ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Экспериментальные данные по кинетике сушки из "Массообменные процессы химической технологии" Информация о кинетике сушки и нагрева частиц материалов может быть получена из опытов, в которых параметры сушильного агента поддерживаются практически постоянными. [c.282] Эксперимент обычно состоит в непрерывном или периодическом взвешивании сушимого материала или отбираемых из него проб, что дает возможность вычислять текущее значение влагосодержания. Температура материала может измеряться с помощью термодатчиков, располагаемых внутри материала, или непосредственным измерением средней температуры отбираемых для анализа проб материала. [c.282] Сушильный агент заметно не изменяет параметры, если при достаточном массовом расходе он проходит через тонкий слой дисперсного материала, например толщиной в одно зерно (рис. 5.3,6). Поэтому опыты по получению экспериментальных кинетических данных для процесса сушки дисперсных материалов чаще всего проводятся в тонком (дифференциальном) слое частиц. Полученные кинетические данные могут быть затем использованы для расчетов непрерывной и периодической сушки исследованных материалов в неподвижном или движущемся плотном слое. [c.283] Метод дифференциального слоя, однако, не вполне соответствует условиям взаимодействия частиц и сушильного агента в псевдоожиженном слое материала, поскольку в псевдоожиженном слое частицы непрерывно перемещаются и в отдельные моменты времени контактируют с сушильным агентом различных параметров. Кроме того, условия обтекания частиц в дифференциальном и псевдоожиженном слоях различны, что существенно для кинетики сушки, если ее интенсивность определяется внешним сопротивлением переносу влаги. [c.283] Разработано несколько методов исследования кинетики сущки дисперсных материалов в псевдоожиженном слое. [c.283] Один из таких методов состоит в том, что в непрерывнодействующий сушильный аппарат с псевдоожиженным слоем в некоторый момент времени вводится порция меченых частиц с начальным влагосодержанием, равным влагосодержанию основной массы непрерывно поступающего в аппарат материала. Меченые частицы быстро распространяются по объему псевдоожиженного слоя, после чего постепенно выходят из него вместе с основной массой выгружаемого дисперсного продукта. На выходе из аппарата меченые частицы по возможности быстро извлекаются из основной массы выгружаемого материала и затем анализируются на влагосодержание. Время выгрузки каждой порции меченых частиц фиксируется от момента их вбрасывания в слой, что дает зависимость влагосодержания исследуемого дисперсного материала от времени его сушки в псевдоожиженном слое. [c.283] Температура сушильного агента изменяется по высоте стационарно работающего псевдоожиженного слоя, но остается постоянной в процессе эксперимента (рис. 5.3,в). Меченые частицы при их сушке в таких условиях находятся как бы в натуральных условиях, т. е. контактируют с сушильным агентом таких же параметров, что и в действительном процессе непрерывной сушки. [c.283] При проведении кинетических опытов среднюю по высоте слоя температуру сушильного агента изменяют величиной расхода материала через аппарат или значением температуры агента на входе в псевдоожиженный слой. [c.284] Методом сушки меченых частиц в непрерывно работающем слое показано, что кривая сушки частиц в непрерывном режиме значительно отличается от кривой сушки, полученной в периодическом процессе при одинаковых температурах сушильного агента на входе в псевдоожиженный слой (рис. 5.4). [c.284] При использовании метода, однако, исследуемую пробу меченого материала вводить в аппарат необходимо быстро, не изменяя заметно общего количества материала в псевдоожиженном слое. При этом число меченых частиц, отбираемых из каждой пробы, оказывается незначительным, что снижает точность анализа меченых частиц на влагосодержание. Меченые частицы должны отделяться от основной массы выгружаемого материала достаточно быстро, чтобы их влагосодержание за время отбора горячих частиц не успевало измениться измерение индивидуальной температуры меченых частиц при этом оказывается весьма затруднительным. Массопроводные свойства частиц материала не должны изменяться вследствие нанесения метки. Последнее условие в достаточной мере соблюдается для не слишком мелких частиц материалов, способных хорошо удерживать краситель, нанесенный на малый участок поверхности частиц [18]. [c.284] Если предположить, что в процессе сушки мелкодисперсных частиц скорость их сушки в каждый момент времени соответствует значению средней по высоте псевдоожиженного слоя температуры сушильного агента, которая к тому же принимается равной температуре частиц, то кинетика сушки может быть получена в сравнительно простых опытах [20]. Влажный материал подвергается периодической сушке в псевдоожиженном слое, при этом в некоторые моменты времени отбираются пробы материала для анализа на влагосодержание непрерывно измеряется температура псевдоожиженного слоя. Получаемая в таких опытах кривая сушки материала в каждой точке считается соответствующей температуре, фиксируемой на температурной кривой псевдоожиженного слоя. [c.285] Обработка получаемых кривых сушки состоит в том, что значение производной йи/ёл в каждой точке кривой сушки соотносится с мгновенным значением температуры слоя, что дает возможность получить зависимость ёи/йг =, если провести серию опытов при различных значениях температуры псевдоожиженного слоя. [c.285] Наконец, данные по кинетике сушки и нагрева частиц в псевдоожиженном слое могут быть получены при периодической сушке дисперсного материала в условиях принудительного поддержания постоянного значения средней по высоте слоя температуры сушильного агента. При этом полагается [21], что для кинетики сушки и нагрева частиц при их быстром перемещении в псевдоожиженном слое существенны только средние значения параметров сушильного агента независимо от того, каковы распределения этих параметров по высоте слоя, что может быть связано со значительной инерционностью процессов тепломассообмена внутри мелкопористых гигроскопичных материалов. [c.285] Кинетические данные, полученные тем или иным из кратко рассмотренных методов, можно считать интегральными кинетическими характеристиками конкретного дисперсного материала и использовать их для расчетов процессов сушки этого материала при различных способах организации относительного движения потоков сушильного агента и сушимого дисперсного материала. [c.286] Результаты опытов по кинетике сушки могут быть представлены в виде зависимостей средних значений влагосодержания и температуры частиц от времени их сушки, температуры, скорости и влагосодержания сушильного агента. [c.286] Для большинства кривых сушки характерно наличие сравнительно короткого периода прогрева частиц до температуры, близкой к температуре мокрого термометра, при незначительном изменении влагосодержания. Далее температура влажного материала остается приблизительно постоянной, а скорость удаления влаги сохраняет постоянное значение, если параметры сушильного агента остаются неизменными. За периодом постоянной скорости сушки начинается период непрерывно уменьшающейся скорости удаления влаги при возрастающей температуре материала. Кривая изменения влагосодержания материала асимптотически приближается к значению равновесного влагосодержания и, а температура частиц — к температуре сушильного агента ( (рис. 5.5). [c.286] Интенсивность сушки в периоде постоянной скорости зависит от внешних условий обтекания поверхности влажного материала, температуры и влагосодержания сушильного агента, а в периоде убывающей скорости интенсивность удаления влаги из частиц в основном определяется величиной сопротивления влагопереносу внутри материала. [c.286] Анализ экспериментальных данных показывает, что коэффициент К можно связать с величиной N линейным соотношением /( = в котором относительный коэффициент сушки определяется свойствами сушимого материала, а влияние внешних условий процесса оказывается сосредоточенным в множителе N. Связь между величинами К vi N получается также из условия равенства скоростей сушки при ц = кр М = К икр — и ), откуда К = Ы/(икр — и ) и 7= 1/( кр —и ). [c.287] Каждому режиму сушки соответствует конкретное значение константы N, следовательно, если известна зависимость N от основных внешних параметров процесса, то с помощью предварительно полученной обобщенной кривой можно найти все семейство кривых сушки данного материала от одинакового начального влагосодержания. Индивидуальная кривая семейства соответствует кинетике сушки материала при определенных внешних параметрах. [c.288] Определяемое из опытов значение константы в соотношении (5.41) дает последующую возможность по обобщенной кривой сушки получить кривые сушки исследуемого материала при любых температурах, скоростях и влагосодержаниях сушильного агента. [c.288] Вернуться к основной статье