Методы расчета продолжительности сушки

Изложенная в § 1…6 методика теплового расчета зерносушилки основана на материальном и тепловом балансах сушильной и охладительной камер. Расчет проводят, исходя из предположения, что зерно отдает столько влаги, сколько может поглотить ее воздух с определенными параметрами. В этом смысле расчет носит статический характер и будет приближенным. Конечный результат расчета в значительной мере зависит от численных значений параметров, которыми задаются в расчете: температуры и влажности зерна, температуры и влажности отработавшего агента сушки и наружного воздуха.

Статический расчет ведут, исходя из средней скорости сушки и вне связи со скоростью нагрева зерна. Между тем сушка зерна – это типичный нестационарный процесс, скорость которого лимитируется внутренним переносом влаги. В большинстве случаев сушка зерна протекает с убывающей скоростью испарения. Процессы испарения влаги и нагрева зерна, будучи взаимосвязанными, протекают с разной скоростью. Зерно, как правило, быстро нагревается и медленно отдает влагу. В связи с этим продолжительность сушки и возможное снижение влажности зерна ограничиваются достижением предельно допустимой температуры зерна.

Все это требует применения кинетических методов расчета зерносушилок, увязанных с действительной скоростью нагрева и сушки зерна. Необходимость в таких методах расчета очевидна в связи с внедрением новых интенсифицированных способов сушки зерна.

Для увязки статического расчета зерносушилки с кинетикой процесса сушки нужно знать кривые сушки. На их основе сушильная камера может быть разбита на зоны и расчет проводят по зонам. Продолжительность сушки зерна до заданной влажности также рассчитывают по зонам.

Проведение экспериментов, необходимых для построения кривых сушки зерна при разных режимах, является трудоемкой операцией. Поэтому в инженерных расчетах все более широкое применение получают методы определения продолжительности сушки по уравнениям, полученным в результате обработки экспериментальных данных. Каждое из таких уравнений описывает процесс сушки какой-либо группы однородных материалов.

Г.К. Филоненко предложил проводить расчет продолжительности процесса по приведенной скорости сушки, представляющей собой отношение скорости сушки в любой данный момент к скорости сушки в первый период , т. е.

.

Приведенную скорость сушки определяют по формуле

,

где - влажность материала в любой момент сушки; - равновесная влажность материала для заданного режима сушки.

Показатель степени определяется характером связи влаги со скелетом вещества. Значения коэффициентов и зависят от толщины материала; их находят опытным путем.

Широкое применение для расчета продолжительности сушки пищевых продуктов получил метод А.В. Лыкова с использованием коэффициента сушки, который позволяет найти продолжительность сушки материала от любой начальной влажности до заданной конечной в период убывающей скорости сушки. Для расчета продолжительности сушки во втором периоде используют уравнение

,

где – коэффициент сушки, определяемый экспериментальным путем; - влажность материала в критической точке; – равновесная влажность материала для заданного режима сушки.

Общую продолжительность сушки от влажности до влажности находят:

. (108)

Ограниченность метода расчета по коэффициенту сушки обусловлена допущением постоянства коэффициентов влагопереноса, которые в действительности изменяются со снижением влажности и повышением температуры материала. В связи с этим для повышения точности расчета рекомендуется разбивать сушильную камеру на зоны, используя средние значения коэффициентов влагопереноса для соответствующей зоны. Применительно к сушке зерна в шахтных сушилках с толщиной продуваемого слоя 100…250 мм при режимах, рекомендованных для продовольственной пшеницы, значения коэффициентов сушки находятся в пределах .

Для расчета продолжительности сушки зерна в шахтных сушилках предложено следующее уравнение:

, (109)

где значения коэффициентов и различны для разных культур.

Так, для мягкой пшеницы . Значение принято равным 10%. Величину определяют по формуле

.

Парциальное давление насыщенного пара будет:

.

Удельную поверхность испарения рассчитывают по поверхности зерна и массе сухого вещества. Для пшеницы .

Предложен также метод расчета продолжительности сушки зерна, увязанный с кинетикой его нагрева. В основу решения задачи положено интегрирование уравнения теплового баланса для сушильной камеры. Применительно к сушке зерна в псевдоожиженном слое уравнение для расчета продолжительности процесса имеет вид:

, (110)

где – удельная теплоемкость зерна при , ; – удельная теплоемкость воды, ; – скорость сушки; и – коэффициенты зависящие от режима сушки и начальной влажности зерна; – температура зерна в момент времени ; – начальная температура зерна.

Скорость сушки и коэффициенты и находят по следующим формулам:

; (111)

;

,

где – температура агента сушки при входе в слой зерна; – коэффициент, зависящий от температуры ; – массовая скорость агента сушки, ; – толщина зернового слоя, м; – насыпная масса зерна, кг/м³; – удельная теплоемкость воздуха, ; –удельные потери теплоты в окружающую среду через стенки сушильной камеры, .

Уравнение (110) позволяет рассчитать продолжительность процесса сушки зерна в псевдоожиженном слое до достижения зерном предельно допустимой температуры.

Дата добавления: 2015-11-04