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真空微波低温干燥技术探讨

发布时间: 2019-01-28 15:24

干燥的目的是为了使湿物料脱湿干燥后便于运输、加工、处理、贮藏使用并保证产品的质量。按干燥过程的压力不同,可分为常压干燥和真空干燥。按干燥过程的加热方式不同可分为传导干燥(又称为间接加热干燥)、对流干燥(又称为直接加热干燥)和辐射干燥。真空微波干燥是在真空气氛中实施微波辐射直接加热湿介质的干燥。是一种结合真空干燥和辐射干燥的新颖干燥方式。

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1、干燥机理

各种干燥方式有不同的干燥机理,如热风干燥是一种外部加热的干燥方式,即热量是由湿物料的外部传入内部的,通常是使湿物料在高湿的热空气(或其他介质)中预热,然后降低空气(或介质)的温度、湿度,使湿物料形成内部大、外部小的水蒸气分压力差,水分以液态和气态两种形式由内部向外部移动,并通过湿物料表面汽化散发,水蒸汽被物料周围的介质带出,使湿物料由表及里脱湿干燥。可见,湿物料中存在内高外低的含水率梯度,而在加热干燥时,湿物料中的温度梯度又是外高内低,根据水分子运动学的原理,含水率梯度迫使水分由内部向外部流动,而温度梯度却迫使水分由外部向内部移动,这种现象使得湿物料的干燥过程不能均衡、连续地进行。为避免这种不利于物料干燥的现象,提高干燥速率,必须设法使温度梯度和含水率梯度在干燥过程中保持一致。



2、真空干燥机理和特点

2.1 真空干燥机理

当容器内介质的绝对压力比大气压力低时定义其低于大气压力的差值为真空度即

PV= Pb-P

式中:Pv为真空度,Pa:Pb为当地大气压力,Pa:P为容器内空气的绝对压力,Pa。

当湿物料表面空气水蒸汽分压力高于热风中水蒸汽分压力时定义二者的差值为湿推动力,即:

DP=Pmw—PW

式中DP为湿推动力,Pa:Pmw 为湿物料表面空气水蒸气分压力,Pa:Pw 为热风所含水蒸汽分压,Pa

真空干燥的机理是根据水和一般湿介质的热物理特性,在一定的介质分压力作用下,对应一定的饱和温度,真空度越大,湿物料所含的水或湿介质对应的饱和温度越低(沸点温度低),越易汽化逸出而使物料干燥。在真空干燥中,当真空度加大,达到对应的相对较低的饱和温度时,水或湿介质就激烈地汽化。水或湿介质沸点温度的降低,加大了湿物料内外的湿推动力DP加速了水分或湿介质由湿物料内部向表面移动和由表面向周围空气散发的速度,从而加快了干燥过程。所以,真空干燥可以在低温条件下对物料进行干燥,且预热时间短,使整个干燥过程的时间大为缩短。


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2.2 真空干燥特点

(1)以较低的干燥温度来干燥热敏性的物料;

(2)适用于干燥过程中怕被空气中氧气氧化的厌氧物料;

(3)可以在较低的干燥温度下使物料脱湿干燥热能利用率高;

(4)适用于干燥含有溶剂或有毒气体的物料对溶剂和有害气体的回收较容易;

(5)可用于终含水率要求较低的物料的深度干燥。

3 微波干燥机理和特点

3.1 微波干燥机理

微波干燥的机理是根据利用强高频交流电压产生的微波被湿物料中的水分或湿介质直接吸收,使水分子或极性分子振动,互相激烈地碰撞摩擦而在物料内部产生热量,所含水分因极化生热而达到沸点汽化,它不象其他干燥方法那样热量是从湿物料外部传入的。微波干燥时,应选择合适的微波波长和强度,而且要与被吸收的湿介质相匹配。鉴于微波干燥是使湿物料内部的水分(极性分子)吸收微波极化生热而升温的,因此湿物料内部水分多、温度高,而其表面水分少、温度低。在微波干燥过程中,湿物料的温度梯度是内高外低,含水率梯度也是内高外低,所以,微波干燥的温度梯度和含水率梯度二者方向始终是一致的。因此,对同一个湿物料经不同的干燥方式处理达到相同的终含水率时,微波干燥时间短,而且与湿物料的形状、规格关系甚少。另外,由于干物料为非极性分子,在干燥过程中本身不直接吸收微波产生热量,仅间接得到水分或湿介质的传热,所以干物料的温度总是低于水分或湿介质温度的,则在设定的低温下干燥热敏性物料时,其有效成份不宜丢失,干燥质量好。

3.2 微波干燥特点

(1)直接加热湿物料内部的水分或湿介质,物料干燥的预热时间短;

(2)在干燥过程中 物料的温度梯度和含水率梯度二者方向始终一致,干燥速度快,干燥热效率高;

(3)由于湿物料内部水分或湿介质的温度高于干物料的温度,所以,干燥后的物料质量好;

(4)对形状复杂,且初含水率分布不均匀的物料,可以进行较均匀的脱湿干燥,使干燥后物料的终含水率分布均匀,达到干燥要求。

(5)采用电磁波能量加热,加热的能量控制无滞后现象,可以达到快速加热,易实施自动控制;

(6)仅湿物料中的水分或湿介质受热升温,而烘房和干燥炉壁不受热,有利于改善车间的工作环境,不至于温度太高。



4、真空微波低温干燥的机理和特点

4.1 真空微波低温干燥的机理

真空微波低温干燥技术是一种将真空干燥和微波干燥复合的干燥技术,对一些有特殊干燥要求的湿物料,可以在设定的真空气氛中,采用微波直接对湿物料中的水分或湿介质进行加热干燥。利用一定的真空度实施低温干燥,结合微波干燥是内部加热的特点,对湿物料采用真空微波低温干燥,其干燥速度快、干燥质量好,所以,真空微波低温干燥是一种新的干燥技术。

4.2 真空微波低温干燥特点

(1)可以根据需要,设定一定的真空度实施低温干燥,湿物料中的水分或湿介质吸收微波产生热量升温汽化脱湿干燥

(2)真空状态下进行干燥,容器内的空气含量低、氧气少、厌氧物料的有效成份不宜被氧化。同时还可以减少空气中的粉尘和有害物对物料的污染,达到较高的净化标准。

(3)湿物料直接吸收微波能量转化成热能,所以其加热的能量控制无滞后现象,干燥速度快、干燥均匀,而且可以进行深度干燥,还具有干燥热效率高,节能等优点。

(4)适用于形状复杂、所含水分不均匀的湿物料进行低温均匀干燥。

(5)干燥容器和干物料本身不吸收微波不发热,则可以较好地保持干物料的有效成份。

(6)可采用物料旋转或微波发射源的转动,产生多次反射来实施物料的均匀干燥。



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