Реальный процесс сушки на диаграмме Рамзина.

- уравнение энтальпии ля реальной сушилки. =

Если имеются потери тепла в сушилке, то теплосодержание воздуха по мере его движения в сушилке уменьшается от I₁ до I₂. В некоторых случаях воздух может дополнительно подогреваться в сушилке, тогда теплосодержание будет увеличиваться. Линия сушки может отклоняться в ту или другую сторону от линии При энтальпия , если , то .

Потенциал сушки. (движущая сила процесса сушки)

1.Если рассматривать процесс сушки как тепловой, то движущую силу процесса можно выразить разностью между температурой воздуха t и температурой поверхности влажного материала t_м. В первом периоде сушки влажного материала на его поверхности всегда имеется слой свободной влаги. При установившемся тепловом процессе эта жидкость принимает постоянную температуру в процессе испарения ее воздухом, называемой температурой мокрого материала t_м.(испарения влаги со свободной поверхности)эту же температуру будет показывать термометр, помещенный в сушилку, шарик которого обернут влажной материей). Это будет температура мокрого термометра t_м ϰ = t - t_м – потенциал сушки

2. Если рассматривать процесс сушки как диффузионный(массообменный), движущую силу процесса сушки можно выразить как разность влагосодержаний воздуха насыщенного х_нас ( в пограничном слое) и ненасыщенного x (в воздушном потоке). х_нас – х

Средний потенциал сушки.

В процессе сушки температура воздуха в сушилке непрерывно понижается. В пределе температура воздуха может понизиться до температуры мокрого термометра. Естественно движущая сила процесса – разность температур воздуха и мокрого термометра непрерывно уменьшается и становится равной 0, когда t_возд= t_{м. ∆} t=0.

Тепловой к.п.д. сушилки ,

где  – тепловой к.п.д. сушилки; r – удельная теплота испарения воды, определяемая по температуре материала при сушке (температуре мокрого термометра), Дж/кг; q = Q/W – удельный расход теплоты в калорифере, Дж/кг.

Психрометр.

Состоит из сухого и «мокрого» термометров. температуру мокрого термометра можно назвать температурой охлажденного адиабатически воздуха в сушилке. Адиабатически, т.е. при условии, когда все тепло на испарение материал получает от воздуха при отсутствии потерь тепла и подвода тепла извне.

t_м находится по диаграмме Рамзина проведением из заданной точки А линии I=const до пересечения с φ=100%. Изотерма, проходящая через точку D и покажет t_м.

Мокрый термометр психрометра показывает температуру испарения влаги со свободной поверхности.

Температура точки росы.

Температурой точки росы называется такая температура, при которой воздух данного влагосодержания становится насыщенным. Для нахождения t_р проводят

x = const до пересечения с φ = 1. Затем исходная изотерма проходит через точку D. Эта температура и является температурой точки росы.

Кинетика процесса сушки.

Наиболее полно изучена профессором Лыковым. Кинетика сушки определяется изменением во времени средней влажности материала. Зависимость между влажностью материала и временем называется кривой сушки (кривая АВС), которую строят по опытным данным.

В 1 периоде сушки, когда над материалом имеется слой влаги, скорость сушки определяется лишь внешней диффузией влаги в воздухе. В этот период диффузия влаги внутри материала ничтожна.

Во 2 периоде, когда на поверхности материала появляются сухие участки, влага должна диффундировать из глубинных слоев материала к поверхности и затем с поверхности материала за счет внешней диффузией воздуха. Главное влияние на процесс сушки оказывает внутренняя диффузия. Скорость сушки во втором периоде значительно меньше. Вид кривых скорости сушки в этом периоде весьма разнообразен (кривые 1- 5 на рис. 11.2 в, г), что объясняется физической природой высушиваемого материала и методом сушки. Влагосодержание материала, при котором начинается период падающей скорости (II период), называют критическим u_кр. Конвективная сушка будет продолжаться до достижения равновесия между влагой в материале и в сушильном агенте, т.е. до равновесного влагосодержания материала u*. На практике сушку заканчивают раньше: при достижении некоторого конечного влагосодержания u_к > u*.

Значение u* зависит от температуры и влажности газа, сорбционных свойств материала, а также от способа достижения равновесия: при сорбции равновесная влажность несколько меньше, чем при десорбции (сушке). На рис. 1 в качестве примера изображены изотермы сорбции и десорбции картона как капиллярно-пористого коллоидного тела.

Рис. 1. Зависимость равновесной влажности картона от относительной влажности воздуха: 1 – сорбция при 20; 2 – сорбция при 70; 2 – сорбция при 95; 4 – десорбция при 20

(1 период)

t – температура воздуха

А – период подогрева

В – 1 период сушки – прямая наклонная линия

С – 2 период сушки – кривая, уменьшается скорость сушки.

D – устойчивое влагосодержание (равновесная влажность материала).

По Лыкову во 2 периоде возможны различные кривые (до 6 видов кривых).

1 – для аморфных материалов, имеющих сорбционную и осмотически связанную влагу;

2 – для грубопористых материалов;

3 – для материалов, имеющих микрокапиллярную влагу (типа керамических материалов)

Влажность, при которой начинается падение скорости сушки, называется критической влажностью материала.