Тепловлагообмен в процессе сушки зерна

В сушильной технике и технологии наибольшее распространение получил конвективный способ сушки, включающий, комплекс процессов: перенос теплоты от агента сушки к зерну, перемещение влаги внутри зерна, унос влаги с поверхности зерносушильной камеры. Причем внутри просушиваемого материала наблюдается неравномерное распределение влаги и температуры. В большинстве случаев концентрация влаги внутри материала больше, чем на его поверхности, а температура (при сушке нагретым воздухом) наоборот, поверхностных слоев больше, чем внутренних. Эта разность концентрации влаги и температуры и представляет движущие силы сушильного процесса, вызывающие перемещение влаги.

При концентрационном переносе (называемое влагопро-водностью) влага движется от мест с большей концентрацией к местам с меньшей концентрацией. И если это перемещение происходит только молекулярными путем, что характерно для коллоидных тел, то такой перенос называется внутренней диффузией влаги, а ее интенсивность zK, кг/(м2 ч), прямо пропорциональна градиенту концентрации влаги VC7 :

fK=-n Zo Vt/ , где D - коэффициент внутренней диффузии влаги (коэффициент влагопроводности), м2 ч;

U- влажность материала, кг/кг с.в.;

Уо - удельная масса сухого материала, кг/м3;

VU - градиент влажности, кг/кг с.в.

Знак минус означает, что вектор zK направлен в противоположную сторону по отношению к вектору V U .

Таким образом, iK есть количество влаги, перемещающейся в единицу времени через единицу изовлажностной поверхности. Коэффициент влагопроводности в процессе сушки не остается величиной постоянной, а зависит от влажности материала, так как диффузия происходит как в виде пара (при переносе адсорбционно-связанной влаги), так и в виде жидкости (при переносе осмотически поглощенной влаги).

При конвективной сушке температура поверхности материала выше, чем в центре, в результате чего создается температурный градиент, вызывающий перемещение влаги в виде жидкости и пара от мест с большей температурой к местам с меньшей температурой. Такое явление называется термовлагопроводно-стью.

Температурный градиент может вызвать расширение защемленного воздуха в капилляре (если это имеет место), и тогда происходит перемещение жидкости в этом капилляре по направлению теплового потока.

Интенсивность термического переноса влаги (термовлаго-проводность zt кг/(м2 ч)) прямо пропорциональна градиенту температуры

h =-D-8 yQ Vt ,

где 6 - коэффициент термовлагопроводности, кг вл./(кг с.в. °C);

V/ - температурный градиент, °С/м.

Коэффициент термовлагопроводности также зависит от влажности материала, то есть обусловлен формой связи с материалом.

Таким образом, общий поток влаги в случае наличия перепада влажности и температуры равен

z=Z)/o(VC7 + ?VO .

При конвективной сушке направление векторов VL7 и Vt противоположно, поэтому термовлагопроводность выполняет отрицательную роль, так как представляет дополнительное сопротивление для концентрационного переноса влаги. В реальных условиях зерносушения температурный градиент невелик, по этой причине принято считать, что поток влаги обусловлен в основном влагопроводностью. Однако явление термовлагопровод-ности играет важную роль при других способах сушки, например, при радиационной сушке (ИК-лучами).

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >