2.2. Кинетика.

Под кинетикой процесса сушки понимают изменение влагосодержания материала и температуры воздуха с течением времени.

Скорость сушки

Скорость сушки – количество влаги, испаряемой с единицы поверхности высушиваемого материала за единицу времени.

(3)

где  - скорость сушки, кг/м*с

W – количество испаряемой влаги, кг,

F – поверхность высушиваемого материала, м²,

 - время сушки, с.

Скорость сушки зависит от следующих факторов:

1. природы высушиваемого материала – его структуры, химического состава,

2. характера связи влаги с материалом и др.

3. формы высушиваемого материала – размеров кусков, толщины слоя

4. начального и конечного влагосодержания материала

5. внешних факторов – влажности, температуры, скорости движения воздуха

6. характера и условий сушки – перемешивание материала, характер перемешивания или сушки в неподвижном слое.

Процесс сушки как массообменный процесс выражается уравнением массопередачи, объединяющим молекулярную и конвективную диффузии:

W = K  F(P_п – P₁)   (4)

где W – количество испарившейся влаги,

K – коэффициент массопередачи,

F – поверхность раздела фаз.

Р_п – давление паров влаги у поверхности материала,

P₁ – парциальное давление паров в воздухе,

 - время сушки.

Движущая сила процесса сушки определяется разностью давлений Р_п – Р₁. Чем больше эта разница, тем интенсивнее идет процесс испарения влаги. При Р_п – Р₁ = 0 наступает равновесие в процессе обмена влагой между материалом и средой, и сушка прекращается.

Процесс сушки.

Процесс сушки складывается из нескольких этапов. Диаграмму процесса сушки см. в учебнике ({1}, стр. 80)

Прогрев влажного материала.

Температура материала повышается до постоянной, влажность снижается незначительно. Этот период кратковременный.

Период постоянной наибольшей скорости сушки.

Удаляется свободная влага. Температура материала постоянна. Влага испаряется со всей поверхности. Внутренняя диффузия настолько интенсивна, что обеспечивает поступление к поверхности более чем достаточного количества влаги. Поэтому скорость сушки постоянна и определяется скоростью внешней диффузии. В конце этого периода на поверхности материала появляются высушенные участки.

Период падающей скорости сушки.

Начало этого периода – критическая точка процесса сушки. В этом периоде скорость сушки полностью зависит от скорости диффузии влаги изнутри материала к его поверхности. Вначале скорость внутренней диффузии падает более или менее равномерно, поэтому и скорость сушки в данный отрезок времени снижается равномерно – равномерно падающая скорость сушки. По мере продолжающегося испарения влага все с большим трудом поступает к поверхности, и наступает стадия неравномерно падающей скорости, когда влага начинает испаряться уже в капиллярах.

Этот период сушки в большей степени зависит от структуры высушиваемого материала и толщины его слоя. К концу периода температура материала повышается и достигает температуры окружающей среды, влажность снижается до равновесной и скорость сушки становится равной нулю, т.е. процесс сушки прекращается.

3. Сушильные аппараты (см. схемы в приложении)

Процесс сушки осуществляется в сушильных аппаратах, или сушилках. Совокупность сушильного аппарата со вспомогательными аппаратами называется сушильной установкой. В зависимости от агрегатного состояния высушиваемых веществ различают сушильные аппараты для твердых веществ и для жидкостей. По способу организации процесса различают сушилки периодического и непрерывного действия. По способу подвода тепла сушилки делятся на контактные и конвективные (воздушные).