Тема 7 изучение кинетики сушки

 

Цель работы: Изучение протекаемого процесса сушки во вре­мени

и построение кривых скорости сушки.

 

I. Теоретические сведения

Обезвоживание твердых и влажных пищевых материалов осуществляют двумя способами:

1. Без изменения агрегатного состояния. При этом способе
влага удаляется механическим путем, например - прессованием
центрифугированием. Способ позволяет удалить лишь часть не
химически связанной влаги из материала.

2. С изменением агрегатного состояния влаги. При этом способе к материалу подводится тепло, с целью удаления влаги из
него в виде пара. Такой процесс удаления влаги из материалов на­зывают тепловой сушкой или просто сушкой.

По способу передачи тепла материалу различают:

Конвективную сушку - сушку горячим воздухом или топочными газами. При соприкосновении с горячим газом материал нагревает­ся, влага из него испаряется и в виде пара удаляется с газом. Газ является теплоносителем и влагопоглотителем и называется су­шильным агентом.

 

 

W = G

 

где: - масса влаги в материале, кг;

- масса влажного материала, кг;

- масса абсолютного сухого материала, кг.

 

Влагосодержанием материала - называется отношение массы

влаги к массе абсолютного сухого материала, кг/кг:

 

Влага из материала будет переходить в окружающий воздух, /т.е. произойдет процесс сушки/.

Обозначив количество испаряющихся при сушке влаги δω, поверхность фазового контакта F и время сушки δτ, выразим скорость сушки как

 

Скорость сушки существенно изменяется с изменением влажности материала. В начале процесса скорость сушки оказывается постоянной, независящей от материала. В этот период постоянной скорости, или первый период, испарение влаги из материала происходит как со свободной поверхности воды. В процессе сушки в этот период лимитируется конвективный диффузией паров воды с поверхности раздела фаз в ядро воздушного потока. Диффузное сопротивление влагопроводимости

внутри влажного материала не оказывает существенного влияния на процесс сушки в первый период и скорость сушки определяется только диффузией во внешней области.

Кинематический закон для периода воздушной сушки выражается уравнением:

 

/5/

 

где: - количество испаряемой влаги в кг/сек;

- коэффициент массоотдачи в кг/м² сек;

- поверхность фазового контакта, м²;

- парциальное давление водяного пара в насыщенном

воздухе при температуре поверхности влагоотдачи;

- действительное парциальное давление водяного па­ра в

окружающем воздухе.

Первому периоду сушки соответствует изменение влагосодержания материала в пределах от d_н /начальное влагосодержание/ до d_кр /критическое содержание/

 

При влажности материала ω<ω_кр наступает второй период сушки - период уменьшающейся скорости сушки. Для второго пери­ода сушки характерным является то, что процесс сушки в этот период лимитируется массопроводностью внутри влажного материа­ла, а диффузия паров воды от поверхности раздела фаз в ядро воздушного потока не оказывает существенного влияния на процесс сушки.

Кинетический закон для периода выражается уравнением:

/6/

 

где: - количество испаряемой. влаги, кг/с;

- коэффициент скорости сушки в кг/м² с, кг/(кг.сух.мат);

F - поверхность фазового контакте, м²;

- влагосодержание материала в данный момент в

кг/(кг.сух.мат.):

- равновесное влагосодержание в кг/кг.сух.мат.).

С помощью кривой сушки можно построить кривую скорости сушки. Тангенс угла наклона касательной и кривой в какой-либо точке равен производной δd/δτ, т.е. скорости сушки.

Например, точка D при влагосодержании d тангенс угла

наклона касательно к оси абцисс равен отношению отрезков с учетом масштабов Мd по оси ординат и Мτ по оси абцисс.

Проводя касательные в ряде точек, можно построить кривую скорости сушки. Для этого откладываем по оси абцисс влагосодержание d, по оси ординат соответствующие значения δd/δτ

2. Ход работы

Влажны материал подвергается комбинированной сушке за счет нагрева от поверхности чашки весов и излучения лампы на­каливания.

Опыт проводят с использованием влагомера, на чашку кото­рого кладут исследуемый влажный материал, предварительно замерив его размеры /поверхность/ и взвесить.

Передвижную шкалу влагомера подводят верхним делением под стрелку и включают лампу накаливания. Отмечают время опыта. Через 1,5 – 2 мин. записывают показания прибора. Замеры проводят для получения постоянного значения влажности (последние три замера дают одинаковые показания).

По полученным для каждого момента времени значение влажности строят изменения влажности во времени.

 

 

3. Контрольные вопросу.

1. В чем состоит цель работы?

2. Назовите способы обезвоживания.

3. Укажите способы передачи тепла материалу.

4. Что такое влагосодержание материала?

5. Почему линия сушки стало кпиеой линией?

⇐ Предыдущая567891011121314Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: