根據(jù)物料自身特性確定干燥方法
[作者:烘干機_烘干設(shè)備_干燥機廠家-萬泰機械制造公司]
[日期:10-08-09]
[熱度:]
干燥是很多行業(yè)生產(chǎn)流程中重要的和不可少的一個環(huán)節(jié),干燥設(shè)備的選型合理和使用好壞直接影響到產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率、生產(chǎn)成本、能源消耗、人員勞動強度等指標,由于干燥方法和干燥設(shè)備多種多樣,同一種物料有多種干燥方式,可使用多種類型的烘干設(shè)備,同一種干燥設(shè)備又能干燥多種物料,因此,干燥設(shè)備的合理選型和正確使用是非常正要的。為了便于用戶選擇一種理想的干燥設(shè)備,在此對一些相關(guān)問題作個簡要說明。
物料與水分的結(jié)合方式
根據(jù)物料中所含水分去除的難易程度分為下列兩種:
(1)、非結(jié)合水分:
非結(jié)合水分包括存在于物料表面的潤濕水、孔隙水等物料與水分直接接觸時,被物料吸收的水分。由于與物料的結(jié)合強度小,故易于去除。
(2)、結(jié)合水分:
包括物料細胞或纖維管璧及毛細管中所含的水分。這種水分又可細分為化學(xué)結(jié)合水、物理化學(xué)結(jié)合水和機械結(jié)合水。其中,化學(xué)結(jié)合水主要包括結(jié)晶水,結(jié)合強度大,故難以去除,脫去結(jié)晶水的過程不屬于干燥過程;物理化學(xué)結(jié)合水包括吸附、滲透和結(jié)構(gòu)的水分,吸附水與物料的結(jié)合最強,水分既可被物料的外表面吸附,也可吸附于物料的內(nèi)部表面,在吸附水分結(jié)合時有熱量放出,脫去時則需吸收熱量,滲透水分與物料的結(jié)合是由于物料組織壁的內(nèi)外溶解物的濃度有差異而產(chǎn)生的滲透壓所造成,結(jié)合強度相對弱小,結(jié)構(gòu)水分存在于物料組織內(nèi)部,在膠體形成時將水結(jié)合在內(nèi),此類水分的離解可由蒸發(fā)、外壓或組織的破壞;機械結(jié)合水分包括有毛細管水分等,毛細管水分存在于纖維或微小顆粒成團的濕物料中,它與物料的結(jié)合強度較弱。
含結(jié)合水分的物料稱為吸水物料,如:木材、糧食、皮革、纖維及其織物、紙張、合成樹脂顆粒等。僅含有非結(jié)合水分的物料,稱為非吸水性物料,如鑄造用型砂、各種結(jié)晶顆粒等。就干燥的難易來說,非吸水性物料要比吸水性物料容易干燥得多。物料的結(jié)晶水為化學(xué)結(jié)合水,干燥過程一般是不能去除結(jié)晶水的。不同結(jié)構(gòu)的水分的結(jié)合能大約為100~3000J/mol。物料和水分的不同結(jié)合形式,使排除水分耗費的能量不同,這就說明干燥所需要的熱能也不一樣。
根據(jù)物料在一定的烘干條件下,其水分能否用干燥方法除處可分為平衡水分和自由水分。在生活中,常會遇到一些物料在濕度較大的空氣中"返潮"的現(xiàn)象,而這些返潮的物料在干空氣中又會回復(fù)其"干燥"狀態(tài)。不管"返潮"或"干燥"過程,進行到一定限度后,物料中的含水量必將趨于一定值,此值即稱為在此空氣狀態(tài)下的平衡水分。物料中所含的大于平衡水分的那一部水分,可以在干燥過程中從濕物料中去除,稱之自由水分。
濕物料的干燥過程
1、濕物料的干燥過程
干燥的條件為干燥介質(zhì)(通常為熱空氣)的流動速度、濕度和溫度。
當(dāng)熱空氣從濕物料表面穩(wěn)定地流過時,由于空氣的溫度高,物料的溫度低,因此空氣與物料之間存在著傳熱推動力,空氣以對流的方式把熱量傳遞給物料,物料接受了這項熱量,用來氣化其中的水分,并不斷地被氣流帶走,而物料的濕含量不斷下降。當(dāng)物料的濕含量下降到平衡水分時,干燥過程結(jié)束。
物料干燥過程中,存在著傳熱和傳質(zhì)兩個相互的過程,所謂傳熱就是熱空氣將熱量傳遞給物料,用于氣化其中的水分并加熱物料,傳質(zhì)就是物料中的水分蒸發(fā)并遷移到熱空氣中,使物料水分逐漸降低,得到干燥。
2、干燥過程的特點
在干燥過程中,由于物料總是具有一定的幾何尺寸大小,即使是很細的粉料,從微觀也可看成是有一定尺寸的顆粒,實際上上述傳熱傳質(zhì)過程在熱氣流與物料顆粒之間和物料顆粒內(nèi)部的機理是不相同的,在干燥理論上就將傳熱傳質(zhì)過程分為熱氣流與物料表面的傳熱傳質(zhì)過程和物料內(nèi)部的傳熱傳質(zhì)過程。由于這兩種過程的不同而影響了物料的干燥過程,兩者在不同干燥階段起著不同的主導(dǎo)和約束作用,這就導(dǎo)致了一般濕物料干燥時前一階段總是以較快且穩(wěn)定的速度進行,而后一階段則是以越來越慢的速度進行,所以我們就將干燥過程分為等速干燥階段和降速干燥階段。
(1) 等速干燥階段
在等速干燥段內(nèi),物料內(nèi)部水分擴散至表面的速度,可以使物料表面保持著充分的濕潤,即表面的濕含量大于干燥介質(zhì)的最大吸濕能力,所以干燥速度取決于表面氣化速度。換句話說,等速段是受氣化控制的階段。由于干燥條件(氣流溫度、濕度、速度)基本保持不變,所以干燥脫水速度也基本一致,故稱為等速干燥階段,此一階段熱氣流與物料表面之間的傳熱傳質(zhì)過程起著主導(dǎo)作用。因此,提高氣流速度和溫度,降低空氣濕度就都有利于提高等速階段的干燥速度。等速階段物料吸收的熱量幾乎全部都用于蒸發(fā)水分,物料很少升溫,故熱效率很高。可以說等速段內(nèi)的脫水是較容易的,所去除的水分,純屬非結(jié)合水分。
(2) 降速干燥階段
隨著物料的水分含量不斷降低,物料內(nèi)部水分的遷移速度小于物料表面的氣化速度,干燥過程受物料內(nèi)部傳熱傳質(zhì)作用的制約,干燥的速度越來越慢,此階段稱為降速干燥階段,有以下幾個特點:
降速段的干燥速率與物料的濕含量有關(guān),濕含量越低,干燥速率越小。這是與等速段不同的第一個特點;
降速段的干燥速率與物料的厚度或直徑很有關(guān)系,厚度越厚,干燥速率越小。這是第二個特點;
當(dāng)降速階段開始以后,由于干燥速率逐漸減小,空氣傳給物料的熱量,除作為氣化水分用之外,尚有一部分將使物料的溫度升高,直至最后接近于空氣的溫度。這是第三個特點;
降速段的水分在物料內(nèi)部進行氣化,然后以蒸汽的形態(tài)擴散至表面,所以降速階段的干燥速率完全取決于水分和蒸汽在物料內(nèi)部的擴散速度。因此也把降速段稱作內(nèi)部擴散控制階段。這是第四個特點。
在降速階段,提高干燥速度的關(guān)鍵不再是改善干燥介質(zhì)的條件,而是提高物料內(nèi)部濕份擴散速度的問題。提高物料的溫度,減小物料的厚度都是很有效的辦法。這是第五個特點。
相對等速干燥階段,降速段的干燥脫水要困難得多,能耗也要高得多。所以為了提高干燥速度,降低能耗,保證產(chǎn)品品質(zhì),在生產(chǎn)工藝允許的情況下,應(yīng)盡可能采取打散、破碎、切短等方法減小物料的幾何尺寸,以有利于干燥過程的進行。
欲知詳情,請聯(lián)系13805260112 http://demystifyme.com/