过热蒸汽干燥技术
过热蒸汽干燥技术
11.5.2过热蒸汽干燥技术过热蒸汽干燥（Superheated Steam Drying)是一项最近发展起来的新技术，它是指利用过热蒸汽直接与被干物料接触而去除水分的一种干燥方式。
与传统的热风干燥相比，过热蒸汽干燥以水蒸气作为干燥介质，干燥机排出的废气全部是蒸汽，利用冷凝的方法可以回收蒸汽的潜热再加以利用，因而热效率较高。
并且由于水蒸气的热容量要比空气大1倍，干燥介质的消耗量明显减少，故单位热耗低。
据有关资料显示，过热蒸汽干燥的单位热耗仅为普通热风干燥热耗的1/3,是一种很有发展前景的干燥新技术。
近年来，美国、加拿大、德国、日本、新西兰、丹麦和英国等发达国家，过热蒸汽干燥技术用于烘干木材及木头压块、煤炭、纸张、甜菜渣、陶瓷、蚕茧糟、牧草、鱼骨和鱼肉、蔬菜、食品以及城市废异物考多种物料。
在我国，过热蒸汽干燥技术的应用还不广泛，因此，这一技术的推广应用，对提高干燥效率，降低干燥能耗，减少环境污染具有重要意义。
11. 5. 2. 1过热蒸汽干燥的基本原理过热蒸汽干燥过程中，并不改变干燥过程的一般特性，过热蒸汽干燥的恒速干燥段，热传递和热风干燥一样是通过蒸汽膜到被干燥的湿物料表面，其驱动力仍然是过热蒸汽流与湿表面的温度差。
与热风干燥不同的是湿表面的温度不是湿球温度而是介质对应压力下沸点温度。
与普通热风干燥不同，过热蒸汽干燥用蒸汽作为干燥介质,传质阻力小，无表面结壳现象,物料温度达到对应压力下沸点温度，介质和物料的平衡水分较低。
水分在千空气、湿空气和过热蒸汽中的蒸发,在相同温度和流体条件下存在一个转折点，当温度低于此转折点时，在空气中干得快，当温度高于此转折点时，在过热蒸汽中干得快。
该转折点称为逆转点。
11.5.2.2过热蒸汽干燥设备按照过热蒸汽干燥的操作压力可将其分为真空（低压）干燥机、常压干燥机和高压干燥机。
按照过热蒸汽干燥机的结构形式又可将其分为过热蒸汽流化床干燥机、管式过热蒸汽干燥机、带式过热蒸汽干燥机等。
过热蒸汽干燥
过热蒸汽干燥过热蒸汽干燥(SuperheatedSteamDrying)是一项最近发展起来的新技术，它是指利用过热蒸汽直接与被干物料接触而去除水分的一种干燥方式.与传统的热风干燥相比，过热蒸汽干燥以水蒸气作为干燥介质，于燥机排出的废气全部是蒸汽利用冷凝的方法可以回收蒸汽的潜热再加以利用，因而热效率较高。
并且由于水蒸气的热容量要比空气大1倍，干燥介质的消耗量明显减少，故单位热耗低。
根据国际干燥协会主席Mujumdar介绍，过热蒸汽干燥的单位热耗仅为1000-1500kj/kg水，为普通热风干燥热耗的1/3，是一种很有发展前景的干燥新技术。
普通热风干燥时物料表面会形成硬壳，阻碍水分蒸发，而过热蒸汽干燥所用的干燥介质是蒸汽，不会形成硬壳，不会氧化褐变，收缩较小，故干燥的品质较好。
过热蒸汽的传热系数大，干燥效率高，有时可达90%，据英国学者Stubbing介绍英国每年干燥去水量为2700万吨，如果把热风干燥全部改成过热蒸汽干燥，一年可节约3亿英磅，此外过热蒸汽干燥对环境无污染，无起火爆炸危险，蒸发的水分本身就可作为干燥介质。
由于过热蒸汽干燥具有以上优点，近年来美国、加拿大百德国、日本、新西兰、丹麦和英国等发达国家已将过热蒸汽干燥技术用于烘干木材及木头压块煤炭、纸张、甜菜渣、陶瓷、蚕茧、污泥、酒糟、牧草、鱼骨和鱼肉、蔬菜、食品以及城市废弃物等多种物料。
在我国，过热蒸汽干燥技术基本上未得到应用，很少有人进行这方面的研究。
因此，掌握这一干燥技术，对提高干燥效率，降低干燥能耗，减少环境污染具有重要意义。
为此，将过热蒸汽干燥技术的现状，发展和问题综述如下。
1过热蒸汽干燥的优点1.1节能效果显著利用过热蒸汽作干燥介质的节能效果已被很多学者所证实。
瑞典学者Svenson用(2-5)×l05Pa压力的过热蒸汽干燥纸浆，每吨耗能0.4·0.5GJ，而用普通的闪蒸干燥机则为3~3.5GJ，每吨纸浆的花费由19美元降到10美元。
过热蒸汽干燥技术_邹艳洁
较高的喷射速率 （!!% ’ ( )） 。 过去曾用过热蒸汽干燥不同 的产品， 如木材、 织物与农产品。在 造纸工业中， 一些生产绒毛浆的厂 也使用该技术。 !*+%年实验室开始 研究纸页的干燥。
,-./0- 1-23.456- 76 89:4-0 （,18）公司!**$;!**< 年开始参与 此项目是研究过 到 =>6?- 欧洲项目，
的经济援助下， ,18 就 这 种 新 型 方 法对现有纸机的影响进行了研究。 首先提出技术方法，即在 ,18 的中试纸机上， 在传统蒸汽烘缸上 使用过热蒸汽供给穿透罩；其次， 在现有纸机上促进过热蒸汽干燥 部的组合 （用 ! 套或 " 套过热蒸汽部 代替传统烘缸） ，以确定能源节省 的潜力。
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原
理
现代浆纸技术
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过 热 蒸 汽 干 燥 技 术
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邹艳洁 （G>6 H9.I4- ） 徐立新 （J6 K4L4. ） 编译
多烘缸干燥部在纸机中仍然 是能耗最大的， 传统的蒸汽烘缸干 燥部， 大部分能量损失于热交换器 后顶部排出的废气， 回收这种低级 的能量很困难。 用过热蒸汽干燥， 气体直接与 湿纸页接触； 它提供蒸发所需的热 量， 也可以释放蒸汽， 过热蒸汽与 纸张蒸汽的混合物可以回收， 并在 纸机上代替锅炉的新鲜蒸汽再次 使用。本研究的目的是： （!） 在中试纸机上试验研究 过热蒸汽干燥纸张； （"）为了量化节能的潜力， 要 在现有纸机上促进过热蒸汽干燥 部的整体化， 对产生的蒸汽进行回 用的不同方法进行比较。
超温蒸汽干燥技术应用
超温蒸汽干燥技
术应用
超温蒸汽干燥技术应用
超温蒸汽干燥技术是一种高效的干燥方法，可以广泛应用于食品加工、化工、制药等行业。
下面我将逐步介绍超温蒸汽干燥技术的应用。
首先，超温蒸汽干燥技术的基本原理是利用高温高湿度的蒸汽对物料进行干燥。
该技术通过加热蒸汽并将其压缩，使得蒸汽的温度和湿度都显著提高，达到超过常规蒸汽干燥的条件。
其次，超温蒸汽干燥技术在食品加工中的应用非常广泛。
以水果干燥为例，传统的风干方法需要较长的时间，而超温蒸汽干燥技术可以在较短的时间内完成干燥过程，同时还能保持水果的营养成分和口感。
此外，超温蒸汽干燥技术还可以用于干燥蔬菜、肉类等食品，提高干燥效率和产品质量。
再次，化工行业也可以借助超温蒸汽干燥技术来实现干燥操作。
例如，在某些有机合成过程中，需要将反应产物进行干燥以去除水分。
传统的干燥方法可能会产生副反应或者对产物造成损伤，而超温蒸汽干燥技术可以在较低的温度下实现快速干燥，减少产物的热敏性和氧化性，从而提高产品的质量和产率。
最后，超温蒸汽干燥技术在制药行业也有重要应用。
例如，在药物制剂的生产过程中，需要对药片或者粉末进行干燥，以提高稳定性和延长保质期。
超温蒸汽干燥技术可以在短时间内将药物干燥至所需含水率，并且在干燥过程中能够更好地保持药物的活性成分和生物活性。
总之，超温蒸汽干燥技术是一种高效的干燥方法，在食品加工、化工、制药等行业都有广泛的应用。
通过加热和压缩蒸汽，可以实现快速干燥，提高产品质量和生产效率。
未来，随着科技的不断进步，超温蒸汽干燥技术将进一步发展，并为各行业带来更多的创新和发展机遇。
木材过热蒸汽干燥技术发展
１１《中国人造板》２０２１， ２８（４）目前，常规蒸汽干燥是我国主要的一种木材干燥方法，具有工艺成熟、装载量大等优点，被广泛应用于实际生产中，采用该方法烘干的木材约占木材烘干总量的８０％以上。
但该干燥方法存在能量利用率低、干燥速度慢、干燥时间长、对环境存在一定程度的污染等缺点，在易干锯材（如杉木）的干燥作业中，该缺点表现得尤为突出。
开发出节能、环保、高效型木材干燥技术，是实现木材干燥优化、高效利用木材资源、节约能源以及保护环境的重要技术措施。
为了提高干燥质量、缩短干燥周期、降低能耗、保护环境、消除安全隐患，促进人工林木材的高效加工利用，探求木材干燥技术的新发展势在必行。
过热蒸汽干燥具有净耗能低、干燥效率高、对环境无污染等优点，倍受研究者和市场关注。
本文通过对国内外过热蒸汽干燥技术研究现状进行总结，以期对过木材过热蒸汽干燥技术发展王 勇１，２，刘 颖１，贺 霞１，曹 敏１，李贤军１１． 中南林业科技大学，长沙 ４１０００４；２． 湖南省林业科学院，长沙 ４１０００４ 摘要：阐述了过热蒸汽干燥技术研究现状以及干燥特性，并且对木材过热蒸汽干燥和常规干燥进行了对比，最后对木材过热蒸汽干燥技术提出一些建议。
关键词：木材干燥；常规干燥；过热蒸汽干燥中图分类号：ＴＳ６５２ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１６７３－５０６４（２０２１）０４－００１１－０４Development of Superheated Steam Drying Technology of WoodW ang Y ong 1,2, Liu Ying 1, He Xia 1,Cao Min 1, Li Xianjun 11. Central South University of Forestry and Technology, Changsha 410004, China;2. Hunan Academy of Forestry, Changsha 410004, ChinaAbstract: The research status and characteristic of superheated steam drying technology were reviewed in this paper, which were also compared with the conventional drying. Finally, some suggestions on superheated steam drying technology were put forward. Key words: wood drying; conventional drying; superheated steam drying热蒸汽干燥技术未来规模化利用提供一定的技术支撑。
食品低压过热蒸汽干燥技术
果同时表明，常压下水分在过热蒸汽中蒸发的的 倒置温度在160~200 ℃[2]。由于常压下水分在过热
蒸汽中蒸发的的倒置温度在160~200 ℃，导致干
燥过程中物料的温度超过100 ℃，大部分食品为
热敏性物料，因而采用常压过热蒸汽干燥将使食
ห้องสมุดไป่ตู้品的营养成分发生变化，甚至会改变食品原有的
质地和特性。因此，常压或高压过热蒸汽干燥不
收稿日期：2010-09-07 基金项目：国家自然科学基金项目(51168038)。 作者简介：马怡光(1987—)，男，河南郑州人，硕士研究生，主要从事机电一体化技术和设备研究的工作。
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2012年 第 37卷 第 11期
食品科技
FOOD SCIENCE AND TECHNOLOGY
食品开发
上述的研究结果表明，过热蒸汽干燥食品 主要优点表现为：过热蒸汽中不含氧气，可以避 免物料氧化和燃烧反应，没有表面结壳现象，可 以得到质量较好的产品；过热蒸汽干燥时，由于 物料表面没有空气边界层，可以减少传热传质阻 力，缩短了干燥时间。缺点主要表现在常压或高 压下，过热蒸汽的倒置温度在160~200 ℃，当达 到过热蒸汽的饱和温度时，食品的温度超过100 ℃，食品中的营养成分发生了变化。因而，常压 或高压过热蒸汽不适合大部分食品物料的干燥。
Abstract: Superheated steam drying is a new technology developed recently, compared with conventional hot air drying, it has some advantages, such as high drying efficiency, low energy consumption, better products’ quality and so on. Drying of foodstuffs with superheated steam features advantages in comparison with traditional hot air drying are absence of oxygen prevents oxidative reactions, rendering a very porous material, easily rehydrated and with a minimum of volume reduction in most cases. Especially, drying of foodstuffs with low-pressure superheated which avoid the disadvantages of products qualities dried use atmospheric pressure or higher, it will be widely developed in the future. Key words: drying of foodstuffs; superheated steam drying (SSD); low-pressure superheated steam drying (LPSSD)
常压过热蒸汽干燥优势
常压过热蒸汽干
燥优势
常压过热蒸汽干燥优势
常压过热蒸汽干燥是一种在常压下利用高温干燥物料的方法。
相比于传统的干燥方式，常压过热蒸汽干燥具有许多优势。
首先，常压过热蒸汽干燥可以提供高效的热量传递。
通过利用高温的蒸汽，物料可以快速吸收热量，并迅速蒸发水分。
相比于传统的热空气干燥，常压过热蒸汽干燥可以大大提高干燥速度，节省时间和能源消耗。
其次，常压过热蒸汽干燥具有较低的干燥温度。
由于蒸汽的高温性质，干燥过程中物料的表面温度可以保持相对较低，从而避免了过高的温度对物料的热敏性影响。
这对于一些易燃、易氧化或易挥发物料的干燥非常有益。
第三，常压过热蒸汽干燥可以提供更好的干燥质量。
由于蒸汽的湿度较低，常压过热蒸汽干燥可以避免物料吸湿或再潮化的问题，从而保证了干燥后的物料质量稳定。
同时，常压过热蒸汽干燥还可以避免物料的过度干燥和结块。
第四，常压过热蒸汽干燥具有较小的设备尺寸和占地面积。
相比于传统的干燥设备，常压过热蒸汽干燥不需要额外的风机或加热器，从而减少了设备的复杂性和体积。
这对于一些场地受限的生产线来说非常有利。
最后，常压过热蒸汽干燥还可以实现连续化生产。
由于蒸汽的稳定性和可控性，常压过热蒸汽干燥可以实现连续供料和连续排放，提高了生产效率和自动化程度。
综上所述，常压过热蒸汽干燥具有高效的热量传递、较低的干燥温度、更好的干燥质量、较小的设备尺寸和占地面积，以及连续化生产的优势。
这使得常压过热蒸汽干燥成为了众多行业中广泛应用的干燥技术。
过热蒸汽冲击干燥技术
冲击干燥可以直接冲击上排真空辊外的纸张上表面， 也可以直接冲击下排真空辊外的纸张下表面。现在最 典型的应用就是在大直径（（ｂ ３．６ ｍ）的下排真空辊外 吹热风（如图１），冲击后的空气及水蒸气大部分被反 射回来进入再循环系统，有少部分空气会穿透纸张而 进入到真空辊内。
１．１传统空气冲击干燥的原理与过程 空气冲击干燥，就是常说的热风冲击干燥或冲击
随着气体组成中蒸汽含量的增加，湿球温度上升， 使干燥过程中温度驱动力减弱，对干燥速度有影响， 但影响的程度随温度升高逐渐降低，因为在气体组成 中随蒸汽含量增加，尽管干球温度有较大的提高，其 湿球温度基本不变化。另一方面混合气体的定压比热 随水蒸气的含量上升而迅速上升，达到纯过热蒸汽时， 介质的比热约为纯干空气的２倍（实验表明在２５０ ｏＣ 和１５０℃时都是如此）。混合气体的比热随其组分中 蒸汽含量增加的这种变化，弥补了温度驱动力随蒸汽 含量逐渐降低的不足１２１。
与传统热风冲击干燥相比，过热蒸汽冲击于燥是 以水蒸气作为干燥介质，干燥器排出的废气也全部是 水蒸气，所以干燥过程中只有一种气态成分存在，因 此传质阻力非常小。排出的尾汽温度保持在１００℃以 上（２３０～２５０℃），回收比较容易，可利用冷凝、压缩 等方法同收尾汽的潜热以便再利用，也可将尾汽直接 回用于纸机的其他部位，因而热效率高。
２过热蒸汽冲击干燥的特点与节能效果
作为干燥介质，过热蒸汽与空气相比有许多优势， 最主要的优势在于其节能的潜力，如果冲击后的尾汽 能够得到充分利用的话，其净能耗或许非常低。它的 另一个优势是操作安全，例如不会有着火或爆炸的危
险 。如果干燥温度超过“逆转温度”，过热蒸汽干燥
的速度要高于空气干燥的速度【ｌ】。 ２．１过热蒸汽冲击干燥的节能原理
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11.5.2过热蒸汽干燥技术
过热蒸汽干燥（Superheated Steam Drying)是一项最近发展起来新技术, 它是指利用过热蒸汽直接与被干物料接触而去除水分一个干燥方法。
与传统热风干燥相比, 过热蒸汽干燥以水蒸气作为干燥介质, 干燥机排出废气全部是蒸汽, 利用冷凝方法能够回收蒸汽潜热再加以利用, 所以热效率较高。
而且因为水蒸气热容量要比空气大1倍, 干燥介质消耗量显著降低, 故单位热耗低。
据相关资料显示, 过热蒸汽干燥单位热耗仅为一般热风干燥热耗1/3,是一个很有发展前景干燥新技术。
多年来, 美国、加拿大、德国、日本、新西兰、丹麦和英国等发达国家, 过热蒸汽干燥技术用于烘干木材及木头压块、煤炭、纸张、甜菜渣、陶瓷、蚕茧糟、牧草、鱼骨和鱼肉、蔬菜、食品以及城市废异物考多个物料。
在中国, 过热蒸汽干燥技术应用还不广泛, 所以, 这一技术推广应用, 对提升干燥效率, 降低干燥能耗, 降低环境污染含相关键意义。
11. 5. 2. 1过热蒸汽干燥基础原理
过热蒸汽干燥过程中, 并不改变干燥过程通常特征, 过热蒸汽干燥恒速干燥段, 热传输和热风干燥一样是经过蒸汽膜到被干燥湿物料表面, 其驱动力仍然是过热蒸汽流与湿表面温度差。
与热风干燥不一样是湿表面温度不是湿球温度而是介质对应压力下沸点温度。
与一般热风干燥不一样, 过热蒸汽干燥用蒸汽作为干燥介质,传质阻力小, 无表面结壳现象,物料温度达成对应压力下沸点温度, 介质和物料平衡水分较低。
水分在千空气、湿空气和过热蒸汽中蒸发,在相同温度和流体条件下存在一个转折点, 当温度低于此转折点时, 在空气中干得快, 当温度高于此转折点时, 在过热蒸汽中干得快。
该转折点称为逆转点。
11.5.2.2过热蒸汽干燥设备
根据过热蒸汽干燥操作压力可将其分为真空（低压）干燥机、常压干燥机和高压干燥机。
根据过热蒸汽干燥机结构形式又可将其分为过热蒸汽流化床干燥机、管式过热蒸汽干燥机、带式过热蒸汽干燥机等。
下面简明介绍2种可用于包装材料和包装辅助材料干燥过
热蒸汽干燥机。
1)带式过热蒸汽干燥机
这种带式过热蒸汽干燥机尤其适合于烘干易爆炸起火和氧化物料, 所以,南非于1985年建立了第一台工业用过热蒸汽干燥机,用于烘干活性炭颗粒, 生产率为kg/ h,活性炭水分从50%降低到2%。
该机工艺步骤图如图11-20所表示, 先将性炭粉碎并与黏合剂混合,再丸粒化成圆柱形颗粒,直径为3mm~8mm,长度为直径2倍, 用一个带式输送机将活性炭颗粒送人干燥机,在机内直接用过热蒸汽进行干燥, 它实际上是一个流化床干燥机, 机宽0.8m,机长 4. 8m,首先将活性炭烘到8%水分,然后进入真空室, 最终干燥到2%水分。
干燥机开始工作时先用热空气, 当循环空气相对湿度达成饱和时（即全为蒸汽时）, 开始通人蒸汽, 3个风机均可独立进行调整, 调整标准是喂入端风量大, 排料端因为物料较干风量能够小部分。
该设备包含一个油炉,油炉产生烟道气用于加热蒸汽,进入干燥机蒸汽温度为300℃: , 排出废汽温度为156℃。
2)常压过热蒸汽干燥机
该机干燥工作步骤如图11-21所表示, 常压过热蒸汽利用风机沿换热器和干燥机进行循环,在干燥室内,湿物料水分被蒸发并被过热蒸汽带走,从干燥室排出蒸汽,一部分需要排出机外,其量等于物料蒸发水分。
这部分蒸汽可经过冷凝将其潜热回收。
该系统采取天然气作为热源对蒸汽进行加热, 同时采取锅炉来提供压力蒸汽,也能够采取使蒸汽加压措施来改善传热性能,同时也能够缩小设备尺寸。
11.5.2.3过热蒸汽干燥特点
(1)节能效果显著。
利用过热蒸汽作干燥介质节能效果已被很多学者所证实。
与一般滚筒干燥相比,商业用压力流化床过热蒸汽干燥机用于颗粒或浆状物料干燥时, 节能达90% ,且无污染,产品质置也得到改善。
传统干燥机利用大量热风带走从被干燥物料蒸发水, 排出废气中包含大量蒸汽潜热,极难回收,大多数工厂不能利用这部分废热。
而采取过热汽十燥,排出废汽仍然是水蒸汽,温度保持在100℃以上,可经过冷凝、压缩和多级干燥回收其潜热。
所以, 过热蒸汽干燥因为余热回收利用,热效率非常髙,同时, 废气热损失为零。
(2)干燥产品质量好。
采取过热蒸汽干燥另一个关键原因是产品质量得到显著地改善。
一般热风干燥时大多数物料表面会形成硬壳,而过热蒸汽干燥所用关键是蒸汽, 物料表面无硬化现象,不会氧化褐变,收缩较小, 故干燥品质很好。
(3)传热传质效率髙。
过热蒸汽有较高传热系数用过热蒸汽干燥, 因为整个环境仅有一个气体成份存在, 水分从物料表面蒸发移动不是经过质扩散,而是以液流压力差产生体积流作动力, 所以, 在实际过程中从颗粒表面移去蒸汽阻力能够忽略。
说明过热蒸汽干燥无气膜传质阻力。
(4)安全性好。
过热蒸汽干燥因为无空气存在,没有氧化和燃烧反应。
所以,对于煤炭和其她可燃物料无爆炸起火危险。
对部分不能用热风干燥物料,能够用过热蒸汽干燥。
(5)过热蒸汽干燥有利于保护环境。
伴随社会发展, 大家越来越认识到控制环境关键性。
过热蒸汽干燥是在密封条件下进行,对于部分物料干燥不会对环境造成污染。
比如,用过热蒸汽干燥纸浆能够降低C0₂和琉化物排放量, 使空气中粉尘含量大大降低。
(6)过热蒸汽含有灭菌消毐作用。
过热蒸汽干燥工作时物料温度超出100℃,在这么温度下对于部分要求灭菌包装材料不仅能干燥,且能起到灭菌作用。
同时, 过热蒸汽干燥也存在部分不足之处。
(1)过热蒸汽干燥设备投资大。
从原理上讲,任何用于热风干燥干燥机, 均可改为用过热蒸汽作用干燥机。
然而,因为采取过热蒸汽干燥时不能有气体泄漏, 喂料和卸料不能有空气渗人, 需要复杂喂人系统和产品搜集系统,有时还有废气回收系统。
所以,设备费用高。
(2)过热蒸汽干燥喂料易产生结露现象。
过热蒸汽干燥,温度超出100℃, 当喂人大气温度条件下物料时,在将其加热到蒸发温度过程中有时会有凝结现象产生,这就意味着干燥时间要加长以使凝结水分得以除去。
(3)过热蒸汽干燥不适合热敏性物料。
因为过热蒸汽干燥时物料温度超出1001, 这对于部分热敏性物料是不宜。
如在超出100℃条件下,有些物料易产生熔化,有些木材也产生不期望色变,使产品等级下降。
(4)过热蒸汽干燥不能取得较低湿含量。
过热蒸汽干燥因为包含到被干燥物料和过热蒸汽平衡问题,在有些情况下对一些物料极难取得较低湿含量。