8-3. Тепло- и массообмен при сушке токами высокой частоты

Если в процессе конвективной сушки температурный градиент препятствовал перемещению влаги к поверхности тела (температура на поверхности больше, чем в центре тела), то при высокочастотной сушке термодиффузия влаги направлена от центра к поверхности тела. Однако распределение влагосодержания u(х) имеет обратный характер (влагосодержание на поверхности больше, чем в центре). Следовательно, концентрационная диффузия влаги направлена от поверхности тела к его центру и оказывает сопротивление переносу влаги к поверхности тела. Аномальный градиент влагосодержания объясняется не только потоком термодиффузии влаги (δVt>Vu), но и наличием источника пара внутри тела. Испарение воды происходит во всем объеме тела, причем в центре тела больше, чем на поверхности, так как температура центральных слоев значительно выше температуры поверхностных слоев (рис. 8-5). Вследствие этого возникает градиент общего давления, который является основной движущей силой переноса пара внутри тела.

Кроме того, в переменном электрическом поле имеет место перенос влаги под действием термодинамической силы Е = Е — Ееq (Е — мгновенное значение вектора напряженности и электрического поля, Ееq — равновесное его значение). Таким образом, поток влаги равен:

Отсутствие экспериментальных данных по электродиффузии влаги (aэm р0Е) не позволяет оценить величину электродиффузионного потока влаги в общем потоке влаги. Поэтому в дальнейших расчетах этой величиной мы пренебрегаем.

Система дифференциальных уравнений тепло- и влагопереноса имеет вид:

где ар— коэффициент конвективной диффузии, ар = Кр/свр0; св — емкость тела по отношению к влажному воздуху, прямо пропорциональная пористости П, т. е.

р — плотность влажного воздуха в порах и капиллярах тела. Источник тепла Qv определяется формулой (8-1-1).

Из системы дифференциальных уравнений получаем, помимо известных критериев Lu, Luр, Ко, Рn, Fо, ряд следующих чисел и критериев:

где Кс — критерий аккумулирующей способности тела, равный отношению паросодержания влаги тела к его теплосодержанию.