空气干燥机与空气干燥器的原理特点及应用领域

空气干燥机与空气干燥器的原理特点及应用领域

近代空气干燥机开始使用的是间歇操作的固定床式空气干燥机。19世纪中叶，洞道式空气干燥机的使用，标志着空气干燥机由间歇操作向连续操作方向的发展。回转圆筒空气干燥机则较好地实现了颗粒物料的搅动，干燥能力和强度得以提高。一些行业则分别发展了适应本行业要求的连续操作空气干燥机，如纺织、造纸行业的滚筒空气干燥机。

20世纪初期，乳品生产开始应用喷雾空气干燥机，为大规模干燥液态物料提供了有力的工具。40年代开始，随着流化技术的发展，高强度、高生产率的沸腾床和气流式空气干燥机相继出现。而冷冻升华、辐射和介电式空气干燥机则为满足特殊要求提供了新的手段。60年代开始发展了远红外和微波空气干燥机。

干燥过程需要消耗大量热能，为了节省能量，某些湿含量高的物料、含有固体物质的悬浮液或溶液一般先经机械脱水或加热蒸发，再在空气干燥机内干燥，以得到干的固体。

干燥的目的是为了物料使用或进一步加工的需要。如木材在制作木模、木器前的干燥可以防止制品变形，陶瓷坯料在煅烧前的干燥可以防止成品龟裂。另外干燥后的物料也便于运输和贮存，如将收获的粮食干燥到一定湿含量以下，以防霉变。由于自然干燥远不能满足生产发展的需要，各种机械化空气干燥机越来越广泛地得到应用。

在干燥过程中需要同时完成热量和质量(湿分)的传递，保证物料表面湿分蒸汽分压(浓度)高于外部空间中的湿分蒸汽分压，保证热源温度高于物料温度。

热量从高温热源以各种方式传递给湿物料，使物料表面湿分汽化并逸散到外部空间，从而在物料表面和内部出现湿含量的差别。内部湿分向表面扩散并汽化，使物料湿含量不断降低，逐步完成物料整体的干燥。

物料的干燥速率取决于表面汽化速率和内部湿分的扩散速率。通常干燥前期的干燥速率受表面汽化速率控制；而后，只要干燥的外部条件不变，物料的干燥速率和表面温度即保持稳定，这个阶段称为恒速干燥阶段；当物料湿含量降低到某一程度，内部湿分向表面的扩散速率降低，并小于表面汽化速率时，干燥速率即主要由内部扩散速率决定，并随湿含量的降低而不断降低，这个阶段称为降速干燥阶段。

空气干燥机可按操作过程、操作压力、加热方式湿物料运动方式或结构等不同特征分类。按操作过程，空气干燥机分为间歇式(分批操作)和连续式两类；

按操作压力，空气干燥机分为常压空气干燥机和真空空气干燥机两类，在真空下操作可降低空间的湿分蒸汽分压而加速干燥过程，且可降低湿分沸点和物料干燥温度，蒸汽不易外泄，所以，真空空气干燥机适用于干燥热敏性、易氧化、易爆和有毒物料以及湿分蒸汽需要回收的场合；

按加热方式，空气干燥机分为对流式、传导式、辐射式、介电式等类型。对流式空气干燥机又称直接空气干燥机，是利用热的干燥介质与湿物料直接接触，以对流方式传递热量，并将生成的蒸汽带走；传导式空气干燥机又称间接式空气干燥机，它利用传导方式由热源通过金属间壁向湿物料传递热量，生成的湿分蒸汽可用减压抽吸、通入少量吹扫气或在单独设置的低温冷凝器表面冷凝等方法移去。这类空气干燥机不使用干燥介质，热效率较高，产品不受污染，但干燥能力受金属壁传热面积的限制，结构也较复杂，常在真空下操作；辐射式空气干燥机是利用各种辐射器发射出一定波长范围的电磁波，被湿物料表面有选择地吸收后转变为热量进行干燥；介电式空气干燥机是利用高频电场作用，使湿物料内部发生热效应进行干燥。

按湿物料的运动方式，空气干燥机可分为固定床式、搅动式、喷雾式和组合式；按结构，空气干燥机可分为厢式空气干燥机、输送机式空气干燥机、滚筒式空气干燥机、立式空气干燥机、机械搅拌式空气干燥机、回转式空气干燥机、流化床式空气干燥机、气流式空气干燥机、振动式空气干燥机、喷雾式空气干燥机，以及组合式空气干燥机等多种。

空气干燥机的未来发展将在深入研究干燥机理和物料干燥特性，掌握对不同物料的A操作条件下，开发和改进空气干燥机；另外，大型化、高强度、高经济性，以及改进对原料的适应性和产品质量，是空气干燥机发展的基本趋势；同时进一步研究和开发新型高效和适应特殊要求的空气干燥机，如冷冻除湿机、转轮除湿机和空气冷冻干燥机等。

空气干燥机的发展还要重视节能和能量综合利用，如采用各种联合加热方式，移植热泵和热管技术，开发太阳能空气干燥机等；还要发展空气干燥机的自动控制技术、以保证最优操作条件的实现；另外，随着人类对环保的重视，改进空气干燥机的环境保护措施以减少粉尘和废气的外泄等，也将是需要深入研究的方向。