27.Статика и кинетика процесса сушки.

кинетика процесса сушки

Кинетика сушки определяется обычно путем взвешивания образцов материала в начала сушки и через определенные промежутки времени. По весу образцов рассчитывают абсолютную влажность материала в различные моменты и строят кривую зависимости абсолютной влажности от времени t, которая называется кривой сушки. По этой кривой можно определить скорость сушки.

Скорость сушки, характеризующаяся изменением абсолютной влажности в единицу времени, может быть найдена для каждого данного момента, как тангенс угла наклона кривой сушки. Графическое изображение процесса в виде кривых сушки и кривых скорости сушки дает возможность устано­вить различные периоды его протекания.Рассматривая кривые можно различить перечисленные выше периоды сушки материала. Период прогрева материала (отрезок АВ на рис. 21-14) является, как правило, кратковременным и характеризуется неустановившимся состоянием процесса. За этот период температура материала повышается до температуры мокрого термометра t_M, но его влажность снижается незначительно. Скорость сушки возрастает и к концу периода прогрева дости­гает максимальной величины.

При прямотоке влажный материал на входе в сушилку соприкасается с свежим горячим воздухом; поэтому сушка вначале протекает интенсивно, а затем замедляется, причем в конце сушилки температура материала приближается к температуре отработанного воздуха.

При противотоке влажный материал вначале соприкасается с отработанным воздухом, а высушенный материал с свежим горячим воздухом, поступающим в сушилку. Вследствие этого сушка вначале идет медленно, в конце же влажность материала быстро уменьшается, а его температура возрастает, приближаясь к температуре сушильного агента, и может оказаться выше допустимой для данного материала. Поэтому при сушке топочными газами применяют прямоток. Противоток предпочитают при сушке материала до низкой конечной влажности, которая достигается в этом случае за более короткое время.

Статика процесса сушки

При сушке процесс передачи вещества из одной фазы в другую сопровождается процессом теплопередачи, при этом температуры фаз не одинаковы. Количество тепла, передаваемое от газообразного сушильного агента к жидкости путем конвекции при температуре газа t, превышающей температуру материала , составит: где альфа коэфициент сушки

Это количество жидкости переходит в виде пара в газовую фазу и передает от жидкости к газу тепло, соответствующее теплоте испарения этой жидкости:

Температура, принимаемая жидкостью при испарении ее после достижения теплового равновесия (Q = 0), называется температурой мокрого термометра и обозначается t _м. Это температура термометра, шарик которого покрыт влажной тканью, с которой происходит испарение влаги. Температура мокрого термометра определяется условием Qi = Q₂, или

где p_м — давление пара над жидкостью при температуре t_м

Среда, окружающая влажный материал, представляет собой влажный воздух или почти чистый водяной пар, содержащий небольшую примесь воздуха, проникшего в сушилку через неплотности.

Таким образом, сушка возможна как во влажном, так и в гигроскопическом состояниях материала при условии, что его влагосодержание больше равновесного.

Во влажном состоянии материал имеет температуру, равную температуре мокрого термометра ( ) в гигроскопическом состоянии температура материала больше t_м, но ниже температуры окружающей среды . Когда достигается равновесная влажность, температура материала становится равной температуре окружающей среды

Процесс сушки зависит как от свойств материала, так и от свойств окружающей среды. Поэтому для изучения процесса сушки необходимо знать свойства влажного газа (воздуха) и характер их изменения в процессе сушки.