34.Изображение в диаграмме н-х процессов изменения параметров влажного воздуха: температура точки росы, охлаждение, нагревание, смешение.
Сушкой называется процесс удаления влаги из твёрдых влажных материалов путём её испарения и отвода образующихся паров.
а) нагревание и охлаждение воздуха; б) изоэнтальпическое охлаждение воздуха.
Для случая смешивания: L1X1+L2X2=(L1+L2)Xсм
L1X1+L2X2=L1Xсм+L2Xсм
L2(X2-Xсм)=L1(Xсм-X1)
L2/L1= (Xсм-X1)/(X2-Xсм) – линия 1
Тепловой баланс:
L1H1+L2H2=(L1+L2)Hсм
L2/L2=(Hсм-H1)/(H2-Hсм) – линия 2.
Точкой росы называют температуру, охлаждаясь до которой при постоянном влагосодержании, воздух становится насыщенным водяными парами. В – точка росы.
35. Уравнение рабочей линии сушки. Построение рабочей линии в Н-х диаграмме.
Сушкой называется процесс удаления влаги из твёрдых влажных материалов путём её испарения и отвода образующихся паров.
36. Тепловой баланс воздушной сушки. Уравнение рабочей линии процесса сушки.
Сушкой называется процесс удаления влаги из твёрдых влажных материалов путём её испарения и отвода образующихся паров.
Сушка в технике осуществляется двумя основными способами:
а) нагреванием влажных материалов теплоносителем через твёрдую непроницаемую перегородку – так называемый процесс контактной сушки;
б) нагреванием влажных материалов путём непосредственного контакта с газовым теплоносителем (воздух, поточные газы и др.) – так называемая газовая, или воздушная сушка (конвективная).
Иногда тепло отводится к высушиваемому материалу токами высокой частоты или инфракрасными лучами; указанные способы сушки называют соответственно диэлектрической и радиационной сушкой.
Материальный баланс конвективной сушки:
Конвективный способ сушки продуктов основан на передаче тепла высушиваемому продукту за счет энергии нагретого сушильного агента - воздуха или парогазовой смеси.
Для подогрева воздуха вначале в калорифере, а затем в сушильной камере к нему подводятся количества тепла соответственно Qк и Q д.
Q=Qк+Qд=GтСт(tк-tн)+Св(Wкtк-Wнtн)+GтрCтр(tтрк-tтрн)+L(Нк-Но)+Qп
q=Q/W, qк=Qк/W
W=Wн-Wк
W – удельная тепловая нагрузка, приходящаяся на 1кг удаленной влаги.
qк=qn+qw+qтр+l(Нк-Но)+qп-qд.
Внутренний тепловой баланс сушилки.
qк=l(Нк-Но)-∆
qк=l(Нн-Но)
lНн-lHo=lНк-lHo-∆
l(Нн-Нк)=-∆
(Нн-Нк)/(Хк-Хн)=-∆
∆=(Нк-Нн)/(Хк-Хн) – уравнение рабочей линии процесса сушки.
В случае же контактной сушки:
Qконд=Qнач-Qсушка
Qнач=GтСт(tс.н.-tн)+GжСж(tс.н.-tн)+Qп1
Qсушка= GтСт(tс.к.-tс.н.)+Gж(Нп-Сжtж)+Qп2
tс.н – нач. темпер. сушки; tн – нач температура материала
∆=0 – теоретическая сушилка (идеальная) →Нк=Нн, Н=const
∆<0→Нн>Нк
∆>0→ Нн>Нк
37. Параметры, влияющие на процесс сушки. Способы интенсификации сушки.
Cушка -это процесс удаления влаги из твердых влажных материалов путем ее испарения т отвода образующихся паров. Сушка в технике осуществляется двумя способами: 1)нагревание влажных материалов теплоносителем через твердую непроницаемую перегородку - контактная сушка;2)нагревание влажных материалов путем непосредственного контакта с газовым теплоносителем – газовая (воздушная); 3) диэлектрическая сушка (тепло подводится к высушиваемому мат-лу токами высокой частоты, СВЧ-устройства); 4) радиационная сушка (инфракрасные лучи); 5) сублимационная сушка. Т → Г (П)
Степень отклонения системы «влажное твердое тело-газ» от состояния равновесия характеризуется движущей силой. Текущая движущая сила может быть определена: 1) через разность паров удаляемой влаги у пов-ти мат-ла и в потоке газа: ∆р=рп – рс (для периода постоянной скорости сушки) и 2) через текущее х и равновесное хр влагосодержание материала: ∆х=х-хР (в период падающей скорости).
Окружающая материал среда содержит либо водяной пар, либо смесь водяного пара с газами. Пусть РП - давление водяного пара, когда он является окружающей средой, а парционное давление его в смеси с газами окружающей среды РD. РМ - равновесное давление водяного пара над влажным высушиваемым материалов. Условием сушки, является: РМ> РП или РМ > РD. Давление водяного пара над высушиваемым материалом РМ зависит от влажности мат-ла ,температуры и характера связи влаги с материалом. С ростом влажности материала и температуры значение РМ возрастает. Абсолютное значение этой величины зависит от хар-ра связи с мат-ом. Чем сильнее это связь, тем меньше давление водяного пара над влажным материалом. Если РМ = РП -это равновесие. РМ< РП –увлажнение.
Кривые,
выражающие зависимость между давление
водяного пара над влажным мат-ом РМ,
и температурой t и
влажностью высушиваемого мат-ла
Кривые и характеристики высушиваемого мат-ла нужны для нахождения основных параметров сушки: температуры(чем выше,тем лучше),конечной влажности мат-ла(чем меньше ,тем лучше) и давления водяных паров в пространстве ,окружающем высушиваемый материал,хар-ра влаги с мат-ом.
Интенсификация процесса сушки: 1) Т повысить, 2) Р понизить; 3) х понизить; 4) β (коэффициент массоотдачи - показывает какое кол-во вещ-ва передается от пов-ти раздела фаз в воспринимающую фазу через 1м2 пов-ти фазового контакта в течении 1с при разности концентраций, равной единице) повысить за счет повышения w; 5) перемешивание.
Влагосодержание х=W/Gс=(G-Gc)/Gc – концентрация влаги в материале, выраженная в кг влаги/кг абсолютно сухого материала.
Влажность с=W/G=(G-GC)/G – концентрация влаги, выраженная в кг влаги/кг влажного материала.
Относительная влажность φ=РП/РНАС – отношение содержания влаги в воздухе ко всей влаге.
Зависимость давления пара влаги над пов-ю мат-ла от его влажности определяется типом связи влаги в материале.
Форма связи влаги влаги в материале:
1) Химически связанная влага. самые сильные связи-химические. Влага при сушке не удаляется.
2) Осмотическая влага – влага, присоединяемая к пов-ти материала за счет сил Ван-дер-Ваальса – физические силы – удаляются сушкой.
3) капиллярно связанная влага – свободная влага, которая удерживается в материале за счет сил смачивания.
4) биологически связанная влага.
dW/Fdτ ~ dc/dτ.
1-зона прогрева материала. I
– зона пост. скорости. II
– зона падающей скорости. dW/Fdτ=K(х-хР)
– уравнение Лыкова-описывает кинетику
процесса сушки. К-коэффициент скорости,
коэф-т массопроводности-определяет
диф. сопротивление внутри материала.