現代乾燥技術(第三版)(上下)

緒論1

第一篇乾燥過程基礎
第1章乾燥的基本原理及過程計算25
1.1濕空氣25
1.1.1空氣的濕度25
1.1.2濕空氣的其他物性27
1.1.3濕度圖30
1.2濕物料37
1.2.1濕含量37
1.2.2平衡濕含量37
1.2.3物料的分類37
1.2.4物料和濕分的結合形式38
1.2.5濕物料的結構特性和力學性質40
1.3乾燥動力學44
1.3.1概述44
1.3.2物料的乾燥特性45
1.4乾燥過程的基本計算48
1.4.1總體熱質衡算49
1.4.2微分熱質衡算54
1.4.3間歇式乾燥60
1.4.4內部控制的乾燥過程計算60
1.5乾燥器設計計算62
1.5.1間歇乾燥器乾燥時間計算62
1.5.2連續乾燥器容積的計算64
符號說明67
參考文獻69

第2章乾燥中的試驗技術和測量方法70
2.1物料的物性參數測量70
2.1.1顆粒性物料的物性參數70
2.1.2物料的比熱容73
2.1.3物料的熱導率（K）和熱擴散率74
2.1.4物料中水分的汽化潛熱75
2.1.5物料濕含量的測定75
2.1.6氣體濕度與排氣成分的測定78
2.1.7溫度的測定82
2.2物料吸附等溫線的測定82
2.3濕分擴散係數87
2.4相間傳熱係數和傳質係數91
2.5乾燥常數93
2.6乾燥動力學實驗94
2.6.1概述94
2.6.2乾燥動力學試驗94
2.6.3單顆粒（液滴）的乾燥動力學測定95
符號說明97
參考文獻98

第3章乾燥過程的模型和類比100
3.1緒論100
3.1.1模型與類比100
3.1.2乾燥過程的模型101
3.1.3乾燥過程模型的種類102
3.1.4模型與類比過程的檢驗與驗證102
3.1.5乾燥過程模型與類比的目的103
3.2物料乾燥模型103
3.2.1多孔介質103
3.2.2基於連續介質假設的模型109
3.2.3體積平均模型122
3.2.4孔道網路乾燥模型131
3.3基於乾燥過程的模型141
3.3.1固定床乾燥模型142
3.3.2流化床乾燥模型144
3.3.3氣流乾燥模型146
3.3.4噴霧乾燥模型150
3.3.5轉筒乾燥模型152
3.4模型中熱質傳遞參數的確定157
3.4.1有效濕分擴散係數157
3.4.2熱導率162
3.4.3對流換熱係數與對流傳質係數163
3.5乾燥過程模擬165
3.5.1偏微分方程類型166
3.5.2偏微分方程數值求解167
3.5.3有限元法簡介169
3.5.4乾燥過程與設備軟體169
參考文獻171

第4章乾燥過程的能量分析174
4.1能量轉換的差異性174
4.2不同形式的計算175
4.2.1閉口系統的175
4.2.2開口系統的焓176
4.2.3熱量176
4.3平衡方程及效率178
4.3.1閉口系統平衡方程178
4.3.2開口系統平衡方程179
4.3.3效率179
4.4物料水分結合能180
4.4.1濕物料的物質結構特徵180
4.4.2乾燥系統及其狀態參數變化181
4.4.3水分汽化遷移過程的自由能平衡方程182
4.4.4水分結合能的理論解184
4.4.5物料的水分活度185
4.4.6物料水分汽化時的理論熱耗185
4.5乾燥系統分析及能效評價186
4.5.1乾燥工藝系統186
4.5.2乾燥系統的狀態參數圖187
4.5.3乾燥基準點及基準函數188
4.5.4乾燥特徵及其理論表達189
4.5.5乾燥系統效率圖解193
4.5.6乾燥系統的能效評價195
4.5.7熱風乾燥工藝系統的流195
4.5.8乾燥系統匹配及能效評價法197
參考文獻199

第二篇乾燥方法和乾燥器
第5章隧道乾燥和廂式乾燥203
5.1概述203
5.2廂式乾燥器204
5.2.1水準氣流廂式乾燥器204
5.2.2穿流氣流廂式乾燥器207
5.2.3真空廂式乾燥器211
5.3隧道乾燥器213
5.3.1隧道乾燥類型213
5.3.2隧道乾燥理論218
5.3.3隧道乾燥的熱效率220
5.3.4託盤220
5.3.5空氣迴圈量221
5.3.6產品溫度221
5.3.7產品品質222
5.3.8其他隧道乾燥223
參考文獻226

第6章轉鼓乾燥227
6.1引言227
6.2轉鼓乾燥器的乾燥機理及特點227
6.2.1乾燥機理227
6.2.2操作特點229
6.3轉鼓乾燥器的分類及結構230
6.3.1轉鼓乾燥器的分類230
6.3.2轉鼓乾燥器的結構230
6.4轉鼓乾燥器的規格及應用236
6.4.1單鼓乾燥器236
6.4.2雙鼓乾燥器236
6.4.3對鼓乾燥器237
6.4.4帶密閉罩的對鼓乾燥器237
6.4.5多鼓乾燥器239
6.5轉鼓乾燥的熱質傳遞計算239
6.5.1熱質傳遞機理239
6.5.2熱質傳遞計算240
6.6轉鼓乾燥器的控制243
6.7轉鼓乾燥的研究進展243
6.8轉鼓乾燥器的設計與選用244
符號說明245
參考文獻245

第7章盤式連續乾燥器247
7.1概述247
7.2基本工作原理與結構形式248
7.2.1基本工作原理248
7.2.2盤式連續乾燥器的基本結構形式249
7.3擴散理論及傳熱傳質254
7.3.1傳導乾燥過程簡析254
7.3.2傳導乾燥中固定床層的傳遞阻力254
7.3.3擴散理論模型255
7.4乾燥特性261
7.4.1盤式連續乾燥器的乾燥曲線261
7.4.2各種乾燥參數對乾燥過程的影響262
7.5主要結構266
7.5.1加熱盤266
7.5.2耙葉270
7.5.3主軸系統281
7.5.4箱體286
7.6主要特點及與其他乾燥方法對比288
7.6.1主要特點288
7.6.2與其他乾燥方法對比288
7.7乾燥工藝設計289
7.7.1乾燥工藝設計的內容及程式289
7.7.2乾燥實驗技術296
7.7.3常壓型盤式連續乾燥器工藝設計302
7.7.4真空型盤式連續乾燥器工藝設計305
7.7.5氮氣保護及氣體循環型盤式連續乾燥器工藝設計308
7.8盤式連續乾燥器的適用範圍及典型應用實例311
7.8.1簡易流程型——飼料級磷酸氫鈣的乾燥313
7.8.2常壓操作型——硫鐵礦粉乾燥313
7.8.3真空溶劑回收型——維生素C乾燥314
7.8.4氮氣迴圈型——除草劑乾燥315
7.8.5大型氮氣迴圈型——聚甲醛乾燥316
7.8.6化學反應型——盤式幹法乙炔發生器318
7.8.7煆燒型——氧化鋁低溫焙燒319
7.8.8上傳動式——硝酸鉀乾燥321
7.8.9煙道氣傳導加熱型——輕質碳酸鈣乾燥321
7.8.10組合乾燥322
7.8.11返幹料工藝326
7.9產品型譜327
7.10安裝、調整、使用、維護、常見故障排除328
7.10.1設備安裝328
7.10.2試車及工藝調試328
7.10.3設備運行328
7.10.4設備維護與保養329
7.10.5常見故障及排除方法329
7.11盤式連續乾燥器的節能329
7.11.1結構與工藝參數優化330
7.11.2冷凝水回用330
7.11.3氣體循環式乾燥330
7.11.4利用熱泵技術回收乾燥尾氣熱能330
7.11.5組合乾燥331
7.12盤式連續乾燥器的發展方向331
7.13盤式連續乾燥器常用的附屬裝置332
7.13.1給排料裝置332
7.13.2風機339
7.13.3除塵裝置341
7.13.4熱源341
7.13.5真空系統345
符號說明350
參考文獻351

第8章槳葉攪拌式乾燥353
8.1概述353
8.1.1槳葉乾燥機的形式353
8.1.2楔形槳葉乾燥機的結構及特點357
8.2傳熱傳質361
8.2.1傳熱模型361
8.2.2傳熱計算363
8.2.3傳質計算365
8.3結構設計366
8.3.1熱軸367
8.3.2殼體367
8.3.3其他367
8.4乾燥過程中的影響因素368
8.4.1物料黏性368
8.4.2熱軸轉速368
8.4.3溢流高度369
8.4.4斜度369
8.5工業應用及計算實例369
8.5.1工業應用369
8.5.2計算實例371
符號說明373
參考文獻374

《現代乾燥技術》綜合了乾燥的基礎與技術發展，成為乾燥領域研究者和技術人員的案頭工具書，在業內享有很高的聲譽，第一版曾榮獲中國石油和化工協會科技進步獎。十幾年來，多學科融合的乾燥技術研發和應用很活躍，國內也出版了一些關於乾燥的書籍，中英文文獻也更容易獲得，但是學術界和工業界的讀者期待《現代乾燥技術》進一步更新和豐富內容。

《現代乾燥技術》第三版基於前兩版的基礎和成功經驗，力求能較完整地反映乾燥技術的最新成果和發展趨勢。在章節結構和內容上做了必要的調整，分為乾燥過程基礎、乾燥方法和乾燥器、乾燥過程的應用技術以及乾燥過程相關技術與裝置共四篇53章。新增“冷凍乾燥過程強化”“單液滴乾燥”“生鮮食品保質乾燥”“植物提取物的乾燥”“棉花乾燥”“煙草乾燥”“牧草乾燥”共7章，除了“藥品乾燥”等5個經典章節之外，其他章節都做了不同程度的修訂，字數較第二版增加近50%。

我們邀請了活躍在高校、科研院所和企業的近百名乾燥領域的學者和技術工作者參與第三版的修訂，既有知名學者也有後起之秀，其中近60%是首次參編《現代乾燥技術》。感謝參編者的熱情與傾力投入，才有可能為讀者奉上這部厚重的乾燥技術工具手冊。

作為《現代乾燥技術》的編者，尤其是第三版的主編，深深感到編寫這部書的不容易，在互聯網還不發達的20世紀末更是可想而知。潘永康教授作為前兩版的主編，付出了很多的心血。他曾擔任國際期刊DryingTechnology和國際乾燥會議（IDS）的諮詢委員會成員，架起乾燥界與國際同行學者之間交流合作的橋樑，並積極組織與推動全國乾燥會議。鑒於上述成就，潘教授在2008年國際乾燥會議上獲得終身成就獎。第三版的前期準備工作也得到他的悉心指導。借本書出版之際，向潘永康教授以及所有參編前兩版的已故前輩：李楨研究員、曹崇文教授、蕭成基教授、童景山教授、C.Strumillo教授致敬！

本次再版，出於承延前兩版風格以及尊重不同行業習慣的考慮，保留了各章符號說明及參考文獻。

最後，感謝王喜忠教授的關心與鼓勵，感謝化學工業出版社戴燕紅編輯的支持、幫助與耐心合作，感謝徐慶博士、代愛妮博士的積極協助和細緻周到的服務。

主編
2021年夏

第一版前言

乾燥是許多工業生產中的重要工藝過程之一，它直接影響到產品的性能、形態、品質以及過程的能耗等。乾燥技術的覆蓋面較廣，既涉及複雜的熱、質傳遞機理，又與物系的特性、處理規模等密切相關，最後體現在各種不同的設備結構及工藝上。

的乾燥技術，可以遠溯到6000年前原始陶器製造及沿海曬鹽等的乾燥過程中。新中國成立以來，一些現代的乾燥技術（如噴霧乾燥、氣流乾燥及流化床乾燥等），在國內有關的工業生產中得到應用；但迄今尚有在運行的乾燥裝置有待于技術更新。自20世紀70年代以來，國內乾燥技術的研究開發、設備製造及生產應用有了很大進展。隨著科學技術迅猛發展以及學科和技術領域之間的交叉、滲透和生長，乾燥技術亦出現了日新月異的不斷進展，廣大的科技工作者熱切希望有一本能較全面反映現代乾燥技術的專著，作為工作中的參考和啟發。

經過多年的醞釀和組織，終於編撰出版了這本《現代乾燥技術》的宏著。本書的內容覆蓋了乾燥過程的基本原理；各種不同的乾燥方法及相應的設備裝置；對一些有前景的新型乾燥技術做了較全面的介紹；在各個主要行業中的專用乾燥過程；乾燥裝置及系統中有關的一些工程設計問題等。內容豐富全面，既有具體的實際內容，又反映了乾燥技術的新進展。對於廣大的科技人員及高等院校的師生無疑是一本十分有益的工具書。

本書是在潘永康教授和王喜忠教授的熱心牽頭下，花費了極大的精力，耗時數年，組織了全國30多位元資深的乾燥專家，還邀請了幾位國際上著名的專家，共同編撰而成，此外還得到國內各有關方面的大力支持，得以完成。本書的出版，是乾燥領域中的一件大事，相信這將有助於進一步推動乾燥技術及其工業生產的發展提高，立足於世界之林，並準備迎接第13屆國際乾燥會議（IDS2002年）在中國的舉行。

蕭成基
1996年11月於北京