Теоретическая часть Сушка

Сушкой называется процесс удаления влаги из веществ (обычно твердых тел) путем ее испарения и отвода образующихся паров. Часто тепловой сушке предшествуют механические способы уда­ления влаги (отстаивание, фильтрование, центрифугирование и др.). Во всех случаях при сушке в виде пара удаляется легколетучий компонент (вода, органический растворитель и т. д.). Этот процесс применяется обычно или на конечной стадии технологического процесса с целью обеспечения высоких физико-механических ха­рактеристик получаемых продуктов, или на промежуточных ста­диях, если удаление растворителя необходимо по технологическим соображениям.

По физической сущности сушка является процессом совместного тепломассопереноса и сводится к перераспределению и перемеще­нию влаги под воздействием теплоты из глубины высушиваемого материала к его поверхности и последующему ее испарению. В процессе сушки влажное тело стремится к состоянию равновесия с окружающей парогазовой средой, поэтому его температура t_l и влагосодержание w в общем случае являются функцией времени ( ) и координат (х, у, z).

По способу подвода теплоты различают:

• конвективную сушку, проводимую путем непосредственного кон­такта материала и сушильного агента. Подвод теплоты осуществ­ляется газовой фазой (воздух или смесь воздуха с продуктами, сгорания топлива), которая в процессе сушки охлаждается с увели­чением своего влагосодержания;

• контактную (кондуктивную) сушку, которая реализуется путем передачи теплоты от теплоносителя к материалу через разделяю­щую их стенку;

• радиационную сушку - путем передачи теплоты инфракрасным излучением;

• сублимационную сушку, при которой влага удаляется из мате­риала в замороженном состоянии (обычно в вакууме);

• диэлектрическую сушку, при которой материал высушивается в поле токов высокой частоты.

Основные физические свойства влажного газа

Смесь сухого газа с парами жидкости называется влажным газом Влажный газ характеризуют следующие параметры: температура давление; плотность; относительная и абсолютная влажность; влгосодержание; теплоемкость; энтальпия. Влажный воздух, который наиболее часто используют в качестве сушильного агента, можно считать при небольших давлениях и положительных температурах бинарной смесью

идеальных газов сухого воздуха и водяного пара. В соответствии с законом Дальтона давление идеальной газовой смеси является суммой парциальных давлений ее компонентов:

,

где Р- давление, при котором находится парогазовая смесь; р , р_п- парциальные давления сухого газа и водяного пара соответственно.

Пар называют свободным или перегретым при температуре t и давлении Р, если он не конденсируется в этих условиях Максимально возможное содержание пара в газе, выше которого наблюдается конденсация, соответствует условиям насыщения при определенной температуре t и парциальном давлении

Различают абсолютную, относительную влажности и влагосодержание влажного воздуха.

Абсолютная влажность -это масса водяного пара в единице объема влажного воздуха. Поскольку пар как компонент бинарной газовой смеси занимает весь объем влажного газа, понятие абсо­лютной влажности совпадает с понятием плотности пара р_п (в кг/м³) при температуре t и парциальном давлении р_.

Относительная влажность ( )-это отношение количества па­ров жидкости в газе к максимально возможному при данных температуре и общем давлении или (что то же) отношение плотно­сти пара р_п при данных условиях к плотности насыщенного пара Рн.п при тех же условиях:

Под влагосодержанием х понимают количество пара жидкости (в кг), приходящегося на 1 кг абсолютно сухого газа: x = G /L,

где Gп- масса (массовый расход) пара, кг (кг/с); L- масса (массовый расход) абсо­лютно сухого газа, кг (кг/с).

Удельная теплоемкость влажного газа принимается аддитивной величиной теплоемкостей сухого газа и пара. При этом различают удельную теплоемкость , отнесенную к 1 кг парогазовой смеси:

и удельную теплоемкость влажного газа с, отнесенную к 1 кг сухого воздуха:

.

Удельная энтальпия (Н) парогазовой смеси (в Дж/кг) выражают так же по правилу аддитивности как сумму удельных энтальпий сухого газа Нс.г. и пара Нп:

Н=Нс.г.+с х.