5-4.6. Тепло- и массообмен в среде перегретого пара

Ограниченность опытных данных позволяет отдельным авторам основывать свои взгляды на весьма отличающихся допущениях и находить им качественное подтверждение в опыте. Так, О. Л. Данилов [Л. 13а] допускает, что массообмен при сушке в неподвижной среде определяется перепадом химического потенциала между поверхностью тела и теплоносителем. Таким путем ему удается объяснить значение температуры (tс = 150° С), когда сушка тонкого нетканого материала в среде перегретого пара начинает превышать скорость сушки в среде воздуха.

Другие исследователи считают основной движущей силой внешнего массопереноса перепад общего давления. Расчеты в этом случае показывают, что необходимая влагопередача может быть обеспечена лишь при условии небольшого перегрева поверхности влажного образца по отношению к температуре насыщения при заданном давлении. Так, согласно этим расчетам перегрев поверхности песка на 2,3° С обеспечивает необходимую интенсивность сушки при давлении 6,9 аm и температуре перегрева 56° С. Непосредственное измерение температуры подтверждает наличие перегрева поверхности, однако точность опыта не позволяет сделать окончательного вывода. Для тонких образцов коэффициент теплообмена может быть определен по формуле

где tп — температура поверхности образца, близкая к температуре насыщения при соответствующем давлении tп≈tс;Δh— разность энтальпий при температурах tп и tc равная с большой точностью теплоте фазового превращения (Δh≈r).

Одной из первых работ, в которой детально исследовался теплообмен влажного тела оттавского песка при вынужденном движении перегретого водяного пара и двух значениях давления (1,72 и 6,86 бар), была работа Л. Венцеля и Р. Уайта [Л. 104]. Несколько позднее Чжу Жу-цзинь, А. Лейн и Д. Конклин [Л. 105] рассмотрели теплообмен при испарении дистиллированной воды, I — бутанола и бензола в собственные перегретые пары при атмосферном давлении. Последующая работа авторов позволила уточнить и обобщить исследования по теплообмену песка, а также по испарению со свободной поверхности воды. Для переходного режима течения перегретого пара опытные данные коррелируют со средним отклонением ± 12% согласно следующей формуле:

Для турбулентной области коррелирующим теплообменным соотношением является

со средним отклонением ±9%. В уравнениях (5-4-5) и (5-4-6) характерным размером является эквивалентный диаметр.