Процес сушіння матеріалу

Сушіння лляної трести являє собою складний теплофізичний процес, який обумовлюється різними явищами, що відбуваються в матеріалі і в оточуючому його середовищі.

Всі дослідження процесів сушіння і зволоження можна поділити на три частини:

1. Статика сушіння і зволоження, тобто стан рівноваги між матеріалом і навколишнім середовищем. В цьому випадку вивчають ізотерми сорбції і десорбції;

2. Кінетика сушіння і зволоження – дослідження швидкості і характеру процесу в залежності від параметрів режиму сушіння і зволоження;

3. Динаміка сушіння і зволоження – дослідження механізму руху вологи, вивчення фізико - механічної сутності процесу.

Процес сушіння капілярно-пористих колоїдних матеріалів, до яких відноситься лубоволокниста сировина, досить повно характеризується кривими сушіння, кривими швидкостей або інтенсивності сушіння, а також кривими температури матеріалу.

Відношення маси вологи, яка випаровується за певний час при на даному режимі сушіння до площі поверхні випаровування, називається середньою інтенсивністю сушіння, кг/(м²×ч):

(2.5)

де ΔG = G₂ – G₁;

G₂, G₁ – маса матеріалу відповідно після і до сушіння, кг;

G_c - маса абсолютно сухого матеріалу; кг;

F – геометрична площа поверхні випаровування – сума площ поверхні всіх стебел матеріалу, розташованих на поверхні випаровування сушарки, м²;

ΔU - змінення вологовмісту за проміжок часу Δτ, кг вол./кг сух.м.

Якщо віднести втрату вологи не до площі поверхні випаровування, а до абсолютно сухого матеріалу, то одержимо середню швидкість сушіння :

(2.6)

де ΔG = G_c × ΔU.

Криві сушіння показують змінення ΔU середнього інтегрального значення вологовмісту матеріалу в часі τ. Ці криві позначаються U = f (τ) і будуються за експериментальними даними.

Криві швидкості та інтенсивності сушіння характеризують зміну швидкості в годинах в мінус першому ступені або кг/год. (1 кг сухого матеріалу), або інтенсивність сушіння в кілограмах на метр квадратний – годину в залежності від зміни загального U надлишкового вологовмісту матеріалу U – U_{р .} Ці криві будують по кривим сушіння, причому швидкість або інтенсивність його визначають аналітичним методом як середнє значення за окремі невеликі проміжки часу:

μ = f (U) m = f (U)

Швидкість сушіння також можна знайти методом графічного диференціювання як тангенс кута, утворюваного дотичною, яка проведена через дану точку кривої сушіння. Даний метод спрощує розрахунок швидкості сушіння, але не досить точний, дає велику похибку.

Криву швидкості або інтенсивності сушіння будують звичайно як функцію середнього загального вологовмісту або середнього надлишкового вологовмісту матеріалу: μ = f (U) або μ = f (U - U_p). Крива швидкості сушіння, постійна, як функція вологовмісту матеріалу, не може бути використана для визначення середньої швидкості сушіння в даному інтервалі вологовмісту ΔU. Ця крива служить лише для встановлення зв’язку і залежності швидкості сушіння від вологовмісту матеріалу і для виведення необхідних закономірностей.

Криві швидкості сушіння характеризують процес видалення вологи різних видів. В основному весь процес сушіння більшості матеріалів поділяється на два основних періоди сталої (постійної) швидкості сушіння (горизонтальна ділянка кривої швидкості сушіння) і зменшуваної швидкості сушіння (похила крива). Похила ділянка кривої може мати декілька точок перегину, які називаються критичними точками. Ділянки кривої між окремими критичними точками характеризують процес видалення вологи того чи іншого виду.