- •Первый период сушки
- •Второй период сушки
- •1. Прямоток.
- •2. Противоток
- •3. Схема абсорбции с рециркуляцией жидкости.
- •1.Опорная тарелка. 2. Шаровая насадка. 3.Ограничительная тарелка. 4.Оросительное устройство. 5.Брызгоотбойник.
- •Принципиальные схемы экстракции.
- •1. Однократная экстракция для частично растворимых жидкостей.
- •2. Многократная экстракция для частично растворимых жидкостей.
- •Материальный баланс.
- •3. Противоточная экстракция для частично растворимых жидкостей.
- •Адсорбция
- •Краткая история.
- •Адсорбенты.
- •Теории адсорбции.
- •Равновесие в процессе адсорбции.
- •Принципиальные схемы адсорбции
- •Адсорбция с неподвижным зернистым адсорбентом.
- •Частные случаи.
- •Резюме.
- •Адсорбция с псевдоожиженным стационарным слоем адсорбента
- •Адсорбция с движущимся зернистым адсорбентом
- •Расчёт адсорбера.
- •Кристаллизация
- •Методы кристаллизации
- •Статика
- •Кинетика
- •Образование центров кристаллизации.
- •Рост кристаллов.
- •Конструкции кристаллизаторов
- •Расчёт кристаллизаторов.
- •1. Материальный баланс.
- •2. Тепловой баланс.
- •3. Расчёт основных размеров.
КИНЕТИКА СУШКИ
Исследование кинетики сушки обычно начинают с получения опытной зависимости влагосодержания и температуры материала от времени процесса сушки
;
Зависимость получается в лабораторной работе №24.
Лабораторная установка \схема есть в учебнике Стабникова\ отличается постоянством температуры воздуха \t=const\ от реальной сушилки, в которой t=var. Схема установки представлена на рис. 177.
Рис. 177. Схема лабораторной циркуляционной сушилки.
1- вентилятор, 2- электрокалорифер, 3- сушильная камера, 4- влажный образец, 5- весы.
Влажный образец 4 /кусок асбеста/ подвешивается на рычаг весов 5 в сушильной камере 3. Фиксируется убыль массы образца с течением времени. Данные сводятся в таблицу 10.
Таблица 10.
Данные по сушке влажного образца.
Масса образца G, г |
Продолжительность сушки , мин |
Влагосодержание % U |
Gн =130г |
0 |
Uн= |
--- |
--- |
--- |
--- |
--- |
--- |
Gкон.= 60г |
90 |
Uкон. |
Предварительно определяется масса абсолютно сухого образца Gсух. Тогда влагосодержание образца определяется по формуле:
Данные таблицы 10 представляются на графике рис. 178.
Рис. 178. Опытная кривая сушки.
На опытной кривой сушки фиксируются:
Uн.; Uкр.; Uкон.; Uр.; 1; 2.
Критическое влагосодержание фиксируется на изломе прямой линии в криволинейную / Uкр./. Равновесное влагосодержание Uр. фиксируется горизонталью, к которой стремится кривая сушки при .
В реальной сушилке можно зафиксировать изменение температуры воздуха и материала с течением времени / Рис.179/.
В 1934 году А.В.Лыков предложил названия периодов сушки:
1- период постоянной температуры материала, 2- период повыщающейся температуры материала. Однако предложение не получило распространения.
В 1936 году американский ученый Т.К.Шервуд продифференцировал кривую сушки на рис. 178 и представил зависимость:
Шервуд ввёл понятия:
1- период постоянной скорости сушки,
2- период убывающей /падающей/ скорости сушки.
Рис. 179. Изменение температуры воздуха и материала в реальной прямоточной сушилке. 1- воздух, 2- материал.
Построение /график/ Шервуда представлено на рис.180.
Рис. 180. Кривая скорости сушки по Т.К. Шервуду.
1- период постоянной, 2- период убывающей скорости сушки.
Фиксируются: N=a1/b1 – скорость сушки в первом периоде,
- коэффициент сушки.
Понятие процесса скорости сушки по Шервуду / изменение влагосодержания материала с течением времени/ не совпадает с понятием скорости сушки по дисциплине ПАПП / количество влаги, испарённое с единицы поверхности материала в единицу времени. [кг/(м2 . с] /155/
Первый период сушки
В первом периоде удаляется т.н. поверхностная влага и процесс сушки аналогичен процессу испарения влаги со свободной поверхности при
одинаковых условиях. Схема испарения показана на рис. 181.
Рис. 181. Схема испарения влаги в первом периоде сушки.
Считается, что парциальное давление водяного пара в пограничном слое над поверхностью влаги достигает насыщения, т.е.
Рм=Рн
Тогда движущая сила по Дальтону
Р= Рн-Рп
В первом периоде cушка рассматривается как тепломассообменный процесс. Дифференциальное уравнение массоотдачи
/156/
где - коэффициент массоотдачи, кг/ м2 .с.Па .
Более удобно использовать влагосодержание воздуха
/157/
Количество испаренной влаги прямо пропорционально количеству подведенного тепла из воздуха.
Дифференциальное уравнение теплоотдачи
/158/
интегральные уравнения для /157, 158/
, кг /157а/
, кДж/158а/
Зависимости /157а , 158а/ позволяют рассчитать и Для определения коэффициентов скорости и применяют критериальные уравнения /В.Ф. Фролов. Моделирование сушки дисперсных материалов. -Л. :Химия, 1987.-208 с., с.6/
/159/
/160/
где ; - критерии Нуссельта,
; - критерии Прандтля,
- критерий Гухмана,
-критерий Рейнольдса,
- температуры сухого и мокрого термометра,
-коэффициент диффузии,
- характерный линейный параметр.
Для определения средней разности температур и влагосодержаний воздуха применяется диаграмма Рамзина /рис. 182/
Рис. 182. Определение параметров воздуха для первого периода
сушка.
Средняя разность температур /рис. 183/
Рис. 183. К определению средней разности температур.
Средняя разность влагосодержаний воздуха /рис. 184/.
Рис. 184. К определению средней разности влагосодержаний воздуха.
Основная масса влаги удаляется в первом периоде сушки. Удаление поверхностной влаги не влияет на качество материала и не зависит от его свойств. Материал экранирован влагой и не боится перегрева, его температура остается неизменной / Qм =const /. Поэтому интенсификация прогресса сушки осуществляется в основном в первом периоде.
Пути интенсификации.
1. Увеличение температуры сушильного агента / tс и tср /.
2. Уменьшение относительной влажности сушильного агента
/ увеличение dср /.
3. Увеличение скорости сушильного агента / увеличение /.
4. Увеличение поверхности контакта фаз F / измельчение, раздробление материала /.
Этим условиям в наибольшей степени отвечают высокоинтенсивные конвективные сушилки:
1. Пневматические,
2. Распылительные,
3. Аэрофонтанные,
4. Кипящего слоя,
5. Циклонные.
Конструкции некоторых сушилок представлены на рис. 185 - 194
/данные М-ТИ/.