Ar atsižvelgiama į infraraudonųjų spindulių sklaidą naudojant anglies pluošto šildymo vamzdžius drėgnoms medžiagoms džiovinti pramoninėje gamyboje?

Pramoninėje gamyboje elektrinis šildymas paprastai naudojamas drėgnoms medžiagoms šildyti ir džiovinti. Pagrindiniai džiovinimo principai yra šie: pirmuoju atveju medžiagos kaitinamos aukštoje aplinkos temperatūroje, kad išdžiūtų; antruoju atveju medžiagoms kaitinti ir džiovinti naudojamos mikrobangų krosnelės; trečiuoju atveju naudojamas kaitinimas infraraudonaisiais spinduliais; ketvirtuoju atveju naudojamas džiovinimas žemoje temperatūroje. Šie procesai skiriasi savo technika, tačiau jų tikslas yra tas pats: pašalinti drėgmę iš drėgnų medžiagų ir gauti sausą produktą, kad būtų sumažintos sandėliavimo ir transportavimo išlaidos bei sandėliavimo trukmė.

Šiandien trumpai aptarsime, ar reikia atsižvelgti į mikroskopinę medžiagų struktūrą ir jų poveikį infraraudonųjų spindulių atspindėjimui ir sklaidai, kai džiovinimui naudojami anglies pluošto šildymo vamzdeliai.

Skysčių ir kietųjų kūnų spinduliuotės sklaidos intensyvumas yra tiesiogiai proporcingas jų termodinaminei temperatūrai ir priklauso nuo medžiagos tankio - paprastai jis didėja, kai tankis didesnis. Be to, jis susijęs su skysčio paviršiaus įtempimu, kuris didėja mažėjant paviršiaus įtempimui. Vandens paviršiaus įtempimo koeficientas yra didžiausias, todėl jo spinduliuotės sklaida, palyginti su kitais skysčiais, yra mažesnė.

Vidutinių ir ilgųjų infraraudonųjų bangų spinduliuotė, sąveikaudama su krakmolo granulėmis arba augalų ląstelėmis, sužadina sudėtingus virpesius. Todėl dalelės virpesiai nėra pastovūs, o dalelės spinduliuotės sklaida apima bendrą atspindžio, lūžio ir antrinio spinduliavimo poveikį.

Sklaidos reiškiniai molekuliniame lygmenyje paprastai pasireiškia ten, kur medžiaga yra nevienalytė, pavyzdžiui, tose vietose, kur yra tankio gradientų, drėgmės gradientų, temperatūros gradientų, anizotropijos ir struktūrinių nehomogeniškumų. Netaisyklingos poros ir kapiliarai medžiagoje, taip pat kapiliarinių skysčių paviršių kraštai gali sukelti spinduliuotės sklaidą ir spinduliuotės krypties pokyčius. Taigi, tiriant anglies pluošto kaitinimo vamzdelių infraraudonosios spinduliuotės poveikį, būtina atsižvelgti į tai, ar šie sklaidos efektai gali turėti įtakos spinduliuotei.

Augalinių medžiagų porų sieneles ir ląstelių membranas sudaro koloidinės dalelės, kurios medžiagoje yra sklaidos centrai, todėl vyksta daugybinė sklaida. Net mažesnio nei 1 μm storio medžiagose gali atsirasti daugiau nei du kartotinės sklaidos atvejai, sugeriantys spinduliuotės energiją. Todėl medžiagos savybės ir spindulinis šilumos perdavimas yra glaudžiai susiję.

Tokios medžiagos kaip mediena, arbata ir vaisiai turi akytą koloidinę struktūrą, kuri pasižymi didelėmis infraraudonųjų spindulių sugerties juostomis apie 20 μm bangos ilgio. Tokią didelę absorbciją lemia tai, kad infraraudonąją spinduliuotę sugeria visi akytosios koloidinės struktūros komponentai. Todėl naudojant anglies pluošto kaitinimo vamzdžius šioms medžiagoms šildyti arba džiovinti, labai svarbu suderinti medžiagų didžiausios sugerties bangos ilgius.

Medžiagos, kuriose yra drėgmės, ypač tam tikrose spektro juostose, pasižymi mažu infraraudonųjų spindulių atspindžiu. Tai ypač pastebima drėgmės turinčios medienos paviršiniuose sluoksniuose, dėl to sumažėja atspindžio koeficientas. Didėjant drėgmės kiekiui šiose spektro juostose, didėja ir infraraudonosios spinduliuotės energijos sugerties greitis.