Тепло- и влагоперенос при сушке зерна подчиняется общим законам тепло- и массопереноса и является его частным случаем.
В процессе сушки влажность, температура зерна и скорость его обезвоживания изменяются во времени. В общей теории сушки эти изменения принято иллюстрировать графически в виде кривых сушки, скорости сушки и температурных кривых. Влажность зерна в процессе сушки находят расчетным путем по убыли массы влаги.
Кривая сушки. Она характеризует изменение средней ( интегральной ) влажности материала wc во времени τ. На рисунке (3. 2. 1.) приведена кривая сушки. Видно, что в характере протекания процесса сушки отмечается периодичность. В начале процесса влажность материала уменьшается незначительно ( участок АВ ), происходит прогрев зерна. продолжительность прогрева зависит от размеров материалов и от параметров агента сушки. При сушке тонких материалов или мелких частиц при достаточно высокой температуре агента сушки материал прогревается настолько быстро, что на кривой сушки этот участок не просматривается.
По мере прогрева зерна испарение влаги из него все более усиливается и, далее на протяжении определенного периода времени, влажность зерна снижается по прямолинейному закону (участок ВС). Это первый период сушки.
Рис. 3. 2. 1. Кривая сушки
При некотором значении влажности (ее называют первой критической влажностью wcкр) испарение влаги начинает замедляться. С этого момента времени и до конца процесса сушки влажность зерна снижается по криволинейному закону (участок СD). Это второй период сушки. В конце процесса кривая сушки асимптотически приближается к линии равновесной влажности wcр. При достижении равновесной влажности сушка прекращается.
Кривая скорости сушки. Она характеризует изменение скорости сушки зерна в зависимости от его влажности wс, причем под скоростью сушки понимают изменения влажности зерна в единицу времени . Кривую скорости сушки обычно строят методом графического дифференцирования по кривой сушки. Скорость сушки в данный момент определяю. Как тангенс угла наклона касательной, проведенной через точку кривой сушки 9 см. рис. 3.2.1., соответствующую определенной влажности материала. Построенные таким методом типичные кривые скорости сушки представлены на рис. 3.2.2.
Влажность материала wc, % Удаляемая влага wc-wcp, %
Рис. 3.2.2 Кривая скорости сушки зерна.
Видно, что в начале процесса при погреве зерна скорость сушки увеличивается от 0 до максимального значения Nc и далее на всем протяжении первого периода остается постоянной Nc=const.. Поэтому первый период (включаю кратковременный прогрев) называют периодом постоянной скорости сушки. Затем, начиная от первой критической влажности, на всем протяжении второго периода, скорость сушки снижается. Поэтому второй период называют периодом убывающей скорости сушки. По достижении равновесной влажности скорость сушки становится равной нулю.
Температурная кривая. Она характеризует изменение средней (интегральной) температуры зерна θ в зависимости от его влажности wc. На рис.3.2.3. приведена типичная температурная кривая. Видно, что в начале процесса температура поверхности зерна возрастает, достигая температуры мокрого термометра. В дальнейшем, на всем протяжении первого периода сушки температура материала остается постоянной. В этот период испарение влаги происходит с наибольшей скоростью. Вся теплота, сообщаемая зерну, расходуется на испарение влаги. Таким образом, первый период сушки характерен не только постоянством скорости сушки, но и постоянством температуры зерна.
Рис. 3.2.3. Температурная кривая.
Начиная с первой критической точки, температура повышается и при достижении равновесной влажности становится равной температуре агента сушки. Соответственно закономерностям изменения скорости сушки и температуры зерна, второй период сушки называют периодом убывающей скорости сушки и возрастающей температуры зерна.
Первая критическая точка разделяет весь процесс на два периода, отличающихся между собой и скоростью сушки, температурой материала. Таким образом, по ходу процесса создаются разные условия сушки зерна, по разному влияющие на его качество.
Еще полезные статьи:
3.2. Краткая история сертификации ее происхождение и развитие в РФ
Тема 1. Значение сушки в сохранности зерна. Объемы сушки зерна
1.2. Принципы обезвоживания и способы сушки зерна
Тема 2. Зерно как объект сушки
2.1. Характеристики зерна как объекта сушки
Тема 3. Влажный воздух как агент сушки. Тепло- и влагообмен при сушке зерна
