книги из ГПНТБ / Кавказов Ю.Л. Тепло- и массообмен в технологии кожи и обуви

работа сушилки, когда в ней находятся кожи разной стадии высу­ шивания, в результате чего режим в сушилке выравнивается.

Аналогичное явление наблюдается в том случае, когда для созда­ ния резерва мощности сушилки рассчитывают процесс сушки на повышенное время ее. Полученные при этом заниженные количества выделяющейся влаги " н расхода тепла действительно замедляют сушку.

Важнейшим фактором, способствующим интенсификации: вну­ треннего массопереноса при" сушке, является углубление зоны испарения. В этом случае создается особый механизм переноса массы, вызываемый не только диффузионным движением, но и эффу-

При высушивании кож хромтанидного дубления такая температура допустима, поэтому при ней создается избыточное давление пара и значительно' интенсифицируется процесс сушки подошвенных кож.

Наиболее эффективно для этого использовать токи высокой частоты. Они проникают в кожу почти мгновенно и образуют зону испарения внутри нее с самого начала процесса в местах нахождения влаги.

200

Проведенные в Ленинграде опыты сушки подошвенных кож токами высокой частоты дали положительные результаты [148]. Изучение электрофизических свойств подошвенной кожи показало, что диэлектрическая проницаемость ее при частоте электрического поля 4 мГц и температуре 20°С сильно зависит от влажности кожи: с уменьшением ее влажности от 55 до 17% абсолютной влажности диэлектрическая проницаемость снижается с 95 до 10%, что во время процесса сушки изменяет емкость колебательного контура и нарушает режим работы.

С увеличением частоты поля при влажности кожи 20% и тем­ пературе 17°С диэлектрическая проницаемость уменьшается. Так,

протекание процесса сушки, влияя на величину нагрузки высоко­ частотной установки.

При увеличении частоты поля до 3—4 мГц тангенс угла потерь уменьшается, в дальнейшем при повышении частоты поля до 17 мГц tg б не меняется.

Удельное сопротивление кожи резко падает с ростом влажности ее: при напряженности поля 100 В/см, частоте колебаний 4 мГц и температуре 30°С с ростом влажности кожи-до 65% сопротивление уменьшается до 300 Ом/с, чему способствуют растворенные соли, которые диссоциируют, увеличивая проводимость среды. Благодаря этому удельное сопротивление кож хромового дубления ниже, чем удельное сопротивление кож танидного дубления.

В результате проведения полупроизводственных и производствен­ ных опытов по высушиванию подошвенно-стелечных кож хромтанидного дубления токами высокой частоты были установлены осо­

ние, вызывающее пригораиие кожи. Нельзя сушить кожи, сложен­ ные сплошным пакетом, что тоже вызывает пригоранне их. Необ­ ходимо применять гидрофильные прокладки, устраняющие это

В процессе сушки кожи должны быть расположены вдоль на­ правления поля, при этих условиях длительность сушки подошвен­ ных кож составляет 1—2 ч. При перпендикулярном расположении кож к направлению поля они не нагреваются и не высушиваются. Постоянное напряжение поля во время сушки приводит к увеличе­ нию температуры кож, что заставляет или снижать напряжение поля по мере высушивания их, или ограничиваться низким напря­ жением, не' вызывающим перегревания.

201

Движение воздуха, особенно подогретого, заметно ускоряет процесс сушки. Продолжительность сушки подошвенных кож с абсо­ лютной влажностью с 65—75% до 17—19% равна 2,5—3,5 ч, а при обдувании подогретым воздухом — 1—2 ч. Температура кожи при этом поднимается до 65—70°С. Кривые сушки и кривые скорости сушки носят своеобразный характер: первые либо выгнуты вверх,

размеров кожи не превышает усадку при конвективной сушке на

частоты лишь для создания перепада температуры. При таком комби­ нированном методе сушки древесины эффективность использования электроэнергии резко повышается. Если при сушке токами высокой частоты затраты электроэнергии на испарение 1 кг влаги равны 2,5 —

сравниваются три метода сушки древесины, из которых видно, что комбинация высокочастотной сушки с конвективной может резко снизить расход электроэнергии и стоимость процесса сушки.

А. А. Лисенков [150] использует для сушки древесины конвек­ тивную радиационную и высокочастотную тепловую энергию. Пред­

202

IВлажность центра древесины выше, чем влажность поверхности,

градиент влажности уменьшается, отрицательный градиент темпе­

С повышением температуры излучателя в обоих случаях повы­ шается температура внутри образца, отрицательный градиент тем­ пературы и положительный градиент влажности также увеличи­ ваются.

Комбинированная сушка нагретым воздухом и радиацией. Темпе­ ратура поверхности материала во все время сушки выше температуры воздуха tn j> tB, тем не менее увеличение tB ускоряет сушку; при увеличении tB с 80 до 115°С т увеличивается с 1,8 до 2,1 кг/м2 .ч.

Увеличение скорости движения воздуха также повышает интен­ сивность сушки (табл. VII-10).

Однако повышение скорости движения воздуха в три раза уве­ личивает скорость сушки лишь на 14%, т. е. влияние ее ослабевает.

Интенсивность испарения влаги выше, чем при конвективной сушке, но не превышает интенсивности испарения ее при радиа­ ционной сушке.

Сушка токами высокой частоты (ТВЧ). При сушке ТВЧ особенно резко сказывается характер первоначального распределения влаги. Наибольшая интенсивность наблюдается в первый период сушки при вогнуто-параболическом распределении влаги, так как в этом случае имеется наибольший (50°С) положительный градиент темпе­ ратуры. При равномерном распределении влаги градиент темпе-

203

ратуры меньше, чем при вогнуто-параболическом распределении, а при выпукло-параболическом распределении становится отри­ цательным. Во втором периоде.сушки градиенты температуры при всех трех случаях распределения влаги одинаковы.

Градиенты влажности при вогнутом и равномерном распределе­ нии влаги в первый период сушки отрицательны, при выпуклом распределении положительны; во втором периоде для всех видов распределения влаги градиенты влажности одинаковы. При резком различии начального распределения влажности в первом периоде

ности увеличивает активную проводимость, вследствие чего повы­ шается количество выделяющегося тепла (табл. VII-11).

Комбинирование радиационной сушки и сушки токами высокой

вдвое больше, чем без радиации. При вогнутом и равномерном распределении влажность по толщине распределяется равномерно, npif выпуклом—вначале градиенты влажности значительны, но в период падающей скорости сушки они исчезают. Таким образом, при комбинации этих двух методов скорость сушкн увеличивается вдвое, а более равномерное распределение влаги не вызывает в ма­ териале внутренних напряжений, деформирующих его.

Распределение температуры при такой сушке также более рав­

и ТВЧ. Влияние начальной влажности материала здесь менее за­ метно, точно так же меньше влияет напряженность поля на перепад влажности у поверхности и в центре тела. Так, если при действии

что значительно повышает интенсивность сушки, можно добиться равномерного распределения влажности по толщине материала.

Комбинирование сушки токами высокой частоты, радиационной и сушки горячим воздухом. Совместное использование этих трех

204

методов сушки позволяет в одних случаях усилить действие отдель­ ных параметров на интенсивность процесса, в других случаях — парализовать отрицательное влияние их. Применение токов высо­ кой частоты резко повышает скорость сушки. Скорость сушки

Противоположные результаты дает обдувание горячим (80°С) воздухом: с увеличением скорости движения воздуха с 0,8 до 2,6 м/с интенсивность сушки возрастает с 6,82 до 8,0 кг/м2 .ч.

Однако увеличение интенсивности сушки не пропорционально

Своеобразное влияние оказывает добавление радиационного обо­ гревания. Прежде всего радиация выравнивает поля температуры и влажности в толще материала, что снимает внутренние напряже­ ния в них, ухудшающие свойства готовой продукции. Радиация снижает влияние начальной влажности материала и характера рас­ пределения ее, а также скоростидвижения воздуха при обдувании холодным и горячим воздухом (табл. VII-13).

При дополнительном облучении температура материала в про­ цессе сушки выше, значительно увеличивается и интенсивность

205

пературы. При сушке излучением наблюдается обратная зависимость в результате уменьшения положительного градиента влажности и возрастания сопротивления движению влаги к поверхности.

При комбинации этих двух методов сушкн с увеличением тол­ щины материала скорость сушки уменьшается, но в меньшей сте­

сушке снижает критическое влагосодержание материала: при уве­ личении V от 0,8 до 2,6 м/с WK уменьшается с 50% до 35%. Точно такое же действие оказывает повышение напряженности поля ТВЧ: при увеличении Е с 30 до 70 В/см WK уменьшается с 55% до 30%.

•Еще больше снижается до WK = 27% критическое влагосодер­ жание при дополнительном действии радиации. Обработка экспе­ риментальных данных позволила автору установить совокупное влияние всех трех методов сушки в виде критериальной зависимости:

для древесины

или в общем виде

n»='-r"

Для достижения большей экономичности сушки токами высокой частоты в период постоянной скорости рекомендуется обдувание материала горячим воздухом или применение радиации. В некото­ рых случаях ТВЧ следует использовать только для снятия отрица­ тельных градиентов температуры, возникающих при конвективной и радиационной сушке. Наиболее эффективно применять ТВЧ в пе­ риод падающей скорости сушкн. По данным автора, при снижении влажности с 60 до 10—12% расход электроэнергии колеблется в пре­ делах 1,5—2,5 кВт на 1 кг испаренной влаги.

С у ш к а юфти

Для сушки юфти наряду с рациональными конструкциями су­ шильных устройств и оптимальными режимами, позволяющими высушивать ее за 3—3,5 ч, применяются более мягкие режимы,

206

ния: сорбцией и капиллярной конденсацией, капиллярным впиты­ ванием и намоканием. Работа А. А. Фридляида по нахождению оптимальных условий прокатки подошвенных кож показала, что

большее количество влаги, чем в лицевом и бахтармяном. Пролежка

в подошвенной коже при длительном намокании носит иной харак­ тер. Это можно объяснить тем, что укладка структурных элементов в средних слоях кожи более плотная, чем в лицевом и бахтармяном, поэтому там главным образом и происходит адсорбция влаги и ее конденсация. Туда же засасывается влага из крупных капилляров лицевого и бахтармяного слоев, в которые она при окунании про­ никает в первую очередь. При дальнейшем поглощении влага заполняет крупные капилляры, объем которых в лицевом и бахтар­ мяном слоях больше, чем в среднем.

. Движение влаги в коже при погружении ее в чан с водой носит сложный характер. Наряду с действием гидростатического давления свое влияние оказывает и капиллярный потенциал; интенсивное движение влаги происходит благодаря градиенту влажности. В ре­ зультате подогревания движение влаги сопровождается термодиф­ фузией. В присутствии растворенных солей свое влияние оказывает и

.осмотическое давление. Значительное сопротивление движемию_влаги оказывает защемление в мелких капиллярах воздуха. По некоторым данным [152], для полного вытеснения воздуха из подошвенной кожи необходимо, чтобы она намокала не менее 24 ч.

208

В работе [153] процесс намокания рассматривается как диф­ фузионный, при котором время пропитывания кожи водой является величиной, обратно пропорциональной коэффициенту диф­ фузии и прямо пропорциональной плотности кожи.

Значения коэффициента диффузии для. кож различных видов даны ниже.

Правильнее всего, вероятно, для этого случая применить общее

б— термоградиентный коэффициент;

К— коэффициент влагопроводности.

По данным В. Г. Сидорова, для кожи коэффициент влагопровод­ ности К = 1,38-Ю- 5 м2 /ч, термоградиентный коэффициент 6 = = 9,063 1/°С. Удельная массоемкость кожи для влажности в пре­ делах ее гигроскопичности рассчитана Л. М. Никитиной [62].

Зависимость коэффициента влагопроницаемости от характера грунта в гидрофильных дисперсных системах (грунтах), предложен­ ная П. П. Олодовским [154], выражается уравнением:

лярный потенциал, но снижение при этом и динамической вязкости жидкости с 1,0 до 0,730~в м2 /с увеличивает коэффициент влаго­ проводности, усиливаемый и действием термоградиентного коэф­ фициента. Целесообразно применять при этом растворы мыла, сульфированные жиры и другие материалы с низкой диэлектри­ ческой постоянной, которые значительно повышают пластичность подошвенной кожи, что в основном и требуется от увлажнения [155].

209