A mathematical model of drying processes

A drying model is proposed which may be used to describe drying behavior of hygroscopic and non-hygroscopic materials. The constant rate, the first falling rate and the second falling rate periods in drying are addressed separately. The concept of ‘bound water conductivity’ is introduced. Movement of bound water and its contribution to moisture transfer within hygroscopic materials are discussed. The bound water conductivity is found to be affected by moisture content as well as desorption isotherms of the drying material. The major internal moisture transfer mechanisms are considered to be capillary flow of free water in the wet region and movement of bound water and vapor transfer in the sorption region. The convective heat and mass transfer coefficients are assumed to vary with the surface free water content in the first falling rate period. Three systems with different hygroscopic properties, wool, brick and corn kernels, are chosen to evaluate the validity of this model. The moving finite element method is used to solve the differential equations numerically. The predicted drying curves and the temperature and moisture distributions compare favorably with reported experimental results. On propose un modèle de séchage qui peut être utilisé pour décrire le séchage des matériaux hygroscopiques et non hygroscopiques. Les périodes de vitesse constante, de première diminution et de seconde diminution dans le séchage sont examinées séparément. On introduit le concept de “conductivité d'eau liée”. On discute le mouvement de l'eau liée et sa contribution au transfert d'humidité dans les matériaux hygroscopiques. La conductivité de l'eau liée est affectée par le taux d'humidité et aussi par les isothermes de désorption du matériau. Les principaux mécanismes du transfert interne d'humidité sont considérés être l'écoulement capillaire de l'eau libre dans la région mouillée, le mouvement de l'eau liée et le transfert de vapeur dans la région de sorption. Les coefficients de convection de chaleur et de masse sont supposés variables avec le taux d'eau libre à la surface, dans la période de première diminution. Trois systèmes avec différentes propriétés hygroscopiques, bois, brique et grains de maïs, sont choisis pour évaluer la validité de ce modèle. La méthode des éléments finis mobiles est utilisée pour résoudre numériquement les équations différentielles. Les courbes de séchage et les profils de température et d'humidité calculés sont compares favorablement aux r