ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Влияние форм связи влаги с материалом на кинетику сушки из "Теория сушки Издание 2" Разная форма кривых скорости сушки объясняется в первую очередь характером связи влаги с влажным материалом. [c.94] Сделаем попытку объяснить форму кривых скорости сушки с точки зрения механизма переноса влаги в телах с различной формой связи влаги. При этом надо сразу сделать оговорку, что этот анализ является приближенным, так как в ряде случаев не соблюдалась основная предпосылка — малый градиент влагосодержания внутри тела. [c.94] В коллоидном теле влага связана адсорбционными и осмотическими силами. [c.94] Тогда из соотношения (2-2-3) следует, что и интенсивность сушки, или скорость сушки, будет величиной постоянной, т. е. [c.95] Как только влагосодержание на поверхности достигает гигроскопического влагосодержания, давление пара материала будет зависеть от влагосодержания при температуре поверхности. [c.95] С уменьшением влагосодержания давление пара материала уменьшается в соответствии с изотермами сорбции и десорбции. [c.95] Таким образом, первая критическая точка на кривой сушки или кривой скорости сушки появляется в случае коллоидного тела в тот момент времени, когда влагосодержание на поверхности материала становится равным гигроскопическому влагосодержанию. [c.95] В этом случае ( = = 0,01 W, = 4 = onst) скорость сушки будет изменяться от влагосодержания так же, как относительное давление пара материала от его влагосодержания на изотерме десорбции, т. е. кривая скорости сушки будет обращена выпуклостью к оси ординат (кривая скорости типа 2, рис. 2-2). Исключение составляет небольшой конечный интервал влагосодержания, соответствующий на изотерме значениям ф от нуля до 0,1. [c.95] В действительности такого процесса сушки мы не имеем, но некоторое приближение к этому упрощенному случаю иногда наблюдается при сушке пшеничного теста в виде макарон или вермишели. При сушке макарон или вермишели периода постоянной скорости нет, поэтому температура материала (коллоидного тела) быстро повышается, приближаясь к температуре воздуха и отличаясь от последней на 3—4° С почти на протяжении всего процесса сушки. [c.95] К этому же результату можно прийти на основе анализа решений уравнения диффузии влаги с учетом изменения коэффициента диффузии от влагосодержания. Кривые скорости сушки, приведенные на рис. 2-7, соответствуют коллоидному телу с небольшим содержанием осмотически связанной влаги. В коллоидном теле с большим содержанием осмотической влаги (например, желатине) наблюдается период постоянной скорости, а кривая скорости сушки имеет форму кривой типа 2 (рис. 2-2). [c.96] Механизм сушки капиллярнопористых тел определяется режимом сушки и капиллярнопористой структурой тела. Механизм перемещения влаги при жестких режимах существенно отличается от механизма перемещения влаги при мягких режимах, так как значительное влияние оказывает наличие температурного градиента внутри тела. [c.96] Рассмотрим вначале процесс сушки простейшей модели капиллярнопористого тела — сушку кварцевого песка. [c.96] В период постоянной скорости сушки температура поверхностного слоя песка равна температуре мокрого термометра. Начальное влагосодержание равно 35%, а равновесное влагосодержание для данного режима очень мало (Гр = 0,11%), т. е. практически равно нулю. [c.97] Объяснить появление первой критической точки на кривой скорости сушки достижением поверхностью материала гигроскопического влагосодержания для капиллярнопористых тел нельзя. При влагосодержании, меньшем гигроскопического, давление пара даже над мениском наиболее узкой части поры практически равно давлению пара над свободной поверхностью воды, т. е. давление пара материала не зависит от влагосодержания. [c.97] Если средний радиус частицы песка 0,005 см, то радиус капилляра в наиболее узкой части поры г = 0,155 7 = 0,775 10 см. Такой капилляр является макрокапилляром. [c.98] Как уже было сказано выше, количество адсорбционной влаги мало, влага в таком теле в основном связана капиллярными силами, поэтому наличие двух критических точек объясняется особым состоянием капиллярной влаги. [c.98] В процессе сушки в поверхностном слое образуются мениски, которые стремятся продвинуться внутрь. При вступлении их в наиболее узкую часть поры (в первую шейку) капиллярное давление равно 12,9 и значительно больше того давления, которое необходимо для поддержания открытых поверхностей. Разница между этим давлением и обусловливает движение жидкости к поверхностным слоям материала. Как только мениск пройдет наиболее узкую часть поры (шейку), наступает неустойчивое состояние. [c.98] Расширение мениска в ячейку происходит внезапно, перемещенная вода перераспределяется с последующим небольшим уменьшением капиллярного давления, и часть воздуха входит в ячейку. Таким образом, при расширении мениска происходит процесс иммобилизации воздуха порциями (частями) с перераспределением влаги и закрытием шейки поры. Это перераспределение влаги вызывает углубление мениска в шейке последующей поры, а затем и распространение такого процесса в нижеследующие слои. [c.98] Такой механизм перемещения влаги подтверждается кривыми распределения температуры по толщине слоя песка (рис. 2-10). [c.99] Слой песка, расположенный выше поверхности испарения, содержит влагу стыкового состояния, он быстро прогревается, а его температура приближается к температуре окружающего воздуха. [c.99] Вернуться к основной статье