根據物料自身特性確定幹（gàn）燥方法

 

   幹燥是很多行業生（shēng）產流程（chéng）中（zhōng）重要的和不可少的一個環節，幹燥設備（bèi）的選型（xíng）合理（lǐ）和使用好壞（huài）直接影響到產品質量（liàng）、生產效率（lǜ）、生產成本、能源消耗、人員勞動強度等指標，由於幹燥（zào）方法和幹（gàn）燥設備多種多樣，同一種物料有（yǒu）多種幹燥（zào）方式，可使用多種類型的幹（gàn）燥設備，同一種幹燥設備又能幹燥多（duō）種物料，因此，幹燥設（shè）備的合（hé）理選型和正確使用是非常正要的。為了便於用戶選（xuǎn）擇一種理想的幹燥設備，在此（cǐ）對一（yī）些相關問題作個簡要說明。

    物料與水（shuǐ）分的結合（hé）方式
 
   根據物料中所含水分去除的難（nán）易程度分為下列兩種：

  （1）、非結（jié）合水分：
  非結合水（shuǐ）分包括存在（zài）於物料表麵的潤濕水（shuǐ）、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：

   包括物料細胞或纖維管璧及（jí）毛細管中所含（hán）的水分。這種（zhǒng）水分又可細分為化學結合水、物理化學結合水和（hé）機械結（jié）合水。其中，化學結合水主要包括結晶水，結合強（qiáng）度大（dà），故難以去除，脫（tuō）去結晶水的過程不（bú）屬（shǔ）於幹燥過（guò）程；物理化學結合水包括（kuò）吸附、滲透和結（jié）構的水分，吸（xī）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表麵（miàn），在吸附水分結合時有熱量放出（chū），脫去時則需吸收熱（rè）量，滲透水分（fèn）與物料的結合是由於物料組織壁的內外溶解物（wù）的濃（nóng）度有差異而（ér）產生的（de）滲透壓所造成，結合強度相對弱小，結構水分存在於物（wù）料組（zǔ）織內部，在膠體形成時將水結合（hé）在（zài）內，此類水分的離解（jiě）可由蒸發、外壓或組織的破壞；機械結合水（shuǐ）分包（bāo）括有毛細管水分（fèn）等，毛細管水分存在於纖維或微小顆粒成團（tuán）的（de）濕物料（liào）中，它與物料的結合強（qiáng）度較弱。
   含結合水分的物（wù）料稱為吸水物（wù）料，如（rú）：木（mù）材、糧食、皮革、纖（xiān）維（wéi）及（jí）其織物（wù）、紙張、合成樹脂顆粒等。僅含（hán）有非結合水分（fèn）的物料（liào），稱為非吸水性物料，如鑄造用型砂、各種（zhǒng）結晶顆粒等。就（jiù）幹燥的（de）難易來說（shuō），非吸水（shuǐ）性物料要比吸水性物料容易幹（gàn）燥得多。物料的（de）結晶（jīng）水為化學結合水，幹燥過程一般是不能去除結晶水的。不同結構的水分的結合能大約為100～3000J/mol。物料和水分的不（bú）同結合形式，使排除水分耗費的（de）能量不同，這就說明幹燥所需要的熱能也不一樣。
   根（gēn）據物料在一定的幹燥條件下（xià），其水分能否用幹燥方法除處可（kě）分為（wéi）平衡水分和自由（yóu）水分。在生活中，常會遇到一些物料在濕度較大的空氣中"返潮"的現（xiàn）象，而這（zhè）些返潮的物料在幹空氣中（zhōng）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（dù）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（fèn）。物料中所含的大於平衡水分的那（nà）一部水分，可以在幹（gàn）燥過程中從濕物料（liào）中去除，稱之自由水分。

    濕物料的（de）幹燥過程

   1、濕物料的幹（gàn）燥過程

   幹燥的條件（jiàn）為（wéi）幹燥介質（通（tōng）常為熱空氣）的流動速度、濕度和（hé）溫度（dù）。
當熱空氣（qì）從濕物料表麵穩定（dìng）地流過時，由於空氣的溫（wēn）度高，物料的溫度低，因此（cǐ）空氣與物料（liào）之間存在著傳熱推動力（lì），空氣以對流的方式把熱量傳遞給（gěi）物料，物料接受了（le）這（zhè）項熱（rè）量，用來氣化其中（zhōng）的水分，並不斷地被氣流帶走，而物料的濕（shī）含量不斷下降。當物料（liào）的濕含量下降到（dào）平衡水分時，幹燥過程結束。
物（wù）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（jiù）是熱空氣將熱量傳遞給物（wù）料，用於氣化其中的水分並加熱物料，傳質就（jiù）是物料（liào）中的（de）水分蒸發（fā）並遷（qiān）移到熱空氣中（zhōng），使物（wù）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，由於物料總是具有一定的幾（jǐ）何尺寸大小，即使是（shì）很細的粉料，從微觀也可看成是有一定尺寸（cùn）的顆粒，實際上上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（gàn）燥理論上就將傳熱傳質過程分為熱氣流與（yǔ）物料表（biǎo）麵（miàn）的傳熱（rè）傳質過程和物料（liào）內部的傳（chuán）熱傳（chuán）質（zhì）過程。由於這（zhè）兩種過程的不同而影響了物料的幹燥過程（chéng），兩者在不同幹燥階段起著不同的主導和約束作用，這就導致了一般濕物料幹燥時前一階段總是以較快且穩定的速度進行，而（ér）後一階段則是以（yǐ）越來（lái）越慢（màn）的速度進行，所以我們就（jiù）將幹燥過程分為等速幹燥階段和降（jiàng）速幹燥階段。

（1） 等速幹燥階段
在等速幹燥段內，物料內部（bù）水分擴（kuò）散至表麵的速度，可以使物料表麵（miàn）保持（chí）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（suǒ）以幹燥速度取決於表（biǎo）麵氣化速度。換句話說，等速段是受氣化控製的（de）階段。由於幹燥條件（氣（qì）流溫度、濕度、速度）基本保持不變，所以幹燥脫水速度也基本（běn）一致，故稱為等速幹燥階段，此一階（jiē）段熱氣流與物料表麵之間（jiān）的傳熱傳質過程起著主導作用。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（děng）速階段物料吸收的熱（rè）量幾乎全部都用於蒸發水分，物料很少升溫，故熱效率很高。可以說等速（sù）段內的脫水是（shì）較容易的（de），所去除的水（shuǐ）分（fèn），純屬非結合水分（fèn）。

（2） 降速幹燥階段
隨著物（wù）料的水分含量不斷降低，物料內部（bù）水分的遷（qiān）移速度小於物料表麵的氣（qì）化速度，幹燥過程受（shòu）物料內部傳熱傳質作用的製約，幹燥的速度越來越慢（màn），此階（jiē）段稱為降速幹燥（zào）階段，有以下幾個特點：
  降速段的幹燥速率與物料的濕含量有關，濕含量越低，幹燥（zào）速（sù）率越小。這是與等速段不同（tóng）的第一個特點（diǎn）；
  降速段的幹燥速（sù）率與物（wù）料的（de）厚度（dù）或直徑很（hěn）有關係，厚度越厚，幹燥（zào）速率越小。這是第二個特點；
  當降速階段開始以後，由於（yú）幹燥（zào）速率逐漸減小，空氣傳給物料的熱量，除作為氣化水分用之外，尚（shàng）有一部分（fèn）將使物料的溫度升高（gāo），直至（zhì）^後接近於空氣的（de）溫度。這是第三（sān）個特點；
  降速段的水（shuǐ）分在物（wù）料內部進行氣化，然後以蒸汽（qì）的形態擴散至表麵，所以降速階段的幹燥速率完全取決於水分和蒸汽在物（wù）料內部的擴散速度。因此也把降速段稱作內部擴散（sàn）控製階段。這是第四個特點。
  在（zài）降速階段，提高幹燥（zào）速度的關鍵不再是改善幹（gàn）燥介質的條件，而是提高物料內部濕份擴散（sàn）速度的問題。提高物料（liào）的溫度，減小物料的厚度都是很有效的辦法。這（zhè）是第五個特點。
   相對等速（sù）幹燥階段，降速段的（de）幹（gàn）燥脫水要困難（nán）得多，能耗也要高得多。
所以（yǐ）為（wéi）了提高幹燥速度，降低能（néng）耗，保證產品品質，在生產工藝允許的情況下，應盡可能采取打散、破碎、切短（duǎn）等方法減小物料的幾何尺寸，以有（yǒu）利於幹燥過程的進行。

    幹（gàn）燥方法

   幹（gàn）燥就是從各種（zhǒng）物料中去除濕分的過程，各種物料可以是固體、液體或氣體，固體（tǐ）又可分大塊料、纖維料、顆粒（lì）料、細粉料等等，而濕分一般是物料（liào）中的水分，也可以（yǐ）是其它溶劑。在此以水分為對象。

  幹燥方法有三（sān）類：

（1） 機械脫水法
機械脫水法就是通過對物料加壓的方式，將其中（zhōng）一部（bù）分水分擠出。常用的有壓榨、沉降、過濾（lǜ）、離心分離等方法。機械脫水法（fǎ）隻（zhī）能除去物料中部分自由水（shuǐ）分，結合水分仍殘留在物料中，因此，物料經（jīng）機械（xiè）脫水後（hòu）物料含水率仍然很（hěn）高，一般為40～60％。但機械脫（tuō）水法是一種^經濟的方法。

（2） 加熱幹燥法
也就是（shì）我們常（cháng）說的幹燥，它利用熱能加熱物料，氣化物料中的水分。除去物料中的（de）水分需（xū）要消耗一定（dìng）的熱能。通常是利用空氣（qì）來幹燥物料，空氣預先被加熱（rè）送（sòng）入幹燥器，將（jiāng）熱量傳遞給物料，氣化物料中的（de）水分，形成水（shuǐ）蒸汽（qì），並隨（suí）空氣帶出幹燥器。物料經過加熱幹燥，能夠除去物料中（zhōng）的結合水分（fèn），達到產品或原料所要求的（de）含水（shuǐ）率。

（3） 化（huà）學除濕法
是利用吸濕劑（jì）除去氣體、液體、固體物料中的少（shǎo）量水分，由於吸濕劑的除濕（shī）能力有限（xiàn），僅用於除去（qù）物料中的微量水分。因此生產中應（yīng）用很少。
在（zài）實際生產過程中，對於高濕（shī）物料一般均盡（jìn）可能先（xiān）用機（jī）械脫水法去除大量的（de）自由水分，之後再采取其它幹燥方式進（jìn）行（háng）幹燥。