Глава 28. Новый метод расчёта сушки

В последние годы разработан новый метод расчета процес­сов сушки на, основе единого кинетического уравнения, позво­ляющий описывать весь процесс, включая первый и второй пе­риоды. При этом численные значения всех параметров, входя­щих в кинетическое уравнение, определяются на основе одной кинетической кривой с учетом краевых условий проведения про­цесса и не требуется определять профиль изменения температу­ры сушильного агента или сушимого материала по ходу сушиль­ного тракта или во времени. Коэффициент скорости сушки в этом случае остается постоянной величиной как в первом, так и во втором периодах сушки при фиксированных условиях про­ведения процесса, а изменение скорости сушки учитывают ис­ключительно при помощи движущей силы процесса сушки. При этом коэффициент скорости сушки суммарно учитывает структурно-сарбционные, теплофизические и физико-химические свой­ства сушимого материала и поэтому использование нового ме­тода расчета процессов сушки исключает необходимость опре­деления и использования коэффициентов массопроводности ма­териала или других связанных с ними характеристик (внутрен­ней поверхности, распределения пор по размерам и т. п.). Но­вый метод нашел применение при расчете процессов конвектив­ной и кондуктивной сушки различных материалов.

В основу метода расчета положено обобщенное уравнение маесопередачи [107], которое применительно к процессам суш­ки можно представить в следующем виде:

Под начальным равновесным влагосодержанием сушимого материала А подразумевается влагосодержание материала, до­стигаемое во время его прогрева, когда температура сушиль­ного агента у поверхности материала становится равной темпе­ратуре мокрого термометра. Величину А можно найти, решая нестационарное уравнение теплопроводности с учетом фазового превращения. Такое решение является достаточно сложным и требует использования значительного объема информации о фи­зико-химических и теплофизических свойствах материала, кото­рая не всегда является доступной. По уравнению (4.67) равно­весное влагосодержание А легко определяется на основе экспе­риментальных данных по кинетике сушки.

Таким образом, в уравнении (4.67) в отличие от обычного уравнения сушки учитывается не одно, а два равновесных вла­госодержания материала — А и В. Это позволяет рассматри­вать весь процесс сушки, включая период разогрева и периоды постоянной и падающей скорости сушки, на основе единого уравнения. При этом отпадает необходимость в определении критического влагосодержания материала Uкр и одновременно становится возможным определение конечного равновесного влагосодержания В на основе кривых кинетики сушки без по­становки опытов по снятию изотерм сорбции — десорбции вла­ги и последующего малонадежного пересчета полученного вла­госодержания от относительно низкой температуры, использо­ванной при снятии изотерм, к более высокой температуре, при которой осуществляется сушка. Период разогрева, в уравнении (4.67) учитывается скачкообразным изменением влагосодержа­ния от начального до равновесного. В действительности такое изменение влагосодержания происходит не мгновенно, а во вре­мени, поэтому уравнение (4.67), правильно учитывая влияние продолжительности периода разогрева на общую продолжитель­ность сушки (через скачок влагосодержания), не .позволяет оп­ределить изменение влагосодержания в течение периода разог­рева.