Характеристика второго периода сушки. Равновесие при сушке.

Начиная с критического влагосодержания W_l наступает вто­рой период—период повышающейся температуры тела. Во вто­ром периоде понижение влагосодержания тела происходит по некоторой кривой, асимптотически приближающейся к равно­весному с данными внешними условиями влагосодержанию W_p. Температура поверхности тела начинает расти и при прибли­жении к равновесному влагосодержанию достигает температу­ры окружающей среды t_c. Температура центральных участков тела также растет, но более медленно, — возникает температур­ный градиент gradT, направление которого противоположно вектору градиента влагосодержания grad U. Таким образом, второй период сушки характеризуется ростом температуры тела, наличи­ем температурного градиента, непрерывным уменьшением скоро­сти сушки, при этом влага движется к зоне испарения сначала в виде смеси воды и пара, а затем только в виде пара. Последнее сви­детельствует о том, что удаляется наиболее прочно связанная вла­га микрокапилляров и полимолекулярной адсорбции.

Кривые скорости сушки во втором периоде бывают шести различных типов, три из которых представлены на рис. 1.13. Тип кривой зависит от вида и толщины тела, формы связи вла­ги с материалом, интенсивности подвода тепла. Кривая типа I характерна для листовых волокнистых материалов — бумаги и тонкого картона, кривые типа II—для тканей с открытой фак­турой, а типа III— для капиллярно-пористых тел.

При сушке влагу материала подразделяют в более широком смысле на свободную и связанную. Под свободной понимают влагу, скорость испарения которой из материала равна скорости испарения воды со свободной поверхности. При наличии в материале свободной влаги Pн=Pм, где Pм- парциальное давление пара над поверхностью материала;Pн- давление насы-щенного пара воды над свободной поверхностью. Под связанной понимают влагу, скорость испа-рения которой из материала меньше скорости испарения воды со свободной поверхности (Pм< Pн).

Если материал находится в контакте с влажным воздухом, то принципиально возможны два процесса: сушка (десорбция влаги из материала) при (Pм > P_П), гдеPп- парциальное давление паров влаги в воздухе; увлажнение (сорбция влаги материалом) при (Pм < P_П). 

В процессе сушки Pмуменьшается и приближается к пределуPм= Pп При этом наступает состояние динамического равновесия, которому соответствует предельная влажность материала, называемая равновесной влажностью wp.

Равновесная влажность зависит от парциального давления водяного пара в воздухе над материалом Pпили пропорциональной ему величины относительной влажности j и определяется опытным путем. Зависимость wp= f(j) устанавливается при постоянной температуре и называется изотермой десорбции. Равновесная влажности является функцией относительной влажности и температуры воздуха: wp= f(j, t) .

Влажность материала может быть определена по отношению к его общей массеG или по отношению к массе абсолютно сухого материала Gc, при этом , где Gвл-масса содержащейся в материале влаги.

Влажность, отнесенная к общей массе материала (в %): .

Влажность, отнесенная к количеству абсолютно сухого материала (в %):  .

Масса абсолютно сухого материала не меняется в процессе сушки, поэтому величиной wcнаиболее часто пользуются при расчетах.

Влажностиwcи w связаны между собой зависимостями:

Равновесная влажность, соответствующая значению j = 100%(pп/pн=1) называется гигроскопической влажностью wг. Гигроскопическая влажность является граничной между свободной и связанной влаги в материале. Свободная влага будет удаляться из материала при любой относительной влажности газа, меньшей 100% (j< 100%). Удаление связанной влаги возможно лишь при той относительной влажности окружающей среды, которой соответствует влажность материала, выше чем равновесная.