Основные параметры сушильного агента

       Сушка.

       Удаление  влаги из твердых и пастообразных  материалов позволяет удешевить  их транспортировку и предать  определенные свойства. Влагу можно  удалить из материалов механическими  способами (отжим, фильтрация, центрифугирование). Однако наиболее полное удаление влаги  обеспечивается путем ее испарения  и отвода образующихся паров.

       - этот процесс называют тепловой  сушкой. Тепловая сушка может  быть либо естественной, т.е. под  действием естественных внешних  условий (длительный). В химической  технологии как правило используют  искусственную сушку в специальных  аппаратах (сушилках). Процесс тепловой  сушки является сочетанием двух  связанных между собой процессов:  массопередачи (переход влаги  из твердого вещества в газообразное) и теплопередачи, т.к. процесс  испарения влаги осуществляется  за счет подвода тепла к  высушенным материалам различают:

           1.  Конвективная сушка – тепло  передается при непосредственном  контакте материала и сушильного  агента. В качестве сушильного  агента используют:

• Горячий воздух;
• Топочные газы;
• Смесь воздуха и топочных газов.

1. Контактная сушка – тепло передается от сушильного агента к материалу через разделенную стенку.

2. Радиационная сушка – сушка путем передачи тепла инфракрасными лучами.
3. Диэлектрическая – нагревание материала в поле тока высокой частоты.
4. Сублимационная – сушка  в замороженном состоянии при глубоком вакууме.

       L - количество сушильного агента

        - начальное влагосодержание  сушильного агента

        - начальная температура  сушильного агента

       2 Сушилка. В нее подают влажный  материал

        - количество влажного  материала

        - влажность

         - количество высушенного продукта

       В паровую фазу уходит сушильный агент  и влага, которая испарилась из материала (.

       Влажность материала.

       Различают относительную и абсолютную влажность.

       Относительная – это количество влаги к количеству влажного материала 

       Определяется  в виде долей или процентов 

       Абсолютная  влажность - отношение количества влаги к количеству абсолютно сухого вещества 

        Статика процесса сушки. 
 
 
 

       Общепринятая форма связи в материале.

1. Химическая влага. Наиболее прочносвязанная влага путем сушки удалить эту влагу нельзя, только под воздействием высоких температур (прокалка) или химической реакцией, которая заберет влагу.
2. Физико-химическая влага. Объединяет в себе два вида влаги, которая отличается прочностью связи в материале:

       А)  Адсорбционная – удерживается в  порах и на поверхности материала  за счет сил адсорбции, т.ж. как и  химическая трудно удалима;

       Б) Осмотическая (влага набухания) –  находится внутри клеток материала  и удерживается осмотическими силами, она может быть удалена путем  сушки, т.к. менее прочно связана  со структурой материала.

              3.  Физико-механическая форма связи влаги материала: не связана ни адсорбционными, ни осмотическими силами. Состоит из капиллярной и поверхностной влаги.

       В процессе сушки идет удаление капиллярной, поверхностной и осмотической влаги.

       Применительно к процессу сушки влагу классифицируют в более широком смысле:

1. Свободная влага – та часть влаги, скорость испарения которой равна скорости испарения воды со свободной поверхности. Испарение этой влаги идет вплоть до точки установления равновесия. При любой относительной влажности сушильного агента

       Под кривой зона сушки. Над – зона увлажнения.

       Заканчивается процесс сушки при достижении в материале равновесной влажности  – это предельная влажность материала  соответствующая точке динамического  равновесия.

       Основные  параметры сушильного агента (воздуха).

       При конвективной сушке СА передает свое тепло на высушивание материала. За счет этого из материала высушивается влага , т.е СА играет двойную роль: с одной стороны теплоносителя, с другой – влагоносителя. Влажный  воздух является бинарной системой, т.е  состоит из абсолютно сухого воздуха  и паров воды.

       Абсолютная  влажность. Определяется количеством  водяного пара в   влажного воздуха. Поскольку влажный воздух с достаточной точностью для расчетов подчиняется законам ИГ, то можно принять что водяной пар занимает весь объем. Т.е может быть принята за величину плотности водяного пара. На практике более удобным является использование не абсолютной, а относительной влаги. Она представляется в виде процентов или долей.

       Под относительной влажностью (степенью насыщения) подразумевают отношение массы водяного пара в   влажного воздуха, т.е абсолютной влажности воздуха при данных условиях к максимально возможной массе водяного пара в при тех же внешних условиях – такое максимально возможное состояние называется насыщением. 

       При допущении что водяной пар  подчиняется закону ИГ 

         Выражение для относительной  влажности можно записать как  
 

       Величину  при температурах можно найти в справочной литературе. При температуре больше 100С становится равным внешнему давлению (барометрическому).

       Влагосодержание Х – количество водяного пара в  кг содержащегося во влажном воздухе  и приходящееся на 1 кг абсолютно сухого воздуха. 

       Если  заменить плотности на парциальные  давления 
 
 
 

        - парциальное давление  водяного пара  в СА .

       Р – общее давление в системе 

       Энтальпия СА – количество тепла отнесенное к 1 кг влажного материала. Общая энтальпия влажного СА будет складываться из теплосодержания сухого воздуха и водяного пара  

        - теплота парообразования  при  ;

         – теплота СА;

        - теплосодержание  перегретого ВП; 
 
 
 

       Плотность влажного воздуха. 

       У-Х  диаграмма Рамзина

       - объединяет в себе все возможные  параметры СА. 

       Линия постоянных энтальпий;

       Линия постоянного влагосодержания;

       Линия относительной влажности.

         
 
 
 

       Построение  линии постоянных температур.

       

 
 
 
 

       Последовательность :

       Задаемся  температурой ₁. Подставляем в формулу 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       Линии постоянных температур не параллельные, т.к тангенс угла наклона меняется.

       Построение  линии постоянной относительной  влажности.

       

 

       - исходная формула для расчета  точки с относительной влажностью  где: Р- общее (внешнее) давление (берутся по барометру) 
 

       По  справочным данным находим парциальное  давление насыщенного пара для этой температуры.

       Задаемся  значением относительной влажности.

       По  формуле рассчитываем влагосодержание  .

       Получаем  две координаты и

       Линия относительной влажности- кривая, поэтому  необходимо найти еще  точки

         
 

       Аналогично  находим значения. - то же. Затем находим еще 4-5 точек. По найденным точкам строим кривую. Линия - агент становится насыщенным по ВП.

       Вверху  – СА, пригодный к сушке. В низу – конденсат. 

        Линия парциального давления. 
 
 
 

       Т.к  очень маленькая величина, то ею пренебрегают. 

       Задаемся  значениями х и по справочнику  находим парциальное значение

       Нельзя  пользоваться температурой при отрицательной  температуре 
 

       

1. Линия постоянного  влагосодержания 
2. Линия постоянной энтальпии идет под углом 135
3. Линия постоянной температуры
4. Линия постоянной относительной влажности

       Нижняя  линия %. Она делит диаграмму на две области: вверху СА способен на сушку. Снизу происходит конденсация пара

       Кроме всех перечисленных линий на диаграмму  нанесены линии постоянной температуры  мокрого термометра (пунктирной линией), чуть выше линии постоянной энтальпии. 

       Диаграмма Рамзина.