Перемещение влаги внутри твердого материала

При испарении влаги с поверхностью материала внутри него возникает градиент влагосодержания, что и обеспечивает дальнейшее перемещение влаги из внутренних слоев материала к его поверхности (внутренняя диффузия влаги). В I период сушки лимитирующее влияние на скорость сушки имеет скорость поверхностного испарения (внешняя диффузия). Однако, после того как влагосодержание на поверхности снижается до гидроскопической и продолжает уменьшаться т.е. II период сушки, определяющее значение для скорости процесса приобретает внутренняя диффузия влаги.

В I период сушки влага внутри материала перемещается в виде жидкости (капиллярная и осмотически связанная влага).

 С начала II периода сушки начинается неравномерная усадка материала. На стадии равномерно падающей скорости наблюдается местные углубления поверхности испарения и начинается испарение внутри материала. При этом капиллярная влага, и некоторая часть абсорбционно связанной влаги перемещаются внутри материала в виде паров. В дальнейшем поверхностный слой материала постепенно полностью высыхает, внешняя поверхность испарения становится меньше геометрической поверхности материала и соответственно возрастает доля сопротивления внутренней диффузии влаги. Поэтому на стадии неравномерно падающей скорость II периода наиболее прочно связанная с материалом абсорбционная влага перемещается внутри него в виде пара.

Явление переноса влаги внутри материала называется влагопроводностью. Поток влаги В, перемещается внутри материала, пропорционально градиенту концентрации влаги :

                                                                           (5.22)

Знак минус в правой части этого выражения показывает, что влага движется от слоя с большей к слою с меньшей концентрации влаги, т.е. в направлении, противоположном градиенту концентрации. Заменой  получим:

                                                                           (5.23)

Здесь - коэффициент влагопроводности, - плотность сухого материала.

По физическому смыслу  представляет собой коэффициент внутренней диффузии влаги в материале и выражается м²/ч,

Коэффициент  зависит от формы влаги связи влаги с материалом, влагосодержания материала и температуры сушки определяется экспериментально.

Материальный баланс конвективной сушки.

Материальный баланс по высушиваему материалу является общим для всех видов сушки.

Цель составления материального баланса – определение количества испаренной влаги , определение расхода сушильного агента .

Если обозначить через расходы исходного и высушенного материала; их влажности, расход удаляемой влаги из материала, то можно записать общий баланс в виде:

                                          (5.24)

баланс по сухому твердому материалу :

                    (5.25)

Из уравнений (5.24) и (5.25) находим :

                                    (5.26)

Используя вязь между влажностью   и влагосодержанием в виде

, получим:

                                    (5.27)

Эта влага  в процессе сушки поступает в виде пара в сушильный агент, влагосодержание которого повышается. Таким образом, для газовой фазы можно записать:

                           (5.28)

где расход абсолютно сухого газа (кг/с); влагосодержание газа соответственно на входе и на выходе из сушильной камеры в расчете на 1 кг сухого газа в кг.

Определяем :

                                      (5.29)

Удельный расход сухого газа (в кг абсолютно сухого газа на 1 кг испаряемой воды):

                                 (5.30)