ВИВЧЕННЯ прцесса СУШІННЯ В повітряної
Одним з поширених способів видалення вологи з вологих ма-ріалів є сушка в струмі нагрітого повітря.
При зіткненні вологого матеріалу з нагрітим повітрям відбувається випаровування вологи з поверхні матеріалу, і утворюється пар дифундує через прикордонний шар газу в навколишнє повітря.
У матеріалі виникає різниця концентрацій вологи, і вона починає переміщатися з внутрішніх шарів до поверхні. Рушійною силою процесу сушіння є різниця концентрацій пара у поверхні випаровування в навколишньому повітрі. Під швидкістю процесу сушіння розуміють зміна вологості матеріалу в одиницю часу. Вона пропорційна коефіцієнту швидкості, рушійну силу і поверхні, що висушується. Сушка може бути охарактеризована інтенсивністю процесу сушіння - це кількість вологи, уда-неушкодженої з одиниці поверхні матеріалу в одиницю часу. Таким чином, інтенсивність процесу пропорційна коефіцієнту швидкості і рушійну силу. Поки волога з внутрішніх шарів підводитися в кількості, достатній для повного змочування поверхні, швидкість сушіння залишається постійною і не залежить від вологості матеріалу при сталості умов сушки: температури повітря, його швидкості, напрямку руху і вмісту вологи.
Протягом періоду постійної швидкості процес сушіння визначається головним чином, швидкістю дифузії испаренной вологи через прикордонний шар повітря. В цьому періоді температура матеріалу приблизно рав-на температурі «мокрого» термометра.
Коли вологість матеріалу стає менше так званої крити-чеський, кількість вологи, що підводиться до поверхні випаровування, стає менше, ніж може випаруватися, то швидкість сушіння починає падати. Цей період сушіння триває в межі до тих пір, поки матеріал не досягне рівноважної вологості. Період падаючої швидкості сушки визна-виділяється швидкістю, з якою волога підводиться з внутрішніх шарів ма-териала до поверхні, т. Е. Обумовлений внутрішньої дифузією. Швидкість внутрішньої дифузії залежить від структури матеріалу, його температури і в меншій мірі від зовнішніх умов.
Визначення залежності швидкості сушіння від вологості матеріалу і визначення. чисельного значення швидкості сушіння в першому періоді при даних параметрах сушильного процесу: швидкості, температури і відносної вологості повітря.
Опис лабораторної установки
Схема лабораторної установки:
вентилятор; Сушильна камера; Вимірювальний ділянку; діафрагма; електрокалорифер; Регулюючий шибер; Регулюючий шибер; вікно; термореле; Контактний термометр; ваги; психрометр; термометр; Похилий диференційний манометр.
Циркуляційна сушарка складається з вентилятора (1), сушильної камери (2) перетином 300x300 мм, циркуляційної труби (3) з встановленої в ній діафрагмою (4) і електрокалорифера (5). Всі частини сушарки з'єднані газоходами в один замкнутий контур, по якому циркулює повітря, що нагрівається в калорифері. Електрокалорифер має три спіралі, одна з яких через терморегулятор забезпечує підтримку постійної заданої температури повітря шляхом її автоматичного включення і виключення. Задану температуру встановлюють за допомогою контактного термометра.
Для регулювання витрати повітря, скидання частини відпрацьованого повітря і всмоктування свіжого служать регулюють шибери (6), (7) і вікно (8).
Швидкість, і витрата повітря, що надходить в сушарку, вимірюють нормальної діафрагмою (4) і контролюють диференціальним манометром (14). Для виміру температури повітря, що проходить через діафрагму, встановлений термометр (13). Для вимірювання вологості повітря в сушильній камері встановлено психрометр (12). Вологий матеріал розташовують всередині ка-заходи (2) на рамці, закріпленої з одного з чашок циферблатних ваг (11), встановлених над сушильної камерою. У міру висихання матеріалу стрілка вагів змінює своє положення. При записи показань ваг через певні проміжки часу отримують дані для побудови кривої «зміна вологості матеріалу (віднесеної до абсолютно сухому матері-алу) - тривалість сушіння».
Таблиця експериментальних даних
Відносна вологість повітря # 966; = 5%.
Обробка результатів експерименту
Приклад розрахунку для першої точки
Для кожного виміру, використовуючи значення маси зразка, визначаємо вологість матеріалу в масових частках, кг / кг:
За отриманими даними будуємо криву залежності вологості матеріалу від часу в обраному масштабі. Графічним диференціюванням отриманої кривої будуємо другу криву «швидкість сушіння - вологість матеріалу»:. Побудоване значення швидкості на графіку і є швидкістю сушки в першому періоді.
Залежність вологості матеріалу від часу
Об'ємна витрата повітря, що проходить через вимірювальну циліндричну трубу, визначаємо за формулою:
де - заданий перепад тиску на діафрагмі, Па;
- щільність повітря при температурі в трубі вимірювальної ділянки Tц (перед діафрагмою).
Об'ємна витрата повітря в сушильній камері:
де - щільність повітря в сушильній камері при температурі сухого термометра.
Швидкість повітря в сушильній камері:
Відносну вологість повітря в сушильній камері визначаємо за допомогою «Y - X» діаграми Рамзина. знаходимо перетин ізотерми «мокрого» термометра tм з лінією відносної вологості # 966; = 100%, з точки перетину проводимо лінію паралельно лініям на діаграмі Y = const до перетину з діаграмою «сухого» термометра. Що проходить на діаграмі через цю точку перетину лінія # 966; = Const і буде шуканої відносною вологістю сушильного агента.
«Y - X» діаграма Рамзина
За підсумками проведеної лабораторної роботи була графічно визначена залежність швидкості сушіння від вологості матеріалу, а також визначено чисельне значення швидкості сушіння в першому періоді при заданих параметрах сушильного процесу.