3. Способы обезвоживания материалов. Структурная схема сушки зерна. Способы оценки процесса сушки. Кривые сушки и их практическое применение.

Различают следующие способы сушки:

1. Конвективный. При котором тепловая энергия передается к зерну от нагретого а.с. (нагретого газа). Интенсивность и эффект сушки при этом будет зависит от активной поверхности з.м., контактирующей с а.с.

2. Кондуктивная, здесь тепло передается через нагретые поверхности, в качестве которых используют трубы. Интенсивность сушки зависит от t греющей поверхности и толщины зернового слоя.

3. Сорбционная сушка происходит в результате контакта сырого и сухого материалов

4. Механическая сушка подразумевает отжим и центрифугирование лишний влаги. Применяется на мукомольных и крупяных заводах в отжимных колонках после ГТО.

5. Сушка с применением СВЧ и ИК-лучей.

Сушка — процесс нестационарный, т. е. и влажность, и температура материала, и скорость его обезвоживания изменяются во времени. Эти изменения принято иллюстрировать графическим путем в виде кривых сушки (в координатах влажность -время), кривых скорости сушки (в координатах скорость сушки - влажность) и температурных кривых (в координатах температура — влажность).

Кривые сушки.Характеризуют изменение влажности материала во времени. В начале процесса влажность материала уменьшается незначительно по кривой линии АВ: он интенсивно прогревается. Здесь испаряется осмотически связан влага. Продолжительность прогрева зависит от размеров образца материала и от режима сушки: для тонких материалов при жестких режимах стадия прогрева настолько кратковременна, что ее на кривой сушки не обнаруживают.

По мере прогрева материала испарение влаги из него все более ycиливается, и далее влажность изменяется по прямой линии ВС. Это первый период сушки. Он характерен линейным законом изменения влажности материала. На данном участке испаряется осмотически связанная и влага капилляров. После достижения некоторого значения влажности наступает замедление процесса испарения. С этого момента времени и до конца процесса сушки влажность материала уменьшается по кривой линии. Это второй период сушки, тут испаряется адсорбцион связан влага. В конце процесса кривая сушки приближается к линии равновесной влажности. При ее достижении сушка прекращается.

Кривые скорости сушки. Скорость сушки — это изменение влажности материала в единицу времени (N^c= dw^c/dτ, %/ч).

Кривые скорости сушки обычно строят методом графического дифференцирования по кривым сушки. Для этого кривую сушки делят на 10-14 частей и к середине каждого из них проводят касательные

Вначале (в стадии прогрева) скорость сушки увеличивается от 0 до максимального значения N^c. На участке ВК₁ скорость сушки постоянна, поэтому его называют периодом постоянной скорости сушки. Затем, начиная от первой критической влажности (К₁К₂), на протяжении всего второго периода скорость сушки снижается. Второй период II поэтому называют периодом падающей (убывающей) скорости сушки. При достижении равновесной влажности скорость сушки равна нулю.

Температурная кривая. Характеризует изменение температуры материала в процессе сушки.

Вначале процесса в стадии прогрева материала температура егоповерхности быстро повышается, достигая температуры мокрого термометра. В дальнейшем на всем протяжении первого периода сушки температура материала постоянна. В этот период испарение влаги происходит с наибольшей скоростью. Вся теплота, сообщаемая материалу, расходуется на испарение влаги. Таким образом, первый период сушки характерен не только постоянством скорости сушки, но и постоянством температуры материала.

Начиная с первой критической точки К₁ температура материала повышается, при достижении равновесной влажности она будет равна температуре агента сушки. Соответственно закономерностям изменения скорости сушки и температуре материала второй период сушки называют периодом убывающей скорости сушки и возрастающей температуры материала.

Первая критическая точка К₁ разделяет весь процесс сушки на два периода, отличающихся между собой и скоростью сушки, и температурой материала. Таким образом, в первом и втором периодах создаются разные условия сушки материала, по-разному влияющие на его качество.

4. Тепло- и массообмен при сушке зерна. Особенности сушки зерна в "элементарном", плотном неподвижном, гравитационно-движущемся, псевдоожиженом, падающем слоях и во взвешенном состоянии. Построить кривые сушки и температурные кривые.

«Элементарный» слой - это слой толщиной в одну, две или три I зерновки. Используется для изучения процессов тепловлагообмена при исследованиях (выбор режима сушки, конструкции зерносушилок). При таком слое зерно нагревается, и сушка происходит равномерно. (График) Сушка в элементарном слое осуществляется при постоянной скорости сушки, численное значение, которое зависит от температуры I АС. Обычно через 20-60сек зерновой слой необходимо перемещать иначе он перегреется. Интенсивность сушки зависит от исходной I влажности зерна, чем выше влажность зерна, тем скорость сушки, I скорость нагрева выше.

Сушка в плотном неподвижном слое. В этом случае используют 1.одностороннее продувание АС воздухом и 2 реверсивное продувание одного слоя АС или воздухом.

В случае (1) АС может проходить через зерно. Слой по вертикали снизу вверх или наоборот, пронизывать горизонтально. (График)

(2) Реверсивное продувание может быть: 1-одностороннее и 2- I реверсивное - зерно нагревается до предельно допустимой температуры и сушка увеличивается быстро. (График)

Сушка в гравитационно-движущемся слое. Это может быть несколько вариантов, но больше распространена шахтная сушилка Сушка зерна протекает в основном с убывающей скорости сушки, при этом с увеличением температуры АС процесс интенсифицируется, но I нагрев зерна ускоряется в большей степени, чем испарение влаги. Поэтому, за один пропуск через такую сушилку не рекомендуется испарять влаги больше, чем на 5-6%. (График)

Сушка в псевдоожиженном слое. Теплообмен протекает наиболее интенсивно около газораспределительной решетки. С момента входа АС в зерновой слой, его температура понижается настолько быстро, что уже на высоте 30-50мм, она примерно равна темп, зерна. Зерно совершает движение по сплошной траектории, на некоторое время попадает на нижнюю часть слоя, т.е. в зону активного теплообмена, где получает часть этой теплоты. Затем, сталкиваясь с верхней зерно, часть теплоты отдает ей, уменьшая свою скорость и температуру. (Графики)

Зерно нагревается до предельно допустимой температуры уже за 50-200сек_г в зависимости от темп. АС. Скорость испарения влажности постоянная В таком слое зерна сушка протекает более равномерно с увеличением темп. АС, увеличивается скорость сушки в 2,5 раза; скорость нагрева зерна увеличивается в 4 раза. Такой слой используется для предварительного нагреве зерна с чередованием циклов нагрев/охлаждение

Сушка в падающем слое. Зерно движется в противотоке АС I время пребывания зерна в камере нагрева с таким слоем мало - 1 2евк. С увеличением температуры АС с 80-110 С⁰, приводит увеличению температуры зерна на 10-12 С⁰. За это время испаряет I только 1% влаги. Используется только для нагрева зерна.

Сушка во взвешенном слое. Зерно попадает в поток АС, имеющем скорость больше скорости витания зерна. Происходит одновременное перемещение зерна, равномерный нагрев и сушка каждой зерновка I отдельности. Чтобы зерно перемещать, АС подают со скоростью : 28м/с. Чтобы увеличить скорость сушки темп. АС до 200-220 С° и где темп.200 С⁰ нужно пропустить зерно через эту пневмотрубу 10 раз, что снизить влажность зерна на 3% (если темп.250 С⁰ , то 7 раз), т.е. в этом случае нагрев зерна протекает быстрее, чем испарение влаги. (График ).

Кривые сушки.Характеризуют изменение влажности материала во времени. В начале процесса влажность материала уменьшается незначительно по кривой линии АВ: он интенсивно прогревается. Здесь испаряется осмотически связан влага. Продолжительность прогрева зависит от размеров образца материала и от режима сушки: для тонких материалов при жестких режимах стадия прогрева настолько кратковременна, что ее на кривой сушки не обнаруживают.

По мере прогрева материала испарение влаги из него все более ycиливается, и далее влажность изменяется по прямой линии ВС. Это первый период сушки. Он характерен линейным законом изменения влажности материала. На данном участке испаряется осмотически связанная и влага капилляров. После достижения некоторого значения влажности наступает замедление процесса испарения. С этого момента времени и до конца процесса сушки влажность материала уменьшается по кривой линии. Это второй период сушки, тут испаряется адсорбцион связан влага. В конце процесса кривая сушки приближается к линии равновесной влажности. При ее достижении сушка прекращается.

Кривые скорости сушки. Скорость сушки — это изменение влажности материала в единицу времени (N^c= dw^c/dτ, %/ч).

Кривые скорости сушки обычно строят методом графического дифференцирования по кривым сушки. Для этого кривую сушки делят на 10-14 частей и к середине каждого из них проводят касательные

Вначале (в стадии прогрева) скорость сушки увеличивается от 0 до максимального значения N^c. На участке ВК₁ скорость сушки постоянна, поэтому его называют периодом постоянной скорости сушки. Затем, начиная от первой критической влажности (К₁К₂), на протяжении всего второго периода скорость сушки снижается. Второй период II поэтому называют периодом падающей (убывающей) скорости сушки. При достижении равновесной влажности скорость сушки равна нулю.

Температурная кривая. Характеризует изменение температуры материала в процессе сушки.

Вначале процесса в стадии прогрева материала температура егоповерхности быстро повышается, достигая температуры мокрого термометра. В дальнейшем на всем протяжении первого периода сушки температура материала постоянна. В этот период испарение влаги происходит с наибольшей скоростью. Вся теплота, сообщаемая материалу, расходуется на испарение влаги. Таким образом, первый период сушки характерен не только постоянством скорости сушки, но и постоянством температуры материала.

Начиная с первой критической точки К₁ температура материала повышается, при достижении равновесной влажности она будет равна температуре агента сушки. Соответственно закономерностям изменения скорости сушки и температуре материала второй период сушки называют периодом убывающей скорости сушки и возрастающей температуры материала.

Первая критическая точка К₁ разделяет весь процесс сушки на два периода, отличающихся между собой и скоростью сушки, и температурой материала. Таким образом, в первом и втором периодах создаются разные условия сушки материала, по-разному влияющие на его качество.