ТЕРМИЧЕСКАЯ СУШКА
ТЕРМИЧЕСКАЯ СУШКА

Термическая сушка состоит в испарении части влаги, первоначально содержащейся в капиллярно-пористом влажном материале, и удалении образующихся паров. При этом на процесс парообразования затрачивается значительное количество теплоты, получаемой материалом либо от газообразного сушильного агента (конвективная сушка), либо от горячей поверхности (контактная сушка или инфракрасная лучистая сушка), либо за счет выделения теплоты диэлектрических потерь (высокочастотная сушка). Наиболее глубокая сушка при не слишком высоких температурах может производиться при пониженных давлениях (вакуумная сушка, сублимационная сушка).

При наиболее распространенной конвективной сушке влажный материал непосредственно контактирует с горячим газом (воздух, топочные газы), параметры которого существенно влияют на глубину и скорость процесса сушки.

В процессах конвективной сушки сушильный агент (обычно горячий воздух или топочные газы, состав и физические свойства которых близки к воздуху) выполняет две функции: подводит к поверхности высушиваемого материала необходимую на испарение влаги теплоту и выводит из зоны сушки непрерывно образующиеся пары влаги. При этом практически все параметры сушильного агента ((9.3)-(9.8)) изменяются. Так, температура агента уменьшается, а абсолютная (9.6) и относительная (9.4) влажности увеличиваются. Лишь значение энтальпии сушильного агента (9.5) в условиях так называемой теоретической сушилки, в которой согласно определению потери теплоты компенсируются дополнительным ее подводом непосредственно в сушильный аппарат, остается неизменным. Это означает, что вся теплота, которую поверхность высушиваемого материала получает от сушильного агента, в таком же количестве возвращается в агент в форме теплоты паров влаги (9.5).

Эффективность работы конвективной сушилки определяется удельными расходами сушильного агента (9.10) и теплоты (9.14), которые затрачиваются на удаление 1 кг влаги из материала. Термический КПД сушилки (9.18) показывает, какую долю от общих удельных затрат теплоты составляет затрата на необходимый фазовый переход влаги из материала в паровую фазу.
При сушке большинства капиллярно-пористых материалов на первой стадии процесса наблюдается период постоянной скорости удаления влаги. Это связано с обычным постоянством внешних по отношению к влажному материалу параметров сушильного агента (скорость, температура и влагосодержание), от которых оказывается зависящим количество передаваемого к поверхности высушиваемого материала. При этом температура самой поверхности оказывается приблизительно равной температуре мокрого термометра (п. 6), поскольку убыль влаги с поверхности материала относительно легко компенсируется подводом новых порций влаги по еще заполненным влагой крупным порам, обладающим малым гидравлическим сопротивлением перемещению жидкой влаги. Однако по мере обезвоживания пористого материала еще оставшейся внутренней влаге приходится перемещаться из внутренних зон к наружным по еще заполненным жидкой влагой тонким порам, обладающим значительным гидравлическим сопротивлением. Наружная поверхность теперь не успевает смачиваться малым количеством подводимой изнутри влаги, она становится сухой, ее температура повышается, а количество поступающей от сушильного агента к высушиваемому материалу теплоты уменьшается. Скорость удаления влаги из материала непрерывно уменьшается.

1. Содержание влаги в материале может выражаться в процентах либо от общей массы влажного вещества (и - влажность), либо от массы абсолютно сухого вещества (и' - влагосодержание). Значения и и и' связаны определяющими соотношениями:

2. Количество удаляемой из материала влаги W (кг/с или кг) пропорционально изменению влажности (влагосодержания) материала: где GH и GK - начальный и конечный массовые расходы (при периодической сушке - начальная и конечная массы) высушиваемого материала, кг/с (кг); Gcyx - расход по абсолютно сухой основе материала, остающийся одинаковым в процессе сушки, кг/с (кг). Влажность материала (или влагосодержание) может выражаться не только в процентах, но и в долях от единицы. Тогда в формулах (9.1) и (9.2) числа 100 должны быть заменены на единицу.

3. Паросодержание парогазовой смеси (сушильного агента) х (в кг пара/кг сухого газа):



Здесь Мп и Мг - молярные массы пара и газа (для водяного пара в воздухе или - что практически то же самое - в топочных газах ; П - общее давление паровоздушной смеси, кгс/см2; ф - относительная влажность газа. Р1; - парциальное давление водяного пара в газе (воздухе); Рнл(. - давление насыщенного водяного пара, в значительной степени зависящее от температуры (табл. XXXIV и LI), кгс/см2. Если температура влажного воздуха выше температуры насыщения водяного пара при общем давлении II, то Яшс = Пих = 0,622 ф/(1 - 9).

4. Энтальпия влажного воздуха I (в кДж/кг сухого воздуха) состоит из энтальпий сухого воздуха и содержащейся в нем влаги и отсчитывается от состояния жидкой влаги при 0 "С.
где  удельные теплоемкости сухого воздуха и водяного пара при постоянном давлении; х - влагосодержание воздуха, кг вод. пара/кг сух. воздуха; t - температура паровоздушной смеси (влажного воздуха),  - удельная теплота парообразования воды при 0 С.

5. Температура tT. р точки росы для влажного воздуха соответствует достижению насыщенного состояния воздуха (о = 1) при его охлаждении при постоянном влагосодержании (х = const) и определяется из соотношения (9.3) решаемого относительно tT.P с использованием табличной (табл. LI и LII) зависимости Рнас от температуры PHac(t). Решение трансцендентного соотношения (9.6) требует итерационной процедуры или графических построений.

6. Температура мокрого термометра tM для влажного воздуха соответствует его охлаждению при постоянной энтальпии до насыщенного состояния хиас, <р = 1 и определяется решением трансцендентной системы: