ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Характер протекания процесса сушки из "Теория сушки Издание 2" Под кинетикой процесса сушки обычно понимают изменение среднего влагосодержания и. (т) и средней температуры 1 тела с течением времени . Эти закономерности кинетики процесса сушки позволяют рассчитать количество испаренной влаги из материала, п расход тепла на сушку. [c.83] Изменение локального влагосодержания и и локальной температуры I с течением времени т зависит от взаимосвязанного механизма переноса влаги и тепла внутри влажного материала и массо-и теплообмена поверхности тела с окружающей средой. Механизм влаго- и теплопереноса внутри влажных тел в свою очередь очень сложный, он определяется характером связи влаги с влажными телами, поэтому кинетика процесса сушки в значительной мере определяется физико-химическими свойствами самого сохнущего материала. [c.83] Нахождение полей влагосодержания и (х, г/, г, т) и температуры I х, у, г, т) связано с решением системы ди( еренциальных уравнений массо- и теплопереноса при соответствующих граничных условиях, отображающих способ и режим сушки (сушка нагретыми газами, инфракрасными лучами и т. д.). Эта система уравнений является системой нелинейных дифференциальных уравнений, и ее решение возможно путем линеаризации уравнений или методами машинной техники. [c.83] Таким образом, нестационарные поля влагосодержания и температуры (динамика процесса сушки) определяются закономерностями влаго- и теплопереноса внутри тела, а также внешним влаго-и теплообменом с окружающей средой. [c.83] Изменения средних влагосодержания и температуры тела с течением времени (кинетика процесса сушки) в первую очередь определяются закономерностями взаимодействия тела с окружающей средой, т. е. внешним тепло- и массообменом. [c.83] Для того чтобы описать действительный процесс массо- и теплообмена тел с окружающей средой, необходимо знать основные закономерности протекания процесса сушки влажных тел. Кроме того, для инженерных расчетов и разнообразных приложений необходимо знать приближенные соотношения между средним влагосодержанием W и временем т, а также формулы для расчета расхода тепла, т. е. уравнения баланса. [c.83] Особенности процесса сушки влажных материалов выявляются по характеру изменения локальных влагосодержания и температуры с течением времени. Эти экспериментальные закономерности должны рассматриваться одновременно в их взаимосвязи. [c.84] Если режим сушки достаточно мягкий (небольшие температура и скорости движения воздуха при достаточно большой его влажности), то процесс сушки протекает так. В начале процесса убыль влагосодержания происходит медленно (графическая зависимость между влагосодержанием материала и временем сушки, называемая кривой сушки, имеет вид кривой, обращенной выпуклостью к оси влагосодержания). В этот сравнительно небольшой промежуток температура во всех измеряемых точках материала увеличивается с течением времени (предполагается, что начальная температура материала меньше температуры адиабатического насыщения воздуха). Поэтому эта стадия процесса сушки называется начальной стадией или стадией прогрева материала. Если начальная температура материала выше температуры мокрого термометра, то в начальной стадии происходит охлаждение материала, а начальный участок кривой сушки обращен выпуклостью к оси времени. В этом случае начальная стадия будет стадией охлаждения материала. Для тонких материалов начальная стадия сушки незначительна, так что на кривой сушки она мало заметна. После начальной стадии влагосодержание материала уменьшается с течением времени по линейному закону (кривая сушки на этом участке имеет вид прямой). Следовательно, убыль влагосодержания в единицу времени (скорость сушки) будет величиной постоянной. Температура поверхности материала в течение этого времени не изменяется и равна температуре адиабатического насыщения воздуха (температура мокрого термометра). [c.84] Температура в центре образца материала в начале процесса сушки повышается медленно по сравнению с температурой поверхности материала и достигает температуры мокрого термометра несколько позже (рис. 2-1). [c.84] Такое название является не вполне удачным, так как основным признаком разного характера протекания процесса сушки является изменение температуры материала. Поэтому первый период лучше называть периодом постоянной температуры материала t = onst, а второй — периодом повышающейся температуры материала t= var) . [c.85] Таким образом, на основе совместного анализа кривой сушки и температурных кривых весь процесс сушки можно разделить на два периода период постоянной скорости (температура материала постоянна dildx = 0) и период падающей скорости (температура материала переменна dtldx 0). Влагосодержание, соответствующее переходу первого периода во второй, называют критическим влагосодержанием. [c.86] Методом графического дифференцирования кривой сушки получают значение скорости сушки dW/dx для разных значений влагосодержания, затем строится график dWIdx = / W), который обычно называют кривой скорости сушки. Такой метод анализа процесса сушки впервые был введен Т. К. Шервудом [Л. 96] и широко используется в технологии сушки. Однако надо отметить, что этот метод анализа не является точным, так как графическое дифференцирование, как и всякий графо-аналитический метод, имеет большие погрешности. Поэтому анализ процесса сушки при помощи кривых скорости сушки является приближенным и может служить только качественным анализом кинетики процесса сушки. [c.86] Материалы, различные по характеру связи влаги, дают разную форму кривой скорости сушки (рис. 2-2 и 2-3). [c.86] В процессе сушки влагосодержание материала уменьшается, поэтому при анализе графиков на рис. 2-2 и 2-3 их необходимо читать в обратном направлении. В начале процесса сушки (начальная стадия прогрева материала) скорость сушки быстро увеличивается, достигая постоянного значения N = onst (период постоянной скорости). Начиная с критической точки, скорость сушки уменьшается по различным законам и при достижении равновесного влагосодержания становится равной нулю (период падающей скорости). На кривых скорости сушки первое критическое влагосодержание и равновесное влагосодержание материала определяются более точно. [c.86] Типичные кривые скорости сушки влажных материалов. [c.86] Первая критическая точка находится как точка пересечения прямой, параллельной оси абсцисс, с продолжением кривой скорости сушки. Равновесное влагосодержание определяется по величине отрезка, отсекаемого продолжением кривой скорости с осью абсцисс. [c.87] Самые разнообразные материалы можно отнести к следующим шести типичным кривым скорости сушки в периоде падающей скорости. Простейшая кривая скорости сушки является прямой, проходящей через точки Кх и Wp (рис. 2-2). Такие кривые скорости сушки дают тонкие образцы волокнистых материалов (бумага, тонкий картон). Эту кривую скорости сушки, вернее прямую, мы назовем кривой скорости сушки типа 1. Следующим типом кривой скорости сушки является кривая 2, обращенная выпуклостью к оси ординат. Такие кривые наблюдаются при сушке тканей, растянутых на раме, тонких кож, макаронного теста и т. д. [c.87] Третьим типом кривой скорости сушки является кривая 3, обращенная выпуклостью к оси абсцисс. [c.87] Такие кривые мы наблюдаем при сушке пористых керамических материалов. [c.87] Более сложные по структуре влажные материалы дают во втором периоде и более сложные кривые скорости сушки (рис. 2-3). Кривая может вначале иметь вид прямой, а затем переходит в кривую, обращенную к оси абсцисс (кривая типа 4). Такие кривые скорости сушки часто встречаются при сушке глины. При сушке ломтей хлеба скорость сушки вначале уменьшается по кривой, обращенной выпуклостью к оси абсцисс, а затем — по кривой, обращенной выпуклостью к оси ординат (кривая 5). И, наконец, кривая скорости сушки может быть вида кривой 6. Такие кривые скорости суижи встречаются редко. [c.87] Вернуться к основной статье