根（gēn）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（zào）設備的選型（xíng）合理和使用好（hǎo）壞直接影響到產品（pǐn）質量、生產效率、生產成本、能源消耗、人員勞動強度等指標，由於幹燥（zào）方法和幹燥設備多種多樣（yàng），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（tóng）一（yī）種幹燥設（shè）備（bèi）又能（néng）幹燥多種物料，因此，幹燥設備的（de）合理（lǐ）選型和正確使用是（shì）非常正要（yào）的。為了便於用（yòng）戶選擇一種理想的幹燥設備，在此對一些（xiē）相關（guān）問題作個簡要說明。

    物（wù）料（liào）與水分的結合方式
 
   根（gēn）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（shuǐ）分（fèn）：
  非結合（hé）水分包括存在於（yú）物料表麵的潤濕水、孔隙水等物料與水分（fèn）直接接觸時，被物料吸收的水分。由於與物料的（de）結合強度小，故易於去除。

  （2）、結合水分：

   包（bāo）括物料（liào）細（xì）胞或纖維管璧及毛細管中所含的水分。這種水分又可細分為化學結（jié）合水、物理化學結合水和機械結合（hé）水。其中，化學結合水主（zhǔ）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（yú）幹燥過程；物理化（huà）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（liào）的外表麵吸附，也可吸附於物料的內部表麵，在吸附水分結（jié）合時有（yǒu）熱量放（fàng）出，脫去時則需吸（xī）收熱量，滲透水分與物料（liào）的結合是由（yóu）於物料組織壁的內外溶解（jiě）物的濃度有差異而產生的滲透壓所造成，結合強度相對弱小（xiǎo），結構水分存在於物料（liào）組織內部，在膠體（tǐ）形成時（shí）將水結合在內（nèi），此類水（shuǐ）分的離解可由蒸發、外壓或組（zǔ）織的破壞；機械結合水分包括有毛細管水分等，毛細（xì）管水分存（cún）在於纖維或微小顆（kē）粒成團的濕物料中（zhōng），它與物（wù）料的結合強度較（jiào）弱。
   含結合水分的（de）物（wù）料稱（chēng）為吸水（shuǐ）物料，如：木材、糧食、皮革、纖維及其織物、紙張、合成樹脂（zhī）顆粒等。僅含有非結合水分的物料（liào），稱為非吸水（shuǐ）性物料，如（rú）鑄造（zào）用型（xíng）砂、各（gè）種結晶顆粒等。就幹燥的難（nán）易來說，非吸水性物料要比吸水性物料（liào）容易幹（gàn）燥得多。物料（liào）的結晶水為（wéi）化學結合水，幹燥過程一般是不能去除結晶水（shuǐ）的。不同結構的水分的結合能大約為100～3000J/mol。物料和水分的不同結合形式，使排除水（shuǐ）分耗（hào）費的能量不同，這就說明幹（gàn）燥（zào）所需要的熱（rè）能也不（bú）一樣。
   根據物料在一（yī）定的幹燥條件下，其水分能否用幹燥方法除處可分為平衡水分和自由水分。在生活中，常會遇到一（yī）些物料在濕（shī）度較大（dà）的空氣中"返（fǎn）潮"的現象，而這（zhè）些返潮的物料在幹空（kōng）氣（qì）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，物料中的含水量必將趨於一定值（zhí），此值即稱為在此空氣（qì）狀態下的平（píng）衡（héng）水（shuǐ）分（fèn）。物料中所含（hán）的大於平衡水分的那（nà）一部水分，可以在幹燥過程（chéng）中從濕物料中去除，稱之自由水分。

    濕物料的幹燥過程

   1、濕物料的幹燥過程

   幹燥的條件（jiàn）為幹燥介質（通常為熱空氣）的流動速度、濕度和溫度。
當熱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（wēn）度低，因此空氣與物料之間存在著傳熱推動力，空氣以（yǐ）對流的方式（shì）把熱量傳遞給物（wù）料，物料接受了這項熱量，用來氣化其中的（de）水分，並（bìng）不斷地被氣流帶走（zǒu），而（ér）物料的（de）濕含量不（bú）斷下降。當物料的（de）濕含（hán）量下降到（dào）平衡水分時，幹燥過程結（jié）束（shù）。
物料（liào）幹燥過程中，存在著傳熱和傳質兩個（gè）相互的過程，所謂傳熱就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（zhì）就是（shì）物料中的水分蒸發並遷移到（dào）熱（rè）空氣中，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（zǒng）是（shì）具有一定（dìng）的幾何尺寸大小，即使是（shì）很（hěn）細的粉料，從微（wēi）觀也可看成是（shì）有（yǒu）一定尺寸的顆粒，實際上上述傳熱傳質過程在熱氣流與物料顆粒之間和（hé）物料顆粒內部的機（jī）理是不相同的，在幹燥理論上就將傳熱傳（chuán）質過程分為熱氣流與物料表麵的傳熱傳（chuán）質過程（chéng）和（hé）物料內部的傳熱傳質過程（chéng）。由於這兩種過程的不（bú）同而影響了物料的幹燥過程，兩者（zhě）在不（bú）同幹燥階段起著不（bú）同的主導和約（yuē）束作用，這就導致了（le）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（hòu）一階段則是以越來越慢的（de）速度進行，所以我們就將幹燥過程分為等速幹（gàn）燥階段（duàn）和降速幹燥階（jiē）段。

（1） 等速幹燥階段
在等速幹（gàn）燥段（duàn）內，物料內部水分擴散至表麵的速度，可以使物料表麵保持（chí）著（zhe）充分的濕潤，即表麵的濕含量大於幹（gàn）燥介質的^大吸濕能力，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（氣流溫度、濕度、速（sù）度）基本保（bǎo）持（chí）不變，所（suǒ）以幹燥脫水速度也基本一致，故稱為等速幹燥（zào）階段，此一階段（duàn）熱氣（qì）流與（yǔ）物料表麵之間（jiān）的傳熱（rè）傳質過程起著主導作用（yòng）。因此，提高氣（qì）流速度和溫度，降低空氣濕（shī）度就都有利於提高等速階段的幹燥速度。等速階段物料吸收的熱量幾乎全部都用於蒸發水分，物料很少升溫，故熱效率很（hěn）高。可以說等速段內（nèi）的脫水是較容易的，所去除的水分，純屬非（fēi）結合水分（fèn）。

（2） 降速幹（gàn）燥階段
隨著物料的水分含量不斷降（jiàng）低，物料內部水分的（de）遷移速度小於物料（liào）表（biǎo）麵的氣化速度，幹燥過程受物料內部（bù）傳熱傳質作用的製約，幹燥的速度越（yuè）來越慢，此（cǐ）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含量有關，濕含量越（yuè）低，幹燥（zào）速率越小。這是與等速段不同的第一（yī）個特點；
  降速（sù）段的幹燥速率與物料的厚度或直徑很有關係，厚（hòu）度越厚，幹燥速率（lǜ）越（yuè）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（kōng）氣傳給物料的熱量，除作為氣化水分用之外，尚有（yǒu）一部分將使物料的溫度（dù）升高，直至^後接近於空氣的溫度。這是第三個（gè）特點；
  降速段的水分在物料（liào）內部進行氣化，然後（hòu）以蒸汽的形態擴散至表麵，所以降速階段的幹燥速率完全取決於水（shuǐ）分和蒸汽在物（wù）料內部的擴（kuò）散速（sù）度。因此也把降速段稱（chēng）作內部擴散控製（zhì）階段（duàn）。這是第四個特點。
  在（zài）降速階段，提高幹燥速度（dù）的關鍵不再是改善幹（gàn）燥介質的條件，而是提高（gāo）物料內部（bù）濕份擴散速度的問題。提高（gāo）物料的溫度，減小物料的厚度都是很有效的辦法。這是第五個特點。
   相對等（děng）速（sù）幹燥階段，降速段的（de）幹燥脫水要困（kùn）難得多，能耗也要高得多。
所以為了提高幹燥速度，降低能耗（hào），保證產品品質，在生產工藝允許的情況（kuàng）下，應盡可能采取打散、破碎（suì）、切短等方法減小物料的幾何尺寸，以有利於幹燥過（guò）程的進行。

    幹燥方法

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

  幹燥方法有三類：

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

（2） 加熱幹燥法
也就是（shì）我們常說的幹燥，它利用（yòng）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定的熱能。通常是利用空氣來幹燥（zào）物料，空氣預先被加（jiā）熱送入幹燥器，將熱量傳（chuán）遞給物（wù）料，氣化物料（liào）中的水分，形（xíng）成水蒸汽，並隨空氣帶（dài）出幹燥（zào）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） 化學除濕法
是利用吸濕劑除去氣體、液體、固體物料中的少量水（shuǐ）分，由於吸濕劑的除濕（shī）能力有限，僅用於除去物料中的微量水分。因此生產中應用很少。
在（zài）實際生產過程中，對於高濕物料一般均盡可能先（xiān）用機（jī）械脫水法去除大量的自由水分，之後再采取其（qí）它幹燥方式進行幹燥。