7.1.2. Швидкість сушіння

На швидкість сушіння впливають багато факторів, таких як швидкість повітря, розмір частинок, вміст вологи і різниця температур сухого і мокрого термометрів, а також конструктивні особливості самої сушарки. Тепер необхідно розглянути характеристики кінцевого продукту.

Після того як тверда частинка поглине всю вологу, яку вона може вмістити, її поверхня стає вологою. Поверхнева волога такої частинки в сушильному середовищі починає випаровуватися. Якщо температури сухого і мокрого термометрів в цьому середовищі підтримувати постійними, то швидкість випаровування вологи з частинки буде постійною доти, доки на її поверхні не з'являться сухі ділянки. Оскільки в цьому режимі випаровування відбувається зі всієї поверхні, то його швидкість не змінюється із зміною загальної вологості частинки. Цей режим сушіння, що зображений на рис.7.2 горизонтальною прямою, називається періодом постійної швидкості сушіння.

Рис.7.2. При критичному вологовмісті на поверхні частинки починають з'являтися сухі ділянки і швидкість сушіння починає падати.

Після появи перших сухих ділянок швидкість сушіння починає знижуватися. Коли вся поверхня частинки стає сухою, швидкість істотно сповільнюється, оскільки волога, що залишилася, повинна дифундувати зсередини частинки. Швидкість продовжуватиме падати, асимптотично прямуючи до нуля, з наближенням вологості матеріалу до рівноваги з вологістю навколишнього середовища при кінцевому значенні вологості

На рис.7.2 зображена ідеальна крива швидкості сушіння частинки. Більшість реальних кривих мають більш згладжену форму, а на деяких ще одна точка перегину припадає на режим падаючої швидкості сушіння. Проте в більшості випадків в режимі падаючої швидкості існує явна і відтворювана залежність між швидкістю сушіння і вологістю.

Положення критичної точки переходу одного режиму сушіння в іншій може змінюватися залежно від розміру частинки. Наприклад, в довіднику [1] критична вологість піску з розміром частинок 0,297-0,105 мм (50-150 mesh¹) приймається рівною 5%, піску з розміром частинок 0,074-0,044 мм (200-325 mesh) рівною 10% і піску з розміром частинок менше 0,044 мм (325 mesh) - рівною 21%. Куляста структура піску не змінюється за винятком частинок надзвичайно малих розмірів. Проте кількість утримуваної кілограмом піску поверхневої вологи при використанні дрібніших частинок є вищою, як і швидкість сушіння, завдяки більшій площі поверхні частинок, що піддаються сушінню. Відповідно до збільшення площі поверхні і критичної вологості можна зробити висновок, що всі частинки мають одну і ту ж криву швидкості незалежно від розміру. Як показано на рис.7.3, різні криві мають одну огинаючу. Ця залежність стає важливою при визначенні експлуатаційних характеристик систем регулювання процесів, в яких розмір частинок сировини істотно змінюється.

Рис.7.3. Розмір частинок впливає на критичну вологість без зміни крутизни кривої

на ділянці падаючої швидкості сушіння.

1. Mesh - одиниця вимірювання розмірів частинок в аналітичній хімії шляхом ситового аналізу. Ситовий аналіз - визначення процентного вмісту (за масою) фракцій в пилоподібному або зернистому матеріалі, що складаються з частинок певного розміру. Аналіз проводять просіюванням матеріалу через набір сит, що відрізняються розміром отворів. [4]