Глава 47. Расчёт продолжитель-и сушки на основе комплексного анализа материалов как объектов сушки

Выбор типа сушильного аппарата в значительной степени определяется продолжительностью сушки. В аппаратах со взве­шенным слоем она зависит от диффузионного и термического сопротивлений материала, которые могут быть оценены в ре­зультате комплексного анализа материала как объекта сушки и, в первую очередь, на основе сорбционно-структурных и теп­ловых характеристик.

В период постоянной скорости сушки происходит испарение жидкости с поверхности материала и перемещаемой к ней жид­кости макрокапилляров и крупных пор диаметром более 100 нм. Для этого периода характерно изменение (увеличение или понижение) температуры материала до температуры адиа­батического насыщения среды [62]. При этом время удаления жидкости в первом приближении равно времени, в течение ко­торого в процессе сушки материалу подводится количество теп­ла, необходимое для его прогрева до температуры испарения жидкости. Для определения времени прогрева %' частиц ди­сперсного материала при сушке в аппарате со взвешенным сло­ем, где внешний массообмен не лимитирует процесс, рассчиты­вают критерий Bi и балансовое отношение тепла, поглощенного системой в заданном состоянии Q, к теплу, поглощенному си­стемой в предельном состоянии Q₀ по формуле

При расчете числапринимают гарантированное значение коэффициента теплообмена а в условиях взвешенного слоя, равное 116 ВТ/(м²-К).

По рассчитанным значениям Bi и Q/Qo в соответствии с [70] определяют значение критерия Fo, из которого можно по­лучить время т, в течение которого частице материала радиу­сом Rс известными тепловыми характеристиками а,и с под­ведено необходимое для сушки количество тепла.

После испарения свободной жидкости и жидкости макрока­пилляров начинается испарение влаги из микрокапилляров. Поверхность испарения углубляется, и скорость сушки падает. Перенос влаги при испарении из микрокапилляров в изотерми­ческих условиях происходит в результате диффузии и пленоч­ного передвижения жидкости [145]. Механизм и интенсивность внутреннего переноса жидкости, как уже отмечалось, зависят

от размеров пор. Для удаления из материала адсорбционно связанной жидкости ее нужно внутри материала превратить в пар, скорость диффузии которого к поверхности материала так­же определяется размерами пор. Анализ происходящего внутри материала процесса переноса влаги показывает, что время уда­ления влаги из пор различного диаметра различно и составляет доли секунд при обычной диффузии в крупных порах и несколь­ко минут (или даже несколько десятков минут) при диффузии в ультрамикропорах.

Реальные материалы, как было установлено в гл. II, имеют сложную структуру и содержат поры различных размеров, по­этому продолжительность их сушки будет зависеть от количе­ственного соотношения пор различных диаметров. Исходя из того, что содержанию жидкости в материале соответствует за­полнение пор определенного размера и предполагая, что уда­ление этой жидкости происходит последовательно (сначала из более крупных пор, а затем все более мелких), продолжитель­ность удаления жидкости из материала будет складываться из продолжительности ее удаления из каждой группы пор, от­личающихся по размерам.