43.1. Общие сведения об аэродинамике применительно к сушке древесины

Основные закономерности воздушного потокаПри конвективной сушке воздух должен беспрерывно подводиться к нагревателю (калориферу, газоходу от топки), воспринимать тепло и переносить его к высушиваемому материалу, а затем поглощать и удалять выделившуюся из материала влагу. Остановимся на некоторых основных положениях аэродинамики в применении к сушильной технике.

где V — объем воздуха, протекающего через сечения F и F1 канала; v — средняя скорость в сечении Р;v1 — средняя скорость в сечении F1.

Отсюда сечение канала или скорость в нем воздуха

При установившемся движении постоянного количества воздуха и отсутствии трения для двух сечений прямолинейного канала, перпендикулярных потоку, закон сохранения энергии выражается уравнением Даниила Бернулли:

где Hст1 и Hст2 — статическое давление в первом и втором сечении канала, Па (мм вод. ст.); v1 и v2 — скорости воздуха в первом и втором сечении, м/с; р — плотность воздуха, кг/м3; g — ускорение свободного падения, м/с2.

Статическое давление представляет собой избыточное или недостающее давление воздуха в канале, камере и т. д. по сравнению с атмосферным; отрицательное давление называется разрежением. Величина рv2/2=Hд (или рv2/2g=Hд) представляет собой динамическое давление в паскалях (или мм вод. ст.). Алгебраическая сумма статического и динамического давлений составляет полное H давление:

Динамическое давление всегда положительное. Таким образом, если статическое давление Hст отрицательное, получим HHД полное H будет отрицательным и тогда по (201)

Указанные зависимости представлены графически на рис. 74. В канале переменного сечения без учета сопротивлений (рис. 74, а)перемещается воздух постоянной плотности. Ско расти воздуха на участках 2, 3, 4 и 5 канала обратно пропор-циональны [см. (199)] их сечениям (рис. 74,6). Если справа за участком 5 есть сопротивление и весь канал находится под избыточным давлением, для каждого его участка будет справедливо H=Hст+Hд с различными положительными значениями Hст и Hд (рис. 74,в). Если из участка 5 воздух вытекает в атмосферу, статического давления в нем нет (Hст=0) и H=Hд, как это показано справа на рис. 74, г. При этом в участке 4 (с малым динамическим давлением) возникает положительное статическое _ давление (+HСТ), а на участке 2 (с большим динамическим давлением) создается отрицательное статическое давление (—Hст). Поэтому для участка 4 будет H=Hд+Hст, а для участка 2 H=Hд—Hст.

Отсюда согласно схеме рис. 74, г следует практический вывод: если в канале на участках 2 и 4 сделать маленькие отверстия, в участке 2 будет обнаружен подсос воздуха в канал, а в участке 4 — вытекание его из канала (поскольку участок 2 окажется под разрежением, а участок 4 под давлением). С изменением количества, т. е. скоростей воздуха, протекающего в канале, произойдет перераспределение давлений, показанных на эпюрах рис. 74, в, г.

Таким образом, при постоянном полном давлении по уравнению (200) и рис. 74, в меньшей скорости воздуха по длине канала соответствует большее статическое давление, и наоборот. Кроме того, исходя из постоянства (в идеальном канале — без трения) полного давления H=const на участках канала с высокими скоростями воздуха, т.е. большими Hд, может возникнуть отрицательное статическое давление (участок 2 на рис. 74, г). Именно этим объясняется засасывание воздуха в распределительный канал, идущий от нагнетательного (напорного) отверстия вентилятора. Если этот канал большого диаметра и с достаточным количеством отверстий, воздух будет засасываться после вентилятора. Наибольшая скорость выхода воздуха будет из самого отдаленного от вентилятора отверстия (если канал сравнительно недлинный). То же происходит в лесосушильных камерах при распределении воздуха, поступающего из канала в штабель материала.