ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Структурно-механические свойства влажных материалов из "Тепло- и массообмен в процессах сушки" Совершенно очевидно, что образование трещин всегда можно приписать действию растягивающего напряжения, однако в таком объемно-напряженном состоянии, когда наряду с растягивающими и сжимающими напряжениями действуют и опасные касательные напряжения. Одни же растягивающие напряжения сами по себе не могут служить причиной местных разрывов. Эти выводы полностью подтверждаются экспериментальными исследованиями структурно-механических свойств влажных материалов. Такие исследования представляют самостоятельный интерес для технологии сушки. [c.106] Закон изменения скорости нагружения находят так предварительно проводятся опыты при различном влагосодержании с постоянной нагрузкой, на основании которых строится кривая изменений предельных напряжений трещинообразования с уменьшением влагосодержания. Сравнивая эту кривую с кривой сушки, находим зависимость между напряжением трещинообразования и временем применительно к процессу сушки. На основе этой зависимости и устанавливается переменное нагружение в опытах по исследованию касательных напряжений в зависимости от угла сдвига. [c.107] Прибор для исследования структурно-механических свойств легко деформируемых твердых тел должен удовлетворять следующим требованиям поверхности взаимодействия должны быть двусвязными и иметь большую площадь соприкосновения с исследуемым материалом для создания в нем напряженного состояния, близкого к однородному. [c.107] По этой методике Л. А. Лепилкиной были исследованы структурно-механические свойства влажных материалов различных форм связи влаги (кварцевый песок, глина и желатина) в зависимости от влагосодержания и температуры. Основные результаты этой работы приводятся ниже. [c.107] Кварцевый песок с небольшим количеством (около 10%) глинистой составляющей исследовался на реологические характеристики на приборе Т. Я. Гороздовского, который давал возможность получить напряжения в широком диапазоне влагосодержаний материала. [c.107] На фиг. 3-7 приведена зависимость между касательными напряжениями Р и углом сдвига (мера деформации е).для различных влагосодержаний песка при постоянной температуре 18° С. Появление трещин отмечено вертикальной чертой. Из фиг. 3-7 видно, что образование трещин, а также полное разрушение структуры происходят в упруго-пластической области. При влагосодержании 0,11—0,12 кг/кг имеет место упругая область, с увеличением влагосодержания область упругих деформаций уменьшается и при больших влагосодержаниях все деформации практически являются упруго-пластическими. Пластическая область (течение с постоянной скоростью) для песка отсутствует. [c.107] С увеличением температуры происходит резкое упрочнение структуры, что можно объяснить растворением и разложением солей, которые содержатся в песке, и коагуляцией глинистых частиц. В результате этого образуется более сцементированная и плотная структура. [c.109] Химический состав глин характеризуется отношением окислов кремния к окислам алюминия. Для каолина это отношение равно двум. [c.109] В состав глин входят элементарные кристаллические частицы, агрегаты названных частиц, высокодисперсные частицы минералов, а также кварц. Таким образом, глина является капиллярнопористым коллоидным телом. [c.109] Аналогичные кривые были получены и для глины Бескудниковского месторождения. Полученные из этих кривых структурно-механические характеристики приведены в табл. 3-5. [c.110] Из фиг. 3-8 следует, что упругая область незначительна, преобладают упруго-пластические деформации. Разрушение глины происходит под действием пластических деформаций. [c.110] С увеличением влагосодержания происходит постепенное сме-ш ение момента появления трещин из середины упруго-пластической области в конце ее, а при больших влагосодержаниях — в пластическую область. При этом напряжение трещинообразования постепенно приближается к напряжениям полного разрушения, при больших влагосодержаниях они совпадают (фиг. 3-9). [c.110] Из фиг. 3-9 видно, что законы изменения предельных напряжений тотального и локального разрушения отличны друг от друга. Поэтому расчеты оптимальных режимов сушки необходимо производить с учетом напряжений трещинообразования, а не предельных разрушающих напряжений. [c.110] Желатина является типичным лиофильным коллоидом, она состоит из пяти фракций различного мицеллярного веса, обладающих разными свойствами. [c.111] Мицеллы желатины построены различным образом. Наряду с мицеллами, в которых отдельные цепи хорошо ориентированы, подобно кристаллу, существуют мицеллы с хаотическим расположением цепей. Поэтому температура разрущения мицелл оказывается непостоянной, изменяется в широком интервале аналогично плавлению аморфных тел. [c.111] Известно, что при действии нагрузки на материалы с отверстиями около них происходит концентрация напряжений, которая при переходе за пределы текучести сглаживается, но затем с ростом пластических деформаций вновь возрастает. Эта концентрация напряжений увеличивает сопротивляемость материала разрущению и вызывает его упрочнение. Аналогичная картина имеет место и здесь толико в микрошапическом масштабе. Это упрочнение может быть вычислено ло формуле Лапласа, для чего необходимо знать радиус отверстия и толщину ориентированного слоя. По электрофотографиям было определено отношение радиуса поры к толщине ориентированного слоя, оно оказалось равным единице. В результате коэффициент упрочнения для желатины при влагосодержании ее 6,7 оказался равным 1,85. [c.113] Следовательно, механизм образования пор можно представить примерно так. В напряженном состоянии в местах наименьшего сопротивления сдвигу (в вакуолях, заполненных свободной и связанной водой, содержащей растворимые фракции желатины) происходит концентрация напряжений, которые сопровождаются возникновением локальных пластических деформаций. [c.113] В результате концентрации напряжений в структуре желатины происходят сложные физико-химические превращения, которые сопровождаются возникновением пор правильной геометрической формы. В результате возникших напряжений структура желатины, состоящая из беспорядочно расположенных мицелл, содержащих большое количество осмотически захваченной жидкости, превращается около пор в текстуру с равномерно распределенной жидкостью. При этом часть свободной жидкости переходит в связанную. С появлением пор за пределом упругости наблюдается резко выраженное упрочнение структуры желатины. [c.113] Такое упрочнение структуры с образованием пор происходит при низких те.мпературах (10°—30° С). Начиная с температуры / 3= 30° С, упрочнения не происходит, и желатина дает кривые деформации, аналогичные глине. [c.113] Вернуться к основной статье