Отделение молекулярной сушки пасты нистатина с разработкой процесса самозамораживания продукта, страница 12

Материальный баланс для водяного пара в сушильной камере:

                           .                                                 (45)

Материальный баланс по абсолютно сухому воздуху:

                           .                                                            (46)

Уравнение скорости изменения количества влажного воздуха в камере:

                           .                              (47)

Дифференциальные уравнения для скорости изменения давления влажного воздуха и пара, записанные на основе уравнения состояния газов,

для давления водяного пара:

                            ;                                              (48)

для давления абсолютно сухого воздуха:

                            .                                             (49)

Уравнение материального баланса по массе влажного материала:

                            .                                                                  (50)

Уравнение теплового баланса влажного материала:

                             .                  (51)

Уравнение теплового баланса для паровоздушной смеси в камере:

      .           (52)

Дифференцируя правые части уравнений (48)÷(49)  и левые части выражений (51)÷(52) как функцию двух переменных параметров, пренебрегая изменением теплоемкости материала  и влажного воздуха в интервале температур от 20 до 0 ⁰С преобразуем систему уравнений к следующему виду (см. приложение):

Причем, при моделировании процесса, учитывалось, что для надежной работы конденсатора сублимационной установки процесс откачки влажного воздуха целесообразно проводить в два этапа: предварительная откачка паров вакуум-насосом до массовой доли водяных паров равной единице и дальнейшая откачка водяных паров через конденсатор-замораживатель. Соответствующие начальные условия 'bn[ процессов представлены уравнениями (23)¸(24).

Необходимо отметить, что основной трудностью в описании 'b[ процессов заключалась в выборе движущей силы испарения влаги DР.

Из теории сушки известно, что плотность потока влаги при сушки капилярно – пористых тел пропорциональна 3 градиентам: влажности материала, градиенту температуры и давления. В начальный период откачки при самозамораживании материала при среднем вакууме, когда все капиляры заполнены влагой, подвод теплоты отсутствует, основным параметром, определяющим интенсивность испарения будет являться разность между давлением насыщенного пара в поверхностном слое материала и давлением пара в сушильной камере:

                                           .                                                   (1)

Однако при резком сбросе давления при включении конденсатора и мощного форвауумного нососа, основным параметром обеспечивающим перемещение влаги в материале к поверхностному слою на наш взгляд является нерелаксируемый  градиент давления возникающий в материале и соответствующая ему интенсивность молярного переноса /Грязнов. Молекулярная сушка/:

                                               ,                                      (2)

где: Р_п – давление пара при абсолютной температуре, мм.рт.ст.; М - молекулярная масса пара, г-моль (18); Т – абсолютная температура, К; q¹ –интенсивность испарения, кг/(м²×с). Однако использование выражения (2) возможно лишь при высоком вакууме (Р£10^-3 мм.рт.ст.)

Мы предполагаем, что движущей силой переноса в этом случае является разность между давлением  во внутренних слоях материала Р_м и давлением пара в сушильной камере 

                                           .                                                  (3)

Причиной возникновения такого давления  на наш взгляд является защемления воздуха в  материала после его промывке на фильтр-прессе. Абсолютная влажность пасты материала после стадии промывки составляет 400%.