干燥机的形式很多，而用于砂糖的干燥机主要有下列一些形式。

（一）转筒式干燥机

转筒式干燥机如图12-1所示，它是一个回转的圆筒，与水平线之间有很小的倾角，圆筒外壳上装有两只滚圈，整个转筒的重量通过滚圈传到两对支承托轮上，并借助摩擦力与托轮一起回转。圈筒外还套一齿圈，它由电动机通过减速装置再由小齿轮带动之。为了防止转筒产生轴向移动，还加有挡轮。干燥机的进口与出口处都装有固定料斗。在固定部分与转动部分之间有密封装置，通风机装在出口处使转筒内造成很小的负压，以防止粉尘外流，在空气出口处装有旋风分离器来收集糖粉。转筒内有抄板，它是用来提升砂糖并使之分散的装置（图12-2）。砂糖进入转筒后，落入底部抄板，当转筒转动时，抄板将砂糖带至上部而下落。由于转筒倾斜放置，当砂糖垂直落至底部时便已前进了一段距离。砂糖在下落的进程中与吹入的热空气直接接触，热空气将热量传给砂糖，砂糖吸热将使水分汽化，砂糖因不断失去水分而得到干燥。

图12-1 转筒式干燥机

转筒式干燥机有单段转筒与双段转筒之分，单段转筒仅起干燥加热之用。若干燥与冷却同时进行时，可采用双段转筒，这种装备称为干燥-冷却机。进行这两个过程所需要的条件是不同的，为使砂糖有效地干燥，应取相对湿度较低的热空气作干燥介质。而当冷却时，则应将砂糖与冷空气相接触。

双段转筒式干燥机如图12-3所示，糖粒在干燥机内沿着整个长度方向向前移动。转筒的中部外壳上有孔隙，此为空气吸出的通道，但特殊型式的抄板使砂糖不致穿过孔隙而漏出。孔隙的部位，其外有固定室，通风机与其相连而形成负压，热空气自左方进入与砂糖呈并流流动，冷空气刚从右端进入与砂糖作逆流流动。于是砂糖在前段得到干燥，而在后段进行冷却。

图12-2 干燥内抄板布料图

双段转筒干燥机的优点是结构紧凑，占地面积小，生产能力高。我国北方常用于干燥绵白糖。

上述带有提升式抄板的干燥机，是利用抄板将砂糖带至高处而自由下落，晶粒必然遭受损坏而缺少光泽，且会生成较多糖粉而被带走。于是出现了结构比较合理的百叶窗转筒式干燥机（图12-4），其特点是转筒内部结构在沿着转筒内壁的纵向装有十多片隔板，每个隔板构成单独的热风通道。从横截面上看去，隔板沿着半径方向呈辐射状，其高度由进口至出口处逐渐降低。在隔板半径方向的端部沿切线方向装置条板，其长度与隔板相等。隔板之间及条板之间的空隙是为空气的通道，所有条板的内表面形成圆筒。砂糖从转筒一端的中心部位送入，随着转筒的转动，条板借摩擦力将砂糖带至一定高度而自由下滑，于是砂糖偏于转筒的一侧形成一定扇形体的堆积层（其偏转位置与砂糖的自然倾角有关），砂糖像在无抄板的光滑筒内一样，以螺旋线轨迹向前移动。这种设备从结构上保证热空气只能从堆积着砂糖的那部分隔板间通道内送入，随即分散至板条间的间隙内，然后均匀地穿过糖层。如果需要，也可将百叶窗式转筒干燥机设计为干燥-冷却机。即在隔板中分别通入热空气与冷空气，前者起干燥作用，后者可使砂糖冷却。

图12-3 双段转筒式干燥机

图12-4 百叶窗转筒式干燥机（无抄板）

无抄板转筒干燥机具有的优点包括：由于新鲜热空气不断与砂糖呈错流流动，因而提高了干燥强度，其效率比一般抄板型干燥机为高。此种隔板结构使糖层向着转筒的出口方向逐渐减薄，于是较多量的空气通过较厚而湿的料层，而较薄的并逐渐干燥的层料只能通过较少量的空气，这正与干燥的工艺要求相符合。此外，由于砂糖在转筒内是自然地滑落，晶粒破损比较小，减少糖粉生成，光泽也较好，这更是百叶窗转筒式干燥机优越之处。不过，这种干燥机的结构比提升式抄板干燥机复杂。特别分配入热风的结构，较难克服漏风。

（二）振动式干燥机

振动式干燥机为目前得到比较广泛应用的砂糖干燥设备，一般汽洗分蜜后的砂糖，可直接送入，进行自然冷却干燥。

1.百叶窗式振动干燥机

从图12-5可知，它是由传动装置、槽体、连杆、隔板、筛网及弹性臂等部分组成。槽体由许多倾斜的弹性摇臂支承。当传动装置带动偏心轮（或曲轴）转动时，连杆便使槽体作往复的运动。槽体上的物料，在惯性力的作用下，以一定角度向前抛动而作跳跃前进的运动。槽底有百叶窗式叠板，将槽体分隔成上下两层，每块百叶窗板的向上倾斜角为5°，水平投影约为150mm，板间缝隙约6mm。考虑到外界空气条件可能的变化，必要时需吹冷风和热风，因此槽分两段，前段可通入热风。当需要通入热空气为干燥介质时，槽上应装有面盖，并与管路及糖粉收集器相连，砂糖在前进的过程中与从槽底吹上的热空气直接接触而被干燥。如果条件允许，仅自然冷却就可达到干燥要求，则在操作时可拆除面盖。

图12-5 振动式干燥机

1—传动装置 2—槽体 3—连杆 4—隔板 5—筛网 6—弹性臂

振动式干燥机的优点是结构简单、紧凑、投资省，在干燥的同时兼有输送的效果；由于晶粒是跳跃式前进，晶粒的磨损不大。但其缺点是风道积糖，空气分配不均时影响干燥效果，制造困难，易变形，运转时有噪音。但它仍然是我国糖厂中进行砂糖干燥的主要设备。

2.振动流化床干燥机

TGZZ振动流化床干燥机基于热力对流干燥原理，配置振动装置对料层强制振动形成流化状态，强化热交换与质交换，是近年来发展起来的先进设备。

（1）振动流化床干燥机结构 如图12-6所示。该机由进料口、出料口、进风口、出风口、振动器、振动机架、减振弹簧。

图12-6 振动流化床干燥机结构

振动器一般包括两个反向旋转的偏心电机，它被称为自同步双轴惯性直线式振动器。通过改变振动电机的振幅及其安装角度，可以改变物料的运行速度、可无级调节料层厚度及机身振幅的大小，可适应不同物料的干燥作业。

目前所采用的隔振方式都是弹簧隔振。弹簧在振动筛和地基之间起隔振作用，同时又支撑着振动筛。为了减少传给地基的动力，弹簧刚度应该越小越好，但是太小又不能支撑振动筛，必须有一个恰当的弹簧刚度，还必须满足其压缩量的要求。

振动机架由上盖、床体底座、分布板和橡胶弹簧组成，可保证振动装置对物料的激振。

分布板起到支撑固体颗粒物料，使气体得到均匀分布的作用，分散气流，在分布板上方产生较小的气泡。要使气流分布均匀，就必须使各孔道两端的压力损失一样。气体通过孔道的阻力，取决于孔道与容器的截面积之比和孔内气体流速。气体流速也取决于分布板孔道面积与分布板总面积之比即开孔率。试验表明，一般流化床干燥器开孔率越大，流化质量越差；减小开孔率，可以改善流化质量。但开孔率过小，会使阻力增大，电力消耗增加。根据物料的粒度大小，应选择适宜的开孔率，一般为3%～10%，其下限常用于低流化速度，即干燥颗粒细、密度小的物料。孔径常为1.5～2.5mm。

（2）振动流化床干燥机工作原理 如图12-7所示，TGZZ振动流化床干燥机是在普通流化床基础上施加振动而成，湿物料自进料口进入振动床干燥机内，通过振动电机产生激振力作用，使物料向前做抛掷连续运动，流化床底部输入的热风穿过分布板再向上穿过湿物料，在激振力与热气流的双重作用下，物料呈悬浮流化状态，湿物料与热风进行强烈的传热传质，湿空气经旋风分离器除尘后由排风口排出；干燥物料由排料口排出。

振动流化床的物料流态化不仅由热风而且同时由床的振动共同完成的。振动加强了流态化，也加强了换热强度。

（3）振动流化床干燥机系统 如图12-8所示，振动流化床装置除了振动流化床本身之外，还必须有给料机、给风机、吸风机、除尘器、振动电机、热交换器、排料阀等附属设备。

图12-7 振动流化床干燥机工作原理示意图

图12-8 振动流化床干燥机

1—振动给料器 2—空气过滤器 3—给风机 4—加热器 5—集尘器 6—吸风机 7—电机 8—隔振弹簧 9—分布板

振动流化床能否正常操作、其产量和效率等均与附属设备的关系很大。给料机的均匀给料，除尘器的有效除尘，风机的吸压方式，都对物料的干燥质量产生很大的影响。

（4）振动流化床干燥机特点

①全封闭式结构。有效地防止了物料和外界的交叉污染，保证了作业环境卫生。

②机械性能优良。采用先进的振动电机为驱动机构，代替偏心振动机构，运转平稳，具有维修量小、维修方便、噪音低、寿命长等特点。

③操作调节简便。采用的振动电机为驱动机构，调节振动电机激振力的大小和方向，能控制料层厚度和机内物料的移动速度级机身振幅。

④流化质量完美。采用振动电机使物料强制流化，再加上热空气的作用，床层温度分布均匀，无局部过热现象，流态化均匀，无死角现象，压力降波动较小，干燥均匀。

⑤主机热效率高。机械振动促使流化形成，热空气的流速小，用气量少。机械振动使有效传热系数增大，热效率提高。比一般固定流化床干燥装置可节能30%～60%。

⑥物料损伤减小。本机处理物料缓和、颗粒的破碎和磨损小，可保持干物料的光泽。

⑦运行稳定，物料适应性强。可用于易碎物料的干燥，物料颗粒不规则时也可使用，不影响效果。

⑧当用干燥于高水分物料大批量生产时，可采用多台串联的方式以达到要求。

表12-2为我国ZLG系列的振动流化床干燥机的数据。

表12-2 TZD系列砂糖干燥机技术参数

（一）转筒式干燥机的计算

1.主要尺寸及参数的确定

转筒式干燥机的主要尺寸及参数如筒径、筒长L、倾角α及转速n等数值，均直接关系到物料在转筒内的停留时间，也就是影响到被干燥物料的质量。根据物料在光滑转筒内的运动，可以推导出物料在其中的停留时间。在此基础上，考虑到抄板及气流方向等因素的影响，加以经验校正，则得出下列公式：

式中 T——砂糖在转筒内的停留时间，min

L——转筒长度，m

D——转筒直径，m

n——转筒转速，r/min

α——转筒的倾斜角

K——与气流流动方向有关的系数

并流时K=0.2

逆流时K=0.5

m——与抄板型式有关的系数，对提升式抄板m=0.5

由上式可知，增大筒长和采用逆流流动可使停留时间增加，而增大筒径和倾角以及提高转速时，停留时间可缩短。因此，转筒的体积以及长度和直径应根据下列因素来考虑，其中，转筒的体积可由式（12-2）求得：

式中 V——转筒体积，m³

W——单位时间内砂糖除去的水分量，kg/h

a——水分蒸发强度，即单位时间从单位转筒体积所蒸发的水分量，kg/（m³·h）(www.daowen.com)

转筒直径D的确定与气流速度有关。提高气流速度可以提高干燥强度，但气流速度不能太大，否则小的晶粒有可能被气流所带走，而造成糖分损失。因此，气流的速度不应大于晶粒的飞翔速度，而晶粒的飞翔速度，可以用式（12-3）进行近似地计算：

式中 v_S——晶粒的飞翔速度，m/s

d——晶粒的直径，mm

γ——物料的视密度，kg/dm³

根据干燥砂糖所需要的空气流量v_S则可列出下列公式：

式中 v——空气流速，m/s

V_a——空气流量，m³/h

则转筒的直径为：

于是可以求得转筒的长度为：

转筒的直径一般在3m以下，筒长与直径之比为4～8，转速为3～5r/min，倾角为3°～6°。当这些参数初步确定后，需要根据公式（12-1）验算砂糖在转筒内的停留时间，它应大于或至少等于在特定工艺条件下干燥砂糖所需要的时间。如两者相差较大，则应对上述参数进行合理调整。

工艺所需的干燥时间与干燥速度有着密切的关系。如前所述，它受很多因素的支配，涉及干燥动力学的问题。目前还未能完整地用数学函数的形式表示它们的关系，因此在设计干燥机时只能根据具体情况选用适合该条件的实验数据作为计算的依据。例如设计常压操作的转筒干燥机时，其所需干燥物料的时间是根据转筒的水分蒸发强度和物料平衡而求得：

式中 γ_cp——转筒中物料的平均视密度，kg/m³

W₁，W₂——物料在干燥前与干燥后的湿含量（以湿物料为基准）

a——转筒的水分蒸发强度，kg/（m³·h），对于砂糖的干燥条件，取a=7

φ——填充系数，即物料所占的面积对转筒的圆截面之比，一般取φ为0.1～0.2

2.生产能力

转筒干燥机的生产能力，可用式（12-7）求出：

式中 G——转筒干燥机生产能力，t/h

V₀——砂糖沿着转筒前进的速度，m/s，可以根据（12-1）进行计算，即

γ——砂糖的视密度，取0.8t/m³

3.功率计算

转筒干燥机的功率主要消耗于克服滚圈与托轮间的滚动摩擦，托轮轴颈在轴承内的滑动摩擦，砂糖在转筒内的滑动以及提升砂糖至一定高度所做的功。可以用经验公式（12-8）进行计算。

式中 N——转筒干燥机的功率，kW

D——转筒直径，m

L——转筒长度，m

4.物料衡算

如砂糖在干燥机中无损失，则干燥前后砂糖中的干物料重量可视作不变，可用式（12-9）表示：

式中 G₁——进入干燥机的砂糖重量，kg/h

G₂——离开干燥机的砂糖重量，kg/h

W₁——进入干燥机的砂糖水分含量，%（湿基）

W₂——离开干燥机的砂糖水分含量，%（湿基）

干燥过程中除去的水分重量为进入与离开干燥机的砂糖重量之差，即：

W=G₁-G₂（kg/h）

代入式（12-9），则：

因为通过干燥机的绝对干空气的重量是不变的，故可作为依据来计算空气消耗量，即：

式中 A——通过干燥机的绝对干空气的重量，kg/h

W——干燥过程中除去的水分重量，kg/h

H₁——进入干燥机时空气的湿含量，kg水/kg干空气

H₂——排出干燥机时空气的湿含量，kg水/kg干空气

考虑到空气中尚含有少量水分，则所需的空气量为：

5.热量衡算

通过热量衡算可确定湿空气的性质，并计算出预热空气所需要的蒸汽消耗量。干燥砂糖所消耗的热量由下列几项组成：

蒸发水分消耗的热量Q₁=W（2677-）（kJ/h）

加热砂糖消耗的热量Q₂=G₂c₂（-）（kJ/h）

损失于周围的热量Q₃=（Q₁+Q₂）×（5%～15%）（kJ/h）

所以总热量消耗为：

式中——干燥前砂糖的温度，K

——干燥后砂糖的温度，K

c₂——砂糖的比热，kJ/（kg·K）

其他符号与前相同。

上述消耗的热量，是由热空气供给的。在干燥前后热空气的温度由t₁降至t₂，所放出的热量为：

式中 Q——干燥过程热空气放出的热量，kJ/h

t₁——从预热器排出空气的温度，K

t₂——空气离开干燥器时的温度，K

因A=，代入上式，则得：

在式（12-15）中，Q可由热量衡算求得，t₂和H₂为状态参数并和相对湿度φ有关。若假定φ和t₂值，便可由I-H图求得H₂。

（二）振动式干燥机

至目前为止，有关砂糖在振动式干燥机内的干燥动力学问题研究得还不多，也缺少有关干燥速度等的实验数据。至于振动式干燥机技术参数的确定及功率计算等，可参考振动式筛分机。表12-3为我国TZD系列的砂糖干燥机的数据。

表12-3 TZD系列砂糖干燥机技术参数