základy procesního inženýrství - Vysoká škola báňská - Technická ...

5. sdílení hmoty mezi fázemi
pole a způsobují lokální přehřátí, jednak ze zařízení nesmí unikat mikrovlnné záření nebezpečné při
používané intenzitě živým organizmům.
V souvislosti s problematikou vlhkého vzduchu je zajímavé konvekční sušení, ve kterém je odpar
vody kryt hlavně enthalpií vzduchu.
Konvekční sušení vzduchem
Při konvekčním sušení vzduchem mění vzduch svou vlhkost z hodnoty Y A1 na hodnotu Y A2 a sušený
materiál z hodnoty X A1 na hodnotu X A2 . Z bilance vyplývá, že na usušení hmotnosti m S materiálu
potřebujeme hmotnost vzduchu
m
X
−
−
X
A1
A2
A
= mS
.
YA2
YA
1
Při sušení rozezníváme dvě základní etapy (Obr. 5.32).
V první etapě „za konstantní rychlosti sušení“ se odstraňuje volná
povrchová vlhkost. Jak jsme dříve ukázali na analogickém případě vlhkého
teploměru, má povrch sušeného materiálu teplotu vlhkého teploměru T W a
vlhkost odcházejícího vzduchu může dosahovat skoro až Y A2 = Y° AW .
Rychlost sušení m‘ /(kg m -2 s -1 ) je řízena současně přestupem tepla a
přestupem hmoty ve vzduchu, obklopujícím sušený materiál a je na obsahu
vlhkosti v materiálu nezávislá. Pro danou sušárnu (když je nastaven tvar
sušeného povrchu a rychlost proudění vzduchu) je intenzita toku hmoty
(hmotnost přenesené vlhkosti za jednotku času jednotkou plochy)
m‘= k (Y° AW - Y A ),
úměrná konstantní hnací síle (Y° AW - Y A ), a součinitel přestupu hmoty k,
závislý na rychlosti proudění vzduchu, se dá stanovit měřením v konkrétním typu sušárny.
A.V.Luikov (Lykov)
(1910-1974) teorie
sušení pórézních
materiálů
Obr.5.32. Sušení porézního materiálu
Dokud je povrch mokrý, je proces řízen
Po osušení povrchu je nejpomalejším dějem
rychlostí přestupu tepla a hmoty ve vzduchu;
pohyb par v porézním materiálu; s prodlužováním
povrch má teplotu vlhkého teploměru
dráhy od vzduchu k vlhkosti se proces zpomaluje
V další etapě „při klesající rychlosti sušení“ se postupně uvolňuje vlhkost zevnitř pórů a fázové
rozhraní se posunuje do zvětšující se vzdálenosti od vzduchem obtékaného povrchu. Kritickým dějem
se posléze stává difuze nepohyblivým plynem v pórech a součinitel přestupu hmoty k s postupem
fronty sušení klesá. Je zřejmé, že prosušení materiálu bude tím rychlejší, čím menší bude jeho vrstva
Pokud jsou póry různě velké, uvolňuje se voda nejprve z těch větších a později z menších. Při
nenulové vlhkosti sušícího vzduchu zůstane určitý podíl vody (rovnovážná vlhkost) zadržen
mikropóry.
Typickým problémem je objemová kontrakce vysušeného materiálu, která se projeví zmenšením nebo
úplným uzavřením pórů u povrchu, případně rozpraskáním povrchu. Vzniklá „kůra“ značně zpomalí
další unikání vody (pro sušení je to nežádoucí, ale právě díky tomuto jevu zůstává vnitřek pečiva vláčný).
136