Период падающей скорости сушки

Период падающей скорости сушки – это второй период процесса высушивания продуктов. При этом, как следует из кривых скорости сушки, кинетические показатели являются более сложными. На данном этапе сушки начинает удаляться связанная влага, а частичное давление водяных паров на поверхности высушиваемого продукта становится немного меньше давления чистой жидкости при неизменной температуре. На данном этапе давление водяного пара представляет собой функцию температуры высушиваемого продукта и его влагосодержания на поверхности, которая, в свою очередь, зависит от скорости движения влаги в продукте. Таким образом, скорость высушивания во втором периоде зависит не только от испарения жидкости в воздух, но и от влагопроводимости продукта, то есть скорость сушки характеризуется явлениями, связанными с движением жидкости внутри высушиваемого продукта. Предположим, что на втором этапе сушки главной движущей силой всего процесса становится разность между содержанием жидкости в продукте W и равновесным содержанием жидкости W_р, тогда выражение для скорости сушки во втором периоде будет записано следующим образом:

(1)

где K - это коэффициент сушки, характеризующий интенсивность влагообмена.

Во втором периоде сушки первоначальное влагосодержание в продукте равно критической влажности W_к (рисунок 1), точнее, приведённой критической влажности. На рисунке 1 показано, как может определяться приведённая критическая влажность. Предполагается, что линия сушки во втором периоде представлена прямой. Для её построения проводится линия АВ таким образом, чтобы она отсекала одинаковые площади (на рисунке 1 эти площади заштрихованы). В зависимости от типа кривой сушки, точка К_п может находиться справа либо слева от точки K₁. Точке К соответствует приведённая критическая влажность W_кп Проинтегрируем уравнение (1) в пределах от W_кп до W₂

где W₂ — конечное влагосодержание в высушенном продукте.

Исходя из данного выражения, получаем продолжительность второго периода сушки:

(2)

Коэффициент сушки К определяется опытным путём. Предположим, что на втором этапе кривая скорости сушки может быть заменена на прямую, как показано на рисунке 1, тогда коэффициент сушки можно выразить следующим образом:

(3)

где R - определяющий геометрический размер высушиваемого материала;
для пластины R равен половине её толщины;
? - коэффициент внешнего влагообмена, выраженный в м/ч;
а_m - коэффициент потенциалопроводности переноса массы, выраженный в м²/ч. Данный коэффициент равен коэффициенту проводимости температуры и зависит, главным образом, от формы связи влаги с продуктом и температуры самого продукта. Он характеризует внутреннее перемещение влажности.

Считается, что расчёт лучше всего производить по зонам, поскольку в процессе высушивания, при введении коэффициента сушки, коэффициенты влажности остаются неизменными. Выражение (3) показывает, что, с увеличением размеров высушиваемого продукта, коэффициент сушки К снижается, что влечёт за собой увеличение длительности процесса сушки, как показано в уравнении (2). Из вышесказанного следует, что на втором этапе сушки значительную роль выполняют геометрические размеры высушиваемых продуктов, их влажность и влагопроводность. Кроме того, немаловажное значение, хотя и в меньшей степени, чем в первом периоде, имеют скорость перемещения воздуха и их параметры.

Материал подготовлен по книге "ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ СУШКИ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ", О.В. Чагин, Н.Р. Кокина, В.В. Пастин : Иван. хим. - технол. ун-т.:Иваново. 2007. 138 с.