2. ТЕОРЕТИЧНИ ОСНОВИ

rics

2.2 Скорост на сушене

Скоростта на сушене се определя като загуба на влага от мокрото твърдо вещество за единица време и по-точно от диференциалния коефициент (-dX/dθ), работещ при постоянни условия на сушене, т.е. с въздух при условията на температура, налягане, влажност и скорост постоянни във времето.

Аналитично се посочва скоростта на сушене за единица повърхност на сушене, съгласно уравнението:

Където:
S = тегло на сухо твърдо вещество;
A = площ на откритата повърхност;
W = скорост на сушене;
= разлика във влажността спрямо времето.

Има два периода на скорост на сушене:

ДА СЕ) Предкритичен период или постоянна скорост на сушене: През този период повърхността на твърдото вещество е напълно покрита от слой течност и изпарението ще зависи само от скоростта на дифузия на парите или интензивността на преминаването на топлина през граничния слой на въздуха. Тази скорост на сушене се определя от:

Където:

= коефициент на транспортиране на маса
= влага на интерфейса
= влажност във въздуха

Като се има предвид интензивността на преноса на топлина, ако топлината се използва изключително за изпаряване на влажността, скоростта на сушене ще бъде дадена чрез:


Където = интегрален коефициент на топлопреминаване
= латентна топлина на изпаряване на течността при температура на границата
i t са температурата във въздуха

Б) Следкритичен период: Като цяло този период може да бъде разделен на два раздела: един, в който скоростта на сушене варира линейно с влажността от критичната точка (първи посткритичен период), и друг, в който тази линейна вариация не е изпълнена (втори посткритичен период), въпреки че това нетно разделяне между двете секции може да не се случи. През първия посткритичен период скоростта на сушене се определя от изпарението на водата върху намокрящата повърхностна фракция; тази фракция непрекъснато намалява, докато в края на този период повърхността изсъхне. Скоростта на сушене може да бъде изчислена по всяко време на този период като функция от критичните и крайни скорости и влажност, съответстващи на този период, съгласно уравнението:

По време на втория посткритичен период повърхността е напълно суха и скоростта на сушене трябва да се оцени, като се вземе предвид процесът на пренос на влага от вътрешността на твърдото вещество към повърхността, който може да се извърши чрез различни механизми. Ако транспортният механизъм се осъществява чрез дифузия (в случая на твърди вещества с непрекъсната структура като сапуни, дърво, хартия и др.), Скоростта на сушене се определя от:


А времето за сушене между влажността X1 и X2 ще бъде:

Където γ е специфичното тегло на сухото твърдо вещество, килограми на кубичен метър; z дебелина, метри; D дифузивност, квадратни метра в час.
В случай, че транспортният механизъм се контролира от капилярния поток (в случай на гранулирани твърди вещества, като пясъци, пигменти и др.), Времето за изсъхване между влажност X1 и X2 ще бъде дадено от уравнението:

с което се приема, че скоростта на сушене варира линейно с влажността до достигане на равновесие.

За твърди частици с еднаква капилярна структура, когато капилярите не са много малки и структурата не се променя по време на сушене, зоните на изпаряване са равномерно намалени в материала през следкритичния период и тези зони остават с влажност, равна на критичната и температура, равна на влажна температура. Във всеки момент дебелината на сухия слой e е свързана с влажността X чрез израза:

Интегралният коефициент на топлопреминаване между въздуха, протичащ по повърхността на твърдото вещество и зоната на изпаряване се дава от:

И скоростта на сушене ще бъде:

Комбинирането на тези две уравнения води до:

И според този израз времето за сушене ще бъде: