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      干燥知識
      第三十八篇:干燥器知識

            干燥器是通過加熱使物料中的濕分(一般指水分或其他可揮發性液體成分)汽化逸出,以獲得規定濕含量的固體物料的機械設備。

            遠古以來,人類就習慣于用天然熱源和自然通風來干燥物料,完全受自然條件制約,生產能力低下。隨生產的發展,它們逐漸為人工可控制的熱源和機械通風除濕手段所代替。

            近代干燥器開始使用的是間歇操作的固定床式干燥器。19世紀中葉,洞道式干燥器的使用,標志著干燥器由間歇操作向連續操作方向的發展;剞D圓筒干燥器則較好地實現了顆粒物料的攪動,干燥能力和強度得以提高。一些行業則分別發展了適應本行業要求的連續操作干燥器,如紡織、造紙行業的滾筒干燥器。

            20世紀初期,乳品生產開始應用噴霧干燥器,為大規模干燥液態物料提供了有力的工具。40年代開始,隨著流化技術的發展,高強度、高生產率的沸騰床和氣流式干燥器相繼出現。而冷凍升華、輻射和介電式干燥器則為滿足特殊要求提供了新的手段。60年代開始發展了遠紅外和微波干燥器。

            干燥過程需要消耗大量熱能,為了節省能量,某些濕含量高的物料、含有固體物質的懸浮液或溶液一般先經機械脫水或加熱蒸發,再在干燥器內干燥,以得到干的固體。

            干燥的目的是為了物料使用或進一步加工的需要。如木材在制作木模、木器前的干燥可以防止制品變形,陶瓷坯料在煅燒前的干燥可以防止成品龜裂。另外干燥后的物料也便于運輸和貯存,如將收獲的糧食干燥到一定濕含量以下,以防霉變。由于自然干燥遠不能滿足生產發展的需要,各種機械化干燥器越來越廣泛地得到應用。

            在干燥過程中需要同時完成熱量和質量(濕分)的傳遞,保證物料表面濕分蒸汽分壓(濃度)高于外部空間中的濕分蒸汽分壓,保證熱源溫度高于物料溫度。

            熱量從高溫熱源以各種方式傳遞給濕物料,使物料表面濕分汽化并逸散到外部空間,從而在物料表面和內部出現濕含量的差別。內部濕分向表面擴散并汽化,使物料濕含量不斷降低,逐步完成物料整體的干燥。

            物料的干燥速率取決于表面汽化速率和內部濕分的擴散速率。通常干燥前期的干燥速率受表面汽化速率控制;而后,只要干燥的外部條件不變,物料的干燥速率和表面溫度即保持穩定,這個階段稱為恒速干燥階段;當物料濕含量降低到某一程度,內部濕分向表面的擴散速率降低,并小于表面汽化速率時,干燥速率即主要由內部擴散速率決定,并隨濕含量的降低而不斷降低,這個階段稱為降速干燥階段。

            干燥器可按操作過程、操作壓力、加熱方式濕物料運動方式或結構等不同特征分類。按操作過程,干燥器分為間歇式(分批操作)和連續式兩類;

            按操作壓力,干燥器分為常壓干燥器和真空干燥器兩類,在真空下操作可降低空間的濕分蒸汽分壓而加速干燥過程,且可降低濕分沸點和物料干燥溫度,蒸汽不易外泄,所以,真空干燥器適用于干燥熱敏性、易氧化、易爆和有毒物料以及濕分蒸汽需要回收的場合;

            按加熱方式,干燥器分為對流式、傳導式、輻射式、介電式等類型。對流式干燥器又稱直接干燥器,是利用熱的干燥介質與濕物料直接接觸,以對流方式傳遞熱量,并將生成的蒸汽帶走;傳導式干燥器又稱間接式干燥器,它利用傳導方式由熱源通過金屬間壁向濕物料傳遞熱量,生成的濕分蒸汽可用減壓抽吸、通入少量吹掃氣或在單獨設置的低溫冷凝器表面冷凝等方法移去。這類干燥器不使用干燥介質,熱效率較高,產品不受污染,但干燥能力受金屬壁傳熱面積的限制,結構也較復雜,常在真空下操作;輻射式干燥器是利用各種輻射器發射出一定波長范圍的電磁波,被濕物料表面有選擇地吸收后轉變為熱量進行干燥;介電式干燥器是利用高頻電場作用,使濕物料內部發生熱效應進行干燥。

            按濕物料的運動方式,干燥器可分為固定床式、攪動式、噴霧式和組合式;按結構,干燥器可分為廂式干燥器、輸送機式干燥器、滾筒式干燥器、立式干燥器、機械攪拌式干燥器、回轉式干燥器、流化床式干燥器、氣流式干燥器、振動式干燥器、噴霧式干燥器,以及組合式干燥器等多種。

            干燥器的未來發展將在深入研究干燥機理和物料干燥特性,掌握對不同物料的最優操作條件下,開發和改進干燥器;另外,大型化、高強度、高經濟性,以及改進對原料的適應性和產品質量,是干燥器發展的基本趨勢;同時進一步研究和開發新型高效和適應特殊要求的干燥器,如組合式干燥器、微波干燥器和遠紅外干燥器等。

            干燥器的發展還要重視節能和能量綜合利用,如采用各種聯合加熱方式,移植熱泵和熱管技術,開發太陽能干燥器等;還要發展干燥器的自動控制技術、以保證最優操作條件的實現;另外,隨著人類對環保的重視,改進干燥器的環境保護措施以減少粉塵和廢氣的外泄等,也將是需要深入研究的方向。

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