32.4. Автоматизация процесса сушки

В производственных условиях при сушке обычно замеряют среднюю влажность ω, а по состоянию воздуха и его равновесной влажности ωр учитывают влажность поверхности материала ωп. Если ωп заменить близкой ей ωр (при интенсивной циркуляции воздуха D/β→0, см. рис. 61) получим перепад влажности Δω=ωц-ωп по толщине материала

Максимальная влажность из (160) в средине толщины материала в точке в составит

Для оценки уровня процесса, а также при разработке его автоматизации перспективен исходный параметр Δс — перепад сушки, представляющий разность между средней влажностью ω материала, замеряемой по контрольным его отрезкам или иным способом, и равновесной влажностью сушильного агента, определяемой по показанию психрометра. Из (161) имеем (см. рис. 63, а):

т. е. перепад сушки Δс равен двум третям перепада влажности Δω или перепад влажности соответствует полуторной величине перепада сушки.

Из закономерности параболического распределения гигроскопической влаги по толщине материала следует, что точка средней влажности древесины будет находиться на расстоянии 0,21 толщины доски, считая от ее поверхности. Это учитывается при измерении влажности древесины злектровлагомером путем внедрения в нее игл датчика на нужную глубину (см. рис. 49, б).

Продифференцировав (159) по х:

получим уравнение касательной к кривой сушки, показывающей величину градиента влажности dω/dx в любой точке кривой влажности. Так как при х=0dω/dx=0, т. е. в точке в (рис. 61,6) касательная есть горизонталь, а в точке С, когда х=R (т. е. у поверхности материала), получим градиент влажности в виде tg α.

где Т = 2R — толщина материала.

Таким образом, при параболической кривой влажности величина градиента влажности на поверхности материала равна двойному перепаду влажности 2(ωц—ωп), отнесенному к половине толщины материала (рис. 61, б). Средняя величина градиента влажности будет при х=R/2 и составит (ωц—ωП)/R.

Продолжив линию кС до пересечения ее с горизонталью ωр в точке е, получим отрезок равный отношению коэффициента диффузии влаги D к коэффициенту влагоотдачи β (аналогично тепловым процессам, см. рис. 52, в). Отсюда легко определить β, если известно D.

Из (156) и (164) для поверхности материала, т. е. при 1, получим

показывающее, что поток влаги i у поверхности высушиваемого материала равен коэффициенту влагопроводности, умноженному на градиент влажности (165). Если замерами установить значения i (по убыли массы контрольных отрезков материала), а также градиент влажности (как параметр опытно выявленной параболы, см. рис. 61, а), можно вычислить коэффициент диффузионной влагопроводности у поверхности материала, м2/ч:

Диффузионная влагопроводность древесины в большой мере зависит от ее температуры. На рис. 62 приведены усредненные коэффициенты диффузионной (т. е. при влажности ниже 30—20 %) влагопроводности древесины основных пород по опытным данным П. С. Серговского. Для чисто заболонной или чисто ядровой (спелодревесной) древесины сосны и ели введены коэффициенты соответственно 1,25 и 0,75 [27].