Математическое моделирование реального процесса сушки

Если процесс сушки проходит только в / периоде, т. е. скорость сушки постоянна, то структура потока не оказывает влияния на течение процесса, и обычно такие вещества сушат в режимах, близких к полному перемешиванию, обеспечивая активное взаимодействие с теплоносителем во всем объеме аппарата. При этом расчет аппаратов периодического и непрерывного действия с постоянным механизмом влагопереноса не представляют особого труда.

Однако в реальных сушилках непрерывного действия не всегда ясно, протекает ли процесс сушки с постоянной или с уменьшающейся скоростью. Лимитирующее сопротивление массопередаче может измениться за время пребывания частицы в сушилке, так что сушка может начаться при условии внешнего контроля, затем скажется влияние диффузии и, наконец, процесс перейдет во внутридиффузионную область. Положение в сушилках непрерывного действия усложняется тем, что в каждый момент времени различные частицы слоя могут подвергаться сушке в разных режимах. В связи с этим в настоящее время принято выполнять расчеты процесса сушки для кинетики общего вида и = и (г, 7), комбинируя уравнение теплового баланса с уравнением.

где й — среднее на выходе из аппарата влагосодержание частиц; С (г) — функция распределения частиц по времени пребывания в аппарате (ФРВП).

Так, расчет процесса сушки, протекающей во внутридиффузионной области, осуществляется по уравнению (31.19) с применением модели полного перемешивания (или идеального смешения — МИС), либо диффузионного механизма удаления влаги с использованием уравнения вида:

где V и 5 — объем и поверхность частицы; D — коэффициент диффузии, не зависит от влагосодержания, но зависит от температуры (по зависимости типа уравнения Аррениуса).

Данное уравнение применяют в проектных расчетах процессов сушки, при наличии функции распределения частиц по времени пребывания в аппарате С (т) или описания структуры потоков и кинетической зависимости и (т, Т) для средней температуры по слою адсорбента.

Уравнение (31.19) эффективно при кинетических и гидродинамических зависимостях любой сложности. Анализ литературных исследований показал, что часто в расчетах используют или сложную гидродинамику и простую кинетику (только один из периодов сушки) или наоборот типовую модель гидродинамики (полное перемешивание). Естественно, при сложных зависимостях необходимо применение специальных численных методов расчета на ЭВМ.