Βασικά χαρακτηριστικά υλικών στη μηχανική ξήρανσης

Στον τομέα της μηχανικής της ξήρανσης, η σκληρή δουλειά των ερευνητών που μελετούν τη δυναμική της ξήρανσης είναι απαραίτητη. Χωρίς τον αδιάκοπο πειραματισμό τους, δεν θα είχαμε έτοιμες προς χρήση παραμέτρους διεργασίας για την ξήρανση ή το ψήσιμο προϊόντων με τη χρήση θερμαντικών στοιχείων ινών άνθρακα. Η δυναμική της ξήρανσης περιλαμβάνει τη μελέτη της αφυδάτωσης των υλικών κατά τη διάρκεια της διαδικασίας ξήρανσης και τη σχέση της με διάφορους παράγοντες που τη διέπουν. Οι παράγοντες αυτοί χωρίζονται σε δύο κύριες κατηγορίες.

Η πρώτη κατηγορία είναι τα χαρακτηριστικά των ίδιων των υλικών, συμπεριλαμβανομένων των δομικών χαρακτηριστικών, των βιολογικών χαρακτηριστικών, των χαρακτηριστικών των αχλαδιών και των θερμοφυσικών ιδιοτήτων. Αυτοί είναι εγγενείς παράγοντες.

Η δεύτερη κατηγορία περιλαμβάνει τις συνθήκες θέρμανσης, οι οποίες περιλαμβάνουν παραμέτρους και μεθόδους θέρμανσης. Στις παραμέτρους θέρμανσης περιλαμβάνονται η θερμοκρασία θέρμανσης ακτινοβολίας, η ισχύς θέρμανσης, οι θερμοκρασίες ξηρού και υγρού βολβού, η κατεύθυνση και η ταχύτητα της ροής του αέρα. Οι μέθοδοι θέρμανσης περιλαμβάνουν την παροχή σταθερής και μεταβλητής θερμοκρασίας, την ταχεία ή αργή αύξηση της θερμοκρασίας, τη διάρκεια σταθερής θερμοκρασίας και τις μεθόδους ψύξης. Πρόκειται για εξωτερικούς παράγοντες.

Με την ενσωμάτωση εσωτερικών και εξωτερικών παραγόντων, ο στόχος είναι να κατανοήσουμε πώς η υγρασία στο εσωτερικό των διαφόρων υλικών διαχέεται στην επιφάνειά τους και εξατμίζεται από εκεί. Αυτό περιλαμβάνει τη μελέτη της αντίστασης που συναντά η υγρασία καθώς μεταναστεύει ή διαχέεται στο εσωτερικό των υλικών και πώς αυτές οι αντιστάσεις σχετίζονται με τη δομή των υλικών και την ικανότητά τους να απορροφούν εξωτερική ενέργεια. Πρόκειται για μια διερεύνηση των χαρακτηριστικών μεταφοράς θερμότητας και μάζας των υγρών υλικών. Η δυναμική ξήρανσης, με βάση την αναζήτηση νόμων ξήρανσης υλικών, καθορίζει βελτιστοποιημένα συστήματα θέρμανσης και κύκλους ξήρανσης. Αυτό παρέχει μια θεωρητική βάση για το σχεδιασμό νέων διεργασιών και τη μετασκευή παλαιωμένου εξοπλισμού, με στόχο τόσο την εξοικονόμηση ενέργειας όσο και τη διασφάλιση της ποιότητας ξήρανσης.

Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας ξήρανσης, οι ιδιότητες του υπό ξήρανση υλικού - όπως η δομή, το σχήμα, το μέγεθος, η θερμική σταθερότητα και η χημική σταθερότητα - είναι καθοριστικής σημασίας για τον καθορισμό της τεχνικής ξήρανσης. Ειδικότερα, τα νέα χαρακτηριστικά του υλικού που παράγονται από το συνδυασμό της υγρασίας με διαφορετικούς τύπους υλικών είναι οι σημαντικότεροι παράγοντες που επηρεάζουν τη διαδικασία ξήρανσης. Ο τρόπος με τον οποίο η υγρασία συνδυάζεται με τα στερεά υλικά επηρεάζει την ευκολία απομάκρυνσης της υγρασίας από τα υλικά. Για να κατακτηθούν οι κανόνες αφυδάτωσης, είναι πρώτα απαραίτητο να μελετηθούν οι τρόποι σύνδεσης του νερού με τα υλικά.

Ας εμβαθύνουμε στον τρόπο με τον οποίο οι ουσίες στη φύση μπορούν να ταξινομηθούν με βάση την αλληλεπίδρασή τους με το νερό σε τρεις κατηγορίες:

1. Τριχοειδή πορώδη σώματα, επίσης γνωστά ως πορώδη μέσα. Σε αυτά τα υλικά, το μέγεθος μεταβάλλεται ελάχιστα ή καθόλου με τις μεταβολές της περιεκτικότητας σε νερό. Ωστόσο, γίνονται εύθραυστα καθώς μειώνεται η υγρασία και ορισμένα μπορούν να μετατραπούν σε σκόνη, όπως το κοκ, ο ξυλάνθρακας, το χώμα, η άμμος, τα τούβλα και ορισμένα οικοδομικά υλικά. Οι τριχοειδείς δυνάμεις σε αυτά τα υλικά υπερβαίνουν κατά πολύ τις περιφερειακές τους δυνάμεις, επομένως μόνο αυτές καθορίζουν την εσωτερική κατανομή της υγρασίας. Όταν η ουδετερότητα συγκρίνεται με τις τριχοειδείς δυνάμεις, τα υλικά αυτά αναφέρονται ως πορώδη σώματα. Στα πορώδη σώματα, η σύνδεση των υλικών με το νερό γίνεται κυρίως μέσω των τριχοειδών δυνάμεων, η οποία είναι μια σχετικά απλή μέθοδος σύνδεσης, όπου τα μόρια του νερού υπάρχουν σε κατάσταση ελεύθερης ρίζας.
2. Κολλοειδή. Τα υλικά αυτά αλλάζουν σε μέγεθος και όγκο καθώς μεταβάλλεται η περιεκτικότητά τους σε νερό. Υπάρχουν δύο τύποι κολλοειδών: εκείνα που διαστέλλονται απεριόριστα κατά την απορρόφηση νερού, χάνουν τις αρχικές γεωμετρικές τους διαστάσεις και τελικά διαλύονται, γνωστά ως απεριόριστα διασπειρόμενα σώματα, όπως το αραβικό κόμμι- και εκείνα που απορροφούν μόνο μια ορισμένη ποσότητα νερού, διαστέλλονται σε ορισμένο βαθμό και διατηρούν το γεωμετρικό τους σχήμα, γνωστά ως πεπερασμένα διασπειρόμενα σώματα, όπως η ζελατίνη. Σε αυτά τα υλικά, τα μικρο-καπιάρια είναι πολύ μικρά, συγκρίσιμα σε μέγεθος με τα μόρια των υλικών, καθιστώντας την αφυδάτωση δύσκολη.
3. Τριχοειδή πορώδη κολλοειδή. Τα υλικά αυτά διαθέτουν τα χαρακτηριστικά και των δύο παραπάνω κατηγοριών, έχοντας μια τριχοειδή πορώδη δομή με κολλοειδείς ιδιότητες στα τριχοειδή τοιχώματα ή στα κυτταρικά τους τοιχώματα, τα οποία είναι ελαστικά και μπορούν να απορροφούν νερό για να διαστέλλονται και να συστέλλονται κατά την αφυδάτωση, όπως το ξύλο, το δέρμα, οι σπόροι και τα τρόφιμα.

GlobalQT specializes in the manufacture of θερμαντικά στοιχεία από ανθρακονήματα and other quartz-based products designed to enhance industrial drying processes. For more information on our solutions, please visit our δικτυακός τόπος ή επικοινωνήστε μαζί μας μέσω email στο contact@globalquartztube.com.