Сущность процесса сушки. Виды сушки. Формы связи влаги с материалом.

Лекция № 11. Сушка.

План:

1. Сущность процесса сушки. Формы связи влаги с материалом. Виды сушки.

2. Основные физические свойства влажного газа (воздуха). Диаграмма состояния влажного воздуха.

3. Равновесие фаз при сушке.

4. Материальный баланс конвективной сушки.

5. Тепловой баланс конвективной сушки

6. Построение процесса сушки на i-d диаграмме влажного воздуха

7. Устройство и принцип действия сушилок.

8. Пути интенсификации процесса сушки.

Сущность процесса сушки. Виды сушки. Формы связи влаги с материалом.

Сушкой называется процесс удаления влаги из веществ (обычно твердых тел) путем ее испарения и отвода образующихся паров. Часто тепловой сушке предшествуют механические способы удаления влаги (отстаивание, фильтрование, центрифугирование и др.).

Во всех случаях при сушке в виде пара удаляется легколетучий компонент (вода, органический растворитель и т. д.). Этот процесс применяется обычно на конечной стадии технологического процесса с целью обеспечения высоких физико-механических характеристик получаемых продуктов (получение пищевых концентратов, специй, сухого молока, макаронных изделий и т.д.).

По физической сущности сушка является процессом совместного тепломассопереноса и сводится к перераспределению и перемещению влаги под воздействием теплоты из глубины высушиваемого материала к его поверхности и последующему ее испарению. В процессе сушки влажное тело стремится к состоянию равновесия с окружающей парогазовой средой, поэтому его температура и влагосодержание является функцией времени.

Под влагосодержанием тела понимают отношение массы влаги, содержащейся в теле, к массе абсолютно сухого тела. А под влажностью понимают отношение массы влаги, содержащейся в теле, к массе влажного тела.

Различают следующие формы связи влаги с материалом:

химически связанную влагу (не удаляется из влажных тел при нагревании до 100…120°С);

физико-химически связанную влагу (удерживается на внутренней поверхности пор материала адсорбционными силами)

физико-механически связанную влагу (находится в крупных капиллярах, на наружной поверхности продукта и удерживается капиллярным давлением

Под интенсивностью сушки понимают ее скорость, которая по мере приближеняя к состоянию равновесия уменьшается. Скорость процесса является функцией ряда факторов, и в первую очередь внутренней структуры материала и ето теплофизичесних свойств, размеров, формы и состояния внешней поверхности.

В начале сушки материал прогревается и скорость удаления влаги возрастает от нуля до некоторой постоянной величины. В период постоянной скорости сушки удаляется влага, механически связанная с материалом (поверхностная и капиллярная). Процесс продолжается до точки K₁.

В период падающей скорости сушки скорость удаления влаги из материала уменьшается. В этот период удаляется влага, более тесно связанная с материалом.

По способу подвода теплоты различают:

конвективную сушку, проводимую путем непосредственного контакта материала и сушильного агента. Подвод теплоты осуществляется газовой фазой (воздух или смесь воздуха с продуктами сгорания топлива), которая в процессе сушки охлаждается с увеличением своего влагосодержания;

контактную (кондуктивную) сушку, которая реализуется путем передачи теплоты от теплоносителя к материалу через разделяющую их стенку;

радиационную сушку - путемпередачи теплоты инфракрасным излучением;

сублимационную сушку, при которой влага удаляется из материала в замороженном состоянии (обычно в вакууме);

диэлектрическую сушку, при которой материал высушивается в поле токов высокой частоты.

Следует отметить, что при любом способе организации процесса материал находится в контакте с газом (воздухом). В большинстве случаев удалению из материала подлежит вода, поэтому обычно рассматривают систему сухой воздух - пары воды.