18

Лекція №22.

Сушіння

Процес сушіння − це процес видалення вологи з твердих матеріалів шляхом випаровування. Це заключний етап обробки матеріалів, для наступного транспортування і зберігання. Механічне видалення вологи (відтискання, фільтрація, центрифугування) може використовуватися на першій стадії видалення вологи, але при цьому кінцева вологість не менше 20-30%. Тому використовують сушіння при якому вологість зменшується до 0,2-0,5%. Розрізняють: природне і штучне сушіння.

В техніці найбільш поширене штучне сушіння. По способу підводу тепла до матеріалу розрізняють:

1) конвективне сушіння;

2) контактне сушіння;

3) радіаційне сушіння;

4) діелектричне сушіння;

5) сублімаційне сушіння.

Конвективне сушіння − це процес, при якому тепло до матеріалів підводиться безпосередньо гарячим повітрям, або топковими газами, які одночасно служать і транспортним засобом для виносу вологи з матеріалів.

Контактне сушіння − тепло підводиться через розділяючу перегородку.

Радіаційне сушіння − тепло підводиться інфрачервоними променями.

Діелектричне сушіння − в полі струму високої частоти.

Сублімаційне сушіння − специфічне контактне сушіння в замороженому стані при глибокому вакуумі.

На 1 спосіб − 95% від всіх методів сушіння.

Параметри вологого повітря.

При конвективному сушінні повітря одночасно виконує роль тепло і вологоносія і складається з суміші сухого повітря та водяної пари. Тому необхідно знати основні параметри, якими можна описувати зміни його стану при сушінні.

1) Абсолютна вологість повітря це кількість водяної пари, яка знаходиться в 1м³ вологого повітря - фактично це густина вологої пари.

2) Відносна вологість (степінь насичення повітря вологою) − .

Це відношення кількості пари, що є в повітрі при даних умовах, до максимальної кількості пари, яка може бути в повітрі при цих же умовах.

оскільки і то

М_п − мольна маса пари; Р_п − тиск пари; P_н –тиск пари в умовах насичення

3) Вологовміст − це кількість водяних парів, що знаходяться в повітрі по відношенню до 1кг сухого повітря.

; а добуток L x [кг.вологи/с] –використовують при складанні матеріального балансу сушіння

В − загальний тиск в системі.

tº↑ φ↓- закономірність буде спостерігатись відбуватися до t = 100 ºС

Якщо t = 100 ºС, то p_н = В і тоді і при подальшому зростанні температури ( при зростанні температури більше 100º φ не залежить від температури).

4) Ентальпія (тепловміст відноситься до 1 кг сухого повітря)

при розрахунках І= С_с.п.∙tº+І_n∙х,

де С − теплоємність x− вологовміст

I=I_n х+C_с.п.∙t⁰

або після перетворень I= (1000+1,97∙10³∙x)∙t+2493∙10³x

I-X діаграма вологого повітря (діаграма Рамзіна)

Основні параметри вологого повітря можна визначити за допомогою І-х діаграми ( Рамзіна)

п ри побудові

або

Приклади використання діаграми :

Точка 0 – лежить на перетині ізотерми і ; відповідно можна визначити х₀ і І₀

А − точка охолодження при постійному вологовмісті до стану насичення називається точкою роси. Подальше охолодження відбувається по лінії вліво до відповідної ізотерми. При цьому вологовміст буде зменшуватися

П роцес теоретичного сушіння зображується по лінії постійної ентальпії.

Температура повітря зменшується, оскільки тепло витрачається на випаровування, і одночасно збільшується вологовміст

Процес адіабатичного насичення повітря вологою − це процес реального теплообміну між матеріалом і оточуючим його повітрям.

L − кількість сухого повітря; W − кількість вологи, що знаходиться в матеріалі;

t_м − температура мокрого термометра.

Звідки І₁=І₂-(х_м-х₁)∙С_в∙t_м при х₁=0 І₁=І₂-х_м∙С_в∙t_м

Останнє рівняння використовується для нанесення на діаграму ліній 1- адіабатичного насичення або або ліній мокрого термометра;

Ізотерма , що проходить через точку А − температура мокрого термометра, отримана при адіабатичному насиченні вологою повітря до (по лінії постійної температури мокрого термометра).