Книга переиздана в рамках проекта «школа бумаги»

держки образования мениска в капилляре при поглощении влаги.
Равновесная влажность, соответствующая ср=1 (100% ), называется 
гигроскопической влажностью. При влажности материала, большей гигро­
скопической, давление пара над материалом равно давлению пара над чи­
стой водой.
Первый участок изотермы в интервале ср=0-ь0,5 (вогнутая к оси аб­
сцисс часть кривой) соответствует мономолекулярной сорбции воды со 
значительным выделением тепла. Второй участок изотермы в интервале 
<р=0,5-;-0,8 соответствует полимолекулярной сорбции с выделением тепла в 
меньшем количестве. Третий участок изотермы, обращенный выпуклостью 
к оси абсцисс, соответствует капиллярной конденсации в микрокапиллярах 
без выделения тепла. М аксимальная гигроскопическая влажность (<р=1) 
находится в пределах 2 7 -3 7 % [11].
Влага в капиллярнопористом коллоидном теле может перемещаться 
как в виде жидкости, так и в виде пара. Скорость перемещения влаги про­
порциональна градиенту влажности. При большой влажности материала 
влага перемещается главным образом в виде жидкости. С уменьшением 
влажности материала количество влаги, перемещающейся в виде пара, 
увеличивается, а при малых значениях влажности влага перемещается в 
основном в виде пара.
Как показал А. В. Лыков [9], при наличии температурного перепада 
внутри влажного материала влага перемещается из мест с более высокой 
температурой к местам с более низкой температурой, т. е. в направлении 
потока тепла. Это явление носит название термодиффузии. Количество 
перемещаемой влаги пропорционально градиенту температур. Таким обра­
зом, перемещение влаги в материале происходит в результате влагопровод- 
ности и термовлагопроводности.
Конвективная сушка материалов
При конвективной сушке тепло от воздуха или газов передается мате­
риалу путем соприкосновения. Этот метод широко применяется для 
с у ш к и
многих материалов и изучен лучше, чем метод контактной сушки. Поэтому 
вкратце рассмотрим его, чтобы понять процессы, протекающие при 
с у ш к е
бумаги на машине, в частности в промежутках между сушильными 
ц и л и н ­
драми.
Процесс конвективной сушки материала состоит из трех этапов (рис- 
184): подогрева материала 
А В ,
первого периода 
В С
сушки 
с п о с т о я н н о й
скоростью и второго периода 
CD
сушки 
с
падающей скоростью. В 
н а ч а л ь ­
ный, сравнительно кратковременный период тепло, воспринятое от воздух3’ 
расходуется на подогрев материала до некоторой постоянной температурь5 
при которой происходит испарение воды. При этом влажность м атериал 
изменяется мало. Начиная 
с
этого момента, процесс сушки протекает с
464

стоянной скоростью до тех пор, пока поверхность материала находится в 
состоянии влагонасыщения. В этот период сушки скорость испарения вла­
ги определяется законом испарения со свободной поверхности и зависит 
только от скорости диффузии водяных паров с поверхности материала в 
окружающую среду и не тормозится скоростью подвода влаги из толщи ма­
териала к его поверхности.
Во второй период сушки материала скорость внутренней диффузии вла­
ги становится меньше, чем скорость испарения влаги с поверхности. По­
этому влага не успевает подво­
диться из толщи к поверхности 
материала, что тормозит ско­
рость испарения с поверхности.
Наступает 
период падающей 
скорости сушки, при котором 
температура материала повы­
шается. Влажность материала в 
точке, при которой первый пери­
од сушки переходит во второй, 
называется критической влаж­
ностью, а соответствующая точ­
ка 
С
перелома на кривой сушки
- критической точкой.
Процесс сушки материала в 
потоке нагретого воздуха с по­
стоянными параметрами схема­
тически показана на рис. 184.
На рис. 184, 
а
показан характер 
убывания влаги из материала 
Рис. 184. Кривые конвективной сушки мате- 
в процессе сушки в зависимо- 
риала:
СТИ ОТ 
времени а на рис 184 б 
а ~
и зм ен ен и е в л а ж н о с т и во врем ени; 
6
-
изм е-
- изменение скорости сушки в 
н ен и е ск о р о сти суш ки
зависимости от влажности ма­
териала. Как видно из второго
рисунка, тангенс угла наклона касательной к любой точке кривой сушки 
определяет скорость сушки в этой точке:
t g a - " .
(ПО )
d z
где 
W -
количество испаряемой влаги;
г -
время испарения.
Наибольшая скорость наблюдается в первый период сушки с постоян­
ной скоростью, а наименьшая - в конце второго периода сушки с падающей 
скоростью.
Общие закономерности процесса сушки материалов и наличие двух от­
оч ен н ы х выше периодов сушки были открыты в 1904 г. русским ученым 
С. Коссовичем, который впервые разъяснил механизм самого процесса.
465

При конвективной сушке влажность внутри материала больше, чем на 
его поверхности, а температура, наоборот, больше на поверхности, чем вну­
три.
Таким образом, перепады влажности и температур противоположны по 
знаку и температурный перепад затормаживает движение влаги к поверх­
ности материала. В этом заключается главный недостаток конвективной 
сушки материалов.
Чисто конвективная сушка малопригодна для сушки бумаги по двум 
главным причинам: мала плотность теплового потока и бумага при такой 
сушке не сохраняет ровную поверхность и коробится. По данным В. В. 
Красникова, плотность теплового потока при конвективной сушке в 13 раз 
меньше, чем при контактной [8].
Как уже указывалось, процесс сушки бумаги на свободных участках 
между сушильными цилиндрами можно рассматривать как конвективный, 
Однако влага испаряется здесь главным образом за счет тепла, аккумулиро­
ванного бумагой за время пребывания ее на сушильных цилиндрах, и лишь 
отчасти за счет обдувки бумаги теплым воздухом. Поэтому при прохожде­
нии бумаги от цилиндра к цилиндру температура бумаги снижается, а весте 
с ней падает и интенсивность испарения.
Перемещение влаги путем диффузии под влиянием разницы в парци­
альных давлениях паров воды над материалом и в окружающем воздухе 
происходит в условиях контактной сушки при невысокой температуре гре­
ющей поверхности, однако при более высокой температуре наблюдается 
иной механизм сушки.
Для общей характеристики процесса испарения влаги из бумаги на сво­
бодных участках бумагоделательной машины можно применить формулу 
Дальтона испарения жидкости со свободной поверхности
Здесь 
W -
количество испаренной влаги, 
кг;
z -
время, 
ч;
F -
поверхность испарения, ж2;
Я - давление насыщенного пара при температуре испаряющейся жид­
кости, 
м м рт. ст.-,
h -
давление пара в окружающем воздухе, 
м м рт. cm:,
В
- барометрическое давление, 
мм рт . c m
.;
С - коэффициент испарения со свободной поверхности.
Коэффициент испарения зависит от скорости воздуха 
и 
по 
э м п и р и ч е ­
ской формуле Всесоюзного теплотехнического института, составляет
W
C ( H - h )
z F
В
(
111
)
С
= 0,0229 +0,01 74у 
кг/м
2
-ч-ммрт.ст,
где и - скорость воздуха, 
м / с е к .

жүктеу/скачать 17,63 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: