CC BY
8
Рис. 3. Змта перепаду тиску для шару Mamepimy за Hanewcmi контактного нaгpiвaння тар1зно1 величини штуч-ног пористости
1 - 0.16 %, 2 - 0.67 %, 3 -1.9 %
Рис. 4. Залежмсть юнетики суштня матер1алу за нaявносmi контактного нaгpiвaння eid ступеню створеногу його шapi пористости 1 - 0.16 %, 2 - 0.67 %, 3 -1.9 %
Наявнють кондуктивного на^вання шару матерiалу металевою шт-кою при одночасному проходженш через нього теплоноciя призводить до зростання штенсивност сушшня у два рази.
Подальшi нашi дослщження спрямоваш на збшьшення поверхш теп-ломаcообмiну за рахунок змши конструкцп металево!" ciтки, яка забезпечить тдведення тепла по вciй висот шару висушуваного матерiалу.
Лiтература
1. Гинзбург А.С. Технология сушки пищевых продуктов. - М.: Пищевая пром-сть, 1976. - 248 с.
УДК 66.047 Доц. В.1. Топчш, канд. техн. наук; проф. Я.М. Ханик,
д-р техн. наук - НУ "Львгвська полШехмка "
ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬН1ДОСЛ1ДЖЕННЯ ЗАКОНОМ1РНОСТЕЙ ФЫЬТРАЦШНОГО СУШ1ННЯ Ф1ЛЬТРУВАЛЬНИХ КАРТОН1В
Наведено результати дослiджень основних закономiрностей фiльтрацiйного су-шiння фiльтрувальних картошв при застосуванш високотемпературного теплоносiя (473-673 К) з аналiзом механiзмy процесу.
Вос. V. ТорсМу, ргоf. Уа. Напук - NU "Lvivska Politekhnika " Experimental researches of laws filtrational drying of filtering cardboards
The results of the basic laws of filtrational drying filtering cardboards at use of the high-temperature heat-carrier (473-673 К) with the analysis of the mechanism of process.
2. Тепломасообмшш процеси в деревообробнш галузi
129
УкраТнський державний лiсотехнiчний унiверситет
Експериментальнi дослiдження закономiрностей фiльтрацiйного су-шiння рiзноманiтних пористих матерiалiв мають важливе значення для аналь зу механiзму та подальшого математичного узагальнення процесу.
Мета дано!' роботи - iнтенсифiкацiя фшьтрацшного сушiння фшьтру-вальних картонiв ПКВ, якi використовуються в повiтряних фшьтрах автомо-бiльних двигунiв, за рахунок застосування високотемпературного теплоноЫя в дiапазонi 473-673 К. Експерименти проводилися на установщ, в складi яко'1 був теплогенератор з газовим пальником.
Для всебiчного анаизу механiзму високотемпературного сушшня дос-лiдним шляхом були отримаш та спiвставленi основнi залежностi процесу, наведеш на рис. 1 (для прикладу наведеш залежностi сушiння при гiдравлiч-ному опорi матерiалу в сухому сташ Арс=1.6 кПа i температурi теплоносiя Т=573 К).
Анаиз результатiв показуе наступне. Фiльтрацiйне сушшня почи-наеться в момент досягнення деякого критичного значення перепаду тисюв Арк1. Вiдрiзок часу, за який перепад тискiв збiльшуеться до значення Арк1, становить приблизно 0.5 с. За цей час зменшення вологост матерiалу вщбу-ваеться за рахунок обдування зовшшньо!' поверхнi потоком теплоноЫя, який пiдводиться для сушiння.
Рис. 1. Залежшсть параметр1в фтьтращйного сушшня ф1льтроматер1алу ПКВ вгд часу: кривi 1 - юнетична, 2 - перепаду тисюв, 3 - витрати теплоносгя, 4 - тем-ператури зовншньо! поверхш, 5 - температури нижньо'1 поверхт, 6 - температури теплоносгя на виходг з матергалу
130
Сучасш теоретичш розробки в деревообробному i меблевому виробництвах
У момент досягнення Арк1 вщбуваеться мехатчний винос деяко! илькосп вологи з найбшьш великих пор матер1алу, який супроводжуеться утворенням в ньому наскр1зних канал1в. Через ц канали починаеться проходження теплонос1я з штенсивним збшьшенням його витрати. Зб1льшення витрати сушильного агента призводить до збшьшення перепаду тисков на вологому полотт до деякого другого критичного значения Арй, яке визначаеться пдравл1чним опором матерь алу в даний момент часу сушшня та заданою максимальною ильюстю теплоно-с1я, який профшьтровуеться кр1зь нього.
Явище мехашчного виносу вологи можна було спостер1гати на дослвд-нш установщ в1зуально. Для цього частина трубопроводу безпосередньо тд вакуумною камерою була замшена вставкою з1 скла. Пкля створення розрвд-ження тд вологим вз1рцем на стшках вставки чггко було видно появу велико! кшькосл водяних крапель, що тдтверджуе наявшсть явища мехашчного ви-носу вологи.
Пшля подолання АркЬ яке супроводжуеться початком штенсивного руху теплоноия кр1зь вологий матер1ал, швидюсть сушшня, як показують кь нетичн1 крив1, починае набувати значення, яке ввдповвдае найбшьшш штен-сивноста процесу. У першому перюд1 сушшня в наскр1зних каналах, яи утво-рилися, ввдбуваеться випаровування вологи, яка знаходиться на !х стшках, 1 швидюсть цього випаровування залежить в1д температури та швидкосл сушильного агенту, який фшьтруеться кр1зь матер1ал, а також - визначаеться поверхнею контакту м1ж теплономем та рвдиною, яка розподтена на стшках розгалужено! пористо! структури матер1алу. При цьому, таке явище, як внут-ршня дифуз1я вологи, яке мае мюце при кондуктивному або конвективному вологовидаленш, в даному випадку проявляеться значно меншою м1рою, що, зокрема, зумовлюе багаторазову штенсифшащю фшьтрацшного масообмшу.
Коли капшярна волога випаровуеться повшстю 1 починаеться вида-лення з м1жкапшярних дшянок матер1алу адсорбцшно та осмотично зв'язано! вологи, спостери-аеться перехвд до другого перюду процесу, перюду пада-ючо! швидкосл сушшня. Волопсть матер1алу при цьому менша, шж 20 % 1 поступово дал1 набувае свого р1вноважного значення. Витрата теплонос1я та перепад тисюв в другому перюд1 сушшня практично стабтзуються 1 досяга-ють сво!х параметр1в по сухому матер1алу з врахуванням температури сушильного агента.
Суттевим доповненням до анал1зу мехашзму фшьтрацшного сушшня е крив1 змши температури матер1алу та сушильного агенту в ход1 процесу. При сшвставленш температурних кривих з кшетичними можна ввдзначити наступне.
Початок процесу сушшня супроводжуеться прогр1вом матер1алу в1д його початково! температури до температури мокрого термометра. Дал1 температура зовшшньо! поверхн матер1алу майже в1дразу починае тдвищувати-ся, а температура нижньо! поверхн - залишаеться деякий час на р1вш температури мокрого термометра. Дана законом1ршсть сввдчить про наявшсть явища нер1вном1рного сушшня полотна по його висоть Дшсно, при перемщенн вздовж наскр1зних капшяр1в, на стшках яких е волога, яка випаровуеться, су-
2. Тепломасообмшш процеси в деревообробнiй галузi
131
УкраГнський державний лкотехшчний унiверситет
шильний агент насичуеться у вищележачих шарах матерiалу, тому нижчеле-жачi шари вологу свою деякий час зберiгають, 1'х температура залишаеться на рiвнi температури мокрого термометра. У мiру висихання верхтх шарiв, зона сушiння поступово заглиблюеться по ходу руху теплономя i пересуваеться до нижчележачих шарiв до тих пiр, поки капшярна волога в наскрiзних каналах не випаруеться повнiстю. Тому температура верхньо'1 поверхнi полотна в процес фiльтрацiйного сушiння завжди вища вщ температури його нижньо'1 поверхнi. Цей фактор потмбно враховувати для дотримання яюсних показни-кiв матерiалу.
Висота вологого шару полотна в ходi процесу постшно зменшуеться. Ця обставина, зокрема, сприяе iнтенсивному протiканню сушшня в першому перiодi, тому що дозволяе з часом процесу здшснювати пiдвiд до нижчележачих шарiв матерiалу менш насиченого вологою теплоноск i таким чином -штенсифжувати масообмiн.
Пiсля випаровування з матерiалу катлярно!' вологи починаеться вида-лення вологи осмотично та адсорбцшно зв'язано!', що вiдбуваеться в другому перiодi процесу сушiння. Ця волога мае бшьш мiцний зв'язок з матерiалом, на 11 випаровування необхiдно витрачати бiльше енерги, що призводить в пе-рiодi падаючо'1 швидкостi сушшня до тдвищення температури матерiалу, яка тсля повного його зневоднення поступово досягае температури теплономя, який шдводиться до матерiалу для сушiння.
Температурш кривi сушильного агенту на виходi з матерiалу характе-ризують стутнь ефективностi його використання. Спiвставлення темпера-турних кривих з юнетичними показуе, що при зменшенн вологостi матерiалу з 79 % до 20 %, тобто майже до заюнчення процесу, температура вщпраць-ованого теплоноия не перевищуе температури мокрого термометра, яка до-рiвнюе 331 К (при температурi теплоносiя 573 К), що св^ить про високу стутнь ефективносл використання сушильного агенту. Рiзке пiдвищення температури теплоносiя на виходi з матерiалу приходиться на початок перь оду падаючо'1 швидкостi сушшня, коли з полотна випаровуеться адсорбцшно та осмотично зв'язана волога, яка вимагае, на ввдмшу ввд вологи каптярно'!, для свого видалення на^ву матерiалу до вiдносно високих температур.
Необхвдно зазначити, що пошарове випаровування вологи в процес фiльтрацiйного сушшня, призводить до утворення по товщин матерiалу гра-дiентiв вологовмiсту та температури. Температурний градiент мае напрямок, який сшвпадае з напрямком фшьтраци теплоносiя, його наявнiсть сприяе ш-тенсифiкацii процесу. Термодифузiя вологи, яка виникае при цьому, так само прискорюе сушшня матерiалу. Градieнт вологов]Шсту навпаки, спрямований в сторону, протилежну руху теплоноск крiзь полотно i таким чином е фактором, який перешкоджае iнтенсифiкацii сушiння.
Отримат результати е основою для створення математичноi моделi кiнетики фiльтрацiйного сушшня фшьтрувальних картонiв та органiзацii про-цесу в промислових умовах.
132
Сучасш теоретичнi розробки в деревообробному i меблевому виробництвах
