Drying simulation of a thin layer of humid porous medium

Abstract

The process of heating a porous medium which contains liquid and is limited by walls permeable to mass and heat flows on one side and impermeable on the other is considered. The system of equations describing the heat and mass transfer during drying of a thin layer of a porous medium is introduced. The numerical solutions showed that the drying time for a thin layer is usually less than the time of formation of the dry zone of the same size in an infinite medium. However, this dependence can be violated in two cases: if the relative mass concentration of vapor at the outer boundary is close to 1, a high temperature is set in due course in the wet zone reducing the heat input from the outside; if the initial temperature of a medium is close to the steam point, the heat input from the depths is promptly cut off.

Рассмотрен процесс нагрева пористой среды, содержащей жидкость и ограниченной с одной стороны проницаемой, а с другой – непроницаемой для потоков массы и тепла границами. Представлена система уравнений, описывающих тепло- и массоперенос при сушке тонкого слоя пористой среды. Анализ численных решений показал, что время сушки тонкого слоя, как правило, меньше, чем время образования сухой зоны такого же размера в неограниченной среде. Однако эта зависимость может нарушаться в двух случаях: если относительная массовая концентрация пара на внешней границе близка к 1, то во влажной зоне со временем устанавливается высокая температура, что ослабляет подвод тепла снаружи; если исходная температура среды близка к температуре кипения воды, то быстро прекращается подвод тепла из глубины.