根據(jù)物料自身特性確定干燥方法

干燥是很多行業(yè)生產(chǎn)流程中重要的和不可少的一個(gè)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(dòng)強(qiáng)度等指標(biāo)，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(duì)一些相關(guān)問(wèn)題作個(gè)簡(jiǎn)要說(shuō)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(rùn)濕水、孔隙水等物料與水分直接接觸時(shí)，被物料吸收的水分。由于與物料的結(jié)合強(qiáng)度小，故易于去除。

  （2）、結(jié)合水分：

   包括物料細(xì)胞或纖維管璧及毛細(xì)管中所含的水分。這種水分又可細(xì)分為化學(xué)結(jié)合水、物理化學(xué)結(jié)合水和機(jī)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(qiáng)度大，故難以去除，脫去結(jié)晶水的過(guò)程不屬于干燥過(guò)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(qiáng)，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(shí)有熱量放出，脫去時(shí)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(qiáng)度相對(duì)弱小，結(jié)構(gòu)水分存在于物料組織內(nèi)部，在膠體形成時(shí)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(jī)械結(jié)合水分包括有毛細(xì)管水分等，毛細(xì)管水分存在于纖維或微小顆粒成團(tuán)的濕物料中，它與物料的結(jié)合強(qiáng)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(lái)說(shuō)，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(guò)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(fèi)的能量不同，這就說(shuō)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(huì)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(huì)回復(fù)其"干燥"狀態(tài)。不管"返潮"或"干燥"過(guò)程，進(jìn)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(guò)程中從濕物料中去除，稱之自由水分。

   濕物料的干燥過(guò)程

   1、濕物料的干燥過(guò)程

   干燥的條件為干燥介質(zhì)（通常為熱空氣）的流動(dòng)速度、濕度和溫度。
當(dāng)熱空氣從濕物料表面穩(wěn)定地流過(guò)時(shí)，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(dòng)力，空氣以對(duì)流的方式把熱量傳遞給物料，物料接受了這項(xiàng)熱量，用來(lái)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(shí)，干燥過(guò)程結(jié)束。

   物料干燥過(guò)程中，存在著傳熱和傳質(zhì)兩個(gè)相互的過(guò)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(guò)程的特點(diǎn)

   在干燥過(guò)程中，由于物料總是具有一定的幾何尺寸大小，即使是很細(xì)的粉料，從微觀也可看成是有一定尺寸的顆粒，實(shí)際上上述傳熱傳質(zhì)過(guò)程在熱氣流與物料顆粒之間和物料顆粒內(nèi)部的機(jī)理是不相同的，在干燥理論上就將傳熱傳質(zhì)過(guò)程分為熱氣流與物料表面的傳熱傳質(zhì)過(guò)程和物料內(nèi)部的傳熱傳質(zhì)過(guò)程。由于這兩種過(guò)程的不同而影響了物料的干燥過(guò)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(shí)前一階段總是以較快且穩(wěn)定的速度進(jìn)行，而后一階段則是以越來(lái)越慢的速度進(jìn)行，所以我們就將干燥過(guò)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?jǐn)U散至表面的速度，可以使物料表面保持著充分的濕潤(rùn)，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(shuō)，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(guò)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?？梢哉f(shuō)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(guò)程受物料內(nèi)部傳熱傳質(zhì)作用的制約，干燥的速度越來(lái)越慢，此階段稱為降速干燥階段，有以下幾個(gè)特點(diǎn)：
 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(gè)特點(diǎn)；

 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(gè)特點(diǎn)；
 
 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(gè)特點(diǎn)；
 
 降速段的水分在物料內(nèi)部進(jìn)行氣化，然后以蒸汽的形態(tài)擴(kuò)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(kuò)散速度。因此也把降速段稱作內(nèi)部擴(kuò)散控制階段。這是第四個(gè)特點(diǎn)。
 
 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(kuò)散速度的問(wèn)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(gè)特點(diǎn)。
 
 相對(duì)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(guò)程的進(jìn)行。

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