【正文】 消耗，特別是流化狀態(tài)更穩(wěn)定，不會(huì)產(chǎn)生普通床存在的溝流和騰涌現(xiàn)象；(2)物料顆粒在熱氣流中處于懸浮狀態(tài)，得到充分混合和高度分散，顆粒的所有表面都參與熱質(zhì)交換，故氣固兩相間的傳熱傳質(zhì)系數(shù)高；(3)氣固兩相傳熱速率高，使物料床層溫度均勻性很容易調(diào)節(jié)，保證了物料干燥的均勻性；(4)物料在床層內(nèi)停留時(shí)間一般在數(shù)分鐘至數(shù)小時(shí)之間可任意調(diào)節(jié)，對難于干燥或干燥產(chǎn)品含水率要求低的物料特別適合；(5)結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。物料粒子與熱介質(zhì)之間進(jìn)行著激烈的湍動(dòng)，使傳熱和傳質(zhì)過程得以強(qiáng)化，干燥后的產(chǎn)品由排料口排除，蒸發(fā)掉的水分和廢棄經(jīng)旋風(fēng)分離器回收粉塵后，排入大氣。物料落到分布板上后，在振動(dòng)力和經(jīng)空氣分布板均風(fēng)的熱氣流雙重作用下，呈懸浮狀態(tài)與熱氣流均勻接觸。為了克服上述問題，其中振動(dòng)流化床就是一種較為成功的改型流化床。具體地講，干燥技術(shù)的未來發(fā)展將著重于：(1) 在直接干燥器中使用過熱蒸汽作為干燥介質(zhì)；(2) 大量使用間接加熱（傳導(dǎo)）方式；(3) 使用組合式傳熱方式（對流、傳導(dǎo)與介電或熱輻射等組合）；(4) 在特殊情況下，使用容器式加熱（微波或高頻場）；(5) 組合使用不同類型干燥器或常規(guī)技術(shù)；(6) 采用間斷傳熱方式；(7) 設(shè)計(jì)靈活多用途的干燥器；(8) 產(chǎn)品質(zhì)量及濕含量的在線測量等；(9) 運(yùn)用新型氣固接觸技術(shù)（如二維噴動(dòng)床、旋轉(zhuǎn)噴動(dòng)床等）；(10) 運(yùn)用新型或更為有效的供熱方法（如脈沖燃燒、感應(yīng)加熱等）。干燥過程中保護(hù)性安全措施有防止泄露和抑制爆炸程度等。 干燥操作的安全技術(shù)干燥過程的安全技術(shù)措施主要包括兩個(gè)方面，即預(yù)防性措施和保護(hù)性措施。干燥過程中發(fā)生的事故，發(fā)生其主要原因是：(1) 大多數(shù)干燥過程都必須利用外加熱源；(2) 大部分被干燥的物料都具有可燃性；(3) 所有的著火源在干燥系統(tǒng)內(nèi)都存在的。以下提出幾種節(jié)能的途徑：(1) 減少干燥過程的各種熱損失；(2) 降低蒸發(fā)器的蒸發(fā)負(fù)荷；(3) 提高干燥器入口空氣溫度、降低干燥器出口廢氣溫度；(4) 部分廢氣循環(huán)；(5) 從干燥器出口廢氣中回收熱量；(6) 從固體產(chǎn)品中回收其顯熱；(7) 采用兩級(jí)干燥法；(8) 利用內(nèi)換熱器；(9) 太陽能干燥； (10) 生物能源的利用。中國的干燥操作的能耗約占總能耗的10%，因此，必須設(shè)法提高干燥設(shè)備的能量利用率，節(jié)約能源。 干燥操作的節(jié)能途徑干燥是能量消耗較大的單元操作之一，這是由于不論是干燥液體物料、漿狀物料，還是含濕的固體物料，都要將液態(tài)水分變成氣態(tài)，因此需要供給較大的汽化潛熱。 熱源提供給干燥器的熱量主要包括：水分蒸發(fā)所需要的熱量，物料升溫所需要的熱量以及熱損失三部分。除了低溫對流干燥等要考慮風(fēng)機(jī)消耗的能量（因?yàn)檫@時(shí)這部分能量在總能耗中占的比例較大）外，蒸發(fā)水分和廢氣排空損失的熱量為干燥裝置消耗的主要部分，所以用干燥器熱效率來描述干燥過程或設(shè)備的能耗情況更好些。所謂干燥裝置的能量利用率是指裝置脫去水分所需要的能量與供給裝置能量之比，即： (11)式中 —干燥裝置的能量利用率，%；—脫水所需要的能量，J；—供給裝置能量，J。通常把干燥過程中蒸發(fā)1㎏水分所消耗的能量稱為單位能耗。一般干燥熱源的燃料可分為氣體、液體和固體燃料。由于干燥裝置組成單元的差別、供熱方法的差別、干燥器內(nèi)空氣與物料的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的差別等，又決定了干燥設(shè)備結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。其擴(kuò)散速率和質(zhì)量通量由質(zhì)量傳遞方程計(jì)。水分傳遞過程中，邊界層的對流傳質(zhì)過程亦只與物料外部的干燥介質(zhì)條件，如風(fēng)溫、風(fēng)速、風(fēng)的濕度、物料表面形狀等外部條件有關(guān)，與物料本身的性質(zhì)無關(guān)，稱邊界層的對流傳質(zhì)為“外部條件控制的傳質(zhì)過程”。其導(dǎo)熱速率和熱通量由導(dǎo)熱方程計(jì)算。其換熱速率和熱通量由對流換熱方程計(jì)算。恒定的對流干燥條件下（干燥介質(zhì)的流量、溫度、濕度不變）熱空氣環(huán)繞濕物料流過，從而將本身的熱量傳遞給濕物料，同時(shí)又將濕物料中蒸發(fā)出的水蒸氣帶走，從而達(dá)到干燥的目的。如肥皂、膠、某些聚合物（如尼龍）和各種食品等。(3) 膠體（無孔）物料。其特征為：具有明顯可辨的孔隙；具有大量物理結(jié)合水；在初始干燥階段經(jīng)常出現(xiàn)收縮。此類的有砂子、碎礦石、非吸濕結(jié)晶、聚合物顆粒和某些瓷料。干燥過程中常見的物料有成千上萬種，按照物料的吸水特性分為以下幾種：(1) 非吸濕毛細(xì)孔物料。不同的濕物料具有不同的物理、化學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、生物化學(xué)等性質(zhì)。預(yù)熱后的空氣在與濕物料接觸時(shí)把熱量傳遞給濕物料，同時(shí)帶走從濕物料中逸出的水蒸氣，從而達(dá)到濕物料干燥的目的。 濕氣體和濕物料的性質(zhì) 濕氣體的性質(zhì)大多數(shù)工業(yè)干燥過程均采用預(yù)熱后的空氣作為干燥介質(zhì)。當(dāng)擴(kuò)散速率是控制因素時(shí)，即在降速階段，干燥速率則會(huì)隨物料厚度的平方變化。并對難于干燥的物料，降速階段就很重要，干燥時(shí)間也很長。而在實(shí)踐當(dāng)中，最初的原料可能具有很高的濕含量，而產(chǎn)品可能也要求較高的殘留濕含量，則整個(gè)干燥過程可能都一直處于恒速階段。在干燥的初始過渡階段，干燥速率可能高于或低于段恒速段的干燥速。此過程稱內(nèi)部條件控制過程，也稱降速干燥過程。在允許情況下，減小物料的尺寸，以降低濕分的擴(kuò)散阻力是很有效的，實(shí)施振動(dòng)、脈沖、超聲波有利于內(nèi)部水分的擴(kuò)散。 降速干燥過程此階段級(jí)在物料表面沒有充足的自由水分時(shí)，熱量傳至濕物料后，物料就開始升溫并在其內(nèi)部形成溫度梯度，使熱量從外部傳入內(nèi)部，而濕分從物料內(nèi)部向表面遷移，這個(gè)過程因物料結(jié)構(gòu)特征不同而不同。此過程的干燥速率主要取決于干燥介質(zhì)的溫度、濕度、空氣流速和方向、物料的物理形態(tài)等外部條件。這些方法也正在逐步完善，向成熟化，專業(yè)化邁進(jìn)。工業(yè)應(yīng)用中已經(jīng)出現(xiàn)了許多不同結(jié)構(gòu)形勢的振動(dòng)流化床，有對流型、傳導(dǎo)型、輻射型。調(diào)整好給料量、振動(dòng)參數(shù)及風(fēng)壓、風(fēng)速后，物料床層形成均勻的流化狀態(tài)。物料經(jīng)給料器均勻連續(xù)的加到振動(dòng)流化床中，同時(shí)，空氣經(jīng)過濾后，被加熱到一定溫度，由給風(fēng)口進(jìn)入干燥機(jī)風(fēng)室中。交接引風(fēng)機(jī)，使上箱體中床層物料上部保持微負(fù)壓，維持良好的干燥環(huán)境并防止粉塵外泄。振動(dòng)流化床干燥機(jī)工作是由振動(dòng)電機(jī)或其他方式提供激振力，使物料在空氣分布板上跳躍前進(jìn)，同時(shí)于分布板下方送入的熱風(fēng)接觸，進(jìn)行熱、質(zhì)傳遞。從1982年開始至今，平均每年向社會(huì)推出約200臺(tái)這種干燥機(jī)。法國高梅薩公司開發(fā)了分布板面積26的振動(dòng)流化床，大型化的發(fā)展勢必會(huì)進(jìn)一步推動(dòng)研究，我國自70年代起，也開始了振動(dòng)流化床工業(yè)應(yīng)用的研究，如上海第六制藥廠于1976年試制于用于糖精鈉的振動(dòng)流化床干燥器，節(jié)約廠房3000，勞動(dòng)力2～3人，生產(chǎn)能力提高7～8倍，同時(shí)期，廣州廣利糖廠和黑龍江乳品研究所也試制了不同結(jié)構(gòu)的振動(dòng)流化床。針對具體物料的振動(dòng)流化床技術(shù)日趨成熟，如丹麥的NIRO公司用在乳品干燥上，瑞士SULZER公司用在化肥和精鹽上，這都是很成功的例子。國外，如丹麥、瑞士、日本、法國等，均每年向工業(yè)界提供大批這種干燥設(shè)備，應(yīng)用在乳品、糖精、鹽、化肥、聚酯、飼料、化工產(chǎn)品等各個(gè)領(lǐng)。設(shè)備系列化，可對不同生產(chǎn)規(guī)模的工廠及時(shí)提供成套設(shè)備和部件，具有投產(chǎn)快和維修容易的特點(diǎn)。干燥設(shè)備研制向?qū)I(yè)化方向發(fā)展，干燥設(shè)備應(yīng)用極廣，遍及國民經(jīng)濟(jì)各部門，而且需要量也很大，因此為干燥設(shè)備向?qū)I(yè)化方向發(fā)展的基礎(chǔ)。自20世紀(jì)70年代初發(fā)生石油危機(jī)以來，世界各國均對干燥加工的節(jié)能技術(shù)展開了廣泛而深入的研究，我國也將“開發(fā)與節(jié)能并重，近期把節(jié)能放在首位”作為能源方針，因此，干燥過程中的能源問題也日益被人們重視。將物料除去水分或其他揮發(fā)成分的操作，通常各種產(chǎn)品的含濕量都有一定的要求，以便于貯存、運(yùn)輸、加工和使用。這種液體的蒸汽壓低于純液體的蒸汽壓，成為結(jié)合水，而另一部分游離在表面的濕分就是自由水。 ZL1575振動(dòng)流化床干燥機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文第1章 緒論畢業(yè)論文 概述干燥通常是指熱量加熱于濕物料并排除揮發(fā)性濕分（大多數(shù)情況下是水），而獲得一定濕含量固體產(chǎn)品的過程。濕分以松散的化學(xué)結(jié)合形式或以液態(tài)溶液存在于固體中，或積集在固體的毛細(xì)微結(jié)構(gòu)中。大多數(shù)情況下，熱量先傳到熱物料的表面然后傳入物料內(nèi)部，首先液體以蒸汽形式從物料表面排除，此過程的速率取決與溫度、空氣溫度、濕度和空氣流速、暴露的表面積和壓力等外部條件，此過程成為外部條件控制過程，也稱為恒速干燥過程；然后物料內(nèi)部的濕分的遷移是物料性質(zhì)、溫度和濕含量的函數(shù)，此過程稱為內(nèi)部條件控制過程，也稱為降速干燥過程。干燥是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用的一種加工工藝，據(jù)統(tǒng)計(jì)資料表明，我國干燥能耗約占整個(gè)加工過程總能耗的，但干燥過程的熱效率很低特別是對流干燥一般只有20%～60%，這主要是由于干燥過程廢氣的直接排空，不僅因?yàn)閺U氣帶走余熱浪費(fèi)能源，而且一些有毒的產(chǎn)品進(jìn)入大氣污染空氣，進(jìn)入70年代以來能源問題在世界各國引起普遍的重視，干燥加工是一項(xiàng)耗能巨大的作業(yè)過程，據(jù)英國對11種行業(yè)的統(tǒng)計(jì)，%；意大利科學(xué)家的調(diào)查則顯示，水稻干燥加工的能源消耗占水稻生產(chǎn)加工總能耗的64%。目前，化工產(chǎn)品干燥的設(shè)備種類繁多，特點(diǎn)各異，對干燥的效果要求也越來越高。干燥設(shè)備的大型化、系列化和自動(dòng)化從干燥技術(shù)經(jīng)濟(jì)的觀點(diǎn)來看，大型化的裝置，具有原材料消耗低、能量消耗少、自動(dòng)化水平高、生產(chǎn)成本低的特點(diǎn)。振動(dòng)流化床作為一種成功的改型流化床，在近30年時(shí)間里獲得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。裝置逐漸向?qū)I(yè)化及大型化發(fā)展。為追求更大的單機(jī)生產(chǎn)率和綜合經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。到了80年代，我國振動(dòng)流化床的生產(chǎn)與應(yīng)用進(jìn)入了高速發(fā)展階段，相繼出現(xiàn)了一些專業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)振動(dòng)流化床的工廠。應(yīng)用的行業(yè)也開始由制藥，乳品等行業(yè)發(fā)展到輕工、化工、飲料、食品、礦冶、飼料、化肥、種籽等行業(yè)。下箱體為床層提供了一個(gè)穩(wěn)定的具有一定壓力的風(fēng)室?？諝夥植及逯挝锪喜⑹篃犸L(fēng)分布均勻。物料落到分布板上后，在振動(dòng)力和經(jīng)空氣分布板均風(fēng)的熱氣流雙重作用下，呈懸浮狀態(tài)與熱氣流均勻接觸。物料粒子與熱介質(zhì)之間進(jìn)行著激烈的湍動(dòng)，使傳熱和傳質(zhì)過程得以強(qiáng)化，干燥后的產(chǎn)品由排料口排除，蒸發(fā)掉的水分和廢棄經(jīng)旋風(fēng)分離器回收粉塵后，排入大氣。在各大工廠、企業(yè)創(chuàng)造利益的同時(shí)，都十分重視在工作過程中的環(huán)保措施、降低噪音的措施和防止粉塵污染的措施。 干燥過程基本原理 恒速干燥過程此階段即干燥的初始階段，在排除非結(jié)合表面濕分時(shí)特別重要，因?yàn)槲锪媳砻娴乃忠哉羝问酵ㄟ^物料表面的氣膜向周圍擴(kuò)散，這種傳質(zhì)的過程伴隨這傳熱的進(jìn)行，強(qiáng)化傳熱便可加速干燥。此過程稱外部條件控制過程，也稱恒速干燥過程。在臨界濕含量出現(xiàn)至物料干燥到很低的最終濕含量時(shí)，內(nèi)部濕分遷移成為控制因素。而一些外部可變量，如空氣用量通常會(huì)提高表面蒸發(fā)速率。 干燥速率曲線圖中，AB段為初始過渡段，BC段為恒速干燥段，CD段為降速干燥段。這是因?yàn)槿绻锪系某跏紲囟鹊陀诟稍飾l件下的濕球溫度（恒速段的物料溫度），則不可能開始恒速干燥，而物料要先吸收熱空氣的熱量進(jìn)行預(yù)加熱，由于加熱耗費(fèi)了一定量的能量，所以干燥速率低于恒速段的干燥速率；反之，如果物料的初始溫度高于干燥條件下的濕球溫度，則多余的能量用來加速物料的蒸發(fā)過程，導(dǎo)致其干燥速率高于恒速段的干燥速率。但是在大多數(shù)情況下，以上兩種階段都存在。并且，空氣速度、溫度、濕度、物料厚度及床層深度對傳熱速率的影響也很大。而且在干燥原理中，對物料的干燥特性的研究是十分重要的。空氣是含有少量水蒸氣的一種氣體混合物。 濕物料的性質(zhì)待干物料通常是由各種類型的干骨架（絕干料）和液狀濕分組成的濕物料。雖然所有參數(shù)都會(huì)對干燥過程產(chǎn)生影響，但最重要的因素是濕分的類型及其與骨架的結(jié)合方式。其特征為：具有明顯可辨的孔隙，當(dāng)完全被液體飽時(shí)，空隙被液體充滿，而當(dāng)完全干燥時(shí)，空隙中充滿空氣；可以忽略物理結(jié)合濕分，即物料是非吸水的；物料在干燥期間不收縮。(2) 吸濕多孔物料。此類的有粘土、分子篩、木材和織物等。其特征為：無空隙，濕分只能在表面汽化；所有液體均為物理結(jié)合。 干燥過程中的熱質(zhì)傳遞濕物料的干燥過程是一個(gè)物料內(nèi)部以及物料表面與干燥介質(zhì)間的邊界層內(nèi)熱量和質(zhì)量耦合傳遞的過程。在熱量傳遞過程中，邊界層的對流換熱強(qiáng)度只取決于物料外部的干燥介質(zhì)條件，如風(fēng)溫、風(fēng)速、風(fēng)的濕度、物料表面形狀等外部條件，與物料本身的性質(zhì)無關(guān)，所以稱邊界層的對流換熱為“外部條件控制的換熱過程”。而物料內(nèi)部的熱傳導(dǎo)速率只與物料的物理特性（如熱導(dǎo)率、物料成分、結(jié)構(gòu)等因素）有關(guān)，而與外部條件無關(guān)，稱為“內(nèi)部條件控制的導(dǎo)熱過程”。同理，物料內(nèi)部的水分傳遞過程也與上述熱量傳遞過程類似，不過傳遞方向相反，是有里向外進(jìn)行。而物料內(nèi)部的質(zhì)量擴(kuò)散速率只與物料的特性（如質(zhì)量擴(kuò)散系數(shù)、物料成分、結(jié)構(gòu)等因素）有關(guān)，而與外部條件無關(guān)，稱為“內(nèi)部條件控制的擴(kuò)散過程”。干燥過程中處理的物料種類極其繁多，物料特性千差萬別，為了適應(yīng)不同物料的干燥特性，干燥設(shè)備的類型就必然是多樣性的。 干燥過程的能源干燥操作所用的能源主要是熱源。目前，還有紅外線干燥和遠(yuǎn)紅外干燥的熱源等，太陽能被認(rèn)為是免費(fèi)的能源，但在干燥過程中的應(yīng)用，但受到地理?xiàng)l件的限制。 干燥裝置的能量利用率干燥裝置的能量利用率或干燥器的熱效率是衡量一個(gè)干燥過程或干燥器在能量利用上優(yōu)劣的一項(xiàng)重要指標(biāo)，通過對過程或設(shè)備的能量利用率或熱效率的計(jì)算，可以發(fā)現(xiàn)操作過程能量消耗的分配情況，從而為采取相應(yīng)措施來降低能耗提供了方向。一般認(rèn)為，干燥裝置的能量利用率取決與干燥介質(zhì)的初始和最終溫度、環(huán)境溫度及濕含量、供給和損失的能量，以及廢氣的循環(huán)情況等因素。 干燥器的熱效率干燥器的熱效率是指干燥過程中用于水分蒸發(fā)所需要的熱量與熱源提供的熱量之比，即： (12)式中 —干燥器的熱效率，%； —水分蒸發(fā)所需要的熱量，J； —熱源提供的熱量，J。對流干燥器的熱平衡統(tǒng)計(jì)數(shù)字表面，供給干燥器熱量的20%～60%用于水分蒸發(fā)，5%～25%用于加熱物料，15%～40%為廢氣排空損失掉，3%～10%作為熱損失散失到大氣中，5%～20%為其他損失。統(tǒng)計(jì)資料表面，干燥過程中的能量消耗約占整個(gè)加工過程能耗的12%左右。由于干燥操作的能耗是如此之大，而能量利用率又很低