
- •Форма связи влаги в материале
- •Основные параметры влажного воздуха
- •Изображение процессов изменения состояния воздуха на диаграмме.
- •Пример решения задачи
- •Перегонка и ректификация
- •Равновесие в системах пар-жидкость. Закон Рауля. Закон Дальтона. Правило фаз.
- •Материальный баланс процесса ректификации.
- •Процессы диффузии и экстракции основные понятия и определения
- •Экстракция в системе жидкость-жидкость
- •Устройство и принцип действия экстракторов
- •Экстракция путем однократного контакта
- •Расчет кинетики процесса жидкостной экстракции
- •Методы интенсификации процессов экстрагирования
СУШКА
Сушка – это процесс удаления влаги из материалов.
Влагу можно удалять механическим способом (отжимом, фильтрованием, центрифугированием) или тепловым, т. е. путем испарения влаги и отвода образующихся паров.
По своей физической сущности сушка является сочетанием связанных друг с другом процессов тепло- и массообмена. Удаление влаги при сушке сводится к перемещению теплоты и влаги внутри материала и их переносу с поверхности материала в окружающую среду.
По способу подвода теплоты к высушиваемому материалу различают следующие виды сушки:
– конвективная сушка –непосредственное соприкосновение высушиваемого материала с сушильным агентом, в качестве которого обычно используют нагретый воздух или топочные газы (как правило, в смеси с воздухом);
– контактная сушка –передача теплоты от теплоносителя к материалу через разделяющую их стенку;
– радиационная сушка –передача теплоты инфракрасными лучами;
– диэлектрическая сушка – нагревание в поле токов высокой частоты;
– сублимационная сушка – сушка в замороженном состоянии при глубоком вакууме.
Форма связи влаги в материале
Механизм процесса сушки в значительной степени определяется формой связи влаги с продуктом: чем прочнее эта связь, тем труднее протекает процесс сушки. Процесс удаления влаги из продукта сопровождается нарушением ее связи с продуктом, на что затрачивается определенная энергия.
Все формы связи влаги с продуктом делятся на три большие группы: химическая связь, физико-химическая связь, физико-механическая связь. В процессе сушки пищевых продуктов удаляется, как правило, физико-химически и физико-механически связанная влага.
Химически связанная вода удерживается наиболее прочно и при нагревании материала до 120…150 °С не удаляется. Химически связанная влага наиболее прочно соединена с продуктом и может быть удаляется только при нагревании материала до высоких температур или в результате проведения химической реакции. Эта влага не может быть удалена из продукта при сушке.
Физико-механическая связанная влага – это жидкость, находящаяся в капиллярах, и жидкость смачивания.
Влага в капиллярах подразделяется на влагу макрокапилляров и микрокапилляров. Макрокапилляры заполняются влагой при непосредственном соприкосновении ее с материалом. В микрокапилляры влага поступает как при непосредственном соприкосновении, так и в результате поглощения ее из окружающей среды.
Физико-химическая связь объединяет два вида влаги: адсорбционно и осмотически связанную влагу. Адсорбционная влага прочно удерживается на поверхности и в порах тела. Осмотически связанная влага, называемая также влагой набухания, находится внутри клеток материала и удерживается осмотическими силами. Адсорбционная влага требует для своего удаления значительно большей затраты энергии, чем влага набухания.
Основные параметры влажного воздуха
При конвективной сушке теплоноситель (сушильный агент) передает продукту теплоту и уносит влагу, испаряющуюся из продукта. Таким образом, сушильный агент играет роль тепло- и влагоносителя. Состояние влажного воздуха характеризуется следующими параметрами: барометрическое давление и парциальное давление пара, абсолютная и относительная влажность, влагосодержание, плотность, удельный объем, температура и энтальпия. Зная три параметра влажного воздуха, можно найти все остальные.
Абсолютной
важностью воздуха
называется масса водяного пара,
находящегося в 1 м3
влажного воздуха (кг/м3).
Относительной
влажностью воздуха,
т.е. степенью
насыщения воздуха ,
называется
отношение абсолютной влажности к
максимально возможной массе водяного
пара (),
которая может содержаться в 1 м3
влажного воздуха при тех же условиях
(температура и барометрическое давление),
,
т. е.
100.
(1)
Масса водяного пара, кг, содержащегося во влажном воздухе и приходящегося на 1 кг абсолютно сухого воздуха, называется влагосодержанием воздуха:
,
(2)
Энтальпия
I
влажного воздуха относится к 1 кг
абсолютно сухого воздуха и определяется
при данной температуре воздуха t
°С как сумма энтальпий абсолютно сухого
воздуха
и водяного пара
(Дж/кг сухого
воздуха):
,
(3)
где сс.в – средняя удельная теплоемкость абсолютно сухого воздуха, Дж/(кгК); in – энтальпия водяного пара, кДж/кг.
Id-диаграмма влажного воздуха. Основные свойства влажного воздуха можно определять при помощи Ix-диаграммы, впервые разработанной Л.К. Рамзиным в 1918 г. Диаграмма I–х (рис. 1) построена для постоянного давления Р = 745 мм рт. ст. (около 99 кН/м2).
На вертикальной оси ординат отложена в определенном масштабе энтальпия I, а на оси абсцисс – влагосодержание d. Ось абсцисс расположена под углом 135 к оси ординат (для увеличения рабочей части поля диаграммы и удобства разворота кривых = const).
На диаграмме нанесены линии:
постоянного влагосодержания (d = соnst) – вертикальные прямые, параллельные оси ординат;
постоянной энтальпии (I = const) – прямые, параллельные оси абсцисс, т. е. идущие под углом 135° к горизонту;
постоянных температур, или изотермы (t = const);
постоянной относительной влажности ( = const);
парциальных давлений водяного пара рп во влажном воздухе, значения которых отложены в масштабе на правой оси ординат диаграммы.
Рис. 1. I–d-диаграмма