Рекомендации по обработке экспериментальных данных. 1. Начертить кривую сушки — тмат = f(t).

 

1. Начертить кривую сушки — т _мат = f (t).

 

2. Графически продифференцировать кривую сушки и начертить кривую скорости сушки — и = f (т _мат). Выделить на полученной кривой период постоянной скорости сушки.

 

3. Рассчитать для периода постоянной скорости сушки экспериментальное значение коэффициента массопередачи К _эксп.

В соответствии с (3.5.4) искомое значение К _эксп равно коэффициенту массоотдачи в газовой фазе b_г, _эксп. Для определения последнего необходимо вычислить движущую силу процесса массоотдачи.

Если движущая сила процесса будет выражаться через концентрации водяного пара в воздухе, например, через массовые отношения Н₂О к сухому воздуху, называемые обычно в теории сушки «влагосодержанием»[12] воздуха, то рекомендуется использовать формулы (3.4.5)…(3.4.9).

В данной работе рекомендуется определять движущую силу процесса через парциальные давления водяного пара в воздухе по формуле:

 

,

(3.5.5)

 

где р ₁ = р ₀ – парциальное давление водяного пара в газовом потоке, поступающем в сушильную камеру;

р ₂ – парциальное давление водяного пара в газовом потоке, выходящем из сушильной камеры;

р _пов – парциальное давление водяного пара в непосредственной близости от влажной поверхности материала.

 

Парциальные давления водяного пара в воздухе (р ₁ и р ₂) при измеренных психрометрами значениях температур могут быть рассчитаны по формуле:

 

,

(3.5.6)

 

где р _нас – давление насыщенного водяного пара при температуре «смоченного» термометра (см. с. 55);

Т _с и Т _м – температуры «сухого» и «смоченного» термометров, соответственно;

р _атм – атмосферное давление в лабораторном помещении.

 

Парциальное давление водяного пара в непосредственной близости от влажной поверхности материала с достаточной точностью может быть определено по формуле:

 

,

(3.5.7)

 

где – температура воздуха в сушильной камере над материалом;

Т ₁ – температура воздуха перед сушильной камерой;

Т _{2, с} – температура воздуха после камеры по показаниям «сухого» термометра;

Т _p – температура точки росы при парциальном давлении водяного пара, равном р ₀.

р _{0, нас} – давление насыщенного пара, определяемое при температуре «смоченного» термометра (поз. 0).

 

Температура точки росы J_p (в °С) при парциальных давлениях водяного пара 1200…1900 Па может быть рассчитана по формуле:

 

.

(3.5.8)

 

Среднее значение коэффициента массоотдачи в газовой фазе рассчитывается по формуле:

 

.

(3.5.9)

 

Найденное значение коэффициента массоотдачи выражено в (кг Н₂О)/(м²×с×Па). Для перевода b _р в b_г, измеряемого в м/с, используется соотношение:

 

,

(3.5.10)

 

где R = 8,31441 Дж/(моль×К) – универсальная газовая постоянная;

– молярная масса водяного пара;

 

4. Полученное экспериментально значение коэффициента массоотдачи сравнить со значением b_{г, расч}, рассчитанным по эмпирическим формулам. При этом может быть использовано критериальное уравнение А. В. Нестеренко:

 

,

(3.5.11)

 

где – критерий Шервуда;

 

– критерий Рейнольдса;

– критерий Шмидта;

– критерий Гухмана, в котором фигурируют термодинамические температуры воздуха.

 

В выражениях критериев массообменного и гидродинамического подобия:

b_г – коэффициент массоотдачи в газовой фазе;

L – длина поверхности испарения в направлении движения воздуха. Здесь рекомендуется считать ;

d – диаметр пакета высушиваемого материала;

D – коэффициент диффузии Н₂О в воздухе (см. с. 37);

v – скорость воздуха в сушильной камере;

r – плотность газовой фазы;

m – динамическая вязкость газовой фазы;

Т ^* – температура, соответствующая давлению р _пов (см. с. 55).

 

Ввиду обычно малого содержания водяных паров в воздухе свойства газовой фазы могут считаться равными свойствам сухого воздуха, которые определяются при температуре .

Скорость воздуха в сушильной камере определяется расходом газа , который рассчитывается по формуле:

 

,

(3.5.12)

 

где r_G – плотность воздуха, проходящего через диафрагму;

a @ 0,62 – коэффициент расхода диафрагмы;

D h _м – разность уровней манометрической жидкости в коленах дифференциального манометра;

r_м @ 1000 кг/м³ – плотность манометрической жидкости (воды);

d _о – диаметр отверстия в диафрагме.

 

Результаты измерений и вычислений рекомендуется занести в таблицу:

 

№ п/п	t, мин	т мат, г	и ×103, кг/(м2×с)	J0, с, °С	J0, м, °С	J1, с, °С	J2, с, °С	J0, м, °С	Δ h м, мм
k

 

Проанализировать полученные значения коэффициентов массоотдачи и сделать выводы по работе.