Оглавление:
Процессы сушки и увлажнения
- Основные виды процесса сушки .Сушка широко применяется в промышленности и сельском хозяйстве, так как часто необходимо удалять лишнюю влагу, содержащуюся в material. To Сушка материалов в народном хозяйстве потребляет 10 15% всех топливно-энергетических ресурсов страны. Часто сушка зависит от качества готового продукта(отливки, топлива.
Бумага, товары народного потребления, керамика, строительные материалы и др.), стабильность консервации материала(еды, древесины, биологических продуктов, фармацевтических материалов, ЕТК.), и Есть также некоторые технико-экономические показатели всей отрасли (целлюлозно-бумажная. 2. основные типы известны. Сушка: термическая и механическая. Термическая сушка осуществляется путем расходования тепла на фазовый переход удаляемой жидкости.
Сушка овощей и овощей на производстве, консервирование продуктов и др.). Людмила Фирмаль
При подводе тепла к материалу и удалении влаги из материала Производится в специальных сушильных установках, такая термическая сушка называется искусственной. Наружное отопление сушка без специальной установки、 Это называется естественным. Такая сушка не очень распространена в производстве, но осуществляется в процессе хранения и транспортировки материалов. Механические сушильные вилки、 Механические средства (фильтрация, наддув, центрифугирование) или прочное сцепление с жидким материалом путем контакта с поглощающим жидкость материалом, и Дальше рассматриваться не будет.
Но способы подвода тепла к материалу таковы: сухая конвекция, теплопроводность, тепловое излучение (инфракрасное）、 И сушить в поле высокочастотного и ультравысокочастотного удара (как конвекция кондукции, конвекция радиации, ЕТК.).С помощью этих методов сушки в основном осуществляется конверсия из жидкости в пар Испарение или испарение жидкости в массе вещества (например, при нагревании в электромагнитном поле).
Также используются лиофилизация и вакуумная сушка при низкой температуре. Температура и давление(больше чем 1.333-10-3мпа). в этом случае, материал поставлен с жарой кондукцией от хэатед поверхности или радиацией от хэатед screen. So … Вакуумная сушка-это практически проводящее или тепловое излучение. Сублимационная сушка производится при давлении менее 0,62•103м11а, т. е. ниже тройной точки воды、 Вода превращается в лед, который удаляется путем испарения (сублимации) льда, из-за чего тепло передается материалу извне.
Конкретные варианты диспергирования конвективной сушки Материал сушат в рыхлом, псевдоожиженном (кипящем, вихревом, фонтанирующем) и аэрозольном слое, с суспензией и сухим раствором в распыленном состоянии. Эти В зависимости от свойств слоя материала и состояния его агломерации, способы, отличающиеся друг от друга, реализуются в различных сушках facilities. As теплоноситель в процессе работы Для сушки используют нагретый газ и поверхности (шипы, ролики, цилиндры и т. д.).
Кроме того, для сушки используется тепло, которое выделяется в массу материала в результате его взаимодействия С электромагнитными волнами различного frequencies. In наиболее широко используемый метод конвекции суша, подогретый воздух как охлаженный воздух и Осушитель подается в сушильную камеру, и вместе с сухим материалом он вступает в процесс тепломассообмена.
Конструкция такой конвективной сушильной установки относительно проста. s. согласно способу действия, сушильные установки с периодическим и непрерывным действием являются distinguished. In машина для просушки серии, материал в комнату засыхания и Выгрузить periodically. In в этом случае обеспечивается равномерность сушки, что создает непроизводительные затраты на ворс и time. In непрерывный сушильщик, нагрузка и Загрузка и выгрузка материала осуществляется непрерывно, что устраняет описанные выше недостатки, но этот процесс усложняет конструкцию сушильной установки.
Сушка идет С физической точки зрения это сложный процесс переноса тепла и массы (влаги) в материале, и в то же время необходимо обеспечить следующее: Сохранение и улучшение показателей качества материалов. Технология сушки учитывает особенности материала, поэтому можно выбрать рациональный способ сушки. Установите оптимальный режим его проведения. Во время сушки влаги или смачивания материала, содержание жидкости в материале изменяется.
Количественное определение содержания жидкости в материале Оценивается объемное среднее массовое содержание d,, и локальное массовое содержание d в выбранной точке. Содержание воды оценивается по содержанию воды и влажности W. In теория сушки Содержание влаги и влажность рассчитываются по отношению к массе= t», / Wcyx материала полностью сухого. И ’= 100 (10.1), где t-масса влаги в материале. — Масса сухой части материала; Содержание влаги и влажность могут быть определены по отношению к общей массе влажного материала. material. In в этих случаях устанавливается связь между^ — looru (10.2) W и PV.
Реляционное выражение I =I00l4zₜₗ / (100-и;.); = nuidam) + io. (s. a.) по влаге в материале выделяют 3 основные формы склеивания с твердым каркасом: химическая (химически склеенная влага при сушке Адсорбция-связывание воды, осмотического связывания воды) и физико-механические (капиллярно-связывание воды).Кроме того, корова считается свободным в процессе увлажнения ЭИ удерживается и захватывается в процессе формирования организма. А также воду, которая поглощается материалом, вступающим с ним в непосредственный контакт.
Адсорбционное удаление влаги Это связано с превращением в пар внутри материала. Проникающая влага содержится внутри материала, в основном в жидком виде. Капилляр B. iai a в зависимости от режима сушки、 Он удаляется из материала и перемещается в виде жидкости или пара. В зависимости от формы связывания и свойств влажного материала, последний может быть капиллярно-пористым, коллоидным、 Капиллярно-пористый colloid. In капиллярно-пористые материалы (песок, активированный уголь и др.), жидкость сдерживается главным образом капиллярной силой.
После обезвоживания, эти материалы Он становится хрупким, немного сжимается и впитывает влажную жидкость. Предпочтительна адсорбция и осмотическое давление коллоидных материалов (желатина, мучного теста и др.) Moisture. As показано на фиг. 、 、 Когда жидкость извлекается, такой материал обжат, Капиллярно-пористый коллоидный материал (дерево, кожа, глина, торф и др.) обладать свойствами Первые 2 вида материалов. Влажные материалы подвергаются воздействию тепла, пара и жидкостей во время обработки, использования и хранения.
Воздействие тепла и водяного пара Материал вызван гиромик(обыкновенно используемый для засыхания и хранения материалов в окружающей среде), влияние жары и жидкости горячая вода. Тепловое равновесие Состояние материала в окружающем воздухе при постоянной относительной влажности p и температуре T определяется после длительного time. In это состояние, температура материала является Температура воздуха, волновое давление пара на поверхности материала pm соответствует парциальному давлению водяного пара в воздухе, а давление px пара на поверхности жидкости.
Парциальное давление насыщенного пара ri(рис. 10.1).Влагосодержащий материал в этом состоянии получает некоторое постоянное значение t / h, называемое равновесным= t / p В зависимости от способа достижения К и равновесия, содержание влаги (или равновесная влажность Hzₚ). 100%содержание воды/ Р называется гигроскопическим D. равновесие. Содержание влаги в материале достигается при р » = 100%.Максимальная гигроскопичность называется g /papax|.Если соответствующий материал> dᵥ, материал можно высушить В geplono-РНС параметра. 10.1.
Чернила пермы десорбции (равновесные влажные f и): I-скважина I о состоянии материала перспектива:/ / — области влажного состояния материала：///- Площадь сорбции:/ I-площадь десорбции; P-сухая площадь отстойников. Для засыхания, хранения и пользы сухих материалов, вам нужно знать dₘᵥ согласно IP. Разные ТК. При изменении температуры воздуха на постоянную зависимость между равновесной влажностью материала/ р и относительной влажностью воздуха ri можно получить экспериментально Кривая называется изотермы.
В зависимости от способа достижения равновесия (влажного или сухого) различают изотермы адсорбции и десорбции(рис.10.1).Тепло-и массообмен во время процесса Процесс сухой сушки представляет собой сложную совокупность процессов теплопередачи (теплообмена), фазового перехода от теплоносителя к материалу через пограничный слой. Преобразование (испарение), передача тепла и влаги внутри материала (передача тепла и вещества).Влага и теплопередача от поверхности материала к среде через пограничный слой (Тепло-и массообмен) — при сушке капиллярно-пористого тела неконденсируемые газы, пары и жидкости могут migrate. It определяется читабельностью этих материалов .
Сложный характер тепло-и влагопереноса, происходящего в них. Диффузия или молекулярный массоперенос-это движение масс пара и инертного газа. Фильтрация или Молярный массообмен осуществляет движение паров и инертных газов, а также жидкостей. Они также могут транспортироваться путем диффузии и капиллярного поглощения. Процесс веса Массоперенос вещества описывается уравнениями Вещества,| /(m2s);/W и/«, соответственно, являются векторами плотности потока жидкости и пара. — Коэффициент диффузии влаги в материале, м2/с; p₀-масса полностью высушенного материала на единицу.
Объем влажного материала (плотность), кг / м3; 6-относительный коэффициент термодиффузии влаги, 1 / к; — молярный коэффициент влагопереноса; Vp-градиент давления (при диффузии- Частичное, имеется молярное движение-полное давление); O-коэффициент переноса, зависящий от вида переноса. VJ и VT градиенты соответственно содержания влаги и температуры. Первый член уравнения (10.4) определяет перенос воды, вызванный наличием Vrf (диффузия), второй-перенос воды под влиянием VT (термодиффузия), третий-перенос воды Рене VP (фильтрация).
- Направление температуропроводности массового потока материала соответствует направлению плотности теплового потока. Все коэффициенты уравнения(10.4） она зависит от значений g и T и определяется экспериментально. Для влажных материалов, учитывая общий объем переноса жидкости и пара, они приобретают свойства эффективного количества. Плотность Тепловой поток (Вт /м2) материала можно определить по уравнению 4.= — X. VT. (10.6) эффективная теплопроводность A., [В Вт /(м•к)] зависит от свойств материала.
Он также рассчитывается из d и T. проводимость через каркас определяет способность влажного материала проводить тепло и конвекцию за счет движения пара и жидкости через материал. (10.4)и (10.6), мы можем получить полную систему дифференциальных уравнений для ярких молярных молекул массопереноса. Например, объясните процесс транскрипции во время сушки.
Как пользоваться Используя законы энергии и сохранения вещества и уравнения переноса . Людмила Фирмаль
Если предположить, что коэффициент и термодинамические свойства постоянны, то молярной миграции не происходит. Может ли система уравнений быть упрощена и принять форму? Т /?G = «V2T+ vd / Vt =aₘ (V2d4-6V2T), (10.7) где» — коэффициент температуропроводности м2 / с. c-фаза отсчета (коэффициент） Охарактеризуйте изменение d при испарении по общей задаче превращения-диффузии или массопереноса путем молекулярного массопереноса-диффузии. Фильтрация или молярный массоперенос-аэродинамическое и макроскопическое движение пара и жидкости под действием внешних сил и смол Давление.
Формула d в определенных точках тела. g-удельная теплоемкость испарения, Дж / к; Gip-снижение удельной теплоемкости материала (до 1 КИ сухого вещества). = ССВ + Си. L, J /(кг * к). Система уравнений (10.7) устанавливает связь между пространственными и временными изменениями в d и T. To чтобы однозначно определить эти количества полей, необходимо задать их начальные значения. Распределение внутри материала, законы окружающей среды и взаимодействие между поверхностью материала и формой испытуемого образца.
Анализ решения соответствующей системы уравнений(10.7) Граничные условия позволяют! Выявить механизмы сушки различных материалов и создать комплекс быстродействующих методов экспериментального определения теплофизических свойств смачивания Капиллярно-пористое тело. Строгие аналитические решения для полных систем дифференциальных уравнений не всегда возможны; использование теории упрощает анализ процесса сушки Сходные элементы.
Например, предположим, что начальное распределение (I и Т капиллярной перфорированной пластины uniform. In в этом случае можно получить поле температуры и влажности во время сушки. Аналитически используются различные методы подвода тепла, а в других случаях используются experimentally. In конвективный подвод тепла, материал нагревается со стороны внешнего слоя. Влага начинает evaporate. As в результате создается градиент T и d в материале, вызывающий поток влаги в противоположном направлении (рис. 10.2, l), что приводит к уменьшению.
Плотность влаги на поверхности. Термодиффузия проводящим подводом тепла (рис. 10.2.6) имеет поток влаги, причем направление потока совпадает с направлением диффузии влаги! Фигура 10.2.Чаще всего в разные годы подпол летуиоиу (N начальное значение; k-конечное значение) свойства температурного поля T и влаги, содержащейся в материале при сушке В зоне контакта материала имеется 2-я зона испарения-объем, прилегающий к внешней границе тела, и прозавожно.
Когда тепло подается на материал излучением поля d T аналогично полю при конвективной сушке (рис. 10.2, р), но градиент больше или равен D. аномальное распределение температуры выявляется в₍ ₍, которое выше температуры поверхности материала(рис. 10.2,»), Макс Т находится на определенном расстоянии от поверхности материала. Если материал должен быть высушен в электромагнитном высокочастотном или сверхвысокочастотном поле (рис. 10.2. з) определение — термодиффузия-влагоперенос под действием градиента температуры. J) рисунок 10.3.
Типичная кривая скорости конвективной сушки: а-кривая сушки и термограмма сушки: 6 АБ-материальных отопление; ВС-период постоянной скорости сушки: СВ-со снижением скорости сушки влияние на скорость передачи шею Распределение конопли показывает влажность. Влажность выше в центре материала, чем на поверхности. При таком способе сушки, направление, рассеивается! О, жара распространилась!
О потоке Если влажность постоянна, то движение влаги довольно сильное, поэтому данный способ рекомендуется применять к материалам, которые ограничены в сушке движением влаги Поверхность тела. Сушка-это необратимый, нестационарный процесс d = f (x, y, z, g).Поэтому анализ процесса сушки и его расчет должны быть связаны с кинетикой. Изменение среднего содержания воды d в содержимом и средней температуры с течением времени материала. Процесс рефлексии.
При сушке капиллярно-пористого коллоидного материала, изменяется Время t происходит в соответствии с зависимостями, показанными на рисунке. 10.3, полученные экспериментально. изменение T в процессе сушки от t представлено кривой нагрева или термограммой сушки. Но Скорость сушки более полно выявлена температурная зависимость т = /(/ х)и скорость высыхания кривой ddₘ/ Ди = ф(д») (рис. 10.3.6).Зависимости (рисунок 10.3)、 Процесс сушки происходит в несколько периодов.
Период нагрева f » когда материал нагревается, dₘ изменяется незначительно, далее конвективная сушка dnj, Тк > тп, pqpn (G /C, ТП и rp-содержание влаги, температура поверхности слоя, соответственно, и парциальное давление водяного пара на поверхности материала).Период»периода r» короткий, и когда он высыхает «Тонкий» материал игнорирует свою ценность. Период сушки t — период постоянной скорости сушки — приблизительно постоянная скорость сушки, 7 Адиабатическое испарение при той же температуре (влажный термометр) и уравнение Р» = рН. скорость испарения в этот период соответствует испарению со свободной поверхности Жидкость.
Окончание периода происходит в тот момент, когда поверхность материала достигает содержания воды dₙ, равного dMI, так как в p » со временем уменьшается, но rp rt rn = f (dᵤ、 ТИДЖЕЙ. В конце этого периода соответствует начальной критической влажности rfMKₚₗ. d, независимо от того, когда сушится»толстый» материал, период t не наблюдается. Определяется период сушки Непрерывно уменьшайте скорость сушки, увеличивайте среднюю температуру t материала, и в конце процесса приближайтесь к средней температуре 7 ^фактически, сушка ns материала будет dₗᵥ、 dunk> d, оканчивающийся на».
Процесс сушки секции CD (рис.103.6) зависит от связи между влажностью и материалом, способа ввода тепла и режима сушки. 11 поэтому этот период время от времени Они делятся на 2 или 3 части (зоны) и имеют 2-ю и 3-ю значительную влажность content. It необходимо подчеркнуть, что важной закономерностью кинетики сушки является постоянство Значение некоторых величин g зависит от текущего значения содержания воды и средней температуры. е.(Статья); = const, то (Н/») ₜfₙ = const, то…, (р / г) Ф = const, то…(10.8)где n и Д ’/максимальные значения Скорость сушки и скорость сушки периода 1.
Постоянство этих значений для текущих данных d,», и T позволяет получить семейство кривых сушки и нагрева, независимо от режима процесса сушки. Координаты dₘ-НТ, д отопление: н, т, т-т / ТФ и т. д., выраженные в единых обобщенных кривых сушки и нагрева, которые составляют основу метода обобщения кинематической кривой Безразмерные координаты. При обобщенных условиях общее время сушки tₒ может быть определено инвариантом. Например, Го = (NT) d «’ / n〜const / n. (10.9) используйте .
С уравнением кривой сушки периода I (прямое уравнение) и уравнением всех частей периода II (экспоненциальное уравнение) общее время сушки Г0=(4 — +i-1 ’8 cr I Mt cr (T + 1 +(10.10) f = l +•8 (r ^ cr 7^) /(7lLg; X где i-число частей периода сушки II, относительный коэффициент сушки i-й части периода X / — II; / V、- Максимальная скорость сушки при критическом содержании влаги 1 / С. Рис. 10.4.Характеристики черно-белой конвективной сушки переносят пленочные ионы: а-влажность W изменяется со временем / при.
Различные режимы параметров. 6. обобщенная кривая сушки(безразмерный формат) при различных скоростях пленки. Значения и и получены с использованием обобщенной кривой сушки (рис. 10.4). Логарифмические координаты. Nj определяется из зависимости an и / IV; из N / t / W».Скорость сушки периода I, скорость испарения влаги с поверхности материала[в кг / (м2-с)] U0. 11) где » — коэффициент массопереноса. В зависимости от способа и режима ввода тепла форма Nu = /(Re, Gr, Pr、 Nusslitt ню» =(Адж) на awk/,… …, К » — безразмерный комплекс или симплекс, учитывающий особенности тепло-и массообмена при данном способе сушки.
Определение размера Материал, м; — коэффициент массопроводности. соотношение между н / т и балансовым отношением/,.~Po * устанавливается WA (10.12).Где V-объем M ’ материала. A-площадь поверхности Материал, м2; = c » 1.Кинетику теплообмена при сушке можно определить с помощью кинетики водообмена, основанной на основном интегральном уравнении i (t) кинетики сушки-РигИгМяЖП+ + c, ₜᵣ, dt / (rddₘ)]/ a = pₒrk (mₘ, M) (L + RB)/ a (10.13), где Q (T) относится к поверхностным единицам, тепловому потоку в сторону нагрева (второй период) и испарения (первый период） .
Влажность материала в процессе сушки; Rb = c «dtdt/(rdd ^ = = c, ₗₚb/ R-норма (число) rsbinsra и определяется содержанием влаги и практически не зависит от параметра режима; b-DT /DDₘ. — Коэффициент температуры сушки. K; g-удельная теплота испарения, Дж / кг зависимость Rb = / (r /ₘ) может быть получена сушкой на основе экспериментальных данных、 Определите материал q (t)и объемную среднюю температуру T в процессе сушки. Это важно для выбора технологии и оптимального режима сушки.
Смотрите также:
| Основные типы электростанций | Особенности сушильных установок |
| Экономичность работы электростанций | Отопление |
