ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Формы связи поглощенного вещества (влаги) с материалом из "Тепло- и массообмен в процессах сушки" Процесс сушки влажных материалов является не только теплотехническим, но и технологическим процессом. [c.83] В процессе сушки изменяются технологические свойства материала. Правильно организованный процесс сушки не только не ухудшает технологические свойства, ио и дает заметное улучшение их. Например, сушка зерна при оптимальном режиме вызывает повышение всхожести и энергии прорастания зерна. Правильно высушенное зерно дает повышение урожая по сравнению с зерном, высушенным на воздухе в естественных условиях. Поэтому оптимальный режим сушки должен определяться технологическими свойствами материала и закономерностями их изменения при удалении влаги и при воздействии тепла. Технология сушки является решающим фактором при выборе метода сушки. Технологические свойства материала в самом широком пони.ма-нии этого слова (физико-химические, структурно-механические, биохимические свойства и т. д.) зависят от формы или вида связи поглощаемого вещества (влаги) с веществом сухого материала. Таким образом, теория процесса сушки влажных материалов базируется на двух научных дисциплинах тепло- и массообмене при фазовых превращениях и на учении о формах связи поглощенного вещества с веществом самого материала. [c.83] Процесс удаления жидкости из тела сопровождается нарушением связи ее с телом, на что затрачивается определенная энергия. Поэтому классификация форм связи поглощаемого телом вещества должна быть построена по принципу интенсивности энергии связи. По такому принципу построена схема акад. П. А. Ребиндера (см. приложение). [c.83] Все формы связи влаги с материалом делятся согласно этой схеме на три большие группы 1) химическая связь 2) физикохимическая связь 3) физико-механическая связь. [c.83] Химическая связь характеризуется связью в строго определенных молекулярных соотношениях (стехиометрическая связь), к ней относятся ионная связь и молекулярная связь (гндратная вода). В процессе сушки химически связанная влага, как правило, не удаляется. [c.83] Физико-химическая связь происходит в различных, не строго определенных соотношениях. К ней относятся адсорбционная связь (связь жидкости в гидратных оболочках) и осмотическая связь. [c.83] Присоединение адсорбционно связанной жидкости сопровождается значительным выделением тепла. Наибольшее количество тепла выделяется при образовании первого мономолекулярного слоя. Этот слой молекул жидкости находится под большим давлением, обусловленным молекулярным силовым полем, в результате чего плотность жидкости увеличивается, а, следовательно, имеет место сжатие системы жидкость — тело . [c.84] Адсорбционно связанная вода обладает рядом свойств, которые отличают ее от обычной воды. Одним из этих свойств является неспособность к растворению ею электролитов и других растворимых вешеств, наиример сахара, что было испольэоваио А. В. Думанским [29 а] при разработке методов определения количества связанной воды. Адсорбционно связанная вода имеет свойства упругого твердого тела, тонкие пленки которой толщиной около 0,1 А обладают расклинивающим свойством. [c.84] Теплоемкость адсорбционно связанной воды меньше единицы, а ее электропроводность практически равна нулю по сравнению с электропроводностью свободной воды. [c.84] При этом необходимо отметить, что не вся адсорбционно связанная жидкость имеет одинаковые свойства. Наиболее прочно связан мономолекулярный слой жидкости, свойства которой отличны от свойств обычной жидкости. Последующие слои связанной жидкости удерживаются менее прочно, и свойства их постепенно приближаются к свойствам обычной свободной жидкости. Толщина такого слоя полимолекулярной адсорбции примерно равна нескольким сотням диаметров молекул жидкости. [c.84] Под адсорбционно связанной жидкостью надо понимать не только жидкость, адсорбированную на внешней поверхности макромолекул (мицелл), но и адсорбированную на внутренних поверхностях мицелл. [c.84] Высокополимерные тела поглощают значительное количество жидкости без выделения тепла (набухают). Согласно теории С. М. Липатова этот процесс набухания связан с осмосом жидкости через полупроницаемые стенки замкнутых клеток, которые образованы нерастворимой фракцией высокополимерного тела. Растворимая фракция тела не проходит через стенку клетки, но она попадает внутрь ее при формировании структуры. Таким образом создается разность осмотических давлений растворимой фракции. [c.84] Физико-механическая связь есть удерживание воды в неопределенных отношениях. К этой связи относятся структурная связь (жидкость захватывается при образовании структуры геля), капиллярная связь и связь смачивания (прилипание воды при непосредственном соприкосновении с поверхностью тела). [c.84] В зависимости от соотнощения количества поглощенного вещества разных форм связи все влажные материалы можно разделить на три группы капиллярно-пористые, коллоидные и капиллярно-пористые коллоидные тела. Если жидкость, содержащаяся в теле, в основном связана капиллярными силами, то тело называется капиллярно-пористым (влажный кварцевый песок, древесный уголь, некоторые строительные материалы и т. д.). Большинство из них при удалении жидкости становится хрупким, капиллярно-пористые тела мало сжимаются, они впитывают любую смачивающую жидкость независимо от ее состава. [c.85] В случае преобладания осмотической формы или структурной связи жидкости тело называем коллоидным (желатина, агар-агар, прессованное мучное тесто и т. д.). При удалении жидкости они значительно изменяют свои размеры (сжимаются), сохраняя свои эластические свойства. Коллоидные тела поглощают наиболее близкие по полярности жидкости. [c.85] Если тело содержит жидкость, осмотически связанную и капиллярную, то оно называется капиллярно-пористым коллоидным телом. Эти тела обладают свойствами первых двух видов. Стенки их капилляров эластичны и при поглощении жидкости набухают. К числу этих тел принадлежит большинство материалов, подвергаемых сушке (торф, глина, древесина, ткани, зерно, кожа и т. д.). [c.85] Таким образом, все влажные материалы являются капилляр-но-пористыми телами с разными характеристиками распределения пор по радиусу. При этом надо отметить, что для капиллярно-пористых тел капиллярный потенциал значительно больше гравитационного, т. е. силы тяжести практически не оказывают влияния на распределение жидкости. Если же капиллярный потенциал сравним с потенциалом поля тяжести, то тело называется пористым. В этом случае необходимо учитывать наряду с капиллярными силами гравитационные силы. [c.86] Думанским было установлено, что теплота смачивания водой сухого гидрофильного тела ( 7о) и количество адсорбционно связанной воды ( ц) пропорциональны друг другу, т. е. [c.86] Таким образом, количество связанной воды- 01пределяется с достаточной степенью точности по теплоте смачивания абсолютно сухого тела. Другие методы связаны с из.менением электрофизических характеристик тела от влагосодержания (удельная электропроводность, произведение диэлектрической проницаемости на тангенс угла потерь и т. д.). Электрофизические характеристики резко изменяются при переходе от жидкости, связанной адсорбционно, к капиллярной жидкости. [c.87] Вернуться к основной статье