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699 红外干燥装置-设计和调控

 冷热平台 2021-10-18

特点

红外干燥装置与微波、高频干燥装置等均为基于电磁波的干燥装置,均有非接触加热物料、对物料加热功率可较大、加热过程调控方便等特点。

与微波、高频干燥装置相比,红外干燥装置的有如下几点不同:

穿透深度较浅。红外线对物料的穿透深度通常为数毫米,以采用500W的红外镜面灯在金属炉中加热面包团为例(面包团与上辐射源相距70mm,与下辐射源相距135mm,炉底温度230℃),面包团的升温曲线如下(图中曲线1为面包团表面,曲线2为距表面2mm处,曲线3为距表面5mm处,曲线4为距表面8mm处,曲线5为距表面30mm处)。

具体物料的红外穿透特性可能差异很大,如玻璃、纸、毛织物等较易透过红外线,面包、沙子、马铃薯、木材等透过性较弱(如木材、茶叶、果品等对3~15um的红外辐射有很强的吸收性),黏土、硅藻砖等不能透过红外线。

安全防护相对简单。红外辐射也是太阳辐射的一部分,在空气中直线传播,装置的安全防护较简单。

红外辐射源相对方便。红外辐射源类型多种,尤其中低温红外辐射源制作方便,成本较低,使用寿命可较长。

适用物料。较适于面积较大、浅层干燥、形状较简单的物料。

可与热泵集成。可用热泵为80℃(353K)的红外辐射源提供热能,设物料温度40℃(313K),其他参数取697篇计算参数,则单位面积加热功率约:

Q12=(880-544)/1.68=200W

设计

红外干燥装置设计时主要考虑的因素有:

物料的红外吸收光谱。可根据物料成分查阅相关资料,或直接用仪器测取。

红外辐射源。参考物料的红外吸收光谱确定红外辐射源工作温度、主体材料、表面涂料等。

结构布置。根据物料形状特性确定红外辐射源在物料周围的布置角度、距离等,尤其当物料形状较复杂时,需考虑合理的反射器设计和布置。

调控

红外干燥装置加热物料时,通常红外线在物料浅表层转化为热能,再通过导热等途径传递至物料其他部位,使物料中水分汽化排出,因此红外干燥时,需考虑调控红外辐射源,使物料浅表层得热、向其他部位导热、物料中水分汽化等过程相匹配。

调控红外辐射源的主要措施如:

加热时间比。即调节红外辐射源的开停时间比,通常需要红外辐射源有较快的时间响应性。

温度。即调控红外辐射源的温度进而调节对物料的加热功率,但温度变化时红外辐射源所发射出红外线的波长分布也会相应变化。

面积。红外辐射源可分区加热,调节辐射源加热面积进而调节加热功率。

距离。通过调节红外辐射源(或反射器)与物料之间的距离、角度等,改变红外辐射源与物料之间的角系数,从而调节加热功率。

主要参考文献:《现代干燥技术》专著。

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