Избор на инфрачервени нагревателни тръби за сушене на хидратирани влажни материали: Късовълнови или среднодълговълнови?

Както вече беше споменато, капилярните многопорести колоидни материали са един от най-често срещаните видове материали, които се срещат в ежедневието и в производствените процеси. Примери за това са дървото, кожата и храните. Тези материали са основен фокус в изследването на сушенето поради относителната лекота, с която водата може да бъде изхвърлена от големи капиляри, докато извличането на вода от микрокапиляри или клетъчни стени е значително по-трудно. Следователно процесът на миграция на вътрешна влага в тези материали включва както големи, така и микрокапиляри, включително изхвърляне на свободна вода в клетъчните кухини.

Енергията, която се изразходва за свързването на водата в материала, се проявява не само при изхвърлянето на водата от клетъчните стени или при равновесно съдържание на влага, но и по време на целия процес на дрениране. По този начин процесът на сушене трябва да се разглежда като цялостен трансфер на енергия и материя. Като се има предвид сложната структура на материалите, като например термочувствителните и биологично активните материали (напр. семена), механизмите на процесите на пренос на топлина и маса са комплексни.

Водата в материалите може да бъде химически свързана, физико-химически свързана или механично свързана. Химически свързаната вода, при която водата е свързана с твърдите вещества чрез химически сили (напр. кристализационна вода в меден сулфат пентахидрат, CuSO4-5H2O), обикновено е трудна за отстраняване чрез нагряване и обикновено не се счита за част от процеса на сушене, въпреки че е постигнато успешно сушене с доломитови топки чрез инфрачервено нагряване с въглеродни влакна.

Физико-химичното свързване се случва, когато водата или разтворителите се свързват с материалите чрез водородни връзки или сили на Ван дер Ваалс. Взаимодействието между молекулите на водата и материала се осъществява на молекулярно ниво, при което първият слой от молекули на течността се свързва най-силно с материала, а следващите слоеве се свързват по-слабо. Промените в заобикалящата среда могат лесно да нарушат тези слоеве отвъд първия.

Механичното свързване включва вода, която образува повърхностно напрежение в капилярите на материала. Комбинираната сила на водата с големите капиляри е слаба, подобно на чистата вода, при която налягането на парите на повърхностната влага е равно на налягането на наситените пари на чистата вода при всяка температура, което улеснява лесното изпаряване на водата. При микрокапилярите вдлъбнатият менискус образува силни връзки със стените на капилярите и налягането на парите на повърхността му е по-ниско от налягането на наситените пари при същата температура.

Материали като дърво, храни, плодове, прахове, влакна, бои и покрития отразяват, предават и поглъщат инфрачервената радиация. За разлика от течностите, колоидите, капилярно порьозните колоиди и аморфните твърди вещества те показват не само вибрационни, но и ротационни спектри. Енергията от инфрачервените спектри се поглъща от материала, като се превръща в топлинна енергия.

При радиационно нагряване материалите получават енергия само чрез поглъщане на радиация. Предадената или отразена радиация не допринася за нагряването, поради което степента на поглъщане е критичен параметър за това колко ефективно се използва радиационната енергия от материала. Анализът на спектрите на поглъщане на материали като ябълки, сушени ябълки, картофи, сушени картофи, чаени листа, дърво и боя разкрива, че капилярните порести колоиди поглъщат най-малко в късовълновия диапазон, като скоростта на поглъщане нараства с дължината на вълната и достига максимални пикове на поглъщане на границата на средно дългите вълни.

Като се имат предвид тези характеристики и въздействието на водните молекули в материали като дърво и боя, съдържащи хидроксилни и алкилни групи, се наблюдават значителни абсорбционни ленти в диапазона на дължината на вълната 3-6 μm. Водата в материалите оказва значително влияние върху спектъра на поглъщане, като течната вода показва три пика на поглъщане в диапазона 5μm-17μm, което прави тези пикове оптимални за поглъщане на инфрачервено лъчение в хидратирани влажни материали.

Въз основа на експерименталните данни, ефективното сушене на хидратирани мокри материали изисква инфрачервени нагревателни тръби със средно дълги вълни.

За усъвършенствани решения за сушене, използващи инфрачервена технология, се доверете на Global Quartz Tube, за да посрещнете специфичните си нужди. За повече информация посетете нашите уебсайт или се свържете с нас на contact@globalquartztube.com.