干燥技术是一种在生活与实践的比较重要的一门古老技术。早在人类的出现,就渴望能在储存食物或生活用品上干燥。发展至今依然受到全世界各国的科研人员的关注并继续进行相关方面的研究的重要课题。由于干燥技术是一门具有复杂性的技术,由于各种原因制约着其发展。
干燥技术复杂性:
具体体现在以下几个方面
(1)处理的物料不同,例如液体、固体、滤饼、半干物料等;
(2)所需干燥产品的要求不同;
(3)干燥时间的显著差异,例如从数秒到数月;
(4)干燥过程中包含物理变化,例如收缩、膨胀、变形、结晶、软化和玻璃化转变等;
(5)干燥过程有时也包含有化学变化,例如环保项目中烟气的脱硫反应等;
(6)干燥过程中传热传质过程的变化;
(7)干燥所需热量输入方式的不同,例如连续的、间歇的、同时的或按序的。
干燥技术依然成为是一个国际上研究活跃的领域,特别是一些新的干燥方式还有很多工作要做且需完善。就当今的对干燥技术的热点课题,如,在同等能耗下提高产品质量或在同等质量下降低能耗;与其他加工技术结合使用,达到优化效果;与新兴产业结合并作出应有贡献;降低环境危害并力争可持续发展。
我国发展在干燥技术的研究热点上总结如下:
(1)如何实现“绿色”干燥工程
在干燥的过程中不污染产品,不损坏产品已成为干燥技术发展的奋斗目标。“绿色”干燥应该在研究工程中涉及的水、汽、气的问题,而且还要考虑解决干燥过程中存在的粉尘、噪音、过程气体的臭味、洁净燃烧、干燥中的有机挥发物等问题。
(2)我国必须在干燥过程中的节能降耗技术的继续研究和开发
干燥技术的应用涉及化工、石化、医药、建材、轻工、饲料、食品、造纸、木材、粮食等多个行业。干燥过程是国内的高耗能工序,其所消耗的能源占国内总能耗的12%左右,而同时国内干燥工序的平均能源利用率仅为4 0%~5 0%,国外先进水平则普遍达到了7 0%以上。目前,国内需要的某些大型干燥设备和技术还几乎全部依赖进口。我国在干燥技术的发展还是相对落后的水平。不过我国在技术可以借鉴先进国家的技术发展自己,因此还有很大的空间。
我国各节能干燥工程技术研究中心针对各行业需要的各类重大节能干燥装备及各行业中面临的重大干燥共性技术,进行应用基础理论和应用技术的研究工作;根据不同类型的干燥技术进行原始创新、集成创新和引进消化吸收再创新;集成热力学、传热学、流体力学等不同学科的研究理论,探索干燥过程传热传质规律,建立重点行业大型干燥装置和干燥过程的工程模型;开发具有国际水平的技术软件,探明干燥过程规律,然后开发出大型干燥设备和先进干燥技术。这种做法完全可以摆脱了目前国内大型干燥装置国产化走简单模仿路子的被动局面。
(3)干燥的可再生性可持续利用能源发展课题
当今,随着全球化能源的紧张,各国都开始了工业化装置的节能降耗工作,单位能耗的产出成了各国国民经济一个重要的指标。干燥技术也属于一个高能耗的生产过程,如何在干燥过程中节能降耗已成为我们科研人员、干燥设备制作企业工程技术人员和干燥设备使用人员的一个共同目标。确实干燥过程的节能降耗是一个较难的研究课题。可持续或可再生能源的干燥技术研究势在必行。可以预测,在不久的未来,由天然植物气化、液化获得的能源以及太阳能、风能、水能等将成为我们干燥的主要能源。据不完全文献搜索,发现太阳能用于干燥过程的研究报告较多。
(4)新型干燥技术的研究和开发,例如喷雾冷冻燥、超临界喷雾干燥等,这些新的干燥技术有待理论上的提高,有待于从实验室走工业化生产。
(5)利用迅速发展的计算机和软件技术,对喷干燥的计算机模拟。这个研究方向,可以解决目前很多实际设计初期通过无法实验解决的问题,还可以提供很多目前还无直接监测到的数据和结果,如,喷雾状态下雾的可能飞行轨迹和气流分布、温度分布等问题;计算机模拟成为当今研究的最要的方法,主要因为数学模型模拟和分析相对于实验研究具有低成本,快速,详细全面的结果和信息,可以模拟理想状态,也可以模拟实际状态等优点;
(6)其他可以预期的干燥研究领域,例如机械脱、城市废弃物干燥及处理、非空气干燥介质的干技术等。
未来对干燥技术的展望:
干燥中节能技术的研究会得到进一步加强。因为干燥是一个高能耗的单元过程,随着全球能源的紧张,降低能耗、提高单位能耗的产出效果势在必行。如,有研究开发的可以用于干燥过程的热泵技术,节能效果明显。
干燥过程的自动化控制,特别是在线检测干燥产品性质的自动化控制技术和方法的研究值得重视。
随着城市化的推进和发展,城市废弃物的干燥处理也将是一个值得关注和研究的领域。
机械脱水或者置换脱水,它消除了传统干燥过程中的相变化,也是一个值得研究和探索的方向,因为通常机械脱水所需的能量与热力蒸发干燥的方式大为减少。对于大规模干燥脱水过程,采用机械脱水附以热力干燥是一个节能的干燥组合。
除了把空气作为干燥介质外,过热蒸汽和超临界流体作为干燥介质用于产品脱水干燥也是一个值得关注的领域,特别是工业化装置上的使用。