kuivumisnopeuteen

Kuivumisnopeus kuvaa kosteuden poistumisen nopeutta materiaalista ajan funktiona. Yleisiä mittayksiköitä ovat esimerkiksi kilogrammat vettä kuivausalueelta per neliömetri ja tunti (kg/m^2·h) sekä kosteuspitoisuuden prosentuaalisen muutoksen nopeus per aika. Kuivumisnopeutta tarkastellaan usein sekä kokonaismassan laskuna että pinnan haihdunnan kannalta.

Kuivumisen mekanismit liittyvät sekä ulkoisiin että sisäisiin siirtokerroksiin. Ulkoiset tekijät ovat ilman lämpötila, suhteellinen ilman kosteus, ilmavirtaus ja kappaleen asento kuivausilman suhteen. Sisäiset tekijät puolestaan sisältävät kosteuden jakauman kappaleessa, materiaalin diffuosiokyvyn, lämmönjohtavuuden sekä kerroksen paksuuden. Nämä tekijät määräävät, kuinka nopeasti kosteutta siirretään kappaleen sisäosista pinnalle ja sieltä haihtuu ilmaan.

Mallit ja käsitteet. Kuivumista voidaan tarkastella massansiirtomallien avulla, joissa erotellaan usein vakionopeuden vaihe (constant rate period) ja laskevan nopeuden vaihe (falling-rate period). Vakionopeusvaiheessa haihdunta on rajattu pääasiassa pintaan vaikuttavilla tekijöillä, kuten ilmavirralla. Laskevan nopeuden vaiheessa kuivuminen on määrällisesti ohjattu kappaleen sisäisestä diffuusiosta. Massansiirtoa kuvaavat perusperiaatteet kuten Fickin laki ja konvektiosta johtuva pintamassansiirto voivat esiintyä konvektiotermien kautta, jolloin ilmavirtaus ja lämmönvaihto ovat keskeisiä.

Käytännön sovellukset. Kuivumisnopeutta tarkastellaan laajasti elintarvikkeiden, puun, paperin, tekstiilien, maalien ja rakennusmateriaalien kuivausprosesseissa. Oikea kuivausnopeus parantaa tuoteturvallisuutta, laatua ja energiatehokkuutta.

Parannustoimenpiteet pyrkivät tasapainottamaan lämpötilan, kosteuden ja ilmanvaihdon siten, että kuivuminen tapahtuu tasaisesti ja hallitusti ilman liiallista kuumenemista tai rakenteellista vaurioitumista.