ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Модели кинетики сушки частицы из "Массообменные процессы химической технологии" Система уравнений (5.16), (5.18) и (5.19) допускает частные аналитические решения лишь в предположении о постоянстве всех коэффициентов переноса, что может быть приближенно справедливым лишь при достаточно медленной сушке с малыми градиентами влагосодержания и температуры или в пределах малых зон общего объема влажного материала. [c.277] В промышленных условиях параметры сушильного агента обычно изменяются вследствие его взаимодействия с влажным материалом, поэтому практическое использование теории внутреннего массо- и теплообмена часто оказывается весьма ограниченным. Отмеченные обстоятельства приводят к тому, что предпринимаются многочисленные попытки построения частных, более простых моделей кинетики процесса сушки. [c.277] Сушка с постоянной скоростью и постоянной температурой материала, равной может реализовываться для мелкодисперсных материалов с крупной пористой структурой, внутри которых не создается заметное сопротивление внутреннему перемещению влаги. [c.278] Температура и давление на наружной поверхности частицы считаются известными Г г=/ = о и Р, = — Ро. На фронте испарения справедливы соотношения 7 = = Г и Р г= — Р, в которых зависимость Р от температуры Т определяется соотношением для насыщенных паров влаги. [c.278] В уравнениях (5.29) и (5.30) р и (д, — плотность и динамическая вязкость паров К — фильтрационная паропроницаемость слоя сухого материала. [c.279] В модели, которую можно назвать моделью массопроводности [7, 13], предполагается незначительное влияние термоградиентного переноса внутри материала. Кроме того, считается, что для материалов, отдающих влагу медленно, скорость прогрева значительно превышает скорость влагоудаления, а это приводит к развитию процесса сушки внутри материала, практически уже прогретого до постоянной температуры. Влияние температурного уровня процесса учитывается зависимостью коэффициента массопроводности от температуры. [c.279] Для сравнительно небольшого диапазона изменения концентрации коэффициент Дэ можно считать неизменным и уравнение становится линейным, совпадающим с (1.45). Решения уравнения (1.45) для тел простых форм при граничных условиях конвективной массоотдачи приведены в гл. 1 [уравнения (1.46) — (1.51)]. [c.280] Нелинейное уравнение (5.36) при произвольной зависимости Оз С) не имеет общих методов решения. Численные методы, используемые в таких случаях, показывают, в частности, что скорость процесса нестационарной массопроводности в значительной степени определяется его конечной стадией, когда коэффициент Лз, как правило, имеет наименьшее значение. [c.280] Методы экспернментального определения величин Оэ для различных материалов рассматриваются в литературе, посвященной разработке метода изотермической массопроводности [7,13]. [c.280] Еще один метод развязки системы уравнений совместного тепломассообмена [14] состоит в привлечении дополнительного соотношения, связывающего локальные значения влагосодержания и температуры влажного материала и в использовании некоторых эффективных коэффициентов, в результате чего система уравнений сводится к одному эквивалентному уравнению нестационарной теплопроводности. Решение такого уравнения далее пересчитывается в нестационарное поле влагосодержаний на основе постулируемой связи величин ы и 7. [c.280] Существенно, что связь между локальными значениями влагосодержания и температуры в материале должна устанавливаться опытным путем для каждого материала, причем методика проведения таких опытов оказывается весьма непростой. Кроме того, в этом методе предполагается, что значения локального и среднего по влажному материалу коэффициентов фазового превращения Е одинаковы, а зависимость между локальными величинами и п Т может быть принята линейной. [c.280] Изложенные модельные представления о кинетике сушки могут служить основой для расчетов процессов непрерывной и периодической сушки при различных способах организации движения дисперсного материала и сушильного агента в промышленных аппаратах. [c.280] Существенно усложняет анализ процесса сушки полидисперсность реальных материалов, поскольку в балансовом уравнении, связывающем параметры потоков дисперсной фазы и сушильного агента, возникает необходимость дополнительного интегрирования по спектру распределения частиц [15, 16]. [c.281] Модельные представления о кинетике сушки (как, впрочем, и для других процессов массо- или теплообмена) развиваются для частиц правильной геометрической формы. При этом считается, что для частиц произвольной конфигурации следует вводить соответствующие эквивалентные размеры. Однако общих правил нахождения таких эквивалентных размеров не существует и погрешность расчетов при использовании тех или иных эквивалентных диаметров оценить затруднительно. [c.281] Моделирование процессов тепломассопереноса для влажных материалов с неизотропной капиллярно-пористой структурой существенно осложняется необходимостью учета различия свойств таких материалов по отдельным направлениям внутри частиц. [c.281] Полезно также иметь в виду, что в рамках той или иной модели процесса не удается количественно определить пределы применимости используемой модели, что вызывает необходимость экспериментальной проверки возможности использования той или иной кинетической модели для конкретного материала в конкретных условиях. [c.281] Отмеченные обстоятельства существенно усложняют общую задачу расчета процессов сушки дисперсных материалов. Поэтому в настоящее время часто используется метод экспериментального получения данных о кинетике сушки и нагрева реальных частиц влажного материала. При этом в кинетических опытах измеряются средние по объему частиц значения влагосодержания и температуры материала в зависимости от времени сушки. [c.281] Преимущества экспериментального метода состоят в надежности результатов, которые без трудностей могут быть получены для реальных анизотропных частиц неправильной формы и полидисперсного состава. Кроме того, опыты по получению кривых сушки и нагрева частр.ц обычно оказываются проще экспериментов, в которых определяются кинетические коэффициенты тех или иных моделей процесса сушки. [c.281] Экспериментальные кинетические данные могут использоваться для расчетов сушильных аппаратов при различном характере относительного движения потоков сушильного агента и дисперсного материала. [c.282] Недостатком экспериментального метода получения данных по кинетике сушки является отсутствие информации о нестационарных полях влагосодержания и температуры внутри частиц и меньшая степень общности кинетических данных по сравнению с модельными представлениями о процессах внутреннего тепломассопереноса в капиллярно-пористых влажных материалах. [c.282] Вернуться к основной статье