Selectie van infrarood verwarmingsbuizen voor het drogen van vochtige materialen: Korte golf of middellange golf?

Capillaire multi-porous colloïdale materialen zijn, zoals eerder vermeld, een van de meest voorkomende soorten materialen in het dagelijks leven en productieprocessen. Voorbeelden zijn hout, leer en voedsel. Deze materialen vormen een belangrijk aandachtspunt in het onderzoek naar drogen vanwege het relatieve gemak waarmee water uit grote capillairen kan worden verwijderd, terwijl de extractie van water uit microcapillairen of celwanden een aanzienlijk grotere uitdaging is. Bij het migratieproces van inwendig vocht in deze materialen zijn dus zowel grote als microcapillairen betrokken, inclusief de afvoer van vrij water binnen de celholtes.

De energie die verbruikt wordt bij het binden van water in het materiaal komt niet alleen tot uiting bij het verdrijven van water uit de celwanden of bij een evenwichtsvochtgehalte, maar gedurende het hele droogproces. Het droogproces moet dus gezien worden als een uitgebreide overdracht van energie en materie. Gezien de complexe structuur van materialen, zoals warmtegevoelige en biologisch actieve materialen (bijv. zaden), zijn de mechanismen van warmte- en massaoverdrachtsprocessen complex.

Water in materialen kan chemisch gebonden, fysisch-chemisch gebonden of mechanisch gebonden zijn. Chemisch gebonden water, waarbij water gebonden is aan vaste stoffen door chemische krachten (bijv. kristalwater in kopersulfaat pentahydraat, CuSO4-5H2O), is meestal moeilijk te verwijderen door verhitting en wordt over het algemeen niet beschouwd als onderdeel van het droogproces, hoewel succesvol drogen met behulp van koolstofvezel infraroodverwarming is bereikt met dolomietkogels.

Fysico-chemische binding treedt op wanneer water of oplosmiddelen zich binden aan materialen door middel van waterstofbruggen of van der Waals krachten. De interactie tussen watermoleculen en het materiaal gebeurt op moleculair niveau, waarbij de eerste laag van vloeibare moleculen zich het sterkst aan het materiaal bindt en de daaropvolgende lagen zich zwakker binden. Veranderingen in de omringende media kunnen deze lagen voorbij de eerste laag gemakkelijk verstoren.

Mechanische binding houdt in dat water oppervlaktespanning vormt binnen de haarvaten van het materiaal. De gecombineerde kracht van water met grote capillairen is zwak, vergelijkbaar met zuiver water, waar de dampdruk van oppervlaktevocht gelijk is aan de verzadigde dampdruk van zuiver water bij elke temperatuur, waardoor water gemakkelijk kan verdampen. In microcapillairen vormt een concave meniscus sterke banden met de capillaire wanden en is de verzadigde dampdruk aan het oppervlak lager dan de verzadigde damp bij dezelfde temperatuur.

Materialen zoals hout, voedsel, fruit, poeders, vezels, verf en coatings reflecteren, verzenden en absorberen infrarode straling. In tegenstelling tot vloeistoffen, colloïden, capillaire poreuze colloïden en amorfe vaste stoffen vertonen ze niet alleen vibratiespectra maar ook rotatiespectra. De energie van de infraroodspectra wordt geabsorbeerd door het materiaal en omgezet in thermische energie.

Tijdens stralingsverhitting krijgen materialen alleen energie door straling te absorberen. Straling die wordt doorgelaten of gereflecteerd draagt niet bij aan verwarming, waardoor absorptiesnelheden een kritieke parameter zijn voor hoe effectief stralingsenergie wordt gebruikt door het materiaal. Analyse van de absorptiespectra van materialen zoals appels, gedroogde appels, aardappels, gedroogde aardappels, theebladeren, hout en verf onthult dat capillaire poreuze colloïden het minst absorberen in het kortegolfgebied, waarbij de absorptiesnelheden toenemen met de golflengte en maximale absorptiepieken bereiken op de grens van de middellange golflengte.

Gezien deze kenmerken en de effecten van watermoleculen in materialen, zoals hout en verf die hydroxyl- en alkylgroepen bevatten, zijn er significante absorptiebanden zichtbaar in het golflengtegebied van 3-6 μm. Water in materialen beïnvloedt het absorptiespectrum aanzienlijk, waarbij vloeibaar water drie absorptiepieken laat zien tussen 5μm-17μm, waardoor dit de optimale absorptiepieken zijn voor infraroodstraling in gehydrateerde natte materialen.

Gebaseerd op de experimentele gegevens zijn voor het effectief drogen van gehydrateerde natte materialen middellangegolf infraroodverwarmingsbuizen nodig.

Voor geavanceerde droogoplossingen met infraroodtechnologie vertrouwt u op Global Quartz Tube om aan uw specifieke behoeften te voldoen. Bezoek voor meer informatie onze website of neem contact met ons op via contact@globalquartztube.com.