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| 編輯推薦： |
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《连续真空干燥》适合化工过程机械、流体机械及工程、工程热物理、热能工程、机械工程等专业的学生学习参考；也可以供从事食品加工、医药及副产品加工、机械、化工等行业技术人员设计参考使用。
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| 內容簡介： |
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连续真空干燥是真空干燥的发展方向和趋势，它在提高生产效率，改善被干燥产品的品质方面具有重要价值。《连续真空干燥》共分７章，围绕真空干燥的连续式生产理论、技术和应用进行阐述，主要内容有连续真空干燥基础、塔式连续真空干燥、带式连续真空干燥、盘式连续真空干燥、微波连续真空干燥和连续冷冻真空干燥等。
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| 目錄：
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目录
前言
第1章绪论1
1.1真空干燥特性2
1.1.1真空干燥原理3
1.1.2真空干燥热力学特性4
1.1.3真空干燥静力学特性A
1.1.4真空干燥动力学特性A
1.3真空干燥设备分类8
1.3真空干燥工艺的发展现状8
1.4真空干燥舰的研究现状乜
1.5真空干燥技术的发展前景13
1.5.1真空干燥设备的发展方向13
1.5.2真空干燥工艺和舰的发展方向14
1.5.3真空干燥与其他学科的交叉应用15
1.6连续真空干燥技术的现状与前景15
第2章连续真空干燥基础17
3.1真空下的传热17
3.1.1气体的导热17
2.1.2气体的比热容33
3.1.3热辐射35
3.3真空下的传质27
2.2.1气体中的扩散37
2.2.2固体中的质量传递31
3.3真空获徽备37
2.3.1真空菜的主要参数37
2.3.2国产真空菜型号、规格和性能表示法37
2.3.3真空干燥常用真空菜39
3.4真空测量42
2.4.1弹性元件真空计43
2.4.2电容式薄膜真空计43
2.4.3电阻真空计43
2.4.4高压力热阴极电离真空计43
2.4.5真空测量技术43
2.5真空阀门45
2.5.1真空阀门的型号45
2.5.2真空干燥常用阀门46
2.5.3阀门的密封材料47
2.6真空系统47
2.6.1真空系统设计的主要参数47
2.6.2抽气时间的计算48
2.6.3选菜与配菜50
2.6.4真空机组51
2.7真空检漏51
2.7.1**允许漏率51
2.7.2静态升压检漏法52
2.7.3气泡检漏法53
2.7.4真空计检漏法54
2.7.5卤素检漏仪法55
2.7.6氦质谱检漏仪法55
第3章塔式连续真空干燥57
3.1塔式连续真空干臟况57
3.1.1塔式连续真空干燥发展现状57
3.1.2塔式连续真空干燥的技术经济性59
3.2塔式连续真空干燥设备结构63
3.2.1塔式真空干燥仓64
3.2.2真空关风器65
3.2.3真空系统68
3.2.4供热方式71
3.3塔式连续真空干燥试验究72
3.3.1中试型玉米塔式连续真空干燥试验72
3.3.2生产型玉米塔式连续真空干燥试验78
3.4塔式连续真空干燥舰研究79
3.4.1塔式干燥仓内颗粒流动特性模拟研究79
3.4.2塔式干燥仓内气体流动特性模拟研究86
3.4.3塔式真空干燥仓内供热系统流场模拟研究109
3.4.4玉米真空干燥水分在线测量110
3.5玉米真空干喿特性试验研究111
3.5.1玉米真空干燥试验设备、材料和方法111
3.5.2玉米真空干燥单因素试验研究113
3.5.3玉米真空干燥的正交试验研究118
3.6玉米真空干燥特性的舰研究120
3.6.1基于多孔介质理论的玉米真空干燥特性研究120
3.6.2基于三维实体模型的玉米真空干燥特性研究139
第4章带式连续真空干燥152
4.1带式真空连续干燥设备概况152
4.2带式连续真空干燥设备设计157
4.2.1布料机构158
4.2.2履带输送装置和纠偏装置158
4.2.3传送带速度和喷嘴摆动速度159
4.2.4剪切剥离机构和出料机构161
4.2.5加热和冷却系统162
4.3带式真空干燥试验研究163
4.3.1香蕉粉带式真空干燥试验研究163
4.3.2苦瓜浆带式真空干燥试验研究164
4.4带式连续真空干燥工艺过程的数学模型168
4.4.1带式连续真空干燥物料降温过程模型168
4.4.2带式连续真空干燥过程的数学模型170
第5章盘式连续真空干燥178
5.1盘式连续真空干燥机的结构178
5.1.1耙叶179
5.1.2加热圆盘的结构182
5.1.3进出料装置183
5.2物料在加热圆盘上的运动184
5.2.1物料在小加热圆盘上的运动184
5.2.2物料在大加热圆盘上的运动188
5.3扩散舰与盘式连续真空干燥机190
5.3.1扩散舰190
5.3.2盘式连续真空干燥的扩散理论模型190
第6章微波连续真空干燥194
6.1微波加热原理194
6.2微波真空干燥的特点及干燥箱内的微波分布特性196
6.3微波连续真空干燥设备200
6.3.1实验型微波连续真空干燥设备200
6.3.2中试型微波连续真空干燥设备202
6.3.3微波-红外集成连续真空干燥设备204
第7章连续冷冻真空干燥207
7.1冷冻真空干燥特性207
7.1.1冷冻真空干燥原理207
7.1.2冷冻真空干燥过程的传热传质特性211
7.2连续冷冻真空干燥设备216
7.2.1塔盘式连续冷冻真空干燥设备217
7.2.2隧道式连续冷冻真空干燥设备217
7.2.3国内**套连续食品冻干机217
7.2.4连续进出料系统218
参考文献219
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| 內容試閱：
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第1章绪论
干燥作为*古老的操作单元，目前仍是*现代的应用技术之一。作为从物料中去除水分主要三种方法之一，干燥技术看起来相当简单，实际上非常复杂。人们对干燥技术的了解还很肤浅，在许多方面尚存在“知其然而不知其所以然”的状况，尤其是被干燥物料结构、性能和成分各异，很难找出科学统一的规律来，还需要科技工作者的不断努力，才能使其逐渐成熟，以便更好地为人类服务。
三种去除水分的单元操作包括：过滤、蒸发和干燥。过滤是分离悬浮液中所含固体微粒的有效方法。蒸发通常是指溶液或物质中含有水分因受热而汽化分离的过程，如果蒸发的结果只是物质浓度的变化，而仍保持液体状态，则称为浓缩。如果蒸发的目的是去除固态物料中的水分，则称为干燥，如果水分是在固态下升华去除的，则称为升华干燥。过滤、蒸发和干燥过程没有化学变化，都属于物理过程。
干燥有以下几个目的：减轻物料的重量，以方便运输；降低物料的湿含量，以利于长期储藏和保管；还有些地方，干燥是工艺过程的需要，例如，煤的干燥是燃烧的需要，矿物干燥是冶炼的需要等。在人类的生活中，大量的热能消耗在各种干燥过程中，据工业发达国家统计，干燥过程的能耗占国民经济总能耗的15%左右。
干燥技术的用途相当广泛。在国民经济的许多领域中均得到了应用。被干燥的物料主要有食品、谷物、水果和蔬菜、茶叶、中药饮片及中成药、西药制剂、乳制品、生物物料、染料、化工纤维、纸张和纸浆、木材和木制品、各种聚合物、煤和矿物等，数不胜数。干燥技术应用面广，研究干燥技术与设备的人员较多，据不完全统计，国内有30余所大专院校、20余家科研单位、达百余家生产各种干燥设备的工厂拥有从事干燥技术研究人员。学术活动也很活跃，国际干燥技术交流会每两年一次，DryingTechnology杂志在世界各国公开发行。中国化工学会化学工程专业委员会的干燥学组每两年召开一次全国性的干燥技术交流会；中国制冷学会第六专业委员会每三年召开一次全国性的真空冷冻干燥技术交流会；在国内召开的学术交流会上，中国食品学会、中国工程热物理学会、中国化工学会、中国农业工程学会、中国农业机械学会和中国真空学会等单位都有干燥技术方面的论文发表。《化工学报》、《化工进展》、《化学工程》、《化工机械》、《真空科学与技术》、《真空》、《真空与低温》等许多杂志都刊登干燥技术与设备方面的论文。
干燥方法和干燥机种类繁多，主要干燥方法有超声波干燥、接触吸收干燥、超临界流体干燥、热泵干燥、真空干燥和真空冷冻干燥等。根据不同的干燥方法所制成的各种干燥机有：隧道干燥机、箱式干燥机、转筒干燥机、转鼓干燥机、带式干燥机、盘式干燥机、桨叶式干燥机、流化床干燥机、振动流动干燥机、喷雾干燥机、气流干燥机、太阳能干燥机、微波和高频干燥机、红外热辐射干燥机、冲击干燥机、穿透干燥机、对撞流干燥机、过热蒸汽干燥机等。这些干燥方法和设备，很难用统一的标准进行分类，只有被干燥物料所处的环境压力容易鉴别，可以明显地区分为常压干燥和真空干燥。
真空干燥设备较复杂，干燥室不但需要密封性能良好的外压容器，而且要配置一套能抽水蒸气的真空系统。因此，设备成本高，运转费用也高。但是，真空干燥有许多突出的特点，有许多物料必须采用真空干燥才能保证其性能要求，发展真空干燥是人类科学与技术进步的需要。而为了降低真空干燥的成本，提高效率，适应大批量的干燥作业，需要发展连续真空干燥技术。
1.1真空干燥特性
1.1.1真空干燥原理
真空干燥是在低于1个标准大气压（标准状态下每立方厘米中气体分子数为2.687×1019个，1标准大气压=1.01325×105Pa）的环境条件下，去除物料中所含水分的过程。任何干燥过程都离不开被干燥物料、物料与周围环境之间、环境本身的传热传质特性。真空干燥与常压干燥一样，基本原理都是传热传质理论。所不同的是在真空干燥过程中，被干燥物料的周围环境为密闭的低压空间。真空干燥的过程中，真空系统抽真空的同时对被干燥物料不断加热，使物料内部水分通过压力差或浓度差扩散到表面，水分子在物料表面获得足够的动能，克服分子间相互吸引力，飞入真空室的低压空间，从而被真空泵抽走。
在真空干燥过程中，干燥室内的压力始终低于大气压力，气体分子数少，密度低，氧含量低。因而能干燥容易氧化变质的物料和易燃易爆的危险品；对药品、食品和生物制品能起到一定的消毒灭菌作用，可以控制减少物料染菌或者抑制某些细菌的生长。
因为水在汽化过程中需要的温度是与压力成正比的，几种不同物质的汽化温度与蒸气压的关系如图1-1所示。所以真空干燥时物料中的水分在低温下就能汽化，可以实现低温干燥。这对于某些药品、食品和某些农副产品中的热敏性物料的干燥是有利的。例如，糖液超过70℃部分成分就会变成褐色，降低产品的商品价值；维生素C超过40℃就分解，改变了原有的性能；蛋白质在高温下变性，改变了物料的营养成分等。同时在低温下干燥，对热能的利用率也是合理的。
图1-1几种不同物质汽化温度和蒸气压的关系
真空干燥可消除常压干燥情况下容易产生的表面硬化现象。常压热风干燥，在被干燥物料表面形成流体边界层，受热汽化的水蒸气通过流体边界层向空气中扩散，干燥物内部水分要向表面移动。如果其移动速度赶不上边界层表面的蒸发速度，边界层水膜就会破断，被干燥物料表面就会出现局部干裂现象，然后扩大到整个表面，形成表面硬化。真空干燥物料内和表面之间的压力差较大，在压力梯度作用下，水分会很快向表面移动，不会出现表面硬化，同时又能提高干燥速度，缩短干燥时间，降低设备运转费用。
真空干燥能克服热风干燥所产生的溶质失散现象。热风干燥使被干燥物料内部和表面形成很大的温度梯度，促使被干燥物料中某些成分散发出去。尤其是食品，会散失香气，影响其美味。
真空干燥时内外温度梯度小，由逆渗透作用使得作为溶剂的水独自移动，克服了溶质散失的现象。有些被干燥物料内含有贵重的或有用途的物质成分，干燥后需要回收利用；还有些物料内含有危害人类健康有毒有害的物质成分，干燥后不允许排放到空间环境中去，需要集中处理。只有真空干燥才能方便地回收这些有用和有害的物质，而且能做到密封性良好。因此，从环境保护的意义上讲，有人称真空干燥为“绿色干燥”。
真空干燥容易实现产品多样化。以食品干燥为例，可以通过控制温度和真空度，使产品发泡、膨化，生产出酥脆、速溶等食品来。
真空干燥设备需要配置真空系统；在大型连续化生产设备上还需在其进、出料口处设置传动部件的真空动密封结构，由于这种结构内有易磨损元件，容易造成泄漏，使用过程中需要定期检查，及时更换，给用户增添了麻烦；真空干燥设备还有制造成本高，运转费用贵，造成干燥后的产品价格高，特别是冻干产品价格更高等一系列缺点；但是由于其具有独特的干燥特性，好多物料不得不采用真空干燥工艺。
1.1.2真空干燥热力学特性
当水在不同的压力下蒸发时，其过程可用一条p-v曲线来表示。在图1-2所示的p-v曲线中，纵坐标为压力p，横坐标为比体积v（每单位质量物质的体积）。曲线AB为饱和液体，在AB左侧，水呈液体状态；曲线BC称为饱和蒸汽线，在BC线的右侧，水呈蒸汽状态；在曲线ABC所围的下方，水是液气相共存的。B点表示一种临界状态，对应于这一状态，液体和蒸汽之间没有差别，当压力高于B点时，不存在液体状态的水。在干燥问题上，不用研究这一点的状态。对水来说，在被称为临界点B的压力已经是22.064MPa，其对应温度已达374℃，比体积为0.00317m3kg。分别称为临界压力、临界温度和临界比体积。
图1-2水的汽化特性曲线
p-v图中没有温度坐标，它实际上是由无数条等温曲线所组成的。这个图是由实验绘制而成的，其方法是在某一温度T下，等温压缩蒸汽，随着p的增加，v减小，当达到某一压力ps时，v达到d点，这时蒸汽开始液化。从d点再加压时，更多的蒸汽液化，体积不断地减小而保持ps不变，直到e点，全部蒸汽变为液体。由于液体是不可压缩的，于是p急剧增加而v保持不变，这样就得到了T的等温线。此线的特点是：在e点以左，压力p变化时，比体积v不变，这个比体积相当于液体水的比体积；在de段，比体积v在变化而压力ps不变；在d点以右，p和v都在变化，全过程中，温度T是恒定的，所以称为等温线。如果在不同的温度条件下，重复上述实验，便可得到一系列的d1，d2， 和e1，e2， 点，连接这些点，即得出ABC曲线，所以p-v图是表示水在蒸发时，温度、压力和比体积之间的关系曲线。
p-v图中的de线上是气液两相共存的，其特点是蒸汽压力不变，这个压力就是该温度下水的饱和蒸汽压，这时的蒸汽即为该温度下的饱和蒸汽。
为了定性地导出它们之间的相互关系，分析p-v系统中的卡诺循环是由等温膨胀、绝热膨胀、等温压缩和绝热压缩4个过程组成的。设在压力p时，在与外界绝热的条件下，等压加热，则系统等温膨胀，体积增大，系统从热源吸收能量至e点达到沸腾，液体开始汽化，体积由v′增加到v″，达到d点时，全部液体汽化结束。于是绝热膨胀至f点，此时仍是等温过程，但不等压，压力降落Δps。到f点后再冷凝，系统开始液化，放出热量并保持压力和温度不变，比体积从v″减小到v′，当变化到g时，再绝热压缩至e点，则完成一个循环。这个循环所做的功，可以用面积edfg来表示。因为压力改变Δps，温度改变ΔT数值很小，所以其面积可以用长方形Δpsv″－v′表示，即
从热力学可知
从而得
式中，v″和v′分别为气体和液体水的比体积，m3kg；L为汽化潜热，kJkg；ps为在温度T时的饱和蒸汽压，MPa；T为热力学温度，K。
式1-3积分得ps=4.1868Lv″－v′lnT+C（1-4）式1-4就是克拉贝龙-克劳修斯公式。由公式可见：
1水的汽化温度随着压力降低而降低，在真空条件下能实现低温汽化，这就是真空干燥的理论基础；
2在压力ps不变的情况下，对系统加热，为保持公式平衡，必须有更多的液体汽化，使干燥速度加快；
3如果继续维持T不变，降低ps，同样会有更多的液体转化为蒸汽，这也是加快真空干燥速度的方法之一。
1.1.3真空干燥静力学特性
真空干燥静力学研究的内容是干燥过程中物料的*初状态与*终状态之间的关系。这些关系是建立在物料衡算和热量衡算的基础上的。
假设在真空干燥器内物料没有损失，则干燥前后物料的质量不变，即G=G1100－w1100=G2100－w21001-5式中，G是湿物料中**干物料的质量，kgh；G1是进入干燥器的湿物料质量，kgh；G2是干燥结束后干物料的质量，kgh；w1和w2分别为干燥前后物料中的含水量，%。由式（1-5）得G2=G1100－w1100－w2（1-6）在干燥器内蒸发出来的水分质量W为干燥前后物料质量之差，即W=G1－G2=G1100－w2100－w2=G2w1－w2100－w1（1-7）蒸发这些水分所需要消耗的汽化热为Q=W？L（1-8）式中，W为水蒸气质量，kgh；L为汽化潜热，kJkg；Q为蒸发质量为W的水蒸气所消耗的热量，kJh。由于干燥所需的总热量还应包括物料本身的升温、真空室内原有空气的升温、开真空泵时带走的热量和真空室与周围环境的换热量等，计算比较麻烦，不易准确，**通过实验测定。
1.1.4真空干燥动力学特性
真空干燥动力学主要讨论干燥过程中物料在任一时间内的湿度变化与各因素的关系。这里主要讨论干燥速度及其影响因素。
物料的干燥过程，首先是物料表面的水分受热汽化并被真空设备排除，物料表面的水分因汽化而逐渐减少，并在物料内部与表面之间形成湿度差。内部的水分在湿度差的作用下，不断向表面扩散，在到达表面后汽化。在真空干燥过程中，同时存在着压力差，使得被汽化的水分子加速向真空空间移动。这是真空干燥优于其他干燥方法的一个重要原因。
干燥速度定义为单位时间内，在单位干燥面积上，被干燥物料所能汽化并排出的水分质量W，即
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