Процесс выпаривания растворов (стр. 7 из 7)
При сушке удаление влаги с поверхности связано с диффузией влаги изнутри материала к поверхности. Эти два процесса должны находится в строгом соответствии, в противном случае возможно пересыхание, коробление поверхности материала и ухудшение его качества.
Таким образом, при конвективной сушке влага перемещается к поверхности за счет градиента влажности, градиент температуры несколько тормозит процесс. За счет разности температур на поверхности и внутри материала происходит движение влаги внутрь, в направлении снижения температуры.
Равновесная влажность, а следовательно протекание процесса сушки зависят от свойств высушиваемого материала, характера связи с ним влаги и параметров окружающей среды. Связь влаги с материалом может быть механической, физико-химической и химической.
Капиллярно связанная влага заполняет макро - и микрокапилляры. Она механически связанна с материалом и наиболее легко удаляется. Давление пара над поверхностью материала тем меньше, чем прочнее связь между водой и материалом. Наиболее прочна эта связь у гигроскопических веществ. Давление пара над ними наиболее отличается от давления насыщенных паров.
Адсорбционно связанная влага. Влажность обусловлена адсорбцией воды на наружной поверхности материала и на поверхности его пор. Осмотически связанная влага находится внутри структурного скелета материала и удерживается осмотическими силами. В этих двух случаях связь воды с материалом имеет физико-химическую природу.
Химически связанная влага. Под химически связанной влагой понимают воду гидроокиси, которая в результате реакции гидратации вошла в состав гидроокиси и соединений типа кристаллогидратов. Связь нарушается только в результате химического воздействия (иногда в результате прокаливания), и влага не удаляется при сушке. Влажному материалу присущи все формы связи с водой, и очень трудно разграничить периоды сушки, соответствующие различным видам связи молекул воды с молекулами вещества. Поэтому экспериментальным путем строят изотермы сорбции при постоянной температуре. Изотермы сорбции позволяют установить связь между влажностью материала и относительной влажностью воздуха, а также определить равновесную влажность при сушке.
45. Равновесие при сушке
Возможны 2 процесса:
1. сушка (десорбция влаги) pм>pп
2. увлажнение (сорбция влаги) pм<pп
При pм=pп наступает динамическое равновесие, которому соответствует предельная влажность материала (wp).
Равномерная влажность зависит от парциального давления пара над материалом или пропорциональной ему величины относительной влажности и определяется опытным путем.
Зависимости wp от относительной влажности при постоянной температуре - изотермы (2) сорбции (увлажнение материала) и (1) десорбции (удаление влаги из материала)
Наблюдается петля гестерезиса.
Форма связи влаги с материалом (по Рибендеру):
химическая
физическая (капилляры)
физико-химическая (адсорбционно и осмотически связанная)
46. Материальный и тепловой балансы процесса сушки, внутренний баланс сушки
М.Б. по всему материалу:
, по абсолютно сухому веществу в высушиваемом материале: 
, где G1-масса поступающего влажного материала, G2-масса высушенного материала, w1и w2 - начальная и конечная влажность материала, W-масса влаги, удаляемой из материала.Тепловой баланс:
Приход тепла: С наружным воздухом (LI0), с влажным материалом (с сухим материалом (G2cMθ1), с влагой, испаряемой из материала (WcВθ1), с транспортными устройствами (GТTТtтн), в основном калорифере (QК), в дополнительном калорифере (QД)).
Расход тепла: С отработанным воздухом (LI2), с высушенным материалом (G2cMθ2), с транспортными устройствами (GТTТtтк), приход тепла в окружающую среду (QП))
LI0+G2cMθ1+WcВθ1+GТTТTtтн+QК+QД=LI2+G2cMθ2+GТTТtтк+QП
Из этого, расход тепла на сушку:
QК+QД= L (I2 - I0) + G2cM (θ2-θ1) + GТTТ (tтк-tтн) - WcВθ1+QП делим на W:
qК+qД=l (I2-I0) +qМ+qТ+ cВθ1+qП (q-удельные расходы)
Внутренний баланс сушилки - величина, выражающая разность между приходом и расходом тепла непосредственно в сушилке без учета тепла, приносимого и уносимого воздухом, нагретом в основном в калорифере.
qК=l (I1-I0)
l (I1-I0) +qД=l (I2-I0) +qМ+qТ+ cВθ1+qПилиl (I2-I1) =qД+ cВθ1-qМ-qТ-qП
(qД+ cВθ1) - (qМ+qТ+qП) =Δ
Δ=l (I2-I1) I2=I1+Δ/l
47. Варианты процесса сушки
С частичной рециркуляцией
48. Кинетика сушки
Кинетика сушки характеризуется изменением во времени средней влажности материала, отнесенной к количеству абсолютно сухого материала. Зависимость между влажностью материала от времени - кривая сушки.
AB- период прогрева
BC- период постоянной скорости сушки
C- первая критическая влажность
CDE- период падающей скорости сушки
D-точка перегиба, вторая критическая влажность
K- равновесная влажность
Скорость сушки: v=dwc/dt, кривая vот t- кривая скорости сушки.
