Файл: Стабников, В. Н. Процессы и аппараты пищевых производств учебник.pdf

В первый период сушки удаляется свободная влага, содер­ жащаяся в микрокапиллярах, и влага смачивания. После точ­ ки Ki начинается второй период сушки, когда удаляется связан­ ная вода. В этот период линия сушки становится кривой. Ско­ рость сушки постепенно убывает, а влажность материала при­ ближается к равновесной влажности, при которой удаление влаги прекращается.

Рис. 160. Схема лабораторной сушилки.

Рис. 161. Кривая сушки коллоидного капил­ лярно-пористого тела.

При помощи кривой сушки можно построить кривую скоро­ сти сушки.

Тангенс угла наклона касательной к кривой в какой-либо точке равен производной JOL t т. е. скорости сушки (рис. 162).

280

В первый период эта линия будет горизонтальной, так как ско­ рость сушки в этот период постоянна. Во второй период сушки эта линия будет иметь тот или иной вид в зависимости от мате­ риала и характера связи с ним влаги.

На рис. 162 показаны кривые скорости сушки для различных материлов. Все они заканчиваются в точке, соответствующей равновесной влажности. На некоторых кривых скорости сушки наблюдается вторая критическая точка. Эта точка соответству-

Рис. 162. Кривая скорости сушки:

глины, 5 — для сухарей.

ет той влажности, при которой изменяется характер перемеще­ ния влаги в материале. Часто эта точка соответствует началу удаления адсорбционной влаги.

Из кривых сушки и кривых скорости сушки видно, что про­ цесс сушки можно разделить на два периода. Изучение этих периодов показало, что в первый период скорость сушки зави­ сит в основном от внешней диффузии, т. е. от процесса удаления влаги с поверхности материала. В этот период имеют большое значение скорость протекания сушильного агента и его пара­ метры (относительная влажность, температура). Скорость диф­ фузии влаги внутри материла в этот период велика и не опре­ деляет интенсивности отдачи влаги.

Во второй период протекает более сложный процесс — начи­ нает удаляться связанная вода. Парциальное давление водя­ ных паров становится меньше давления паров чистой воды при той же температуре. Скорость сушки в этот период зависит в большой степени от скорости перемещения влаги в материале.

281

Поэтому на скорость сушки в этот период оказывают влияние факторы, характеризующие материал: геометрические формы и размеры высушиваемого материала; влажность материала; влагопроводность материала. Имеют значение также, хотя и меньшее, чем в первый период, скорость движения воздуха и его параметры.

7.РАСЧЕТ СУШИЛОК

а) Расчет процесса теоретической сушилки

На рис. 163 представлена схема сушильной установки, со­ стоящей из вентилятора 1, подогревателя 2 и сушильной каме­ ры 3. Воздух поступает в подогреватель, имея параметры Iо, to, Фо, х0. В подогревателе воздух подогревается до температуры t\.

в,. У,

Рис. 163. Схема сушильной установки.

При этом влагосодержание его Х\ остается равным х0, отно­ сительная влажность ф1 уменьшается, а теплосодержание Д воз­ растает. С этими параметрами воздух поступает в сушильную камеру. Допустим, что в сушильной камере воздуху не сообща­ ется тепло и что он не теряет тепла. Такой процесс сушки назы­ вается теоретическим. Принимают, что тепло, которое воздух от­ дает материалу, расходуется на. испарение влаги из него и что оно полностью возвращается с водяным паром, поступающим из материала. При этом теплосодержание воздуха остается по­ стоянным.

Подогрев и сушка изображены линиями АВС. Линия АВ изоб­ ражает процесс подогрева воздуха в подогревателе от темпера­ туры to до температуры воздуха, выходящего из подогревателя, t\. Линия ВС изображает процесс, протекающий в сушильной камере. Состояние воздуха, выходящего из камеры, изобража­ ется положением точкой С, которое определяется заданной ко­ нечной относительной влажностью воздуха.

282

Пользуясь произведенным построением, можно определить расход воздуха и тепла, необходимых для проведения процесса.

Расход воздуха в килограммах на 1 кг испаренной воды

или

шивание продукта. Начальная влажность продукта wx—50%,

^= 60° С; /2= 30°С .

Ре ш е н и е . Определим по формуле (338) количество уда­ ленной воды:

Ц7 = 100- 5 0 — 10 = 44,5 кг.

100— 10

Построив процессы подогрева и сушки в I—d-диаграмме,

Расход тепла на 1 кг испаренной влаги [см. формулу (347)] /

q = 86,5 (19 — 6,4) = 1090 ккал.

Расход тепла на 100 кг влажного материала

Q = 1090.44,5 = 48 500 ккал = 48 500 .4,2 -103 = 204 000-103 Дж.

283

б) Материальный и тепловой балансы реальной сушилки

Процесс в реальной сушилке отличается от процесса в тео­ ретической сушилке тем, что 12Ф 1 ь Вызвано это тем, что в ре­ альной сушилке имеют место потери тепла в окружающее про-

Сгwг

Рис. 165.'Схема сушилки с подогревом воздуха внутри сушильной камеры:

1 — подогреватель, 2 — сушильная камера, 3 — подогреватель, установленный внутри камеры.

странство. Иногда тепло дополнительно вводится в сушильную камеру (рис. 165).

Составим материальный баланс сушилки непрерывного дей­ ствия. Принимаем следующие обозначения:

Составим уравнение материального баланса:

L = Lx0 + Gi — L Lx2 + G2,

отсюда

Gi — G2 = Lx2 — Lx0 = L (x2 — x0)

284

или

На основании материального баланса составим тепловой ба­ ланс реальной сушилки.

Тепловой баланс сушильной камеры (в ккал/ч)

W

Обозначим

(352)

285