Зображення нормального (основного) варіанту конвективної сушки на діаграмі І–Х для теоретичної сушарки

У сушарці, що працює по цьому варіанті, (рис. 1) повітря однократно підігрівається в зовнішньому калорифері до відносно високої температури, що є гранично припустимої для даного матеріалу і поступає в сушарку. Після сушарки повітря викидається в атмосферу. При нагріванні повітря в калорифері вологовміст його залишається незмінним і різко падає його відносна вогкість. Сушка відбувається при значній початковій температурі t₁, в повітрі з малим х і низьким j. Волога швидко випаровуватиметься.

Рис. 1. Нормальний сушильний варіант (теоретична сушарка) на діаграмі І-х

 

 

Для побудови зображення процесу сушіння на діаграмі І-х повинні бути задані характеристики атмосферного повітря в крапці А (t₀, j₀₎ і ще два параметри повітря: (t₁, j₁₎ або (t₂, j₂), або (t₁ і t₂ ) необхідних для визначення знаходження крапок В та С.

Наприклад, якщо задані крапки А і В, то знаходять крапку А, проводять вертикаль АВ (до перетину з ізотермою t₁), зображующую процес нподогріву повітря в калорифері при х=const. Із крапки В по лінії І=const проводять пряму ВС, зображующую процес сушіння. Її проводять до перетинання з лінією t₂ =const або з лінією j₂=const (крапка С – характеризує повітря, що покидає сушарку).

Рушійна сила процесу сушки

При конвективній сушці пограничний шар повітря у поверхні вологого матеріалу насищається водяною парою і в межі парциальний тиск водяної пари в прикордонному шарі буде Р_нас. З цього пограничного шару волога диффундує в оточуюче повітря, оскільки існує різниця тиску rр = Р_нас - р_п, де р_п – парціальний тиск водяної пари в гарячому повітрі.

Ця різниця тиску rр обумовлює перехід вологи з пограничного шару повітря в об'єм його, що проходить над матеріалом, і є рушійною силою процесу сушки.

Очевидно, що на вході і виході з сушарки значення rр буде різне, і слід говорити про середню рушійну силу.

 

 

Рис. 1. Визначення рушійної сили (rрср) процесу сушки на діаграмі І–х

 

Для визначення rр користуються діаграмою I-х. На рис. 1 зображений нормальний сушильний варіант процесу сушки. Крапка В позначає характеристику повітря, що надходить в сушарку, крапка С – що залишає сушарку. Опускаючись по лінії х = const від цих крапок до лінії парціального тиску водяної пари знайдемо значення р_п(В) і р_п(С). Лінія ВС характеризує зміну властивостей повітря в процесі сушки.

Виходячи із крапки С по лінії I = const до лінії j=100% і опускаючись потім по лінії х = const до лінії парціального тиску знайдемо Р_нас. Тоді рушійна сила на вході повітря в сушарку rр₁ = Р_нас - р_п(В), а на виході з сушарки rр₂ = Р_нас - р_п(С), і середня рушійна сила процесу сушки як процесу термодиффузійного.

rр_ср = ,

 

Рис. 2. Схеми визначення ср (а) і ср (б) на діаграмі І-х

 

Розглядаючи процес сушки як тепловий, рушійну силу процесу можна виразити різницею між температурою повітря tі температурою поверхні вологого матеріалу t _м (яка приймається рівній температурі мокрого термометра):

,

де - потенціал сушіння.

Розглядаючи процес сушки як дифузійний (масообмінний), рушійну силу сушки можна виразити різницею вологовмісту повітря — насиченого х_нас (в пограничному шарі) і ненасиченого (в повітряному потоці):

rх = х_нас. – х.

На рис. 2 представлена схема визначення по діаграмі І-х потенціалу сушки на вході в сушарку і на виході з сушарки . З отриманих значень можна розрахувати середню рушійну силу по рівнянню:

_ср.=

Можна знайти і різницю вологовмістів:

rх₁ = х_нас. – х₁ rх₂ = х_нас. – х₂,

 

 

rх _ср = .

РК МАХВ