霧滴的傳熱與干燥原理涉及了熱量與質量的復雜傳遞過程。當霧滴與干燥介質(如空氣)接觸時,熱量以對流形式從空氣流向液滴,同時,液滴中的水分開始蒸發(fā)。在這一過程中,空氣的顯熱轉化為潛熱,而蒸發(fā)的水分則通過液滴周圍的邊界層被輸送到空氣中。
傳熱和傳質的速率受到多種因素的影響,包括溫度、濕度、空氣在液滴周圍的傳遞特性、液滴的直徑以及液滴與空氣之間的相對速度。霧滴的干燥過程可以細分為兩個階段:恒速干燥階段和降速干燥階段。
在恒速干燥階段,液滴與一定溫度的空氣接觸后,迅速建立起干燥速率,液滴表面溫度略有升高,通常液滴與空氣界面處的傳熱平衡在極短的時間內即可達成。此時,液滴內部的水分遷移至表面,并維持表面處于飽和狀態(tài),從而實現(xiàn)高效的干燥。
隨著干燥過程的進行,液滴進入降速干燥階段。在這一階段,液滴表面的濕含量開始下降,不再維持飽和狀態(tài)。干燥速率逐漸降低,直至液滴的濕含量與周圍空氣達到平衡。這一階段的特點在于傳質阻力主要集中在固體層上,蒸發(fā)過程逐漸減緩,直至最終平衡。
值得注意的是,在噴霧干燥操作中,從干燥器排出的產(chǎn)品所含的水分必須高于平衡水分。在降速階段的CD段和DE段中,液滴的溫度不斷上升,這也影響了最終產(chǎn)品的質量和特性。
因此,深入理解霧滴的傳熱與干燥原理,對于優(yōu)化干燥過程、提高產(chǎn)品質量具有重要意義。通過調控溫度、濕度等參數(shù),以及優(yōu)化干燥器的設計,我們可以更有效地控制霧滴的干燥過程,從而實現(xiàn)更高效、更精準的干燥操作。