根据真空干燥箱在实际使用中存在传○热效率低、干燥缓慢、能耗大的缺点提出改进方案。论文将干燥过程分析归纳为三个阶段，对每一阶段提出不同的改进方案。

　　关键词：真空干燥箱 传热

　　0 综述

　　原有真空干燥箱型号为FZG15，为蒸汽加热，水环真空泵(2BV5121 0KC00-7P 最大排气量280m3/h 7.5kW)抽真空，真空度⊙维持在0.06～0.08MPa之间。干燥的物料主要是浓缩后的中药浸膏，含水率40%～60%。根据了解，干燥一批浸膏(32盘 80kg左右)，需〖要三天四夜左右，既费时又耗能。

　　1 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，以及盘管和箱壁对物料的热辐射。但因为温¤度低，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①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，并且当气泡压力■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。

　　2.2 物料上下两层≡板结层影响干燥速度

　　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 根据实际情况将物料干燥过程大致分为三个阶段：

　　第一阶段：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，水分〇快速蒸发，在这一阶段，蒸发掉一半以上的水分，而耗时很※少。

　　第二阶段：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。

　　第三阶段：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，干燥的速度比第二阶段稍快一些。

　　3.2 各个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ξ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，干燥效率越々来越低。假如使用波动的真空度，合理调配真空度和对流传热至最←佳结合点，可能效率＠ 要高。

　　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 解决方案

　　4.1 改善对流ξ　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。示意图如下所示。

　　4.2 改善热◇传导□

　　由于物料盘难于避免物理撞╲击，盘底有很多突起，如果在盘管上铺『一块平的薄钢板，接触面积不会很大。建议使用多孔金属□板，改善热传导。如下图所示。

　　4.3 破坏板结面

　　物料板结面的形成对热量的传递和水分的︻蒸发影响最大，解决这个问题是重中之重。方法有：人工破坏，机械振动，超声波。

　　实验时，可以先使用人工的方法测试多大的振动合适，实际生产中需要在干燥箱内设计相应的构件，达到︼这一目的。

　　5 小批样实验

　　5.1 实验装置及系统图

　　现有真空干燥箱箱内尺□　寸为1500×1400×1220mm，烘盘32个，尺寸为460×640×45mm，八层，每层四个。

　　实验用干燥箱，尺寸500×450×300mm，一层，每层放两个烘盘。烘盘尺寸为100×150×40mm，真空泵一台，2BV2061-0NC02-1P，功率1.45kW，排气量50m3/h，热源为蒸汽，人工振动方法破坏板》结面。

　　5.2 实验目的

　　5.2.1 实验总结每一阶段的特性

　　5.2.2 实验得到每一阶段◣最佳的真空度

　　5.2.3 实验得到第二阶段№最合适的振动强度，如振动法不合适，实验其他方法

　　5.2.4 改进前后，干燥同量物量所耗时间的差异，要求不低●于25%

　　5.3 实验设计

　　5.3.1 将物料装入两个盘内，放入箱内加热，每半个↓小时观察一次物料的干燥状况，观察物料慢慢变稠的▅过程，注意观察板结面的出现，记录这一时间。板结后，因为难以观察第¤二阶段的结束，每次观▲察时，敲击干燥箱，观察物料液面是否晃动，不动时记录这一时间。重复三次，记录起始、每阶段、结束时间，蒸汽的╱压力、温度、流量，物量干燥前后的重量。

　　5.3.2 每次装一个盘，记录真空度在0.04MPa，0.05MPa，0.06MPa，0.07MPa，0.08MPa，0.09MPa时，每一』阶段完成的时间、耗汽量。总结得出每一阶段耗汽最少时对应的真空度。对于第二阶段的最佳真空度，在±0.01MPa内，使用PLC控制，分别设半小时、一小时为一个波长，使真空度波动，记录完成的时间、耗汽量。

　　5.3.3 第一阶段结束⌒　时，手持金属物品，使用不同的力度敲击物料盘的侧壁。如果效果明显，设计机械★振动机构，记录▓第二阶段的耗时和蒸汽耗量。

　　5.3.4 比较没有真空度变化，没有振动，和变化真空度，增加振动的耗时和蒸汽耗量。

　　6 可』能出现的难点

　　6.1 不同的物料，不同的含水率，不同的装料量都会影响实▼验的结果，实验条件尽可能▽相同。

　　6.2 板结面的破坏方法 由于〖物料的粘度较大，可能难以找到一种最合适↘的方法。

　　6.3 实验结果的推广 实验得到的结果与实际应用的相似性相差较大，需要结〗合实际，得︽出最终结论。

　　6.4 每个阶段的区分不很明显。