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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(shù)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(nèi)部擴(kuò)散到表面再?gòu)墓腆w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、紅外線千燥和高頻率干燥等方法。

    一、干燥工藝  

    當(dāng)對(duì)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(shù)情況是熱量)從周圍環(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)程稱外部條件控制過(guò)程，也稱恒速干燥過(guò)程。  

    過(guò)程2：內(nèi)部濕分傳遞到物料表面，隨之再發(fā)生表面蒸發(fā)。物料內(nèi)部濕分的遷移是物料性質(zhì)、溫度和濕含量的函數(shù)，此過(guò)程稱內(nèi)部條件控制過(guò)程，也稱降速干燥過(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。從周圍環(huán)境將熱能傳遞到濕物料的方式有對(duì)流、傳導(dǎo)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(shè)計(jì)上的差別與采用的主要傳熱方法有關(guān)。在大多數(shù)情況下，熱量先傳到濕物料的表面然后傳人物料內(nèi)部。但是介電，射頻或微波干燥時(shí)供應(yīng)的能量在物料內(nèi)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(jié)合表面濕分時(shí)特別重要，因?yàn)槲锪媳砻娴乃忠哉羝问酵ㄟ^(guò)物料表面的氣膜向周圍擴(kuò)散，這種傳質(zhì)過(guò)程伴隨傳熱進(jìn)行，故強(qiáng)化傳熱便可加速干燥。但在某些情況下，應(yīng)對(duì)干燥速率加以控制，例如瓷器和原木類物料在自由濕分排除后，從內(nèi)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(dǎo)致顯著的收縮，即過(guò)度干燥和過(guò)度收縮。這會(huì)在物料內(nèi)部造成很高的應(yīng)力，致使物料皸裂或彎曲。在這種情況下，應(yīng)采用相對(duì)濕度較高的空氣，既保持較高的干燥速率又防止出現(xiàn)質(zhì)量缺陷。此處，根莖類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(jié)殼導(dǎo)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(nèi)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(nèi)部形成溫度梯度，使熱量從外部傳人內(nèi)部，而濕分從物料內(nèi)部向表面遷移，這種過(guò)程的機(jī)理因物料結(jié)構(gòu)特征而異。主要為擴(kuò)散、毛細(xì)管流和由于干燥過(guò)程的收縮而產(chǎn)生的內(nèi)部壓力。在臨界濕含量出現(xiàn)至物料干燥到很低的終濕含量時(shí)，內(nèi)部濕分遷移成為控制因素，了解濕分的這種內(nèi)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(zhǎng)的時(shí)間就有利此過(guò)程的進(jìn)行。這可使物料內(nèi)部溫度較高從而造成蒸汽壓梯度使?jié)穹謹(jǐn)U散到表面并會(huì)同時(shí)使液體濕分遷移。對(duì)內(nèi)部條件控制的干燥過(guò)程，其過(guò)程的強(qiáng)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(kuò)散阻力是很有效的。施加振動(dòng)、脈沖、超聲波有利于內(nèi)部水分的擴(kuò)散。而由微波提供的能量則可有效地使內(nèi)部水分汽化，此時(shí)如輔以對(duì)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(jié)合水或結(jié)合水。有兩種排除非結(jié)合水的方法：蒸發(fā)和汽化。當(dāng)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(xiàn)象是在濕分的溫度升高到沸點(diǎn)時(shí)發(fā)生的，在轉(zhuǎn)筒干燥器中出現(xiàn)的即為此種現(xiàn)象。如果被干燥的物料是熱敏性的，那么出現(xiàn)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(jié)，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(duì)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(duì)應(yīng)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(shè)計(jì)干燥器尺寸，必須了解物料對(duì)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(duì)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(shù)情況下，兩種階段均存在。并對(duì)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(dāng)?shù)颓乙蠼K濕含量極低，則降速階段就很重要，干燥時(shí)間就很長(zhǎng)?？諝馑俣?、溫度、濕度、物料厚度及床層深度對(duì)傳熱速率(也即對(duì)等速干燥階段)全都很重要。當(dāng)擴(kuò)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(dāng)需要很長(zhǎng)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?jié)穹哿项w?；?、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(shè)計(jì)中是極重要的。通常需經(jīng)試驗(yàn)才能獲得這種干燥性能。