Izbira infrardečih grelnih cevi za sušenje hidratiziranih mokrih materialov: Kratkovalovna ali srednje dolgovalovna?

Kapilarni večporozni koloidni materiali so, kot že omenjeno, ena najpogostejših vrst materialov, ki se pojavljajo v vsakdanjem življenju in proizvodnih procesih. Primeri so les, usnje in hrana. Ti materiali so glavni predmet preučevanja sušenja zaradi relativno enostavnega izločanja vode iz velikih kapilar, medtem ko je izločanje vode iz mikrokapilar ali celičnih sten precej bolj zahtevno. Zato proces migracije notranje vlage v teh materialih vključuje tako velike kot mikrokapilare, vključno z izločanjem proste vode v celičnih votlinah.

Energija, ki se porabi za vezavo vode v materialu, se ne pokaže le pri izločanju vode iz celičnih sten ali pri ravnovesni vsebnosti vlage, temveč med celotnim procesom drenaže. Zato je treba na proces sušenja gledati kot na celovit prenos energije in snovi. Zaradi kompleksne strukture materialov, kot so toplotno občutljivi in biološko aktivni materiali (npr. semena), so mehanizmi procesov prenosa toplote in mase zapleteni.

Voda v materialih je lahko kemično, fizikalno-kemično ali mehansko vezana. Kemično vezano vodo, pri kateri je voda s kemičnimi silami vezana na trdne snovi (npr. kristalizacijska voda v pentahidratu bakrovega sulfata, CuSO4-5H2O), je običajno težko odstraniti s segrevanjem in se običajno ne šteje za del postopka sušenja, čeprav je bilo z dolomitnimi kroglicami doseženo uspešno sušenje z infrardečim segrevanjem ogljikovih vlaken.

Fizikalno-kemijska vezava se pojavi, ko se voda ali topila vežejo na snovi z vodikovimi vezmi ali van der Waalsovimi silami. Interakcija med molekulami vode in materialom poteka na molekularni ravni, pri čemer se prva plast molekul tekočine najmočneje veže na material, naslednje plasti pa se vežejo šibkeje. Spremembe v okoliških medijih lahko zlahka prekinejo te plasti, ki presegajo prvo.

Mehanska vezava vključuje površinsko napetost vode v kapilarah materiala. Združena sila vode z velikimi kapilarami je šibka, podobno kot pri čisti vodi, kjer je parni tlak površinske vlage enak nasičenemu parnemu tlaku čiste vode pri kateri koli temperaturi, kar omogoča enostavno izhlapevanje vode. V mikrokapilarah konkavni meniskus tvori močne vezi s stenami kapilare, njegov površinski tlak nasičene pare pa je nižji od tlaka nasičene pare pri isti temperaturi.

Materiali, kot so les, hrana, sadje, prah, vlakna, barve in premazi, odražajo, prevajajo in absorbirajo infrardeče sevanje. Za razliko od tekočin, koloidov, kapilarno poroznih koloidov in amorfnih trdnih snovi imajo ne le vibracijske, temveč tudi rotacijske spektre. Energijo iz infrardečih spektrov absorbira material in jo pretvori v toplotno energijo.

Pri sevalnem segrevanju materiali pridobivajo energijo le z absorpcijo sevanja. Sevanje, ki se prenaša ali odbija, ne prispeva k segrevanju, zato je stopnja absorpcije ključni parameter, ki določa, kako učinkovito material izkorišča sevalno energijo. Analiza absorpcijskih spektrov materialov, kot so jabolka, posušena jabolka, krompir, posušen krompir, čajni listi, les in barva, razkriva, da kapilarno porozni koloidi najmanj absorbirajo v območju kratkih valov, pri čemer stopnje absorpcije naraščajo z valovno dolžino in dosežejo najvišje vrednosti absorpcije na meji srednje dolgih valov.

Glede na te značilnosti in učinke molekul vode v materialih, kot sta les in barva, ki vsebujeta hidroksilne in alkilne skupine, so v območju valovnih dolžin 3-6 μm vidni pomembni absorpcijski pasovi. Voda v materialih pomembno vpliva na absorpcijski spekter, pri čemer tekoča voda kaže tri absorpcijske vrhove med 5 μm in 17 μm, zaradi česar so to optimalni absorpcijski vrhovi za infrardeče sevanje v hidratiziranih mokrih materialih.

Na podlagi eksperimentalnih podatkov je za učinkovito sušenje hidratiziranih mokrih materialov potrebna infrardeča grelna cev s srednje dolgimi valovi.

Za napredne rešitve za sušenje z uporabo infrardeče tehnologije zaupajte podjetju Global Quartz Tube, da izpolni vaše posebne potrebe. Za več podrobnosti obiščite naše Spletna stran ali nas kontaktirajte na contact@globalquartztube.com.