针对在中药浸膏干燥过程中,耗时长,生产速度慢,严重影响生产效率的问题,分析了真空干燥箱传热效率低、干燥缓慢和能耗大的原因,及水分快速蒸发、从液态到固态和物料固态干燥的3个过程阶段,提出了改善对流换热、改善热传导、破坏板结面和机械振动等尊龙新版官网网页版的解决方案。
引言
原有,蒸汽加热,水环真空泵(2bv5121 0kc00-7p最大排气量为280m3/h,功率为7.5 k w)抽真空,真空度为0.06~0.08 mpa。干燥的物料主要是浓缩后的中药浸膏,含水率为40%~60%。干燥一批浸膏(32盘80 kg左右),需要3天4夜左右,既费时又耗能。
1 真空干燥箱干燥过程中存在的问题
真空干燥箱干燥过程中,由于在真空状态下,对流传热严重削弱,传热主要靠热传导及盘管和箱壁对物料的热辐射。但因温度低,故辐射传热占的比重不大。
热传导占的比重较大,但物料盘和盘管的接触面积小,传热效果不好。
另一个原因,随着物料的干燥,底面干燥硬化,形成热阻层,降低了盘管和物料盘的传热量;上表面板结,致使内部产生的蒸汽不易排出,影响了干燥速度,且当气泡压力足够大,冲破板结层时,物料崩出盘外,造成浪费。
2 原因分析
2.1 传热效率低
传热主要靠热传导,辐射传热很少,对流传热严重削弱。物料盘和盘管的接触面积小,传热效果不好。
根据传热学理论,热传导和热辐射几乎不受真空影响,而对流传热随着真空度的增加而减少,各种传热方式和真空度的关系近似曲线如图1所示。
非金属固体材料导热系数不足纯铁导热系数的十分之一,板结层对传热的影响很大,上层的板结层影响水分蒸发的速度。
3 干燥过程的分析
3.1 物料干燥过程
根据实际情况将物料干燥过程大致分为水分快速蒸发、从液态到固态和物料固态干燥的过程3个阶段。
3.1.1 水分快速蒸发阶段
物料状态从粘稠到极粘稠。在真空状态下,物料内部对流传热强烈,水分快速蒸发,在这一阶段,蒸发掉一半以上的水分,而耗时很少。
3.1.2 从液态到固态
物料状态从极粘稠到全部固化。在这一阶段,物料内部对流传热逐渐减弱,过程缓慢,较早出现的上下两层板结层,很大程度上影响了干燥速度。
3.1.3 物料固态干燥的过程
物料慢慢脱水至含水率达标的块状物。这一阶段蒸发的水分很少,干燥的速度要比第二阶段稍快一些。
3.2 各阶段和真空度的关系
第一阶段,换热过程比较理想,真空度越高,水分蒸发越快。
第二阶段,随着对流的减弱,以及热阻的增大,含水量越来越少,如果还维持真空泵功率不变,真空度越来越大,对流越来越弱,干燥效率越来越低。使用波动的真空度,合理调配真空度和对流传热至最佳结合点,干燥过程会更快。
第三阶段,由于含水率很小,真空度小一些可能更合适。如果使用干燥的热空气加热,干燥过程更快。
4尊龙新版官网网页版的解决方案
4.1 改善对流换热
根据各阶段的特点,调整每一阶段的真空度,尽可能的增大传热量。
真空度调整示意图如图2所示。