Valg af infrarøde varmerør til tørring af hydratiserede, våde materialer: Kortbølge eller mellemlang bølge?

Kapillære, flerporøse kolloide materialer er som tidligere nævnt en af de mest almindelige materialetyper i hverdagen og i produktionsprocesser. Eksempler er træ, læder og fødevarer. Disse materialer er et stort fokus i studiet af tørring på grund af den relative lethed, hvormed vand kan uddrives fra store kapillærer, mens uddrivning af vand fra mikrokapillærer eller cellevægge er betydeligt mere udfordrende. Derfor involverer migrationsprocessen af indre fugt i disse materialer både store og mikrokapillærer, herunder uddrivning af frit vand i cellehulrum.

Den energi, der bruges til at binde vand i materialet, viser sig ikke kun i uddrivningen af vand fra cellevæggene eller ved ligevægtsfugtindholdet, men gennem hele dræningsprocessen. Tørringsprocessen skal derfor ses som en omfattende overførsel af energi og stof. På grund af materialers komplekse struktur, som f.eks. varmefølsomme og biologisk aktive materialer (f.eks. frø), er mekanismerne i varme- og masseoverførselsprocesser komplekse.

Vand i materialer kan være kemisk bundet, fysisk-kemisk bundet eller mekanisk bundet. Kemisk bundet vand, hvor vand er bundet til faste stoffer af kemiske kræfter (f.eks. krystallisationsvand i kobbersulfatpentahydrat, CuSO4-5H2O), er typisk udfordrende at fjerne gennem opvarmning og betragtes generelt ikke som en del af tørringsprocessen, selvom vellykket tørring ved hjælp af infrarød opvarmning af kulfiber er blevet opnået med dolomitkugler.

Fysisk-kemisk binding opstår, når vand eller opløsningsmidler binder sig til materialer gennem hydrogenbindinger eller van der Waals-kræfter. Samspillet mellem vandmolekyler og materiale sker på molekylært niveau, hvor det første lag af væskemolekyler binder sig stærkest til materialet, og de efterfølgende lag binder sig svagere. Ændringer i de omgivende medier kan let forstyrre disse lag ud over det første.

Mekanisk binding indebærer, at vand danner overfladespænding i materialets kapillærer. Den kombinerede kraft af vand med store kapillærer er svag, svarende til rent vand, hvor damptrykket af overfladefugt er lig med det mættede damptryk af rent vand ved enhver temperatur, hvilket letter fordampning af vand. I mikrokapillærer danner en konkav menisk stærke bindinger med kapillærvæggene, og dens overflademættede damptryk er lavere end den mættede damp ved samme temperatur.

Materialer som træ, fødevarer, frugt, pulver, fibre, maling og belægninger reflekterer, transmitterer og absorberer infrarød stråling. I modsætning til væsker, kolloider, kapillærporøse kolloider og amorfe faste stoffer udviser de ikke kun vibrationsspektre, men også rotationsspektre. Energien fra de infrarøde spektre absorberes af materialet og omdannes til varmeenergi.

Under stråleopvarmning får materialer kun energi ved at absorbere stråling. Stråling, der transmitteres eller reflekteres, bidrager ikke til opvarmningen, hvilket gør absorptionshastigheden til en kritisk parameter for, hvor effektivt strålingsenergien udnyttes af materialet. Analyse af absorptionsspektrene for materialer som æbler, tørrede æbler, kartofler, tørrede kartofler, teblade, træ og maling viser, at kapillærporøse kolloider absorberer mindst i det kortbølgede område, hvor absorptionshastigheden stiger med bølgelængden og når maksimale absorptionstoppe ved den mellemlange bølgegrænse.

I betragtning af disse egenskaber og virkningerne af vandmolekyler i materialer, såsom træ og maling, der indeholder hydroxyl- og alkylgrupper, er der tydelige absorptionsbånd i bølgelængdeområdet 3-6 μm. Vand i materialer påvirker absorptionsspektret betydeligt, idet flydende vand viser tre absorptionstoppe mellem 5 μm-17 μm, hvilket gør disse til de optimale absorptionstoppe for infrarød stråling i hydratiserede våde materialer.

Baseret på de eksperimentelle data kræver tørring af hydratiserede, våde materialer effektivt infrarøde varmerør med mellemlange bølger.

For avancerede tørreløsninger, der udnytter infrarød teknologi, kan du stole på, at Global Quartz Tube opfylder dine specifikke behov. For flere detaljer, besøg vores internet side eller kontakt os på contact@globalquartztube.com.