气流干燥在烟草加工中的应用研究进展

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1、气流干燥在烟草加工中的应用研究进展发布者：网站管理员录入时间：2008-8-13烟草在线据《烟草科技》报道　气流干燥是一种连续式高效固体流态化的干燥方法，在烟草、化工、医药、粮食加工等行业应用普遍。深入研究气流干燥原理及其在烟草加工中的应用技术，对于优化烘丝工艺参数、开发新的烟草干燥设备以及充分发挥气流干燥加工技术的优势进而提高卷烟产品质量具有重要意义。 1、气流干燥的原理及特点 1.1干燥原理 气流干燥也称瞬间干燥，是使加热介质（既是载热体也是载湿体，如空气）与待干燥的固体物料直接接触的过程。物料悬浮于气流中，加热介质以对

2、流传热方式将热量传给物料，使物料中的部分水分汽化，从而获得一定湿含量的固体产品。 在气流干燥物料的过程中，物料颗粒在气流中的运动分为加速运动阶段和等速运动阶段。在加速运动阶段，颗粒受到的曳力与浮力之和大于重力，具有向上的加速度，因此颗粒与气流的相对运动速度是一个变量；随颗粒运动速度增大，曳力逐渐减小，直至3个力的矢量和为零，颗粒进入等速运动阶段，此时气流与颗粒间的相对速度为一常数。颗粒与气流的相对运动情况对颗粒与气流之间的传热速率影响较大，在初始干燥阶段，颗粒刚进入干燥管时上升速度为零，与具有较高速度的热气流相遇，获得向上的

3、速度，此时两相间的对流传热系数很大，物料颗粒不断加速上升，进入加速运动干燥阶段，固体颗粒在加速阶段所获得的热量占整个干燥阶段获得热量的一半以上。在干燥后期，当固体物料的上升速度接近乃至达到气流速度时，对流传热系数大大减小，干燥效率降低。在干燥流程中不断改变气固两相的相对速度，增加粒子周围边界层处的湍流强度，尽可能扩大气固两相的接触面积，增加两相的接触时间，是提高干燥效率的有效措施。 1.2干燥设备的特点 ①气固两相间传热传质表面积大，干燥效率高。由于固体物料（多为颗粒）在气流中处于高度分散状态，使两相间的接触面积大大增加，在

4、较高的气流速度（20 —40m/s）作用下，气固两相的相对速度较高，体积传热系数大，热效率高；②干燥时间短。气流干燥过程只需几秒钟，特别适合于对热敏性和低熔点物料的干燥；③流动阻力较大，动力消耗大。 目前气流干燥设备主要有直管式、脉冲管式、旋风式和倒锥式气流干燥器等。直管式气流干燥器的应用较普遍；脉冲管式气流干燥器的干燥效率较直管式高得多，它采用交替缩小和扩大管径的方法，使颗粒运动交替加速或减速，造成空气和颗粒的相对速度及传热面积较大，从而强化了传热传质速率。同时，气流在大管径内速度下降，有利于延长物料的干燥时间。气流干燥设

5、备发展方向是干燥器单体多样化、设备流程管网化和物料分散机械化。 2、气流干燥技术及设备在烟草加工中的应用 2.1烟草气流干燥技术及设备的研究 早在1959年，Anderson就提出了用热空气干燥烟草的方法，之后又设计出一套由干燥管和圆柱形干燥室间隔组成的脉冲管式烟丝干燥系统。其原理是，含水率高的烟丝被热空气携带沿干燥管上升进入干燥室，未到达顶部即下落，如此循环往复，烟丝被热空气不断干燥，直至含水率达到设定值时被输送出于燥室。这种往复式干燥方法克服了以往滚筒式干燥设备存在的烟丝含水率不均匀问题，并且能够连续作业。 20世纪60

6、—70年代，研究者还设计出了多种用于烟草的气流干燥方法及设备，但由于技术不够完善，致使烟丝在干燥器中停留时间过长，并且容易造碎。1983年，Hibbits设计出了较为经典的高温气流干燥烟丝设备，由喂料装置、干燥管、分离器以及用于加热工艺气的加热器组成，烟丝被高温高速的过热蒸气输送通过文丘里管和干燥管，在干燥管中运行时烟丝速度始终低于气流速度，因此传热传质速率很高，烟丝在干燥管中的停留时间不超过1s。Wu等研制的气流输送烟草干燥机的特点是烟丝被热气流携带进入切向分离器，输送、干燥、分离几乎同时进行，烟丝在直管中运行的距离很短，

7、有效地解决了烟丝造碎问题。 我国烟草行业使用的烟草气流干燥设备主要是从国外引进并消化吸收的，在使用过程中对设备进行了一些改进。2002年，由常州智思机械制造有限公司和合肥卷烟厂联合研制的 “SH9型叶丝在线高速膨胀系统”，采用管塔式结构和脉冲式气流输送，使传热系数大大提高，在干燥过程中气流与烟丝充分接触，有效地减少了因含水率不均匀产生的烟丝结团现象。此外，李彪等将Dickinson—Legg公司生产的HXD气流干燥系统的垂直干燥管改造成具有大半径的圆弧形流道和截面呈椭圆形的卧式干燥管道，并改进了热风分配比例，使干燥出口烟丝的

8、含水率更均匀，烟丝造碎减少。 1967年，Wright用热气流干燥烟丝时向干空气中添加蒸气或喷射水，结果烟丝填充值明显提高。此后，科研人员还采用多种方法提高烟丝气流干燥后的填充值，以达到节约成本、降低卷烟焦油的目的。Jew-ell等采用120—340℃的高温气流干燥梗丝，向气流中加入蒸气或