Кинетика процесса сушки

В отличие от статики процесса сушки, изучающей взаимодействие влажного материала с воздухом независимо от времени, кинетика рассматривает закономерность протекания этого явления во времени.

Наиболее полно характер протекания процесса сушки определяется совокупностью совмещенных на одном графике трех кривых: u = F(τ), выражающей зависимость между влагосодержанием материала и длительностью сушки τ, , представляющей взаимосвязь между скоростью сушки и влагосодержанием материала U, и дающей зависимость между температурой Т и влагосодержанием материала U вовремя сушки (рис. 4).

Рис. 4. Типичные кривые сушки капиллярно- пористых коллоидных материалов

Анализ этих соотношений показывает, что весь процесс сушки можно разделить на три характерных периода: нагрев материала (а), участок постоянной скорости сушки (в) и время падающей скорости сушки (с).

Период нагрева материала. С повышением температуры влага с поверхности материала начинает интенсивно испаряться в окружающую среду. Быстро растущая температура достигает величины температуры мокрого термометра, а скорость сушки ‑ максимального значения.

Участок постоянной скорости сушки. В этот период влага удаляется с поверхности материала аналогично испарению воды с открытой (свободной) поверхности. Все подводимое тепло расходуется на испарение влаги, и, следовательно, материал не нагревается, и температура его поверхности остается постоянной.

Испарение влаги с поверхности создает перепад влагосодержания между наружными и внутренними слоями. Пока интенсивность поступления влаги из внутренних слоев к поверхности оказывается достаточной, температура материала остается постоянной. Но когда процесс обезвоживания приведет к уменьшению поступления влаги на поверхность, часть тепла будет расходоваться на нагрев материала. С этого момента начинается третий период, который называют периодом падающей скорости сушки.

К концу этого периода температура материала выравнивается с температурой окружающей среды (теплоносителя), а кривые влагосодержания и скорости сушки приближаются: первая к равновесному влагосодержанию U_p, а вторая к нулю. При равновесном влагосодержании сушка прекращается. Время пребывания зерна в сушилках обычно стремятся выбрать так, чтобы материал выходил из них в конце периода постоянной скорости сушки. Это предохраняет зерно от перегрева (температура теплоносителя обычно выше допустимой температуры нагрева зерна) и способствует экономии топлива (так как сушка в период падающей скорости неэкономична). Если даже зерно не досушено, продолжить технологический процесс лучше после отлежки, в течение которой произойдет перераспределение влаги в зерне и доступ ее к поверхности облегчится.

Дата добавления: 2015-06-04