Тепло- та вологообмін в процесі сушіння

1. Сушіння сільськогосподарських матеріалів складається із трьох етапів: переміщення вологи із внутрішніх шарів до поверхні; випаровування вологи з поверхні матеріалу в оточуюче середовище і відведення водяних парів від висушеного матеріалу.

В сушарках конвективного типу нагрітий газоподібний агент сушіння віддає матеріалу теплоту, яка необхідна для випаровування вологи, а також поглинає випарувану вологу.

Між агентом сушіння і матеріалом відбувається волого- і теплообмін. Із певним наближенням цей процес можна розглядати, як випаровування вологи з вільної поверхні

,

де - швидкість випаровування вологи у кг/с із 1 м² поверхні;

- коефіцієнт вологообміну між поверхнею матеріалу і оточуючим агентом сушіння, який залежить від значення швидкості і напряму руху агента сушіння відносно матеріалу, кг/( Н·год);

і - парціальний тиск водяної пари відповідно у матеріалі біля його поверхні та в оточуючому середовищі, Па;

- барометричний тиск, Па.

Таким чином, інтенсифікувати процес сушіння (збільшити швидкість випаровування вологи) можна через збільшення різниці парціальних тисків водяної пари відповідно у матеріалі біля його поверхні та в агенті сушіння. Такий результат можна досягти збільшенням парціального тиску водяних парів у поверхневих шарах матеріалу шляхом підвищення температури нагріву матеріалу. Або зменшенням парціального тиску водяних парів сушильного агенту шляхом зниження його відносної вологості.

Також зростає кількість випаруваної вологи зі зростанням площі поверхні випаровування за інших однакових умов. У випадку сушіння зернових матеріалів бажане досягається при використанні розрихленого або завислого шару. При цьому зменшується площа контакту окремих зерен і відповідно зростає загальна активна площа тепло- і вологообміну.

Із збільшенням барометричного тиску росте парціальний тиск водяних парів , оскільки

,

де - парціальний тиск сухого повітря.

Отже, і швидкість випаровування вологи з матеріалу при цьому зменшується. Тому для інтенсифікації процесу можна використовувати простір із розрідженим повітрям.