ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Скорость сушки из "Основные процессы и аппараты химической технологии" Скорость и периоды сушки. Процесс сушки протекает со скоростью, заинсящей от формы связи влаги с материалом и механизма перемещения в нем влаги. Кинетика сушки характеризуется изменением во времени средней влажности материала, отнесенной к количеству абсолютно сухого материала w . Зависимость между влажностью материала и временем т изображается кривой сушки (рис. XV-14), которую строят по опытным данным. [c.608] Влажность материала обычно выражается в %, хотя по смыслу она должна выражаться в кг кг (кг влаги на кг сухого материала). Поэтому скорость сушки выражается в сек или ч в зависимости от того, в каких единицах измеряется время сушки. [c.608] Скорость сушки может быть определена с помощью кривой сушки путем графического дифференцирования. Для материала данной влажности скорость сушки будет выражаться тангенсом угла наклона касательной, проведенной к точке кривой, отвечающей влажности материала. В частности, для I периода скорость сушки будет соответствовать tg а = = onst (рис. XV-14). [c.608] В каждом конкретном случае вид функции of = f (т) может отличаться от приведенной на рис. XV-14 в зависимости от формы и структуры материала, а также вида связи с ним влаги. Данные о скорости сушки, полученные с помощью кривых сушки, изображаются в виде кривых скорости сушки, которые строят в координатах скорость сушки — влажность материала. [c.608] На рис. ХУ-15 показана кривая скорости сушки, соответствуюш,ая кривой сушки на рис. ХУ-14. Горизонтальный отрезок ВС отвечает периоду постоянной скорости (I период), а отрезок СЕ — периоду падаюш,ей скорости (// период). В первый период происходит интенсивное поверхностное испарение свободной влаги. В точке С (при первой критической влажности 1) влажность на поверхности материала становится равной гигроскопической. С этого момента начи-нается испарение связанной влаги. [c.609] Вид кривых скорости сушки во втором периоде иесьма разнообразен (рис. ХУ-16). Кривая 1 типична для капиллярно-пористых материалов сложной структуры, для которых нерхиий участок кривой соответствует удалению капиллярной влаги, а нижний — адсорбционной. Линии 2 и 3 характерны для тонколистовых материалов с большой удельной поверхностью испарения влаги (бумага, ткань и т. п.), кривая 4 — для керамических изделий, обладающих меньшей удельной поверхностью испарения и теряющих в процессе сушки в основном капиллярную влагу. Точка перегиба, соответствующая (кривая У), может быть выражена нечетко или отсутствовать совсем (линии 2, 3, 4). [c.609] Изменение температуры материала в процессе сушки. Для анализа процесса сушки, помимо кривых скорости, важно знать также характер изменения температуры материала 0 в зависимости от его влажности (рис. XV-17), так как с изменением 0 могут изменяться свойства материала. [c.609] Температурная кривая на рис. XV-17 (сплошная линия) характерна для материалов, высушиваемых в виде тонких слоев. Для материалов, высушиваемых в толстом слое, при конвективной сушке температура во внутренних частях в течение почти всего процесса ниже, чем на поверхности (см. пунктирную линию на рис. XV-17). При сушке тонких пластин это отставание температуры проявляется значительно слабее и может возникать только во II период, в пределах от гг- кр и 2, когда происходит углубление поверхности испарения материала. [c.610] Испарение влаги с поверхности материала. Этот процесс происходит главным образом вследствие диффузии пара через пограничный слой воздуха у поверхности материала (внешняя диффузия). Таким путем осуществляется перенос до 90% всей влаги он обусловливается движущей силой — разностью концентраций или разностью парциальных давлений пара у поверхности материала и в окружающей среде р . Помимо диффузионного потока перенос влаги будет происходить также за счет термодиффузии вследствие перепада температур в пограничном слое. В условиях конвективной сушки, при относительно низких температурах, перенос влаги за счет термодиффузии пренебрежимо мал. [c.610] В уравнении (XV,52) парциальные давления пара и а также барометрическое давление В выражены в мм рт. ст. [c.610] В этом уравнении D — коэффициент влагопроводности (для влаги, находящейся в парообразном состоянии) — аналог коэффициента теплопроводности (находится опытным путем) L — определяющий геометрический размер по направлению движения воздуха вдоль поверхности испарения влаги ш материала. [c.611] Трудность практического использования уравнений (XV,52) и (XV,53) заключается в том, что р и соответственно Nu зависят не только от основного фактора — скорости воздуха (газа), но и от многих других условий обтекания сушильным агентом поверхности материала, ее формы и размеров, температуры сушки и т. п. [c.611] Критерии Nu, Re и Рг определяются при средней температуре воздуха. Однако из уравнения (XV,55) следует, что при испарении жидкости со свободной поверхности массообмен интенсифицирует теплообмен и приближенная аналогия между тепло- и массообменом (см. главу X) не соблюдается. Этот вывод, а следовательно, и уравнение (XV,55) требуют дальнейшей проверки и уточнения в связи с трудностью надежного измерения температуры поверхности испарения и концентрации пара непосредственно у этой поверхностн. [c.611] Перемещение влаги внутри материала. При испарении влаги с поверхности материала внутри него возникает градиент влажности, что и обеспечивает дальнейшее перемещение влаги из внутренних слоев материала к его поверхности (внутреннюю диффузию влаги). В / период сушки перепад влажности внутри материала столь велик, что лимитирующее влияние иа скорость сушки имеет скорость поверхностного испарения (внешняя диффузия). Однако, после того как влажность на поверхности снижается до гигроскопической и продолжает уменьшаться, т. е, во // период сушки, определяющее значение для скорости процесса приобретает внутренняя диффузия влаги. [c.611] В / период сушки влага внутри материала перемещается в виде жидкости (капиллярная и осмотически связанная влага). С началом // периода начинается неравномерная усадка материала. На стадии равномерно падающей скорости наблюдаются местные углубления поверхности испарения и начинается испарение внутри материала. При этом капиллярная влага и некоторая часть адсорбционно связанной влаги перемещаются внутри материала уже в виде пара. [c.611] Знак минус в правой части этого выражения показывает, что влага движется от слоя с большей к слою с меньшей концентрацией влаги, т. е. в направлении, противоположном градиенту концентрации. [c.612] Коэффициент пропорциональности ) называется коэффициентом влагопроводности. По физическому смыслу он представляет собой коэффициент внутренней диффузии влаги в материале и выражается в м Чч. Коэффициент влагопроводности является аналогом коэффициента температуропроводности в процессах теплопередачи (см. главу VП). Коэффициент влагопроводности зависит от формы связи влаги с материалом, влажности материала и температуры сушки, т. е. различен на разных стадиях процесса и может быть определен только опытным путем. [c.612] В условиях конвективной сушки явление термовлагопроводности может оказывать некоторое противодействие перемещению влаги из глубины к поверхности материала (где температура выше, чем во внутренних слоях) только в период падающей скорости при удалении влаги из толщи материала. [c.612] Дифференциальное уравнение (XV,60) можно решить, зная закон распределения влажности в материале в начале сушки (начальное условие) и выражение для плотности потока влаги с поверхности материала в окружающую среду (граничное условие). При задании указанных краевых условий (для каждого из двух периодов сушки) уравнение (XV,60) может быть проинтегрировано. [c.613] Для расчета Кс используют экспериментальную кривую скорости сушки данного материала, заменяя в ней криволинейный отрезок (соответствующий второму периоду сушки) наклонной прямой, проводимой из точки Шр до горизонтального прямолинейного участка, отвечающего периоду постоянной скорости (пунктирная линия на рис. XV-16, а). Верхний конец этой прямой соответствует приведенной критической влажности п, которой заменяют в первом приближении истинную первую критическую влажность ау р1. [c.614] Вернуться к основной статье