干燥器的介紹及其工作原理

    干燥器是通過(guò)加熱使物料中的濕分(一般指水分或其他可揮發(fā)性液體成分)汽化逸出，以獲得規(guī)定濕含量的固體物料的機(jī)械設(shè)備。 遠(yuǎn)古以來(lái)，人類就習(xí)慣于用天然熱源和自然通風(fēng)來(lái)干燥物料，*受自然條件制約，生產(chǎn)能力低下。隨生產(chǎn)的發(fā)展，它們逐漸為人工可控制的熱源和機(jī)械通風(fēng)除濕手段所代替。  近代干燥器開(kāi)始使用的是間歇操作的固定床式干燥器。19世紀(jì)中葉，洞道式干燥器的使用，標(biāo)志著干燥器由間歇操作向連續(xù)操作方向的發(fā)展?；剞D(zhuǎn)圓筒干燥器則較好地實(shí)現(xiàn)了顆粒物料的攪動(dòng)，干燥能力和強(qiáng)度得以提高。一些行業(yè)則分別發(fā)展了適應(yīng)本行業(yè)要求的連續(xù)操作干燥器，如紡織、造紙行業(yè)的滾筒干燥器。  20世紀(jì)初期，乳品生產(chǎn)開(kāi)始應(yīng)用噴霧干燥器，為大規(guī)模干燥液態(tài)物料提供了有力的工具。40年代開(kāi)始，隨著流化技術(shù)的發(fā)展，高強(qiáng)度、高生產(chǎn)率的沸騰床和氣流式干燥器相繼出現(xiàn)。而冷凍升華、輻射和介電式干燥器則為滿足特殊要求提供了新的手段。60年代開(kāi)始發(fā)展了遠(yuǎn)紅外和微波干燥器。

干燥過(guò)程需要消耗大量熱能，為了節(jié)省能量，某些濕含量高的物料、含有固體物質(zhì)的懸浮液或溶液一般先經(jīng)機(jī)械脫水或加熱蒸發(fā)，再在干燥器內(nèi)干燥，以得到干的固體。

    干燥的目的是為了物料使用或進(jìn)一步加工的需要。如木材在制作木模、木器前的干燥可以防止制品變形，陶瓷坯料在煅燒前的干燥可以防止成品龜裂。另外干燥后的物料也便于運(yùn)輸和貯存，如將收獲的糧食干燥到一定濕含量以下，以防霉變。由于自然干燥遠(yuǎn)不能滿足生產(chǎn)發(fā)展的需要，各種機(jī)械化干燥器越來(lái)越廣泛地得到應(yīng)用。

在干燥過(guò)程中需要同時(shí)完成熱量和質(zhì)量(濕分)的傳遞，保證物料表面濕分蒸汽分壓(濃度)高于外部空間中的濕分蒸汽分壓，保證熱源溫度高于物料溫度。  

熱量從高溫?zé)嵩匆愿鞣N方式傳遞給濕物料，使物料表面濕分汽化并逸散到外部空間，從而在物料表面和內(nèi)部出現(xiàn)濕含量的差別。內(nèi)部濕分向表面擴(kuò)散并汽化，使物料濕含量不斷降低，逐步完成物料整體的干燥。    

    物料的干燥速率取決于表面汽化速率和內(nèi)部濕分的擴(kuò)散速率。通常干燥前期的干燥速率受表面汽化速率控制；而后，只要干燥的外部條件不變，物料的干燥速率和表面溫度即保持穩(wěn)定，這個(gè)階段稱為恒速干燥階段；當(dāng)物料濕含量降低到某一程度，內(nèi)部濕分向表面的擴(kuò)散速率降低，并小于表面汽化速率時(shí)，干燥速率即主要由內(nèi)部擴(kuò)散速率決定，并隨濕含量的降低而不斷降低，這個(gè)階段稱為降速干燥階段。     

    干燥器可按操作過(guò)程、操作壓力、加熱方式濕物料運(yùn)動(dòng)方式或結(jié)構(gòu)等不同特征分類。按操作過(guò)程，干燥器分為間歇式(分批操作)和連續(xù)式兩類；   

按操作壓力，干燥器分為常壓干燥器和真空干燥器兩類，在真空下操作可降低空間的濕分蒸汽分壓而加速干燥過(guò)程，且可降低濕分沸點(diǎn)和物料干燥溫度，蒸汽不易外泄，所以，真空干燥器適用于干燥熱敏性、易氧化、易爆和有毒物料以及濕分蒸汽需要回收的場(chǎng)合；     內(nèi)部擴(kuò)散速率決定，并隨濕含量的降低而不斷降低，這個(gè)階段稱為降速干燥階段。  

    干燥器可按操作過(guò)程、操作壓力、加熱方式濕物料運(yùn)動(dòng)方式或結(jié)構(gòu)等不同特征分類。按操作過(guò)程，干燥器分為間歇式(分批操作)和連續(xù)式兩類；  

    按操作壓力，干燥器分為常壓干燥器和真空干燥器兩類，在真空下操作可降低空間的濕分蒸汽分壓而加速干燥過(guò)程，且可降低濕分沸點(diǎn)和物料干燥溫度，蒸汽不易外泄，所以，真空干燥器適用于干燥熱敏性、易氧化、易爆和有毒物料以及濕分蒸汽需要回收的場(chǎng)合；

    按加熱方式，干燥器分為對(duì)流式、傳導(dǎo)式、輻射式、介電式等類型。對(duì)流式干燥器又稱直接干燥器，是利用熱的干燥介質(zhì)與濕物料直接接觸，以對(duì)流方式傳遞熱量，并將生成的蒸汽帶走；傳導(dǎo)式干燥器又稱間接式干燥器，它利用傳導(dǎo)方式由熱源通過(guò)金屬間壁向濕物料傳遞熱量，生成的濕分蒸汽可用減壓抽吸、通入少量吹掃氣或在單獨(dú)設(shè)置的低溫冷凝器表面冷凝等方法移去。這類干燥器不使用干燥介質(zhì)，熱效率較高，產(chǎn)品不受污染，但干燥能力受金屬壁傳熱面積的限制，結(jié)構(gòu)也較復(fù)雜，常在真空下操作；輻射式干燥器是利用各種輻射器發(fā)射出一定波長(zhǎng)范圍的電磁波，被濕物料表面有選擇地吸收后轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃窟M(jìn)行干燥；介電式  干燥器是利用高頻電場(chǎng)作用，使?jié)裎锪蟽?nèi)部發(fā)生熱效應(yīng)進(jìn)行干燥。 

按濕物料的運(yùn)動(dòng)方式，干燥器可分為固定床式、攪動(dòng)式、噴霧式和組合式；按結(jié)構(gòu)，干燥器可分為廂式干燥器、輸送機(jī)式干燥器、滾筒式干燥器、立式干燥器、機(jī)械攪拌式干燥器、回轉(zhuǎn)式干燥器、流化床式干燥器、氣流式干燥器、振動(dòng)式干燥器、噴霧式干燥器，以及組合式干燥器等多種。 

干燥器的未來(lái)發(fā)展將在深入研究干燥機(jī)理和物料干燥特性，掌握對(duì)不同物料的*操作條件下，開(kāi)發(fā)和改進(jìn)干燥器；另外，大型化、高強(qiáng)度、高經(jīng)濟(jì)性，以及改進(jìn)對(duì)原料的適應(yīng)性和產(chǎn)品質(zhì)量，是干燥器發(fā)展的基本趨勢(shì)；同時(shí)進(jìn)一步研究和開(kāi)發(fā)新型和適應(yīng)特殊要求的干燥器，如組合式干燥器、微波干燥器和遠(yuǎn)紅外干燥器等。

干燥器的發(fā)展還要重視節(jié)能和能量綜合利用，如采用各種聯(lián)合加熱方式，移植熱泵和熱管技術(shù)，開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能干燥器等；還要發(fā)展干燥器的自動(dòng)控制技術(shù)、以保證*操作條件的實(shí)現(xiàn)；另外，隨著人類對(duì)環(huán)保的重視，改進(jìn)干燥器的環(huán)境保護(hù)措施以減少粉塵和廢氣的外泄等，也將是需要深入研究的方向。