干燥器是指一種通過加熱使物料中的濕分(一般指水分或其他可揮發(fā)性液體成分)汽化逸出，以獲得規(guī)定濕含量的固體物料的機(jī)械設(shè)備，是一種實(shí)現(xiàn)物料干燥過程的機(jī)械設(shè)備。
近代干燥器開始使用的是間歇操作的固定床式干燥器。19世紀(jì)中葉，洞道式干燥器的使用，標(biāo)志著干燥器由間歇操作向連續(xù)操作方向的發(fā)展。大多數(shù)工業(yè)產(chǎn)品均在某個(gè)生產(chǎn)階段需要干燥處理，物料需要有特定的濕含量以便加工、成型或造粒。干燥器可按操作過程、操作壓力、加熱方式濕物料運(yùn)動(dòng)方式或結(jié)構(gòu)等不同特征分類。
發(fā)展歷史
遠(yuǎn)古以來，人類就習(xí)慣于用天然熱源和自然通風(fēng)來干燥物料，完全受自然條件制約，生產(chǎn)能力低下。隨生產(chǎn)的發(fā)展，它們逐漸為人工可控制的熱源和機(jī)械通風(fēng)除濕手段所代替。
回轉(zhuǎn)圓筒干燥器則較好地實(shí)現(xiàn)了顆粒物料的攪動(dòng)，干燥能力和強(qiáng)度得以提高。一些行業(yè)則分別發(fā)展了適應(yīng)本行業(yè)要求的連續(xù)操作干燥器，如紡織、造紙行業(yè)的滾筒干燥器。
20世紀(jì)初期，乳品生產(chǎn)開始應(yīng)用噴霧干燥器，為大規(guī)模干燥液態(tài)物料提供了有力的工具。40年代開始，隨著流化技術(shù)的發(fā)展，高強(qiáng)度、高生產(chǎn)率的沸騰床和氣流式干燥器相繼出現(xiàn)。而冷凍升華、輻射和介電式干燥器則為滿足特殊要求提供了新的手段。60年代開始發(fā)展了遠(yuǎn)紅外和微波干燥器。
產(chǎn)品簡介
適宜情況
形狀：有板狀、塊狀、片狀、針狀、纖維狀、粒狀、粉 狀，膏糊狀甚至液狀等
結(jié)構(gòu)：多孔疏松型，緊密型
耐熱性：熱敏性
結(jié)塊：易粘結(jié)成塊的濕物料在干燥過程中能逐步分散，散粒性很好的濕物料在干燥過程中可能會(huì)嚴(yán)重結(jié)塊
產(chǎn)品要求
干燥程度：脫除表面水分，結(jié)合水分甚至結(jié)晶水分。要求的平均濕含量和干燥均勻性。對(duì)粉塵及產(chǎn)品的回收要求，允許的最高干燥溫度。
外觀：產(chǎn)品的粒度分布，一定的晶型和光澤，不開裂變形等。
干燥時(shí)間: 幾秒 幾小時(shí) 幾天
產(chǎn)品選型
干燥器的選型應(yīng)考慮以下因素：
(1) 保證物料的干燥質(zhì)量，干燥均勻，不發(fā)生變質(zhì)，保持晶形完整，不發(fā)生龜裂變形；
(2) 干燥速率快，干燥時(shí)間短，單位體積干燥器汽化水分量大，能做到小設(shè)備大生產(chǎn)；
(3) 能量消耗低，熱效率高，動(dòng)力消耗低；
(4) 干燥工藝簡單，設(shè)備投資小，操作穩(wěn)定，控制靈活，勞動(dòng)條件好，污染環(huán)境小。
主要分類
干燥器可按操作過程、操作壓力、加熱方式濕物料運(yùn)動(dòng)方式或結(jié)構(gòu)等不同特征分類。
操作過程
按操作過程，干燥器分為間歇式(分批操作)和連續(xù)式兩類。
操作壓力
按操作壓力，干燥器分為常壓干燥器和真空干燥器兩類，在真空下操作可降低空間的濕分蒸汽分壓而加速干燥過程，且可降低濕分沸點(diǎn)和物料干燥溫度，蒸汽不易外泄，所以，真空干燥器適用于干燥熱敏性、易氧化、易爆和有毒物料以及濕分蒸汽需要回收的場合。
加熱方式
按加熱方式，干燥器分為對(duì)流式、傳導(dǎo)式、輻射式、介電式等類型。對(duì)流式干燥器又稱直接干燥器，是利用熱的干燥介質(zhì)與濕物料直接接觸，以對(duì)流方式傳遞熱量，并將生成的蒸汽帶走；傳導(dǎo)式干燥器又稱間接式干燥器，它利用傳導(dǎo)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(dú)設(shè)置的低溫冷凝器表面冷凝等方法移去。這類干燥器不使用干燥介質(zhì)，熱效率較高，產(chǎn)品不受污染，但干燥能力受金屬壁傳熱面積的限制，結(jié)構(gòu)也較復(fù)雜，常在真空下操作；輻射式干燥器是利用各種輻射器發(fā)射出一定波長范圍的電磁波，被濕物料表面有選擇地吸收后轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃窟M(jìn)行干燥；介電式干燥器是利用高頻電場作用，使?jié)裎锪蟽?nèi)部發(fā)生熱效應(yīng)進(jìn)行干燥。
運(yùn)動(dòng)方式
按濕物料的運(yùn)動(dòng)方式，干燥器可分為固定床式、攪動(dòng)式、噴霧式和組合式；按結(jié)構(gòu)，干燥器可分為廂式干燥器、輸送機(jī)式干燥器、滾筒式干燥器、立式干燥器、機(jī)械攪拌式干燥器、回轉(zhuǎn)式干燥器、流化床式干燥器、氣流式干燥器、振動(dòng)式干燥器、噴霧式干燥器以及組合式干燥器等多種。
供熱方式
對(duì)濕物料進(jìn)行干燥的設(shè)備。各種生產(chǎn)過程需經(jīng)干燥處理的物料是多種多樣的，對(duì)干燥的要求也各不相同，因此干燥器種類繁多，根據(jù)供熱方式，有以下四類：
1 對(duì)流干燥器
應(yīng)用最廣的一類干燥器，包括流化干燥器、氣流干燥器、廂式干燥器、噴霧干燥器、隧道式干燥器等。此類干燥器的主要特點(diǎn)是：①熱氣流和固體直接接觸，熱量以對(duì)流傳熱方式由熱氣流傳給濕固體，所產(chǎn)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℃），在高溫下輻射傳熱將成為主要的傳熱方式，并可達(dá)到很高的熱量利用率；③氣流的濕度對(duì)干燥速率和產(chǎn)品的最終含水量有影響；④使用低溫氣流時(shí)，通常需對(duì)氣流先作減濕處理；⑤汽化單位質(zhì)量水分的能耗較傳導(dǎo)式干燥器高，最終產(chǎn)品含水量較低時(shí)尤甚；⑥需要大量熱氣流以保證水分汽化所需的熱量，如果被干燥物料的粒徑很小，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(dǎo)干燥器
包括螺旋輸送干燥器、滾筒干燥器、真空耙式干燥器、冷凍干燥器等，這一類干燥器的主要特點(diǎn)是：①熱量通過器壁(通常是金屬壁)，以熱傳導(dǎo)方式傳給濕物料；②物料的表面溫度可以從低于冰點(diǎn)（冷凍干燥時(shí)）到330℃；③便于在減壓和惰性氣氛下操作，揮發(fā)的溶劑可回收。常用于易氧化、易分解物料的干燥，亦適用于處理粉狀物料。
3 輻射干燥器
通過輻射傳熱，將濕物料加熱進(jìn)行干燥。電加熱輻射干燥器用紅外線燈泡照射被干燥物料，使物料溫度升高而干燥。煤氣加熱干燥器則燃燒煤氣將金屬或陶瓷輻射板加熱到400～500℃，使之產(chǎn)生紅外線，用以加熱被干燥的物料。輻射干燥器生產(chǎn)強(qiáng)度大，設(shè)備緊湊，使用靈活，但能量消耗較大。適用于干燥表面大而薄的物料，如塑料、布匹、木材、涂漆制品等。
4 介電干燥器
將被干燥物料置于高頻電場內(nèi)，利用高頻電場的交變作用將物體加熱進(jìn)行干燥。這種加熱的特點(diǎn)是物料中含水量越高的部位，獲得的熱量越多。由于物料內(nèi)部的含水量比表面高，因此物料內(nèi)部獲得的能量較多，物料內(nèi)部溫度高于表面溫度，從而使溫度梯度和水分?jǐn)U散方向一致，可以加快水的汽化，縮短干燥時(shí)間，這種干燥器特別適用于干燥過程中容易結(jié)殼以及內(nèi)部的水分難以去盡的物料（如皮革）。介電加熱干燥的電能消耗很大，目前主要應(yīng)用于食品及輕工生產(chǎn)。進(jìn)行干燥器的設(shè)計(jì)計(jì)算，首先必須選擇合適的干燥器類型。目前干燥器的選型還帶有很大的經(jīng)驗(yàn)性，主要應(yīng)當(dāng)考慮以下幾個(gè)方面：①物料和產(chǎn)品的特點(diǎn)，例如物料的形態(tài)（如漿狀、糊狀、粉末、塊粒、薄片等），固體顆粒的粒度和強(qiáng)度，初始含水量和水分的存在形式，物料是否有毒、易燃、易氧化，產(chǎn)品要求的最終含水量，產(chǎn)品是否允許稍有污染，形體是否允許稍有改變，產(chǎn)品的最高允許溫度和產(chǎn)品的價(jià)格等。②與生產(chǎn)過程有關(guān)的條件，例如處理的物料量，干燥的前處理與后處理情況，揮發(fā)的溶劑，是否回收等。③干燥器的操作性能和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。經(jīng)過上述幾方面的綜合考慮，對(duì)各類干燥器進(jìn)行比較篩選后，一般只剩下為數(shù)不多的幾種干燥器，然后進(jìn)行小試，尋找最適宜的操作參數(shù)及結(jié)構(gòu)參數(shù)，最后根據(jù)設(shè)備價(jià)格和小試情況，決定采用何種干燥器。
代表產(chǎn)品
廂式干燥器
在常壓或真空下間歇操作熱風(fēng)通過濕物料表面，達(dá)到干燥的目的。
常用廢氣部分循環(huán)法。多層長方形淺盤疊置在框架上，濕物料在淺盤中厚度常為10-100mm。
優(yōu)點(diǎn)：對(duì)物料適應(yīng)性強(qiáng)，適用于小規(guī)模多品種、干燥條件變動(dòng)大的場合。
缺點(diǎn)：熱效率較低，產(chǎn)品質(zhì)量不易均勻。
熱風(fēng)的速度、風(fēng)機(jī)的風(fēng)量：加大熱風(fēng)的速度可提高傳熱系數(shù)α，但風(fēng)速應(yīng)小于物料帶出速度。
轉(zhuǎn)筒干燥器
轉(zhuǎn)筒干燥器（回轉(zhuǎn)式干燥器，Rotary 干燥機(jī))
主體是沿軸向裝有若干抄板的略帶傾斜并能回轉(zhuǎn)的圓筒。
優(yōu)點(diǎn)：①生產(chǎn)能力大，可連續(xù)操作；②結(jié)構(gòu)簡單，操作方便；③故障少，維修費(fèi)用低；④適用范圍廣（如濾餅干燥）；⑤操作彈性大；⑥清掃容易。
缺點(diǎn)：①設(shè)備龐大；②安裝、拆卸困難；③熱容量系數(shù)小，熱效率低；④物料在干燥器內(nèi)停留時(shí)間長，且物料顆粒之間的停留時(shí)間差異較大。
噴霧干燥器
采用霧化器將稀的料液分散為霧滴，在熱氣流(空氣、氮?dú)?/a>或過熱蒸汽)中自由沉降并迅速蒸發(fā)，最后被干燥為固體顆粒與氣流分離。霧滴直徑為10~ 60um，每升溶液具有100~600m2的蒸發(fā)面積。干燥時(shí)間一般為3~ 10 S。
優(yōu)點(diǎn)：物料停留時(shí)間短，適于熱敏性物料；所得產(chǎn)品為空心顆粒，操作穩(wěn)定；能連續(xù)、自動(dòng)化生產(chǎn)；由料液直接獲得粉末產(chǎn)品，省去了蒸發(fā)、結(jié)晶、分離和粉碎操作。
缺點(diǎn)：傳熱系數(shù)低；設(shè)備體積龐大；操作彈性較小，熱利用率低、能耗大。
噴嘴：離心噴霧器(圓周速度90～160m/s) 、壓力噴霧器、氣流噴霧器（壓縮空氣或蒸汽 ≥300m/s） 。
氣流干燥器
使熱介質(zhì)和待干燥固體顆粒直接接觸，并使待干燥固顆粒懸浮于流體中，因而兩相接觸面積大，強(qiáng)化了傳熱傳質(zhì)過程，廣泛應(yīng)用于散狀物料的干燥。是固體流態(tài)化中稀相輸送在干燥方面的應(yīng)用。
優(yōu)點(diǎn)：
(1) 干燥速度快，主要用于干燥晶體和小顆粒，物料分散懸浮在氣流中，傳熱傳質(zhì)面積大。熱氣體進(jìn)口速度高(10-40m/s)，氣固兩相間(尤其是加速段)相對(duì)速度很大，平均傳熱系數(shù)比其它類型干燥器高幾倍至幾十倍，體積小
(2) 氣固并流操作，符合干燥基本規(guī)律，可使用高溫氣體作為干燥介質(zhì)而不會(huì)燒壞物料。一根 10m 長的氣流管，80%的水分量是在長約 2m 左右的加速段汽化干燥的。
(3) 干燥時(shí)間短(秒級(jí))，整個(gè)干燥過程不超過2秒，特別適合熱敏性、易氧化、不宜粉碎的物料的干燥,
(4) 產(chǎn)品的濕含量均勻一致。
(5) 結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)備投資少，占地面積小，操作方便，性能穩(wěn)定，維修量小。
沸騰床干燥器
流化床干燥，是流態(tài)化技術(shù)在干燥作業(yè)上的應(yīng)用。
特點(diǎn)：
（1）顆粒的停留時(shí)間比氣流干燥器內(nèi)長，顆粒在干燥器內(nèi)的停留時(shí)間可任意調(diào)節(jié)。
（2）操作氣速低，磨損輕，壓降小
（3）適宜處理粒徑6－30mm粉狀料。設(shè)備緊湊。
單層流化床干燥器的缺點(diǎn): 物料在流化床中停留時(shí)間分布不均勻，所以干燥后得到的產(chǎn)品濕度不均勻。
產(chǎn)品選擇
注意事項(xiàng)
（1）在處理液態(tài)物料時(shí)，所選擇的設(shè)備通常限于噴霧干燥器、轉(zhuǎn)鼓干燥器和攪拌間歇真空干燥器。
（2）在溶劑回收、易燃、有致毒危險(xiǎn)或需要限制溫度時(shí)，真空操作更可取。
（3）對(duì)于吸濕性物料或臨界含水量高的難于干燥的物料，應(yīng)選擇干燥時(shí)間長的干燥器，而臨界含水量低的易于干燥的物料及對(duì)溫度比較敏感的熱敏性物料，則可選用干燥時(shí)間短的干燥器，如氣流干燥器、噴霧干燥器。
（4）處理量小，宜選用廂式干燥器等間歇操作的干燥器，處理量大的，連續(xù)干燥器更適宜些。
選擇步驟
首先是根據(jù)濕物料的形態(tài)、干燥特性、產(chǎn)品的要求、處理量和以及所采用的熱源為出發(fā)點(diǎn)，進(jìn)行干燥實(shí)驗(yàn)。確定干燥動(dòng)力學(xué)和傳遞特性，確定干燥設(shè)備的工藝尺寸。
結(jié)合環(huán)境要求，選擇出適宜的干燥器型式。
若幾種干燥器同時(shí)適用時(shí)，要進(jìn)行成本核算及方案比較，選擇其中最佳者。
影響因素
溫度
干燥溫度，熱量是打開水分子和吸濕聚合物之間合力的關(guān)鍵。當(dāng)高于某一溫度時(shí)，水分子和聚合物鏈間的引力會(huì)大大降低，水汽就被干燥的空氣帶走。
在干燥器中，首先除去濕空氣，使之含有很低的殘留水分(露點(diǎn))。然后，通過加熱空氣來降低它的相對(duì)濕度。這時(shí)，干空氣的蒸汽壓力較低。通過加熱，顆粒內(nèi)部的水分子擺脫了鍵合力束縛，向顆粒周圍的空氣擴(kuò)散。
時(shí)間
在顆粒周圍的空氣中，熱量的吸收和水分子向顆粒表面擴(kuò)散需要一定的時(shí)間。因此，樹脂供應(yīng)商應(yīng)詳細(xì)說明一種物料在適當(dāng)?shù)臏囟群吐饵c(diǎn)下得到有效干燥所必須花費(fèi)的時(shí)間。
干燥的熱空氣將熱量傳遞給干燥料倉中的顆粒，除去顆粒表面的濕氣，然后把濕氣送回干燥器里。因此，必須有足夠的氣流將樹脂加熱到干燥溫度，并且將這個(gè)溫度維持一定的時(shí)間。
使用注意
（1）干燥劑不可放得太多，以免沾污堝底部。
（2）搬移干燥器時(shí)，要用雙手拿著，用大拇指緊緊按住蓋子。
（3）打開干燥器時(shí)，不能往上掀蓋，應(yīng)用左手按住干燥器，右手小心地把蓋子稍微推開，等冷空氣徐徐進(jìn)入后，才能完全推開，蓋子必須仰放在桌子上。
（4）不可將太熱的物體放入干燥器中。
（5）有時(shí)較熱的物體放入干燥器中后，空氣受熱膨脹會(huì)把蓋子頂起來，為了防止蓋子被打翻，應(yīng)當(dāng)用手按住，不時(shí)把蓋子稍微推開。
（6）灼燒或烘干后的坩堝和沉淀，在干燥器內(nèi)不宜放置過久，否則會(huì)因吸收一些水分而使質(zhì)量略有增加。
（7）變色硅膠干燥時(shí)為藍(lán)色，受潮后變粉紅色。可以在120℃烘受潮的硅膠待其變藍(lán)后反復(fù)使用，直至破碎不能用為止。
應(yīng)用領(lǐng)域
干燥過程需要消耗大量熱能，為了節(jié)省能量，某些濕含量高的物料、含有固體物質(zhì)的懸浮液或溶液一般先經(jīng)機(jī)械脫水或加熱蒸發(fā)，再在干燥器內(nèi)干燥，以得到干的固體。
干燥的目的是為了物料使用或進(jìn)一步加工的需要。如木材在制作木模、木器前的干燥可以防止制品變形，陶瓷坯料在煅燒前的干燥可以防止成品龜裂。另外干燥后的物料也便于運(yùn)輸和貯存，如將收獲的糧食干燥到一定濕含量以下，以防霉變。由于自然干燥遠(yuǎn)不能滿足生產(chǎn)發(fā)展的需要，各種機(jī)械化干燥器越來越廣泛地得到應(yīng)用。
在干燥過程中需要同時(shí)完成熱量和質(zhì)量(濕分)的傳遞，保證物料表面濕分蒸汽分壓(濃度)高于外部空間中的濕分蒸汽分壓，保證熱源溫度高于物料溫度。
熱量從高溫?zé)嵩匆愿鞣N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，從而在物料表面和內(nèi)部出現(xiàn)濕含量的差別。內(nèi)部濕分向表面擴(kuò)散并汽化，使物料濕含量不斷降低，逐步完成物料整體的干燥。
物料的干燥速率取決于表面汽化速率和內(nèi)部濕分的擴(kuò)散速率。通常干燥前期的干燥速率受表面汽化速率控制；而后，只要干燥的外部條件不變，物料的干燥速率和表面溫度即保持穩(wěn)定，這個(gè)階段稱為恒速干燥階段；當(dāng)物料濕含量降低到某一程度，內(nèi)部濕分向表面的擴(kuò)散速率降低，并小于表面汽化速率時(shí)，干燥速率即主要由內(nèi)部擴(kuò)散速率決定，并隨濕含量的降低而不斷降低，這個(gè)階段稱為降速干燥階段。
未來發(fā)展
干燥器的未來發(fā)展將在深入研究干燥機(jī)理和物料干燥特性，掌握對(duì)不同物料的最優(yōu)操作條件下，開發(fā)和改進(jìn)干燥器；另外，大型化、高強(qiáng)度、高經(jīng)濟(jì)性，以及改進(jìn)對(duì)原料的適應(yīng)性和產(chǎn)品質(zhì)量，是干燥器發(fā)展的基本趨勢(shì)；同時(shí)進(jìn)一步研究和開發(fā)新型高效和適應(yīng)特殊要求的干燥器，如組合式干燥器、微波干燥器和遠(yuǎn)紅外干燥器等。
干燥器的發(fā)展還要重視節(jié)能和能量綜合利用，如采用各種聯(lián)合加熱方式，移植熱泵和熱管技術(shù)，開發(fā)太陽能干燥器等；還要發(fā)展干燥器的自動(dòng)控制技術(shù)、以保證最優(yōu)操作條件的實(shí)現(xiàn)；另外，隨著人類對(duì)環(huán)保的重視，改進(jìn)干燥器的環(huán)境保護(hù)措施以減少粉塵和廢氣的外泄等，也將是需要深入研究的方向。
參考資料 >