7. Сушіння твердих матеріалів

Процес сушіння полягає у видаленні вологи з твердих матеріалів в результаті їх контакту з ненасиченим повітрям або газом. Цим він відрізняється від процесу випаровування², при якому присутність повітря не потрібна. Винятком лише є вакуумне³ сушіння, при якому волога видаляється вакуумною системою з підведенням або без підведення тепла. Не дивлячись на те, що цей процес в технічному відношенні відповідає випаровуванню, він все ж таки віднесений до цього розділу, оскільки в ньому буде розглядатися подібність з вакуумним сушінням.

Швидкість видалення вологи з поверхні і особливо зсередини твердої частинки визначається рушійною силою процесу, яка може бути описана декількома способами. Якщо цей процес розглядати як процес масообміну⁴, то його рушійною силою можна вважати різницю тиску водяної пари на поверхні або всередині частинки і парціального тиску⁵ водяної пари в навколишньому середовищі. Цей процес можна розглядати також і як процес теплообміну , при

1. Волога, вологість - власне вода, що міститься в речовині, напр., мінералі в його природному стані і не відділяється від його частинок без прикладення зовнішніх зусиль. Волога поділяється на дві великі групи - внутрішню та зовнішню. Внутрішня - на хім. зв'язану, капілярну внутрішню і вологу макропор. Зовнішня волога поділяється на хім. зв'язану та гравітаційну (вільну), плівкову (міцно зв'язану та адгезійну) і капілярну зовнішню. [1]

2. Випаровування - процес переходу рідини в газоподібний стан, відбувається при будь-якій температурі (на відміну від кипіння, що відбувається при певній температурі). Рідина, залишена в посудині, повністю випарується, тому що в будь-який час у ній є молекули, досить швидкі (володіють достатньою кінетичною енергією), щоб перебороти міжмолекулярні сили притягання на поверхні рідини і покинути її. Температура рідини, що випаровується, повинна знижуватися, тому що молекули, що її покидають, забирають кінетичну енергію. Швидкість випаровування зростає зі зростанням температури. [2]

3. Вакуум - розріджений стан газу. Розрізняють високий, середній і низький вакуум. Високим називається вакуум, при якому довжина вільного пробігу молегул газу перевищує лінійні розміри посудини, в якій міститься газ; якщо вільний пробіг молекул газу і лінійні розміри посудини є сумірними величинами, то вакуум називається середнім, а якщо вільний пробіг молекул газу менший за лінійні розміри посудини — низьким. На практиці якість вакууму вимірюється в залишковому тиску. Високий вакуум відповідає тиску, нижчому за 10'³ торр. Максимально високий вакуум, який можна досягти в сучасних лабораторіях має тиск в 10^-13 торр.

4. Масообмін - перенесення речовини з однієї фази в іншу у нерівноважних бінарних або багатокомпонентних системах. Включає перенесення речовини від границі розділу фаз всередину фази і перенесення речовини із однієї фази в іншу через поверхню розділу фаз. Розрізняють еквімолярний масообмін, при якому через поверхню розділу у протилежних напрямках переноситься одна кількість компонентів, і нееквімолярний. Рушійна сила масообміну - різниця хімічних потенціалів компонентів.

5. Парціальний тиск - вклад газу певного роду в загальний тиск суміші газів. Згідно із законом Дальтона парціальні тиски окремих компонент суміші газів сумуют.ся.

6. Теплообмін - перенесення теплоти від одного теплоносія до другого або від теплоносія до поверхні тіла, що його нагрівають. [3]

якому питома теплота пароутворення¹ передається волозі твердого матеріалу з навколишнього середовища. В такому разі рушійною силою теплообміну є різниця температур повітря і твердого матеріалу.

Ці фізичні явища використовують для аналізу взаємозв'язків між вологостями, температурами і витратами твердої речовини і повітря. Для відображення цих взаємозв'язків застосовують психрометричну таблицю, яка описана на початку розділу.

Далі буде розглядатися процес періодичного сушіння для полегшення розуміння процесів, що відбуваються в сушарках неперервної дії, а не через його економічні переваги.