Основные закономерности и особенности сушильных процессов ковров и обивок. Часть 1

Конвективная сушка внешним обдувом поверхности материала.

Процесс конвективной сушки относится к числу сложных тепломассообменных явлений. Интенсивность, а следовательно, и длительность процесса, зависят от ряда факторов, которые условно можно разделить на независимые и управляемые. Независимые факторы отражают влияние конвективной сушки на природные свойства ткани, ее поверхность и толщину. В свою очередь, природные свойства ткани определяются тепло- и массофизическими характеристиками волокна, пряжи и схемой переплетения прядей.

На практике для конкретных тканей экспериментальным путем определяют оптимальные режимы сушки обивки после химчистки мебели методом экстракции, которые обеспечивают не только прочностные характеристики тканей, но и минимальную длительность процесса с относительно небольшими затратами теплоты и электроэнергии.

Известно, что на разных этапах сушки влажной ткани влияние на интенсивность процесса независимых и управляемых факторов различно. На первом этапе (в период постоянной скорости сушки) влияние независимых факторов незначительно. На втором этапе (в период падающей скорости) интенсивность процесса сушки уже существенно зависит от природы и толщины ткани.

На практике одновременно могут производиться ткани, резко отличающиеся между собой своей природой, а различие по толщине между ними может достигать двух-, трехкратных значений. Такой широкий диапазон отличия независимых факторов перекрывает возможности регулирования мощности сушилки, вследствие чего легкие ткани пересушиваются (их влагосодержание значительно ниже равновесного с воздухом помещения), а тяжелые ткани не досушиваются (их влагосодержание выше равновесного). В первом случае происходит перерасход тепловой и электрической энергии, а во втором — увеличение длительности сушки из-за периодической остановки транспортера и досушивания ткани.

При конвективной сушке влага перемещается из толщи тела (ткани) через ее поверхность (поверхность раздела фаз) в окружающий воздух, который является теплоносителем и одновременно сорбентом влаги. В общем случае влажное тело необходимо рассматривать как систему, содержащую на своей поверхности слой из капельной жидкости. Эти рассуждения верны не только для тканей, но и для ворса на завершающем этапе химчистки ковров и ковровых покрытий.

При конвективной сушке обдув влажного тела подогретым воздухом вызывает между ними тепло- и массообменные процессы. Разность температур определяет перенос теплоты от воздуха к поверхности влажного тела в ходе теплоотдачи, т. е. происходит конвективный теплообмен.

При сушке влажных материалов различают два характерных этапа: период постоянной скорости сушки и период падающей скорости сушки. Период постоянной скорости сушки протекает при неизменных (в данном случае не учтена начальная стадия прогрева влажного тела) потоках подводимой теплоты к телу и отводимых от него паров влаги.

Период падающей скорости сушки протекает при уменьшающихся потоках теплоты и паров влаги. Снижение потоков происходит из-за уменьшения в поверхностном слое влагосодержания ниже максимального гигроскопического значения. Этот момент соответствует среднему по толщине тела влагосодержанию, которое названо критическим. При влагосодержании тела ниже критического значения жидкая влага начинает испаряться в толще тела, не доходя до поверхности. По мере протекания процесса сушки происходит углубление зоны испарения влаги и возрастает толщина слоя, через который диффундируют пары влаги. Через определенный промежуток времени величина слоя достигает своего максимального значения и через всю толщину диффундируют только пары влаги. При этом коэффициент массопроводности паров влаги намного ниже коэффициента массопроводности жидкой влаги. В этом периоде подводимая теплота расходуется в двух направлениях: одна часть, распространяясь теплопроводностью, прогревает влажное тело, другая идет на испарение влаги (здесь не учитывается энергия связи влаги с материалом). Важную роль указанный фактор играет при чистке и сушке ковров после затопления, либо при аква чистке ковровых изделий.

Часто для сокращения расхода теплоты поверхностную и часть влаги намокания удаляют механическим отжатием, но тем не менее доминирующая доля затраченной теплоты идет на испарение влаги.

При сушке отжатых шерстяных тканей 90-95 % подведенной теплоты расходуется на испарение влаги и 5-10 % на подогрев ткани.