Файл: Морозов, С. В. Сушка лубоволокнистых материалов учебник.pdf

соседними изотермами (10 и 15°) равно 12 мм, запишем искомое значение темпе­

ния (точка А"). Измеряя отрезок от точки Л" до оси абсцисс (точка Л0) и учи­ тывая масштаб, имеем

туры точки росы /р из точки А проводим линию d2 = 19,4 г/кг до пересечения Ф = 100% (точка Л')- Для данной точки /р = 24,5°С.

В о п р о с ы д л я п о в т о р е н и я

1. Дайте характеристику водяного пара, находящегося в воз­ духе.

2.Какой способ определения влажности воздуха практически наиболее удобен?

3.Изобразите основные процессы обработки воздуха на I — d- диаграмме и дайте им краткую характеристику.

20

4.Какие понятия применяются при определении влажности воздуха и в чем различие между ними?

5.Какие параметры влажного воздуха содержатся в таблицах влажного воздуха?

6.Что такое температура росы и как ее определить по / — d- диаграмме?

7.Дайте характеристику / — d-диаграммы.

8.Назовите основные параметры влажного воздуха и дайте их определения.

9.Как определить параметры смеси, если точка смеси двух состояний лежит ниже линии ф= 100%?

10.Определить параметры воздуха по / — d-диаграмме, если известно, что ^ = 40° С, <pt= 50%.

11.При какой влажности воздуха <р температура мокрого тер­ мометра равна температуре сухого термометра?

Гл а в а III

ВЛАЖНЫЙ МАТЕРИАЛ И ЕГО СУШКА

1.ВИДЫ ВЛАЖНОСТИ МАТЕРИАЛА

t

Влажный материал можно представить состоящим из абсо­ лютно сухой массы и некоторого количества влаги:

В сушильной технике используется два понятия влажности ма­ териала: относительная влажность и абсолютная влажность.

Относительная влажность (%) материала показывает отноше­ ние массы (веса) влаги к массе (весу) влажного материала:

W0 — • ЮО.

G

Абсолютная влажность (нередко называемая просто влажно­ стью материала или его влагосодержанием) показывает отноше­ ние массы (веса) влаги к абсолютно сухой массе материала и вы­ ражается в % или кг влаги/кг сухого материала (в дальнейшем в книге обозначенное как кг/кг). Абсолютную влажность (%) бу­ дем называть влажностью материала:

Gс

а абсолютную влажность (кг/кг) будем называть влагосодер­ жанием материала:

Gx W

U ~ Gc ~ 100 ‘

21

Абсолютная и относительная влажность материала связаны между собой следующими отношениями:

100— Wg '

На заводах первичной обработки обычно используют понятие абсолютной влажности.

2.СВЯЗЬ МЕЖДУ МАССОЙ МАТЕРИАЛА, ЕГО ВЛАГОЙ И ВЛАЖНОСТЬЮ

Масса влаги, испаренной из материала, масса сухого и влаж­ ного материала, его относительная и абсолютная влажность свя­ заны между собой уравнениями материального баланса.

Используя, формулы (15) и (16), можем написать уравнение материального баланса продукта до сушки

Gi: 100GC

100 — Г 1 - 0

и после нее

Количество влаги, испарившейся в сушильной машине, опреде­ ляют по формуле

3. ТЕПЛОЕМКОСТЬ И ТЕПЛОСОДЕРЖАНИЕ МАТЕРИАЛА

Теплоемкость материала можно определить, используя относи­ тельную и абсолютную влажность материала. При определении теплоемкости рассматриваем влажный материал как смесь сухого материала и влаги по уравнению (14).

Обозначая теплоемкость влажного материала через с, а су­ хого— через сс, имеем:

22

При использовании абсолютной влажности материала теплоемкость^будет равна:

= 0,32 ккал/кг-град = 1,34 кДж/кг-град.

Теплосодержание (кДж/кг) влажного материала определяется по формуле

4. ВИДЫ СВЯЗИ ВЛАГИ С МАТЕРИАЛОМ

Волокнистый материал может впитывать влагу из окружающей среды (процесс сорбции или увлажнения) или отдавать ей влагу (процесс десорбции или сушки). Ход процесса зависит от количе­ ства влаги в материале и окружающей среде, характера связи влаги с материалом.

С изменением влажности материала меняются его физико-ме­ ханические свойства: теплоемкость, теплопроводность, угол из­ лома, прочность волокна, его хрупкость, эластичность, блеск и т. д., т. е. меняются те свойства, от которых непосредственно зависит технологический процесс обработки материала и свойства полу­ чаемой продукции.

Механизм сушки влажного материала определяется в основном формой связи влаги с материалом и режимом сушки. Классифика: ция формы связи влаги с материалом принята по схеме, предло­ женной П. А. Ребиндером. Согласно этой классификации разли­ чают: химическую связь, выраженную в строго определенных количественных соотношениях; физико-химическую связь, выра­ жаемую в различных не строго определенных соотношениях; фи­ зико-механическую связь, характеризующуюся удерживанием влаги в неопределенных соотношениях.

Удаление химически связанной влаги, происходящее одновре­ менно с разрушением кристаллов материала, не считается сушкой и в дальнейшем не рассматривается.

При сушке удаляется влага, связанная с материалом физикохимически и механически. К физико-химически связанной влаге относятся адсорбционная, осмотическая и структурная.

Физико-механически связанная влага делится на капиллярную (микрокапиллярную и макрокапиллярную), крупных пор и пустот, а также смачивания.

Прочность связи отдельных видов влаги с материалом раз­ лична. Адсорбционная влага наиболее прочно связана с материа­ лом. При поглощении ее материалом выделяется тепло, называе­ мое т е п л о т о й а д с о р б ц и и и л и н а б у х а н и я и равное около 251 кДж/кг, одновременно происходит сжатие системы. Ад­ сорбционная влага может поглощаться материалом из паровоз­

23

душной смеси или при непосредственном соприкосновении мате­ риала с водой.

О с м о т и ч е с к а я влага относится к влаге набухания и при­ соединяется к материалу без выделения тепла. Энергия связи этой влаги с материалом незначительна, а поглощение ее не изменяет основных свойств материала и воды. Осмотическая влага присо­ единяется в основном при соприкосновении материала с жидкостью.

С т р у к т у р н а я влага является также влагой набухания. Эту влагу можно удалять из материала, нарушив его структуру, отжатием или испарением. Осмотической и структурной влаги в лубоволокнистых материалах содержится значительно больше, чем ад­ сорбционной.

К а п и л л я р н а я влага находится в узких порах-капиллярах радиусом меньше 1 мм. Капилляры радиусом меньше 10-5 см на­

слабо связана с материалом, легко удаляется из него и хорошо передвигается под действием сил тяжести. Поры и пустоты запол­ няются влагой только при непосредственном контакте материала с водой.

Влага смачивания наиболее слабо связана со смачиваемой по­ верхностью материала. Влагу смачивания, как и влагу крупных пор и пустот, удаляют из материала механическим путем или ис­ парением.

Процесс поглощения (сорбции) влаги лубоволокнистыми ма­ териалами можно разделить на три стадии. Первая стадия харак­ теризуется поглощением адсорбционной влаги. При этом сокра­ щается объем волокон и выделяется некоторое количество тепла. Поэтому для испарения адсорбционной влаги требуются дополни­ тельные затраты тепла. Увеличение влажности материала до 13— 14% сопровождается наибольшим повышением прочности волокон. Этим объясняется, что на практике принята технологическая влажность стеблей в 12—14%. Вторая стадия поглощения паров из влажного воздуха — стадия микрокапиллярной конденсации во­

при его непосредственном контакте с водой. Количество влаги, воспринимаемое материалом в третьей стадии, во много раз боль­ ше массы влаги первых двух стадий.

Классификация влаги в материале при его сушке

По состоянию в материале различается свободная и гигро­ скопическая (связанная) влага. В общем виде: AU?=U7CB+ H7rra,p.

К свободной влаге относят основное количество осмотической, макрокапиллярную, влагу крупных пор и пустот и влагу смачи­ вания. Свободная влага очень слабо связана с материалом и ис­

24