Техника - молодёжи 1954-04, страница 18

Лауреат Сталинской премии, доктор технических наук А. ЛЫКОВ, кандидат экономических наук Г. БЕЛАШОВ

Рис. Н. СМОЛЬЯНИНОВА

На столе лежит больиюе яблоко.

Берем его в руки и приходим в изумление — яблоко почти ничего не весит. Оно словно пустое. Из него удалена вся содержавшаяся в свежем яблоке влага. Яблоко высушено. Но оно совершенно не напоминает плоды, прошедшие обычную сушку, — сморщенные, потерявшие цвет и запах, — которые никакими средствами не вернуть к их первоначальному виду. А стоит опустить в воду это яблоко — и через несколько минут его будет почти невозможно отличить от свежего. Это яблоко высушено по новому методу, разработанному в нашей стране.

Сушка — один из наиболее древних, если не самый древний метод консервирования продуктов, сохранения их в пригодном для употребления виде. Огромное значение она имеет и сейчас. Очень широкий ассортимент продуктов наших садов и огородов мы сохраняем в сушеном виде. Без сушки нельзя представить себе производства бумаги, печенья, обуви, мехов и т. д. Дерево, которое идет на изготовление мебели, предварительно подвергается сушке. Сушатся после покрытия лаком легковые автомашины, после покраски — ткани. Нет почти ни одной отрасли промышленности, где бы не имела места сушка. Достаточно указать, что на сушку тратится больше 12% всего добываемого в пашей стране топлива!

Качество получаемого продукта очень сильно зависит от того, как была проведена сушка.

Правильная, научная организация сушки имеет и огромное экономическое значение. Ведь можно выбрать такой режим, который обеспечит наряду с высоким качеством сушки наиболее рациональное расходование топлива. Снижение расхода топлива на сушку всего на несколько процентов в масштабах всей страны принесет огромную экономию топлива.

Разработка научно-теоретических основ сушки началась совсем недав

но. Прежде считали, что процесс сушки аналогичен испарению воды со свободной поверхности. Поэтому и сушилки рассчитывали, принимая во внимание лишь количество воды, которое должно быть испарено Это очень часто приводило к несоответствию расчетов с действительностью.

Исследования показали, что процесс сушки отнюдь не тождествен процессу испарения воды со свободной поверхности. Сушка является не только теплофизическим процессом, но и в первую очередь физико-химическим, в котором очень важную роль играет форма связи влаги с сушимым материалом.

Вначале учет специфических особенностей сушимого материала производился только эмпирическим путем, на основании данных, полученных в результате экспериментов. Конструкции сушильных аппаратов определялись этими предварительными экспериментальными данными для каждого материала в отдельности.

В настоящее время в нашей стране создана научная теория процессов сушки, на основе которой производится не только расчет и конструирование сушильных аппаратов, но и разработка новых методов сушки.

В основе теории сушки лежит учение о взаимосвязи переноса тепла и массы вещества внутри сушимого материала, а также учение о формах связи влаги с телами различной структуры.

Действительно, ведь теплообмен в сушимом теле между отдельными участками осуществляется не только за счет теплопроводности, но и за счет переноса тепла при перемещении влаги. Например, при обычной сушке конвекцией, когда сначала высыхают поверхностные слои тела, влага начинает перемещаться из середины к периферии и, конечно, переносит с собой тепло. От того, как связана влага с сушимым веществом — находится ли она там в ка-пельно-жидком состоянии в капиллярах, или сорбирована на поверхно

сти этих капилляров, или заключена в порах его, — зависит количество тепла, которое необходимо для испарения равных количеств воды. Основываясь на этом, современная теория сушки при расчете сушилок в первую очередь учитывает технологические особенности сушимого материала, качество, род сушимого материала.

Теория сушки учитывает, что перенос влаги внутри материала при сушке можно осуществлять двумя путями — в капельно-жидком виде и в виде пара.

Перенос влаги внутри сушимого материала управляется двумя законами — влагопроводиостью и термовла-гопроводностыо. По закону влагоиро-водности влага перемещается от влажных мест к более сухим. Чем больше перепад влажности, тем интенсивней перенос влаги. По закону термовлагопроводности, открытому в 1934 году, влага перемещается от теплых мест к более холодным. Чем больше перепад температуры, тем интенсивней перенос влаги.

В зависимости от перепада температуры и влажности внутри сушимого тела будет действовать тот или иной механизм переноса.

Если перепад температуры внутри тела мал, то перенос влаги к периферии будет происходить в капельножидком виде. Если перепад температуры велик и когда температура поверхности тела выше, чем температура центра его, перенос влаги будет происходить в основном в виде пара.

Если вслед за облучением произвести охлаждение материала холодным воздухом, то температура поверхности тела резко упадет и станет меньше температуры центра тела (перепад температуры будет обратный). В этом случае влага из центра будет перемещаться к поверхности тела. Затем опять дают облучение. Часть влаги с поверхности испаряется, а часть термовлагопроводиостью переносится в центр вместе с дополнительной порцией тепла. Таким образом, при прерывном облучении влага, периодиче

Различные случаи удаления воды из сушимого вещества. Н а пе р в ом рисунке: молекулы воды с растворенными в них молекулами соли. На втором рисунке: вода испаряется с поверхности, оставляя на ней растворенные вещества. Н а третьем рисунке; вода превращается в пар в самой глубине вещества. Растворенные соли остаются ровно распределенными по всей толще вещества

16