根據物料自身特（tè）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（kě）少的一個環節（jiē），幹燥設備的選（xuǎn）型（xíng）合理和（hé）使用好（hǎo）壞直接影響到產品質量、生產效率、生產成本、能源消耗、人員勞動強度等（děng）指標，由於幹燥方法和幹燥設備（bèi）多種（zhǒng）多樣，同一種物料有（yǒu）多種幹燥方式，可使用多種類型的幹（gàn）燥設備，同一（yī）種幹燥設備又能幹燥多種物料，因此，幹燥設備的合理選型和正確使用是非常正（zhèng）要的。為了便於用戶選擇（zé）一種理想的幹燥設備，在此對一些相關問題作個（gè）簡要說明（míng）。

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

  （1）、非結合水分：
  非結合水分包括存在於物（wù）料表麵的潤濕水、孔隙水等物料與水分直接接觸時，被（bèi）物（wù）料吸收的水分。由於與物（wù）料的結合強度小，故易於去除。

  （2）、結合水（shuǐ）分：

   包括物料細胞或纖維管（guǎn）璧及毛細管中所含的水（shuǐ）分。這種水分又可細分為化學結（jié）合水、物理化學結合（hé）水和機械結合水。其中，化學結合水主（zhǔ）要包括結晶水（shuǐ），結合強度大，故難以去除，脫去結晶水的過（guò）程不屬於幹燥過程（chéng）；物理化學結合水（shuǐ）包括吸附、滲（shèn）透和結構的水分，吸附水與物料的（de）結合^強，水分既可被物料的外表（biǎo）麵（miàn）吸附，也可吸附於（yú）物料的內部表麵，在吸附水分結合（hé）時有熱量放出，脫去時則（zé）需吸收熱（rè）量，滲透水分與物料的結合是（shì）由於物料組織壁（bì）的內外溶解物的濃度有差異而產生的滲透壓所造成，結合強度相（xiàng）對弱（ruò）小，結構水分（fèn）存在於物料組織內部，在膠體形成時將水結合在內，此類水分的離解（jiě）可由蒸發、外壓或組織的破壞；機械結合水分包括有毛細管水分等，毛細管（guǎn）水分存在於纖維或微小顆粒（lì）成團的濕物料中，它與物料的結合（hé）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（wéi）及其織物、紙張（zhāng）、合成樹脂（zhī）顆粒等。僅（jǐn）含有非結合（hé）水分（fèn）的物料，稱為非吸水性物料，如（rú）鑄造用型砂、各種結晶顆粒等。就幹燥的難易來說，非吸水性物（wù）料要比吸水性物料容易幹燥得多。物料的結晶水（shuǐ）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（de）水分的結合能大約為100～3000J/mol。物料（liào）和水分的不同結合形式，使排除水分耗費的能量不同（tóng），這就說明幹燥所需要（yào）的熱能也不一樣。
   根（gēn）據物料在一定的幹燥條（tiáo）件下，其水分能否用幹燥（zào）方法除處可分為（wéi）平衡水分和自由水分。在生活中，常會遇到一些物料在濕度較大的空氣中"返（fǎn）潮"的現象，而（ér）這些返潮的物料在幹空氣中又會回複其"幹燥"狀態（tài）。不管"返潮"或（huò）"幹燥"過程，進行到一定（dìng）限度後，物料中的含水量必將趨（qū）於一定值，此值即稱為在此空氣狀（zhuàng）態下的平衡水分（fèn）。物料中所含的大於平衡水（shuǐ）分的那一（yī）部水分，可以在（zài）幹燥過程中從濕物料中去除，稱之自由（yóu）水分。

    濕物料的幹（gàn）燥過程

   1、濕（shī）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）流動速度、濕度和溫（wēn）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，物料的溫度低，因此空氣與物（wù）料之間存在（zài）著傳熱推動力，空氣（qì）以對流的方式把熱量傳遞給物料，物料接受了這項熱量（liàng），用來氣（qì）化其中的水分，並不斷地被氣流帶走，而物料的濕含量不斷下降。當物料的（de）濕含量下降到平衡水分時，幹燥過（guò）程（chéng）結束。
物料幹燥過程中，存在著傳熱和傳質兩（liǎng）個相互的過程，所謂傳熱就（jiù）是熱空氣將熱量傳遞給物料，用於（yú）氣化其中（zhōng）的水分並（bìng）加熱物（wù）料，傳質就是物料中的水分蒸發並遷移到熱空氣中，使物料水（shuǐ）分逐漸降（jiàng）低，得（dé）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何尺寸大小，即使是很細的粉料，從微觀（guān）也（yě）可看成是有一定尺（chǐ）寸的顆粒，實際（jì）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（de），在幹燥（zào）理論上就將傳熱傳質過程分為熱氣流與物料表麵的傳熱傳質過程和物料內部的傳熱傳（chuán）質（zhì）過（guò）程。由於這兩種過程的不同而影響了物料的（de）幹燥過程，兩者（zhě）在不同幹燥階段起著不同的（de）主導和約束（shù）作用，這就導（dǎo）致了一般濕物料幹（gàn）燥時前一階段總（zǒng）是以較快且穩定的速度進行，而（ér）後一階段則是以越來越慢的速度進行，所（suǒ）以我們（men）就將幹燥過（guò）程分為（wéi）等速幹燥階段和降速幹燥階段。

（1） 等速幹燥階段
在等速幹燥段內（nèi），物料（liào）內部水分擴散至表麵的速度，可以使物料表麵保（bǎo）持著充（chōng）分的濕潤，即表麵的濕含（hán）量大於幹燥介質的^大（dà）吸（xī）濕能力，所（suǒ）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（tiáo）件（氣流溫度、濕度、速度）基本保（bǎo）持不變，所以幹燥脫水速度也基本（běn）一致，故稱為等速幹（gàn）燥階段，此（cǐ）一階段熱氣流與物料表麵之間的傳熱傳質過程起著主導作用。因此，提（tí）高氣（qì）流速度和溫度，降低空氣濕度就都（dōu）有利於提高等速階段的幹燥（zào）速度。等速（sù）階段物料吸收的熱量（liàng）幾乎全部都用於蒸發水分（fèn），物料很少升溫，故熱效率很高。可以說等速段內的脫水是較（jiào）容易的，所去（qù）除的水分，純屬非（fēi）結合（hé）水（shuǐ）分。

（2） 降速（sù）幹燥階段
隨著物料的水分含量不斷降低，物料內部水（shuǐ）分的遷移速度（dù）小於（yú）物料表麵的（de）氣化速度（dù），幹燥過程受物料（liào）內部傳熱傳質作用的製約，幹燥的速度越來越慢，此（cǐ）階段稱為降速幹（gàn）燥階（jiē）段，有以（yǐ）下幾個特點：
  降速（sù）段的幹燥速率與物料的濕含量有關，濕（shī）含量越低，幹燥速率越小。這是與等速段不同的（de）第一個特點；
  降速段的幹燥速率與物料的（de）厚度或直（zhí）徑很有關（guān）係，厚度越厚，幹燥速率越小。這是（shì）第二個特點（diǎn）；
  當降速（sù）階段開始以後，由於幹燥速率逐漸減小，空氣傳給物料的熱量，除作為氣化水分用之外，尚有一部分將使物料的溫度升高，直至（zhì）^後接近於空氣的（de）溫度。這是第三個特點；
  降速段的水分在物料（liào）內部進行氣化，然後以蒸汽的形態擴散至表麵，所以降速階段的幹燥速率完（wán）全（quán）取決於水分和蒸（zhēng）汽（qì）在物料內部的擴散速度。因（yīn）此也（yě）把降速段稱作內（nèi）部擴散控製階段（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（jiàn），而是提高物料內（nèi）部（bù）濕份（fèn）擴散速度的問題。提高物料的溫度，減小物料的厚度都是很有效的辦法。這是第（dì）五個特點。
   相對等速（sù）幹燥階段，降速段的幹燥脫水要困難得多，能耗也（yě）要高得多。
所以為（wéi）了提高幹燥速度，降低能耗，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、切短等方法減小物料的幾何尺寸，以有利於幹燥過程（chéng）的進行。

    幹燥（zào）方法

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

  幹燥方法（fǎ）有三類（lèi）：

（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（jī）械脫水法隻能除去物料中部分自由（yóu）水分，結合水分仍殘留在（zài）物料中，因此，物料經機械脫（tuō）水後物（wù）料含水率（lǜ）仍然很（hěn）高，一般為40～60％。但機械脫水法是一（yī）種^經濟的方法。

（2） 加（jiā）熱幹燥法
也就是我們常說的幹燥，它利用熱能加熱物料，氣化物料中的水分。除去物料中（zhōng）的水分需要消耗一定的熱能。通常是利用空氣來幹燥物料，空氣預先被加熱送入幹燥器，將（jiāng）熱量傳遞給物（wù）料，氣化物料中的水分，形（xíng）成水蒸汽，並隨空（kōng）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（hé）水分，達到（dào）產品或原料所要求的含水率。

（3） 化學除濕法
是利用吸（xī）濕劑（jì）除去氣體、液體（tǐ）、固體物料中（zhōng）的少量（liàng）水分，由於吸濕劑的除濕能力有限，僅用於除去物料中的微量水分。因此生（shēng）產中應用很少。
在實際生產過程中，對於高濕物料一般均盡可能先（xiān）用機械脫水法去（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）。