物料干燥通常是指將熱量加于含水量較高的物料以排除其部分水分,從而獲得含水量較低的固體產(chǎn)品的過程。物料中的水分通常以兩種方式存在其中,水分以松散的化學(xué)結(jié)合形式或以液態(tài)溶液存在于固體中、或積集在固體的毛細微結(jié)構(gòu)中,稱之為結(jié)合水分;而游離在表面的水分則稱為非結(jié)合水分。
對物料進行加熱干燥,是傳熱傳質(zhì)同時伴隨發(fā)生的除水過程。以下兩種過程相繼發(fā)生,并先后控制干燥速度。
過程1:熱量從周圍環(huán)境傳遞至物料表面,使表面水分蒸發(fā),液體以蒸汽形式從物料表面排除,此過程的速率取決于物料溫度,空氣溫度、含水量和風(fēng)速、暴露的表面積和壓力等外部條件。此過程稱外部條件控制過程,也稱恒速干燥過程。
過程2:內(nèi)部水分傳遞到物料表面,隨之再發(fā)生表面蒸發(fā)。物料內(nèi)部水分的遷移是物料性質(zhì)、溫度和含水量相互結(jié)合的聯(lián)動過程,此過程稱內(nèi)部條件控制過程,也稱降速干燥過程。
干燥速度由上述兩個過程相互作用。從周圍環(huán)境將熱能傳遞到物料的方式有對流、傳導(dǎo)或輻射。在某些情況下可能是這些傳熱方式聯(lián)合作用,工業(yè)干燥器在形式和設(shè)計上的差別與采用的主要傳熱方法有關(guān)。在大多數(shù)情況下,熱量先傳到物料的表面然后傳入物料內(nèi)部。供應(yīng)的熱量在物料內(nèi)部(有水分處) 產(chǎn)生震蕩,而后變成蒸汽從其中分離出來,最后得到水含量較低的且達到某一規(guī)定要求的干燥產(chǎn)品。
在干燥過程中,涉及到物料及干燥介質(zhì)的性質(zhì)、干燥速率以及基本干燥流程等概念,特別值得提及的是,在對流干燥過程中,常用的廉價的干燥介質(zhì)是空氣,它既是熱量的載體,同時又是能將物料中揮發(fā)出來的水分帶出干燥器外。
對于干燥技術(shù)有三項目標(biāo)是學(xué)者們公認的:一是干燥操作要保證產(chǎn)品質(zhì)量,二是干燥作業(yè)對環(huán)境不造成污染,三是要節(jié)能。
2、干燥設(shè)備的選擇原則
對于有烘干需求的客戶來說,干燥設(shè)備的選擇是非常困難而又復(fù)雜的問題。因被干燥物料的特性,供熱的方法和物料干燥介質(zhì)系統(tǒng)的流體動力學(xué)等必須全部考慮。由于被干燥物料種類繁多,要求各異,決定了不可能有一個萬能的干燥器,只能選用合適的干燥方法和干燥器形式。
1、 選擇干燥器要考慮的因素在選擇干燥器形式時,要考慮下列因素:
⑴ 被干燥物料的性質(zhì)
a.物料的物理特性; b.物料的化學(xué)特性(腐蝕性):c. 物料的毒性:d. 物料的可燃性:e物料顆粒大?。篺. 物料的硬度,
?、?物料的干燥特性
a.水分的類型(結(jié)合水、非結(jié)合水或二者兼有) b.初始和最終水含量C.允許的最高干燥溫度d.產(chǎn)品顆粒大小的允許范圍e.產(chǎn)品的顏色、光澤、氣味等。
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a.粉塵回收;b.氣體回收。
?、扔脩舭惭b地點的可行性問題
a.布置干燥系統(tǒng)空間的大小;b.可用的加熱空氣的能源類型及電能; C.排放的粉塵條件;e.干燥前后的工序銜接。d.噪聲對周圍環(huán)境的影響;
干燥器最后的選擇,通常首先要提出一個化的方案,即包括設(shè)備總成本、產(chǎn)品的性質(zhì),環(huán)保的指標(biāo)、安全系數(shù)的考慮和安裝檢修的方便等。除上述外,還要進行實驗室實驗,證明最終選擇的形式是最適合的(即可行性論證)。
2、干燥器選擇的步驟
干燥器選擇的起始點是確定或測定被干燥物料的特性,進行干燥實驗,確定干燥動力學(xué)和傳遞特性,確定干燥設(shè)備的工藝尺寸進行干燥成本核算,最后確定干燥器形式。若幾種干燥器同時適用時,要同時進行干燥實驗,核算成本及方案比較,用以選擇其中合適的方案。