Глава 4. Экспериментальное исследование процесса массообмена в слое подсолнечных семян

Выравнивание влажности контактным путем, т. е. перенос влаги (массы) при непосредственном соприкосновении двух материалов, имеющих различное начальное значение потен­циалов переноса вещества, может играть значительную роль в улучшении процесса сушки.

Особое значение приобретает этот процесс при новом ме­тоде сушки [1], основанном на чередовании нагрева материала с его охлаждением в сочетании с многократной рециркуля­цией материала. При таком методе сушки зона отлежки, т. е. зона контактного тепло- и массообмена, представляет собой один, из основных узлов сушильной системы.

Из сушильной трубы материал выходит с различной тем­пературой и с неодинаковой влажностью отдельных зерен. Эта неоднородность по температуре и влажности сглажива­ется до допустимых пределов в зоне контактного тепло- и мас­сообмена. Высокая температура материала способствует уско­рению процесса.

Для  определения  размеров указанной зоны  следует вы­явить основные закономерности   рассматриваемого  процесса, .   разработать методику расчета, а также определить необходи­мые коэффициенты, характеризующие интенсивность переноса влаги между частицами в слое.

Количество работ, посвященных изучению контактного массообмена в слое дисперсного материала, весьма ограни­чено [2—4]. В работе [2] дается методика расчета контактного массообмена в слое дисперсного материала и предлагается метод экспериментального определения необходимых для ра­счета коэффициентов.

Работа [3] посвящена экспериментальному изучению про­цесса контактной передачи влаги в слое зерна и гороха. При­менительно к семенам подсолнечника такие работы не прово­дились.

Ниже излагаются результаты экспериментов по изучению контактного массообмена, которые проводились с семенами подсолнечника сорта Армавирский.

Целью экспериментов было изучение влияния температу­ры, влажности семян и соотношения между количеством влажных и сухих семян на процесс контактной передачи мас­сы. Опыты проводились при температуре нагрева семян 60, 80, 95 °С с начальной влажностью семян 11,5, 17,6%,, влаж­ность сухой компоненты 5%- Весовые соотношения влажных семян к сухим изменялись в пределах 1:1, 1 : 2 и 1:3. Увлаж­нение семян производилось в слабом растворе красителя с по­следующей выдержкой при комнатной температуре в течение 3—4 суток с периодическим перемешиванием.

Подготовленные до соответствующей влажности и в задан­ном весовом соотношении семена засыпались в медный полый цилиндр с герметичными крышками на обоих концах. После засыпки семена тщательно перемешивались, закручивались крышки, и цилиндр помещался в термостат с заданной темпе­ратурой на определенное время. В процессе опыта регистри­ровалась температура в межсеменном пространстве и самих семян при помощи медь-константановых термопар в комплекте с восьмишлейфовым осциллографом Н-102. По истечении за­данного времени цилиндры вынимались из термостата и охлаждались до комнатной температуры. После этого семена высыпались из цилиндров. Быстро отбирались по 30 «влаж­ных» и «сухих» семян и определялась их влажность. По­скольку материал имел комнатную температуру, время отбора не оказывало существенного влияния на изменение влажности семянок. Это было установлено специальными опытами. Влажность семян во всех случаях определялась по общепри­нятой методике — выдержкой при 130 °С в течение 40 мин.

Для выяснения механизма контактного массообмена в слое дисперсного материала были поставлены также опыты, в которых исключался непосредственный контакт между влажными и сухими семенами. Для этого влажные и сухие семена помещались в сосуд послойно, причем слои разде­лялись друг от друга металлическими сетками. Результаты экспериментов представлены на рис. 1 и 2.

Как видно из рисунков, во всех случаях процесс пере­распределения влаги наиболее интенсивно протекает при на­личии большой разности по влажности. Значительное влия­ние на интенсивность процесса оказывает температура нагре­ва материала (рис. 1), а также наличие или отсутствие контакта между отдельными частицами обоих компонентов (рис. 2). Так, например, при наличии непосредственного кон­такта между сухими и влажными зернами и начальной раз­нице во влажности  12,6%  через два часа конечная разница во влажности равна: при температуре 95 °С—2,7%, при тем­пературе 80 °С—3,7%, а при 60 °С—5,3%   (рис. \,а).

---

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В случае отсутствия непосредственного контакта между сухими и влажными зернами конечная разница во влажности составляет соответственно 4,1, 5,1 и 6,6%, т. е. отсутствие не­посредственного контакта заметно снижает эффективность массообмена.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приведенные графики и цифровые данные показывают, что в слое дисперсного материала контактный массообмен осуществляется как за счет кондуктивного влагообмена, так и в результате сорбции и десорбции. Количественная оценка каждого из составляющих точно установить трудно, ибо это связано с определением контактирующей поверхности ди­сперсного материала.

Рис. 1 и 2 показывают, что количественное соотношение между сухой и влажной фракциями оказывается значительно меньшее влияние на интенсивность массообмена, чем темпе­ратура, разница во влажности и наличие непосредственного контакта между частицами.

Приведенными данными можно пользоваться при расчете зоны контактного тепло- и массообмена рециркуляционной сушилки при сушке семян подсолнечника.