烘箱是一種利用熱能降低物料水分的機(jī)械設(shè)備,用于對(duì)物體進(jìn)行烘烤操作。烘箱通過(guò)加熱使物料中的濕分(一般指水分或其他可揮發(fā)性液體成分)汽化逸出,以獲得規(guī)定濕含量的固體物料。烘烤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、木器前的烘烤可以防止制品變形,陶瓷坯料在煅燒前的烘烤可以防止成品龜裂。另外烘烤后的物料也便于運(yùn)輸和貯存,如將收獲的糧食烘烤到一定濕含量以下,以防霉變。由于自然烘烤遠(yuǎn)不能滿足生產(chǎn)發(fā)展的需要,各種機(jī)械化烘箱越來(lái)越廣泛地得到應(yīng)用。
一、烘箱的工作原理 烘烤過(guò)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),再在烘箱內(nèi)烘烤,以得到干的固體。 在烘烤過(guò)程中需要同時(shí)完成熱量和質(zhì)量(濕分)的傳遞,**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,**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烘烤。 物料的烘烤速率取決于表面汽化速率和內(nèi)部濕分的擴(kuò)散速率。通常烘烤前期的烘烤速率受表面汽化速率控制;而后,只要烘烤的外部條件不變,物料的烘烤速率和表面溫度即保持穩(wěn)定,這個(gè)階段稱為恒速烘烤階段;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),烘烤速率即主要由內(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)階段稱為降速烘烤階段。 二、烘箱的發(fā)展和分類 近代烘箱開(kāi)始使用的是間歇操作的固定床式烘箱。19世紀(jì)中葉,洞道式烘箱的使用,標(biāo)志著烘箱由間歇操作向連續(xù)操作方向的發(fā)展?;剞D(zhuǎn)圓筒烘箱則較好地實(shí)現(xiàn)了顆粒物料的攪動(dòng),烘烤能力和強(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)操作烘箱,如紡織、造紙行業(yè)的滾筒烘箱。 20世紀(jì)初期,乳品生產(chǎn)開(kāi)始應(yīng)用噴霧烘箱,為大規(guī)模烘烤液態(tài)物料提供了有力的工具。40年代開(kāi)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烘箱相繼出現(xiàn)。而冷凍升華、輻射和介電式烘箱則為滿足特殊要求提供了新的手段。60年代開(kāi)始發(fā)展了遠(yuǎn)紅外和微波烘箱。