Selectarea tuburilor de încălzire cu infraroșu pentru uscarea materialelor umede hidratate: Undă scurtă sau undă medie-lungă?

Materialele coloidale multiporoase capilare, după cum s-a menționat anterior, sunt unul dintre cele mai comune tipuri de materiale întâlnite în viața de zi cu zi și în procesele de producție. Exemplele includ lemnul, pielea și alimentele. Aceste materiale reprezintă un obiectiv major în studiul uscării datorită ușurinței relative cu care apa poate fi expulzată din capilarele mari, în timp ce extracția apei din microcapilare sau din pereții celulari este considerabil mai dificilă. În consecință, procesul de migrare a umidității interne în aceste materiale implică atât capilare mari, cât și micro-capilare, inclusiv expulzarea apei libere din interiorul cavităților celulare.

Energia consumată în legarea apei în interiorul materialului se manifestă nu numai în expulzarea apei din pereții celulari sau la conținutul de umiditate de echilibru, ci pe parcursul întregului proces de deshidratare. Astfel, procesul de uscare ar trebui privit ca un transfer global de energie și materie. Având în vedere structura complexă a materialelor, cum ar fi materialele termosensibile și biologic active (de exemplu, semințele), mecanismele proceselor de transfer de căldură și masă sunt complexe.

Apa din materiale poate fi legată chimic, legat fizico-chimic sau legat mecanic. Apa legată chimic, atunci când apa este legată de solide prin forțe chimice (de exemplu, apa de cristalizare din sulfatul de cupru pentahidrat, CuSO4-5H2O), este de obicei dificil de îndepărtat prin încălzire și nu este în general considerată parte a procesului de uscare, deși s-a obținut o uscare reușită cu bile de dolomită folosind încălzirea cu infraroșu a fibrelor de carbon.

Legarea fizico-chimică are loc atunci când apa sau solvenții se leagă de materiale prin legături de hidrogen sau forțe van der Waals. Interacțiunea dintre moleculele de apă și material are loc la nivel molecular, unde primul strat de molecule lichide se leagă cel mai puternic de material, iar straturile următoare se leagă mai slab. Modificările mediului înconjurător pot perturba cu ușurință aceste straturi dincolo de primul.

Legătura mecanică implică apă care formează tensiune superficială în interiorul capilarelor materialului. Forța combinată a apei cu capilarele mari este slabă, similară apei pure, unde presiunea de vapori a umidității de suprafață este egală cu presiunea de vapori saturați a apei pure la orice temperatură, facilitând evaporarea ușoară a apei. În micro-capilare, un menisc concav formează legături puternice cu pereții capilarelor, iar presiunea vaporilor saturați la suprafață este mai mică decât vaporii saturați la aceeași temperatură.

Materialele precum lemnul, alimentele, fructele, pulberile, fibrele, vopselele și învelișurile reflectă, transmit și absorb radiațiile infraroșii. Spre deosebire de lichide, coloizi, coloizi poroși capilari și solide amorfe, acestea prezintă nu numai spectre vibraționale, ci și spectre rotaționale. Energia din spectrele infraroșii este absorbită de material, transformând-o în energie termică.

În timpul încălzirii prin radiație, materialele câștigă energie numai prin absorbția radiației. Radiația care este transmisă sau reflectată nu contribuie la încălzire, ceea ce face ca ratele de absorbție să fie un parametru critic pentru eficiența cu care energia radiativă este utilizată de material. Analiza spectrelor de absorbție ale unor materiale precum merele, merele uscate, cartofii, cartofii uscați, frunzele de ceai, lemnul și vopseaua arată că coloizii poroși capilari absorb cel mai puțin în domeniul undelor scurte, ratele de absorbție crescând cu lungimea de undă și atingând vârfuri maxime de absorbție la limita undelor mediu-lungi.

Având în vedere aceste caracteristici și efectele moleculelor de apă din materiale, cum ar fi lemnul și vopseaua care conțin grupe hidroxil și alchil, benzi de absorbție semnificative sunt evidente în intervalul de lungimi de undă 3-6μm. Apa din materiale influențează semnificativ spectrul de absorbție, apa lichidă prezentând trei vârfuri de absorbție între 5μm-17μm, acestea fiind vârfurile optime de absorbție pentru radiațiile infraroșii în materialele umede hidratate.

Pe baza datelor experimentale, uscarea eficientă a materialelor umede hidratate necesită tuburi de încălzire cu infraroșu cu unde medii și lungi.

Pentru soluții avansate de uscare care utilizează tehnologia infraroșie, aveți încredere în Global Quartz Tube pentru a vă satisface nevoile specifice. Pentru mai multe detalii, vizitați site-ul nostru site-ul web sau contactați-ne la contact@globalquartztube.com.