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    干燥(drying)通常是指將熱量加于濕物料并排除揮發(fā)性濕分(大多數情況下是水)，而獲得一定濕含量固體產(chǎn)品的過(guò)程。例如干燥固體時(shí)，水分(或溶劑)從固體內部擴散到表面再從固體表面氣化。干燥可分為自然干燥和人工干燥兩種。并有真空干燥、冷凍干燥、氣流干燥、微波干燥、紅外線(xiàn)千燥和高頻率干燥等方法。

    一、干燥工藝  

    當對濕物料進(jìn)行熱力干燥時(shí)，以下兩種過(guò)程相繼發(fā)生，并先后控制干燥速率。  

    過(guò)程1：能量(大多數情況是熱量)從周?chē)h(huán)境傳遞至物料表面，使表面濕分蒸發(fā)，液體以蒸汽形式從物料表面排除，此過(guò)程的速率取決于溫度、空氣溫度、濕度和空氣流速、暴露的表面積和壓力等外部條件。此過(guò)程稱(chēng)外部條件控制過(guò)程，也稱(chēng)恒速干燥過(guò)程。  

    過(guò)程2：內部濕分傳遞到物料表面，隨之再發(fā)生表面蒸發(fā)。物料內部濕分的遷移是物料性質(zhì)、溫度和濕含量的函數，此過(guò)程稱(chēng)內部條件控制過(guò)程，也稱(chēng)降速干燥過(guò)程。  

    干燥速率由上述兩個(gè)過(guò)程中較慢的一個(gè)速率控制。從周?chē)h(huán)境將熱能傳遞到濕物料的方式有對流、傳導或輻射。在某些情況下可能是這些傳熱方式聯(lián)合作用，工業(yè)干燥器在形式和設計上的差別與采用的主要傳熱方法有關(guān)。在大多數情況下，熱量先傳到濕物料的表面然后傳人物料內部。但是介電，射頻或微波干燥時(shí)供應的能量在物料內部(有濕分處)產(chǎn)生熱量，然后傳至外表面。

    二、干燥原理  

    1、外部條件控刺的干燥過(guò)程(過(guò)程1) 在干燥過(guò)程中基本的外部變量為溫度、濕度、空氣的流速和方向、物料的物理形態(tài)、攪動(dòng)狀況，以及在干燥操作時(shí)干燥器的持料方法。外部干燥條件在于燥的初始階段，即在排除非結合表面濕分時(shí)特別重要，因為物料表面的水分以蒸汽形式通過(guò)物料表面的氣膜向周?chē)鷶U散，這種傳質(zhì)過(guò)程伴隨傳熱進(jìn)行，故強化傳熱便可加速干燥。但在某些情況下，應對干燥速率加以控制，例如瓷器和原木類(lèi)物料在自由濕分排除后，從內部到表面產(chǎn)生很大的濕度梯度，過(guò)快的表面蒸發(fā)將導致顯著(zhù)的收縮，即過(guò)度干燥和過(guò)度收縮。這會(huì )在物料內部造成很高的應力，致使物料皸裂或彎曲。在這種情況下，應采用相對濕度較高的空氣，既保持較高的干燥速率又防止出現質(zhì)量缺陷。此處，根莖類(lèi)蔬菜和水果切片如在過(guò)程1中干燥過(guò)快，會(huì )形成表面結殼導致臨界含水量的提高而不利于干燥全過(guò)程速率的提高。 

    2、內部條件控制的干燥過(guò)程(過(guò)程2)   

    在物料表面沒(méi)有充足的自由水分時(shí)，熱量傳至濕物料后，物料就開(kāi)始升溫并在其內部形成溫度梯度，使熱量從外部傳人內部，而濕分從物料內部向表面遷移，這種過(guò)程的機理因物料結構特征而異。主要為擴散、毛細管流和由于干燥過(guò)程的收縮而產(chǎn)生的內部壓力。在臨界濕含量出現至物料干燥到很低的終濕含量時(shí)，內部濕分遷移成為控制因素，了解濕分的這種內部遷移是很重要的。一些外部可變量，如空氣用量，通常會(huì )提高表面蒸發(fā)速率，此時(shí)則降低了重要性。如物料允許在較高的溫度下停留較長(cháng)的時(shí)間就有利此過(guò)程的進(jìn)行。這可使物料內部溫度較高從而造成蒸汽壓梯度使濕分擴散到表面并會(huì )同時(shí)使液體濕分遷移。對內部條件控制的干燥過(guò)程，其過(guò)程的強化手段是有限的，在允許的情況下，減小物料的尺寸，以降低濕分(或汽體)的擴散阻力是很有效的。施加振動(dòng)、脈沖、超聲波有利于內部水分的擴散。而由微波提供的能量則可有效地使內部水分汽化，此時(shí)如輔以對流或抽真空則有利于水蒸氣的排除。  

    3、物料的干燥特性  

    如上所述，物料中的濕分可能是非結合水或結合水。有兩種排除非結合水的方法：蒸發(fā)和汽化。當物料表面水分的蒸汽壓等于大氣壓時(shí)，發(fā)生蒸發(fā)。這種現象是在濕分的溫度升高到沸點(diǎn)時(shí)發(fā)生的，在轉筒干燥器中出現的即為此種現象。如果被干燥的物料是熱敏性的，那么出現蒸發(fā)的溫度，即沸點(diǎn)，可由降低壓力來(lái)降低(真空干燥)。如果壓力降至三相點(diǎn)以下，則無(wú)液相存在，物料中的濕分被凍結，加熱引起冰直接升華為水蒸氣如冷凍干燥。在汽化時(shí)，干燥是由對流進(jìn)行的，即熱空氣掠過(guò)物料。將熱量傳給物料而空氣被物料冷卻，濕分由物料傳人空氣，并被帶走。在這種情況下，物料表面上的溫度低于沸點(diǎn)，故濕分蒸汽壓低于大氣壓，且低于物料中的濕分對應溫度的飽和蒸汽壓。但大于空氣中的蒸汽分壓。  

   選擇適宜的干燥器及設計干燥器尺寸，必須了解物料對所采用干燥方法的干燥特性(干燥動(dòng)力學(xué))、物料的平衡濕分及物料對溫度的敏感性，以及由特定熱源可獲得的溫度極限等。在實(shí)踐中，原料可能具有很高的濕含量，而產(chǎn)品可能也要求較高的殘留濕含量，那么整個(gè)干燥過(guò)程可能均處于等速階段。然而在大多數情況下，兩種階段均存在。并對難干物料而言，大部分干燥是在降速階段進(jìn)行的。如物料的初始濕含量相當低且要求終濕含量極低，則降速階段就很重要，干燥時(shí)間就很長(cháng)?？諝馑俣?、溫度、濕度、物料厚度及床層深度對傳熱速率(也即對等速干燥階段)全都很重要。當擴散速率是控制因素時(shí)，即在降速階段，干燥速率則隨物料厚度的平方變化，特別當需要很長(cháng)的干燥時(shí)間以獲得低的濕含量時(shí)，用攪拌、振動(dòng)等方法，使濕粉料顆?；?、降低切片厚度或在穿流干燥器中采用薄層將有利于降速干燥過(guò)程。  

    了解采用一定干燥方法時(shí)物料的干燥性能在干燥器設計中是極重要的。通常需經(jīng)試驗才能獲得這種干燥性能。