ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Теория углубления зоны испарения из "Теория сушки Издание 2" В конце процесса сушки расстояние поверхности испарения будет равно (I = ), тогда коэффициент теплопередачи должен быть равен коэффициенту теплопередачи через слой сухого материала толщиной В. [c.147] По формуле (3-4-1) Т. К. Шервудом была подсчитана величина 5 при различной влажности древесины (липа) в процессе сушки. [c.147] Кратко остановимся на этом методе. Сущность метода состоит в том, что исследуется поле влагосодержания совместно с полем концентрации какой-либо соли, предварительно введенной в материал при его приготовлении. Обычно высушенный материал пропитывается не чистой водой, а раствором соли, например поваренной. [c.150] Обычно диффузия соли происходит медленно и ею можно пренебречь, но при этом всегда необходимо сделать проверку, сравнив количество испаренной влаги, полученное непосредственно по убыли веса и подсчитанное по кривым распределения влажности и соли внутри материала. [c.150] На рис. 3-9 приведены кривые распределения влагосодержания (а) и соли (б) по радиусу шара из глины. [c.150] Отрезок, отсекаемый кривой на оси абсцисс .W = / (г) (рис. 3-10), дает расстояние границы раздела зоны испарения от поверхности тела, так как дальше испарение не происходит. [c.150] Автором впервые в 1932 г. были введены температурные кривые / = / (Г) для анализа кинетики процесса сушки, в том числе и для изучения механизма углубления зоны испарения [Л. 42]. [c.152] Углубление зоны испарения в процессе сушки было пбдтверж-дено в работе [Л. 81] на основе исследования пограничного слоя влажного воздуха в процессе сушки. Результаты одного характерного опыта приводятся ниже (рис. 3-13—3-15). [c.152] Режим сушки = 72 С ф = 0,045 V = 2,65 м сек --температура влажного воздуха ----температура тела на глубине 0,5 ми от поверхности Л — расстояние от поверхности тела, мм. [c.153] На рис. 3-14 тоже приведено температурное поле в координатах температура — расстояние от поверхности тела в различные моменты времени сушки. [c.154] Вблизи поверхности тела, как и в случае поля температур, наблюдается прямолинейное распределение влажности воздуха, а дальше прямая переходит в кривую, которая постепенно приближается к кривой влажности окружающей среды. Наклон прямолинейного участка кривой распределения влажности все время увеличивается. Продолжение этого прямолинейного участка кривой Ф = / ( ) до пересечения с горизонтальной прямой, отвечающей постоянному значению влажности окружающей среды (ф = ф,. = = 0,045 = onst), дает величину условной толщины пограничного слоя поля влажности. Таким способом были определены бу в разное время сушки. Результаты приведены в виде графика Й Р = / W на рис, 3-15, Этот график показывает, что в периоде постоянной скорости остается постоянной и равной 0,65 мм, а затем, начиная примерно с т, увеличивается с течением времени. Следовательно, период постоянной скорости характеризуется постоянной толщиной условного пограничного слоя как поля температур, так и поля влажности воздуха, В периоде падающей скорости толщина условного пограничного слоя увеличивается. [c.156] Кривые распределения влажности воздуха были использованы для приближенного определения места расположения зоны испарения внутри тела. Поверхность испарения отвечает влажности воздуха ф1 = 1 (100%). Продолжим прямолинейный участок распределения влажности внутри тела (вверх) до пересечения с горизонтальной прямой ф = 1,0, Точка пересечения этих прямых дает место расположения поверхности испарения. Например, если продолжим прямолинейный участок кривой распределения ф = = f у) для т = 0,33 ч до пересечения с горизонтальной прямой Ф = 1,0, то получим отрезок = 0,11 мм. Следовательно, основная поверхность испарения в момент времени т = 0,33 ч находится внутри тела на глубине 0,11 мм. [c.156] Некоторым корректирующим фактором является сравнение поля температуры тела с полем влажности воздуха в пограничном слое. Например, согласно кривой распределения ф для времени т = 1 ч условная глубина зоны испарения g равна 0,4 мм (рис. 3-15). В этой точке температура тела должна быть близка к температуре мокрого термометра. Если обратиться к кривой изменения температуры тела (рис. 3-13), то для момента времени т = 1 ч температура тела в точке х = 0,5 мм равна = 28° С, т. е. близка к температуре мокрого термометра. [c.157] Определенные таким методом условные глубины поверхности испарения I для разных моментов времени представлены на рис. 3-15 в виде графика = /(т). Из этого графика следует, что в первом периоде углубление поверхности испарения происходит по закону прямой I = В х (скорость углубления d /dx поверхности испарения постоянна и равна Bi). В периоде падающей скорости увеличивается примерно по линейному закону ( = Л + В2х), но тангенс угла наклона прямой, равный Bi, значительно больше, чем для периода постоянной скорости, т. е. 5а В . [c.157] В переходной области от мягких к жестким режимам скорость углубления поверхности испарения в первом периоде равна нулю d ldx = 0). В этом случае испарение происходит на некоторой постоянной глубине ( = onst), а кривые распределения температуры t = f (у) в разные моменты времени первого периода сушки совпадают между собой. То же самое наблюдается и с кривыми распределения влажности воздуха Ф = / (у), при мягких режимах сушки в первом периоде поверхность испарения близка к геометрической поверхности тела (1 0). [c.157] Из графиков на рис. 3-14 и 3-15 следует, что в периоде постоянной скорости Nu, и NUm являются постоянными (6i = onst, 6 = onst), а в периоде падающей скорости числа Nu, и Nu будут непрерывно уменьшаться с течением времени (б и б — увеличиваться с течением времени). [c.157] К этому результату приводят исследования и других авторов [Л.42]. [c.157] Задача является очень сложной, связанной с решением системы нелинейных дифференциальных уравнений с подвижными границами. [c.158] Из этой общей задачи как частный случай получается задача, соответствующая упрощенному механизму сушки в виде углубления поверхности испарения. [c.158] Однако такой механизм сушки в действительности не наблюдается. Даже при сушке сублимацией в зоне испарения происходит частичное испарение адсорбционной влаги, а во влажной зоне — перемещение переохлажденной жидкости. [c.158] Вернуться к основной статье