過熱蒸汽在多個(gè)方面展現(xiàn)出顯著的優(yōu)勢(shì),其中最為突出的便是其出眾的傳熱系數(shù)。據(jù)Potter和Keogh的研究,當(dāng)使用流化床干燥機(jī)干燥煤炭時(shí),過熱蒸汽的傳熱系數(shù)高達(dá)200~500W,相比之下,熱風(fēng)攪拌式干燥機(jī)僅為20~50W,這一差距充分證明了過熱蒸汽在傳熱效率上的卓越性能。
此外,過熱蒸汽干燥的一個(gè)獨(dú)特之處在于其干燥介質(zhì)僅為蒸汽,這使得傳質(zhì)過程中不存在阻力。水分從物料表面蒸發(fā)并移動(dòng),這一過程并非通過質(zhì)的擴(kuò)散,而是依賴于液流壓力差所產(chǎn)生的體積流作為動(dòng)力。Chu等人的研究進(jìn)一步證實(shí)了這一點(diǎn),他們發(fā)現(xiàn)對(duì)于直徑為1mm的水滴,在150℃的過熱蒸汽中,僅需106N/m2的壓力差,即可為蒸汽的擴(kuò)散提供足夠的驅(qū)動(dòng)力。因此,在實(shí)際應(yīng)用中,從物料顆粒表面移除蒸汽的阻力幾乎可以忽略不計(jì),從而確保了過熱蒸汽干燥的高效性,且不存在氣膜傳質(zhì)阻力。
不僅如此,過熱蒸汽還擁有較大的比熱容,這意味著在傳遞相同熱量時(shí),所需的蒸汽質(zhì)量流量相對(duì)較少。空氣的比熱容為1.005kJ/(kg·K),而蒸汽的比熱容則高達(dá)1.968kJ/(kg·K),這一特性使得過熱蒸汽在熱量傳遞方面更為高效。同時(shí),由于蒸汽用量的減少,設(shè)備的體積和成本也能得到有效控制。此外,質(zhì)量流量的減少還有利于廢氣的凈化處理。例如,ane和Stern在討論過熱蒸汽盤式連續(xù)干燥機(jī)時(shí)指出,在相同條件下,與熱風(fēng)干燥相比,過熱蒸汽干燥因減少了蒸汽體積,從而降低了粉塵處理量,使得凈化廢氣所需的袋式過濾器表面積也顯著減少,進(jìn)一步提升了整體效率和環(huán)保性能。