干燥器是通過加熱使物料中的濕分(一般指水分或其他可揮發(fā)性液體成分)汽化逸出,以獲得規(guī)定濕含量的固體物料的機(jī)械設(shè)備。
遠(yuǎn)古以來,人類就習(xí)慣于用天然熱源和自然通風(fēng)來干燥物料,*受自然條件制約,生產(chǎn)能力低下。隨生產(chǎn)的發(fā)展,它們逐漸為人工可控制的熱源和機(jī)械通風(fēng)除濕手段所代替。
近代干燥器開始使用的是間歇操作的固定床式干燥器。19世紀(jì)中葉,洞道式干燥器的使用,標(biāo)志著干燥器由間歇操作向連續(xù)操作方向的發(fā)展?;剞D(zhuǎn)圓筒干燥器則較好地實(shí)現(xiàn)了顆粒物料的攪動(dòng),干燥能力和強(qiáng)度得以提高。一些行業(yè)則分別發(fā)展了適應(yīng)本行業(yè)要求的連續(xù)操作干燥器,如紡織、造紙行業(yè)的滾筒干燥器。
20世紀(jì)初期,乳品生產(chǎn)開始應(yīng)用噴霧干燥器,為大規(guī)模干燥液態(tài)物料提供了有力的工具。40年代開始,隨著流化技術(shù)的發(fā)展,高強(qiáng)度、高生產(chǎn)率的沸騰床和氣流式干燥器相繼出現(xiàn)。而冷凍升華、輻射和介電式干燥器則為滿足特殊要求提供了新的手段。60年代開始發(fā)展了遠(yuǎn)紅外和微波干燥器。
干燥過程需要消耗大量熱能,為了節(jié)省能量,某些濕含量高的物料、含有固體物質(zhì)的懸浮液或溶液一般先經(jīng)機(jī)械脫水或加熱蒸發(fā),再在干燥器內(nèi)干燥,以得到干的固體。
干燥的目的是為了物料使用或進(jìn)一步加工的需要。如木材在制作木模、木器前的干燥可以防止制品變形,陶瓷坯料在煅燒前的干燥可以防止成品龜裂。另外干燥后的物料也便于運(yùn)輸和貯存,如將收獲的糧食干燥到一定濕含量以下,以防霉變。由于自然干燥遠(yuǎn)不能滿足生產(chǎn)發(fā)展的需要,各種機(jī)械化干燥器越來越廣泛地得到應(yīng)用。
在干燥過程中需要同時(shí)完成熱量和質(zhì)量(濕分)的傳遞,保證物料表面濕分蒸汽分壓(濃度)高于外部空間中的濕分蒸汽分壓,保證熱源溫度高于物料溫度。
熱量從高溫?zé)嵩匆愿鞣N方式傳遞給濕物料,使物料表面濕分汽化并逸散到外部空間,從而在物料表面和內(nèi)部出現(xiàn)濕含量的差別。內(nèi)部濕分向表面擴(kuò)散并汽化,使物料濕含量不斷降低,逐步完成物料整體的干燥。
物料的干燥速率取決于表面汽化速率和內(nèi)部濕分的擴(kuò)散速率。通常干燥前期的干燥速率受表面汽化速率控制;而后,只要干燥的外部條件不變,物料的干燥速率和表面溫度即保持穩(wěn)定,這個(gè)階段稱為恒速干燥階段;當(dāng)物料濕含量降低到某一程度,內(nèi)部濕分向表面的擴(kuò)散速率降低,并小于表面汽化速率時(shí),干燥速率即主要由內(nèi)部擴(kuò)散速率決定,并隨濕含量的降低而不斷降低,這個(gè)階段稱為降速干燥階段。
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