干燥原理

干燥原理

  1.外部條件控制的干燥過(guò)程

   在干燥過(guò)程中基本的外部變量為溫度、濕度、空氣的流速和方向、物料的物理形態(tài)、攪動(dòng)狀況，以及在干燥操作時(shí)干燥器的持料方法。外部干燥條件在干燥的初始階段，即在排除非結(jié)合表面濕分時(shí)特別重要，因?yàn)槲锪媳砻娴乃忠哉羝问酵ㄟ^(guò)物料表面的氣膜向周?chē)鷶U(kuò)散，這種傳質(zhì)過(guò)程伴隨傳熱進(jìn)行，故強(qiáng)化傳熱便可加速干燥。但在某些情況下，應(yīng)對(duì)干燥速率加以控制，例如瓷器和原木類(lèi)物料在自由濕分排除后，從內(nèi)部到表面產(chǎn)生根大的濕度梯度，過(guò)快的表面蒸發(fā)將導(dǎo)致顯著的收縮，即過(guò)度干燥和過(guò)度收。這會(huì)在物料內(nèi)部造成很高的應(yīng)力、致使物料較裂或彎曲。在這種情況下，應(yīng)采用相對(duì)濕度較高的空氣，既保持較高的干燥速率又防止出現(xiàn)質(zhì)量缺陷。此外，根莖類(lèi)蔬菜和水果切片如在中干燥過(guò)快，會(huì)形成表面結(jié)殼導(dǎo)致臨界含水量的提高而不利于干燥全過(guò)程速率的提高。

2.內(nèi)部條件控制的干燥過(guò)程.在物料表面沒(méi)有充足的自由水分時(shí)，熱量傳至濕物料后，物料就開(kāi)始升溫并在其內(nèi)部形成溫度梯度，使熱量從外部傳入內(nèi)部，而濕分從物料內(nèi)部向表面遷移。這種過(guò)程的機(jī)理因物料結(jié)構(gòu)特征而異。主要為擴(kuò)散、毛細(xì)管流和由于干燥過(guò)程的收縮而產(chǎn)生的內(nèi)部壓力。在臨界混含量出現(xiàn)至物料干燥到很低的最終濕含量時(shí)，內(nèi)部濕分遷移成為控制因素，了解濕分的這種內(nèi)部遷移是很重要的。一些外部可變量，如空氣用量，通常會(huì)提高表面蒸發(fā)速率，此時(shí)則降低了重要性。如物料允許在較高的溫度下停留較長(zhǎng)的時(shí)間就有利此過(guò)程的進(jìn)行。這可使物料內(nèi)部溫度較高從而造成蒸汽壓梯度使?jié)穹謹(jǐn)U散到表面并會(huì)同時(shí)使液體濕分遷移。對(duì)內(nèi)部條件控制的干燥過(guò)程，其過(guò)程的強(qiáng)化手段是有限的，在允許的情況下，減小物料的尺寸，以降低濕分(或汽體)的擴(kuò)散阻力是很有效的。施加振動(dòng)、脈沖、超聲波有利于內(nèi)部水分的擴(kuò)散。而由微波提供的能量則可有效地使內(nèi)部水分汽化，此時(shí)如捕以對(duì)流或拙真空則有利于水蒸氣的排除。