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辐射干燥机的分类应用范围以及性能特点分析
一、辐射干燥机概述
   各种电磁辐射波长在太阳光谱到微波范围内,太阳光辐射只穿透物料的表面。根据太阳辐射的波长,物料只能够吸收一部分入辐射。在粉粒包衣、片状、胶膜等物料的干燥中常使用红外线辐射。煤泥烘干机尽管大多数潮湿物料在50-60Hz频率的电流中是不良导体,但在高频中阻抗会急剧下降。这种辐射可以用来加热颗粒,减少对内部传热的阻力。吸收的能量由水分子来选择,物料的干燥过程达到节能作用。但因这种干燥方式成本和运行费用高,所以只有贵重物料才可采用。
   辐射传热干燥是依靠加热板的热辐射能量达到干燥物料的目的,这类干燥装置的关键是辐射能强的辐射加热板和选择物料容易吸收的波长。相当一段时期,都是用3um以下的近红外波段。但近年来,改为用有机物吸收能较高的远红外(大于4um)陶瓷加热板。远红外加热表面吸收较好,所以作为涂膜的干燥效果好。实验表明,离表面1mm之内的物料可以吸收大部分的远红外能,再厚就很难做到均匀干燥。
   微波干燥近年来也得到了越来越多的应用,它是用微波作为晓以大义电磁波直接进入导电体内,使物料中的极性分子和极性基团振动回转,经分子间的内部摩擦,在内部产生热量,达到干燥的目的。这是由电能转变为热能的过程。热效率可达到60%-70%.纯粹用微波干燥运转成本很高,但在减速干燥期间,当水分很难用热空气干燥和传导传热除去时,微波干燥可以作为辅助手段提高干燥速率。在冷冻干燥中,残留的冰也可以用微波干燥法除去。
辐射干燥机主要有远红外干燥机、高频干燥机、超声波干燥机等,这几种干燥机有如下特点:
(1)远红外干燥机
   用电能产生的红外线,就会产生从表面向内部吸收渗透的效果。因此干燥速率较高,热效率也较高。但其性质与光相同,所以照射时不能留有阴影。已用于食品、布匹、木材、皮革、陶瓷坯、煤泥、纸张、浆纱、各种油漆涂料层等物料的干燥。
(2)高频干燥机
   物料置于高频高电压的电场时就会随着水分子运动在物料内部产生均匀摩擦热。这种方法适用于厚板及导热性能差的物料,主要用于木材加工业。已用于烟叶捆、玻璃钢、皮革、布匹、陶瓷坯、木材等物料的干燥。
(3)超声波干燥机
   以适当频率的声波撞击物料,随着激烈的分子运动使空穴作用得以充分发挥,加快了干燥速率,适用于不耐热物料的干燥。

(一)红外线干燥机
   红外线干燥和可见光线一样都是电磁波。波长为0.72-2.5um的叫近红外线;把波长为2.5-1000um的叫远红外线。红外线干燥器就是利用红外线源发出的红外线,照射被干燥物料的表面,部分红外线被物料吸收后,在物料内部转变成热能,加热物料使水分气化,达到干燥的目的。红外线干燥机的结构特点与箱式干燥机相似。其工艺特点为:
(1)加热物料的速度快,物料内温度分布均匀。利用红外线干燥粒状物料、薄层物料、纺织品等,其水分气化强度要比对流干燥和传导传热干燥大几十倍。这是因为传递给物料的热量大大超过了对流干燥。例如,在干燥的第一阶段中,即恒速干燥段中,当空气温度为100℃,相对湿度为5%,速度2m/s以及与此对应的物料温度等于40℃时,其对流传热为750kcal/m2.h;而采用红外线干燥时(红外线源表面温度为600℃和物料温度为40℃),为22500kcal/m2.h,即红外干燥器要比对流干燥箱提高29倍。
(2)红外线加热干燥是能量直接传递给物料,因此,不需要干燥介质,减少了部分空气带走的热量,热效率较高,应用表明,可以节约能量30%左右。
(3)产品质量好,干燥较均匀,清洁。
(4)干燥时间短,一般物料干燥时间以分计。
(5)设备紧凑,操作灵活。
(6)红外线干燥适用于表面积大而薄的物料。

(二)高频干燥
   湿物料在高频频电场中的干燥,称为高频干燥,因为湿物料在高频电场中,发生介电损失而产生热量的,所以高频干燥又叫做介电加热干燥。从分子运动的角度来看,被干燥的物料处在高频电场中,在高电压交变电场的作用下,湿物料中水分子的排列,跟随着电场的变化而变化,刚分子作摇摆或振动。相邻的水分子振动产生摩擦,而产生热效应,使物料被加热,水分被汽化,达到干燥目的。
整流器把交流电变换成高压直流电供给高频振荡管的阳极,高频变流器为一直流变流器,把自整流器的直流电变换成高频率的交流电,一般将高频电场的频率低于300MHz的称为高频干燥器,高频电场的频率在300-300000MHz之间的称为微波干燥器,目前工业和科研中采用的振荡电子管的频率有915和2450MHz两种。
高频干燥的特点为:
(1)在湿物料内部加热,温度较高,热传递的方向与湿分传递方向一致,有利于提高干燥速率。使物料干燥时间缩短,例如皮革采用真空干燥需7h,而用微波干燥仅需12min.
(2)干燥产品含水率均匀,清洁,且不带菌。提高了产品质量。例如烟叶捆经高频干燥后堆放不会发霉。
(3)高频干燥适用于除去水分量不多,用其他方法干燥易出废品(如物料表面结壳、皱皮及开裂等)物料的干燥。例如磷酸二钙微晶体的干燥、高级皮革的干燥、玻璃钢及烟叶捆的干燥等。
(4)设备复杂,功率较小,干燥成本高。例如用真空高频干燥机干燥烟叶捆,设备总功率为100kw,每除去一公斤水分约耗电1.66kw以上。
(5)高频电场和微波辐射对人体机能会产生有害影响,例如微波功率密度5-10mw/cm2时可使男人睾丸受到伤害;在20-200mw/cm2时,可使眼睛受到伤害等,所以必须注意和加强安全防护措施。

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