РОЗДІЛ 2
ТЕОРЕТИЧНЕ ОБҐРУНТУВАННЯ ПРОЦЕСУ СУШІННЯ ЛЬОНОСИРОВИНИ ШЛЯХОМ АКТИВНОГО ВЕНТИЛЮВАННЯ
2.1. Аналіз інтенсивності вентилювання та сушіння льоносировини у рулоні
Технологія збирання льону-довгунця (льоносоломи та льонотрести) передбачає його спресовування у рулони. Несприятливі погодні умови під час збирання спричиняють зволоження рослинного матеріалу. Підвищена вологість матеріалу зумовлює його самозігрівання всередині паковки, що створює сприятливе середовище для розвитку плісняви та веде до загнивання. Для усунення негативного впливу підвищеної вологості проводять сушіння матеріалу в рулонах шляхом активного вентилювання. Застосування даного способу доведення льоносировини до кондиційної вологості обмежене внаслідок значної енергоємності процесу, що пов'язано з відсутністю сушарок рослинного матеріалу в рулонах, які б забезпечували ефективне використання повітряного потоку та реалізовували прогресивні способи та режими сушіння.
Сушіння льоносировини у рулонах має свої особливості, дослідження та врахування яких дає можливість значно зменшити енерговитрати на цей процес. Головною особливістю рулону є те, що матеріал розподілений нерівномірно за об'ємом паковки. Це призводить до його нерівномірного сушіння. Постійна висота шару (рулону), через який проходить повітряний потік, також ускладнює процес сушіння. Для подальших досліджень приймаємо, що під зміною параметрів матеріалу та повітряного потоку за висотою шару (рулону) розуміємо їх зміну вздовж центральної осі рулону, незалежно від просторової орієнтації рулону.
Швидкість повітряного потоку (cушильного агента або атмосферного повітря) при проходженні через шар матеріалу зменшується внаслідок його аеродинамічного опору (рис.2.1).
Рис.2.1. Схеми до аналізу інтенсивності вентилювання рулонів:
а, г, є - рулон з рівномірно розподіленим матеріалом;
б, д, ж - рулон, сформований у камері змінного об'єму;
в, е, з - рулон, сформований у камері сталого об'єму.
Чим щільніший матеріал, і, відповідно, менша його пористість, тим більший опір він чинить. На інтенсивність вентилювання впливають структура шарів та фізико-механічні властивості матеріалу: щільність, пористість, покрученість рулону, кривина стебел та їх вологість. Під зміною інтенсивності вентилювання розуміємо зміну швидкості повітряного потоку за об'ємом рулону.
Рулон формується шляхом скручування стрічки рослинного матеріалу. Можна зробити допущення, що у поперечному перерізі шари матеріалу мають форму кільця. Зміна фізико-механічних властивостей відбувається як за товщиною кожного шару, так і між ними та визначається способом формування рулону.
При розгляді впливу способу формування рулону та способу підведення повітряного потоку на інтенсивність вентилювання шарів матеріалу за висотою та радіусом паковки слід виходити з того, що рулон розміщений у герметичній сушильній камері, тобто повітряний потік повним об'ємом проходить через нього. Рулон за висотою розділимо на умовні зони за інтенсивністю вентилювання.
Якщо матеріал розподілений рівномірно за радіусом та висотою рулону, тоді щільність та пористість усіх шарів однакова. У такому рулоні інтенсивність вентилювання шарів матеріалу за радіусом однакова і змінюється лише за висотою паковки (рис.2.1а). Внаслідок чого, спостерігається рівномірне сушіння льоносировини за радіусом рулону. Зміна інтенсивності вентилювання за висотою паковки пов'язана з аеродинамічним опором шарів матеріалу. Сушіння матеріалу відбувається тим повільніше, чим далі він знаходиться від сторони підведення повітряного потоку (сушильного агента), що зумовлене падінням швидкості повітряного потоку та зміною його параметрів. Під час сушіння не можливо зменшити висоту рулону, відбираючи висушену частину матеріалу, що веде до пересушення сировини зі сторони підведення і недосушення з протилежної. Таким чином, одностороннє підведення не забезпечує рівномірного сушіння за висотою рулону.
При односторонньому підведенні повітряного потоку до рулонів, сформованих у камерах змінного (рис.2.1б) та сталого об'ємів (рис.2.1в), нерівномірне вентилювання та сушіння відбувається як за висотою, так і за радіусом. Останнє зумовлено зміною щільності та пористості шарів за радіусом. Відповідно, чиниться різний опір проходженню повітряного потоку. Інтенсивніше вентилюються шари, що мають меншу щільність та більшу пористість. Оскільки в рулонах, сформованих у камері змінного об'єму, щільність зменшується від центра до периферії, то відповідним чином рухається повітряний потік, основний об'єм якого проходить через периферійні шари. Саме у цих шарах сушіння інтенсивніше. В рулонах, сформованих у камері сталого об'єму, навпаки, щільність матеріалу зростає від центра до периферії. У таких паковках інтенсивніше вентилюються та сушаться центральні шари. Як у рулонах сформованих у камері змінного об'єму, так і в камері сталого об'єму, з протилежної сторони підведення є зони, інтенсивність вентилювання та сушіння яких неприпустимо низька.
При одночасному двосторонньому підведенні повітряного потоку до рулону процес вентилювання відбувається так само, як при односторонньому підведенні, з тією лише різницею, що висота шару матеріалу, через який проходить повітряний потік, зменшується удвічі (рис.2.1г,д,е). Недоліком такого способу підведення є накопичення (збільшення) вологи з усього рулону в його середині, що ускладнює її видалення.
При реверсивному підведенні повітряного потоку, під час кожного такту підведення (з однієї сторони), інтенсивність вентилювання аналогічна до одностороннього підведення. Але, в даному випадку зволожується та частина рулону, яка у наступному такті буде найбільш інтенсивно вентилюватися та сушитися. Відбувається "розмивання" вологи за висотою рулону, що забезпечує більш рівномірне сушіння матеріалу та раціональне використання енергетичного потенціалу повітряного потоку (сушильного агента). На рис.2.1є,ж,з показано як накладаються зони інтенсивнос