第十一章生物工程设备课件.ppt
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- 第十一 生物工程 设备 课件
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1、2023-1-10第十一章生物工程设备课件第十一章生物工程设备第十一章生物工程设备课件课件第十一章生物工程设备课件l利用热能除去固体物料中湿份的单元操作l产品生产最后工序l常用方法:对流干燥、冷冻干燥、真空干燥、微波干燥等l主要内容:干燥设备和计算 第十一章生物工程设备课件l热能传递给湿物料的方式:直接干燥、间接干燥、介电加热干燥 l操作方式:连续操作和间歇操作 第十一章生物工程设备课件l热空气与物料直接接触,物料干燥所需的热量主要依靠物料与热空气的对流传热。l包括:表面干燥、气流干燥、喷雾干燥、振动干燥及沸腾造粒干燥 l热空气温度较高,干燥速度大,设备投资少,但热效率低l应用最广泛 第十一章
2、生物工程设备课件l物料干燥所需要的热量通过金属等材料直接传递l干燥速度慢,设备造价高,但热效率高l间接干燥设备有:真空干燥、冷冻干燥、辐射干燥 第十一章生物工程设备课件l高频高燥和微波干燥等 第十一章生物工程设备课件l小批量生产,处理量少或多品种生产;与干燥衔接的前后工段生产不连续;物料的供给、成品的排出和物料在干燥器内连续输送有困难;干燥时间极长的物料 l设备简单,操作中故障少,投资和操作费用少;l其缺点是物料受热时间长,不适用热敏物料;劳动强度大;自动控制比较麻烦 第十一章生物工程设备课件l热效率比间歇干燥高,容易实现自动化,操作人员少l大量处理及热敏性物质的干燥 第十一章生物工程设备课件
3、l数百家干燥设备制造企业,干燥设备行业协会 l基本上已经满足国内市场的需求,某些型号的设备还出口到国外l接近或达到90年代国际水平 l仍有差距 第十一章生物工程设备课件一、气流干燥流程与设备一、气流干燥流程与设备 二、气流干燥器的型式二、气流干燥器的型式三、气流干燥的特点和适用范围三、气流干燥的特点和适用范围 四、气流干燥的计算四、气流干燥的计算第十一章生物工程设备课件l概念:把含有水的块状或粉粒状物料,通过适当的方法使它们分散到热空气中,在与热气流并流输送的同时进行干燥而获得粉状干燥制品的过程。l流程:湿物料 加料斗 加料器 气流干燥管 分离器 固体产品 锁气管 出口9卸出,风机排走废气经
4、第十一章生物工程设备课件第十一章生物工程设备课件(一)按照加料方式分类l直接加料型l带分散机型 l带粉碎机型 第十一章生物工程设备课件(二)按干燥管形状分类l直管式 适用于比较容易干燥的物 l变径管式 将颗粒等速运动段的直径扩大,使物料与气流的相对速度加大,有利于颗粒表面气膜更新 第十一章生物工程设备课件l可获得高度干燥的成品 l适用于热敏性物料的干燥 l热效率高l热损失少 l设备简单,操作容易,投资少 l操作稳定,便于自动化。l整个过程都是连续的,便于与前后工序衔接l可以有很大的装置规模。第十一章生物工程设备课件(1)通过基尔比切夫准数求出物料的悬浮速度和干燥过程终空气与物料的给热系数:微粒
5、平均直径,m,可用筛子分级,根据筛孔平均直径计算;微粒的平均密度,kg/m3;空气在干燥管内平均温度时的密度,kg/m3;空气在干燥管内平均温度时的运动粘度,m2/s。第十一章生物工程设备课件l求得准数Ki后,可根据图11-5所示的关系求出颗粒悬浮雷诺准数 ,这样便可以求出颗粒的悬浮速度。第十一章生物工程设备课件第十一章生物工程设备课件可以从雷诺准数 来查出努塞尔特准数 ,这样就能确定空气与物料颗粒之间的给热系数 。式中 在平均温度时,空气的导热系数,kJ/(m2h)。第十一章生物工程设备课件(2)微粒总表面积的计算 设微粒为规则的球形,表面积为:式中 每小时进入干燥管的微粒个数 式中 干燥器
6、的生产能力,kg/h 所以 ,m2/h 第十一章生物工程设备课件(3)干燥时间的计算 物料与空气之间的平均温差为:,进入和离开干燥器的热空气的温度,;干燥时的微粒的温度,即湿球温度。空气传给物料的热量可用下列公式计算:空气加热器的热损失,kJ/h,;干燥器的热损失,kJ/h;当初始空气湿含量为,离开干燥器的温度为时的热焓量。初始空气的热焓量,kJ/h;通过物料平衡计算得到的空气量,kg干空气/h。干燥过程所需要的时间:第十一章生物工程设备课件(4)干燥管的长度与直径 干燥管长度,m;空气在干燥管内流速,根据物料性质选用,一般为1020m/s;颗粒悬浮速度,m/s;式中 D干燥管的直径,m。第十
7、一章生物工程设备课件 喷雾干燥:利用喷雾器将悬浮液和粘滞的液体喷成雾状,形成具 有较大表面积的分散微粒同热空气发生强烈的热交 换,迅速排除本身的水分,在短时间内获得干燥。压力喷雾法(又称机械喷雾法):利用往复运动的高压泵 气流喷雾法:依靠的压缩空气通过喷嘴时产生的高速度,将液 体吸出并雾化 离心喷雾干燥法:利用在水平方向作高速旋转的圆盘给予溶液 离心力,使其高速甩出,形成薄膜、细丝或 液滴,同时又受到周围空气的摩擦、阻碍与 撕裂等作用形成细雾 第十一章生物工程设备课件气流喷雾干燥流程、特点 l组成:喷雾干燥塔、喷嘴外,还有空气加热器、压缩空气系统和空气过滤器等 l流程:压缩空气从切线方向进入喷
8、雾器外面的套管,形成空气涡流,并在喷嘴处形成低压区,吸引液体混合并使之微粒化。热风从干燥塔的上部经空气分配盘进入,与喷雾后的液体微粒相遇,使之干燥,干燥后的物料由塔底部排出,废气沿回风管导入袋滤器或旋风分离器,收集随废气带走的粉末状产品,然后经排风机排入大气中。l特点:结构简单,操作方便和可靠,获得的产品质量好第十一章生物工程设备课件第十一章生物工程设备课件第十一章生物工程设备课件第十一章生物工程设备课件气流喷雾干燥塔的构造 l构成:干燥室、气流喷雾器、分配盘、螺旋排风管、回风 管、袋滤器。l各部件的功能:气流喷雾器:使料液雾化分配盘:使空气形成旋流与雾滴接触,提高干燥效果 螺旋排风管:使气固
9、两相分离 回风管:尾气排放袋滤器:尾气过滤第十一章生物工程设备课件第十一章生物工程设备课件第十一章生物工程设备课件第十一章生物工程设备课件第十一章生物工程设备课件第十一章生物工程设备课件第十一章生物工程设备课件第十一章生物工程设备课件第十一章生物工程设备课件第十一章生物工程设备课件第十一章生物工程设备课件l物料含水性质:游离水和结合水l游离水:细胞外或毛细管中,结合力弱,可以流动,容易除去l结合水:渗透水、结构水分,结合力强,难以流动,难除去第十一章生物工程设备课件l传热传质同时进行,空气为载热体和载湿体l传质速率:内部向表面的扩散(湿度差);汽化并被带走(表面气膜内与气流主体中水分蒸汽分压差
10、)l汽化控制(表面汽化速率小于内部扩散速率)和内部扩散控制(内部扩散速率小于表面汽化速率),可通过改善内、外部传递因素而强化第十一章生物工程设备课件l1.干燥速度(v)l2.恒速干燥阶段l3.降速干燥阶段第十一章生物工程设备课件 v干燥速度;m1汽化水分量 m2湿物料量;A干燥面积湿物料的湿含量(干基)t干燥时间第十一章生物工程设备课件l湿物料表面温度等于空气湿球温度,温差不变,传热速率恒定,传质速率恒定;l速度取决于表面汽化速率(外部干燥条件),表面汽化控制阶段l游离水分为主第十一章生物工程设备课件l低于临界点,l升温下进行l干燥速度取决于物料本身性质和干燥温度l内部扩散控制阶段l结合水为主
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