Основные характеристики сушки

Сушка

Сушкой называют процесс удаления влаги из твердых материалов испарением. Этот термический процесс является важным звеном многих технологических операций в металлургии, энергетике, при производстве строительных материалов.

Сушка может быть естественной и искусственной. Первая более продолжительна, зависит от времени года и влажности атмосферного воздуха. Поэтому в промышленности используют искусственную сушку.

Основные характеристики сушки

Влага – любая жидкость, которая должна быть удалена из тела при сушке. Количество влаги в материале,выраженное в процентах, называют его влажностью Различают относительную влажность ω (отношение массы влаги к массе всего материала) и влагосодержание ω^с (отношение массы влаги к массе абсолютно сухого материала):

; ;

.

В этих формулах W, G и G_c – соответственно массы влаги, всего материала и сухого материала.

В зависимости от содержания влаги различают три состояния материала по отношению к окружающей среде: влажное, когда материал отдает влагу среде; равновесное, при котором обмен влагой материалом и средой отсутствует: гигроскопическое, характеризующееся забором влаги из окружающей среды.

Для удаления влаги из тела нужно затратить теплоту, количество которой зависит от содержания влаги в материале, а и от формы ее связи с материалом. Различают три формы связи влаги с материалом в порядке уменьшения затрачиваемой энергии на разрыв: химическую, физико-химическую и физико-механическую.

Технологи подразделяют влагу на свободную и связанную. Свободной называют влагу, скорость испарения которой из материала равна скорости испарения влаги со свободной поверхности (парциальное давление пара над поверхностью материала р_м равно давлению насыщенного пара воды р_н). Связанной считают влагу, скорость испарения которой меньше испарения влаги со свободной поверхности (р_м<р_н).

Влага не заполняет всего объема пор материала, в которых может находиться также и воздух. Поэтому высушиваемый материал следовало бы рассматривать при анализе процесса сушки как 3-х компонентную систему, состоящую из собственно материала, влаги и воздуха.

Многие виды сушки характеризуются тем, что высушиваемый материал соприкасается с влажным газом (продуктами сгорания топлива или воздухом). От параметров газа (влажности, температуры, энтальпии) зависит скорость и качество сушки.

В процессе сушки материал уменьшает свои размеры. Это явление называется усадкой. Величина усадки зависит от вида связи влаги с материалом. В большинстве случаев связь между влагосодержанием и усадкой линейна. Поверхностные слои с минимальной влажностью стремятся сократиться, чему препятствуют глубинные слои с большей влажностью. Поэтому поверхностные слои испытывают напряжение растяжения, а центральные – сжатия.