СРЕДА ДЛЯ КОНВЕКТИВНОЙ СУШКИ

Воздух

Воздух, имеющий определенный тепловой потенциал, обладает способностью поглощать воду из влажных твердых тел. Этот процесс называется испарением. Кроме того, за счет конвекции теплый воздух нагревает соприкасающийся с ним материал. При традиционной конвективной сушке воздух играет роль сушильного агента.

Собственно воздух представляет собой смесь газов в постоянном соотношении: 21% кислорода, 78% азота и 1% вторичных газов: аргона, двуокись углерода и водорода; данная смесь представляет собой «сухой воздух». Кроме того, смесь обычно содержит водяной пар и в этом случае называется «нормальный воздух».

Как правило, окружающий воздух среды содержит некоторое количество пыли и взвесь частиц вредных веществ.

При постоянном атмосферном давлении смеси воздух–пар увеличение температуры вызывает расширение сухого воздуха и, как следствие, снижение его давление и соответствующее увеличение давление пара. Другими словами: чем выше температура, тем большее количество водяного пара может содержать воздух (Схема 1, Таблица 1).

Воздух, содержащий при данной температуре максимально возможное количества пара, называют «насыщенным», а соответствующее давление пара - «давлением насыщения».

Фактическое содержание водяного пара в воздухе в процентном соотношении к его содержанию в насыщенном воздухе при той же температуре, называется «относительной влажностью воздуха» (UR%). Влажность воздуха меньше 100% означает, что давление пара ниже давления насыщения и, следовательно, воздух может абсорбировать водяной пар из зон, где давление пара выше. Процесс испарения определяется этим соотношением.

Испарение характеризуется поглощением влаги с влажных поверхностей, где давление выше, чем давление пара в ненасыщенном воздухе. Справедливо и обратное заключение: насыщенный воздух не может поглощать избыточное количество пара с влажной поверхности, т.е. не может высушивать. Лист 1, Таблица 1 показывает, что чем ниже относительная влажность и выше температура (Т)воздуха, тем больше воды он может поглотить при испарении.Однако в процессе испарения воздух теряет часть содержащейся в нем теплоты и его Т падает, в то время как UR увеличивается. Когда UR достигает 100%, воздух насыщается и теряет способность абсорбировать влагу.

Из Листа 1 Таблицы 1 (колонка «i») хорошо видно, что воздух содержит определенное количество тепла, величина которого тем больше, чем выше Т и UR. Благодаря явлению теплообмена между телами воздух, соприкасаясь с древесиной, способен передавать ей тепло (за счет конвекцией) и нагревать ее до своей температуры. При увеличении содержания водяного пара в воздухе его нагревательная способность значительно возрастает, что связано с повышением коэффициента теплопередачи. Кроме того, воздух (помимо удельной теплоемкости) содержит теплоту парообразования, которая при конвективном нагреве в 6-10 раз больше, чем теплосодержание сухого воздуха. Поэтому при одной и той же температуре интенсивность нагревания влажным воздухом выше, чем сухим. Эффективность нагревания увеличивается при частичной конденсации водяного пара на поверхности нагреваемого тела.

В процессе теплообмена воздух охлаждается, Т уменьшается и, как следствие, увеличивается UR. Когда температура насыщенного воздуха опускается ниже температуры насыщения, избыток пара удаляется в виде жидкости. Данное явление известно как «конденсация». Значение температуры воздуха при достижении состояния насыщения называется «точкой росы».

Стр.8

Кратко описанные выше процессы развиваются в обратном направлении при нагревании воздуха. Действительно при постоянном содержании пара в воздухе повышение его температуры (см. Лист 1, Таблица 1) приводит к уменьшению UR и увеличению теплосодержания. При необходимости UR можно еще понизить, добавляя (при воздухообмене), как правило, наружный воздух с меньшим содержанием пара.

Воздух, поступающий из внешней среды, охлаждает воздух, находящийся внутри, и поэтому его необходимо нагреть до первоначального значения Т. Воздух, поступающий из окружающей среды, обычно холоднее того, что находится внутри камеры; и чем холоднее поступающий воздух, тем меньшее в нем содержание пара при той же UR. Вот почему интенсивность воздухообмена в зимнее время года существенно ниже, чем летом.

Кроме приведенных выше параметров существенное влияние на процесс сушки оказывают скорость и характер циркуляции воздуха, контактирующего с древесиной. Эффективность нагревания и испарения возрастает при увеличении скорости, минимальное значение которой равно 2 м/сек, и степени турбулентности воздушного потока. Кроме того, интенсивность теплообмена выше, если воздушный поток движется под углом к поверхности (максимум достигается при угле 90°), а также, если поверхность имеет неровности.

Определенный интерес представляют также следующие закономерности:

1) при той же температуре Т, более влажный воздух является более легким;

2) при одинаковой UR, теплый воздух (значение Твыше) легче, чем холодный;

3) перегретый пар (ненасыщенный) способен поглощать влагу пока не станет насыщенным, это явление позволяет производить сушку паром;

4) при давлении воздуха ниже нормального атмосферного давления (промышленный вакуум) вода закипает при температуре менее 100 °С, что позволяет при чередовании давления и вакуума проводить сушку при более низких температурах. Это дает возможность быстрее и качественнее сушить древесные породы, особенно чувствительные к высоким температурам.