根據物料自身特性確定幹燥方法

 

   幹燥是很多行（háng）業生產流（liú）程（chéng）中重要的和不可少的一（yī）個環節，幹燥設（shè）備的選型合理和（hé）使用好壞直接影響到（dào）產品質量、生產效（xiào）率、生產成本、能源消耗、人員勞動強度等（děng）指標，由於幹燥方法和幹燥設（shè）備（bèi）多種（zhǒng）多樣，同一種物料有多種幹燥方式，可使用多種類型的幹燥設備，同一種幹（gàn）燥設備又能幹燥多種物料，因此，幹燥設備的合理選型和正確使用是非常正要的。為了便於用（yòng）戶選擇一種理想的幹燥設備（bèi），在此對一些相（xiàng）關問題作個簡要說明（míng）。

    物料與水分的（de）結合方（fāng）式
 
   根據（jù）物料中所含（hán）水分去（qù）除的難易程度分為（wéi）下列兩種（zhǒng）：

  （1）、非結（jié）合水分：
  非（fēi）結合水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，被物料吸收的水分。由於與物料的結合強度小，故易於去除。

  （2）、結合水分：

   包（bāo）括物料細胞或纖維管璧及毛細（xì）管中所含的水分。這種（zhǒng）水分又可細分為化（huà）學結合水、物理化學結合水和（hé）機（jī）械結合水。其中，化學結合水主要包括（kuò）結晶水，結合強度大，故難以去除，脫去結晶水的過程不屬於幹燥過（guò）程；物理化學結合水包括吸附、滲透和結構的水分，吸附水與物料的結合^強，水分既可被物料的外表麵吸附，也可吸附於物料的內部（bù）表麵，在吸附水分結合時有（yǒu）熱（rè）量放（fàng）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織壁的內（nèi）外（wài）溶解物的濃度有差異而產生的滲透壓所造成（chéng），結合強度相對（duì）弱小，結構水分存在於物料組織內部，在膠體（tǐ）形成時將水結合在內（nèi），此類水分的離（lí）解可由蒸發、外壓或組織的破壞；機械結合水分包括有毛細管水分等，毛細管水分（fèn）存（cún）在於纖維或微小顆粒成團（tuán）的濕物料中，它與物（wù）料的結合強度較弱（ruò）。
   含（hán）結合水分的物料稱為吸水物料（liào），如：木材、糧食、皮革、纖維及其織物（wù）、紙張、合成樹脂顆粒等。僅含有非結合水分的物料，稱為非吸水性物料，如鑄造用（yòng）型砂、各種結晶顆（kē）粒等。就幹燥的難易（yì）來（lái）說，非吸水性物料要比吸水性物（wù）料容易幹（gàn）燥（zào）得多。物料的結晶水為化學結合水，幹燥過程一（yī）般是不能去除結晶（jīng）水（shuǐ）的。不同結構的水分的結合能（néng）大約（yuē）為100～3000J/mol。物料和（hé）水分的不同結合形（xíng）式，使排（pái）除水分耗費的能量不（bú）同，這就說明幹燥所需（xū）要的熱能也不一樣。
   根據物料在一定的幹燥條件下，其水分能否用幹燥方（fāng）法（fǎ）除處可分為平衡水（shuǐ）分和自由水（shuǐ）分。在生活中，常會遇（yù）到一些物（wù）料在濕度較大的空氣（qì）中"返潮"的（de）現象，而這些返潮（cháo）的物料在幹（gàn）空氣中又會回複其（qí）"幹燥"狀態。不管（guǎn）"返潮（cháo）"或（huò）"幹燥"過程，進行到一定限（xiàn）度後，物料中的含水量必將趨於一定值，此值即稱為在此空氣狀態下的平衡水分。物料中（zhōng）所含的大於（yú）平衡水分的那一部水分，可以在幹燥過程中從濕物（wù）料中去除，稱之自由水分。

    濕物料的幹燥過程

   1、濕物料的幹燥過程

   幹燥的條件為幹燥介質（通常為熱空氣（qì））的流動速度、濕度和（hé）溫度。
當熱（rè）空氣從濕物料表麵穩定地流過時，由於空氣的溫度高，物料的溫度低，因此空氣與物料之間存在著傳熱推動力，空氣以對流的（de）方式把熱量傳遞給物料，物料接受了這項熱量（liàng），用來氣（qì）化其中的水（shuǐ）分，並不斷地被氣流帶走，而物（wù）料的濕（shī）含量不斷下降。當物料的濕含量下降到平衡（héng）水分時，幹燥過程結束。
物（wù）料幹燥過程中，存在著（zhe）傳熱和傳質兩個相互的過程，所謂傳（chuán）熱就是熱空氣將（jiāng）熱量（liàng）傳（chuán）遞給物料，用於氣化（huà）其中的水分並加熱物料，傳質就是物料（liào）中的水分蒸發並遷移到熱空氣中（zhōng），使物料水分逐漸降低，得到幹燥。

   2、幹燥過程的特點

   在幹燥過程中，由於物料（liào）總是具有一定的幾何尺寸大小，即使（shǐ）是很細的粉料，從微觀（guān）也（yě）可看（kàn）成是有一定（dìng）尺寸的顆粒，實際上上（shàng）述傳熱傳質過程在熱氣流與物料顆粒之間和物料顆粒內部的機理是不相同的，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部的傳熱傳質過程。由於這兩種過（guò）程的不同而影響了物料的幹燥（zào）過程，兩者在不同幹（gàn）燥階段起著不同的主導和約束作（zuò）用，這就導致了一般濕物料幹燥時前一階段總是以（yǐ）較快且穩定的速度進行，而（ér）後一階段（duàn）則是以越來越慢的速度進行，所以（yǐ）我們就將幹燥（zào）過程分為等速幹燥階段和降速幹燥（zào）階段。

（1） 等速幹燥階段
在等（děng）速幹燥段內，物料（liào）內（nèi）部水分擴散至表麵（miàn）的速度，可以使物料表（biǎo）麵保持著充分的濕潤，即表麵的濕含量大於幹燥介質的^大吸濕能力，所以幹燥速度取決（jué）於表麵氣化速度。換（huàn）句話說，等速段是受氣化控製（zhì）的階段。由於幹燥條（tiáo）件（氣流溫度、濕度、速度（dù））基本保持不變，所以幹燥脫水速度也基本一致，故（gù）稱為等（děng）速幹燥階段，此一階段熱氣流與物料表麵（miàn）之間的傳熱傳質過程起著主（zhǔ）導作用。因此，提高氣流速度和溫度，降低空氣濕度就都有利於提高等速階段的幹燥速度。等速階段物料吸收（shōu）的熱量幾乎全部都用於蒸發水分，物料很（hěn）少升溫，故熱（rè）效率（lǜ）很（hěn）高。可以說等速段內的脫水是較容易（yì）的，所去除的水分，純屬非結合水分。

（2） 降速幹燥階段
隨（suí）著物料的水分含量不斷降（jiàng）低，物料內部水分的遷移速度小於物（wù）料表麵的（de）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，此階段稱為降速幹燥階段，有以下幾個特點：
  降速段的幹燥速率與物（wù）料的濕（shī）含量有關，濕含（hán）量越低，幹燥速率越小（xiǎo）。這是與等速段不同的第一個特點；
  降速段（duàn）的幹燥速率與物料的厚度或直（zhí）徑很有關係，厚度越厚，幹燥速率越小。這是第二個特點；
  當降速階段開始以後，由於幹燥速率逐漸減小（xiǎo），空氣傳（chuán）給物（wù）料的熱量，除作為（wéi）氣化（huà）水分用之外（wài），尚（shàng）有一部分將使物（wù）料（liào）的溫度（dù）升高，直至^後接近（jìn）於空氣的溫度（dù）。這是第三個特點；
  降速段的水分在物料內（nèi）部進行氣化，然後（hòu）以蒸汽的形（xíng）態（tài）擴散至表麵（miàn），所以（yǐ）降速階段的幹燥速率完全取決（jué）於水分和蒸汽在物料內部的擴散速度。因（yīn）此也把降速段稱作內部擴散控製（zhì）階段。這是第四個特（tè）點。
  在降（jiàng）速階段，提高幹燥速度的關鍵不再是改善幹燥介質（zhì）的條件，而（ér）是提高物料（liào）內部濕份擴散速度（dù）的問題。提（tí）高物料的溫度，減小物料的厚度都是很有效的辦（bàn）法。這是第五個特點。
   相對（duì）等速幹燥階段，降速段的幹燥脫水要困難得多，能耗也要高得多。
所以（yǐ）為了提（tí）高幹燥速度，降低能耗，保（bǎo）證產品品質，在生產工藝允許的情況下，應（yīng）盡可能采取打散（sàn）、破碎、切（qiē）短等方法減小物料的幾何尺寸，以（yǐ）有利於幹燥過程的（de）進行（háng）。

    幹燥方（fāng）法

   幹燥就是從各種物料中去除濕分的（de）過程，各種物料可以是固體、液體或氣體，固體又可分大塊（kuài）料、纖維料、顆粒料（liào）、細粉料等等，而濕（shī）分一（yī）般是物料中的水分，也可以是其（qí）它溶劑。在此以水分為對象。

  幹（gàn）燥方法（fǎ）有三類：

（1） 機械脫（tuō）水法
機械脫水法就是通過對物料加壓的方式，將其中一部分（fèn）水分擠出。常用的有壓榨（zhà）、沉降、過濾、離心分離等方法。機械脫水法隻能除去物料（liào）中部分自由水分，結合水分（fèn）仍殘留在物料中，因此，物（wù）料經（jīng）機械脫水後物料含水率仍然很（hěn）高，一般為40～60％。但機械（xiè）脫水法是一種^經（jīng）濟的方法。

（2） 加熱幹燥法
也就是我們常說的幹燥，它利用熱能（néng）加（jiā）熱物料，氣化物料中的水分。除（chú）去（qù）物（wù）料中的水分需（xū）要消耗一定的熱能。通常是利用空（kōng）氣來幹燥物料，空氣預先（xiān）被（bèi）加熱送入（rù）幹燥器，將熱量傳遞（dì）給物料，氣（qì）化物料中的水分，形成水蒸汽，並隨空氣帶出（chū）幹燥器。物料經過加熱幹燥，能夠除去物料中的結合水分，達到產品或原料所要求的含水率。

（3） 化學除（chú）濕法
是（shì）利用吸濕劑除去氣體、液體（tǐ）、固體物料中的少量水分，由於吸濕劑的除濕能力（lì）有限，僅用於（yú）除去物料（liào）中的微量水分。因此生產中應用很少。
在實際生產過程（chéng）中，對於高濕物料一般均盡可能先用機械脫水法去（qù）除大（dà）量的自由水分，之後再采取其它幹燥方式（shì）進行幹燥。