Wybór rur grzewczych na podczerwień do suszenia uwodnionych mokrych materiałów: Fala krótka czy fala średniej długości?

Kapilarne, wieloporowate materiały koloidalne, jak wspomniano wcześniej, są jednym z najczęstszych rodzajów materiałów spotykanych w życiu codziennym i procesach produkcyjnych. Przykłady obejmują drewno, skórę i żywność. Materiały te są głównym przedmiotem badań nad suszeniem ze względu na względną łatwość, z jaką woda może zostać wydalona z dużych kapilar, podczas gdy ekstrakcja wody z mikrokapilar lub ścian komórkowych jest znacznie trudniejsza. W związku z tym proces migracji wilgoci wewnętrznej w tych materiałach obejmuje zarówno duże, jak i mikrokapilary, w tym wydalanie wolnej wody w jamach komórkowych.

Energia zużywana na wiązanie wody w materiale przejawia się nie tylko w wydalaniu wody ze ścian komórkowych lub w wilgotności równowagi, ale w całym procesie odwadniania. Dlatego proces suszenia powinien być postrzegany jako kompleksowy transfer energii i materii. Biorąc pod uwagę złożoną strukturę materiałów, takich jak materiały termowrażliwe i biologicznie aktywne (np. nasiona), mechanizmy procesów wymiany ciepła i masy są złożone.

Woda w materiałach może być związana chemicznie, fizykochemicznie lub mechanicznie. Woda związana chemicznie, w której woda jest związana z ciałami stałymi siłami chemicznymi (np. woda krystalizacyjna w pięciowodnym siarczanie miedzi, CuSO4-5H2O), jest zazwyczaj trudna do usunięcia poprzez ogrzewanie i nie jest ogólnie uważana za część procesu suszenia, chociaż skuteczne suszenie za pomocą ogrzewania podczerwienią z włókna węglowego zostało osiągnięte za pomocą kulek dolomitowych.

Wiązanie fizyko-chemiczne występuje, gdy woda lub rozpuszczalniki wiążą się z materiałami za pomocą wiązań wodorowych lub sił van der Waalsa. Interakcja między cząsteczkami wody a materiałem zachodzi na poziomie molekularnym, gdzie pierwsza warstwa cząsteczek cieczy wiąże się najsilniej z materiałem, a kolejne warstwy wiążą się słabiej. Zmiany w otaczających mediach mogą łatwo zakłócić te warstwy poza pierwszą.

Wiązanie mechaniczne obejmuje wodę tworzącą napięcie powierzchniowe w kapilarach materiału. Połączona siła wody z dużymi kapilarami jest słaba, podobna do czystej wody, gdzie prężność pary wilgoci powierzchniowej jest równa prężności pary nasyconej czystej wody w każdej temperaturze, ułatwiając łatwe odparowanie wody. W mikrokapilarach wklęsły menisk tworzy silne wiązania ze ściankami kapilary, a jego ciśnienie pary nasyconej na powierzchni jest niższe niż ciśnienie pary nasyconej w tej samej temperaturze.

Materiały takie jak drewno, żywność, owoce, proszki, włókna, farby i powłoki odbijają, transmitują i absorbują promieniowanie podczerwone. W przeciwieństwie do cieczy, koloidów, porowatych koloidów kapilarnych i amorficznych ciał stałych, wykazują one nie tylko widma wibracyjne, ale także widma rotacyjne. Energia z widm podczerwieni jest pochłaniana przez materiał, przekształcając ją w energię cieplną.

Podczas ogrzewania radiacyjnego materiały zyskują energię jedynie poprzez pochłanianie promieniowania. Promieniowanie, które jest transmitowane lub odbijane, nie przyczynia się do ogrzewania, co sprawia, że współczynnik absorpcji jest krytycznym parametrem określającym, jak skutecznie energia promieniowania jest wykorzystywana przez materiał. Analiza widm absorpcji materiałów takich jak jabłka, suszone jabłka, ziemniaki, suszone ziemniaki, liście herbaty, drewno i farba pokazuje, że porowate koloidy kapilarne absorbują najmniej w zakresie fal krótkich, przy czym współczynniki absorpcji rosną wraz z długością fali i osiągają maksymalne wartości szczytowe absorpcji na granicy fal średnio-długich.

Biorąc pod uwagę te cechy i wpływ cząsteczek wody w materiałach, takich jak drewno i farby zawierające grupy hydroksylowe i alkilowe, widoczne są znaczące pasma absorpcji w zakresie długości fal 3-6 μm. Woda w materiałach znacząco wpływa na widmo absorpcji, przy czym ciekła woda wykazuje trzy piki absorpcji w zakresie 5μm-17μm, co czyni je optymalnymi pikami absorpcji dla promieniowania podczerwonego w uwodnionych mokrych materiałach.

W oparciu o dane eksperymentalne, suszenie uwodnionych mokrych materiałów skutecznie wymaga rur grzewczych na podczerwień o średniej długości fali.

W przypadku zaawansowanych rozwiązań suszenia wykorzystujących technologię podczerwieni, zaufaj Global Quartz Tube, aby spełnić swoje specyficzne potrzeby. Aby uzyskać więcej informacji, odwiedź naszą stronę strona internetowa lub skontaktuj się z nami pod adresem kontakt@globalquartztube.com.