干燥原理

干燥原理

  1.外部条件控制的干燥过程

   在干燥过程中基本的外部变量为温度、湿度、空气的流速和方向、物料的物理形态、搅动状况，以及在干燥操作时干燥器的持料方法。外部干燥条件在干燥的初始阶段，即在排除非结合表面湿分时特别重要，因为物料表面的水分以蒸汽形式通过物料表面的气膜向周围扩散，这种传质过程伴随传热进行，故强化传热便可加速干燥。但在某些情况下，应对干燥速率加以控制，例如瓷器和原木类物料在自由湿分排除后，从内部到表面产生根大的湿度梯度，过快的表面蒸发将导致显著的收缩，即过度干燥和过度收。这会在物料内部造成很高的应力、致使物料较裂或弯曲。在这种情况下，应采用相对湿度较高的空气，既保持较高的干燥速率又防止出现质量缺陷。此外，根茎类蔬菜和水果切片如在中干燥过快，会形成表面结壳导致临界含水量的提高而不利于干燥全过程速率的提高。

2.内部条件控制的干燥过程.在物料表面没有充足的自由水分时，热量传至湿物料后，物料就开始升温并在其内部形成温度梯度，使热量从外部传入内部，而湿分从物料内部向表面迁移。这种过程的机理因物料结构特征而异。主要为扩散、毛细管流和由于干燥过程的收缩而产生的内部压力。在临界混含量出现至物料干燥到很低的最终湿含量时，内部湿分迁移成为控制因素，了解湿分的这种内部迁移是很重要的。一些外部可变量，如空气用量，通常会提高表面蒸发速率，此时则降低了重要性。如物料允许在较高的温度下停留较长的时间就有利此过程的进行。这可使物料内部温度较高从而造成蒸汽压梯度使湿分扩散到表面并会同时使液体湿分迁移。对内部条件控制的干燥过程，其过程的强化手段是有限的，在允许的情况下，减小物料的尺寸，以降低湿分(或汽体)的扩散阻力是很有效的。施加振动、脉冲、超声波有利于内部水分的扩散。而由微波提供的能量则可有效地使内部水分汽化，此时如捕以对流或拙真空则有利于水蒸气的排除。