Сушка. Общие сведения. Основные свойства влажного газа. Устройство сушилок. Специальные виды сушки

значения, температура материала достигает максимального значения и становится равной температуре окружающей среды.

Важное значение для анализа процесса сушки имеет также характер перемещения влаги внутри материала. При испарении влаги с поверхности материала внутри него возникает градиент влажности, за счет чего и происходит перемещение влаги из внутренних слоев материала к его поверхности. В первый период сушки градиент влажности внутри материала невелик, и скорость процесса обусловливается только скоростью испарения влаги с поверхности (внешняя диффузия). Во второй период, когда влажность на поверхности становится гигроскопической, определяющее значение для скорости процесса приобретает внутренняя диффузия. В первый период влага внутри материала перемещается в виде жидкости (капиллярная и осмотическая влага). С началом второго периода начинается неравномерная усадка материала. На его поверхности образуются сухие островки, поверхность испарения уменьшается. При этом капиллярная влага и некоторая часть адсорбционно связанной влаги перемещается внутри материала уже в виде пара. В дальнейшем поверхностный слой материала постепенно полностью высыхает, внешняя поверхность испарения становится все меньше геометрической поверхности тела и соответственно возрастает сопротивление внутренней диффузии влаги. К концу второго периода наиболее прочно связанная с материалом адсорбционная влага перемещается внутри его только в виде пара. Явление переноса влаги внутри материала носит название влагопроводности.

Удаление влаги из материала при сушке осуществляется следующим образом: влага из толщи влажного материала перемещается к поверхности раздела фаз за счет влагопроводности, далее влага от поверхности раздела фаз передается в ядро газового потока за счет конвективной диффузии. В общем случае это явление массопередачи описывается уравнением

,                           (40.35)

где  – влажность материала в любой момент времени в точке, отстоящей на расстоянии Z от поверхности;  – начальная влажность материала;  – равновесная влажность материала;  – диффузионный критерий Био;  – диффузионный критерий Фурье; δ – определяющий размер.

Предложены различные эмпирические уравнения, позволяющие с той или иной степенью точности рассчитать продолжительность сушки. Общий недостаток этих уравнений состоит в том, что они пригодны только для тех материалов и условий, для которых они получены. В связи с этим для расчета процесса сушки наиболее надежно использовать нормативы, разрабатываемые на основе статистических опытных данных для конкретных материалов и режимов сушки. Во многих случаях, учитывая сложность определения скорости и продолжительности процесса сушки, рабочий объем конвективных сушилок V_p находят, базируясь на средней опытной величине напряжения объема сушилки по влаге – A, кг/м³·с. Рабочий объем сушилки находят из простой зависимости:

.                                                 (40.36)

Для определения поверхности нагрева контактных сушилок применяют величину напряжения поверхности сушилки по влаге A′ (кг/м²·с). Значения А и A′ приводятся в справочной литературе.

40.8. Варианты процесса сушки

Сушка по основному сушильному варианту происходит при значительном перепаде температур t₁ – t₂ в атмосфере относительно сухого воздуха с малыми значениями х и . Для ряда технологических процессов сушку необходимо проводить в «мягких» условиях ‑ во влажном воздухе и при более низких