Термическая сушка
При термической сушке жидкость удаляется из твердых тел, суспензий или гранулятов путем нагрева. Цель состоит в том, чтобы снизить содержание влаги до определенного значения.
Сушка может осуществляться посредством конвекции, теплопроводности (кондукции) или излучения. Часто используются горячий воздух, пар, инертный газ или нагретые поверхности. Испаренная влага отводится потоком газа.
Термическая сушка применяется в химической, пищевой, фармацевтической промышленности, а также в производстве аккумуляторов и пластмасс. Она влияет на качество продукта, срок хранения, реакционную способность и текучесть. При проектировании учитываются температура, время пребывания, содержание влаги и массообмен.
Конвективный теплообмен:
Q̇_conv = h · A · (T_s − T_f)
- Q˙conv — это скорость конвективного теплообмена
- h — коэффициент конвективной теплоотдачи
- A — площадь теплообмена
- Ts — температура поверхности (К или °C)
- Tf — температура жидкости (К или °C)
Теплопроводность (кондукция); закон Фурье:
Q̇_cond = k · A · (ΔT/δ)
- Q˙cond — скорость теплопроводности
- k — теплопроводность материала
- A — площадь поперечного сечения
- ΔT — разность температур с обеих сторон стенки
Плотность теплового потока:
q = Q̇ / A
- δ — толщина стенки
- q — тепловой поток
Радиационный теплообмен; закон Стефана — Больцмана:
Q̇_rad =ε ·σ · A · (T_s^4 - T_sur^4)
- Q˙rad — скорость радиационного теплообмена
- ε — степень черноты (излучательная способность) поверхности
- σ — постоянная Стефана — Больцмана σ = 5,67×10−8 Вт/(м²·К⁴)
- A — площадь излучения
- Ts — температура поверхности
- Tsur — температура окружающей среды