DSC03724

suszenie sztuczne. Ciepło do materiału suszonego może jeszcze być dostarczone w inny sposób, aniżeli poprzez czynnik suszący, np. ca pomocą promieni podezer-wonwh lub prądów o wysokiej częstości.

W przeciwieństwie do innych operacji, suszeniu towarzyscy jednoczesne przenikanie masy oraz przenikanie ciepła i to nie ty lko w materiale suszonym, ale także w czynniku suszącym. Okoliczności te brane są pod uwagę przy obliczaniu parametrów urządzeń suszamiczych. do czego potrzebna jest znajomość statyki i kinetyki suszenia. Staty ka pozwala określić zapotrzebowanie na ciepło i na czy nnik suszący. Kinetyka natomiast determinuje czas suszenia oraz gabaryty aparatury.

2.4.15.2. Statyka suszenia

Z faktu, iż suszeniu towarzyszy jednoczesne przenikanie ciepła i masy, wynika istnienie trzech różnych strumieni — dwóch ciepła i jednego masy. pomijając strumień czynnika suszącego. Ukierunkow anie tych strumieni pokazane jest schematycznie na ryś. 2.96.

Rys. 2.96. Wykres obrazujący istnienie trzech różnych strumieni towarzyszących procesowi suszenia

g, — Młamut pracptjwo aefria wmka.iyccgo d.' taaicnahj wwy (*, — nalfJnuc |>e*epły» u wpta maKiwai od Wfnłlii i ł^fOi kit — (utęfeenie yra^tjiwi napoci nckoteoi * maleńrtu

Ciepło wnika od czynnika suszącego do wilgoci zawartej w materiale zgodnie z równaniem:

Q_t « aS(t-Ó) [J/kg]    (2.501)

w którym a oznacza współczynnik wnikania ciepła; i. ó — temperatury czynnika suszącego i wilgoci zawartej w materiale. 5 — powierzchnię styku międzyfazowego. Jednocześnie odparowuje ciecz z natężeniem:

M * KSA m KS(p_m-pJ [kg/s]    (2.502)

gdzie p_m oznacza ciśnienie cząstkowe pary nad cieczą w temperaturze S; p_vl — ciśnienie cząstkowe pary w czynniku suszącym; K — współczynnik przenikania masy.

Odparowywana wilgoć wnosi do czynnika suszącego określoną ilość ciepłu Q_i, równoważną energii zużytej na odparowanie. Energię tę obliczu się z równaniu:

Ót = Wr» rKS(p_m - _PeJ [J/s]    (2.503)

w których r jest ciepłem parowania wilgoci (i kj), Rornm

C> =*^1-0=    12.30*1

Sianowi ciepło zużyte na odparowanie wilgoci

Podczas ogrzewania rosną parametry <8 i p_m Oznacza to. że 1>» maleje. a Oj wzrasta. Po określonym czasie ustała sit? więc równowaga, pns której Oi * vj \V tym stanic ciepło pobierane od czynnika suszącego jest całkowici® zużywane na odparowanie wilgoci. Jednocześnie temperatura § utrzymutc sttę na stałym poziomie i stanowi granicę, do której powietrze może się ochłodzie w wyniku adiabatycznego nawilżania, osiągając ostatecznie stan całkowitego wy sycenia. Temperatury ty nazywa się temperaturą mokrego termometru, Oznacza to. ze przy ()»0 zachodzi tożsamość ó * i_B. co prowadzi do równości:

alt — >_Mł • rK {p_m - p„)    12505)

w której p_m oznacza ciśnienie pary nad cieczą w temperaturze mokrego termometru ł_ro. Ponieważ istnieje funkcyjna zależność p_m ■ f(t_wk nic można w artości t_m obłiczac bezpośrednio z równania (2.5051 Czym się to metodą prób i błędów

Jak wynika z równań 115031 oraz tl303l» suszenie przebiega dopóty, dopóki p_m> p_t9. Ustaje ono. gdy ciśnienie pary wilgoci osiągnie wartość ciśnienia pary nasyconej w danej temperaturze, tj. gdy p_n «■ p_s,

2.4.153. Właściwości powietrza jaku czynnika suszącego

Cztery parametry charakteryzują czynnik suszący Są to wilgotność bezwzględna i względna, zawartość wilgoci ot a z entalpia

Wilgotność bezwzględna powietrza określa zawartość pary wodną) |w kgl w 1 nv' powietrza wilgotnego. Tak zdefiniowana wilgotność jest więc równoważna gęstości pary wodnej t»_p. której ciśnienie cząstkowe wynosi w danych warunkach p_k<.

Z pewnym przybliżeniem można przyjąć, ze powietrze wilgotne podlega prawom gazów doskonałych. Wówczas wilgotność względną qt powietrza zdefiniować można wzorem:

{2 506)

Hm Pm

w którym j»_n, p„ to gęstość pary nasyconej » jej prę/nosc w danych warunkach Podczas suszenia powietrze ulega jednocześnie ochłodzeniu i nawilżeniu Zmienia się przy tym jego objętość. Dlatego wygodniej jest Odnosić) zawartość wilgoci nie do objętości, lecz do jednostki masy powietrza bezwzględnie suchego 11 kg). Zatem w obliczeniach bilansowych stosuje się parametr zawartości wilgoci. V. zdefiniowany jako ilość pary wodnej G_f [kg] przypadającej na ł kg suchego powietrza, czyli:

X -    - °^f [Wg kg]    12.5071

Mp,» kV»

gdzie G_p,.. (i_p,_k o/uac/ają masę i gęstość powietrza bezwzględnie sucłicgo w danych warunkach.

1S7