【正文】 。隨著輻射和對(duì)流耦合加熱方式的進(jìn)一步研發(fā)與完善，相信振動(dòng)式流化床干燥器將會(huì)受到更多使用者的追捧。操作時(shí)，物料被輸送至床內(nèi)并覆蓋在惰性粒子的表面，跟隨粒子一起翻滾，并通過(guò)與熱氣流的相際接觸，達(dá)到物料除濕的目的。由于惰性粒子彼此間的連續(xù)碰撞，不斷破壞了物料變干后的料膜，使得干燥過(guò)程多數(shù)維持在恒速干燥階段操作。與其他類型流化床干燥器不同，惰性粒子流化床干燥器較為適合膏狀、液狀和漿狀等物料的干燥。在惰性粒子流化床干燥器出現(xiàn)以前，有關(guān)膏狀物料的干燥，多采用廂式干燥、噴霧干燥和旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥等，而對(duì)于液狀和漿狀物料的干燥，則多采用噴霧干燥和滾筒干燥等。噴霧干燥技術(shù)雖然操作工藝相對(duì)成熟，干燥時(shí)間短，可得粉狀或粒狀產(chǎn)品，但其體積傳熱系數(shù)偏小、設(shè)備體積龐大，投資費(fèi)用較高，且當(dāng)處理膏狀物料時(shí)，霧化前一般還需另行加水和打漿處理。此外，噴霧干燥與旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥對(duì)于膏狀物料的粘稠度也均有一定的限制。就目前的工業(yè)生產(chǎn)狀況而言，惰性粒子流化床干燥器的研發(fā)與推廣，無(wú)疑為膏狀、液狀和漿狀等物料的干燥提供了一條新的可靠途徑。對(duì)于實(shí)際的生產(chǎn)操作過(guò)程，使用者應(yīng)根據(jù)被干燥物料的具體物性和產(chǎn)品指標(biāo)等要求，靈活地對(duì)干燥器加以選型或設(shè)計(jì)。干燥技術(shù)廣泛應(yīng)用于化工、建材、食品、藥物及生化等行業(yè)。其中，氣流流化干燥是指利用高速熱氣流，使泥狀、粉粒狀或塊狀物料懸浮于氣流中，一邊在流化床中隨氣流翻滾，一邊進(jìn)行干燥的操作技術(shù)。經(jīng)過(guò)近幾十年的快速發(fā)展，我國(guó)的干燥技術(shù)及設(shè)備雖然已經(jīng)結(jié)束了完全依賴進(jìn)口的被動(dòng)局面，但總體而言，與國(guó)外的同行業(yè)相比，國(guó)內(nèi)的干燥設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù)目前仍不夠成熟，多數(shù)仍是在借鑒國(guó)外同類技術(shù)的基礎(chǔ)上小幅改進(jìn)而成。顯然，諸如此類的設(shè)計(jì)流程和方法勢(shì)必將存在較大的先天不足或缺陷，不僅具有較高的盲目性和風(fēng)險(xiǎn)性，如只有待樣機(jī)制造出來(lái)后方可驗(yàn)證設(shè)備是否符合要求，另一方面也極大延長(zhǎng)著設(shè)計(jì)周期，導(dǎo)致生產(chǎn)產(chǎn)品的更新?lián)Q代滯后，成本攀高。干燥單元的重要性不僅在于它對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程的效率和總能耗有較大的影響，還在于它往往是生產(chǎn)過(guò)程的最后工序，操作的好壞直接影響產(chǎn)品質(zhì)量，從而影響市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力和經(jīng)濟(jì)效益。在國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中處于劣勢(shì)，有的甚至售價(jià)僅為國(guó)外同種產(chǎn)品的1/3。根據(jù)粗略估計(jì)，我國(guó)生產(chǎn)的干燥設(shè)備種類僅為國(guó)外3040％。第一屆全國(guó)干燥會(huì)議干1975年6月23日在南京召開(kāi)，至今已經(jīng)30多年了。目前我國(guó)從事干燥技術(shù)研究的大專院校、科研院所、研究單位大約有50多家，領(lǐng)域涉及化工、醫(yī)藥、染料、輕工、林業(yè)、食品、糧食、造紙、硅酸鹽、水產(chǎn)業(yè)、漁業(yè)等行業(yè)，全國(guó)共有設(shè)備制造廠600多家，已形成了一支強(qiáng)有力的干燥科研開(kāi)發(fā)隊(duì)伍，廣泛開(kāi)展干燥技術(shù)的基礎(chǔ)研究、工藝研究及工業(yè)化研究，使我國(guó)干燥技術(shù)研究正向世界水平邁進(jìn)，某些技術(shù)領(lǐng)域達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。其中噴霧干燥機(jī)，旋轉(zhuǎn)快速干燥機(jī)，振動(dòng)流化床干燥機(jī)，蒸汽管(管壁導(dǎo)熱的)回轉(zhuǎn)干燥機(jī)，雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥機(jī)，糧食干燥機(jī)等，均接近或達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，這對(duì)我們中國(guó)來(lái)說(shuō)，是一個(gè)偉大的轉(zhuǎn)折。目前，國(guó)內(nèi)外已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的干燥技術(shù)主要有：噴霧干燥，氣流干燥，流化（含振動(dòng)流化床、流化床造粒）干燥，回轉(zhuǎn)圓筒干燥，旋流閃蒸干燥，圓盤干燥，帶式干燥，雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥，槳葉式干燥，微波真空干燥和冷凍干燥等。與此同時(shí)，作為一種相對(duì)新型的流化干燥技術(shù)，惰性粒子流化干燥的應(yīng)用也日趨廣泛。此外，由于惰性粒子本身具有一定的儲(chǔ)熱功能，可與熱氣流一起從內(nèi)部和外部同時(shí)對(duì)物料進(jìn)行傳熱，如此便加快了傳熱的速率，使得熱利用率得以顯著提高。惰性粒子流化床干燥器要根據(jù)待處理物料的不同物化特性而在干燥器內(nèi)加入適宜的惰性粒子。此后，料液隨著粒子在床內(nèi)一起流化，并與氣流間發(fā)生熱質(zhì)交換，熱量由氣流傳至料液，而料液中的濕分則轉(zhuǎn)移至氣流。 主要操作特點(diǎn)（1）強(qiáng)化傳熱效果在流化過(guò)程中，當(dāng)粒子間的間距小到一定程度時(shí)，會(huì)出現(xiàn)所謂的“干涉”效應(yīng)，即粒子在感應(yīng)速度場(chǎng)的作用下發(fā)生旋轉(zhuǎn)，從而促進(jìn)氣流與料液之間的傳熱，通常該傳熱過(guò)程可于瞬間達(dá)到平衡。此外，當(dāng)液狀物料的黏度較大時(shí)，在傳統(tǒng)的流化干燥過(guò)程中，由于其傳熱邊界層較厚，故熱阻較大，傳熱系數(shù)較小，而當(dāng)加入惰性粒子后，可通過(guò)提高物料的湍動(dòng)程度，使得傳熱邊界層減薄，屆時(shí)傳熱效果將得以顯著加強(qiáng)。（3）防垢效果明顯由于床層內(nèi)處于流化狀態(tài)的惰性粒子對(duì)垢層的剪切力要大于污垢在傳熱壁面上的附著力，故可使垢層很容易地從傳熱壁面上脫離，從而起到防垢除垢的效果。 工業(yè)應(yīng)用（1）在天然食品干燥方面的應(yīng)用Souraki等在惰性粒子流化床體系中加入振動(dòng)與微波裝置，對(duì)伊朗產(chǎn)大蒜和青豆進(jìn)行干燥脫水，研究了風(fēng)速、溫度、振動(dòng)頻率以及微波強(qiáng)度等因素對(duì)脫水效果的影響，獲得了優(yōu)化工藝條件，并建立了相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。Hatamipour等用惰性粒子流化床干燥玉米和青豆，考察了惰性粒子的粒徑、種類和數(shù)量以及氣速和溫度等因素對(duì)干燥效果的影響，并建立了相應(yīng)的半經(jīng)驗(yàn)數(shù)學(xué)模型。（2）在膏狀物料干燥方面的應(yīng)用在干燥工業(yè)中，膏狀物料是比較難處理的物料之一。劉玲等采用惰性粒子流化床干燥了食品物料納豆和其他幾種高黏度物料。魯林平等亦對(duì)上述干燥過(guò)程進(jìn)行了研究，結(jié)果還表明該工藝產(chǎn)品的含水率較低，成分損失較小。結(jié)果表明，增設(shè)加熱管裝置可顯著強(qiáng)化操作的傳熱與傳質(zhì)效果，其中熱效率高達(dá)66%、干燥強(qiáng)度超過(guò)300 kg/(m3K)。結(jié)果表明，雖然自然循環(huán)的液流速度不及傳統(tǒng)的強(qiáng)制循環(huán)，但前者的傳熱系數(shù)卻大于兩相流強(qiáng)制循環(huán)條件下的蒸發(fā)傳熱系數(shù)，且當(dāng)設(shè)備連續(xù)運(yùn)行2500 h后，傳熱壁面上仍未發(fā)生結(jié)垢。結(jié)果表明，惰性粒子流化床干燥器具有干燥速率快、體積傳熱系數(shù)大、干燥強(qiáng)度高、干燥時(shí)間短、干燥產(chǎn)品粉粒細(xì)等優(yōu)點(diǎn)。啤酒生產(chǎn)過(guò)程中所產(chǎn)生的酵母廢液是一種漿狀物料，其內(nèi)富含蛋白質(zhì)。江濤等則改用惰性粒子流化床，對(duì)含水量超過(guò)50%的啤酒酵母廢液實(shí)施了干燥處理，并取得了成功，期間還考察了槳葉、霧化器、氣流氣速等因素對(duì)干燥效果的影響。李佑楚等用惰性粒子流化床對(duì)超微鈦白粉和磁記錄用鋇鐵氧體磁粉黏性懸浮液混合漿料進(jìn)行脫水干燥，考察了熱空氣入口溫度、操作氣速、惰性粒子添加量等參數(shù)對(duì)干燥過(guò)程的影響，并建立了傳熱、傳質(zhì)與操作參數(shù)之間的準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)模型，從而為該類干燥器的工程設(shè)計(jì)提供了較好的參考依據(jù)。然而，就目前而言，我國(guó)在惰性粒子流化干燥技術(shù)方面的理論研究尚比較薄弱，工業(yè)應(yīng)用也仍比較局限，與國(guó)外還存在一定的水平差距，還有待今后的進(jìn)一步研究。如前所述，由于流化干燥過(guò)程的熱質(zhì)傳遞性能很大程度上要受制于床內(nèi)分散相和連續(xù)相的流化行為，因此床內(nèi)流體力學(xué)特性的模擬是流化干燥?；芯康囊粋€(gè)重要內(nèi)容。在流化床操作中，當(dāng)氣流速率超過(guò)某一限度后，床內(nèi)的固相便開(kāi)始流態(tài)化，床層即由固定床轉(zhuǎn)變?yōu)榱骰玻藲饬魉俾实南薅戎捣Q為臨界流化速率或最小流化速率。研究表明，臨界流化速率主要是受制于固體顆粒的物性、力的平衡和床層壓降等因素，相關(guān)的模型研究也都側(cè)重于對(duì)這些因素的考察。床層壓降作為流化床設(shè)計(jì)和操作的另一重要參數(shù)，其?；芯恳噍^為復(fù)雜。在有關(guān)氣固流化床臨界流化速率和床層壓降的眾多模型方程中，Agarwal等構(gòu)建的數(shù)學(xué)模型相對(duì)突出，在氣固流化床的無(wú)量綱設(shè)計(jì)與計(jì)算中應(yīng)用較多。s1），ABCAB2和Kc均為模型中的過(guò)渡變量，D0為床體入口處截面直徑（m），H為靜止床高（m），a為錐體的角度，h0為流化床細(xì)長(zhǎng)俯部到最高點(diǎn)距離（m），g為重力加速度（mm3），ρ為氣流密度（kgm1ms2），di為粒子直徑（m），φ為粒子球形度（無(wú)因次）。天津大學(xué)陳國(guó)桓等分別以玻璃球和陶瓷球?yàn)槎栊粤Ｗ?，在惰性粒子流化床?nèi)進(jìn)行了混凝土外加劑等五種物料的流化干燥實(shí)驗(yàn)。該模型是國(guó)內(nèi)建立較早的惰性粒子流化床干燥器的傳熱模型，包含變量較多，其模型表達(dá)式為 （16）式16中Kv為體積傳熱系數(shù)（WK1），ρb為流化密度（kgm3），λ為干燥氣體導(dǎo)熱系數(shù)（WK1），di為惰性粒子直徑（m），Re為雷諾數(shù)（無(wú)因次），KD為考慮溶劑有相變對(duì)傳熱影響的數(shù)（無(wú)因次），Pr為普蘭特?cái)?shù)（無(wú)因次），qv為進(jìn)料體積流量（m3m3），H為惰性粒子靜止床層高度（m），μw為料液黏度（Pa天津科技大學(xué)李建國(guó)等采用聚四氟乙烯為惰性粒子，在振動(dòng)式惰性粒子流化床干燥器中，以新鮮豆?jié){液為原料，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，得到了用于計(jì)算體積傳熱系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式，即 （17）式17中Kv為體積傳熱系數(shù)（W℃1），qv為進(jìn)料體積流量（m3s1），H為靜床高（m）。m3）為對(duì)象，進(jìn)行了惰性粒子流化干燥的傳熱與傳質(zhì)性能實(shí)驗(yàn)。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合直徑di180。/di，ρ/ρs，φ。/di，ρ/ρs。 mm的玻璃珠為惰性粒子，對(duì)純水、殺菌劑及氫氧化銅溶液分別進(jìn)行了惰性粒子流化干燥實(shí)驗(yàn)。m2s1），Ac為流化床筒體的橫截面積（m2），cp、cH2O和cdm分別為空氣、水和被干燥物料的比熱（JK1），Tin、Tout和Tair分別為空氣進(jìn)風(fēng)、出風(fēng)及環(huán)境溫度（K），Qg為熱損失（kW），wH2O為料液中水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)（無(wú)因次），r為水分汽化潛熱（JMousa以沙子為惰性粒子，對(duì)氯化鈉、石灰石、石灰石混合物、粘土及粘土混合物進(jìn)行了流化干燥實(shí)驗(yàn)。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)保持實(shí)驗(yàn)中操作溫度和干燥表面積恒定，改變熱空氣的進(jìn)口速率，擬合得到了干燥速率的計(jì)算模型。s1），S為干燥表面積（m2），G為空氣質(zhì)量流速（kgs1），ΔTm為傳熱溫度差（K），r為操作溫度下水的汽化潛熱（J此外，Peron等在對(duì)馬鈴薯漿汁的惰性粒子流化干燥實(shí)驗(yàn)研究中，將覆有馬鈴薯漿膜的惰性粒子置于一個(gè)空間時(shí)間坐標(biāo)系中，通過(guò)對(duì)漿膜進(jìn)行大量正方形網(wǎng)絡(luò)的劃分，結(jié)合單元法計(jì)算得到了漿膜內(nèi)部的溫度分布及其物料濕含量的變化關(guān)系式。由于惰性粒子流化干燥操作的不穩(wěn)定性和過(guò)程機(jī)理的復(fù)雜性，導(dǎo)致了對(duì)該操作的模化研究多只是針對(duì)某類具體的物系、設(shè)備或工藝而展開(kāi)，而對(duì)于不同的?；瘜?duì)象或采取不同的?；侄?，所得模型的表達(dá)式會(huì)存在較大的差別，其預(yù)測(cè)精度通常也參差不齊。 干燥器應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì) 工業(yè)應(yīng)用干燥技術(shù)在化工、石化、醫(yī)藥等眾多領(lǐng)域中均有著廣泛且重要的應(yīng)用。它們形狀差異極大，質(zhì)量要求各不相同。干燥產(chǎn)物的質(zhì)量除了濕含量這一最基本的要求外，一般還要求化學(xué)、生化、甚至電、磁性質(zhì)保持不變；有許多產(chǎn)品對(duì)堆積密度、粒度和色澤等物理性質(zhì)有特定的要求；某些物料還要求干燥過(guò)程中不發(fā)生變形、斷裂等?；どa(chǎn)中，常用的干燥設(shè)備有十幾種，有近百個(gè)規(guī)格。經(jīng)過(guò)20多年發(fā)展，大多數(shù)干燥設(shè)備工業(yè)化機(jī)型我國(guó)都可以加工，扭轉(zhuǎn)了干燥設(shè)備靠進(jìn)口的局面，有的已達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。我國(guó)化工行業(yè)對(duì)干燥設(shè)備需求量巨大。各類精細(xì)化產(chǎn)品不僅能基本滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，而且許多產(chǎn)品在國(guó)際市場(chǎng)上已經(jīng)有相當(dāng)份額，有的甚至具有舉足輕重的地位，作為終端環(huán)節(jié)，技術(shù)更新、設(shè)備改造，干燥設(shè)備需求量大。目前，化工行業(yè)干燥設(shè)備正在向大型化發(fā)展， m；槳葉干燥機(jī)的傳熱面積可以達(dá)到160 m；盤式干燥機(jī)最大傳熱面積已達(dá)到180 m2；機(jī)電一體的離心霧化器達(dá)到處理量5 t/h的規(guī)模，較好地解決了霧化器的機(jī)械問(wèn)題；離心噴霧干燥機(jī)直徑已達(dá)到10 m以上；壓力式噴霧干燥機(jī)可以達(dá)到直徑8 m，總高近似50 m；回轉(zhuǎn)圓筒干燥機(jī)直徑可以達(dá)到3 m，長(zhǎng)約30 m；帶式干燥機(jī)面積也約達(dá)l40m2。在化工行業(yè)，成套裝備是明確的發(fā)展目標(biāo)，即以干燥為核心，向上下游發(fā)展，形成成套技術(shù)，從而進(jìn)行行業(yè)突破。煉油設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率已達(dá)到90％以上，化工設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率已達(dá)70％左右，一批重大裝備研制已達(dá)到或接近國(guó)際先進(jìn)水平，石化裝備行業(yè)的綜合實(shí)力有了很大提高。在石化行業(yè)流化床干燥機(jī)（包括普通床、振動(dòng)床、雙質(zhì)體振動(dòng)床、內(nèi)加熱流化床、閃蒸干燥機(jī)、槳葉干燥機(jī)、蒸汽回轉(zhuǎn)干燥機(jī)、轉(zhuǎn)鼓結(jié)片干燥機(jī)）應(yīng)用廣泛，很多產(chǎn)品已替代進(jìn)口。目前某些裝備已實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化，如內(nèi)加熱流化床用于乙二酸的干燥，已替代了進(jìn)口產(chǎn)品。差距主要表現(xiàn)在設(shè)備大型化方面，在即將建設(shè)的40萬(wàn)～50萬(wàn) t/a聚乙烯和聚丙烯裝置以及60萬(wàn) t/a聚酯裝置的大型干燥機(jī)，有待開(kāi)發(fā)。已研究出大型蒸汽干燥機(jī)的工業(yè)模型，正在研制直徑4 m，長(zhǎng)48 m的用于PTA干燥的蒸汽干燥機(jī)。 石化裝備將向著大型化、高效化、節(jié)能降耗方向發(fā)展。裝備的新設(shè)計(jì)、新材料和新的制造技術(shù)就是在化工工藝的新要求下發(fā)展起來(lái)的。干燥單元石化工裝置的工程設(shè)計(jì)中，常被視為輔助性中單元而被忽略，實(shí)際上卻又是降低能耗的重要環(huán)節(jié)。然而這些恰恰是裝備制造企業(yè)的技術(shù)專長(zhǎng)。這樣做，不但擴(kuò)展了市場(chǎng)，提高了自身經(jīng)濟(jì)效益也能在石化行業(yè)找到自己的定位。干燥設(shè)各在制藥行業(yè)的應(yīng)用，己經(jīng)有了相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，從20世紀(jì)六、七十年代就大量使用的廂式烘房或熱風(fēng)循環(huán)烘房，到20世紀(jì)80年代的真空干燥設(shè)備，再到20世紀(jì)90年代沸騰床與噴霧干燥、包衣、造粒設(shè)備廣泛應(yīng)用，特別是20世紀(jì)末期，真空冷凍干燥機(jī)、微波干燥機(jī)在國(guó)內(nèi)也能自己生產(chǎn)，基本滿足了制藥行業(yè)的要求。一臺(tái)合格的制藥干燥設(shè)備，不僅要滿足干燥操作要求，還要滿足GMP要求。設(shè)計(jì)時(shí)要笑出難以清洗和檢查的部位，采用可靠地密封。沸騰制粒干燥和噴霧沸騰制粒干燥20世紀(jì)90年代在國(guó)內(nèi)制藥業(yè)上開(kāi)始應(yīng)用。冷凍干燥技術(shù)是將濕物料凍結(jié)到冰點(diǎn)一下，然后使水分由固態(tài)直接升華成氣態(tài)水蒸氣，從而是物料重水分含量降低得到干物料的一種干燥技術(shù)。醫(yī)藥用凍干機(jī)主要用于血清、血漿、疫苗、酶、抗生素等生產(chǎn)和藥品保存。西藥凍干在國(guó)內(nèi)已經(jīng)開(kāi)展起來(lái)，較大型的制藥廠都有凍干技術(shù)設(shè)備。中藥凍干在國(guó)內(nèi)還沒(méi)有完全開(kāi)張起來(lái)，目前還局限與人身、鹿茸、山藥、冬蟲(chóng)夏草等少量藥材的凍干，大量的中成藥好沒(méi)有凍干工藝。微波能量直接輻射到物料層內(nèi)部，使料層內(nèi)部溫度升高，生產(chǎn)壓力，濕分蒸發(fā)向表面轉(zhuǎn)移并被熱氣帶走。微波干燥主要用于中藥干燥，特別有利于含水物料的干燥，干燥速度快，能源利用率高，干燥滅菌效果好、品質(zhì)高，且可以進(jìn)行連續(xù)化，自動(dòng)化生產(chǎn)，工作效率高，生產(chǎn)環(huán)境好，符合GMP要求，值得推廣應(yīng)用，但微波技術(shù)不適合熱敏性物料，此外其是否會(huì)影響到藥物的穩(wěn)定性、療效等尚需深入研究和探討。其中，理論研究