книги из ГПНТБ / Кавказов Ю.Л. Тепло- и массообмен в технологии кожи и обуви

пературе насыщенного пара, расход пара на это количество израс­

всей площади сушильного пространства, поэтому подавать свежий воздух и отводить отработанный также следует равномерно. Инте­ ресные данные по установлению оптимального расстояния между кожами при сушке их получены В. Г. Сидоровым [137]. Используя теоретические представления С. С. Васильева о влиянии критерия Рейнольдса на скорость сушки, он предлагает метод определения этого расстояния. Сущность теории С. С. Васильева сводится к тому, что определяющим размером в критерии Рейнольдса должна яв­ ляться не длина пути потока, а высота пространства R над поверх­ ностью испарения

ReL : V_lR

где VL — скорость движения воздуха.

190

Обработав свои экспериментальные данные, В. Г. Сидоров полу­ чил эмпирическую формулу

Для повышения эффективности конвективной сушки М. 3. Плеша­

где 286 — влагосодержанне воздуха при полном его насыщении при

что равнозначно глубокому вакууму, сушка при котором протекает намного быстрее. В связи с указанным в зимний период для сушки рационально использовать наружный воздух, температура которого низка. Миграция водорастворимых в жестких кожах хромтанидного дубления происходит главным образом при снижении абсо­ лютной влажности кож с 90 до 60% 144], поэтому в период пер­ вого подвяливания не может иметь заметного развития. Кроме того, при этом нет и усадки кожи, которая начинается во втором периоде сушки (рис. VI1-5).

При втором подвяливании относительная влажность снижается с 45—40 до 38—36% или от 82—66 до 58—56% абсолютной влаж­ ности. Критическое влагосодержанне подошвенной кожи в зависи­ мости от параметров сушки колеблется в пределах 65—70% абсо­ лютной влажности, поэтому значительная часть процесса второго подвяливания происходит в период падающей скорости. Максималь­ ное гигроскопическое влагосодержанне подошвенной кожи, опреде­

рения вызывает перепад температуры и изменение механизма пере­ носа тепла и массы.

191

Интенсивность массбобмена в этом случае можно определить по методу Н. -С. Михеевоп [77] из соотношения критериев Нуссельта для периодов постоянной и падающей скоростей сушки:

Соотношение интенсивности внешнего обмена с интенсивностью внутреннего переноса, критическое влагосодержание, распределение тепла и влаги и другие данные могут быть определены с помощью критериев Био, Кирпичева, Поснова и др. (см. с. 131, глава V).

Влияние отдельных параметров сушки при втором подвяливании остается то же, что и при первом, несколько снижается только влия­ ние скорости движения воздуха. Количество удаляемой влаги при

192

одним из необходимых требований для получения кож одинаковой влажности, обязательна непрерывная работа сушильного устройства.

Во время второго подвяливания начинают изменяться свойства

что в процессе'сушки подошвенных кож наблюдается значительная миграция водорастворимых к лицевому слою, причем на увеличение различия в содержании их в лицевом слое и в середине кожи влияют все параметры сушки. Отсюда делается вывод, что наименьшая

между содержанием водорастворимых в лицевом и среднем слоях кожи после сушки при различных режимах нет. Наблюдение над изменением содержания водорастворимых по слоям высушиваемых

Неравномерность распределения по слоям кожи вводимых в нее веществ, а также и свойства ее зависят от анизотропности строения ткани кожи. В работе А. Раевского [140] показано различие в свой­ ствах слоев подошвенной кожи (табл. VI1-6).

Совершенно очевидно, что неравномерность свойств кожи по слоям является следствием особенностей ее структуры. Так как испарение происходит в микрокапиллярах, куда водорастворимые благодаря большой величине своих молекул проникнуть не могут, миграция их из крупных капилляров затруднена, движение же во-

дорастворимых веществ к лицевому слою кожи по широким порам быстро останавливается углублением зоны испарения. А. С. Шубин [141 ] с помощью радиоактивных изотопов изучал углубление зоны испаренияпри конвективной сушке. Им введен критерий фазового превращения

где тх — количество влаги, испаряющейся с поверхности материала;

внутреннего испарения, а возникающая при этом термодиффузия затрудняет движение влаги к поверхности испарения, что углубляет зону испарения.

Одним из существенных факторов, влияющих на интенсивность подвяливания, является сохранение заданного режима во время протекания процесса и во всех частях сушильного пространства.

Так как подвяливание протекает в основном в период постоянной скорости сушки, то сохранение режима будет обеспечено одинаковой скоростью испарения влаги, поэтому важное значение приобретает недопущение изменения отдельных параметров в разных частях сушильного пространства. В основном это зависит от количества и направления движения циркулирующего воздуха. В выбранном примере (см. с. 189) часовой расход воздуха для испарения 1000 кг влаги составляет 42 030 кг/ч, или при пересчете на объем (прило­ жение 4) при входе в сушильную камеру: 42 030-0,8592 = 36 112 м3 /ч

194

Влажность уходящего" из сушилки воздуха будет равна

32,18 + 8,5 = 40,68 г/кг.

По высоте завешанных кож интенсивность испарения влаги неравномерна, так как с увеличением длины пути воздуха толщина пограничного слоя растет, а критерий Нуссельта уменьшается:

Nu = -1г и Nu' = '4- • Of. On

Это вызывает снижение интенсивности сушки при сохранении одной и той же скорости движения воздуха, но в действительности сама скорость с увеличением пути также изменяется. На рис. VI1-8 приведена схема движения свободной струи воздуха. Основной характеристикой такой струи является турбулентная структура ее, выражаемая постоянной а. Для круглого отверстия значение по­ стоянной а колеблется в пределах 0,066—0,1, для узкой плоской щели — в пределах 0,09—0,12. В свободной струе различают два участка: начальный, осевая скорость движения воздуха в котором остается постоянной, и основной, осевая скорость движения воздуха

в котором снижается. Плоская струя строится по следующим со­ отношениям [143]: отношение глубины полюса к ширине щели равно

b0 а '

В работе В. А. Данилова [144] исследовалось влияние на интен­ сивность испарения влаги соотношения ширины щели б и расстоя­ ния между щелями S, расстояния от сопла до поверхности мате­

соотношение ширины щели и расстояния между щелями, по данным

196

интенсивность сушки с 38,5 до 15,0 кг/м2 -ч; при б = 1,0 мм интен­ сивность сушки уменьшается в 1,47 раза, а при б = 2,0 мм — в 1,2 раза. Зависимость интенсивности сушки от размера h имеет линейный характер.

Интенсивность сушки увеличивается и с ростом температуры сушильного агента, и с уменьшением расстояния материала от сопла, особенно когда оно приближается к толщине пограничного слоя.

В работе В. В. Красникова и В. А. Данилова [145] по сушке бумаги, картона и целлюлозы показано, что применение сопел с узкими щелями позволяет полнее использовать способность су­ шильного агента, который образует у материала струи меньшей ширины в основном участке. При равных условиях интенсивность сушки при сопловом дутье определяется эффективной скоростью,

Обработка экспериментальных данных по сушке бумаги и картона

влагосодержания, поэтому протекание процесса определяется вну­ тренним тепло- и массопереносом. Несмотря на дальнейший рост температуры кожи упругость пара снижается. В этот период упру­ гость пара больше зависит от снижения влажности кожи, чем от повышения ее температуры. Упругость пара уменьшается'по изо­ терме десорбции кожи. Следует заметить, что изотермы десорбции

позже наступает максимальное гигроскопическое влагосодержание кожи. Цель рационального режима сушки кожи не только опти­ мальная скорость ее и экономичность, но и наилучшее качество го­ товой продукции, т. е. получение такого равновесного состояния

197

полуфабриката, которое необходимо для проведения последующих операций. Выше (см. с. 116) были приведены данные о физикохимических процессах, которые протекают во время сушки, и о влия­ нии на них температуры. .

Миграция водорастворимых в процессе сушки становится мало заметной благодаря углублению зоны испарения. Но зато наиболее интенсивно происходит усадка раз­ меров кожи. Усадка подошвенной кожи по площади и толщине за­ висит от относительной влажно­

сти воздуха (табл. VI1-7).

с относительной влажностью окружающей среды пользуются мето­ дом тензометрического определения, при котором создается термо­ динамическое равновесие.

В тех условиях, в кото­ рых протекают процессы суш­ ки, термодинамическое рав­ новесие не может наступить, поэтому зависимость равно­ весной влажности кожи от параметров среды становится иной. Испытания показыва­ ют, что для подошвенных кож, находящихся в среде движущегося воздуха, тем­ пература среды оказывает большее влияние на равновес­

ную влажность (табл. VI1-8), чем относительная влажность ее [138].

Это обстоятельство необходимо учитывать при построении ра­ ционального режима сушки. Так, при заданной конечной влажности высушиваемых подошвенных кож 13,6% абсолютной влажности при повышении относительной влажности паровоздушной смеси

198

вает, что в первом случае абсолютная влажность высушенных кож через 13 ч достигла только 20%, а во втором случае кожи через 7 ч имели влажность 12%.

В период падающей скорости сушки количество выделяющейся в единицу времени влаги резко уменьшается, поэтому режим сушки сильно меняется, тем не менее параметры сушки обычно рассчиты­ ваютна среднее количество испаряемой за весь процесс влаги. К чему это приводит, видно из работы Ю. Л. Кавказова и А. М. Ка­

Для поглощения такого количества влаги при параметрах вводи­ мого в сушилку воздуха: t = —10° С и ср = 80% потребное коли­ чество его составит:

199