微波干燥机理

微波干燥机理

    诚然，水分流通强度方程的解是如此复杂．但是它直接指示我们如何评价各种因素对干燥过程的影响，以及提供分析各动力的作用和强化它们的有效途径。帮助我们进一半对干燥过程中热量与水分的内部传递机理的研究．同样，微波加热干燥过程的动力分析，包可以借助对这方程组的研究而得到有益的启迪。

    (一)微波干燥机理

    微波加热造就湿物料体热源的存在，改变了常规加热干燥过程中某些迁移势和迁移势梯度方向，形成了微波干操独特机理。

    如前所述，出于湿物料中液态水损耗因素较大。能大量吸收微波能并转换为热能，因此，湿物料的升温和蒸发是在湿物料整个体积中同时进行的。在物料表面出于蒸发冷却的缘故，却使物料表面温度赂低于里层温度，这是其—。

    其二，湿物料干燥的结果是水分由其表层转移到周围介质中去，即物料有水分质量的迁移。常规介质干燥理论指出，物料内层水分向次层迁移，最终将通过干燥介质(如热空气）带出干燥装置系统外，不管干燥机的工件是间歇式还是连续式的，干燥介质已是需要在物料表面流过，贴接物料表面处将形成界面层。在界面层内运动的工作介质其运动状态和状态参数，必然地与干燥室内远离界面处的工作介质不问。例如，离界面层较远处的介质流动速度较大，而在表面附近的界面层，由于物料表面的摩擦等原因，越近表面处的介质流动速度就越小，在这界面层中产生出表面指向外的气流速度梯度，其大小取决于表面层的面积和形状，以及气流的粘滞性。于是在对流干燥状态下，该界面层的温度低于介质气流的温度，在离表面不同的距离上造成不同的温度。这个温度梯度方向与速度梯度方向一致，它的存在将绘传热和排湿造成附加阻力。所以界面层的存在妨碍了干燥，但又恰是依靠热介质对流干燥方法所不可起免的。

    然而，微波加热时不存在温度高于初料的干燥介质，初料加热的能量和徘湿并不依靠干燥介质来传递或捎带。因此，物料周围的温度，即离物料表面的空间各点处温度不可能高于构料表面的温度。如果考虑排湿气流对抗的情况，物料表面附近空间也会存在温度梯度．可是该温度梯度方向恰与干燥介质对流的温度梯度万向相反，即由空间指向表面。

    微波加热过程中物料的温度梯度、传热和蒸汽压迁移方向均一致，即由于微波加热持性，决定了加热干燥过程中无论是物料表面的界面层中，还是物料内部均不存在障碍水分从物料巾脱去的因索。相对干燥介质加热方法而言，这就极大地改善了物料干燥过程中水分迁移条件。这正是我们在用不可逆过程热力学方法分析强化供能迁移势时期望出现的情况。

    事情进行还不仅如此而止，由于在微波场中微波透入物科内部使加热一开始就进行相当剧烈，以致于物料蒸汽的形成速率有可能超过它的迁移速度。因此，在物料中总压梯度。毫无疑问．该总压梯度更促进物料的排湿。这种现象也被实践所证实，当高湿物科在微波加热前期，这种迅速形成的总压梯度迁移动力，使物料内水分加快向外扩散，以致于部分水分还未来得及被汽化而已被排出物料外。

    这样就使得微波加热干燥在物料内部传递动力方面比常规介质干燥时增强了一个动力因子。在宏观上表现为干燥速率加快。由此显然使得微波干燥排湿情况优于常规干燥。

    其次，由于存在这一附加项的压力迁移动力，使微波具有由内向外干燥的特点，即对物料整体而言，将是物料内层首先完成干操脱水过程。如此情况给在常规干燥介质加热过程中某些内层水分因外层先干燥形成硬壳板结而不易继续蒸发干燥的物料带来了福音。它们可以用微波加热选择性特点，在微波加热时将内层水分驱逐出来达到最终物料整体一致干燥的目的。例如，通心面的干燥最宜采用微波干燥，因为通心面有中空部分，湿气不易排出而使常规介质干燥法不易干燥。其它如蚕茧干煤也有类似的情况。

    在结构上属于毛细管多纤维组织的物料(如食品和谷物均用此例)，当其毛细管内水分迅速汽化时，在适当条件下可使物科得到有利的膨化效果。据报导，国内外用微波法对烟梗膨化均有成功的试验。然而过大的能量耗散对干燥高密度、易碎介质加工是不利的，因为粘滞阻力阻碍了物料内水分向表面迁移。在极端情况下物料内部汽化产生很高的内压力足使物料破裂。有趣的是这一不良后果，却被用来进行矿石粉碎作业。据报导，美国内政部矿产局根据微波快速加热矿石利用热应力使之破碎原理，加热黄铁矿，使铁的提取串由不足10％增加到99％，并且节能24％。看来，微波加热功率恰当控制能直接影响加工状况和后果，从而得到不同的应用。