30. Кинетика сушки.

Кинетика сушки изучает изменение скорости сушки, влияние на

нее различных факторов, продолжительность сушки и ее регулирование.

Скорость сушки- это количество влаги, удаляемой в единицу времени. Сушка- это термодиффузионный процесс, включающий в себя тепло- и массообмен. Движущей силой процесса сушка, как тепломассообменных процессов является разность парциальных давлений влаги в слое над материалом и в окружающей среде.

Движущей силой тепловой стороны сушки является потенциал сушки (разность температур и).

Движущей силой массообмена является разность влагосодержаний материала и окружающей среды.

Большое влияние на скорость сушки оказывает: вид пористости, диаметр, длина пор. Различают материалы :имеющие внутренние поры (мел, древесина, глина и т.д.) и не имеющие внутренние поры (песок, мрамор, гранит).

Критический радиус пор- это радиус наиболее мелких пор, из которых в данных условиях может быть удалена влага.

В дисперсных системах с диаметром частиц более 2^х мм - сушка длится более одного часа.

Если - сушка длится 3-7секунд.

31. Изотерма сушки.

Изотерма сушки - это равновесная кривая, выражаемая зависимостью относительной влажности окружающей среды от влажности материала.

В сушильный шкаф помещают материал определенной влажности и достигают состояния равновесия с окружающей средой, определяют равновесную влажность воздуха. Затем изменяют влажность либо воздуха, либо материала и аналогично добиваются равновесия.

- относительная влажность воздуха;

- относительная влажность материала.

Эта линия ограничивает 3 зоны:

Зона 1 - удаления свободной влаги (свободная влага удаляется при любых значениях влажности материала и влажности воздуха (близкой к 100%)

Зона 2 - удаления связанной влаги (связанная влага удаляется в том случае, если влажность материала больше равновесной, а влажность воздуха меньше равновесной, в противном случае происходит не сушка, а увлажнение).

Зона 3 - зона увлажнения.

Сушка длится до достижения состояния равновесия, т.е. равенства парциальных давлений влаги над материалом и парциального давления в окружающей среде.

Выделим точку А на графике.

- равновесная влажность материала,

- влажность материала в точке А,

- равновесная влажность воздуха,

-влажность воздуха в точке А.

Если , а- точка А лежит во 2 зоне, идет процесс сушки.

Если , а, то точка лежит в зоне 3, идет процесс увлажнения.

Изотерма сушки является геометрическим местом точек равновесных гигроскопических состояний (материалы, которые впитывают влагу). При изменении влажности материала от до- материал содержит свободную влагу () и находится вовлажном состоянии. При изменении влажности доматериал содержитсвязанную влагу () и находится в гигроскопическом состоянии. Точка В называется гигроскопической, а соответствующая ей влажность ()-гигроскопической влажностью. Гигроскопическая влажность () находится на границе свободной и связанной влаги в материале.

32. Кинетические кривые.

К ним относятся зависимости: влагосодержание материала от времени, скорости сушки от времени и температуры материала от времени.

- влагосодержание материала;

- скорость сушки ;

- температура материала.

Процесс от точки О до точки А- это подогрев материала, при этом влагосодержание материала практически неизменно, скорость сушки возрастает, - повышается до температуры мокрого термометра (). В точке А начинается первый период сушки - удаление свободной влаги с поверхности материала. В первом периоде сушки (АВ)- влагосодержание уменьшается по линейному закону, скорость сушки - постоянна и равнатермометра. В точке В начинается удаление связанной влаги, скорость сушки начинает уменьшаться, влагосодержание изменяется по криволинейному закону, это связано с тем, что связанная влага сначала подается из внутренних слоев материала к поверхность и лишь затем переходит в окружающую среду, температура материала начинает возрастать. В точке С наступает равновесие в поверхностном слое материала, когда влага может поступать, как изнутри материала, так и из окружающей среды. В точке С заканчивается удаление свободной влаги. В точке Д сушка прекращается при этом скорость равна нулю, температура материала достигает температуры окружающей среды, т.е. температуры сухого термометра (), а значит равен нулю потенциал сушки, влагосодержание достигает равновесного значения по всему объему материала.

В первом периоде сушки скорость процесса лимитируется (или определяется) скоростью внешней диффузии влаги с поверхность в окружающую среду.

Во втором периоде скорость лимитируется внутренней диффузией влаги.