FE第八章 干燥

1、第第 八八 章章干干 燥燥Drying第一節(jié)第一節(jié) 干燥的基本原理干燥的基本原理第二節(jié)第二節(jié) 干燥設(shè)備干燥設(shè)備第三節(jié)第三節(jié)噴霧干燥噴霧干燥第四節(jié)第四節(jié) 冷凍干燥冷凍干燥第一節(jié)第一節(jié)干燥的基本原理干燥的基本原理8-1 8-1 干燥的目的和方法干燥的目的和方法8-2 8-2 濕物料中的水分濕物料中的水分8.2A含水量含水量8.2B水分活度水分活度8.2C吸濕和解濕吸濕和解濕8.2D物料中水分的分類(lèi)物料中水分的分類(lèi)8-3 8-3 干燥靜力學(xué)干燥靜力學(xué)8.3A干燥過(guò)程的物料衡算干燥過(guò)程的物料衡算8.3B干燥過(guò)程的熱量衡算干燥過(guò)程的熱量衡算8.3C干燥過(guò)程空氣狀態(tài)變化分析干燥過(guò)程空氣狀態(tài)變化分析8-4

2、8-4 干燥動(dòng)力學(xué)干燥動(dòng)力學(xué)8.4A 8.4A 干燥機(jī)理干燥機(jī)理8.4B干燥速率干燥速率8.4C干燥時(shí)間的計(jì)算干燥時(shí)間的計(jì)算1.物料去濕物料去濕（1）機(jī)械去濕法）機(jī)械去濕法（2）化學(xué)去濕法）化學(xué)去濕法（3）熱量去濕法）熱量去濕法即為干燥即為干燥2.干燥的目的干燥的目的（1)延長(zhǎng)食品貨架期延長(zhǎng)食品貨架期（2)便于貯運(yùn)便于貯運(yùn)（3)加工工藝的需要加工工藝的需要3.干燥的方法干燥的方法（1）對(duì)流干燥對(duì)流干燥又稱(chēng)熱風(fēng)干燥又稱(chēng)熱風(fēng)干燥（2）傳導(dǎo)干燥傳導(dǎo)干燥（3）輻射干燥輻射干燥包括紅外線(xiàn)干燥和微波干燥兩種方法包括紅外線(xiàn)干燥和微波干燥兩種方法8-1 8-1 干燥的目的和方法干燥的目的和方法8-2濕物料中的

3、水分濕物料中的水分8.2A含水量含水量是以整個(gè)濕物料為基準(zhǔn)的含水量表示法是以整個(gè)濕物料為基準(zhǔn)的含水量表示法wswwmmmmmw是以絕對(duì)干燥物料為基準(zhǔn)的含水量表示法。是以絕對(duì)干燥物料為基準(zhǔn)的含水量表示法。wwswmmmmmx兩種含水量的換算關(guān)系式：兩種含水量的換算關(guān)系式：w1wxx1xw(1)濕基含水量濕基含水量w(2)干基含水量干基含水量x8.2B水分活度水分活度aw(wateractivity)水的化學(xué)勢(shì)：水的化學(xué)勢(shì)：wwwaRTlnaw越小，相應(yīng)的越小，相應(yīng)的w也越低也越低水分活度水分活度aw的大小是物料中水分化學(xué)勢(shì)的大小是物料中水分化學(xué)勢(shì)w高低的標(biāo)志高低的標(biāo)志實(shí)踐中水分活度實(shí)踐中水分活度

4、aw的定義：的定義：0p/paw純水，純水，aw=1,溶有溶質(zhì)，一般溶有溶質(zhì)，一般 aw1,則則ww ww 8.2C吸濕和解濕吸濕和解濕物料物料解濕解濕（moisturedesorption）（2)當(dāng)當(dāng)aw時(shí)時(shí)即是干燥過(guò)程即是干燥過(guò)程物料物料吸濕吸濕（moisturesorption）達(dá)到達(dá)到吸濕吸濕解濕平衡解濕平衡aw反映了食品中水分的反映了食品中水分的熱力學(xué)狀態(tài)熱力學(xué)狀態(tài)，aw揭示水參與揭示水參與微生物生長(zhǎng)微生物生長(zhǎng)各種酶反應(yīng)各種酶反應(yīng)的活動(dòng)性程度的活動(dòng)性程度aw標(biāo)志在干燥時(shí)食品中水分標(biāo)志在干燥時(shí)食品中水分揮發(fā)性揮發(fā)性的大小的大小應(yīng)用物化概念應(yīng)用物化概念aw，是食品工程學(xué)的一項(xiàng)進(jìn)展，是食品

5、工程學(xué)的一項(xiàng)進(jìn)展在數(shù)值上，在數(shù)值上，aw=e定溫下定溫下xaw的關(guān)系曲線(xiàn)，稱(chēng)的關(guān)系曲線(xiàn)，稱(chēng)吸濕等溫線(xiàn)吸濕等溫線(xiàn)xaw在達(dá)吸濕在達(dá)吸濕解濕平衡時(shí)，解濕平衡時(shí)，相對(duì)于物料相對(duì)于物料濕空氣相對(duì)濕度稱(chēng)為濕空氣相對(duì)濕度稱(chēng)為平衡相對(duì)濕度平衡相對(duì)濕度e相對(duì)于濕空氣相對(duì)于濕空氣物料的含水量稱(chēng)為物料的含水量稱(chēng)為平衡含水量平衡含水量xexee不不同同食食品品物物料料的的吸吸濕濕等等溫溫線(xiàn)線(xiàn)溫溫 度度 對(duì)對(duì) 吸吸 濕濕 等等 溫溫 線(xiàn)線(xiàn) 的的 影影 響響8.2D物料中水分的分類(lèi)物料中水分的分類(lèi)1.1.按物料與水分結(jié)合方式分類(lèi)按物料與水分結(jié)合方式分類(lèi)：（1）化學(xué)結(jié)合水）化學(xué)結(jié)合水（2）物理化學(xué)結(jié)合水物理化學(xué)結(jié)合水（3

6、）機(jī)械結(jié)合水）機(jī)械結(jié)合水最牢，不能用一般干燥方法除去。最牢，不能用一般干燥方法除去。包括吸附水分，滲透水分和結(jié)構(gòu)水分。包括吸附水分，滲透水分和結(jié)構(gòu)水分。包括毛細(xì)管水分、空隙水分和潤(rùn)濕水分。包括毛細(xì)管水分、空隙水分和潤(rùn)濕水分。2.2.按水分去除難易程度分類(lèi)按水分去除難易程度分類(lèi)(1）結(jié)合水分）結(jié)合水分其其aw13.3.按水分能否用干燥方按水分能否用干燥方 法除去分類(lèi)法除去分類(lèi)(1）自由水分）自由水分（freewater）（2）平衡水分）平衡水分（boundwater）aw1（2）非結(jié)合水分）非結(jié)合水分（unboundwater）（equilibriumwater）例例:10kg牛肉在牛肉在20、

7、相對(duì)濕度為、相對(duì)濕度為0.60的空氣中的空氣中達(dá)到解濕平衡，將失去多少水？這時(shí)牛肉中還含多達(dá)到解濕平衡，將失去多少水？這時(shí)牛肉中還含多少克水？（鮮牛肉濕基含水量為少克水？（鮮牛肉濕基含水量為73）解：解： ms=m1(1-w1)=10.0(1-0.73)=2.70kg查圖，線(xiàn)查圖，線(xiàn)4：對(duì)應(yīng)：對(duì)應(yīng)=0.60,x2=0.14牛肉還含水牛肉還含水 mw2=msx2=2.700.14=0.38kgmw1=m-ms=10.0-2.70=7.30kg失水失水W=mw1-mw2=7.30-0.38=6.92kg0.14熱風(fēng)干燥的基本流程熱風(fēng)干燥的基本流程8.3A干燥過(guò)程的物料衡算干燥過(guò)程的物料衡算1.1.

8、水分蒸發(fā)量和產(chǎn)品量水分蒸發(fā)量和產(chǎn)品量)w(m)w(mm2s21111211211wwmm22111wwwmW2.2.干燥空氣用量干燥空氣用量對(duì)進(jìn)出干燥器的水分作衡算：對(duì)進(jìn)出干燥器的水分作衡算：W)x(xm)HL(Hs211212HHWL以以絕對(duì)干燥物料作物料衡算絕對(duì)干燥物料作物料衡算122111wwmmWLl 設(shè)稱(chēng)作單位空氣用量，稱(chēng)作單位空氣用量，kgd/kgw8.3B干燥過(guò)程的熱量衡算干燥過(guò)程的熱量衡算1.1.耗熱量耗熱量222120cmLhQ)Wcc(mLhQsLws1L12202WcQ)(cm)hL(hQws121HHl)/W(cmqss122蒸發(fā)蒸發(fā)1kg水相應(yīng)物料升溫所需熱量水相應(yīng)物

9、料升溫所需熱量,J/kgw102cqq)hl(hqwLs2.2.熱效率熱效率)hl(hhqhQhWvvv01qL=QL/W令：令：q=Q/W 稱(chēng)單位熱耗，稱(chēng)單位熱耗，J/kgw112202WcQ)(cm)hL(hQwLs則則例例8-3用回轉(zhuǎn)干燥器干燥濕糖，進(jìn)料濕糖濕基用回轉(zhuǎn)干燥器干燥濕糖，進(jìn)料濕糖濕基含水量為含水量為1.28%,溫度為溫度為31，每小時(shí)生產(chǎn)濕基，每小時(shí)生產(chǎn)濕基含水量為含水量為0.18%的產(chǎn)品的產(chǎn)品4000kg,出料溫度出料溫度36。所。所用空氣的溫度用空氣的溫度20，濕球溫度為，濕球溫度為17，經(jīng)加熱器，經(jīng)加熱器加熱至加熱至97后進(jìn)入干燥室，排出干燥室的空氣溫后進(jìn)入干燥室，排出

10、干燥室的空氣溫度為度為40，濕球溫度，濕球溫度32。已知產(chǎn)品的比熱容為。已知產(chǎn)品的比熱容為1.26kJ/(kgK)。試求：試求：（1）水分蒸發(fā)量；）水分蒸發(fā)量；（2）空氣消耗量；）空氣消耗量；（3）加熱器所用表壓）加熱器所用表壓100kPa的加熱蒸汽消耗量；的加熱蒸汽消耗量；（4）干燥器的散熱損失；）干燥器的散熱損失；（5）干燥器的熱效率。）干燥器的熱效率。（1）水分蒸發(fā)量）水分蒸發(fā)量44.6kg/h0.012810.00180.0128400011212wwwmW（2）空氣用量）空氣用量查圖查圖7-20濕空氣的濕空氣的h-H圖，得圖，得dv2dv10/kg0.028kg/kg0.011kg

11、HHH/hkg102.620.0110.02844.6d312HHWL（3）加熱器中蒸汽用量）加熱器中蒸汽用量由由h-H圖可查得圖可查得h0=49kJ/kgd,h1=125kJ/kgd, Tw1=38 h2=113kJ/kgd解解kJ/h1019849)(125102.62)3301hL(hQ90kg/h2205101983hQSv（4）干燥器的散熱損失）干燥器的散熱損失（5）干燥器的熱效率）干燥器的熱效率0.54210198240544.63QhWv112202Wc)(cm)hL(hQQwsL1.26400049)(1132620198000kJ/h1012.0314.1744.631363

12、本本次次習(xí)習(xí)題題p.292568.3C干燥過(guò)程空氣狀態(tài)變化分析干燥過(guò)程空氣狀態(tài)變化分析1.絕熱干燥過(guò)程絕熱干燥過(guò)程代入01)hl(hqLswqqc)hl(h112n)hl(h12令令Lswqqcn1nHHhh1212 n=0,則則h2=h1，稱(chēng)為絕熱干燥過(guò)程。稱(chēng)為絕熱干燥過(guò)程。n物料帶熱散熱凈和物料帶熱散熱凈和102cqq)hl(hqwLs大多數(shù)情況下大多數(shù)情況下,n qllT1T2T0hHABCDC=0=0例例:用氣流干燥器將濕基含水量用氣流干燥器將濕基含水量w1=5的食品的食品物料干燥到物料干燥到w2=0.25,產(chǎn)品量產(chǎn)品量m2=1000kg/h。加熱介。加熱介質(zhì)用質(zhì)用T0=20，0=0.

13、80的新鮮空氣經(jīng)加熱器加熱到的新鮮空氣經(jīng)加熱器加熱到T1=140，進(jìn)入干燥器，出口溫度，進(jìn)入干燥器，出口溫度T2=95，物料，物料入口溫度入口溫度1=50，出口溫度，出口溫度2=80，干物料比，干物料比熱容熱容cs=1.256kJ/(kg.K)。若此干燥過(guò)程為絕熱干燥過(guò)程，求水分蒸若此干燥過(guò)程為絕熱干燥過(guò)程，求水分蒸發(fā)量發(fā)量W，空氣用量，空氣用量l和熱消耗和熱消耗q；若已知干燥器表面散熱若已知干燥器表面散熱QL=33.4MJ/h，試求出，試求出口空氣的濕含量口空氣的濕含量H2以及此實(shí)際干燥過(guò)程的以及此實(shí)際干燥過(guò)程的l和和q。解：絕熱干燥過(guò)程解：絕熱干燥過(guò)程50kg/h0.0510.00250.

14、05100011212wwwmWwd12/kg56kg0.0120.03011HHlq=l(h1-h0）=56(173-50)=6.89103kJ/kgw(2)實(shí)際干燥過(guò)程實(shí)際干燥過(guò)程qL=QL/W=33400/50=668kJ/kgw在在h-H圖上，查圖上，查T(mén)0=20，0=0.80,h0=50kJ/kgdT1=140，h1=173kJ/kgd，H0=H1=0.012kgv/kgd。過(guò)過(guò)B點(diǎn)作等點(diǎn)作等h線(xiàn)交線(xiàn)交T2=95等溫線(xiàn)與等溫線(xiàn)與C，查得，查得H2=0.030kgv/kgd,如圖所示。則：如圖所示。則：T1T2T0hHABCDC=0=0n= cw1-qs-qL=4.18750-754-

15、668=-1213kJ/kgwvkgkJHHhhn/121311在在H1H2間任取間任取H=HD=0.025h=hD=h1+n(HD-H1)=173-1213(0.025-0.012)=10.2103kJ/kgw由由HD,hD確定點(diǎn)確定點(diǎn)D,作直線(xiàn)作直線(xiàn)BD交交T2=95等溫線(xiàn)于等溫線(xiàn)于點(diǎn)點(diǎn)C,查查C的的H2=0.02483012. 0024. 01112HHlkgd/kgwq=l(h1-h0)=83(173-50)=10.2103kJ/kgwqs=m2cs(2-1)/W=10001.256(80-50)/50=754kJ/kgwn0的過(guò)程少見(jiàn)。的過(guò)程少見(jiàn)。如干燥需熱部分加于干燥室，則如干燥需

16、熱部分加于干燥室，則n0。3.3.中間加熱空氣的干燥過(guò)程中間加熱空氣的干燥過(guò)程AB+CB”=AB,加熱量相同。加熱量相同。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：空氣入干空氣入干燥室溫度較低，利于燥室溫度較低，利于熱敏料干燥。熱敏料干燥。1.1.干燥過(guò)程中的傳熱和傳質(zhì)干燥過(guò)程中的傳熱和傳質(zhì)（1）外部傳熱和傳質(zhì)）外部傳熱和傳質(zhì) 外部傳熱外部傳熱是對(duì)流傳是對(duì)流傳熱，熱流密度熱，熱流密度q=(T-Ts)外部傳質(zhì)外部傳質(zhì)也是對(duì)也是對(duì)流傳質(zhì)，（流傳質(zhì)，（ps-p）是傳質(zhì)的推動(dòng)力。是傳質(zhì)的推動(dòng)力。8.4A 干燥機(jī)理干燥機(jī)理（2）內(nèi)部傳熱和傳質(zhì)）內(nèi)部傳熱和傳質(zhì)液態(tài)擴(kuò)散液態(tài)擴(kuò)散氣態(tài)擴(kuò)散氣態(tài)擴(kuò)散熱流動(dòng)熱流動(dòng)2.2.表面汽化控制和內(nèi)部擴(kuò)散控

17、制表面汽化控制和內(nèi)部擴(kuò)散控制毛細(xì)管流動(dòng)毛細(xì)管流動(dòng)物料內(nèi)的傳熱都是熱傳導(dǎo)，遵從傅立葉定律物料內(nèi)的傳熱都是熱傳導(dǎo)，遵從傅立葉定律內(nèi)部的傳質(zhì)機(jī)理比較復(fù)雜，是下面幾種機(jī)理的內(nèi)部的傳質(zhì)機(jī)理比較復(fù)雜，是下面幾種機(jī)理的一種或是幾種的結(jié)合一種或是幾種的結(jié)合:（1）表面汽化控制）表面汽化控制像糖、鹽等潮濕的晶體物料，像糖、鹽等潮濕的晶體物料，水分的去除主要由外部擴(kuò)散傳質(zhì)所控制。水分的去除主要由外部擴(kuò)散傳質(zhì)所控制。（2）內(nèi)部擴(kuò)散控制）內(nèi)部擴(kuò)散控制如面包、明膠等在干燥時(shí)，如面包、明膠等在干燥時(shí)，同一物料的整個(gè)干燥過(guò)程，一般前階段為表同一物料的整個(gè)干燥過(guò)程，一般前階段為表面汽化控制，后階段為內(nèi)部擴(kuò)散控制。面汽化控制，

18、后階段為內(nèi)部擴(kuò)散控制。8.4B干燥速率干燥速率1.1.干燥速率式干燥速率式，AdtdWu 因?yàn)橐驗(yàn)閐W=-msdx故故Adtdxmus干燥速率（干燥速率（rateofdrying）定義：）定義：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)在單位面積上除去的汽化水分量單位時(shí)間內(nèi)在單位面積上除去的汽化水分量用符號(hào)用符號(hào)u表示，單位為表示，單位為kgw/(m2s)其內(nèi)部傳質(zhì)速率較小，為內(nèi)部擴(kuò)散控制其內(nèi)部傳質(zhì)速率較小，為內(nèi)部擴(kuò)散控制2.2.干燥曲線(xiàn)與干燥速率曲線(xiàn)干燥曲線(xiàn)與干燥速率曲線(xiàn)（1）干燥曲線(xiàn)）干燥曲線(xiàn)通常將通常將x-t曲線(xiàn)曲線(xiàn),稱(chēng)作干燥曲線(xiàn)稱(chēng)作干燥曲線(xiàn)（2）干燥速率曲線(xiàn)）干燥速率曲線(xiàn)u-t曲線(xiàn)和曲線(xiàn)和u-x曲線(xiàn)，稱(chēng)為干燥速率曲線(xiàn)

19、。曲線(xiàn)，稱(chēng)為干燥速率曲線(xiàn)。AB段段物料預(yù)熱段；物料預(yù)熱段；.BC段段恒速恒速干燥階段；干燥階段；CE段段降速降速干燥階段干燥階段臨界點(diǎn)臨界點(diǎn)3 3恒速干燥階段恒速干燥階段huAdthdW)T(Tqv0vw)T(Thhquwvv0上式為理論上計(jì)算恒速干燥階段干燥速率上式為理論上計(jì)算恒速干燥階段干燥速率u0的方程。的方程?？諝鈱?duì)物料的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)空氣對(duì)物料的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的經(jīng)驗(yàn)公式：的經(jīng)驗(yàn)公式：（1）空氣平行流過(guò)物料表面空氣平行流過(guò)物料表面，空氣質(zhì)量流量，空氣質(zhì)量流量qm=0.75.0kg/(m2s)范圍內(nèi)有：范圍內(nèi)有：（2）空氣垂直流過(guò)物料表面空氣垂直流過(guò)物料表面，空氣質(zhì)量流量，空氣質(zhì)量流量qm=

20、1.15.5kg/(m2s)范圍內(nèi)有：范圍內(nèi)有：0.814.3mq 0.3724.1mq 物料干燥達(dá)臨界點(diǎn)物料干燥達(dá)臨界點(diǎn)C時(shí)的物料含水量時(shí)的物料含水量xc,稱(chēng)為稱(chēng)為臨界含水量臨界含水量（criticalwatercontent）。）。4.干燥的臨界點(diǎn)干燥的臨界點(diǎn)恒速干燥階段到降速干燥階段的轉(zhuǎn)折點(diǎn)恒速干燥階段到降速干燥階段的轉(zhuǎn)折點(diǎn)C，稱(chēng)為干燥過(guò)程的稱(chēng)為干燥過(guò)程的臨界點(diǎn)臨界點(diǎn).5.5.降速干燥階段降速干燥階段此階段的干燥機(jī)理已轉(zhuǎn)為此階段的干燥機(jī)理已轉(zhuǎn)為內(nèi)部擴(kuò)內(nèi)部擴(kuò)散控制散控制,開(kāi)始汽化物料的開(kāi)始汽化物料的結(jié)合水分結(jié)合水分。標(biāo)志干燥機(jī)理的轉(zhuǎn)折：標(biāo)志干燥機(jī)理的轉(zhuǎn)折：干燥由表面汽化控制到內(nèi)部擴(kuò)散控制的

21、轉(zhuǎn)變點(diǎn)干燥由表面汽化控制到內(nèi)部擴(kuò)散控制的轉(zhuǎn)變點(diǎn)物料由去除非結(jié)合水到去除結(jié)合水的轉(zhuǎn)折點(diǎn)物料由去除非結(jié)合水到去除結(jié)合水的轉(zhuǎn)折點(diǎn)到達(dá)到達(dá)E點(diǎn)，點(diǎn)，x達(dá)到達(dá)到平衡含水量平衡含水量xe干燥停止，干燥停止，u = 08.4C干燥時(shí)間的計(jì)算干燥時(shí)間的計(jì)算1.1.恒速階段的干燥時(shí)間恒速階段的干燥時(shí)間dtAdxmus0cxxstdxAumdt1100011Au)x(xmtcs2.2.降速階段的干燥時(shí)間降速階段的干燥時(shí)間ccxxsxxtsudxAmudxAmdtt22202eecxxuxxuk0如已知降速階段的干燥速率曲線(xiàn)，如已知降速階段的干燥速率曲線(xiàn)，直線(xiàn)斜率為：直線(xiàn)斜率為：可用圖解積分法求得可用圖解積分法求得

22、積分項(xiàng)積分項(xiàng)的值的值,如缺乏降速階段數(shù)據(jù)，可用近似計(jì)算處理如缺乏降速階段數(shù)據(jù)，可用近似計(jì)算處理假定降速階段假定降速階段u與與x 呈線(xiàn)性關(guān)系呈線(xiàn)性關(guān)系xcxeuxuxcxxudx2cxxesxxxAkmt2d23.3.干燥的總時(shí)間干燥的總時(shí)間 t = t1 + t2)ln(2121eececcsxxxxxxxxAkmttt)xk(xue11)xk(xuec110eecxxuxxuk0011Au)x(xmtcseecsxxxxlnAkmt22幾幾小小時(shí)時(shí)？還還需需/ /k kg g燥燥到到0 0. .0 05 5k kg g用用了了6 6小小時(shí)時(shí)，再再繼繼續(xù)續(xù)干干/ /k kg g0 0. .1

23、10 0k kg g5 5干干燥燥到到將將物物料料從從含含水水量量0 0. .3 3, ,/ /k kg gk kg g平平衡衡含含水水量量為為0 0. .0 04 4, ,/ /k kg gk kg g臨臨界界含含水水量量為為0 0. .1 15 5某某物物料料在在一一恒恒定定條條件件下下d dw wd dw wd dw wd dw w0.050.10,0.35,0.15,0.04,321xxxxxce)xxxxxxxx(Akmtteececcs2121ln6)0.040.100.040.15ln0.05(Akms2.47AkmseesxxxxAkmt323ln解：4

24、.4h0.040.050.040.10ln2.47本本次次習(xí)習(xí)題題p.2921211第二節(jié)第二節(jié) 干燥設(shè)備干燥設(shè)備8-5 8-5 對(duì)流干燥設(shè)備對(duì)流干燥設(shè)備8-6 8-6 其它干燥設(shè)備其它干燥設(shè)備1.1.廂式干燥器廂式干燥器（cabinetdryer)即盤(pán)架式干燥器（即盤(pán)架式干燥器（traydryer）,廂內(nèi)有多層支架，裝有物料淺盤(pán)置于支架上廂內(nèi)有多層支架，裝有物料淺盤(pán)置于支架上空氣由風(fēng)機(jī)吸入廂內(nèi)，加熱后均勻地送入各層空氣由風(fēng)機(jī)吸入廂內(nèi)，加熱后均勻地送入各層常壓間歇操作常壓間歇操作2.2.隧道式干燥器隧道式干燥器（tunneldryer)隧道的兩端進(jìn)、出料車(chē)處設(shè)置有密封門(mén)隧道的兩端進(jìn)、出料車(chē)處設(shè)

25、置有密封門(mén)裝有物料的料盤(pán)擺放在料車(chē)上，裝有物料的料盤(pán)擺放在料車(chē)上，風(fēng)機(jī)使已預(yù)熱的空氣形強(qiáng)大氣流在干燥室中流動(dòng)風(fēng)機(jī)使已預(yù)熱的空氣形強(qiáng)大氣流在干燥室中流動(dòng)3.3.帶式干燥器帶式干燥器（beltdryer)組成組成：干燥室、輸送帶、風(fēng)機(jī)、加熱器、提升機(jī)、干燥室、輸送帶、風(fēng)機(jī)、加熱器、提升機(jī)、排氣管等排氣管等輸送帶呈環(huán)形，介質(zhì)以輸送帶呈環(huán)形，介質(zhì)以穿流穿流方式流過(guò)網(wǎng)帶方式流過(guò)網(wǎng)帶上下相鄰的兩根環(huán)帶運(yùn)動(dòng)方向相反，上下相鄰的兩根環(huán)帶運(yùn)動(dòng)方向相反，濕物料從最上層輸送帶加入，依次落入下層輸送濕物料從最上層輸送帶加入，依次落入下層輸送帶，干物料從下部卸出。帶，干物料從下部卸出。4.4.氣流干燥器氣流干燥器（pn

26、eumaticdryer）加熱系統(tǒng)加熱系統(tǒng)由空氣過(guò)濾器，風(fēng)由空氣過(guò)濾器，風(fēng)機(jī)和預(yù)熱器組成；機(jī)和預(yù)熱器組成；干燥室干燥室由圓形長(zhǎng)管組成；由圓形長(zhǎng)管組成；加料系統(tǒng)加料系統(tǒng)由料斗和加料器組成由料斗和加料器組成；氣、固分離和粉塵回收系統(tǒng)氣、固分離和粉塵回收系統(tǒng)由旋風(fēng)分離器和風(fēng)機(jī)等組成由旋風(fēng)分離器和風(fēng)機(jī)等組成主要由四部分組成：主要由四部分組成：主要由四部分組成：主要由四部分組成：空氣預(yù)熱系統(tǒng)空氣預(yù)熱系統(tǒng)由風(fēng)機(jī)和加熱器組成由風(fēng)機(jī)和加熱器組成干燥室干燥室設(shè)有分布板的沸騰室；設(shè)有分布板的沸騰室；加料系統(tǒng)加料系統(tǒng)由料斗和進(jìn)料器組成；由料斗和進(jìn)料器組成；卸料及粉塵分離卸料及粉塵分離系統(tǒng)系統(tǒng)5.5.流化床干燥器流化

27、床干燥器（fluidized-beddryer）由卸料管、由卸料管、旋風(fēng)分離器、旋風(fēng)分離器、風(fēng)機(jī)及袋濾器等組成風(fēng)機(jī)及袋濾器等組成一般由干燥室、冷凝一般由干燥室、冷凝器和真空泵等三個(gè)主要器和真空泵等三個(gè)主要部分組成。部分組成。（cabinetdryerwithvacuum）1.真空干燥箱真空干燥箱2.2.滾筒干燥器滾筒干燥器（drumdryer）是一種熱傳導(dǎo)式的連續(xù)式干燥器是一種熱傳導(dǎo)式的連續(xù)式干燥器主要組成部分：主要組成部分：滾筒滾筒可以轉(zhuǎn)動(dòng)的金屬圓筒；可以轉(zhuǎn)動(dòng)的金屬圓筒；加熱系統(tǒng)加熱系統(tǒng)由加熱劑由加熱劑（蒸（蒸汽或熱水等）供應(yīng)汽或熱水等）供應(yīng)機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)組成組成排氣系統(tǒng)排氣系統(tǒng)排除蒸汽排除蒸汽及

28、不凝性氣體及不凝性氣體輔助機(jī)構(gòu)輔助機(jī)構(gòu)加料、卸加料、卸料器等料器等3.紅外線(xiàn)干燥器紅外線(xiàn)干燥器（infrareddryer）輻射器發(fā)射出紅外線(xiàn)輻射至傳送帶上的物料，輻射器發(fā)射出紅外線(xiàn)輻射至傳送帶上的物料，能量被物料吸收而使水分汽化，能量被物料吸收而使水分汽化，通入的空氣作為載濕體將水汽不斷帶走。通入的空氣作為載濕體將水汽不斷帶走。4.4.微波干燥器微波干燥器（microwavedryer）優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)干燥速率快干燥速率快保持食品營(yíng)養(yǎng)和風(fēng)味保持食品營(yíng)養(yǎng)和風(fēng)味避免表面硬化和局部過(guò)避免表面硬化和局部過(guò)熱熱熱效率高熱效率高噴霧干燥（噴霧干燥（spraydrying）是用霧化器將料液）是用霧化器將料液分散成

29、霧滴，與熱空氣等干燥介質(zhì)直接接觸，使分散成霧滴，與熱空氣等干燥介質(zhì)直接接觸，使水分迅速蒸發(fā)的干燥方法。水分迅速蒸發(fā)的干燥方法。 8-78-7噴霧干燥原理及應(yīng)用噴霧干燥原理及應(yīng)用8.7A 8.7A 噴霧干燥原理噴霧干燥原理8.7B 8.7B 噴霧干燥的特點(diǎn)和應(yīng)用噴霧干燥的特點(diǎn)和應(yīng)用8-88-8噴霧干燥設(shè)備噴霧干燥設(shè)備8.8A 8.8A 霧化器霧化器8.8B 8.8B 噴霧干燥塔噴霧干燥塔1.1.噴霧干燥流程噴霧干燥流程8.7A 噴霧干噴霧干 燥原理燥原理2.2.物料衡算和熱量衡算物料衡算和熱量衡算物料衡算中，干物料質(zhì)量恒定物料衡算中，干物料質(zhì)量恒定,干空氣的質(zhì)量干空氣的質(zhì)量流量恒定。流量恒定。3

30、.3.噴霧干燥速率和時(shí)間噴霧干燥速率和時(shí)間)TA(Tw 因因A很大，很大，很大，故很大，故dW/dt 很大。很大。噴霧干燥時(shí)間為噴霧干燥時(shí)間為恒速和降速恒速和降速階段干燥時(shí)間之和階段干燥時(shí)間之和T)x(xhd)T(Thdtaeccvpwav128220l屬屬對(duì)流干燥對(duì)流干燥,干燥靜力學(xué)中討論的對(duì)流干燥的干燥靜力學(xué)中討論的對(duì)流干燥的物料衡算和熱量衡算原則適用于噴霧干燥。物料衡算和熱量衡算原則適用于噴霧干燥。熱量衡算時(shí)，熱量衡算時(shí)，n =0,可作為可作為絕熱干燥絕熱干燥過(guò)程處理過(guò)程處理8.7B噴霧干燥的特點(diǎn)和應(yīng)用噴霧干燥的特點(diǎn)和應(yīng)用1.1.噴霧干燥的特點(diǎn)噴霧干燥的特點(diǎn)（1）干燥時(shí)間很短）干燥時(shí)間很

31、短數(shù)十秒甚至數(shù)秒內(nèi)數(shù)十秒甚至數(shù)秒內(nèi)（2）干燥溫度較低）干燥溫度較低TTw(5060)（3）簡(jiǎn)化工藝流程）簡(jiǎn)化工藝流程蒸發(fā)，結(jié)晶，干燥，粉碎，蒸發(fā)，結(jié)晶，干燥，粉碎，篩分等操作一次完成篩分等操作一次完成（4）適于連續(xù)化生產(chǎn)）適于連續(xù)化生產(chǎn)（5）能滿(mǎn)足不同食品生產(chǎn)工藝要求）能滿(mǎn)足不同食品生產(chǎn)工藝要求可用以制微膠囊產(chǎn)品可用以制微膠囊產(chǎn)品2.2.噴霧干燥在食品工業(yè)中的應(yīng)用噴霧干燥在食品工業(yè)中的應(yīng)用廣泛用于生產(chǎn)：各種奶粉，蛋粉；葡萄糖，廣泛用于生產(chǎn)：各種奶粉，蛋粉；葡萄糖，植物蛋白粉；果蔬干粉制品；速溶茶，速溶咖植物蛋白粉；果蔬干粉制品；速溶茶，速溶咖啡，香料；魚(yú)粉，肉精；酵母粉，酶制劑等啡，香料；魚(yú)粉

32、，肉精；酵母粉，酶制劑等1 1 壓力式霧化器壓力式霧化器8.8A霧化器霧化器在介質(zhì)的摩擦作用下，在介質(zhì)的摩擦作用下，液膜伸長(zhǎng)變薄，撕裂成細(xì)液膜伸長(zhǎng)變薄，撕裂成細(xì)絲，進(jìn)一步斷裂成霧滴。絲，進(jìn)一步斷裂成霧滴。（1）工作原理）工作原理主要由液體主要由液體切向入口切向入口,旋轉(zhuǎn)室旋轉(zhuǎn)室,噴嘴孔噴嘴孔等組成等組成由高壓泵輸送的液體自切向入口進(jìn)入旋轉(zhuǎn)由高壓泵輸送的液體自切向入口進(jìn)入旋轉(zhuǎn)室，在室內(nèi)旋轉(zhuǎn)。室，在室內(nèi)旋轉(zhuǎn)。靜壓能靜壓能轉(zhuǎn)變?yōu)橄蚯靶D(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)橄蚯靶D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的液體的運(yùn)動(dòng)的液體的動(dòng)能動(dòng)能，從噴，從噴嘴孔噴出。嘴孔噴出。噴嘴中央形成噴嘴中央形成空氣旋流空氣旋流液體則形成繞空氣心旋轉(zhuǎn)的液體則形成繞空氣心旋轉(zhuǎn)的

33、環(huán)形薄膜環(huán)形薄膜（2）結(jié)構(gòu)型式）結(jié)構(gòu)型式旋轉(zhuǎn)型壓力霧化器旋轉(zhuǎn)型壓力霧化器離心型壓力霧化器離心型壓力霧化器（3）滴徑）滴徑)0.03083.96p(0.00432)ex0.0113(00tvsuudd例例奶粉車(chē)間進(jìn)噴霧干燥塔熱風(fēng)溫度為奶粉車(chē)間進(jìn)噴霧干燥塔熱風(fēng)溫度為145，排，排風(fēng)相對(duì)濕度風(fēng)相對(duì)濕度10。車(chē)間空氣溫度。車(chē)間空氣溫度24，相對(duì)濕度，相對(duì)濕度60。每小時(shí)噴含固形物每小時(shí)噴含固形物46的濃縮奶的濃縮奶450kg，濃奶含固形物，濃奶含固形物46，奶粉含水，奶粉含水2.5。（。（1）求每小時(shí)空氣用量；（）求每小時(shí)空氣用量；（2）求空氣加熱器需表壓求空氣加熱器需表壓0.7MPa的蒸汽量；（的蒸

34、汽量；（3）若傳熱系）若傳熱系數(shù)為數(shù)為1200W/(m2K)，求加熱器換熱面積。，求加熱器換熱面積。解解查空氣查空氣h-H圖，由圖，由T0=24,=60查得查得H0=0.012kgv/kgd，h0=50kJ/kgd, h1=178kJ/kgd.設(shè)絕熱干燥，由設(shè)絕熱干燥，由2=0.10曲線(xiàn)與等曲線(xiàn)與等h1線(xiàn)交點(diǎn)，得線(xiàn)交點(diǎn)，得H2=0.035kgv/kgd238kg/h0.02510.0250.5445012211wwwmW（1）/hkg101.030.0120.035238d412HHWL（2）查水蒸氣表，）查水蒸氣表，p =800kPa對(duì)應(yīng)對(duì)應(yīng)T=170.4,vh=2053kJ/kg。S =/

35、vh=1.32106/2053=642kg/h（3）加熱器）加熱器T1=170.4-24=146.4KT2=170.4-145=25.4K69.1K25.4146.4ln25.4146.4ln2121TTTTTm2364.42m69.11200/360010101.32mTKAkJ/h101.3250178101.036401hhL本本次次習(xí)習(xí)題題p.29313142.2.離心式霧化器離心式霧化器（1）工作原理）工作原理料液被輸送到高速旋轉(zhuǎn)的盤(pán)上，料液被輸送到高速旋轉(zhuǎn)的盤(pán)上，在旋轉(zhuǎn)面上，伸展為薄膜，在旋轉(zhuǎn)面上，伸展為薄膜，沿轉(zhuǎn)盤(pán)周邊伸展，沿轉(zhuǎn)盤(pán)周邊伸展，一定距離后破裂，一定距離后破裂，分散為霧

36、滴。分散為霧滴。霧化的能量來(lái)源于霧化的能量來(lái)源于轉(zhuǎn)盤(pán)旋轉(zhuǎn)的動(dòng)能轉(zhuǎn)盤(pán)旋轉(zhuǎn)的動(dòng)能（2） 結(jié)構(gòu)型式結(jié)構(gòu)型式分光滑盤(pán)分光滑盤(pán)和非光滑盤(pán)和非光滑盤(pán)（3） 噴霧矩噴霧矩0.160.25m0.3d0.9993.46)(nqDR(m)霧滴從轉(zhuǎn)盤(pán)自水平方向甩出后的運(yùn)動(dòng)軌跡霧滴從轉(zhuǎn)盤(pán)自水平方向甩出后的運(yùn)動(dòng)軌跡噴霧矩半徑：噴霧矩半徑： 在圓盤(pán)下在圓盤(pán)下0.9m處的平面上處的平面上占全噴霧質(zhì)量占全噴霧質(zhì)量99%的霧滴噴灑圓的半徑（的霧滴噴灑圓的半徑（R99）0.90.9m(R99)0.93.3.氣流式霧化器氣流式霧化器氣液兩相很大相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度形成的摩擦力氣液兩相很大相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度形成的摩擦力源于高速氣流的動(dòng)能源于高速氣

37、流的動(dòng)能（1）工作原理）工作原理采用壓縮空氣或蒸汽，采用壓縮空氣或蒸汽，以很高的速度（以很高的速度（300m/s或聲速）流動(dòng)，或聲速）流動(dòng)，帶動(dòng)料液從噴嘴噴出帶動(dòng)料液從噴嘴噴出霧化力霧化力：霧化能量霧化能量：（2）結(jié)構(gòu)型式）結(jié)構(gòu)型式分分內(nèi)部混合式、外部混合式內(nèi)部混合式、外部混合式和和內(nèi)外混合式內(nèi)外混合式等型式等型式8.8B噴霧干燥塔噴霧干燥塔1.1.干燥塔內(nèi)霧滴與熱空氣的流向干燥塔內(nèi)霧滴與熱空氣的流向分分向上并流向上并流 向下并流向下并流（1）并流）并流（2）逆流）逆流熱風(fēng)向上，料液噴下熱風(fēng)向上，料液噴下（3）混流）混流既有并流，又有逆流既有并流，又有逆流干燥強(qiáng)度法干燥強(qiáng)度法10.031STU

38、31)1.05(SUWD 噴霧矩法噴霧矩法992.25RD 塔高塔高壓力式霧化器一般壓力式霧化器一般H =（35）D離心式霧化器離心式霧化器H =（0.51）D2.2.噴霧干燥塔的直徑和高度噴霧干燥塔的直徑和高度(1) 塔徑塔徑塔徑：塔徑：干燥強(qiáng)度干燥強(qiáng)度Us,單位為單位為kgw/(m3h)冷凍干燥（冷凍干燥（freezedrying）又稱(chēng)）又稱(chēng)冷凍升華干燥冷凍升華干燥或或真空冷凍干燥真空冷凍干燥，簡(jiǎn)稱(chēng)凍干。，簡(jiǎn)稱(chēng)凍干。然后在真空條件下使物料中的水分由固態(tài)冰直接升然后在真空條件下使物料中的水分由固態(tài)冰直接升華為水蒸氣而排除的干燥方法。華為水蒸氣而排除的干燥方法。8-9 8-9 冷凍干燥原理冷凍干燥原理8.9A 8.9A 冷凍干燥基本原理和過(guò)程冷凍干燥基本原理和過(guò)程8.9B 8.9B 冷凍干燥方程冷凍干燥方程8-10 8-10 冷凍干燥裝置冷凍干燥裝置8-10A 8-10A 冷凍干燥設(shè)備冷凍干燥設(shè)備8.10B 8.10B 冷凍干燥裝置型式冷凍干燥裝置型式1.1.凍結(jié)物料水分的升華凍結(jié)物料水分的升華將固態(tài)水在低于三相點(diǎn)的一定壓力下加熱，水將固態(tài)水在低于三相