微波干燥機理

    誠然，水分流通強度方程的解是如此復雜．但是它直接指示我們?nèi)绾卧u價各種因素對干燥過程的影響，以及提供分析各動力的作用和強化它們的有效途徑。幫助我們進一半對干燥過程中熱量與水分的內(nèi)部傳遞機理的研究．同樣，微波加熱干燥過程的動力分析，包可以借助對這方程組的研究而得到有益的啟迪。

    (一)微波干燥機理

    微波加熱造就濕物料體熱源的存在，改變了常規(guī)加熱干燥過程中某些遷移勢和遷移勢梯度方向，形成了微波干操獨特機理。

    如前所述，出于濕物料中液態(tài)水損耗因素較大。能大量吸收微波能并轉(zhuǎn)換為熱能，因此，濕物料的升溫和蒸發(fā)是在濕物料整個體積中同時進行的。在物料表面出于蒸發(fā)冷卻的緣故，卻使物料表面溫度賂低于里層溫度，這是其—。

    其二，濕物料干燥的結果是水分由其表層轉(zhuǎn)移到周圍介質(zhì)中去，即物料有水分質(zhì)量的遷移。常規(guī)介質(zhì)干燥理論指出，物料內(nèi)層水分向次層遷移，最終將通過干燥介質(zhì)(如熱空氣）帶出干燥裝置系統(tǒng)外，不管干燥機的工件是間歇式還是連續(xù)式的，干燥介質(zhì)已是需要在物料表面流過，貼接物料表面處將形成界面層。在界面層內(nèi)運動的工作介質(zhì)其運動狀態(tài)和狀態(tài)參數(shù)，必然地與干燥室內(nèi)遠離界面處的工作介質(zhì)不問。例如，離界面層較遠處的介質(zhì)流動速度較大，而在表面附近的界面層，由于物料表面的摩擦等原因，越近表面處的介質(zhì)流動速度就越小，在這界面層中產(chǎn)生出表面指向外的氣流速度梯度，其大小取決于表面層的面積和形狀，以及氣流的粘滯性。于是在對流干燥狀態(tài)下，該界面層的溫度低于介質(zhì)氣流的溫度，在離表面不同的距離上造成不同的溫度。這個溫度梯度方向與速度梯度方向一致，它的存在將繪傳熱和排濕造成附加阻力。所以界面層的存在妨礙了干燥，但又恰是依靠熱介質(zhì)對流干燥方法所不可起免的。

    然而，微波加熱時不存在溫度高于初料的干燥介質(zhì)，初料加熱的能量和徘濕并不依靠干燥介質(zhì)來傳遞或捎帶。因此，物料周圍的溫度，即離物料表面的空間各點處溫度不可能高于構料表面的溫度。如果考慮排濕氣流對抗的情況，物料表面附近空間也會存在溫度梯度．可是該溫度梯度方向恰與干燥介質(zhì)對流的溫度梯度萬向相反，即由空間指向表面。

    微波加熱過程中物料的溫度梯度、傳熱和蒸汽壓遷移方向均一致，即由于微波加熱持性，決定了加熱干燥過程中無論是物料表面的界面層中，還是物料內(nèi)部均不存在障礙水分從物料巾脫去的因索。相對干燥介質(zhì)加熱方法而言，這就極大地改善了物料干燥過程中水分遷移條件。這正是我們在用不可逆過程熱力學方法分析強化供能遷移勢時期望出現(xiàn)的情況。

    事情進行還不僅如此而止，由于在微波場中微波透入物科內(nèi)部使加熱一開始就進行相當劇烈，以致于物料蒸汽的形成速率有可能超過它的遷移速度。因此，在物料中總壓梯度。毫無疑問．該總壓梯度更促進物料的排濕。這種現(xiàn)象也被實踐所證實，當高濕物科在微波加熱前期，這種迅速形成的總壓梯度遷移動力，使物料內(nèi)水分加快向外擴散，以致于部分水分還未來得及被汽化而已被排出物料外。

    這樣就使得微波加熱干燥在物料內(nèi)部傳遞動力方面比常規(guī)介質(zhì)干燥時增強了一個動力因子。在宏觀上表現(xiàn)為干燥速率加快。由此顯然使得微波干燥排濕情況優(yōu)于常規(guī)干燥。

    其次，由于存在這一附加項的壓力遷移動力，使微波具有由內(nèi)向外干燥的特點，即對物料整體而言，將是物料內(nèi)層首先完成干操脫水過程。如此情況給在常規(guī)干燥介質(zhì)加熱過程中某些內(nèi)層水分因外層先干燥形成硬殼板結而不易繼續(xù)蒸發(fā)干燥的物料帶來了福音。它們可以用微波加熱選擇性特點，在微波加熱時將內(nèi)層水分驅(qū)逐出來達到最終物料整體一致干燥的目的。例如，通心面的干燥最宜采用微波干燥，因為通心面有中空部分，濕氣不易排出而使常規(guī)介質(zhì)干燥法不易干燥。其它如蠶繭干煤也有類似的情況。

    在結構上屬于毛細管多纖維組織的物料(如食品和谷物均用此例)，當其毛細管內(nèi)水分迅速汽化時，在適當條件下可使物科得到有利的膨化效果。據(jù)報導，國內(nèi)外用微波法對煙梗膨化均有成功的試驗。然而過大的能量耗散對干燥高密度、易碎介質(zhì)加工是不利的，因為粘滯阻力阻礙了物料內(nèi)水分向表面遷移。在極端情況下物料內(nèi)部汽化產(chǎn)生很高的內(nèi)壓力足使物料破裂。有趣的是這一不良后果，卻被用來進行礦石粉碎作業(yè)。據(jù)報導，美國內(nèi)政部礦產(chǎn)局根據(jù)微波快速加熱礦石利用熱應力使之破碎原理，加熱黃鐵礦，使鐵的提取串由不足10％增加到99％，并且節(jié)能24％?？磥恚⒉訜峁β是‘斂刂颇苤苯佑绊懠庸顩r和后果，從而得到不同的應用。