39. Кинетика сушки.

Кинетика сушки изучает изменение скорости сушки, влияние на

нее различных факторов, продолжительность сушки и ее регулирование.

Скорость сушки- это количество влаги, удаляемой в единицу времени. Сушка- это термодиффузионный процесс, включающий в себя тепло- и массообмен. Движущей силой процесса сушка, как тепломассообменных процессов является разность парциальных давлений влаги в слое над материалом и в окружающей среде.

Движущей силой тепловой стороны сушки является потенциал сушки (разность температур и).

Движущей силой массообмена является разность влагосодержаний материала и окружающей среды.

Большое влияние на скорость сушки оказывает: вид пористости, диаметр, длина пор. Различают материалы :имеющие внутренние поры (мел, древесина, глина и т.д.) и не имеющие внутренние поры (песок, мрамор, гранит).

Критический радиус пор- это радиус наиболее мелких пор, из которых в данных условиях может быть удалена влага.

В дисперсных системах с диаметром частиц более 2^х мм - сушка длится более одного часа.

Если - сушка длится 3-7секунд.

Термодиффузия.

При высушивании материала, градиент влагосодержания во втором периоде сушки направлен изнутри к поверхность. Градиент температур - в обратном направлении, т.е. материал прогревается с поверхности вовнутрь, т.о. градиенты направлены в разные стороны, при этом возникает термодиффузионный градиент, когда пары влаги стремятся в зону с более низкой температурой (для снижения своей внутренней энергии, т.е. стремятся к конденсированию).

Методы исключения термодиффузии:

1. Увеличение t материала:

а) повышение t сушильного агента,

б) применение диэлектрической сушки (обогрев по всему объему),

2. Измельчение материала (если возможно).

40-41. Пути интенсификации периодов сушки.

1Период.

В первом периоде сушки скорость процесса сушки лимитируется внешней диффузией и процесс интенсификации:

-повышение температуры сушильного агента;

-если материал зернистый целесообразно лучшее распределение

его в объеме барабана;

-петлевые сушилки для изделий из глины (подвешены в потоке воздуха);

-крупнокусковой материал - необходимо измельчить (для увеличения поверхности материала).

Во втором периоде сушки скорость процесса лимитируется внутренней диффузией (т.е. диффузия внутри плюс диффузия с поверхности). В точке С влага может уйти из материала или опять вернуться вовнутрь.

-увеличение скорости сушильного агента;

-исключение термодиффузии.

Удельная производительность по влаге и ее регулирование.

Интенсивность процесса сушки характеризуется величиной А, которая называется удельной производительностью по влаге, или удельный влагосъем, удельное напряжение по влаге, т.е. количество влаги, удаляемое в единицу времени с единицы объема сушильного пространства []. В некоторых случаях (ленточная сушилка) - А характеризует количество влаги с единицы поверхности в единицу времени А [кг/м^2. час].

W- количество удаляемой влаги [кг/с],

V- объем [м³],

S- площадь [м²].

Величина (А) определяется эмпирически, т.е. экспериментально. Если А экспериментально нельзя определить, ее рассчитывают.

где - объемный коэффициент тепломассообмена. Он зависит от гигроскопических свойств и конечной влажности материала. Чем меньше влажность материала, тем меньше А, и тем больше объем сушилки. В общем (А) зависит от физических свойств материала (влажность, пористость, гранулометрический состав), кроме этого от вида влаги, температуры газов, конструктивных особенностей сушилки.

Для барабанной сушилки:

-без внутренних устройств А=1015 [кг/м^3.ч]

-при установленных устройствах А=2530 [кг/м^3.ч]

-с ячейковыми устройствами А=4050 [кг/м^3.ч]

Для распылительных сушилок А=1520 [кг/м^3.ч]

Сушка в "кипящем слое" А=100 и больше [кг/м^3.ч].