MCGS传热与流化床干燥过程系统控制(3)
70年代的世界能源危机，有力促进了换热强化技术的发展。为了节能降耗，提高工业生产经济效益，要求开发适用于不同工业过程要求的高效换热设备。这是因为，随着能源的短缺(从长远来看，这是世界的总趋势)，可利用热源的温度越来越低，换热允许温差将变得更小，当然，对换热技术的发展和换热器性能的要求也就更高。所以，这些年来，换热器的开发与研究成为人们关注的课题。
最近，随着工艺装置的大型化和高效率化，换热器也趋于大型化，并向低温差设计和低压力损失设计的方向发展。同时，对其一方面要求成本适宜，另一方面要求高精度的设计技术。当今换热器技术的发展以CFD(Computational Fluid Dynamics),模型化技术，强化技术及新型换热器开发等形成了一个高技术体系。
随着我国经济的发展，换热器技术的发展，特别是各种大型的工业制冷装置和空调用制冷装置发展迅速，这为各种换热器的应用提供了广阔的市场。 对国外换热器市场的调查表明，管壳式换热器占64%。虽然各种板式换热器的竞争力在上升，但管壳式换热器仍将占主导地位。随着动力、石油化工工业的发展，其设备也继续向着高温、高压、大型化方向发展。而换热器在结构方面也有不少新的发展。对传统换热设备的强化传热研究逐渐兴起，并主要集中在两大方向上：一是开发新品种的换热器，如板式、螺旋板式、振动盘式、板翅式等，这些换热器的设计思想都是尽可能地提高换热器的紧凑度和换热效率；二是对传统的管壳式换热器采取各种有效的强化传热措施。
国外推出的新型换热器有：ABB公司的螺旋折流板换热器(Helixchanger TM)、NTIW列管式换热器、英国Cal Gavin 公司的丝状花内插物换热器(Hitran)、美国Chemineer公司的Kenics换热器(Kenics Heat Exchanger)、日本的SM型换热器(内插静态混合器)、美国的Brown Fintube Ltd。的带扭带插入物的湍流增强式换热器(Exchanger With Turbulator)和麻花扁管换热器(Twisted Tube Heat Exchanger)、澳大利亚Roach Heat Exchangers公司的柔性换热器(Flexible Heat Exchanger)等。
1.2 流化床干燥的研究
流化床干燥是一种非常有效的固体颗粒干燥方法。悬浮在气流中的颗粒表面充分暴露在干燥环境中，从而获得更好的传热效果、并且缩短干燥时间。通过在入口和出口处连续控制干燥空气及使其与固体颗粒充分混合，以达到同一产品温度和均匀干燥的效果。
1.2.1 论文背景
流化床干燥又称沸腾干燥，一种运用流态化技术对颗粒状固体物料进行干燥的方法。在流化床中，颗粒分散在热气流中，上下翻动，互相混合和碰撞，气流和颗粒间又具有大的接触面积，因此流化干燥器具有较高的体积传热系数。在流化干燥器中，热空气或烟道气经气体分布板进入流化的物料层中。湿物料直接加进床层，与床内的干物料充分混合。气固两相在流化床中进行热量传递和质量传递。穿过流化床的气体，经旋风分离器（见离心沉降）回收所夹带的粉尘后离去。干燥产品，从出料口溢出。
在全球计算机技术的普及推动下，干燥过程的模型、模拟等研究也渐成热点，关注产品质量，但研究热点深入到干燥器的自动控制，追求干燥过程的整体效益，进行复合干燥条件、组合干燥器、并自动控制操作的专业干燥方向。寻求新型干燥技术、设备的研究，力图在干燥领域进行干燥技术革命为适应工程领域出现的新材料的干燥要求（如纳米材料，生物技术材料），开发专门的干燥工艺及设备。
1.2.2发展情况
我国的现代干燥技术是从20世纪50 年代逐渐发展起来的，经过半个世纪的发展，已经发生了根本性的变化。目前，我国已经有数百家干燥器生产厂家，还成立了干燥行业协会，很多先进的干燥设备都能应用于各行各业，其中某些型号的干燥器还出口到国外，其中喷雾干燥装置、旋转快速干燥装置、振动流化床干燥器、用蒸汽管传热的圆筒干燥器和粮食干燥器等，国内都能掌握了其生产技术，均能够达到或接近世界先进水平。但是在很多干燥器上，中国的自主研发能力远远落后于国外，比如流化床干燥器还主要是模仿国外的先进技术，照猫画虎，这使得流化床干燥在很多技术方面还是赶不上国外，加之国内多数的药厂对流化床的认识存有误区，使其无法得以正确使用，往往将造粒机当着干燥机使用，造成极大的浪费。而且该机能耗高，以FL—200沸腾干燥制粒机为例，其生产能力是100～240 kg/批，装机总功率为30.75 kW，每批需时间3 h，电的单耗为1.08～2.6 kg/kWh，蒸汽耗量240kg/h，平均蒸汽耗量为0.139～0.33 kg/h。所以，国内的干燥器与国际先进水平相比，无论在用材、结构、性能，测控技术等还是在使用方面都存在一定的差距。
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