淺析空氣干燥機(jī)的發(fā)展歷史及未來前景

遠(yuǎn)古以來，人類就習(xí)慣于用天然熱源和自然通風(fēng)來干燥物料，完全受自然條件制約，生產(chǎn)能力低下。隨生產(chǎn)的發(fā)展，它們逐漸為人工可控制的熱源和空氣除濕機(jī)所代替。近代空氣干燥機(jī)開始使用的是間歇操作的固定床式空氣干燥機(jī)。19世紀(jì)中葉，洞道式空氣干燥機(jī)的使用，標(biāo)志著空氣干燥機(jī)由間歇操作向連續(xù)操作方向的發(fā)展。回轉(zhuǎn)圓筒空氣干燥機(jī)則較好地實(shí)現(xiàn)了顆粒物料的攪動(dòng)，干燥能力和強(qiáng)度得以提高。

一些行業(yè)則分別發(fā)展了適應(yīng)本行業(yè)要求的連續(xù)操作空氣干燥機(jī)，如紡織、造紙行業(yè)的滾筒空氣干燥機(jī)。20世紀(jì)初期，乳品生產(chǎn)開始應(yīng)用噴霧空氣干燥機(jī)，為大規(guī)模干燥液態(tài)物料提供了有力的工具。40年代開始，隨著流化技術(shù)的發(fā)展，高強(qiáng)度、高生產(chǎn)率的沸騰床和氣流式空氣干燥機(jī)相繼出現(xiàn)。而冷凍升華、輻射和介電式空氣干燥機(jī)則為滿足特殊要求提供了新的手段。60年代開始發(fā)展了遠(yuǎn)紅外和微波空氣干燥機(jī)。

干燥過程需要消耗大量熱能，為了節(jié)省能量，某些濕含量高的物料、含有固體物質(zhì)的懸浮液或溶液一般先經(jīng)機(jī)械脫水或加熱蒸發(fā)，再在空氣干燥機(jī)內(nèi)干燥，以得到干的固體。

干燥的目的是為了物料使用或進(jìn)一步加工的需要。如木材在制作木模、木器前的干燥可以防止制品變形，陶瓷坯料在煅燒前的干燥可以防止成品龜裂。另外干燥后的物料也便于運(yùn)輸和貯存，如將收獲的糧食干燥到一定濕含量以下，以防霉變。由于自然干燥遠(yuǎn)不能滿足生產(chǎn)發(fā)展的需要，各種機(jī)械化空氣干燥機(jī)越來越廣泛地得到應(yīng)用。

在干燥過程中需要同時(shí)完成熱量和質(zhì)量(濕分)的傳遞，保證物料表面濕分蒸汽分壓(濃度)高于外部空間中的濕分蒸汽分壓，保證熱源溫度高于物料溫度。

熱量從高溫?zé)嵩匆愿鞣N方式傳遞給濕物料，使物料表面濕分汽化并逸散到外部空間，從而在物料表面和內(nèi)部出現(xiàn)濕含量的差別。內(nèi)部濕分向表面擴(kuò)散并汽化，使物料濕含量不斷降低，逐步完成物料整體的干燥。

物料的干燥速率取決于表面汽化速率和內(nèi)部濕分的擴(kuò)散速率。通常干燥前期的干燥速率受表面汽化速率控制;而后，只要干燥的外部條件不變，物料的干燥速率和表面溫度即保持穩(wěn)定，這個(gè)階段稱為恒速干燥階段;當(dāng)物料濕含量降低到某一程度，內(nèi)部濕分向表面的擴(kuò)散速率降低，并小于表面汽化速率時(shí)，干燥速率即主要由內(nèi)部擴(kuò)散速率決定，并隨濕含量的降低而不斷降低，這個(gè)階段稱為降速干燥階段。

空氣干燥機(jī)可按操作過程、操作壓力、加熱方式濕物料運(yùn)動(dòng)方式或結(jié)構(gòu)等不同特征分類。按操作過程，空氣干燥機(jī)分為間歇式(分批操作)和連續(xù)式兩類;

按操作壓力，空氣干燥機(jī)分為常壓空氣干燥機(jī)和真空空氣干燥機(jī)兩類，在真空下操作可降低空間的濕分蒸汽分壓而加速干燥過程，且可降低濕分沸點(diǎn)和物料干燥溫度，蒸汽不易外泄，所以，真空空氣干燥機(jī)適用于干燥熱敏性、易氧化、易爆和有毒物料以及濕分蒸汽需要回收的場合;

按加熱方式，空氣干燥機(jī)分為對流式、傳導(dǎo)式、輻射式、介電式等類型。對流式空氣干燥機(jī)又稱直接空氣干燥機(jī)，是利用熱的干燥介質(zhì)與濕物料直接接觸，以對流方式傳遞熱量，并將生成的蒸汽帶走;傳導(dǎo)式空氣干燥機(jī)又稱間接式空氣干燥機(jī)，它利用傳導(dǎo)方式由熱源通過金屬間壁向濕物料傳遞熱量，生成的濕分蒸汽可用減壓抽吸、通入少量吹掃氣或在單獨(dú)設(shè)置的低溫冷凝器表面冷凝等方法移去。這類空氣干燥機(jī)不使用干燥介質(zhì)，熱效率較高，產(chǎn)品不受污染，但干燥能力受金屬壁傳熱面積的限制，結(jié)構(gòu)也較復(fù)雜，常在真空下操作;輻射式空氣干燥機(jī)是利用各種輻射器發(fā)射出一定波長范圍的電磁波，被濕物料表面有選擇地吸收后轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃窟M(jìn)行干燥;介電式空氣干燥機(jī)是利用高頻電場作用，使?jié)裎锪蟽?nèi)部發(fā)生熱效應(yīng)進(jìn)行干燥。

按濕物料的運(yùn)動(dòng)方式，空氣干燥機(jī)可分為固定床式、攪動(dòng)式、噴霧式和組合式;按結(jié)構(gòu)，空氣干燥機(jī)可分為廂式空氣干燥機(jī)、輸送機(jī)式空氣干燥機(jī)、滾筒式空氣干燥機(jī)、立式空氣干燥機(jī)、機(jī)械攪拌式空氣干燥機(jī)、回轉(zhuǎn)式空氣干燥機(jī)、流化床式空氣干燥機(jī)、氣流式空氣干燥機(jī)、振動(dòng)式空氣干燥機(jī)、噴霧式空氣干燥機(jī)，以及組合式空氣干燥機(jī)等多種。

空氣干燥機(jī)的未來發(fā)展將在深入研究干燥機(jī)理和物料干燥特性，掌握對不同物料的最優(yōu)操作條件下，開發(fā)和改進(jìn)空氣干燥機(jī);另外，大型化、高強(qiáng)度、高經(jīng)濟(jì)性，以及改進(jìn)對原料的適應(yīng)性和產(chǎn)品質(zhì)量，是空氣干燥機(jī)發(fā)展的基本趨勢;同時(shí)進(jìn)一步研究和開發(fā)新型高效和適應(yīng)特殊要求的空氣干燥機(jī)，如冷凍除濕機(jī)、轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)和空氣冷凍干燥機(jī)等。

空氣干燥機(jī)的發(fā)展還要重視節(jié)能和能量綜合利用，如采用各種聯(lián)合加熱方式，移植熱泵和熱管技術(shù)，開發(fā)太陽能空氣干燥機(jī)等;還要發(fā)展空氣干燥機(jī)的自動(dòng)控制技術(shù)、以保證最優(yōu)操作條件的實(shí)現(xiàn);另外，隨著人類對環(huán)保的重視，改進(jìn)空氣干燥機(jī)的環(huán)境保護(hù)措施以減少粉塵和廢氣的外泄等，也將是需要深入研究的方向。