干燥
坯料干燥的目的在于:降低坯體的含水率,使坯體具有足夠的吸附釉漿的能力,提高坯體的機械張度,減少在搬運和加工過程中的破損;使坯體具有最低的入窯水分,縮短燒成周期,降低燃料消耗。
【定義】
泛指從濕物料中除去水分或其他濕分的各種操作。如在日常生活中將潮濕物料置于陽光下曝曬以除去水分,工業(yè)上用硅膠、石灰、濃硫酸等除去空氣、工業(yè)氣體或有機液體中的水分(見減濕)。在化工生產中,干燥通常指用熱空氣、煙道氣以及紅外線等加熱濕固體物料,使其中所含的水分或溶劑汽化而除去,是一種屬于熱質傳遞過程的單元操作。干燥的目的是使物料便于貯存、運輸和使用,或滿足進一步加工的需要。例如谷物、蔬菜經干燥后可長期貯存;合成樹脂干燥后用于加工,可防止塑料制品中出現(xiàn)氣泡或云紋;紙張經干燥后便于使用和貯存。干燥操作廣泛應用于化工、食品、輕工、紡織、煤炭、農林產品加工和建材等各部門。【原理】
在一定溫度下,任何含水的濕物料都有一定的蒸氣壓,當此蒸氣壓大于周圍氣體中的水汽分壓時,水分將汽化。汽化所需熱量,或來自周圍熱氣體,或由其他熱源通過輻射、熱傳導提供。含水物料的蒸氣壓與水分在物料中存在的方式有關。物料所含的水分,通常分為非結合水和結合水。非結合水是附著在固體表面和孔隙中的水分,它的蒸氣壓與純水相同;結合水則與固體間存在某種物理的或化學的作用力,汽化時不但要克服水分子間的作用力,還需克服水分子與固體間結合的作用力,其蒸氣壓低于純水,且與水分含量有關。在一定溫度下,物料的水分蒸氣壓p同物料含水量x(每千克絕對干物料所含水分的千克數(shù))間的關系曲線稱為平衡蒸氣壓曲線(圖1),一般由實驗測定。當濕物料與同溫度的氣流接觸時,物料的含水量和蒸氣壓下降,系統(tǒng)達到平衡時,物料所含的水分蒸氣壓與氣體中的水汽分壓相等,相應的物料含水量x*稱為平衡水分。平衡水分取決于物料性質、結構以及與之接觸的氣體的溫度和濕度。膠體和細胞質物料的平衡水分一般較高,通過干燥操作能除去的水分,稱為自由水分(即物料初始含水量x1與x*之差)。【分類】
根據(jù)熱量的供應方式,有多種干燥類型:
①對流干燥
使熱空氣或煙道氣與濕物料直接接觸,依靠對流傳熱向物料供熱,水汽則由氣流帶走。對流干燥在生產中應用最廣,它包括氣流干燥、噴霧干燥、流化干燥、回轉圓筒干燥和廂式干燥等。
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濕物料與加熱壁面直接接觸,熱量靠熱傳導由壁面?zhèn)鹘o濕物料,水汽靠抽氣裝置排出。它包括滾筒干燥、冷凍干燥、真空耙式干燥等。
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熱量以輻射傳熱方式投射到濕物料表面,被吸收后轉化為熱能,水汽靠抽氣裝置排出,如紅外線干燥。
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將濕物料置于高頻電場內,依靠電能加熱而使水分汽化,包括高頻干燥、微波干燥。在傳導、輻射和介電加熱這三類干燥方法中,物料受熱與帶走水汽的氣流無關,必要時物料可不與空氣接觸。【操作評價】
評價干燥操作的指標,主要是干燥產品質量和干燥操作的經濟性。干燥產品的質量指標,不僅是產品的含水量,還有各種工藝要求。例如:蔬菜的干燥要求不破壞營養(yǎng)成分,并保持原來的多孔結構;木材的干燥要求產品不扭曲燥裂;熱敏物料的干燥則要求不變質等。干燥是能量消耗很大的操作,單位產品所消耗的能量,是衡量經濟性的一個指標。對于對流干燥,熱量的利用通常用熱效率來衡量。干燥操作的熱效率,是指用于水分汽化和物料升溫所耗的熱量占干燥總熱耗的分率。提高熱效率的途徑,除了減少設備熱損失外,主要是降低廢氣帶走的熱量。為此應盡量降低氣流的出口溫度,或設置中間加熱器以減少氣體的用量。衡量干燥操作經濟性的另一指標是干燥器的生產強度(單位干燥器體積或單位干燥面積所汽化的水量或生產的產品量)。為此應設法提高干燥速率。
干燥操作的成功與否,主要取決于干燥方法和干燥器的選擇是否適當。要根據(jù)濕物料的性質、結構以及對干燥產品的質量要求,比較各種干燥方法和設備的特性,并參照工業(yè)實踐的經驗,才能做出正確的決定。
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