Влияние скорости движения сушильного агента на интенсивность процесса сушки

Одним из основных процессов сушки влажных материалов является влагообмен. Этот процесс включает фазовое превращение жидкости в пар, внешнюю диффузию пара о поверхности материала в окружающую среду и внутренний перенос влаги из средних слоев к поверхности материала.

Интенсивность внешнего влагообмена зависит от способности окружающей среды воспринимать водяные пары, т.е. определяется разностью парциальных давлений пара у поверхности материала p_M в окружающей среде р_П: Dр₌p_M-р_П.

Для процесса сушки должно соблюдаться неравенство р_м > р_П.

Интенсивность влагоотдачи в окружающую среду определяется по формуле

(4.1)

где – коэффициент массообмена, учитывающий аэродинамические условия испарения и физические свойства жидкости, кг/м².ч.Па; В – барометрическое давление, Па.

Коэффициент массообмена (влагообмена) при сушке зависит от многих факторов, из которых определяющим принимается скорость движения сушильного агента над поверхностью материала. Парциальное давление водяного пара в слое окружающей среды и в непосредственной близости к поверхности сушимого материала не является величиной постоянной, оно постепенно увеличивается с приближением к поверхности материала. С возрастанием скорости движения сушильного агента над поверхностью материала сдой водяного пара по всей толщине делается меньшим, что обуславливает интенсификацию процесса сушки, поскольку уменьшается сопротивление среды для переноса пара.

Цель работы

1. Практическое ознакомление с конструкцией и работой циркуляционной сушилки.

2. Определение зависимости коэффициента влагообмена от скорости движения воздуха в сушильной камере.

Описание установки

Циркуляционная сушильная установка (Рис. 4.1) состоит из сушильной камеры 6 прямоугольного сечения 150x200 мм и трубопровода 2 диаметром 150 мм.

Воздух подогревается электрическим калорифером 10, состоящим из двух секций, общей мощностью 6 кВт.

Температура воздуха регулируется автоматически терморегулирующим устройством 9.

Воздух в сушильную камеру подается центробежным вентилятором 12.

Регулирование расхода воздуха, сбрасывание части отработанного воздуха и засасывание свежего осуществляется с помощью задвижек 1, 3, 11, установленных на трубопроводе.

Скорость воздуха, проводящего через сушильную камеру, измеряется пневмометрической трубкой с, микроманометром ММН 9.

Для измерения параметров воздуха до и после сушильной камеры установлены психрометры 4 и 7.

Влажный материал располагается внутри камеры 6 на рамке, соединенной с циферблатными весами 5. По мере высыхания материала через определенные промежутки времени получают данные для расчета интенсивности испарения влаги из сушимого материала.

Рис. 4.1 Схема циркуляционной сушильной установки:

1, 3, 11 – регулировочные задвижки; 2 – трубопровод; 4,7 – психрометры; 5 –весы; 6 – сушильная камера; 8 –микроманометр; 9 – терморегулирующее устройство; 10 – электрокалорифер; 12 – центробежный вентилятор.

Методика проведения работы

1. Включаются вентилятор и калорифер. При этом задвижка 3 на трубопроводе полностью открыта. Готовность установки к опыту определяется достижением постоянной температуры воздуха перед сушильной камерой.

2. Снимаются размеры образца сушимого материала.

3. Материал помещается на рамку в сушильной камере. Включается секундомер.

4. Через 3 минуты записываются показания весов и термометров психрометра (начало опыта).

5. Через 5 минут снимаются показания микроманометра, термометров и весов (конец опыта).

6. Задвижка устанавливается во второе положение и проводится следующий опыт. Опыты проводят при пяти скоростях движения воздуха в сушильной камере.

7. Извлекается образец материала и снимаются его размеры.

8. Результаты замеров заносятся в протокол испытаний (табл. 4).

Обработка результатов опытов и методика расчета

1. Интенсивность влагообмена определяется по формуле

где ΔW - убыль влаги за время опыта (5 мин), кг; F – поверхность испарения (условно принимается равной геометрической поверхности образца), м². Определяется как средняя до и после сушки; Δt – время опыта, ч.

2. Нарциальное давление водяного нара на поверхности сушимого материала определяется по средней температуре мокрых термометров в опыте

По t^ср_М в табл.1 приложения находит: давление насыщенного водяного пара (сушка производится в периоде насыщенной поверхности).

3. Парциальное давление водяного пара в окружающей среде определяется по формуле

Влагосодержание воздуха α определяется па Id – диаграмме по известным значениям t^ср_М и t^ср_с (Рис.4.2); t^ср_с по аналогии с t^ср_М принимается равным

Рис. 4.2 определение влагосодержания воздуха по Id -диаграмме

4. Коэффициент влагообмена определяется по формуле

5. На основании полученных данных строится график зависимости коэффициента влагообмена от скорости движения воздуха в сушильной камере, т.е.

Таблица 4

Протокол испытаний

Высушиваемый материал -

Барометрическое давление B, Па -