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第2章 箱式干燥机

一、干燥原理与结构

(一)工作原理箱式干燥机是一种外壁绝热、外形像箱子的干燥机,也称盘式干燥机或烘箱、烘房,是最古老的干燥机之一。箱式干燥机一般由空气加热器、循环风机、盛料盘、支架、箱体等组成,箱体上开有进气口和排气口。工作时由风机产生的循环流动的空气流,空气流经空气加热器时被加热到设定的温度,热空气在流经潮湿物料的表面时于物料产生热质传递而达到干燥目的。在大多数箱式干燥设备中,为了提高热效率,热空气被反复循环通过物料。

按内部空气流动情况的不同,箱式干燥机可分为穿流、平行流和真空三种形式。

按照处理量不同,箱式干燥机可分为搁板式和台车式两种。

(二)特点优点:

(1)结构简单、操作方便;

(2)箱式干燥机中,一般用盘架盛放物料。优点是容易装卸、物料损失小、料盘易清洗;

(3)属于万能型干燥机,尤其适用于少量、多品种物料的干燥;

(4)对不需要翻动的物料,干燥过程中物料破损及粉尘少;

(5)适用于适当改变温度而进行干燥的程序控制方式。

缺点:

(1)物料得不到分散,干燥时间长;

(2)若需要干燥的物料量大,则所需的设备容积也大,工人劳动强度增大,如需要定时将物料装卸货或翻动时,粉尘飞扬,环境污染严重;

(3)热效率低,一般在40%左右,每干燥1千克水分约需消耗加热蒸汽2.5千克以上。此外,产品质量不够稳定。

三、结构

1.平行流箱式干燥机

平行流箱式干燥机如图1-1所示,整体制成箱式,周围设有保温壁,以防止散热。前面是门,用以取放盛料的容器。平行流箱式干燥机的气流方向与物料平行,热风在物料表面上流动,以对流的方式与物料进行热量、质量交换。

2.穿流式箱式干燥机

穿流式箱式干燥机的气流是垂直穿透物料层,其搁板或盛料容器的底由金属网或多孔板构成,使风能够均匀地通过物料层,结构与平行流式相同。

3.真空箱式干燥机

真空干燥机的形式有的箱形与圆筒型,容器由金属制成,给热方式大多采用间接加热、辐射加热方式。此外还有红外加热、感应加热等。间接加热时,将温水、蒸汽或其他载热体通过器内加热板,利用加热板与容器进行热传递。辐射加热则是利用加热板的热辐射热方式。容器是放有物料的盘或金属网。

四、干燥机的操作与使用

1.平行流箱式干燥机

平流箱式干燥机使用过程中需注意到以下几点:

(1)热风的速度

为了提高干燥速度,需要较大的传热系数,就必须加大热风的速度。但是为了防止物料带出,风速应小于物料带出速度。因此,被干燥物料的密度、粒径以及干燥结束时的状态等因素决定热风速度,通常为1米/秒左右,根据物料的特性可在0.5~3米/秒范围内选取。由于在降速干燥阶段,空气速度的影响较小,因此可以采取较小的风速。

(2)物料层厚度

恒速干燥阶段为表面蒸发控制阶段,干燥速率仅决定于外部条件,与物料层厚度无关。对于降速干燥阶段,干燥速度为物料内部扩散控制,即物料层厚度的增加,将引起干燥速率的下降,使干燥时间延长。因此,在给定的干燥条件下,存在一个较佳的料层厚度,可由实验确定,一般取20~50毫米。

(3)蒸发速率

蒸发强度为0.12~1.5千克水(/小时.平方米盘表面积),单位蒸汽消耗量为1.8~3.5千克蒸汽/千克水,体积传热系数为230~350瓦(/立方米.K)。

2.穿流箱式干燥机

穿流箱式干燥机不同于平行流式,其差别仅在于料盘底部为金属网,热风可以穿过料层,干燥效率高。

(1)热风速度

通过物料层的风速一般为0.6~1.2米/秒。

(2)物料层厚度物料层厚度较大时,压力损失也大,所需风机的功率相应增加。根据经验,物料层厚度一般取25~50毫米为宜。当热风速度为0.7~1.0米/秒时,物料层厚度可采用45~65毫米。

(3)蒸发速率

蒸发强度为2.4千克水(/小时.平方米盘表面积),体积传热系数为3490~6970瓦(/立方米.K)。干燥速率为平行流的3~5倍,物料干燥时间较短,一般为20~60分钟。

(4)压力损失

压力损失取决于物料的形状、物料层的厚度及风速等,一般为190~490帕。

3.蒸汽型箱式干燥机

果蔬箱式烘干机(烘箱)自20世纪90年代从国外引进以来,已成为目前国内最主要、最实用、且推广量最大的蔬菜热风烘干设备。该机的最大特点是操作方便,可人工(自动)调温,预设风量风压,适用范围广、实用性强。既可适用根茎类,叶菜类所有产品,也可适用因带式等烘干设备不能加工的含糖类产品。卫生条件好,易清洗,易维护。食品接触部分为不绣钢或全不锈钢制作,完全符合出口卫生要求。该机结构合理,噪音低,工作环境好,烘箱筛网采用了特殊工艺,平整度高,并使热风分布更均匀,提高了产品的成品率。工作原理该机结构,主要零部件包括:1.蒸汽管路(DG40截止阀、DG32截止阀、DG32过滤阀、DG32电磁阀),2.换热器,3.调节风阀,4.电机,5.离心风机,6.出风口,7.箱体,8.网板,9.疏水管路,10.控制电箱。

主要零部件简介:离心风机:按标准风机4-72№6A加以改进。材料为普通钢材。(根据用户需要可提供全不锈钢风机)换热器:由4排76根铜管铝片或钢铝挤压复合管组成,外形尺寸为880毫米×880毫米×240毫米。

箱体:采用不锈钢制作,框架用不锈钢型材焊接成#字型,箱体侧板厚1.5毫米/材质304/202/2B、筛板厚1.5毫米/材质304/2B。底板厚1毫米/材质430/2B。箱体强度高,不漏水、不变形。有效尺寸为2米×2米=4平方米,高890毫米。

调节风阀:手动风门,调节风量大小。工作时,常温空气经热交换器交换使其变成高温干燥热空气,通过鼓风机作用,使热空气穿过箱体内的筛板,进而与铺设在筛板上的物料进行热交换而达到干燥效果。

特点:

(1)操作方便,可自动调温,风量风压可根据物料不同而调节预设风量风压;

(2)适用范围广、实用性强。如绿豆芽、大蒜、大葱、菠菜、青梗菜、甘蓝菜(卷心菜)、南瓜片、马蹄片、青红椒、萝卜片、土豆片、果粒、食用菌、中草药等等。烘干产品的形状可为片状、条状、颗粒状等不易碎的物料产品。

(3)卫生条件好,易清洗,易维护。食品接触部分为不绣钢或全不锈钢制作,符合HACCP加工要求,烘箱底部配有清扫孔。

(4)设备运行平稳,操作简便,热源可采用蒸汽。噪音低,工作环境好,烘箱筛网采用了特殊工艺,平整度好,并使热风分布更均匀,提高了产品的成品率。

4.干燥机具体应用

平行流箱式干燥机适用于染料、颜料等干燥末期容易产生粉尘的泥状物料以及药品等小处理量、多品种的粉状物料、电器元件、树脂等需要程序控制的块状物料,还适用于兼有干燥与热处理的场合以及除水量少而形状繁多的吸附水物料的场合等。这种干燥机虽然结构简单,适用于所有物料的干燥,但一般干燥时间长。在脱水蔬菜的实际生产中应用较少,主要作为脱水蔬菜加工厂检化验室的水分测量使用,这种型式的干燥机在其他行业的应用实例。

穿流箱式干燥机只适用于干燥通气性好的颗粒状、条件和块状等物料,例如颗粒状的谷物、葡萄干、胡椒,经切片加工的洋葱、胡萝卜、蒜、薯类,以及已成形的医药品、染料、汤的调味品等,否则会出现气流夹带物料或漏料问题。其应用实例。

CT-C系列热风循环烘箱是目前可用于生产中的最普遍的箱式干燥设备,可利用热水、蒸汽或电为热源,用轴流风机作为空气动力,空气经过换热器加热或温度补偿,热空气层流经过烘盘与物料进行热量传递。新鲜空气从进风口补充,湿热废空气从排湿口排出,干燥过程不断补充新鲜空气与不断排出湿热空气,始终保持烘箱内循环空气具备干燥能力。热风循环烘箱的最大特点是热风在箱内进行循环中不断更新,始终保持干燥能力;整个循环过程为封闭式,节约了能源。。

此系列热风循环烘箱适用于制药、化工、食品、农副产品、水产品、轻工、重工等行业物料及产品的加热固化、干燥脱水。如原料药、生药、中药饮片、浸膏、册剂、颗粒、冲剂、水丸、包装瓶、颜料染料、脱水蔬菜、瓜果干、香肠、塑料树脂、电器原件、烘漆等。

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