根據物料自身特性確定幹燥方法

 

   幹燥是很多行業生產流程中重要的和不可少的一個環節，幹燥設備的選型合理和使用好壞（huài）直接影響到產品質量、生產效（xiào）率、生產（chǎn）成本（běn）、能源消耗、人員勞動強度等指標，由於幹燥方法和幹燥設備多種多（duō）樣，同一（yī）種物料有多種幹燥方式，可使用多（duō）種類型的幹（gàn）燥（zào）設備，同一種幹燥設備又能幹燥多種物料，因此，幹燥設備的合理（lǐ）選型和正確使用是（shì）非常正要的。為了便於（yú）用戶選擇一種理想的幹燥設備，在此對（duì）一些相關問題作個簡（jiǎn）要說明。

    物料與水分的（de）結合方式
 
   根據物料中所含水分去除的難易程度分（fèn）為下列兩種：

  （1）、非結（jié）合水分：
  非結合水（shuǐ）分包括存在於物料表麵的潤濕水、孔隙水等物料與水分直接接觸時，被（bèi）物料（liào）吸收（shōu）的（de）水分。由於與物料的結合強度小，故易於（yú）去除。

  （2）、結合水分：

   包括（kuò）物（wù）料（liào）細（xì）胞或（huò）纖維管璧及毛細管中（zhōng）所含的水分（fèn）。這種水分又可細分為化學結合水、物理化學結合水和機械結合水。其中，化學結合水主要包括結晶水，結合強度（dù）大，故難以去除，脫去結晶水的（de）過程不（bú）屬於幹燥過程；物理化學結（jié）合水包括吸（xī）附、滲透和結構的水分，吸附水與物料的（de）結合^強，水分既可被（bèi）物料的外表麵吸附，也可吸附於物（wù）料的內部表麵，在（zài）吸附水分結合（hé）時（shí）有熱量放出，脫去時則需吸收熱量，滲透水分與物料的結合是由於物料組（zǔ）織壁的內外溶解物的濃度有差異而產生的滲透壓所造（zào）成，結（jié）合（hé）強度相對弱小，結（jié）構水分存（cún）在於物料（liào）組（zǔ）織內部，在膠體形成時（shí）將水結合在內，此（cǐ）類水分的離解可由蒸發、外壓或組織（zhī）的破壞；機械結（jié）合（hé）水分包括有（yǒu）毛細管水分等，毛細管水分存在於（yú）纖維或微小顆粒成團的濕物料中，它與物料的結合（hé）強度（dù）較弱。
   含結合水分的物料稱為吸水物（wù）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（hán）有非結合（hé）水分的物料，稱為非（fēi）吸水性物料（liào），如鑄造用型砂、各種結晶顆（kē）粒等。就幹燥的難易來說，非吸水性物料要比吸水性物料容（róng）易幹燥得多。物料的結晶水為化學（xué）結（jié）合水（shuǐ），幹燥過（guò）程一般是不能（néng）去除（chú）結晶水的。不同結構的水分的結合能大約為（wéi）100～3000J/mol。物料和水分的不同結合形式，使排除水分耗（hào）費的能量不同，這就說明幹燥（zào）所需要（yào）的熱能也不一樣。
   根（gēn）據物（wù）料在一（yī）定的幹燥條件下，其水（shuǐ）分能否用幹燥方法除處可分為平衡水分和自（zì）由水分。在生活（huó）中，常會遇到一些物料在（zài）濕度較大（dà）的空氣中"返潮"的現象，而（ér）這些返潮（cháo）的（de）物料在幹空氣中又會回複其"幹燥"狀態。不管"返潮"或"幹燥"過程，進行到一定限度後，物料中（zhōng）的含水量必將趨於一定值，此值即稱為在此（cǐ）空氣狀態下的平衡水分。物料中所含的大於平衡水分的那一部水分，可以在幹燥過程中從濕物料中去除，稱之自由水分。

    濕物料的幹燥過程

   1、濕物（wù）料的幹燥過程

   幹（gàn）燥的條件為（wéi）幹燥介（jiè）質（通常為熱空氣）的流動速度、濕度和溫度（dù）。
當熱空氣從濕物料表麵穩定地流過時，由於空氣的溫度（dù）高，物料的溫度低，因（yīn）此空氣與物料之間存在著傳（chuán）熱推動力，空氣以對流的方（fāng）式把熱（rè）量（liàng）傳遞給物料，物（wù）料接受了這項熱量，用來氣（qì）化其中的水分，並不斷地被氣流帶走，而物料的濕含量（liàng）不斷下降。當物料的濕含量下降到平衡水分時，幹燥過程結束。
物料幹燥過程中，存在著傳熱和傳質兩個相互的過程，所謂傳熱就是熱空氣將熱量傳遞給物料，用於氣化其中的水分並加熱（rè）物料，傳質就是（shì）物料中的水分蒸發並遷移到熱空氣中，使物料水分逐漸降低（dī），得到幹燥。

   2、幹燥過程的特點

   在幹燥過程中（zhōng），由於物料總是具有一定的幾何尺寸大小，即使是很細的粉料（liào），從微觀也可看成是有一定尺寸的顆粒，實際上上述傳（chuán）熱傳質過程在熱氣流與物料顆粒之（zhī）間和物料（liào）顆（kē）粒內部的機理（lǐ）是不相同的，在幹燥理論上就將傳熱傳質過程分為熱氣流與物料表麵的傳熱傳質過程和物料內（nèi）部的傳熱傳質過程。由於這兩種過（guò）程的不同（tóng）而影響（xiǎng）了物料的幹燥過程，兩者在不同幹燥階段起著不同的主導和（hé）約束作用（yòng），這就導致了一般濕物料幹燥時前一階段總是以較快且穩（wěn）定的速度進（jìn）行，而後（hòu）一階段則是以（yǐ）越來越慢的速度進行，所以我們就將幹燥過程分為等速幹燥階段和降速幹燥階段。

（1） 等速幹燥階段
在等速幹燥段內，物料內部水分擴散至表麵的速度，可以（yǐ）使物料表（biǎo）麵保持著充（chōng）分的（de）濕潤，即（jí）表（biǎo）麵的濕含量（liàng）大（dà）於幹燥介質的（de）^大吸濕能力，所以幹燥速度取決於（yú）表麵氣化速度。換句話說，等速段是受氣化（huà）控製的階（jiē）段。由於幹燥條件（氣流（liú）溫度（dù）、濕度、速度）基本保持不變，所以幹燥脫水速（sù）度也基本（běn）一致，故稱為（wéi）等速幹燥（zào）階段，此（cǐ）一階段熱氣流與物料表麵之間的傳熱傳質過（guò）程起（qǐ）著主導作用。因此，提高氣流速度和溫（wēn）度，降（jiàng）低空氣濕度就（jiù）都有利於提高等速階段的幹燥速度。等速階段物料吸收的熱量幾乎全部都用於蒸（zhēng）發水分，物料很少升溫，故熱效率很高。可以說等速段內（nèi）的（de）脫水（shuǐ）是較容易的，所去除的水分，純屬非結合水分（fèn）。

（2） 降速幹燥階段
隨（suí）著物料的（de）水分含量不斷降（jiàng）低，物料內部水分的遷移速度小於物（wù）料表麵的氣化速度，幹燥過程受物料內部傳熱傳質作用的製約，幹燥的速度越來越慢，此階段（duàn）稱為（wéi）降速幹燥階（jiē）段，有以下幾個特點（diǎn）：
  降速段的幹燥速率與物料的濕含量有關，濕含量（liàng）越低，幹燥速率越小。這是與等速段（duàn）不同的第一（yī）個特（tè）點；
  降速段的幹（gàn）燥速率與物料的厚度或（huò）直（zhí）徑很有關係，厚度越厚，幹燥速率越小。這是第二個（gè）特點；
  當降（jiàng）速階段開始以後，由於幹燥速率逐漸減小，空氣傳（chuán）給物料的熱量，除（chú）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^後接近於（yú）空氣的溫度。這是（shì）第三個特點；
  降速段的水分在物（wù）料內部進行氣化，然後以蒸（zhēng）汽的形態擴散至表麵，所以降速階段的幹燥速（sù）率完全取（qǔ）決於（yú）水分和蒸汽在物料內部（bù）的擴散（sàn）速度。因此也把降速段稱（chēng）作內部擴散控（kòng）製階段。這是第四個特點。
  在降速階（jiē）段，提高幹燥速度的關鍵不再是改善幹（gàn）燥介（jiè）質的條件，而是提高物料內部濕份擴散速度的（de）問題（tí）。提高物料的溫度（dù），減小物料的厚（hòu）度都是（shì）很有效（xiào）的辦法（fǎ）。這是第五個特（tè）點。
   相對等（děng）速幹燥階段，降速段的幹燥脫水要困難得（dé）多（duō），能耗也要高得多。
所以為了提高幹燥速（sù）度，降低能耗，保證產（chǎn）品品質，在生產工藝允（yǔn）許的情況（kuàng）下，應（yīng）盡可能采取打散、破碎（suì）、切短等方法減小物料的幾（jǐ）何尺（chǐ）寸，以有利於幹燥過程的（de）進行。

    幹燥方法

   幹燥就是從（cóng）各種物料（liào）中去除濕分（fèn）的過程，各種物料可以（yǐ）是固體、液體或氣體，固體又可（kě）分大塊料、纖維（wéi）料、顆粒料、細粉料等等，而濕分一般是物料中的水分（fèn），也可以是（shì）其它溶（róng）劑。在此以水分為對象（xiàng）。

  幹燥方法有三類：

（1） 機械脫水法
機械脫水法就是通過對物料（liào）加壓（yā）的方式，將其中一部分水分擠出。常（cháng）用的有壓榨、沉降、過濾、離心（xīn）分離等方法。機械脫水法隻能除去物料中部分自由水分，結合水（shuǐ）分仍殘留在物料中，因此，物料經機械脫水後物料含水（shuǐ）率仍然很高，一般為40～60％。但機械（xiè）脫水法是一種^經濟的方法。

（2） 加熱幹燥法（fǎ）
也就（jiù）是我們常說（shuō）的幹燥，它利用熱能加熱物料，氣化物料中的水分。除去物料中的水分需要（yào）消耗一定的熱能。通常是利用空氣來幹（gàn）燥物料，空氣預先被（bèi）加熱送（sòng）入幹燥器，將熱量傳遞給物料，氣（qì）化物（wù）料中的水分，形成水蒸汽，並隨空氣帶出幹燥器。物料經過加熱幹燥，能夠除（chú）去物料中的結合水分，達到產品或原料所要（yào）求（qiú）的含水率。

（3） 化學除濕法（fǎ）
是利用吸濕劑（jì）除（chú）去氣體、液（yè）體、固體物料中的少量水分，由於吸濕劑的除濕（shī）能力有限，僅用（yòng）於除去物（wù）料中的微量水分。因此生產中應用很少。
在實際生產過（guò）程中，對於高濕物料一般（bān）均盡可能先用機械脫水法去除大（dà）量（liàng）的自由水（shuǐ）分，之後再采取其它幹燥方式進行幹燥（zào）。