10-8.4. Расчет нестационарных полей температуры и влагосодержания тела в процессе сушки

Диффузионно-фильтрационный влаготеплоперенос. При высокоинтенсивном процессе сушки (сушка токами высокой частоты, контактная сушка и т. д.) внутри влажного материала возникает градиент общего давления влажного воздуха. В результате возникает дополнительный перенос влаги и тела ввиду наличия гидродинамического (фильтрационного) движения пара и жидкости. Градиент общего давления внутри тела возникает в результате испарения жидкости и наличия сопротивления скелета тела при движении пара. Этому способствует наличие микрокапилляров, через систему которых идет молекулярное (эффузионное) натекание воздуха из окружающей среды и диффузия скольжения в системе макрокапилляров.

В этом случае система дифференциальных уравнений влаготеплопереноса применительно к процессу сушки имеет вид (подробно — см. [Л. 45]):

где коэффициенты kij (ij= 1, 2, 3) равны:

где kр — коэффициент фильтрационного переноса влаги, определяемый из уравнения

δр — относительный коэффициент фильтрационного потока влаги:

ар — коэффициент конвективной фильтрационной диффузии (аp=kp/cpp0 )•

cр — коэффициент емкости влажного воздуха в пористом теле, определяемый соотношением u (u1 + u4) = cрdр. Однако в случае фильтрационного переноса в уравнение переноса тепла (10-8-35) необходимо добавить члены, характеризующие перенос тепла конвекцией •

которые в ряде случаев являются значительно большими по сравнению с членами диффузионного переноса тепла.

Приведенные уравнения влагопереноса справедливы для однородного влажного тела. Для системы влажных тел они также справедливы, но надо учитывать, что на границе соприкосновения влажных тел существует скачок влагосодержания. Это обусловлено тем, что влагосодержание тела не является потенциалом переноса влаги, оно аналогично энтальпии (теплосодержанию), а не температуре.

Скачок влагосодержания на границе соприкосновения тел определяется по величине влагоемкости соприкасаемых тел сm. На границе соприкосновения влажных тел имеет место равенство потенциала влагопереноса Θi = Θ(i+1) и скачок влагосодержаний

Система уравнений (10-8-34) — (10-8-36) будет справедлива, если вместо влагосодержания u поставить потенциал влагопереноса Θ. При этом значения коэффициентов kij определяются аналогичными соотношениями, например коэффициент δ надо заменить на δ/сm, а δр на δр/сm и т. д., так как переход от влагосодержания и к потенциалу происходит по формуле

du=cmdΘ