ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О КИНЕТИКЕ СУШКИ ВЛАЖНЫХ МАТЕРИАЛОВ из "Моделирование сушки дисперсных материалов" В сушильной технике влажные материалы принято разделять на три группы капиллярно-пористые, коллоидные и коллоидные капиллярно-пористые. Капиллярно-пористые материалы при удалении из них влаги практически не деформируются (кристаллические соли, минералы и др.), коллоидные изменяют свои размеры при сушке (большинство продуктов пищевой промышленности), капиллярно-пористые коллоидные тела обладают промежуточными свойствами. [c.4] Характер и энергия связи материала с влагой определяют общее ее количество, которое способно удерживать то или иное вещество при равновесии его с окружающей средой. Величина равновесного влагосодержания тем выше, чем больше влаги содержится в окружающем воздухе и чем ниже его температура. [c.4] Обычно данные по равновесному содержанию влаги в воздухе и влажном теле изображаются графически в виде зависимости равновесного влагосодержания и от температуры и относительной влажности окружающей среды ф. Вид равновесной зависимости (изотермы сорбции) в значительной степени обусловливается физико-химическими свойствами конкретного материала и распределением его пор по размерам. Наиболее надежным способом получения зависимости равновесного влагосодержания материала от температуры и относительной влажности окружающей среды являются непосредственные экспериментальные измерения. [c.4] При конвективной сушке внешняя среда (воздух, продукты сгорания того или иного топлива,. реже — инертные газы) является теплоносителем, от которого влажный материал получает теплоту. Кроме того, сушильный агент принимает в себя удаляемую из материала влагу и за счет этого увеличивает свое влагосодержание. Значения параметров паровоздушной смеси могут быть определены с помощью диаграммы Рамзина. [c.5] По изотермам сорбции находится минимальное влагосодержание, которое может быть достигнуто тем или иным материалом в процессе его сушки сушильным агентом определенных параметров. [c.5] Кинетика внешнего тепломассообмена в процессе термической сушки определяется изменением концентрации паров влаги поперек пограничного слоя и изменением температуры сушильного агента вблизи поверхности влажного материала. Разность концентраций создает поток пара от поверхности, а разность температур между основной массой сушильного агента и поверхностью материала обеспечивает подвод теплоты к влажному телу. [c.5] Аналитическое рассмотрение внешней задачи тепломассообмена в процессах сушки с учетом взаимного влияния многочисленных определяющих факторов в настоящее время затруднительно ввиду сложности определения кинетических коэффициентов и движущих сил реальных процессов сушки [2]. [c.5] Здесь ш, Р, С, ( — искомые функции скорости, общего статического давления, концентрации влаги и температуры в потоке сушильного агента р, V, а, О — плотность, кинематический коэффициент вязкости, коэффициент температуропроводности и коэффициент диффузии паров в сушильном агенте т — время g — ускорение свободного падения — оператор Лапласа. [c.5] В системе уравнений (1.1) — (1.4) взаимное влияние процессов переноса импульса, массы и теплоты учитывается зависимостью кинетических коэффициентов от потенциалов переноса (например, коэффициентов вязкого трения и диффузии — от температуры сушильного агента и концентрации влаги). [c.5] Теория пограничного слоя [3] позволяет существенно упростить общую систему уравнений (1.1) — (1-4), однако и в этом случае теоретически удается решить лишь несколько наиболее простых задач для изотермических условий гидродинамического обтекания тел малой кривизны. Удается также установить соотношения связи интенсивностей теплообмена и трения между турбулентным потоком и плоской поверхностью. [c.6] Трудности анализа внешнего тепломассообмена теоретическими методами приводят к необходимости использования экспериментальных данных. [c.6] Непосредственные измерения показывают, что около влажной поверхности материала формируются различные пограничные слои гидродинамический, тепловой и концентрационный. В общем случае подобие полей скорости, температуры теплоносителя и его влагосодержания вблизи влажной поверхности материала отсутствует. [c.6] Явный вид связи между критериями подобия зависит от конкретных условий взаимодействия потока и поверхности. [c.6] Здесь Nu = afl /Я, — критерий Нуссельта Ои== (Г —7 )/7 — параметрический критерий Т — температура воздуха Г — температура мокрого термометра (адиабатического насыщения) а — коэффициент теплоотдачи X — коэффициент теплопроводности сушильного агента й — характерный размер тела. [c.6] При Не 200 постоянным слагаемым в соотношении (1.6) можно пренебречь. [c.6] Массообменные критерии Ыит — М/ и Ртт = у/0 называют также критериями Шервуда (5Н) и Шмидта (5с), соответственно. [c.7] Соотношения (1.6) и (1.7) используются для определения интенсивности тепло- и массообмена между сушильным агентом и твердым материалом, наружная поверхность которого в процессе сушки находится во влажном состоянии. Однако в процессе обезвоживания наступает такое состояние, при котором подвод жидкости из внутренних зон к наружной поверхности не успевает полностью компенсировать убыль влаги с внешней поверхности. Влага начинает преврашаться в пар во внутренних зонах капиллярно-пористого тела, а температура наружной поверхности увеличивается. Коэффициенты тепло- и массоотдачи от поверхности изменяют свои значения, поскольку количество паров, проходящих поперек пограничного слоя, уменьшается. По опытным данным [4] изменение коэффициента теплоотдачи в зависимости от уменьшающегося влагосодержания тела можно учесть симплексом ы/ыкр, где Ыкр — критическое влагосодержание материала, при котором заканчивается период постоянной скорости сушки и поверхность материала перестает быть полностью смоченной. Степень влияния отношения м/икр на величину N0 зависит от форм связи влаги с материалом и от внешней конфигурации тела. [c.7] Количественные исследования зависимости коэффициентов теплоотдачи а и массоотдачи р от влагосодержания материала осложнены тем, что реальные тела могут иметь неоднородную структуру и, следовательно, неравномерное влагосодержание отдельных участков поверхности. Это приводит к неодинаковым значениям коэффициентов тепло-и массоотдачи на поверхности влажного тела. Кроме того, величины сх и р изменяют свои значения вдоль поверхности вследствие чисто гидродинамических условий обтекания различных участков поверхности. Так, при обтекании плоской поверхности толщина пограничного слоя увеличивается вдоль направления движения сушильного агента, а при обтекании сферы значения аир максимальны в точке набегания потока на сферу и в ее кормовой области. Обычно опытные данные представляются в виде критериальных соотношений, содержащих усредненные по поверхности тела величины коэффициентов тепло- и массообмена. [c.7] М — средние мольные массы паровоздушной смеси в объеме среды и у поверхности испарения, Т, Т — температуры основной массы сушильного агента и у поверхности материала. В качестве определяющего размера / принята длина обтекания тела (для шара и цилиндра 1 = лс1/2, для плоской поверхности — ее длина в направлении потока). [c.8] Сопоставление различных данных по внешнему массообмену влажных тел приводится в литературе [8, 9]. [c.8] Вернуться к основной статье