Формы связи влаги с материалом

а) Химически связанная влага – это вода, которая в результате реакции гидратации вошла в состав гидроокисей и кристаллогидратов. Эту связь можно нарушить только в результате химического воздействия. При сушке эта влага не удаляется.

б) Адсорбционно связанная влага. (Адсорбция – процесс поглощения газов или жидкостей твёрдым веществом). Этот вид связи влаги обусловлен адсорбцией воды на наружной поверхности материала и его пор. Связь имеет физико-химическую природу.

в) Капиллярно связанная влага – она заполняет макро и микро капилляры. Эта связь механическая и наиболее легко удаляется.

Влажному материалу присущи все эти формы связи. Вторая форма связи влаги характерна для коллоидных и полимерных материалов.

Р авновесие между материалом и жидкостью, находящейся во влажном материале

При контакте материала с влажным воздухом (влажный воздух – это смесь сухого воздуха и водяного пара) возможны два процесса:

1) сушка – при Р_М>Р_П (Р_М – парциальное давление пара над поверхностью материала; Р_П – парциальное давление пара в воздухе);

2) увлажнение - при Р_М<Р_П. (Первый процесс называется десорбцией, второй – сорбцией влаги материалом).

В процессе сушки Р_М уменьшается и стремится к Р_П. Наступает состояние динамического равновесия, которому соответствует равновесная влажность W_р. Зависимость W_р от φ (относительной влажности воздуха , где ρ_П – масса водяного пара в 1 м³ воздуха при данных условиях; ρ_Н – масса пара в состоянии насыщения в 1 м³ при данных условиях.) представляется следующим образом (см. верхний рис.). Причина гистерезиса - в сорбции воздуха стенками капилляров.

Физические свойства влажного воздуха

Абсолютная влажность – количество водяного пара в кг в 1м³ влажного воздуха. Можно считать, что влажный воздух подчиняется законам идеального газа.

Относительная влажность где ρ_П – масса водяного пара в 1м³ воздуха при данных условиях; ρ_Н – масса пара в состоянии насыщения в 1м³ при данных условиях.

Влагосодержание , ρ_С.В – плотность абсолютно сухого воздуха , ρ_П – плотность влажного воздуха.

Энтальпия ,_. С_{С В} – средняя удельная теплоёмкость абсолютно сухого воздуха, i_П – энтальпия водяного пара.

Плотность влажного воздуха .

Основные свойства влажного воздуха определяются с помощью I-x диаграммы.

Материальный баланс сушки.

Обозначим:

G₁ – количество влажного материала, поступающего на сушку, кг/ч;

G₂ – количество высушенного материала;

W₁, W₂ – начальная и конечная влажность материала, %;

W – количество влаги, удаляемой из материала при сушке.

По всему материалу: ; по абсолютно сухому веществу в высушиваемом материале: ; отсюда .

Основное уравнение материального баланса конвективной сушки

.

Основная схема конвективной сушки

Р ассмотрим основную схему конвективной сушки.

Пусть на сушку поступает воздух с влагосодержанием х₀, расход абсолютно сухого воздуха L. Из сушилки выходит такое же количество абсолютно сухого воздуха, а влагосодержание меняется до х₂. W – количество влаги, испарившееся в сушилке, кг/ч, L – кг/ч, х – кг/кг.

Материальный баланс по влаге: → .(*)

Удельный расход воздуха на испарение из материала 1кг влаги: (**), х₁ – влагосодержание воздуха, нагретого в калорифере и поступающего в сушилку. Пройдя калорифер воздух не отдаёт влаги, т.е. х₀ = х₁, тогда уравнение (*) и (**) материального баланса может быть записано ; .