Статика и кинетика сушки

Способы удаления влаги и виды сушки

Влага может быть удалена различными способами:

1. Механическими – путём прессования, отстаивания, фильтрования и центрифугирования. Такими способами удается удалить влагу, не имеющую прочной связи с материалом.

2. Физико-химическими – путём поглощения гигроскопическими материалами: хлористым кальцием, серной кислотой и др. Удаление влаги таким способом дорогое и сложное. Его применяют главным образом для обезвоживания газов.

3. Тепловыми – путём испарения, выпаривания и конденсации. Эти способы широко применяются, когда требуется достаточно полное удаление влаги.

Процесс удаления влаги из материала с использованием тепловой энергии для испарения влаги и с отводом образующихся паров называется сушкой.

Различают естественную и искусственную сушку. Чаще всего естественную сушку применяют на небольших сезонных кирпичных заводах для сушки кирпича-сырца.

Основным видом сушки при производстве строительных материалов и конструкций является искусственная сушка.

Процессы сушки и применяемые для них установки классифицируют по различным признакам. К наиболее существенным из них следует отнести: способ подвода тепла, давление в рабочем пространстве, характер работы установки, направление движения материала и сушильного агента, конструктивные признаки.

1. По способу подвода тепла различают сушку конвективную, когда тепло к материалу от теплоносителя передается конвекцией при их непосредственном соприкосновении; контактную, когда тепло к материалу подводится теплопроводностью через стенку, разделяющую материал и теплоноситель; радиационную, когда нагрев материала происходит путём теплового излучения; диэлектрическую, когда материал нагревается под действием электрического поля высокой частоты; сублимационную, когда при низких температурах и глубоком вакууме влага, находящаяся в твёрдой фазе, испаряется без перехода в жидкое состояние.

2. По давлению в рабочем пространстве различают атмосферные сушилки, где давление не отличается существенно от атмосферного, и вакуумные, работающие под давлением, которое значительно ниже атмосферного.

3. По характеру работы сушилки бывают периодического и непрерывного действия.

4. По направлению движения материала и сушильного агента различают прямоточные и противоточные сушилки.

5. По конструктивным особенностям сушилки бывают камерные, туннельные, шахтные, конвейерные и др.

Процесс перехода влаги, находящейся в твёрдом материале, из жидкой среды в газообразную может протекать лишь в том случае, если давление пара над поверхностью материала больше парциального давления его в окружающей газообразной среде. Как и в других процессах, различают две стороны сушки – статику и кинетику.

Статика сушки устанавливает связь между начальными и конечными параметрами участвующих в сушке веществ (материала и сушильного агента) на основе уравнений материального и теплового балансов; из статики сушки определяется состав материала, расход сушильного агента и расход тепла.

Кинетика сушки устанавливает связь между изменением влажности материала во времени и параметрами процесса (свойства и структура материала, его размеры, гидродинамические условия обтекания материала сушильным агентом и др.).

Уравнения кинетики сушки характеризуют процесс удаления влаги из материала во времени и используются для определения продолжительности и режима сушки.

Для расчёта процесса сушки и создания рациональных конструкций сушилок необходимо совместное рассмотрение статики и кинетики сушильного процесса.