幹燥器:将被幹燥物料置于真空條件下進行加熱幹燥-中文百科頻道

幹燥器

簡介

幹燥器是通過加熱使物料中的濕分(一般指水分或其他可揮發性液體成分)汽化逸出，以獲得規定濕含量的固體物料的機械設備。

發展曆史

遠古以來，人類就習慣于用天然熱源和自然通風來幹燥物料，完全受自然條件制約，生産能力低下。随生産的發展，它們逐漸為人工可控制的熱源和機械通風除濕手段所代替。

近代進化

近代幹燥器開始使用的是間歇操作的固定床式幹燥器。19世紀中葉，洞道式幹燥器的使用，标志着幹燥器由間歇操作向連續操作方向的發展。回轉圓筒幹燥器則較好地實現了顆粒物料的攪動，幹燥能力和強度得以提高。一些行業則分别發展了适應本行業要求的連續操作幹燥器，如紡織、造紙行業的滾筒幹燥器。

20世紀初期，乳品生産開始應用噴霧幹燥器，為大規模幹燥液态物料提供了有力的工具。40年代開始，随着流化技術的發展，高強度、高生産率的沸騰床和氣流式幹燥器相繼出現。而冷凍升華、輻射和介電式幹燥器則為滿足特殊要求提供了新的手段。60年代開始發展了遠紅外和微波幹燥器。

應用

幹燥過程需要消耗大量熱能，為了節省能量，某些濕含量高的物料、含有固體物質的懸浮液或溶液一般先經機械脫水或加熱蒸發，再在幹燥器内幹燥，以得到幹的固體。

幹燥的目的是為了物料使用或進一步加工的需要。如木材在制作木模、木器前的幹燥可以防止制品變形，陶瓷坯料在煅燒前的幹燥可以防止成品龜裂。另外幹燥後的物料也便于運輸和貯存，如将收獲的糧食幹燥到一定濕含量以下，以防黴變。由于自然幹燥遠不能滿足生産發展的需要，各種機械化幹燥器越來越廣泛地得到應用。

熱量從高溫熱源以各種方式傳遞給濕物料，使物料表面濕分汽化并逸散到外部空間，從而在物料表面和内部出現濕含量的差别。内部濕分向表面擴散并汽化，使物料濕含量不斷降低，逐步完成物料整體的幹燥。

物料的幹燥速率取決于表面汽化速率和内部濕分的擴散速率。通常幹燥前期的幹燥速率受表面汽化速率控制；而後，隻要幹燥的外部條件不變，物料的幹燥速率和表面溫度即保持穩定，這個階段稱為恒速幹燥階段；當物料濕含量降低到某一程度，内部濕分向表面的擴散速率降低，并小于表面汽化速率時，幹燥速率即主要由内部擴散速率決定，并随濕含量的降低而不斷降低，這個階段稱為降速幹燥階段。

曆史沿革

幹燥器可按操作過程、操作壓力、加熱方式濕物料運動方式或結構等不同特征分類。按操作過程，幹燥器分為間歇式(分批操作)和連續式兩類

按操作壓力，幹燥器分為常壓幹燥器和真空幹燥器兩類，在真空下操作可降低空間的濕分蒸汽分壓而加速幹燥過程，且可降低濕分沸點和物料幹燥溫度，蒸汽不易外洩，所以，真空幹燥器适用于幹燥熱敏性、易氧化、易爆和有毒物料以及濕分蒸汽需要回收的場合

按加熱方式，幹燥器分為對流式、傳導式、輻射式、介電式等類型。對流式幹燥器又稱直接幹燥器，是利用熱的幹燥介質與濕物料直接接觸，以對流方式傳遞熱量，并将生成的蒸汽帶走；傳導式幹燥器又稱間接式幹燥器，它利用傳導方式由熱源通過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設置的低溫冷凝器表面冷凝等方法移去。這類幹燥器不使用幹燥介質，熱效率較高，産品不受污染，但幹燥能力受金屬壁傳熱面積的限制，結構也較複雜，常在真空下操作；輻射式幹燥器是利用各種輻射器發射出一定波長範圍的電磁波，被濕物料表面有選擇地吸收後轉變為熱量進行幹燥；介電式幹燥器是利用高頻電場作用，使濕物料内部發生熱效應進行幹燥。

按濕物料的運動方式，幹燥器可分為固定床式、攪動式、噴霧式和組合式；按結構，幹燥器可分為廂式幹燥器、輸送機式幹燥器、滾筒式幹燥器、立式幹燥器、機械攪拌式幹燥器、回轉式幹燥器、流化床式幹燥器、氣流式幹燥器、振動式幹燥器、噴霧式幹燥器以及組合式幹燥器等多種。

對濕物料進行幹燥的設備。各種生産過程需經幹燥處理的物料是多種多樣的，對幹燥的要求也各不相同,因此幹燥器種類繁多，根據供熱方式，有以下四類：

1.對流幹燥器

應用最廣的一類幹燥器，包括流化幹燥器、氣流幹燥器、廂式幹燥器、噴霧幹燥器、隧道式幹燥器等。此類幹燥器的主要特點是：①熱氣流和固體直接接觸，熱量以對流傳熱方式由熱氣流傳給濕固體,所産生的水汽由氣流帶走；②熱氣流溫度可提高到普通金屬材料所能耐受的最高溫度（約730℃），在高溫下輻射傳熱将成為主要的傳熱方式，并可達到很高的熱量利用率；③氣流的濕度對幹燥速率和産品的最終含水量有影響；④使用低溫氣流時,通常需對氣流先作減濕處理；⑤汽化單位質量水分的能耗較傳導式幹燥器高，最終産品含水量較低時尤甚；⑥需要大量熱氣流以保證水分汽化所需的熱量，如果被幹燥物料的粒徑很小，則除塵裝置龐大而耗資較多；⑦宜在接近常壓條件下操作。

2.傳導幹燥器

包括螺旋輸送幹燥器、滾筒幹燥器、真空耙式幹燥器、冷凍幹燥器等，這一類幹燥器的主要特點是：①熱量通過器壁(通常是金屬壁)，以熱傳導方式傳給濕物料；②物料的表面溫度可以從低于冰點（冷凍幹燥時）到330℃；③便于在減壓和惰性氣氛下操作，揮發的溶劑可回收。常用于易氧化、易分解物料的幹燥，亦适用于處理粉狀物料。

3.輻射幹燥器

通過輻射傳熱，将濕物料加熱進行幹燥。電加熱輻射幹燥器用紅外線燈泡照射被幹燥物料，

使物料溫度升高而幹燥。煤氣加熱幹燥器則燃燒煤氣将金屬或陶瓷輻射闆加熱到400～500℃，使之産生紅外線，用以加熱被幹燥的物料。輻射幹燥器生産強度大，設備緊湊，使用靈活，但能量消耗較大。适用于幹燥表面大而薄的物料，如塑料、布匹、木材、塗漆制品等。

4.介電幹燥器

将被幹燥物料置于高頻電場内，利用高頻電場的交變作用将物體加熱進行幹燥。這種加熱的特點是物料中含水量越高的部位，獲得的熱量越多。由于物料内部的含水量比表面高，因此物料内部獲得的能量較多，物料内部溫度高于表面溫度，從而使溫度梯度和水分擴散方向一緻，可以加快水的汽化，縮短幹燥時間，這種幹燥器特别适用于幹燥過程中容易結殼以及内部的水分難以去盡的物料（如皮革）。介電加熱幹燥的電能消耗很大，目前主要應用于食品及輕工生産。進行幹燥器的設計計算，首先必須選擇合适的幹燥器類型。目前幹燥器的選型還帶有很大的經驗性，主要應當考慮以下幾個方面：①物料和産品的特點②與生産過程有關的條件，例如處理的物料量，幹燥的前處理與後處理情況,揮發的溶劑，是否回收等。③幹燥器的操作性能和經濟指标。

未來發展

幹燥器的未來發展将在深入研究幹燥機理和物料幹燥特性，掌握對不同物料的最優操作條件下，開發和改進幹燥器；另外，大型化、高強度、高經濟性，以及改進對原料的适應性和産品質量，是幹燥器發展的基本趨勢；同時進一步研究和開發新型高效和适應特殊要求的幹燥器，如組合式幹燥器、微波幹燥器和遠紅外幹燥器等。幹燥器的發展還要重視節能和能量綜合利用，如采用各種聯合加熱方式，移植熱泵和熱管技術，開發太陽能幹燥器等；還要發展幹燥器的自動控制技術、以保證最優操作條件的實現；另外，随着人類對環保的重視，改進幹燥器的環境保護措施以減少粉塵和廢氣的外洩等，也将是需要深入研究的方向。4幾種特點編輯真空幹燥箱為較古老的幹燥裝置，箱内被加熱闆分成若幹層。加熱闆中通入熱水或低壓蒸汽作為加熱介質，将鋪有待幹燥藥品的料盤放在加熱闆上，關閉箱門，箱内用真空泵抽成真空。加熱闆在加熱介質的循環流動中将藥品加熱到指定溫度，水分即開始蒸發并随抽真空逐漸抽走。此設備易于控制，可冷凝回收被蒸發的溶媒，幹燥過程中藥品不易被污染，可以用在藥品幹燥、包材滅菌及熱處理上。在上世紀80年代原料藥行業多用此設備為主要幹燥器，但由于不易對料盤進行在線清洗和在線滅菌，幹燥速度慢，工人勞動強度大，而且為實現藥品均一性，幹燥後還要經混粉裝置混合，現原料藥大生産上已很少應用，多用于中、小試生産或包材熱處理。

5.注意事項

（1）幹燥劑不可放得太多，以免沾污坩埚底部。

（2）搬移幹燥器時，要用雙手拿着，用大拇指緊緊按住蓋子。

（3）打開幹燥器時，不能往上掀蓋，應用左手按住幹燥器，右手小心地把蓋子稍微推開，等冷空氣徐徐進入後，才能完全推開，蓋子必須仰放在桌子上。

（4）不可将太熱的物體放入幹燥器中。

（5）有時較熱的物體放入幹燥器中後，空氣受熱膨脹會把蓋子頂起來，為了防止蓋子被打翻，應當用手按住，不時把蓋子稍微推開。

（6）灼燒或烘幹後的坩埚和沉澱，在幹燥器内不宜放置過久，否則會因吸收一些水分而使質量略有增加。

（7）變色矽膠幹燥時為藍色，受潮後變粉紅色。可以在120℃烘受潮的矽膠待其變藍後反複使用，直至破碎不能用為止。

幾種特點

真空幹燥箱為較古老的幹燥裝置，箱内被加熱闆分成若幹層。加熱闆中通入熱水或低壓蒸汽作為加熱介質，将鋪有待幹燥藥品的料盤放在加熱闆上，關閉箱門，箱内用真空泵抽成真空。加熱闆在加熱介質的循環流動中将藥品加熱到指定溫度，水分即開始蒸發并随抽真空逐漸抽走。此設備易于控制，可冷凝回收被蒸發的溶媒，幹燥過程中藥品不易被污染，可以用在藥品幹燥、包材滅菌及熱處理上。在上世紀80年代原料藥行業多用此設備為主要幹燥器，但由于不易對料盤進行在線清洗和在線滅菌，幹燥速度慢，工人勞動強度大，而且為實現藥品均一性，幹燥後還要經混粉裝置混合，現原料藥大生産上已很少應用，多用于中、小試生産或包材熱處理。