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

и положительно влияет на внешний влагообмен. Внутри материала влага может перемещаться в виде водяного пара и воды. До сушки влага в материале находится в состоянии термодинамического рав­ новесия. При этом отсутствует перенос влаги в материале.

2.РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ВЛАГОСОДЕРЖАНИЯ И ПЛОТНОСТИ- В СТЕБЛЯХ

Начальное влагосодержание внутрен­ них слоев может быть в два раза больше, чем внешних. Локальное влагосодержание отдельных слоев опре­

делить трудно, поэтому обычно пользуются понятиями среднего влагосодержания по объему материала мСр. о или по его массе

wcp. м-

Влажность материала неравномерна и по высоте слоя при сушке, что зависит от его толщины, объемной загрузки, скорости воздуха, диаметра стеблей, потенциала сушки при входе в слой и относитель­ ной скорости сушки. После сушки и увлажнения влагосодержание материала по массе значительно выравнивается.

Общая схема удаления влаги из стеблей лубоволокнистых мате­ риалов выглядит следующим образом. При высокой влажности материала (от 4—5 до 1 кг/кг) в начале сушки удаляется влага пор, пустот и крупных капилляров, связанная с материалом осмо­ тически. Далее удаляется капиллярная влага, связанная с материа­ лом капиллярными силами. Затем вместе с влагой микрокапилляров

30

удаляется и адсорбционная полимолекулярная влага. Нарастает перенос влаги в виде пара. К концу сушки удаляется адсорбционно мономолекулярная влага.

При конвективной сушке (при ^<100°С) влага в материале пере­ мещается преимущественно в виде жидкой фазы. При ^>100°С влага в материале перемещается главным образом в виде пара. Перемещение влаги в жидкой фазе при этом возможно только в пер­ вый период при значительной влажности материала.

3. ТЕПЛО- И МАССООБМЕН ВЛАЖНЫХ МАТЕРИАЛОВ С ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДОЙ

Внешний влагообмен характеризуется параметрами воздуха, удельной загрузкой, высотой слоя, расположением материала и т. д. В приближенных расчетах при малых перепадах температур коли­ чество влаги, испаряющейся с влажной поверхности материала, можно подсчитать по модифицированной формуле Дальтона

можно определить по формуле

ЬА = 0,0229 + 0,0174 со.

Для лубоволокнистых материалов величину Ья определяют по уравнениям, в которых учтено повышение интенсивности испарения с поверхности материала ввиду большей площади из-за шероховатой поверхности. Значение рн берут из таблиц влажного воздуха (При­ ложение II) при ф= 100% и t — tH. Величину рп определяют по той же таблице или /—d-диаграмме при параметрах окружающего воздуха.

Внешний теплообмен в чистом виде между материалом и окру­ жающим его воздухом (при отсутствии испарения) можно опреде­ лить по формуле

■Q — a F (t—0).

Обычно теплообмен сопровождается массообменом (испарением массы влаги). При одновременном массообмене (потоке вещества) ускоряется перенос тепла, увеличивается коэффициент теплообмена. Для тонкостебельных лубоволокнистых материалов в слое заметного влияния массообмеиа на теплообмен не обнаружено. При испаре­ нии с поверхности материала внешний массообмеп зависит от влагосодержания поверхности, режима сушки и других факторов. В период удаления свободной влаги характер внешнего влагообмена не зависит от вида материала. В дальнейшем величина внеш­ него влагообмена зависит от свойств поверхности материала отда­ вать влагу, характера связи влаги с материалом и различна для разных лубоволокнистых материалов.

31

4.КРИВЫЕ СУШКИ, СКОРОСТИ СУШКИ МАТЕРИАЛОВ

ИОСНОВНЫЕ ПЕРИОДЫ ПРОЦЕССА СУШКИ

Процесс сушки удобно изображать графически. Для этого в те­ чение всего процесса сушки, начиная с его начала и до конца, че­ рез равные промежутки времени определяют влагосодержание ма­ териала. Затем на оси абсцисс откладывают время т, а по оси ор­ динат— влагосодержание и. Соединяя точки пересечения коорди­ нат влагосодержания и времени, получают кривую линию, которая показывает графическую функциональную зависимость w = f(t) и называется кривой сушки (рис. 6).

Для толстостенных (крупностебельных) материалов (кривая 1) характерен период прогрева (участок АВ), в течение которого вла­ госодержание материала практически остается постоянным. Затем наблюдается интенсивное его понижение, которое со временем за­ медляется. Начиная с определенного момента (точка D), влажность материала практически не изменяется, что указывает на окончание процессов сушки. Для тонкостенных (тонкостебельных) материалов (кривая 2) участок прогрева отсутствует, влагосодержание мате­ риала интенсивно снижается с замедлением к концу сушки. Кривая 1 свойственна для толстостенных лубоволокпистых материалов (стебли южной конопли, джута, кенафа), кривая 2 — для тонко­ стенных лубоволокпистых материалов (льнотреста, среднерусская конопля, отходы трепания всех лубяных культур).

Кривые сушки и скорости сушки льняной тресты тепловой мочки показаны на рис. 7.

Изменение влагосодержания материала во времени обычно выра­ жается средней интенсивностью сушки т ср, которая показывает

32

количество влаги, испарившейся из материала в течение 1 ч с пло­ щади его поверхности, равной 1 м2.

Для лубоволокнистых материалов определить поверхность испа­ рения практически нельзя, поэтому убыль влаги удобно относить к массе (весу) абсолютно сухого материала. Такое отношение назы­

ки, соответствующую различным значениям влагосодержания ма­

(рис. 8 ). Выделяют три периода процесса: прогрева, постоянной и падающей скорости сушки.

Первый — прогрев материала — характерен для толстостебель­ ной тресты, длительность этого периода очень мала и равна то. Тем­ пература материала возрастает от значения 0i до 0М= ^М. В мате­ риале появляется температурный градиент, который падает к концу периода. Парциальное давление водяного пара у поверхности мате­ риала равно парциальному давлению у свободной поверхности воды (Рм= Рп) и превышает парциальное давление водяного пара в окру­

янной скорости сушки — характеризуется тем, что материал прогрет

33