Лекции по "Теплотехнике"

     Зневажаємо  термовологопровідністю для конвективної сушарки.

     Рівняння  прийме вигляд:                                                              

 (10)

     Це диференціальне рівняння можна вирішувати, знаючи закон розподілу вологості в матеріалі (початкові умови) на початку сушіння і вираз для щільності потоку вологи з поверхні матеріалу в навколишнє середовище (граничні умови).

     У період постійної швидкості сушіння вологу можна вважати рівномірно розподіленої по перетині матеріалу, тобто при t=0 w^c=const, для цього періоду коефіцієнт вологопровідності k_вн і інтенсивність випару вологи з поверхні матеріалу m є постійними. І так інтегруючи це рівняння для вище перерахованих умов і заміняючи вологість w^c, виражену в кг/кг сухої речовини, вологістю w, вираженої в %, одержують вираз для швидкості сушіння в I період:

 (11)

де     m - інтенсивність  сушіння;

G_св - маса абсолютно сухого матеріалу;

F  - поверхня випару;

w₁ і w_ко1 - початкова вологість і 1 критична вологість матеріалу відповідно;

t_до1 - тривалість сушіння за I період при зміні вологості від w₁ до w_ко1.

     Отримане  рівняння є рівнянням прямої ВС на кривій швидкості сушіння.

     З нього  визначається тривалість сушіння за I період (Рис.18):

 (12)

або при сушінні  до деякої кінцевої вологості w₂ маємо:

        при    (13)

     Для періоду падаючої швидкості розрахунок швидкості сушіння значно ускладнюється внаслідок складної і різної конфігурації кривих швидкості сушіння. Тривалість сушіння в цей період може бути визначена приблизно за допомогою коефіцієнта швидкості сушіння k_c.

     Для розрахунку k_c використовують експериментальну криву швидкості сушіння даного матеріалу, заміняючи в ній криволінійний відрізок (відповідний II періоду сушіння) похилою прямою, проведеної з крапки w_р до горизонтальної прямолінійної ділянки (Рис.18).

     Верхній кінець цієї прямої відповідає приведеній критичній вологості w_к.п , що заміняють у першому наближенні першу критичну вологість w_кр1.

     При цьому рівняння кривої  швидкості  сушіння для другого періоду  може бути визначене у вигляді:

        (14)

де    - коефіцієнт швидкості сушіння.

     N - швидкість  сушіння в перший період.

     У результаті інтегрування цього рівняння в межах  від w_к.п до w₂ (кінцева вологість матеріалу після сушіння) одержуємо:

         (15)

     Відкіля тривалість сушіння за другий період визначають по рівнянню:

    (16)

     Загальна  тривалість сушіння складе:

   (17)

     Цей метод розрахунку тривалості сушіння  з використанням коефіцієнта  швидкості сушіння k_c, запропонований А. В. Ликовим, найбільш розповсюджений. Перевага його в тім, що цим методом приблизно враховуються реальні умови сушіння, що протікає в другому періоді при перемінному режимі. Більш точна зміна стану сушильного агента в процесі сушіння і застосування коефіцієнта вологопровідності зі зміною вологості матеріалу можна врахувати, розбиваючи другий період сушіння на кілька етапів і підсумовуючи їхньої тривалості для визначення часу сушіння за весь період.

     Запропоновані також інші наближені емпіричні  рівняння, що дозволяють з тим чи іншим ступенем точності розрахувати тривалість сушіння. Їх загальний недолік - ці рівняння придатні тільки для тих матеріалів і умов, для яких вони були отримані.

     У багатьох випадках, з огляду на складність визначення швидкості і тривалості сушіння в різні періоди процесу, робочий обсяг конвективних сушарок V_p знаходять приблизно, користаючись середньою дослідною величиною напруги обсягу сушарки по волозі А [кг/м³год] - параметром, що виражає кількість вологи, що видаляється при подібних умовах в одиниця об'єму сушильної камери. При цьому робочий обсяг сушарки визначається простою залежністю:

  ,           (18)

W - загальна кількість  вологи, що видаляється за весь  процес сушіння.