空氣干燥技術(shù)分析
1、對流式干燥
對于非吸濕性物料，
可以使用熱風(fēng)干燥機(jī)進(jìn)行干燥。因為水分只是被物料與水的界面張力松散地約束，易于去除。此類機(jī)器的原理是，利用風(fēng)扇來吸收環(huán)境中的空氣并將其加熱到干燥特定物料所要求的溫度，被加熱后的空氣經(jīng)過干燥料斗，并通過對流的方式加熱物料以除去水分。
對吸濕性物料的干燥一般分為三個干燥段：第一個干燥段是將物料表面的水分蒸發(fā)掉；第二個干燥段則將蒸發(fā)的重點放在材料內(nèi)部，此時干燥速度緩慢降低，而被干燥物料的溫度開始上升；在最后一個階段，物料達(dá)到與干燥氣體的吸濕平衡。在這個階段，內(nèi)部和外部間的溫度差別將被消除。在第三段末端，如果被干燥物料不再釋放出水分，這并不意味著它不含水分，而只是表明膠粒和周圍環(huán)境之間已經(jīng)建立起了平衡。
在干燥技術(shù)中，空氣的露點溫度是一個非常重要的參數(shù)。所謂的露點溫度就是在保持濕空氣的含濕量不變的情況下，使其溫度下降，當(dāng)相對濕度達(dá)到100%時所對應(yīng)的溫度。它表示空氣達(dá)到水分凝結(jié)時所對應(yīng)的溫度。通常，用于干燥的空氣的露點愈低，所獲得殘余水量就愈低，干燥速度也愈低。
目前，生產(chǎn)干燥空氣最為普遍的方法是利用干燥氣體發(fā)生器。該設(shè)備以由兩個分子篩組成的吸附性干燥器為核心，空氣中的水分在這里被吸收。在干燥狀態(tài)下，空氣流經(jīng)分子篩，分子篩吸收氣體中的水分，為干燥提供除濕氣體。在再生狀態(tài)下，分子篩被熱空氣加熱至再生溫度。流經(jīng)分子篩的氣體收集被除去的水分，并將其帶至周圍環(huán)境中。另一種生成干燥氣體的方法是降低壓縮氣體的壓力。這種方法的好處是供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)中的壓縮氣體有著較低的壓力露點。在壓力降低以后，其露點達(dá)到0℃左右。如果需要更低的露點，可以利用膜式或吸附式干燥器在壓縮空氣壓力降低之前進(jìn)一步降低空氣的露點。
在除濕空氣干燥中，生產(chǎn)干燥氣體所需的能量必須進(jìn)行額外計算。在吸附式干燥中，再生狀態(tài)的分子篩必須從干燥態(tài)的溫度(約60℃)被加熱至再生溫度(約200℃)。為此，通常的做法是通過分子篩將被加熱氣體連續(xù)加熱至再生溫度，直至它在離開分子篩時達(dá)到特定溫度。理論上再生所必要的能量由加熱分子篩及其內(nèi)部吸附的水所需要的能量、克服分子篩對水的附著力所需要的能量、蒸發(fā)水分和水蒸汽升溫所必需的能量幾個部分組成。
一般，吸附所得露點與分子篩的溫度與水分?jǐn)y帶量有關(guān)。通常，小于或等于30℃的露點可以使分子篩達(dá)到10%的水分?jǐn)y帶量。為了制備干燥氣體，由能量計算所得的理論能量需求值是0.004kWh/m3。但是，實際中這個數(shù)值必須稍高，因為計算沒有把風(fēng)扇或熱量損失考慮在內(nèi)。通過對比，不同類型的干燥氣體發(fā)生器的特定能耗就可以被確定。一般來說，除濕氣體干燥的能耗在0.04kWh/kg～0.12kWh/kg之間，這要根據(jù)物料和初始水分含量而變化。在實際操作中，也可能達(dá)到0.25kWh/kg或更高。
干燥膠粒所需的能量由兩部分組成，一部分是將物料由室溫加熱至干燥溫度所需要的能量，另一部分是蒸發(fā)水分所需要的能量。在確定物料所需的氣體量時，通常是以干燥氣體進(jìn)入或離開干燥料斗時的溫度為基礎(chǔ)。一定溫度的干燥空氣通過對流的方式將熱量輸送至膠粒中也是一種對流干燥過程。
在實際生產(chǎn)中，實際能耗值有時要比理論值高得多。例如，物料可能在干燥料斗中的停留時間過長，完成干燥所消耗的氣體量較大，或者分子篩的吸附能力未充分發(fā)揮等。?減少干燥氣體的需求量從而削減能源成本的可行方法是采用兩步法干燥料斗。在這種設(shè)備中，干燥料斗上半部的物料只是被加熱而并未被干燥，所以可以用環(huán)境中空氣或干燥過程的排氣來完成加熱。采用這種方法后，往往只需要向干燥料斗中供應(yīng)通常干燥氣體量的1/4?1/3，從而降低了能源成本。提高除濕氣體干燥效率的另一種方法是通過熱電偶和露點受控的再生，而德國Motan公司則利用天然氣作為燃料來降低能源成本。
2、 真空干燥
目前，真空干燥也進(jìn)入到塑料加工領(lǐng)域當(dāng)中，例如美國Maguire公司開發(fā)出來的真空干燥設(shè)備就已被應(yīng)用到塑料加工之中。這種連續(xù)操作型的機(jī)器由安裝于旋轉(zhuǎn)傳送帶上的三個腔體組成。在第一腔體處，當(dāng)膠粒被填滿后，通入被加熱至干燥溫度的氣體以加熱膠粒。在氣體出口處，當(dāng)物料達(dá)到干燥溫度時即被移至抽成真空的第二腔體中。由于真空降低了水的沸點，所以水分更容易變成水蒸汽被蒸發(fā)出來，因此，水分?jǐn)U散過程被加速了。由于真空的存在，從而在膠粒內(nèi)部與周圍空氣之間產(chǎn)生了更大的壓力差。一般情況下，物料在第二腔體中的停留時間為20min?40min，而對于一些吸濕性較強(qiáng)的物料而言，最多需要停留60min。最后，物料被送到第三腔體，并由此被移出干燥器。
在除濕氣體干燥和真空干燥中，加熱塑料所消耗的能源是相同的，因為這兩種方法是在同樣的溫度下進(jìn)行。但是在真空干燥中，氣體干燥本身并不需要消耗能源，但需要用能源來創(chuàng)造真空，創(chuàng)造真空所需的能耗與所干燥物料的量以及含水量有關(guān)。
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