Вибір інфрачервоних нагрівальних трубок для сушіння зволожених матеріалів: Короткохвильові чи середньо-довгохвильові?

Капілярні багатопористі колоїдні матеріали, як уже згадувалося, є одним з найпоширеніших типів матеріалів, що зустрічаються в повсякденному житті та виробничих процесах. Прикладами можуть слугувати деревина, шкіра та харчові продукти. Ці матеріали є основним об'єктом дослідження при вивченні сушіння через відносну легкість, з якою вода може бути витіснена з великих капілярів, тоді як вилучення води з мікрокапілярів або клітинних стінок є значно складнішим завданням. Отже, процес міграції внутрішньої вологи в цих матеріалах охоплює як великі, так і мікрокапіляри, включаючи витіснення вільної води з клітинних порожнин.

Енергія, що витрачається на зв'язування води в матеріалі, проявляється не тільки при витісненні води зі стінок клітин або при рівноважному вологовмісті, але й протягом усього процесу осушення. Таким чином, процес сушіння слід розглядати як комплексне перенесення енергії і речовини. Враховуючи складну структуру матеріалів, таких як термочутливі та біологічно активні матеріали (наприклад, насіння), механізми процесів тепло- і масопереносу є складними.

Вода в матеріалах може бути хімічно зв'язаною, фізико-хімічно зв'язаною або механічно зв'язаною. Хімічно зв'язану воду, коли вода пов'язана з твердими речовинами хімічними силами (наприклад, вода кристалізації в пентагідраті сульфату міді, CuSO4-5H2O), зазвичай важко видалити нагріванням, і вона не вважається частиною процесу сушіння, хоча успішне сушіння з використанням інфрачервоного нагрівання вуглецевого волокна було досягнуто з доломітовими кулями.

Фізико-хімічне зв'язування відбувається, коли вода або розчинники зв'язуються з матеріалами за допомогою водневих зв'язків або сил Ван-дер-Ваальса. Взаємодія між молекулами води і матеріалу відбувається на молекулярному рівні, де перший шар молекул рідини найміцніше зв'язується з матеріалом, а наступні шари - слабше. Зміни в навколишньому середовищі можуть легко зруйнувати ці шари за межами першого.

Механічне зв'язування передбачає, що вода утворює поверхневий натяг в капілярах матеріалу. Об'єднана сила води з великими капілярами слабка, подібно до чистої води, де тиск пари поверхневої вологи дорівнює тиску насиченої пари чистої води при будь-якій температурі, що сприяє легкому випаровуванню води. У мікрокапілярах увігнутий меніск утворює міцні зв'язки зі стінками капілярів, і його поверхневий тиск насиченої пари нижчий за тиск насиченої пари при тій самій температурі.

Такі матеріали, як деревина, продукти харчування, фрукти, порошки, волокна, фарби та покриття, відбивають, пропускають і поглинають інфрачервоне випромінювання. На відміну від рідин, колоїдів, капілярно-пористих колоїдів та аморфних твердих тіл, вони демонструють не лише коливальні, але й обертальні спектри. Енергія інфрачервоних спектрів поглинається матеріалом, перетворюючись на теплову енергію.

Під час променевого нагрівання матеріали отримують енергію лише за рахунок поглинання випромінювання. Випромінювання, яке передається або відбивається, не сприяє нагріванню, тому коефіцієнт поглинання є критичним параметром, який визначає, наскільки ефективно матеріал використовує променеву енергію. Аналіз спектрів поглинання таких матеріалів, як яблука, сушені яблука, картопля, сушена картопля, чайне листя, деревина і фарба, показує, що капілярно-пористі колоїди поглинають найменше в короткохвильовому діапазоні, при цьому швидкість поглинання зростає з довжиною хвилі і досягає максимальних піків поглинання на межі середніх і довгих хвиль.

Враховуючи ці характеристики та вплив молекул води в матеріалах, таких як деревина і фарба, що містять гідроксильні та алкільні групи, значні смуги поглинання помітні в діапазоні довжин хвиль 3-6 мкм. Вода в матеріалах суттєво впливає на спектр поглинання, причому рідка вода має три піки поглинання між 5 мкм і 17 мкм, що робить ці піки оптимальними для інфрачервоного випромінювання у зволожених вологих матеріалах.

Виходячи з експериментальних даних, для ефективного сушіння зволожених вологих матеріалів потрібні інфрачервоні нагрівальні трубки середньої довжини хвилі.

Якщо вам потрібні передові рішення для сушіння з використанням інфрачервоної технології, довіртеся Global Quartz Tube, щоб задовольнити ваші конкретні потреби. Для отримання більш детальної інформації відвідайте наш веб-сайт або зв'яжіться з нами за адресою contact@globalquartztube.com.