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(jī)械張度,減少在搬運(yùn)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(jī)液體中的水分(見減濕)。在化工生產(chǎn)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(zhì)傳遞過程的單元操作。干燥的目的是使物料便于貯存、運(yùn)輸和使用,或滿足進(jìn)一步加工的需要。例如谷物、蔬菜經(jīng)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(jīng)干燥后便于使用和貯存。干燥操作廣泛應(yīng)用于化工、食品、輕工、紡織、煤炭、農(nóng)林產(chǎn)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(dāng)此蒸氣壓大于周圍氣體中的水汽分壓時(shí),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(dǎo)提供。含水物料的蒸氣壓與水分在物料中存在的方式有關(guān)。物料所含的水分,通常分為非結(jié)合水和結(jié)合水。非結(jié)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(jié)合水則與固體間存在某種物理的或化學(xué)的作用力,汽化時(shí)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(jié)合的作用力,其蒸氣壓低于純水,且與水分含量有關(guān)。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(duì)干物料所含水分的千克數(shù))間的關(guān)系曲線稱為平衡蒸氣壓曲線(圖1),一般由實(shí)驗(yàn)測(cè)定。當(dāng)濕物料與同溫度的氣流接觸時(shí),物料的含水量和蒸氣壓下降,系統(tǒng)達(dá)到平衡時(shí),物料所含的水分蒸氣壓與氣體中的水汽分壓相等,相應(yīng)的物料含水量x*稱為平衡水分。平衡水分取決于物料性質(zhì)、結(jié)構(gòu)以及與之接觸的氣體的溫度和濕度。膠體和細(xì)胞質(zhì)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(yīng)方式,有多種干燥類型:
?、賹?duì)流干燥
使熱空氣或煙道氣與濕物料直接接觸,依靠對(duì)流傳熱向物料供熱,水汽則由氣流帶走。對(duì)流干燥在生產(chǎn)中應(yīng)用最廣,它包括氣流干燥、噴霧干燥、流化干燥、回轉(zhuǎn)圓筒干燥和廂式干燥等。
?、趥鲗?dǎo)干燥
濕物料與加熱壁面直接接觸,熱量靠熱傳導(dǎo)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。
?、圯椛涓稍?br />
熱量以輻射傳熱方式投射到濕物料表面,被吸收后轉(zhuǎn)化為熱能,水汽靠抽氣裝置排出,如紅外線干燥。
?、芙殡娂訜岣稍?br />
將濕物料置于高頻電場(chǎng)內(nèi),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(dǎo)、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(guān),必要時(shí)物料可不與空氣接觸。【操作評(píng)價(jià)】
評(píng)價(jià)干燥操作的指標(biāo),主要是干燥產(chǎn)品質(zhì)量和干燥操作的經(jīng)濟(jì)性。干燥產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo),不僅是產(chǎn)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(jié)構(gòu);木材的干燥要求產(chǎn)品不扭曲燥裂;熱敏物料的干燥則要求不變質(zhì)等。干燥是能量消耗很大的操作,單位產(chǎn)品所消耗的能量,是衡量經(jīng)濟(jì)性的一個(gè)指標(biāo)。對(duì)于對(duì)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(shè)備熱損失外,主要是降低廢氣帶走的熱量。為此應(yīng)盡量降低氣流的出口溫度,或設(shè)置中間加熱器以減少氣體的用量。衡量干燥操作經(jīng)濟(jì)性的另一指標(biāo)是干燥器的生產(chǎn)強(qiáng)度(單位干燥器體積或單位干燥面積所汽化的水量或生產(chǎn)的產(chǎn)品量)。為此應(yīng)設(shè)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(dāng)。要根據(jù)濕物料的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)以及對(duì)干燥產(chǎn)品的質(zhì)量要求,比較各種干燥方法和設(shè)備的特性,并參照工業(yè)實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn),才能做出正確的決定。
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