滤采样后滤粉尘浓度采样时采样时滤膜编号膜质量膜质量采样流量采样时间.%&+%采样位置温度大气压力%&%&*+%,-%,-’()"$"$"$"$平均值一二三采样位置布置图记录人：测定人："/"# 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册表!"#噪声测定记录机器型号：试验地点：样机编号：试验日期：单位：$%（!）测点"&’()平均值背景噪声测定值机器噪声修正值结果值测点布置图记录人：测定人：表!"*综合检查记录机器型号：试验地点：样机编号：试验日期：序号检查项目检查结果"可清理性&装配质量’附着与涂层质量(焊接质量)标牌#安全"+"# 附录记录人：检查人：表!"#使用说明书审查记录机器型号：试验地点：样机编号：试验日期：序号审查内容审查结果"产品的主要用途、适用范围$产品的主要技术规格及技术参数%产品正确安装与调整方法及要求&产品安全使用、安全防护要求及操作方法’产品维护与保养要求(产品常见故障原因及排除方法)产品“三包”内容审查人：核人："#") 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册表!"#每日生产试验记录机器型号：样机编号：试验日期：试验地点：大气温度：大气压力：种子名称：进机种子含水率：出机种子含水率：延续时间，$进机种出机种燃料消用户开始终了劳动工耗电量序号作业时间非作业时间子质量子质量耗量姓名时间时间时数&(·$干燥作业辅助作业调整保养故障排除%%&’故障情况记录记录人：校核人：")") 附录表!"#生产试验汇总机器型号：汇总日期：样机编号序号项目$试验日期"试验地点%累计作业时间，&’累计故障时间，&(累计班次时间，&)可靠性有效度，*+时间利用率，*,平均处理量，-.&/平均干燥能力，-·*.&$#平均单位耗热量，01.02$$平均单位耗能量，01.02$"平均干燥作业费用，元（.-·*）备注汇总人：校核人：$,$/ 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册附录!（提示的附录）各种鉴定需要被检单位提供的技术文件表!"科学技术新产品样新产品小推广鉴定和序号技术文件名称成果鉴定机鉴定批试制鉴定质量监督抽查"技术（计划）任务书或技术合同（技术协议书）!!#设计计算说明书!!$试制鉴定大纲!!!%&试验或实验报告!!!!’技术经济分析或社会经济效益分析报告!%!(设计试制总结!!)标准经审查报告!!*使用说明书!!!!+产品图样!!%",工艺工装文件!""产品制造验收技术条件或企业产品标准!!!"#生产条件和生产能力分析!%"$国内外同类产品查新报告!"&国内外同类产品水平分析比较!!!"’用户意见!"(产品鉴定证书或有关证明文件!")生产、销售服务报告%"*产品照片!!!!注：符号“!”表示必需的；符号“%”表示按具体情况确定。"*#, 附录连续式粮食干燥机!"#$%&’%(—%))&%+*% 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!"#$%&’%(—%))&前言本标准是第一部完整的连续式干燥机产品标准。本标准自%))’年’月%日起实施。本标准由中华人民共和国机械工业部提出。本标准由全国农业机械化标准化技术委员会归口。本标准起草单位：黑龙江省农副产品加工机械化研究所、国内贸易部郑州科学研究设计院。本标准主要起草人：赵承圃、徐宝钦、王亦南、张孟浩、封兰英。%+** 附录中华人民共和国国家标准!"#$%&’%(—%))&连续式粮食干燥机*+,-.,/+/0123+45/6.,789:8%范围本标准规定了以加热空气为干燥介质的连续式粮食干燥机（以下简称干燥机）型式、型号、主参数、技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装及贮存等。本标准适用于干燥机的设计、制造、试验、验收。;引用标准下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。!"%;<<&—=>通风机空气动力性能试验方法"!#$<>((农作物种子检验规程!"(A&(—=<电气设备安全设计导则!">()%—=>粮食、油料检验扦样、分样法!">()(—=>粮食、油料检验杂质、不完善粒检验法!">()’—=>粮食、油料检验水份测定法!">>A<—=>粮食、油料检验碎米检验法!">>A&—=>粮食、油料检验面筋测定法!"%A<)>?%—=)农林拖拉机和机械安全技术要求第一部分：总则!"%A<)&—=)农林拖拉机和机械安全标志!"#$%(A)>—)<农产物料干燥技术术语B"#$&&’;—)<热风炉技术条件C"")AAA’—=)固定式宵业机械噪声声功率级的测定$B<<&—’)工业企业设计卫生标准DB=)—’(农机具产品编号规则%=;< 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!"#$%—&%农机具涂漆%定义本标准术语按’(#)*+,-.的规定，对该标准尚未规定的采用下列定义。%/*连续式干燥机是指粮食不间断地通过，一次降至要求含水率不再循环的干燥机。%/0稳定状态连续式干燥机的一种作业状态。在该状态下，出机粮含水率、温度、排粮速度和排气温度及相对湿度均是平稳的。+型式、型号、主参数系列+/*型式1）顺流式；2）逆流式；3）横流式；4）混流式。干燥机主体应包括以下基本部分：贮粮段，干燥段（*段或多段，高温干燥应有缓苏段），冷却段，排粮装置，进、排气系统。辅助部分包括上粮装置、介质加热装置、温度及电器控制装置。+/0型号干燥机的型号按!"&-的规定表示，以生产率为主参数。注：生产率的计算降水幅度为.5，即从0,5降至*.5，粮食品种为小麦。+/%主参数（生产率6#7）系列0/.、（%/,）、./,、（8/,）、9/.、*,、*.、0,、0.、%%,、+,、.,.要求./*入机粮的含杂率不大于05，其中长茎杆（!.,::）含量不超过,/05，且不得有大的异物。./0入机粮的含水率不均匀度不大于%5。./%干燥粮食要保证品质指标，小麦面筋质不得降低，玉米色泽不应有明显变化。*&0+ 附录!"#干燥玉米、小麦降水幅度应不低于$%&。!"!干燥后粮食破碎率增值不得超过%"’&，稻谷爆腰率增值不得超过’&，玉米裂纹率增值不得超过’!&。!"(干燥种子不得降低发芽率。!")干燥后出机粮食温度要求：环境温度高于%*时，不超过环境温度+*。环境温度低于%*时，不超过+*。!"+干燥机单位耗热量要求：直接加热不超过!"!,-./0·123，间接加热不超过+"%,-./0·123。注：测定单位耗热量的环境条件为：温度2%*，相对湿度)%&，压力为$%$"’2!/45。!"6干燥后出机粮不均匀度要求：降水幅度为!&时不超过$&，降水幅度为$%&时不超过$"!&。!"$%干燥机同一截面内进气温度的变化在稳定状态下应不超过7’*。!"$$干燥机排粮装置应能保证在%"’至2"%倍额定生产率范围内可自由调整排粮速度。!"$2干燥机的内部结构应保证粮层能均匀自由地流动，不允许有无法清除残存物的死角。!"$’干燥机应设置便于人工或自动取样的取样口。!"$#高寒地区使用的干燥机或采用高温干燥工艺的干燥机应设有保温装置。!"$!采用燃煤热风炉时应符合-8.9(()2的规定。!"$(干燥机电器控制装置等应有下列功能：5）程序起动；:）连锁保护；;）料位自动显示或控制；<）自动报警。!"$)干燥机温度控制装置应有下列功能：5）干燥段、冷却段粮温显示；$+2! 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!）介质温度显示及控制。"#$%干燥机制造材料应采用符合标准规定的原材料，其中接触粮食的零部件建议采用耐水腐蚀的材料制造。"#$&干燥机采用的风机、电机应符合相关的国家标准。"#’(干燥机涂漆应符合)*+,-的规定。"#’$干燥机操作人员工作环境噪声（声压级）应不大于%"./（0）。"#’’干燥机操作人员工作空间的粉尘应符合1*-2的规定。"#’-干燥机设计制造的安全技术要求应符合3/$(-&"#$的规定。"#’4干燥机的安全标志应符合3/$(-&2的规定。"#’"干燥机电器控制装置安全技术要求应符合3/4(24规定。"#’2采用燃油为燃料时，燃烧器须设有自动点火装置及熄火时自动切断油路的装置。"#’5干燥机应设有消除火花装置，不允许有火花进入干燥机内。"#’%干燥机内不允许有超出介质温度的部件直接与粮食接触。"#’&干燥机的高度如超出周围建筑应设置避雷装置。"#-(干燥机的使用寿命应不低于%年。2试验方法2#$试验原则本方法的基础是将干燥机调整到稳定状态，在相对短的时间内完成各项试验测定。2#’试验准备2#’#$按使用说明书要求将提供试验的干燥机准备到正常工作状态。并记录干燥机的结构参数，配套电视额定功率，通风机额定风量、风压。2#’#’根据干燥机的容料量、试验时间及次数准备好试验用粮食。其平均含水率宜在（’(6$）7范围，含杂率含水率不均匀度应符合"#$和"#’的规定。2#’#-根据干燥机所用燃料要求，准备好试验用的燃料，并测定或根据供方检验单记录燃料低位发热值。$%’2 附录!"#"$根据测量项目和测量方法准备仪器、仪表并校验合格。使用流量表（计）测量燃料耗量，其精度应在#%以内；使用传感器测量气体、粮食温度（摄氏），其精度应在&"’%以内，测量气体相对湿度、压力，其精度应在’%以内。!"#"’流量表应装在燃烧器和回油阀之间的道路上。!"#"!电度表（或功率表）应装在可计量干燥机全部耗电量的回路上。!"#"(传感器安装)）测量（干燥段和冷却段）进气温度，传感器安装在进气室（管）内，沿长度方向等距离**处各装&个。+）测量（干燥段和冷却段）排气温度、湿度，传感器安装在排气室（管）内，沿长度方向等距离**处各装&个。,）测量干燥和冷却风机实际工况下的风量、风压的传感器参照-.&#*!的规定安装。/）测量干燥机内粮层温度，传感器应在每一干燥段内垂直方向上等距离*处各装&个，并设法排除干燥介质温度的影响。0）测量入机粮、出机粮的温度，传感器分别安装在干燥机贮粮段上端及排粮装置下端。1）测量环境温度、相对湿度及压力，传感器应安装在可完全排除干燥机影响的位置。!"*取样!"*"&入机粮取样，应在上粮装置入口处接取，次数不少于&#次，在测试周期内等间隔进行。每次取样重量应符合!"$"&样品处理要求。!"*"#出机粮取样，应在排粮装置出口处接取，次数不少于&#次，在测试周期内等间隔进行。每次取样重量应符合!"$"&样口处理要求。!"*"*测定干燥不均匀度取样，应在冷却段与排粮装置中间的同一平面内选取可能产生干燥不均匀的’个位置取样，次数不少于*次，在测试周期内等间隔进行，每个样品重量应符合!"$"#样品处理要求。!"$样品处理!"$"&对!"*"&、!"*"#接取的样品，按-.’$2&的规定分样，按-.’$2(的&3#( 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册规定的测量含水率、按!"#$%$的规定测量含杂率、参照!"##&’的规定测量破碎率、按!"##&(的规定测量面筋质含量。干燥种子时按!"’#$’的规定测定发芽率。对上述测量的含水率、含杂率、破碎率、面筋质含量和种子发芽率分别度算出平均值。()$)*按()’)’接取的样品，按!"#$%+的规定分样，按!"#$%,的规定测定含水率，并计算出每次#个位置样品含水率的最大差值。()$)’稻谷爆腰率测量，从按()’)+、()’)*接取样品中，每次取出+&&个完整籽粒，密封保存*$个小时后，先剥掉外壳，然后用爆腰检测仪进行检测，发现米粒胚乳有裂缝，或一条裂痕贯穿全粒，或有裂痕两条以上的均属爆腰。以爆腰粒数所占的面分比表示爆腰率，分别度算出()’)+-.()’)*样品爆腰率的平均值。()$)$玉米裂纹检测方法同()$)’，发现玉米粒的胚乳有裂痕或粒上有裂纹长度达粒长的+/*以上者，均属裂纹。以裂纹粒所占的百分比表示玉米裂纹率。分别计算出()’)+及()’)*样口裂纹率的平均值。()#试验程序()#)+先启动干燥机上粮装置，将干燥机装满粮食，并记录干燥机的容料量。()#)*按使用说明书要求启动干燥机开始干燥作业，逐步调整到稳定状态。()(试验结果计算()()+降水幅度，按下式计算：⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯!!0!+1!*（+）式中：!2———降水幅度，3；2+———入机粮样品平均含水率，3；2*———出机粮样品平均含水率，3。()()*生产率，按下式计算：+4*4 附录⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯!!""#（#）式中：$———生产率（降水幅度为!%时，&"’；(———测试时间内出机粮重量，&；)———测试时间，’。*+*+,单位耗热量，按下式计算：⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯$!%·&"’（,）⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯’!!·!(（"-.(-）（/）式中：0———单位耗热量，12"13·4#5；6———小时燃料耗量，13"’；4———燃料的低位发热值，12"13；7———小时水份汽化量，13·4#5"’。*+*+/干燥不均匀度，取*+/+#三次测定最大差值中的最大值。*+*+8破碎率增值，取*+/+-测定的破碎率平均值之差。*+*+*稻谷爆腰率增值，取*+/+,测定的爆腰率平均值之差。*+*+9玉米裂纹率增值，取*+/+/测定的裂纹率平均值之差。*+*+:小麦面筋质变化，取*+/+-测定的小麦面筋质平均值之差。*+*+;种子发芽率变化，取*+/+-测定的种子发芽率平均值之差。*+*+-<根据需要还可以根据*+/+-、*+-、*+*+#、*+*+,测定和计算结果，计算出干燥机的处理量、干燥能力、耗电量、耗能量等性能指标。*+9试验报告试验报告应包括以下内容，必要时应以图、表的形式给出。*+9+-前言（试验目的、时间、地点及有关说明）-:#; 最新干燥技术工艺与干燥设备选型及标准规范实施手册!"#"$干燥机状况%）型式；&）型号；’）加热方式；(）外型尺寸、干燥及冷却部件结构参数；)）干燥及冷却通风机数量、型式、型号、额定风量、风压；*）配套电机数量、功率。!"#"+试验条件及作业状态%）环境温度、相对湿度、压力；&）试验粮种类；’）燃料种类及低位发热值；(）干燥机容料量；)）进气温度，排气温度、相对湿度，粮层温度，入机粮和出机粮温度；*）干燥及冷却所用的风量比。!"#",试验结果及分析!"#"-试验结论!"#"!试验负责单位及参加人员。#检验规则#".每台干燥机都须进行出厂检验，并附有合格证书及使用说明书方能出厂。#"$整机出厂的干燥机出厂检验项目：%）装配质量；&）外观及涂漆质量是否符合/012+规定；’）运转试验：空转+3456检查起动及运转是否正常平稳。#"+分解出厂的干燥机出厂检验应检查所有零、部件是否符合设计图样技术要求。#",干燥机需要进行型式检验时应按本标准要求的全部内容进行检验。7标志、包装、运输及贮存7".干燥机标牌应固定在明显适当位置，其内容包括：.7+3 附录!）产品名称；"）产品商标；#）产品型号；$）产品出厂编号；%）制造厂名；&）出厂日期；’）生产率（()’）。*+,包装*+,+-干燥机可以分解包装，包装箱要牢固并能防雨，也可以按用户要求包装。*+,+,包装箱外壁应有标志，其标志内容有：!）制造厂名；"）产品名称及型号（分解部分名称）；#）产品毛重；$）发货地点；%）收货站名、收货单位；&）标示运输过程中防止损坏的事项，如“向上”、“小心轻放”等字样或图案。*+,+.随机文件!）使用说明书；"）产品合格证；#）安装图；$）装箱单。*+.产品贮存处应有防雨、防尘设施。-*.-'