Глава 27. Эффективные коэффициенты тепло-массообмена

В реальных условиях процесса конвективной сушки тепло-мас- сообмен неэквивалентен, так как тепло, подводимое газом к частице, расходуется на испарение жидкости, нагрев материала и преодоление энергии связи влаги с материалом, т. е. с испа­рившейся влагой тепло возвращается в газовую фазу частично. Таким образом, действительные коэффициенты тепло- и массо­отдачи меньше эквивалентных и определяются некоторым эф­фективным значением [102, 152].

Связь между эквивалентными и эффективными коэффици­ентами тепло-массообмена может быть установлена из рассмот­рения баланса при обмене теплом материала и газа за бесконеч­но малый промежуток времени

В результате анализа получены следующие уравнения связи: для эффективного коэффициента массоотдачи

Уравнениями массоотдачи (2-9) или теплоотдачи (2-10) можно пользоваться и в случаях неэквивалентного обмена при подстановке в них эффективных коэффициентов тепло- и мас­сообмена. Решая уравнения (2-9) или (2-10) совместно с урав­нением (5-18) или (5-19) соответственно, можно найти дли­тельность сушки или требуемый объем рабочей зоны сушилки, пользуясь для нахождения коэффициентов тепло- и массообме­на зависимостями (5-10) или (5-13), справедливыми в случае эквивалентного тепло- и массообмена.

Для аппаратов со стесненными потоками дисперсной фазы или при высокой концентрации материала в газе (полувзвешен­ный, псевдоожиженный, вихревой слой), или при изменении структуры высушиваемого материала, эффективные значения коэффициентов тепло- и массообмена часто оказываются мень­ше рассчитанных, что обусловлено неэквивалентностью обмена. Это объясняется неоднородной структурой двухфазного потока газовзвеси, поэтому тепло- и массообмен осуществляется между газом и конгломератами частиц или между частицами и газовы­ми пузырями, а также изменением механизма внутреннего теп­ло- и массопереноса в частицах в течение процесса сушки.

Поэтому на практике предпочитают пользоваться экспери­ментально найденными значениями или зависимостями для эф­фективных коэффициентов тепло- и массообмена. Известны так­же попытки обобщения многочисленных экспериментальных дан­ных. Так, для межфазного теплообмена в аппаратах с кипящим слоем материала Н. И. Гельперин с авторами [13] предложил обобщенные корреляционные зависимости, полученные в резуль­тате обработки данных многих исследователей