ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Математические модели стадии сушки адсорбентов из "Циклические адсорбционные процессы" Процесс переноса влаги и теплоты внутри капиллярно-пористых материалов сложной структуры может происходить за счет различных и, как правило, одновременно действующих физических эффектов (механизмов переноса) [31, 37]. [c.107] Теоретический анализ процессов транспорта влаги и теплоты внутри реальных капиллярно-пористых материалов, основанный на попытке учета многочисленных элементарных видов переноса для реальных процессов сушки влажных материалов не представляется возможным. [c.107] Здесь Ят = -т/(ртСт) — коэффициент потенциалопроводности б = = Сш(йв /(5в) и — термоградиентный коэффициент переноса влаги рт — плотность сухого материала. [c.108] Процесс преобразования внутри влажного материала рассматривается как источник паровой фазы и сток теплоты. Вводится понятие критерия фазового превращения е = йиф/йи, который представляет собой отнощение количества влаги, учитывающей в фазовом превращении (мощность чисточника), к общему изменению массы влаги во внутренней точке влажного материала. В предельном случае е = О фазовые превращения отсутствуют и влага перемещается внутри влажного тела только за счет движения жидкой фазы. В противоположном предельном случае е = 1 изменение влагосодержания в теле происходит только за счет испарения и конденсации, а перемещение жидкой влаги отсутствует. [c.108] Наличие уравнений, описывающих процесс, вне зависимости от возможности их рещения позволяет получать критерии подобия, которые имеют определенный физический смысл. Почленным делением отдельных слагаемых уравнений системы (2.3.3) могут быть получены безразмерные группы Fo = ax/R и Fom = = amx/R — критерии гомохронности полей температуры и потенциала переноса влаги (тепловой и массообменный критерии Фурье). Отношение этих критериев дает критерий Lu == йт/а, представляющий собой меру относительной инерционности полей потенциала переноса влаги и температуры в нестационарном процессе сушки (критерий Лыкова). Критерий Ко = Гс Дц/(с А0) есть мера отношения количеств теплоты, расходуемых на испарение влаги и на нагрев влажного материала (критерий Косо-вича). Специфическим для внутреннего тепло- и массопереноса является критерий Поснова Рп = 6Д0/Ам, который представляет собой меру отношения термоградиентного переноса влаги к переносу за счет градиента влагосодержания. Независимым параметром процесса является критерий фазового превращения е. [c.108] Имеющиеся в литературе немногочисленные сведения о коэффициентах тепло- и массопереноса влажных тел основаны на экспериментальных данных. [c.108] Эксперименты показали [31, 38], что практически все кннети-чес1 ие коэффициенты, если их рассматривать в достаточно широком диапазоне изменения влагосодержания и температуры, изменяются, причем зачастую весьма существенно. Так, коэффициент потенциалопроводности йт, как правило, значительно уменьшается при снижении влагосодержания, а термоградиентный коэффициент б для капиллярно-пористых материалов по мере понижения и вначале увеличивается, а затем уменьшается [39]. [c.109] Таким образом, окончательная система, описывающая нестационарные поля 0, 0 и Р в процессе сушки влажного материала, включает уравнения (2.3.5), (2.3.6) и второе уравнение (2.3.3). [c.109] Возможность решения дифференциальных уравнений в значительной степени зависит от граничных условий, которые должны формулироваться из независимых физических соображений относительно условий взаимодействия поверхности влажного тела с окружающей средой. [c.109] Первое уравнение системы (2.3.7) представляет собой баланс теплоты на поверхности материала, где происходит испарение влаги. Первое его слагаемое соответствует теплоте, подводимой конвективно от сушильного агента, второе — теплоте, отводимой теплопроводностью от наружной поверхности в глубь материала. Последнее слагаемое определяет количество теплоты, расходуемое при испарении жидкости на наружной поверхности влажного тела. Второе уравнение системы (2.3.7) представляет собой баланс влаги на границе, где количество влаги, подводимое изнутри влажного материала суммарно за счет всех трех градиентов, и количество влаги, уходящее от поверхности тела в поток сушильного агента за счет конвективной массоотдачи, должны быть равны. Последнее уравнение системы (2.3.7) соответствует одинаковой величине общего давления влажного воздуха на внешней границе влажного тела и в потоке сушильного агента. [c.110] Аналитическое решение полной системы уравнений взаимосвязанных процессов тепло- и массопереноса внутри влажного тела в общем виде оказывается невозможным. Наиболее полно решения упрощенных задач внутреннего влагопереноса для различных частных случаев представлены в монографии [39]. [c.110] Расчеты по тем или иным аналитическим решениям возможны, разумеется, только при наличии численных значений всех коэффициентов, входящих в дифференциальные уравнения и в условия однозначности. [c.110] Определение коэффициентов тепло- и температуропроводности влажных материалов осложняется термоградиентным переносом влаги и возможными внутренними фазовыми превращениями. Поэтому определенные в опытах коэффициенты X и а влажных материалов представляют собой некоторце эффективные значения, суммарно учитывающие процессы переноса во влажном материале. [c.110] Имеющиеся данные по значениям кинетических коэффициентов переноса для капиллярно-пористых материалов представлены в специальной литературе [39]. [c.110] Допустим, что экспериментальным путем получена аппроксимации Т и) по зонам, действительная в достаточно широком диапазоне изменения режимных параметров сушки. [c.111] В процессе сушки поверхностные слои достигают граничных влагосодержаний и температур раньше, чем внутренние слои. Поэтому во время перехода от одной зоны слоя к другой температурно-влажностные поля будут находиться одновременно в двух зонах i-й и (г + 1)-й. Граница раЗдела слоев в момент Тн. п начала перехода g(0) = , в момент Тк. п конца перехода (Тк.п) =0. [c.112] Таким образом, расчет необходимо проводить в последовательности 1) зона 1 2) первый переходный участок 3) зона 2 4) второй переходный участок 5) зона 3 и т. д. [c.112] Принятая для примера произвольная схема аппроксимации Т и) включает все разновидности зональных зависимостей ГДи,) по величине температурного коэффициента bT = dT/du (О Ьт оо) и типичные комбинации стыкуемых зон, отличающиеся характером процесса на переходных участках. [c.112] Для основных (однослойных) зон Тн. 3, i + Тк, 3, i с переменной температурой процесс определяется решением уравнений (2.3.8) — (2.3.10) при соответствующих начальных условиях. [c.112] Вернуться к основной статье