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（gàn）燥（zào）設備的選型合理和使（shǐ）用好壞（huài）直（zhí）接影響到產品質（zhì）量、生產效率、生產成本、能（néng）源消耗、人員勞動強度等指標（biāo），由（yóu）於幹燥方法和幹燥設備多種多樣，同（tóng）一種物料有多種幹燥方式，可使用多種類型的（de）幹燥設備，同一種幹燥設備（bèi）又能幹燥多種物料，因此，幹燥（zào）設備的合理選型和（hé）正確使用是非常正（zhèng）要的。為了便於用戶選擇一（yī）種理想的幹燥設備，在此對一些相關（guān）問題作個簡要說明。

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

  （1）、非結合水分：
  非結合水分包括（kuò）存在於物料表麵的潤濕水、孔隙水等物料與水分（fèn）直接接觸時，被物（wù）料（liào）吸收的水分。由於與物料的結（jié）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毛（máo）細管（guǎn）中所（suǒ）含的水（shuǐ）分。這種水分又（yòu）可細分為（wéi）化學結合水、物理化學結（jié）合水和機械結合水。其中，化學結合水主要包括結晶水，結合強度大，故難以去除，脫去結晶水的過程（chéng）不屬於幹（gàn）燥過程；物理化學結合水包括吸附、滲（shèn）透和結構的水分（fèn），吸附水與物料的結合（hé）^強，水（shuǐ）分既可被物料的外表麵吸附，也可吸附於物（wù）料的內（nèi）部表麵，在吸附水分（fèn）結合時有熱量放出，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織（zhī）壁的內（nèi）外溶（róng）解物的（de）濃度有差（chà）異而產生的滲透（tòu）壓（yā）所（suǒ）造成，結合強度（dù）相對弱小，結構水分存在於物料組織內部，在膠體形成時（shí）將水結合在（zài）內，此類水分的離解可（kě）由蒸發、外壓或組織的破壞；機（jī）械結合水分包括有毛細管水（shuǐ）分等（děng），毛細管水分存在於纖維或微小顆粒成團的濕物料中，它與物料的結合強度較弱。
   含結合水分的物料稱為吸水物料，如：木材、糧食、皮革、纖維及其織物、紙張、合成樹脂顆粒（lì）等。僅含有非結合（hé）水分（fèn）的物料，稱（chēng）為非吸水性物料（liào），如鑄造用（yòng）型砂、各種結晶顆（kē）粒等。就幹燥的（de）難易來（lái）說，非吸水性物料要比吸水性物料容易幹（gàn）燥得多。物料的結晶水為化學結合水，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（shuǐ）分的（de）不同結合形式，使排除水分耗費（fèi）的能量不同，這就說明幹燥（zào）所（suǒ）需要的熱能也不一樣。
   根（gēn）據物料在一（yī）定的幹燥條件下，其水分能否用幹（gàn）燥方法除處（chù）可分為平衡水分和自（zì）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"的現象，而這些返潮的物料（liào）在幹空氣（qì）中又會回複（fù）其"幹燥"狀態。不管"返潮"或（huò）"幹燥"過（guò）程，進行到一定（dìng）限（xiàn）度後，物料中的含水量（liàng）必將趨（qū）於一定值，此值即稱（chēng）為在此空氣狀態下的平衡水分（fèn）。物料中所（suǒ）含（hán）的大於平衡水分的那一部水分，可以在幹燥過程中從（cóng）濕物料中去（qù）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）的（de）流動速（sù）度（dù）、濕度和溫度。
當熱空氣從濕物料表麵穩定地流過時，由於空（kōng）氣的溫度高（gāo），物料的溫度低，因此空（kōng）氣（qì）與物料之間存在著傳熱（rè）推動力，空氣以對流的方式把熱量傳遞給物料（liào），物料接受了這項熱量，用來（lái）氣化其中的水分，並不（bú）斷地被氣流帶走，而物料的濕含量不斷下降。當物料的濕含量下降到平衡水分時，幹（gàn）燥過程結束。
物料幹燥過程中，存在著（zhe）傳熱和傳質兩個相互的過程，所謂傳熱就是熱空氣將（jiāng）熱量傳遞給物料，用於氣化其中的水分並加熱物（wù）料（liào），傳（chuán）質就是物料中的水分蒸發並遷（qiān）移到熱空氣中，使物（wù）料水分逐漸降（jiàng）低，得到幹燥。

   2、幹燥過程的特點

   在（zài）幹燥過程中，由於物料總是具有一定的幾何尺寸大（dà）小，即使是很細的粉料，從微觀也可看成是有一定尺寸的顆粒（lì），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（bù）的（de）機（jī）理是（shì）不相同的，在幹燥理論上就（jiù）將傳（chuán）熱傳質過程分（fèn）為熱氣流與（yǔ）物料表麵的傳熱傳質過程和物料內部（bù）的傳熱（rè）傳質過（guò）程。由於這兩（liǎng）種過程的不同而影響了物料的（de）幹燥過程，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（shí）前一階段總是以較快且穩定的速度進行，而後一階段則是以越來越慢的速度進行，所以我們就將幹（gàn）燥過（guò）程分（fèn）為等速（sù）幹燥階段和（hé）降速幹燥階段。

（1） 等速（sù）幹燥階段
在等速幹（gàn）燥段內，物料內部水分擴散至表麵的速度，可以（yǐ）使物料表麵保持著充分的濕潤（rùn），即表麵的（de）濕含量大於幹燥介質的^大吸濕能力（lì），所以幹燥速度取決於表麵氣化速度。換句話說，等速段是受氣化控製的階段。由於幹燥條件（氣（qì）流溫度、濕度、速（sù）度）基本保持不變（biàn），所以幹燥脫水速度也基本一致，故稱為等速幹燥階段，此一階段熱氣流（liú）與物料表（biǎo）麵之間的（de）傳熱傳質過程起著主導作用。因（yīn）此，提高氣流速度和溫度，降低空氣濕度就都有利於提高（gāo）等速階段的幹燥速度。等速（sù）階段物料（liào）吸收（shōu）的熱量幾乎全（quán）部都用於蒸（zhēng）發水分，物料很少升溫，故熱（rè）效率很高。可（kě）以說（shuō）等（děng）速（sù）段內的脫水是較容易的，所去（qù）除的（de）水分，純屬非結合水（shuǐ）分。

（2） 降速（sù）幹燥階段（duàn）
隨著物料的水分（fèn）含量不（bú）斷降低，物料內部水分的遷移速度小於物料表麵的氣化速度，幹燥過程受物（wù）料（liào）內部傳熱傳質作用的製約，幹燥的速度越來越（yuè）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料的濕（shī）含（hán）量（liàng）有關，濕含量越（yuè）低，幹燥速率越小。這是與等速（sù）段不同的第一個特點；
  降速段的幹燥速率與（yǔ）物料的厚度或直徑很有關係，厚度越厚，幹燥速率越小。這是第二（èr）個特（tè）點；
  當降速階段開始以後，由於幹（gàn）燥（zào）速率逐漸減小，空（kōng）氣傳給物料的（de）熱（rè）量，除作（zuò）為氣化（huà）水分用之（zhī）外，尚有一部分將使物料的溫度升高（gāo），直（zhí）至（zhì）^後接近於空氣的溫度（dù）。這是第三個特點（diǎn）；
  降速段的水分在物料（liào）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（jiē）段的幹燥（zào）速率完全取決於水分和蒸汽在物料內部的擴散（sàn）速度。因此也把降速段稱作內部擴（kuò）散控製階段。這是第四個特點。
  在降速階段，提高幹燥速度的關鍵不再是改善幹燥介質的條件，而是提高物料內部濕份擴散速度的問題。提高物料的溫度，減小物料的厚（hòu）度都是很有效的辦法。這是（shì）第（dì）五個特點。
   相對（duì）等速幹燥階段，降速段的幹燥脫水要困難（nán）得（dé）多，能耗（hào）也（yě）要（yào）高（gāo）得多。
所以為了提（tí）高幹燥速度，降低能耗，保證產品品質，在生產（chǎn）工藝允（yǔn）許的情況下，應盡可能采取打散、破（pò）碎、切短等方法減小物料（liào）的幾何（hé）尺寸，以有利（lì）於幹燥（zào）過程的（de）進行。

    幹燥方法

   幹燥就是從各種物料中（zhōng）去除濕分的過程，各種物料可以是固體、液體或氣體，固體又可分大塊料、纖（xiān）維料、顆粒料、細粉料（liào）等等（děng），而（ér）濕分一般是物料中的水分，也可以是其它溶劑。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（duì）物料加壓的方式，將其中一部分水分擠出。常用的有壓榨、沉降、過濾、離（lí）心分離等方法。機械脫水法隻能除去物料中部分自由水分，結（jié）合水分（fèn）仍殘留在物料（liào）中，因（yīn）此，物料經機（jī）械脫水後物料含水率仍然很高，一般為40～60％。但機械脫水法是一種^經濟的方法。

（2） 加熱幹燥法
也就是我們（men）常說的幹（gàn）燥，它（tā）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消耗一（yī）定的熱能。通常是利用空氣來幹燥（zào）物料，空（kōng）氣預先被加熱送入（rù）幹燥器，將熱量傳遞給物料，氣化物料中的水分，形（xíng）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求的含（hán）水率（lǜ）。

（3） 化學除濕法
是利（lì）用吸（xī）濕（shī）劑除去（qù）氣體、液體、固體物（wù）料中的少量（liàng）水分，由於吸濕劑的除（chú）濕能力有限，僅用於除去物料中的微量水分。因（yīn）此生（shēng）產中應用很少（shǎo）。
在實際生產過程中，對於高（gāo）濕物料一（yī）般均盡可能先用（yòng）機械脫水法（fǎ）去（qù）除大量的自由水分，之後再采取其它幹（gàn）燥方式進行幹燥（zào）。