Výběr infračervených topných trubic pro sušení hydratovaných vlhkých materiálů: Krátkovlnné nebo středně dlouhovlnné?

Kapilární víceporézní koloidní materiály, jak již bylo zmíněno, jsou jedním z nejběžnějších typů materiálů, se kterými se setkáváme v každodenním životě a výrobních procesech. Příkladem je dřevo, kůže a potraviny. Tyto materiály jsou hlavním předmětem studia sušení vzhledem k tomu, že vodu lze z velkých kapilár relativně snadno vyloučit, zatímco extrakce vody z mikrokapilár nebo buněčných stěn je podstatně náročnější. V důsledku toho zahrnuje proces migrace vnitřní vlhkosti v těchto materiálech jak velké, tak mikrokapiláry, včetně vylučování volné vody v buněčných dutinách.

Energie spotřebovaná na vazbu vody v materiálu se projevuje nejen při vylučování vody z buněčných stěn nebo při rovnovážném obsahu vlhkosti, ale v průběhu celého procesu odvodňování. Na proces sušení je tedy třeba pohlížet jako na komplexní přenos energie a hmoty. Vzhledem ke složité struktuře materiálů, jako jsou termosenzitivní a biologicky aktivní materiály (např. semena), jsou mechanismy procesů přenosu tepla a hmoty složité.

Voda v materiálech může být vázána chemicky, fyzikálně-chemicky nebo mechanicky. Chemicky vázanou vodu, kdy je voda vázána na pevné látky chemickými silami (např. krystalizační voda v pentahydrátu síranu měďnatého, CuSO4-5H2O), je obvykle náročné odstranit zahříváním a obecně se nepovažuje za součást procesu sušení, ačkoli úspěšného sušení pomocí infračerveného ohřevu uhlíkových vláken bylo dosaženo u dolomitových kuliček.

K fyzikálně-chemické vazbě dochází, když se voda nebo rozpouštědla vážou na materiály prostřednictvím vodíkových vazeb nebo van der Waalsových sil. Interakce mezi molekulami vody a materiálem probíhá na molekulární úrovni, kdy se první vrstva molekul kapaliny váže k materiálu nejsilněji a další vrstvy se vážou slaběji. Změny v okolním prostředí mohou tyto vrstvy snadno narušit i mimo první vrstvu.

Mechanická vazba zahrnuje vodu, která vytváří povrchové napětí v kapilárách materiálu. Kombinovaná síla vody s velkými kapilárami je slabá, podobně jako u čisté vody, kde se tlak par povrchové vlhkosti rovná tlaku nasycených par čisté vody při jakékoli teplotě, což usnadňuje snadné odpařování vody. V mikrokapilárách tvoří konkávní meniskus silné vazby se stěnami kapiláry a jeho povrchový tlak nasycené páry je nižší než tlak nasycené páry při stejné teplotě.

Materiály jako dřevo, potraviny, ovoce, prášky, vlákna, barvy a nátěry odrážejí, přenášejí a pohlcují infračervené záření. Na rozdíl od kapalin, koloidů, kapilárně porézních koloidů a amorfních pevných látek vykazují nejen vibrační, ale i rotační spektra. Energie z infračervených spekter je materiálem absorbována a přeměněna na tepelnou energii.

Při radiačním ohřevu získávají materiály energii pouze absorpcí záření. Záření, které je přenášeno nebo odráženo, se na ohřevu nepodílí, takže míra absorpce je rozhodujícím parametrem pro to, jak efektivně je zářivá energie materiálem využívána. Analýza absorpčních spekter materiálů, jako jsou jablka, sušená jablka, brambory, sušené brambory, čajové lístky, dřevo a barva, ukazuje, že kapilární porézní koloidy absorbují nejméně v pásmu krátkých vln, přičemž míra absorpce roste s vlnovou délkou a dosahuje maximálních absorpčních vrcholů na hranici středně dlouhých vln.

Vzhledem k těmto vlastnostem a vlivu molekul vody v materiálech, jako je dřevo a barvy obsahující hydroxylové a alkylové skupiny, jsou patrné významné absorpční pásy v rozsahu vlnových délek 3-6 μm. Voda v materiálech významně ovlivňuje absorpční spektrum, přičemž kapalná voda vykazuje tři absorpční píky v rozmezí 5μm-17μm, což jsou optimální absorpční píky pro infračervené záření v hydratovaných vlhkých materiálech.

Na základě experimentálních údajů je pro účinné sušení hydratovaných mokrých materiálů zapotřebí infračervených topných trubic se středně dlouhými vlnami.

Pro pokročilá řešení sušení využívající infračervenou technologii důvěřujte společnosti Global Quartz Tube, která splní vaše specifické potřeby. Pro více informací navštivte naši webová stránka nebo nás kontaktujte na contact@globalquartztube.com.