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干燥技術(shù)的特點(diǎn)
干燥設(shè)備技術(shù)有很寬的服務(wù)領(lǐng)域。面對眾多的產(chǎn)業(yè)、理化性質(zhì)各不相同的物料、產(chǎn)品質(zhì)量及其他方面千差萬別的要求,干燥設(shè)備技術(shù)是一門跨行業(yè)、跨學(xué)科、具有實(shí)驗(yàn)科學(xué)性質(zhì)的技術(shù)。
通常,在干燥技術(shù)的開發(fā)及應(yīng)用中需要具備三個(gè)方面的知識和技術(shù)。第一是需要了解被干燥物料的理化性質(zhì)和產(chǎn)品的使用特點(diǎn)。第二是要熟悉傳遞工程的原理,即傳質(zhì)、傳熱、流體力學(xué)和空氣動(dòng)力學(xué)等能量傳遞的原理。第三要有實(shí)施的手段,即能夠進(jìn)行干燥流程、主要設(shè)備、電氣儀表控制等方面的工程設(shè)計(jì)。顯然,這三方面的知識和技術(shù)不屬于一個(gè)學(xué)科領(lǐng)域。而在實(shí)踐中,這三方面的知識和技術(shù)又缺一不可。所以干燥技術(shù)是一門跨行業(yè)、跨學(xué)科的技術(shù)。
現(xiàn)代干燥設(shè)備技術(shù)雖已有一百多年的發(fā)展史,但至今還屬于實(shí)驗(yàn)科學(xué)的范疇。大部分干燥設(shè)備技術(shù)目前還缺乏能夠精準(zhǔn)指導(dǎo)實(shí)踐的科學(xué)理論和設(shè)計(jì)方法。實(shí)際應(yīng)用中,依靠經(jīng)驗(yàn)和小規(guī)模試驗(yàn)的數(shù)據(jù)來指導(dǎo)還是主要的方式。造成這一局面的原因有以下幾方面：
原因之一是干燥技術(shù)所依托的一些基礎(chǔ)學(xué)科,(主要是隸屬于傳遞工程范疇的學(xué)科)本身就具有實(shí)驗(yàn)科學(xué)的特點(diǎn)。例,空氣動(dòng)力學(xué)的研究發(fā)展還要靠“風(fēng)洞”試驗(yàn)來推動(dòng),就說明它還沒有脫離實(shí)驗(yàn)科學(xué)的范疇。而這些基礎(chǔ)學(xué)科自身的發(fā)展水平直接影響和決定了干燥技術(shù)的發(fā)展水平。
原因之二是很多干燥過程是多種學(xué)科技術(shù)交匯進(jìn)行的過程,牽涉面廣、變數(shù)多、機(jī)理復(fù)雜。例如在噴霧干燥技術(shù)領(lǐng)域里,被霧化的液滴在干燥塔內(nèi)的運(yùn)行軌跡是工程設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。而液滴的軌跡與自身的體積、質(zhì)量、初始速度和方向及周圍其他液滴和熱風(fēng)的流向流速有關(guān)。但這些參數(shù)由于傳質(zhì)、傳熱過程的進(jìn)行,無時(shí)無刻不在發(fā)生著變化。而且初始狀態(tài)時(shí),無論是液滴的大小還是熱風(fēng)的分布都不可能是均勻的。顯然,對于如此復(fù)雜、多變的過程只憑借理論計(jì)算來進(jìn)行工程設(shè)計(jì)是不可靠的。
原因之三是被干燥物料的種類是多種多樣的,其理化性質(zhì)也是各不相同的。不同的物料即使在相同的干燥設(shè)備條件下,其傳質(zhì)、傳熱的速率也可能有較大的差異。如果不加以區(qū)別對待,就有可能造成不盡人意的后果。例如某些中草藥的干燥,雖然同屬一種藥材只因?yàn)樗幉漠a(chǎn)地或收獲期存在區(qū)別就須改變干燥條件,否則產(chǎn)品質(zhì)量就會(huì)不合格。
以上三方面的原因決定了干燥技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用要以試驗(yàn)為基礎(chǔ)。但干燥設(shè)備技術(shù)的這些特點(diǎn)往往被人有意或無意地忽視。制造廠商由于試驗(yàn)裝置缺乏或類型不全(這在我國是一個(gè)普遍存在的現(xiàn)象)經(jīng)?；乇軕?yīng)做的干燥實(shí)驗(yàn),而用戶由于不了解干燥技術(shù)的特點(diǎn),也經(jīng)常放棄進(jìn)行必要試驗(yàn)的要求。其結(jié)局是裝置使用效果不佳,甚至于報(bào)廢。在我國,這樣的事例屢見不鮮,曾有過一套價(jià)值2000萬元人民幣的工業(yè)干燥裝置因達(dá)不到使用要求而被閑置的教訓(xùn)。因此,建設(shè)工業(yè)干燥裝置尤其是較大的裝置之前,一定要進(jìn)行充分的、有說服力的試驗(yàn),并以試驗(yàn)結(jié)果作為工業(yè)裝置建設(shè)的依據(jù)。這是干燥技術(shù)應(yīng)用的顯著特點(diǎn)。
此外,種類繁多、各具用途也是干燥設(shè)備技術(shù)的一個(gè)特點(diǎn)。每一種技術(shù)都有自己適宜應(yīng)用的領(lǐng)域。在工程實(shí)踐中,要根據(jù)具體情況選擇適用的干燥技術(shù)種類。這對投資費(fèi)用、操作成本、產(chǎn)品質(zhì)量、環(huán)保要求等方都會(huì)產(chǎn)生重大的影響。例如某一企業(yè),在白炭黑濾餅干燥技術(shù)上曾經(jīng)分別選用過廂式干燥、噴霧干燥、旋轉(zhuǎn)氣流快速干燥三種模式。終他們體會(huì)到這三種技術(shù)各有所長。廂式干燥生產(chǎn)白碳黑雖然生產(chǎn)效率低、人員勞動(dòng)強(qiáng)度大;但產(chǎn)品質(zhì)量好。與橡膠混煉后所生成的制品扯斷強(qiáng)度值較高。旋轉(zhuǎn)氣流快速干燥設(shè)備緊湊、投資少、生產(chǎn)效率高,但所生成的橡膠制品的強(qiáng)度指標(biāo)卻是三者間差的。噴霧干燥生產(chǎn)白碳黑,產(chǎn)品各項(xiàng)指標(biāo)在三者間居中,但具有產(chǎn)品流動(dòng)性好、粉塵污染小,深受用戶及本廠操作者歡迎的特點(diǎn)。在20世紀(jì)90年代,為白炭黑生產(chǎn)中采用哪種干燥方式更為先進(jìn)的問題,曾在我國干燥界引發(fā)過爭論。其實(shí),三種設(shè)備各有特點(diǎn),選用哪種類型的技術(shù)要看用戶自身的條件和產(chǎn)品要求。不存在哪種技術(shù)更為先進(jìn)的結(jié)論。類似的例子有很多,都表明了干燥技術(shù)種類繁多、各具用途的特點(diǎn)。所以在應(yīng)用中要仔細(xì)比較、慎重選擇技術(shù)方案,而通過干燥試驗(yàn)來考核技術(shù)方案也是必不可少的步驟。