Н.С. Зефиров - Химическая энциклопедия, том 4 (1110091), страница 319
Текст из файла (страница 319)
энтальпий або. сухой части и паров (см. также Влажность), рось точка, т-ра мокрого термометра (т-ра адиабатич. насьпцения). Статика суппси Под статикой С. обычно .понимают состояние термодинамич. равновесия в системе влажное тело — газ, а также материальный и тепловой балансы сушилок в установившемся режиме работы. Исследования указанного равновесия важны для определения форм связи влаги с материалом и его внутр. структуры, а также движущей силы С. Формы связи влаги с материалом в значит. степени определяют механизм и скорость Сл чем эта связь прочнее, тем труднее протекает процесс.
При С. связь влаги с материалом нарушается. Различают след, формы связи (в порядке убывания ее энергии): химическую, физико-химическую, механическую. Химически связанная влага (гидратная, или кристщтлизацнонная, влага комплексных соединений) соединена с материалом наиб. прочно и при С. обычно удаляется частично или вообэце не удаляетея.
Физ.-хнм, связь объединяет адсорбционную и осмотическую адату (напр., в коллоидных и полюмерных материалах). Адсорбционно связанная влага прочно удерживается силами межмол. взаимод. на пов-сти пор материала в виде монослоя или песк. слоев (см. Адсорбция). Осмотнчески связанная влага находится внутри и между клеток материала и менее прочно удерживается осьеотич.
силами (см. Осмос). Влага этих видов связи с трудом удаляется при С Механическая, илн капиллярно связанная, влага подразделяетея на влагу махрокапилляров (радиус более 10 " мм) и микрокапилляров (менее 10 " мм). Влага махрокапилляров наим. прочно связана с материалом и м.б. удалена не только при Со но и механически.
Применительно к С. влагу классифицируют в более широком смысле на свободную (легко удаляемую) и связанную (адсорбционную, осмотич., мнкрокапилляров). Скорость испарения свободной влаги из материала равна скорости испарения воды со своб. пов-сти жидкости. Связанная влага испаряется из материала с меньшфй скоростью, чем с пов-сти воды. Расчет сушилок необходимо проводить с учетом энергии связи влаги с материалом. Суммарный расход теплоты на Сд 12 = О,ы + О.м (1) 482 СИПКА где Д, -теплота парообразовавия, расходуемая на испарение сноб. влаги; (б„-теплота, расходуемая ва преодоление связи влаги с материалом. Изотермы спрбшш-дяеорбцви. Их изучение-один вз наиб.
распространенных методов исследования термодинамвч. равновесия в системе влажное тело-газ. Эти изотермы зависят от формы связи влаги с материалом, его структуры и св-в. В состоянии равновесия при у сопы определенному значению относит, влажности воздуха ерр соответствует вполне определенное равновесное влагосодержание мате- рвала и,, Изотермы сорбции и десорбции представляют собой зависимости и )'(ф ). Ливии постоянных т-р (у = сопзг) вместе с линиями постоянных влагосодержаввя (х = сонм), относит. влаяности (ер сопв1) и энтальпшт (т' = сопзу) влажного воздуха наносят ва псикрометрич. диаграмму т — х (см. Газов уиладкнсние), с помопуью к-рой обычно изучают С.
и связанные с ней нагревавие, охлаждение, увлажненне и смешение воздуха разных параметров. Вариявтм коявевтвввой сушка н их изображение ва 1- х-диаграмме. При определенном сочетании параметров сушвльиого агента (у н ф) и скорости его дэтвжения относительно материала достигается соответствующнв режим С. Кроме этих факторов на него влияет также давление, если оно значителъно отклоняется от атмосферного (вакуум-С.). Для обеспечения заданных режимов С. чаще всего используют след.
ее варлавтъу: 1) основной, или нормальный;сушильный агент однократно нагревается в калорифере до требуемой т-ры и поступает в сушилку, из к-рой выбрасывается в атмосферу; 2) с рецнркуляцней отработанного сушильного агента-часть его из сушилки возвращается в калорифер (на его вход или выход), где смешпвается со свежим воздухом; 3) с промежуточным подогрсвоьт сушильного агента в песк. калориферах; сначала он нагревается в первом калорифере, затем хонтактирует с высупшваемьви материалом в первой части сушилки, снова нагревается во втором калорифере„ соприкасается с материалом во второй части сушилки и т.дб 4) с ретуром сухого продукта -часть его возвращается в сушилку для досушкн, а также для придания влажному материалу на входе в аппарат необходимой сыпучести.
Оси. вариант С. изображен на рис. 1, а: точки А, В н С соответствуют состоянию воздуха перед калорифером, за ним и на выходе из супшлки; вертикальный отрезок АВ (х = х ) отвечает нагреву воздуха в калорифере, линия ВС вЂ” процессу С. Вариант с рецирхуляцией части сушильного агента изображен на рис. 1,б; линия АМ соответствует смешению перед калорифером атмосферного и части отработанного воздуха (рецикла), вертикальный отрезок МВ-нагреву воздуха в калорифере, линча ВС-процессу С, На этом рис.
процессу С. в основном варианте (без рецнкла) отвечает линия АВ'С. По сравненшо с ним вариант с релнклом отличают большее влагосодержание воздуха, менее высокие температура (режим С. мягче) н расход энергии на нагрев воздуха. Материальный и тепловой балаясы позволяют находить параметры, необходимые для расчета сушилок. Материальный баланс составляют как по всему кол-ву материала, тах и по одному из компонентов С.— массе абсощотно сухого в-ва или массе влаги, содержапуейся в высушиваемом материале; в результате определяют расход сушильного агента и кол-во испарснной влаги.
Тепловой баланс. Согласно закону сохранения энергии, приход в к.-л. сушилку теплоты равен ее расходу. В случае конвективной С. теплота вносится в супшлку с нагретым в калорифере (топке) супшльвььм агентом, влажным материалом, находящейся в нем жидкостью и транспортными устройствами (вагонетки и др.)1 удаляется теплота с отработанным теплоносителем, высушенным материалом и транспортными устройствами; часть теплоты безвозвратно теряется в окружающую среду; нз этого баланса находят общий расход теплоты на С. В случае контактной С. из теплового баланса находят расход водяного пара, теплота 955 1 гш Рис.
Ь Изсбраиеаие ва У-х дишраиме аариишоа стали: с-ссиоаиого; б-с реаираулааиед сушильиого агента (х..., «,„-елагссолериааии юсьзп. еоздула и смеси сасаего аоыула е тастью отработаииого). х-рого затрачивается на нагрев высушиваемого материала, испарение жидкости и компенсацию потерь теплоты. Динамика С. Дли описания внутр, тепло- и массопереноса во влажном теле нужно рассматривать нестационарные поля т-р н влагосодсржалий, т.е. зависимости О = О (х, т) и и = и(х, т), где х-радиус-вектор точхн пространства (в любой точке рабочего пространства сушильной камеры влвгосолержание х изменяется как во времени т, так и с изменением местоноложення рассматриваемой точки). Такие поля находят решением на ЭВМ сложной системы феноменологнч.
ур-нвй с кинетич. коэффшшентамв, или коэф. переноса Ки (см. также Г(ерелоса лрояессы)г стейт = лтт + лгтззО + лтзгьр оО(ст = Кат + Ьззбб + Кззбр др/дт = Кза + Кзлбб + Кадар (8) 956 Тепле- и массоиеренос прв сушке Закономерности С. определяются совместным влиянием одновременно протекающих тепло- и массопереноса. В соответствии с их ур-виями в ходе С, система влажное телогаэ стремится к фаэовому равновесию, прн к-ром наблюдается равенство хим. потенциалов жидкости н ее пара.
По доствженин указанного равновесия С. нрекрашается. Следовательно, С.-существенно неравновесньтй процесс, движущей силой к-рого является разность хнм. потенциалов. Постедние определяются через градиенты параметров материалъных потоков, участвующих в С. Напр., при конвектввной С.
движущую силу можно выразить разностью: парциальвых давлений т3р = р„— ри (р„— давление паров влаги у нов-сти материала, р„— йарцйальйое давление водяных паров в воздухе); влагосодержаний Ах = х, — х (х,— влагосодержание воздуха, насыщ. водянълмв парами вблйзи пов-стн материала, х-влагосодержанне ненасьпц. воздуха); т-р т30 = О, — О„(О,-т-ра среды, окружающей материал, О„-т-ра пов-сти влажного материала, принимаемая равной т-ре мокрого термометра) и т.д. Поскольху на входе в сушилку и выходе иэ нее значения брут, Ах н г3О будут разлвчвы, в расчетах нснользуют среднюю движущую силу С.
Различают обычно внеш. и внутр. перенос влаги и теплоты. Внеш. перенос (тепло- н массообмен) происходит между влажным телом и сушвльным агентом н характеризуется козф. тепло- н массоотдачи, для к-рых известны многочисл. эмпнрнч. корреляции; внутр. перенос-двнжение влаги во ввутр. слоях материала. Рве. 2.
Крвема ппеппв: а-крваме сулиа й.й 01 в нагрева нлах«- ного мат«рвала ея (т); б-крваме Р/ акорсств «уолл дл» материалов 'гоакалнстоаьп норв«тих (1), колловдвьп (2), каавлаарво.аорвстмх (3), керамвтесках (4), нек-рмх но. лвмерньп (ГЬ 0„ 0„ и„' ит и яка т, = М ' (й„— и„), (10) (9) г/й — И вЂ” =К (А — и)(й — В), с(т 958 957 3) где К„= Р-козф, диффузии; К,а = Рб /8-термоградиентный коэф., характеризующий стейень влияния т-ры на поток влаги в высушиваемом теле); К„= К,/р, (К,— коэф. фильтрац. переноса влаги, отражающий степень влияния давления на поток влаги в материале, р -его пдотность); Кх, = Д„,ЕВ/С [Š— критерий фазового превращения, определяемьтй отйошением потока пара во влажном теле к суммарному потоку влаги в виде жидкости и пара (О < Е < 1; если перемещаемая влага-жидкость, Е = О, если-пар, то Е= 1); С вЂ” уд.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
