Поверхность массообмена при сушке

Для высокопроизводительной сушки жидких и пастообразных материалов широкое распространение получили распылительные сушилки, главным узлом которых является вал с распыливающим диском, вращающимся с угловой скоростью до 1800 рад/с. Кроме того, находят применение в различных отраслях промышленности и другие основные классы высокопроизводительного оборудования с вращающимися элементами, такие как молотковые дробилки, ротационные массообменные аппараты с высокоразвитой поверхностью контакта фаз, коллоидные мельницы, центробежные насосы, компрессоры и газодувки, вращающиеся барабанные аппараты. Барабанные аппараты предназначены для рациональной организации тепло- и массообмена между обрабатываемой твердой фазой и газообразным агентом. [c.153]

Тепло- и массообмен между газом и распыленной жидкостью отличаются высокой интенсивностью, обусловленной развитой поверхностью фаз, большими значениями движущих сил и коэффициентов тепло- и массопереноса. Процесс можно вести непрерывно и с большой скоростью, поэтому сушка распылением по сравнению с другими способами сушки позволяет сэкономить время, средства и рабочую силу. Это подтверждается приведенными в табл. 3.1 данными по сравнительной стоимости системы сушки каолиновой глины. [c.147]

Массообменные (диффузионные) процессы, характеризующиеся переносом одного или нескольких компонентов исходной смеси из одной фазы в другую через поверхность раздела фаз. Наиболее медленной и по-атому обычно лимитирующей стадией массообменных процессов является молекулярная диффузия распределяемого вещества. К этой группе процессов, описываемых законами массопередачи, относятся абсорбция, перегонка (ректификация), экстракция из растворов, растворение [и экстракция из пористых твердых тел, кристаллизация, адсорбция и сушка. [c.13]

На рис. 2 приведена зависимость массообменного потенциала ф сушильного агента, приведенного к температуре поверхности высушиваемых изделий. В начале сушки температура поверхности была равна 33,8, а в конце 64,9° С это обусловливает представленный на графике вид кривой, из которой следует, что в начальном периоде сушки изделие интенсивно [c.83]

Массообменные процессы, скорость которых определяется законами переноса массы из одной фазы в другую через поверхность раздела фаз. К этим процессам относятся, например, абсорбция, адсорбция, экстракция, перегонка жидкостей, сушка. Обычно на скорость переноса массы существенно влияют гидродинамические [c.12]

Сушка является сложным массообменным процессом. Движущей силой процесса является разность концентраций между влагой, находящейся в материале и окружающем воздухе. Вначале удаляется поверхностная влага. Затем, по мере увеличения разности концентраций влаги на поверхности материала и внутри него, начинается процесс перемещения ее к поверхности. [c.305]

По своей физической сущности сушка является сложным тепло-и массообменным процессом, скорость которого определяется скоростью диффузии влаги иэ глубины высушиваемого материала в окружающую среду. Удаление влаги при сушке сводится к перемещению теплоты и вещества (влаги) внутри материала и их переносу с поверхности материала в окружающую среду. По способу подвода теплоты к высушиваемому материалу различаются следующие виды сушки [c.322]

Гидродинамические характеристики потока сплошной фазы в значительной степени определяют интенсивность обмена целевым компонентом между поверхностью твердой фазы и обтекающим ее потоком жидкости. В различных массообменных процессах потоки сплошной фазы могут быть капельными жидкостями (растворение, экстрагирование, кристаллизация) или парогазовыми смесями (адсорбция, сушка). [c.6]

Аналогичный характер послойной отработки капиллярно-пористого материала с движением фронта фазового превращения может наблюдаться и при других массообменных процессах в системах сплошная фаза — твердый материал. Так, при адсорбции веществ, обладающих весьма значительной адсорбционной способностью по отношению к пористому адсорбенту, в глубь частиц может продвигаться четкий фронт, на котором мгновенно адсорбируется весь целевой компонент, который диффузионно подводится от поверхности частиц адсорбента поперек зоны, которая полностью насыщена поглощаемым веществом. Послойный характер отработки твердых частиц может наблюдаться и в процессе сушки крупнопористых материалов, когда в глубь капиллярно-пористого влажного материала продвигается фронт испарения влаги, пары которой отводятся поперек высушенной зоны материала фильтрованием под действием возникающего избыточного давления паров влаги на фронте испарения, а теплота, необходимая для парообразования, подводится к фронту теплопроводностью также поперек слоя высушенного материала. [c.61]

В приведенных выше решениях для индивидуальной частицы значения коэффициентов внешней массоотдачи и концентрации целевого компонента в окружающей среде принимались неизменными во времени. При работе массообменного аппарата в большинстве случаев концентрация компонента у поверхности каждой из частиц изменяется во времени по мере ее перемещения внутри аппарата. Может изменяться и значение коэффициента массоотдачи. Так, в наиболее сложном для анализа случае, когда частицы ускоряются в потоке сплошной фазы, как это происходит, например, при пневматической сушке в вертикальных трубах, относительная скорость фаз непрерывно уменьшается, что приводит к соответствующему снижению коэффициента массоотдачи. Вращение взвешенных в потоке частиц изменяет значение р по сравнению с условиями массообмена неподвижной частиц, Б неподвижном и плотном движущемся слоях на величину коэффициента массоотдачи влияет локальное значение порозности слоя, которая может также изменяться в ходе массообменного процесса. [c.78]

Массообменные процессы связаны с переходом вещества из одной фазы в другую растворение, сушка, ректификация, абсорбция (поглощение газов жидкостью), адсорбция (поглощение газов на поверхности твердого тела), экстракция (извлечение жидкостей с помощью специально подобранных растворителей). [c.6]

Процесс теплообмена в сушильной установке осложнен массообменом. Сложность решения задачи в общем виде в этом случае заключается в том, что суммарная скорость процесса сушки одновременно зависит от термического сопротивления теплоотдаче и от сопротивления внутренней диффузии влаги к поверхности высушиваемых частиц. [c.229]

Определить интенсивность теплообмена по формулам Ньютона и Дальтона не представляется возможным, так как коэффициенты тепло- и массообмена изменяются с течением времени, а температура и влагосодержание на поверхности тела определяются сочетанием подвода тепла и влаги (внутренний влаго- и теплообмен) и отвода тепла и влаги с поверхностей тела в окружающую среду (внешний тепло- и массообмен). Полное решение такой задачи (расчет скорости сушки) связано с решением системы дифференциальных уравнений массо- и теплопереноса при соответствующих граничных условиях. [c.111]

Скорость сушки влажных материалов, как уже отмечалось выше, зависит от переноса массы и тепла внутри коллоидного капиллярнопористого тела, а также от внешнего массо- и теплообмена поверхности тела с окружающей средой. Закономерности, управляющие переносом массы и тепла, обычно рассматриваются в специальных курсах по тепло- и массообмену, по теплопередаче. Поэтому предполагается, что читатель знаком с основами теплопередачи. Однако тепло- и массообмен влажных тел с окружающей средой имеет свою специфику, поэтому ниже будут рассмотрены основные закономерности тепло- и массообмена тела с окружающей средой применительно к влажным телам. [c.167]

Последнее выражение справедливо в том случае, когда внешний массообмен (перенос пара от поверхности тела в окружающую среду) в основном определяется скоростью диффузионного переноса через пограничный слой парогазовой смеси у поверхности тела. Как показывает опыт, этот механизм переноса пара у поверхности тела имеет место при остаточном давлении свыше 5- -10 мм рт. ст. При давлении меньше 4,6 мм рт. ст. механизм переноса тепла и вещества (пара) изменяется коренным образом и соотношение для интенсивности сушки, записанное в форме произведения коэффициента влагообмена на разность парциальных давлений (р — р , становится неточным. В этом случае большая часть влаги материала вследствие интенсивного испарения переходит в лед. Удаление влаги происходит путем превращения льда в пар и частично путем испарения переохлажденной жидкости. [c.335]

При удалении жидкости с поверхности твердых тел, из капиллярнопористых тел (сушка), а также в некоторых способах разделения компонентов жидкостей (выпаривание, перегонка) одним из основных процессов является испарение. Тепло- и массообмен в процессе испарения достаточно полно описаны в работах А. В. Лыкова [32—35] и многих других книгах. [c.45]

Интенсивность тепломассообмена, происходящего в зоне парообразования в контактном слое и на границе соприкосновения материала с греющей поверхностью, зависит от температуры греющей поверхности, удельной массы, влагосодержания, степени прижатия и пористости материала. При высоких/гр (выше 85—110°С) и низких теплообмен в контактном слое, вызванный фазовым превращением и массообменом, преобладает над кондуктивным. Он определяет величину плотности потока тепла (а следовательно, интенсивность сушки) и является одной из причин изменения механизма сушки тонких материалов (малые g). Интенсивность процесса сушки в первый период увеличивается в несколько раз по сравнению с интенсивностью при обычной конвективной сушке. Глубина зоны парообразования в контактном слое, как показывают опытные данные, находится в пределах толщины слоя материала, соответствующей удельной массе 0,05 кг м причем с увеличением температуры она растет, а с увеличением g материала уменьшается- [c.60]

Итак, физическая сущность механизма коидуктивной и комбинированной сушки определяется взаимосвязанными переносами тепла, пара и жидкости внутри материала. Тепломассоперенос, происходящий в теле, существенно зависит от внутреннего строения последнего (норовой структуры), физико-химических свойств твердой фазы тела, энергии связи поглощенной влаги. Помимо этого, огромное влияние на процесс переноса оказывают краевые условия (теплообмен между телом и греющей поверхностью, между телом и окружающей средой, массообмен на поверхности тела). [c.63]

В производственных условиях сушку проводят при атмосферном давлении или при вакууме, периодически или непрерывно при различных способах подвода тепла к высушиваемому материалу. Таким образом, с одной стороны, сушка является теплообменным процессом, так как к высушиваемому материалу подводится тепло, затрачиваемое на испарение влаги (часть тепла в виде теплосодержания влаги отдается окружающей среде), а с другой стороны, сушка — массообменный процесс, так как влага из высушиваемого материала переходит в окружающую среду за счет разности парциальных давлений водяных паров над поверхностью материала и в окружающем воздухе р р. Движущая сила процесса А = р<,р — Рм- [c.191]

Если в первом периоде сушки температура тела постоянна и близка к температуре мокрого термометра, то критерии Нуссельта при сушке примерно равны критериям Нуссельта при испарении жидкости со свободной поверхности. Последние больше критериев Ми для чистого теплообмена примерно на 10—30% (массообмен интенсифицирует теплообмен). В опытах Н. С. Михеевой с гипсовыми пластинами отношение экспериментальных значений критерия Нуссельта к вычисленным по формулам А. В. Нестеренко равно [c.151]

Если влажный материал (w > шг) поместить в среду нагретого сухого воздуха (Фп < t pn > рс), то вследствие большего давления паров воды над поверхностью материала, чем в воздухе, происходит массообмен с окружающей средой. Одновременно количество тепла, необходимое для фазового превращения воды, будет подводиться путем конвекции от среды к материалу (конвективная сушка). [c.61]

В зависимости от направления потока газа к поверхности коэффициент теплообмена а изменяется, причем при перпендикулярном направлении потока газа а значительно больше, чем при параллельном. Последнее объясняется тем, что толщина пограничного слоя зависит, помимо других факторов, от скорости газов и направления потока. С увеличением скорости отношение "перУ пар. возрастает (рис. IV-18, а). Однако при обдуве потоком газов в направлении, перпендикулярном поверхности материала, потребовалось бы очень большое количество агента сушки, что неэкономично. Поэтому используют сопловой обдув — локальный обдув с большими скоростями струи, перпендикулярной поверхности материала. При этом благодаря большим"скоростям и перпендикулярному направлению струи с турбулизацией пограничного слоя интенсифицируется тепло- и массообмен практически при таких же расходах агента сушки, что и в случае параллельного смывания материала потоком газа. [c.164]

Величина коэффициента е зависит от /гр и от толщины слоя материала и изменяется в пределах от 0,25—0,35 до 0,75 [43]. Таким образом, при сушке происходят кондуктивный теплообмен между греющей поверхностью и материалом, осложненный переносом вещества, и процесс изменения агрегатного состояния вещества с поглощением тепла и переносом пара к свободной поверхности материала. Интенсивный массообмен в контактном слое при высоких температурах Lp является доминирующим по сравнению с кондуктивным теплообменом. [c.264]

Кинетика многих промышленных процессов разделения зависит от массопередачи между газом и жидкостью, между газом или жидкостью и твердым телом или между двумя жидкостями. Сюда относятся ректификация, абсорбция газов, жидкостная экстракция, адсорбция, парциальная конденсация и ионный обмен. Сушку, увлажнение, удаление влаги из газов, водяное охлаждение также можно было бы отнести к процессам фракционирования, связанным с массопередачей. Гетерогенный катализ предполагает наличие массопередачи реагентов и продуктов взаимодействия к поверхности и от поверхности твердого тела, на которой происходит химическая реакция. В промышленности успешно используются многочисленные типы массообменных аппаратов. В большинстве случаев каждый тип предназначается для конкретного применения и не поставляется как насосы и воздуходувки. Цель проектировщика заключается в том, чтобы найти правильный экономический баланс между капиталовложениями и эксплуатационными затратами, поскольку одно обычно возрастает с уменьшением другого. [c.609]

Массообменные (диффузионные) процессы, характеризующиеся переносом одного или нескольких компонентов исходной смеси из одной фазы в другую через поверхность раздела фаз. Наиболее медленной и поэтому лимитирующей стадией массообменных процессов является молекулярная диффузия распределяемого вещества. К этой группе процессов относятся абсорбция, перегонка (ректификация), экстракция из растворов, растворение и экстракция из пористых тел, кристаллизация, адсорбция и сушка. Протекание процессов массообмена тесно связано с гидродинамическими условиями в фазах и на границе их раздела и часто — с сопутствующими массо-обмену процессами переноса тепла (теплообмен). [c.8]

Буше предложил механизм ультразвуковой сушки, по которому упругая волна, распространяясь вдоль поверхности влажного материала, создает участки с повышенным и пониженным давлением. В момент прохождения фазы сжатия никаких изменений на поверхности материала не происходит, но зато при фазе разрежения с поверхности происходит испарение, т. е. по этому механизму действие звуковой волны как бы аналогично вакуумному методу сушки. При этом малая величина разрежения, возникающая у поверхности при прохождении волны, компенсируется многократностью повторения процесса при акустическом воздействии. Кроме того, в мощном акустическом поле возникают вихревые потоки, способствующие массообмену. [c.64]

Испарение свободной влаги с поверхности материала аналогично испарению влаги с открытой поверхности воды. Этот процесс, протекающий в первом периоде сушки, определяется законами внешнего тепло- и массообмена между влажной поверхностью материала и окружающей средой. При этом за счет молекулярной диффузии происходит перенос влаги (внешний массообмен) с поверхности испарения в окружающую среду и передача тепла (теплообмен) от внешней среды к поверхности испарения. [c.15]

Массоотдача при ламинарном движении жидкости. Массоотдачу при ламинарном режиме движения жидкости можно рассчитать путем совместного решения уравнений переноса массы (I. 147) и количества движения (I. 142) с учетом начальных и граничных условий. Такое решение возможно, если жидкость ограничена фиксированной поверхностью. Даже для случаев, когда эта поверхность имеет простую форму, аналитическое решение оказывается возможным при введении ряда упрощающих допущений. Ниже рассматривается массоотдача от стенки к жидкости при движении последней в плоском и цилиндрическом каналах, а также при обтекании сферической частицы. С массоотдачей к жидкости, движущейся в плоском и цилиндрическом каналах, приходится иметь дело при расчете различных теплообменных и массообменных аппаратов, Массоотдача при обтекании сферических частиц встречается во многих процессах массопередачи — экстракции, ректификации, выщелачивании, распылительной сушке и т, д. [c.414]

Сложность прямого анализа процесса при распылении жидкостей состоит в необходимости расчета динамики и кинематики движения капель переменной массы в потоке сушильного агента переменной температуры, которая обычно существенно изменяется вследствие теплоотдачи от сушильного агента к развитой поверхности капель влажного материала. Мелкие капли обычно можно считать малодеформируемыми и имеющими практически сферическую форму. Если в первоначальной стадии сушки температуру поверхности высоковлажных капель можно считать равной температуре мокрого термометра сушильного агента Гм, а удаление влаги с их поверхности анализировать на основе чисто массообменного процесса, то при некотором влагосо- [c.239]

В соответствии с общепринятой классификацией далее рассмотрим теплообменные (теплообменные устройства, выпарные аппараты и т. п.) и массообменные (кристаллизаторы, сушилки, экстракторы и др.) аппараты. Акустические колебания могут влиять на тепломассообмен косвенно, за счет изменения межфазной поверхности в таких гидромеханических и азромеханических процессах, как эмульгирование, диспергирование, распыление, фильтрация, коагуляция и др. Часто процесс тепломассообмена идет одновременно с таким сопутствующим процессом и составляет его неотъемлимую часть распылительная сушка, экстракция в эмульсионной фазе и т. п. Поэтому рассмотрим и группу аппаратов, в которой протекают ука-заные процессы. [c.197]

Исследование процесса сушки проводится на образцах определенной ширины, зависящей от шага сопловой системы. При исследовании измеряются температуры сушимого материала, сушильного агента в напорной коробке и в мсжсопловом пространстве, скорости агента, убыль влаги при массообмене и сушке. Симметрия сопловой системы позволяет изучать процессы тепломассообмена в области пространства от оси сопла до почовины шага вдоль поверхности сушимого материала. [c.26]

Наличие мощного потока жидкости в сторону открытой поверхности подтверждается тем, что эта поверхность тела, несмотря на происходящий массообмен, является в течение всего первого периода и большей части второго периода влажной . Поэтому выявляется весьма перспективная возможность интенсификации сушки за счет дополнительного подвода тепла к открытой поверхности, снижения давления в окружающей среде и т. п. Использование комбинированного метода сушки способствует интенсификации процесса еще и тем, что путь переноса жидкости в материале в этом случае сокращается (по крайней мере вдвое), и контактная поверхйость более обильно питается влагой. [c.104]

Экономическая целесообразность распылительной сушки особенно очевидна при необходимости сушки материалов, близких к состоянию насыщения (например, после выпарки), а также при организации в камере сушилки комбинированного процесса ги-гротермической обработки. Высушиваемые материалы специальными приспособлениями (вращающимися дисками, форсунками) диспергируются в сушильной камере, через которую протекает тепло- и влагоноситель в газообразном состоянии (нагретый воздух, газы продуктов горения топлива, перегретый пар и т. п.). Благодаря развитой поверхности диспергированных частиц происходит интенсивный тепло- и массообмен с агентом сушки (теплоносителем), и распыленные частицы быстро отдают свою влагу. Сухой продукт в виде порошка падает на дно сушильной камеры, откуда непрерывно удаляется. Невыпавшая часть высушенных частиц выделяется из отработанного газа или воздуха в пылеотделителях (матерчатых фильтрах, циклонах, скрубберах и т. д.). [c.5]

Распылительные сушилки. Основным назначением распылительных сушилок является получение сухого порошкообразного или гранулированного продукта из раствора или пасты. Распылительные сушилки могут применяться в производстве ряда пигментов (например, кронов). Высушиваемый материал при помощи специальных приспособлений (вращающиеся диски, форсунки) распыляют в ушильНой камере, через которую протекает теплоноситель в газообразном состоянии (нагретый воздух, газообразные продукты горения топлива, перегретый пар и т. п.). Благодаря развитой поверхности распыленных частиц происходит интенсивный тепло-и массообмен с теплоносителем, и распыленные частицы быстро отдают свою влагу. Сухой продукт в виде порошка падает на дно сушильной камеры, откуда непрерывно удаляется. Невыпавшая часть высушенных частиц продукта выделяется из отработанного теплоносителя в пылеотделителях (циклонах, мешочных фильтрах, скрубберах и т. д). Применяется также сушка распылением в вакз м-распылительных сушилках, или так называемая холод- [c.366]

На рисГ1П.15 показана схема пневмосушилки с паровой рубашкой. Внутри трубы, соосно с цилиндрическим корпусом, расположена винтовая вставка, которая закручивает взаимодей-ствуюш,ие потоки и тем самым интенсифицирует тепло- и массообмен. При движении газовзвеси частицы под действием центробежной силы отбрасываются на обогреваемую поверхность и транспортируются вверх закрученным потоком [7]. Такой аппарат следует применять для сушки термочувствительных дисперсных материалов, при которой удаляется ценный растворитель или образуются заряды статического электричества. Расход сушильного агента здесь может быть снижен по сравнению с обычными пневмосушилками. Кроме того, можно использовать инертный газ. В этом случае цикл по сушильному агенту должен быть замкнут. [c.129]

Сушка сублимацией во втором периоде происходит путем постепенного углублешк аоны испарения при постоянной темпера туре и давлении. Резкое увеличение объемов образующегося пара при сублимации льда в вакууме создает бурное и беспоря- дочное движение пара от поверхности льда в продукте к отводящему трубопроводу. Массообмен при этом полностью определяет теплообмен и имеет решающее значение для гидродина.мических условий процесса. [c.365]

Gu ). Отсюда следует, что число N будет пропорционально Gu N —Ои >), что отмечается в экспериментах по тепло- и массообмену в процессе сушки. Только в периоде постоянной скорости температура поверхности испарения t x, — I) постоянна. Начиная с критического влагосодержания, ее температура увеличивается с течением времени сушки, постепенно приближаясь к температуре воздуха, которой она достигает при равновесном влагосо-держании. Следовательно, число Нуссельта в периоде падающей скорости будет уменьшаться с течением времени, постепенно приближаясь к числу Нуссельта для сухого тела. [c.116]

Сложность кинетических расчетов процессов сублимационной сушки обусловлена сложностью наблюдаемых явлений внутренняя диффузия паров воды в материале, внешняя диффузия паров с поверхности в объем сублиматора, сопутствующие физико-химические превращения (фазовые переходы, дегидратация, десублимация, капиллярные явления), одновременное протекание теплового переноса, поведение единичной криогранулы в массе высушиваемых гранул. По этой причине наряду с экспериментальным изучением процессов сублимационной сушки возрастает значимость теоретических исследований, связанных с математическим описанием совмешенных тепло- и массообменных процессов в технологии сублимационного обезвоживания в вакууме даже для достаточно простых случаях. [c.153]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология