真空膜蒸馏-过热蒸汽干燥系统设计与实验

林家辉 李晓琼 章学来 杨俊玲 赵丹丹 彭跃莲 张振涛

(1 上海海事大学商船学院 上海 201306；2 中国轻工业食品药品保质加工储运装备与节能技术重点实验室 中国科学院理化技术研究所 北京 100190;3 河北科技大学食品与生物学院 石家庄 050018；4 北京工业大学环境与能源工程学院 北京 100124)

过热蒸汽干燥技术有近百年的历史，在逆转温度以上，干燥速率快，废热便于回收利用，净能耗小[1]，国际干燥会议主席A.S.Mujumdar[2]称其为一种未来的干燥技术。常压下过热蒸汽干燥温度过高、不能干燥热敏性物料，低压过热蒸汽干燥不仅能保留过热蒸汽干燥的优点，而且干燥温度低、干燥质量好[3]，但由于低压过热蒸汽的过热度调控困难、能耗高等原因，相关研究较少。由于热泵具有高效节能等特点，常用作过热蒸汽干燥系统中的热源,温区135～215 ℃的过热蒸汽热泵干燥系统，比能耗最低可达约850 kJ/kg[4]。在常规热泵干燥系统中添加真空泵和温度隔板等即可实现系统的低压运行，通过闪蒸现象将进入箱体的水变为水蒸气[5]。

膜蒸馏(membrane distillation，MD)技术起源于20世纪60年代，是与传统低温蒸发工艺相结合的一种新型膜分离过程，工业上常使用海水余热或用工业废热加热海水进行膜蒸馏海水淡化，具有成本低、设备简单、操作容易、能耗低等优点，一般根据冷凝液在透过侧蒸汽的收集方式不同，将膜蒸馏工艺分为4类：直接接触式、气隙式、气扫式和真空式[6]。真空膜蒸馏(vacuum membrane distillation，VMD)本来用于液体分离，但由于两侧分别需要热量和冷量导致热效率低，常将热泵与膜蒸馏耦合实现能量回收。……