Глава 38. Радиационная сушка

Сушку влажных материалов при передаче тепла от нагретых поверхностей лучистой энергией называют радиационной, или сушкой инфракрасными лучами. Основное достоинство радиа­ционной сушки по сравнению с конвективной — возможность получения больших тепловых потоков. Например, при темпера­туре излучения 600° С тепловой поток составлял 22 500 ккал/(м^г • ч), в то время как при температуре газов 600° С и скорости —2 м/сек плотность теплового потока составляет не более 8000 ккал1(м^г -ч). Большой тепловой поток вызывает возникновение больших тем­пературных градиентов в материале, что не всегда допустимо по его свойствам. Поэтому радиационную сушку используют в основном для тонких материалов, покрытий, пленок и т. д.

Механизм процесса.

Область инфракрасного излучения охватывает длины волн от 0,8 мк до 0,4 мм. Инфракрасные лучи подчиняются законам излучения тел. Интенсивность излучения зависит от температуры и длины  волны. С повышением температуры максимум излучения смещается в сторону более коротких волн. Связь между длиной волны Л_mах и температурой устанавливается законом Вина:

Высушиваемые влажные материалы представляют собой серые тела. При попадании лучистой энергии на тело часть ее отра­жается, часть поглощается, а некоторая часть проходит сквозь тело.

Экспериментально установлено [32, 42], что инфракрасные лучи проникают в глубь материала, причем глубина прохождения уменьшается с увеличением длины волны (при понижении темпе­ратуры излучения). Для влажных материалов проницаемость инфракрасных лучей мала. Влажные материалы А. В. Лыков [42] подразделяет на материалы с большой проницаемостью лучистым потоком (ткань, бумага, лакокрасочные покрытия и т. д.), с малой проницаемостью (песок, древесина) и материалы, практически не пропускающие инфракрасных лучей (глина, кирпич и т. д.). Прохождение лучей на некоторую глубину внутрь тела доказы­вается аномальным распределением температуры внутри него. При нагреве или сушке капиллярно-пористого тела температура максимальная не на поверхности, а на некоторой глубине. Начи­ная от поверхности, температура сначала повышается, достигает максимального значения на небольшой глубине (несколько мил­лиметров), а затем снижается.

Большие градиенты температур и проницаемость лучистой энергии изменяют характер протекания процесса сушки. При радиационной сушке, как и при конвективной, наблюдаются периоды постоянной и падающей скоростей процесса. В первом периоде температура материала выше температуры мокрого тер­мометра, но остается постоянной, за исключением температуры поверхности, которая изменяется по следующему уравнению: