Val av infraröda värmerör för torkning av hydratiserade, våta material: Kortvågig eller medellångvågig?

Kapillära, flerporiga kolloidala material är, som tidigare nämnts, en av de vanligaste typerna av material som förekommer i vardagslivet och i produktionsprocesser. Som exempel kan nämnas trä, läder och livsmedel. Dessa material är ett viktigt fokus i studier av torkning på grund av den relativa lätthet med vilken vatten kan drivas ut från stora kapillärer, medan utvinning av vatten från mikrokapillärer eller cellväggar är betydligt mer utmanande. Följaktligen involverar migrationsprocessen för inre fukt i dessa material både stora och mikrokapillärer, inklusive utdrivning av fritt vatten i cellhålrummen.

Den energi som förbrukas vid bindningen av vatten i materialet visar sig inte bara vid utdrivningen av vatten från cellväggarna eller vid jämviktsfukthalten utan under hela dräneringsprocessen. Torkningsprocessen bör därför ses som en omfattande överföring av energi och materia. Med tanke på den komplexa strukturen hos material, t.ex. termokänsliga och biologiskt aktiva material (t.ex. frön), är mekanismerna för värme- och massöverföringsprocesser komplexa.

Vatten i material kan vara kemiskt bundet, fysikalisk-kemiskt bundet eller mekaniskt bundet. Kemiskt bundet vatten, där vatten är bundet till fasta ämnen genom kemiska krafter (t.ex. kristallisationsvatten i kopparsulfatpentahydrat, CuSO4-5H2O), är vanligtvis svårt att avlägsna genom uppvärmning och anses i allmänhet inte vara en del av torkningsprocessen, även om framgångsrik torkning med infraröd uppvärmning av kolfiber har uppnåtts med dolomitkulor.

Fysikalisk-kemisk bindning uppstår när vatten eller lösningsmedel binder till material genom vätebindningar eller van der Waals-krafter. Interaktionen mellan vattenmolekyler och material sker på molekylär nivå, där det första lagret av vätskemolekyler binder starkast till materialet och efterföljande lager binder svagare. Förändringar i omgivande media kan lätt rubba dessa lager bortom det första.

Mekanisk bindning innebär att vatten bildar ytspänning inom materialets kapillärer. Den kombinerade kraften hos vatten med stora kapillärer är svag, liknande rent vatten, där ångtrycket för ytfuktighet är lika med det mättade ångtrycket för rent vatten vid vilken temperatur som helst, vilket underlättar lätt avdunstning av vatten. I mikrokapillärer bildar en konkav menisk starka bindningar med kapillärväggarna, och dess ytmättade ångtryck är lägre än den mättade ångan vid samma temperatur.

Material som trä, livsmedel, frukt, pulver, fibrer, färger och ytbeläggningar reflekterar, överför och absorberar infraröd strålning. Till skillnad från vätskor, kolloider, kapillärporösa kolloider och amorfa fasta ämnen uppvisar de inte bara vibrationsspektra utan även rotationsspektra. Energin från de infraröda spektra absorberas av materialet och omvandlas till värmeenergi.

Vid strålningsuppvärmning får material energi endast genom att absorbera strålning. Strålning som överförs eller reflekteras bidrar inte till uppvärmningen, vilket gör absorptionshastigheten till en kritisk parameter för hur effektivt strålningsenergin utnyttjas av materialet. Analys av absorptionsspektra för material som äpplen, torkade äpplen, potatis, torkad potatis, teblad, trä och färg visar att kapillärporösa kolloider absorberar minst i det kortvågiga området, med absorptionshastigheter som ökar med våglängden och når maximala absorptionstoppar vid gränsen för medellånga vågor.

Med tanke på dessa egenskaper och effekterna av vattenmolekyler i material, såsom trä och färg som innehåller hydroxyl- och alkylgrupper, är betydande absorptionsband uppenbara i våglängdsområdet 3-6 μm. Vatten i material påverkar absorptionsspektrumet avsevärt, med flytande vatten som visar tre absorptionstoppar mellan 5 μm-17 μm, vilket gör dessa till de optimala absorptionstopparna för infraröd strålning i hydratiserade våta material.

Baserat på experimentella data kräver torkning av hydratiserade våta material effektivt infraröda värmerör med medellång våg.

För avancerade torkningslösningar som utnyttjar infraröd teknik, lita på att Global Quartz Tube uppfyller dina specifika behov. För mer information, besök vår hemsida eller kontakta oss på contact@globalquartztube.com.