12. Расчёт времени первого и второго периодов сушки.

Для определения расчётного времени проведения процесса сушки используются построенные графические зависимости и .

• Продолжительность первого периода сушки определяется из уравнения , где – начальная влажность образца, %; N – константа скорости сушки, 1/ч, определяется по кривой скорости сушки.

В этом уравнении первая критическая влажность образца заменяется приведённой критической влажностью . Для этого необходимо заменить кривую СК на рис. 23.2, характеризующую падение скорости сушки во втором периоде, наклонной прямой, проведённой таким образом, чтобы образуемые при этом заштрихованные площадки были минимальными и одинаковыми. Абсцисса точки пересечения этой прямой с линией ВС соответствует значению приведённой критической влажности .

Ввиду чрезвычайно большого числа факторов, определяющих скорость процесса сушки во втором периоде, строгое математическое описание его весьма сложно. При инженерных расчётах допустимо предположение, что зависимость между скоростью сушки и влагосодержанием материала в течение всего периода падающей скорости сушки характеризуется прямолинейной зависимостью.

• В этом случае продолжительность второго периода сушки , ч, можно определить по приближённому уравнению , ч.

Тогда расчётное время процесса сушки составит .

13. Как влияет скорость движения сушильного агента в конвективных сушилках на скорость удаления влаги из материала в первом и втором периодах процесса? [см. вопрос 9, 10] (?)

14. Изобразите графически изменение температуры материала в процессе сушки. (?)

На рис. 24.2 показан примерный характер изменения влажности (график ), температуры на поверхности (график ) и в центре (график ) материала в процессе сушки на диаграммной ленте потенциометра.

Температура мокрого термометра – температура, до которой необходимо охладить влажный воздух, чтобы он перешёл в состояние насыщения при адиабатических условиях, т.е. при постоянной энтальпии ( ).

15. Интенсивность испарения влаги из материала и пути повышения её величины.

Скорость сушки определяет один из важнейших технологических параметров – интенсивность испарения влаги из материала , которая выражается количеством влаги , испаряемой с единицы поверхности материала в единицу времени. Интенсивность испарения влаги связана с механизмом тепло- и массообмена влажного материала с окружающей средой. Этот механизм отличается своей сложностью, так как включает процессы перемещения влаги из глубины материала к его поверхности и перемещению паров влаги с поверхности материала в окружающую среду.

Пути повышения величины интенсивности испарения влаги из материала: (Касаткин, стр. 610)

1) Испарение влаги с поверхности материала. Этот процесс происходит вследствие диффузии пара через пограничный слой воздуха у поверхности материала (внешняя диффузия). Таким путем осуществляется перенос до 90% всей влаги; он обусловливается движущей силой — разностью концентраций или разностью парциальных давлений пара у поверхности материала p_м и в окружающей среде p_п. Помимо диффузионного потока перенос влаги будет происходить также за счет термодиффузии вследствие перепада температур в пограничном слое. В условиях конвективной сушки, при относительно низких температурах, перенос влаги за счет термодиффузии пренебрежимо мал.

2) Перемещение влаги внутри материала. При испарении влаги с поверхности материала внутри материала возникает градиент влажности, в результате чего происходит перемещение влаги из глубины. В I период влажность внутри велика, лимитирующей стадией является скорость поверхностного испарения (внешняя диффузия). На II периоде лимитирующей стадией становится внутренняя диффузия.

Перенос влаги внутри материала называется влагопроводностью. Интенсивность потока влаги пропорциональна градиенту концентрации влаги  ;  . (Минус, т.к. влага движется от большей к меньшей концентрации). k – коэффициент влагопроводности, зависящий от формы связи влаги с материалом, влажности материала, температуры сушки, определяется экспериментальным путём.

Скорость уменьшения влажности материала  м. б. выражена общим дифференциальным уравнением влагообмена:  ,

где δ – коэффициент термовлагопроводности;  – оператор Лапласа.

В случае одномерной задачи:  .

Зная закон распределения влажности в материале в начале сушки и выражение для плотности потока влаги с поверхности материала окружающую среду это дифференциальное уравнение можно решить. Интегрируя, получаем:  ; где: N – скорость сушки;  , – начальная и первая критическая влажности;  – время сушки за весь первый период. Это уравнение является уравнением прямой ВС на кривой сушки. Продолжительность периода первой стадии сушки:  .

Продолжительность сушки на стадии падающей скорости определить сложнее из-за сложности конфигурационных кривых скорости сушки. Продолжительность сушки здесь определяют с помощью коэффициента скорости сушки k_С. Для расчёта k_С используют экспериментальную кривую скорости сушки для материала.

Уравнение скорости сушки для второго периода . Интегрируя это уравнение, можно получить продолжительность сушки за II период. Существуют и другие методы расчётов продолжительности сушки (эмпирические). Их общий недостаток – они пригодны только для тех условий и материалов, для которых получены.