提高xx干燥设备热效率方法的探讨
内容提要：本文对其现行xx干燥器的基本过程以及基本过程的变型——废气循环干燥过程进行探讨。分析了基本过程热效率不高的原因，要提高干燥器的热效率， 甩废气循环的方式是经济而实用的有效方法，并介绍最近已获得国家专利的一种废气循环干燥器原理，此干燥器在节能、环境保护和热效率提高等诸方面均有良好的效果。
xx喷雾干燥设备设箭足坎物科所含湿分(水或1e它溶剂)向气相转移。从而变物料为固体的一种操作设缶 又叫干燥器。经干燥后的制药原料．半成品和产品怔于加工．运输．贮存，从而保证了药品的质盈。要使湿分从物料转移副气扣． 物料必须受 ．湿分吸收相变潜热才能汽化。物料受热的方式有四种，即传导干燥、对流干燥， 射干燥， 介电加热干燥。现就目前应用较广的对流干燥(热风干燥)来讨论。通常以热空气或烟逍气为干燥介质，即热空气以一定的流速流经湿物料表面，以对流传 方式将热能 给涩物料。湿物料内的湿分通常为水，水在湿物料表面或其内部受热而在假于沸点的温度下汽化，·其蒸汽扩散f。迂到热空气巾，并由热空气带走。湿物料n部的水分以液态或气态又不断地传递到表面。从而使湿物料街到干燥。热风干燥同时伴有传热及f々质过程 固热风干燥的温庋低，并且热空气的温度调节方便。因此应用广泛。
1热风干燥的基本过程
热风干燥器(也称空气干燥气)均山两个主要部分组成，即进行预热空气的加热器(间壁式换热2 或f乜热器)和物抖进行干燥的干燥室。连续武的干燥过程兕在空气干n物} H乍相对运动：伏态下进行，也有在干燥室ilh补充加热，以及不经预热，直接全部在干燥室内~Jli?–I：燥， 如旧l所示，物料山进口进入干燥空， 输送饥槭沿干燥室彳乡功，干物料由出1：3卸出， 新鲜空气山风机送入 热器lfl，预热至一定温度后进入干燥室。当其与物料接融后．’进行湿交换热交换。带走汽化水分。并从出13作为废气排出(见图1)
1．1 绝热干燥过程。在干燥室中。当器壁对外的热损失以及物料和运输装置进出干燥器所带走的热量甚小可以忽略时。则物誊斗水分汽化所需的潜热xx取自空气的对流传热量．这种干燥过程亦绝热干燥．也髓：理想干燥。从空气方面来看．je变化过栏颧 绝热增比过 ，可认为其：
态 沿等．焓线而变化．如圈2所示。
在绝热干燥的全过程中，状态为(11。’，x。)的新鲜空气首先预热至状态(Ih，xt)，此过程为等湿含量过程 故x-=Xo。预热过程所需之热量为：Q。=L【hI—ho) (1)经预热后状态为(hl，x1)的空气进干燥室后．由于系绝热干燥，空气状态沿等焓线变化。直至从干燥器出口排出，其状态为【h2，x2)，显然hl=h2。其中L为空气流量(kg干空气／S)．h为湿空气的热含量或焓(Kykg干空气)、x空气温含量(kg／~．g干空气) Q为热量(J )。在绝热干燥过程中，物料在干燥室内的温度和湿度变化情况是复杂的。对于在恒定干燥情况下具有恒速和降速阶段的物料，此时固干燥介质： 态不断在变 -L。所以在恒速阶段， 其干燥建发实际上也是不等的。虽然如此。但物料I=f|水分的汽化，仍有先期汽化非结合水后期汽化结台水之分，其饥理仍与恒定干燥情况下两阶段的饥理相同。
1．2 实际干燥过程。实际上物料在干燥室进行干燥时．过程不可能是{jd1}绝热的。器壁对外多少有散热损失．物料和运输fjL}曛的出入也要带走一些热量。固此空气从进1：3至出口不是保持热含量为定缸而是稍有l戚少。如图3所示。过程线 不是通过B点的等焓线．丽是较等焓线略为向下的直线。
由h—x图(即【兰I 3)可知。若干燥室内所进行的是绝
热干爆过俚，则过程线方向多数￡=(hz—hi)／【x2一xI)=0
(j’kg水分)}若为实际的非绝热干燥过程，则￡ 0。
2 干燥器的热效率
干燥器的热效率是指空气在干燥室内放出的显热量与空气在预热器中获得热量之比 由于干燥过程中湿空气的湿比热近似不变，故可按下式进行近似计算：
干媒器的热效率反映了在干燥操作巾热能的利fl】程度。效率愈高．表朱热利JI】程度愈好。当外界空气温度一定时．
提高干燥室进口温度下，降低排风温度T2，以及增加湿度，则能节约空气消托量和捉高热效率， 同时也可减少输送空气的动力淌耗。但是空气的湿度增加，使物料和空气间的传质推动力减小。一般来说，对于吸水性物料的干燥， 空气出口温度应高些，而湿度则应低些， 即相对湿度要低些。在实际干燥操作巾，空气xx燥器时的温发需比进入干燥器时的绝热饱和潞发商20-50。C， 这样才能保证在干燥器后面的设备中空气不致忻出水滴，否则 可能使干燥产品返潮，且易造成管路的堵塞和设备材料的腐蚀。在干燥操作中，废气巾热量的回收利用对提高干燥操作的热效率有着实际意义。
3 热风干燥基本过程的变型— —废气循环干燥过程这种干燥过程q ， 从干燥器出口状态下为 、 ．q2及h 的湿废气分为两部分， 一部分排入大气巾，而另一部分则重新回到千绦器中， 同时再补入相当于{lf到大气去的废气量的浙 鲜空气( ，1j) ，x u u)，It；-q 1：)。为新鲜空
气的相对湿度(％)。新鲜空气与回废气混合后，就得到状态为h峨xm，l1)2及Tm的混合气。当混合气通过预热时，即被加热到温度11而进入干燥室。在干燥器排出口混合气又重新分为两部分。如此衢环不已，图4中折线A MBI C所代表者为一种废气循环干燥过程。废所循环干燥的本质，是将干燥操作中进干燥室的空气状态从原来不循环操作的B点改变到Ij 点，然后在干燥室中进行由B 至C的于燥过程。因此根据获得状态点的方式的不同，废气循环也有如下几利·不同方式。
3．1 回废气与新鲜空 e于预热前混合．废气排入大气在干燥室之后；即圈4折线A ^f B1 c所代表者。这种干燥过程l巾，对含1 k仃绝干空气的新鲜空气， 用含nkg绝干空气的回废气来混合，则混合空气的热台量和湿含量为：
过程中，补充的新鲜空气量(与排入大气的废气量相同)与基本过程相同。并且由于回废气在操作中无变化，故废气循环对物料衡算和热量衡算并无影响。即汽化1 kg水分所需的新鲜空盈(或排入大气的废气量)和加热量为：式巾I为单位空气消耗量(kg干空气／kg水分)。回废气和新鲜空气混合后的(n 4-1)kg的循环混合气，经预热后进干燥室，在此窒lIJ其：吠态由m 点改变为C点，故混合气的单位空气消耗盈为由此可知，送风机的负荷是增加了。
3．2 回废气与新鲜空气的混合在预热器之后，废气排入大气在干燥器之后：干燥过程中，热空气与回废气在干燥室前的混合是靠抽吸作用。在h—x圈上的过程线如图4中ABI{1C所表示。为了要实现眦C线所表示的过程，空气须预先加热到相当于B点的温度，因此通风饥的负荷大为减小， 但在应用抽吸怍用时，必须造成较高的抽吸压头。
3．3 新鲜空气在预热器后加入，废气排入大气在干燥器之后：此过： 须大大提高回废气预热后的温度，这是不利的，需要增大加热砸识。此过程如图4中的折线CEBIC所示。回废气的加热以cE线表示， 由于与新鲜空气的混合，即获得指定状态的m 点，而干燥过程仍按B1 C线进行。
陈以上外。尚有其他废气循环干燥过程·就不一一列举了。
4 一种新型实用的废气循环
废气循环方式是多种多样的，其每种方式都有一定的利和弊，但有一点是共同的。‘其热效率总足高于干燥鲍本过程。现有一种较为典型的废气佑王下干燥设缶r近已获得国家专利，它尤其适宜作为乡镇企业药厂或【IJ、小型药厂和食品厂的干燥设备。其原理是。干燥设备有两套供热系统以型煤燃烧l共热,，供热系统由燃烧炉 灰尘沉降绍·炉气净化器。热风机等部分组成，如图5【^)、(p) 所示。干燥设备室为一隧逆式空间， 可容纳l 2部物料车入内干燥．干燥入口端为顺流烘干， 出口端为逆流烘干，干燥室与供热系统连成一体。井有多个通风口，实现多路热
循环，扶而大大挺 热效率。可达73—82 (物料不同亦有差异)。控温调节阀门【I1人工控制，亦n 实现自动控制，该设备利用低缸燃料，达到节约能源的口的，并且废气排故。经环保局监测。台乎环境保护的要求·如s02浓度为0．q42mg／n讧，灰尘浓度0．g55mg／m3，烟色林格曼黑度0级。
综上所述。废气循环喷雾有若广泛的应用，主要在于：可使进干燥室空气的温度降『L乇至物料干燥所允许的限度。减小干燥主进出口之问的温度变化， 从而保征了制品的质量。可使进干燥奎的空气湿度不致太低， 以保汪xx或食品水分的绥和汽化。在经济栖同和排入大气的空气量相同的条件下·可使空气以任意较大的速度流过干燥室以弥补因温度和湿度推动力的减小而引起干燥速度的降低。可以情砺和灵敏地调节干燥宝的湿度和温度。因干燥介质温度不太高，故可减少热损失，圆而可达到节能，环境f罘护和提高热效率的目的。通过上述讨论．我们可以得到这样一个结论r废气循干燥在xx生产巾有若广阔的前景。而且最终会取代实际干燥过程。
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