干燥是一个涉及多个学科的实践性技术,可以说是艺术与经验的结合。正确理解和评价干燥技术与设备对于实际应用具有现实意义。下面结合干燥工程的实际,总结一些观点和认识,包括干燥曲线的理解和应用、性能评价的热效率分析以及干燥技术的环境问题和某些局限性。
1. 关于干燥曲线:
经典的干燥曲线是在少量物料、大风量、静态条件下获得的物料湿含量与时间的关系曲线,对实际工程设计有一定的局限性。在干燥理论突破之前,实际工程设计和系统选型仍然需要依靠干燥曲线。干燥曲线是根据特定设备和工艺条件下的实验结果优化设计得到的,作为实际工程设计的依据。在真空冷冻干燥设备上,冻干曲线被广泛应用。
干燥的目的是去除物料中的水分,产品的终含水量是重要的性能指标。干燥时间主要由传质决定,加热的目的是加快传质过程。不同设备和工艺对同一种物料的干燥时间要求可能差异很大,这也反映在干燥曲线的不同上。甚至可以通过组合不同设备和工艺来获得干燥曲线。
2. 性能评价:
对干燥设备的性能评价应该从能量利用的量和质两个方面考虑。热效率和火用效率是常用的评价指标。热效率是根据热力学第一定律进行分析,主要考虑能量利用的量,包括单位失水能耗和热效率。火用效率是根据热力学第二定律进行分析,目标是使整个系统设计顶优化。对于热风干燥系统,排风物理火用损失和温差传热火用损失是主要的能量损失来源。节能的方向包括利用排风热量、降低传热温差、使用低品位热源、采用热泵除湿热风循环技术、发展组合干燥设备等。蒸汽传导加热系统可以考虑使用热泵冷凝汽回收供热替代传统的蒸汽系统,以节能降耗。
3. 环境负荷与干燥技术的局限性:
干燥设备系统涉及到噪音、粉尘、燃煤排放等环境问题。为了降低干燥过程的环境负荷,可以采用清洁能源、充分回收利用排气余热、降低排气温度等措施。同时,干燥技术也存在一定的局限性。干燥是一个能耗较高的单元操作,其本身就有一定的局限性。随着包装储藏技术的发展和运输成本的降低,一些物料不再需要干燥处理。机械脱水和蒸发浓缩工艺对处理高含水物料具有优势,因此需要针对性地选择干燥方法。此外,干燥技术还面临环境问题和一些局限性,如处理特定污染物的要求和设备的增加与增大等。
综上所述,对于干燥技术和设备的理解和评价需要综合考虑干燥曲线、性能评价和环境负荷等因素。干燥试验、组合干燥和蓄热式燃烧技术的应用是解决干燥问题和提高性能的途径。然而,干燥技术也存在一定的局限性,需要根据实际情况选择合适的干燥方法和技术。在干燥技术的发展中,应注重节能、环保和经济可持续发展的要求。
由于世界能源消耗逐年增加,作为一次能源的煤摸底的燃烧利用,释放出大量的二氧化硫以及由其形成的区域性酸雨,对环境已造成了严重的污染,它破坏着生态平衡,引起森林大面积积毁灭、土壤湖泊酸化、建筑物腐蚀等。
联合国当前的需要,国内市场的常规干燥设备,以及主要的国际市场干燥设备,基本都在中国制造,这表明,在中国干燥设备进口为导向的历史已经结束。但是,仍存在一些问题和困难,据中国通用机械干燥设备行业协会预测,未来几年,中国的需求,化工行业将干燥设备3000(套)左右;制药干燥设备的年需求量将达到3000(套)左右;农业,林业,粮食,轻工等行业,如干燥设备,年需求量预计将达到5000(套)左右。目前,干燥设备在国内市场占有率已达到80%以上。
近代干燥机的使用开始于间歇操作的固定床式干燥机。19世纪中叶,洞道式干燥机的使用,标志着干燥机由间歇操作向连续操作方向的发展。回转圆筒干燥机则较好地实现了颗粒物料的搅动,干燥能力和强度得以提高。一些行业则分别发展了适应本行业要求的连续操作干燥机,如纺织、造纸行业的滚筒干燥机。
中国食品机械行业起步晚,因此在种类、数量以及性能、可靠性等方面与国际领先水平仍存在显著差距。在干燥设备领域,国内产品主要由高成本的纯手工操作制造而成,而国外则广泛采用自动焊接技术,注重焊缝抛光处理和设备表面的抛光或钝化处理。国内食品机械主要依赖高成本的手工操作,这无疑增加了生产成本,并降低了生产效率。
干燥技术是食品工业中不可或缺的一环,其在食品加工、储藏、包装等多个领域都发挥着重要作用。本文将详细介绍干燥技术在食品工业中的应用场景以及未来的发展趋势。