ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Гигротермическое равновесное состояние влажных материалов из "Тепло- и массообмен в процессах сушки" Изотермами сорбции и десорбции влажных материалов называется графическая зависимость между равновесным влагосодержанием материала и влажностью воздуха. [c.88] В состоянии термодинамического и молекулярного равновесия температура тела равна температуре окружающего воздуха, а давление пара жидкости тела р равно парциальному давлению пара в воздухе (р ). Влагосодержание тела приобретает некоторое постоянное значение, называемое равновесным удельны.м массосодержанием или равновесным влагосодержанием и . [c.88] Изменяя влажность воздуха при постоянной температуре, можно получить зависимость между влагосодержанием и давлением пара жидкости в теле в виде некоторой кривой — изотермы. Если равновесие достигнуто путем сорбции, то изотерма называется изотермой сорбции, если же равновесие достигнуто десорбцией, то изотермой десорбции. [c.88] В состоянии равновесия влагосодержание тела одинаково во всем его объеме, среднее интегральное влагосодержание и равно влагосодержанию в любой точке тела и). [c.88] Материалы, у которых равновесное влагосодержание значительно, обычно называют гигроскопическими материалами, а равновесное влагосодержание гигроскопическим влагосодержанием. [c.88] Изотерма сорбции в системе координат и) лежит несколько выше, чем изотерма десорбции. Поэтому равновесное влагосодержание, определенное из изотермы сорбции, всегда меньше, чем из изотермы десорбции для одной и той же влажности воздуха э. Наибольшее расхождение между изотермами сорбции и десорбции имеется на участке от 0,3 до 0,9. Теории, удовлетворительно объясняющей гистерезис сорбции и десорбции, до СИХ нор нет. [c.89] Для апилляно-нористых тел это явление можно в первом приближении объяснить изменением смачиваемости стенок капилляров за счет адсорбции сухого воздуха в процессе увлажнения и запаздывания образования мениска в сквозных порах капилляра. [c.89] По гипотезе Ю. Л. Кавказова [Л. 4] заполнение влагой. микрокапилляров (г 10 см) путем сорбции пара из влажного воздуха происходит независимо от смачиваемости стенок капилляра, а макрокапилляры (г 10 5 см) не способны поглотить влагу из влажного воздуха. Последние, будучи заполнены жидкостью непосредственным соприкосновением с ней, отдают ее в атмосфере насыщенной водяными парами (9 =1). Решающее значение по Ю. Л. Кавказову имеет соотношение между средней длиной свободного пробега молекулы пара и диаметром капилляра. [c.89] По теории Дюгема гигротермическое равновесие наступает медленно, поэтому наблюдаемое равновесие не является истинным. Таким образом, в процесс сорбции получаем равновесное влагосодержание меньше истинного, а в процесе десорбции, —наоборот, несколько больше истинного. [c.89] Ладо отметить, что равновесие для коллоидных тел достигается крайне медленно (в течение нескольких месяцев), поэтому методика определения равновесного влагосодержания приобретает первостепенное значение. Для некоторых материалов равновесное влагосодержание не зависит от температуры (крахмал, кожи растительного дубления и др.), для других материалов влияние температуры на равновесное влагосодержание сказывается на участке от 0,7 до 1,0 (торф по данным Н. С. Курна-кова и Н. А. Поспеловой) [Л. 45]. [c.89] Основная форма сорбированной жидкости — это адсорбционная и капиллярная (влага микрокапилляров). Относительное давление пара осмотически связанной жидкости и жидкости макрокапилляров практически равно единице, следовательно, поглощение жидкости этих форм связи происходит при а = 1. [c.90] Изотермы- сорбции и десорбции типичных ка-пиллярно-пористых тел (силикагель, активированный древесный уголь) имеют три характерных точки (фиг. 3-3). Точка В соответствует завершению мономолекулярной адсорбции, точка С — начало гистерезисного участка, точка В — ко ец гистерезиса изотерм сорбции и десорбции. В тонкодисперс-аых сорбентах (силикагель марки МСМ) конец гистерезисной петли (точка В ) не совпадает с точкой В, отвечающей- максимальному сорбционному влагосодержанию. Для крупнопористых сорбентов эти точки совпадают. [c.90] На такой термограмме наблюдается ряд характерных точек. Удаление влаги мономолекулярной адсорбции (участок ВО термограммы) сопровождается повышением температуры тела с течением времени по закону экспоненты. На участке СО температура тела повышается по линейному закону. Такой же линейный закон изменения температуры имеет место на участке А В (фиг. 3-3). [c.91] При этом, если на изотермах сорбции и десорбции точка В не совпадает с точкой В, то на термограмме наблюдается точка перегиба В, не совпадающая с точкой В. [c.91] Казанский дает следующее объяснение критических точек терм0грам1мы. Капиллярная влага удаляется при постоянной температуре (участок А А термограммы). На участке АА удаляется влага канатного состояния, а участок А В термограммы соответствует влаге стыкового состояния. Начиная с точки С, происходит удаление влаги полимолекулярной адсорбции и, наконец, участок ОО термограммы соответствует влаге мономолеку-. ярной адсорбции. [c.91] Дальнейшее поглощение жидкости сверх максимального гигроскопического влагосодержания происходит путем непосредственного соприкосновения материала с жидкостью. В этом процессе поглощения жидкости имеет место заполнение макрокапилляров и пор, а также осмотическое поглощение жидкости через полупроницаемые клетки замкнутых стенок. Свойства этой поглощенной жидкости не отличаются от свойств свободной жидкости, и, в частности, давление пара жидкости тела практически равно давлению насыщенного пара свободной жидкости ( = 1). [c.91] Данная схема не претендует на полноту, но анализ большого экспериментального материала по исследованию коэффициентов переноса тепла и массы вещества в зависимости от массосодержания поглощенного вещества телом подтверждают ее. Эта схема полностью согласуется также с классификацией акад. П. А. Ребиндера, указанной выше. [c.92] Изотерма сорбции десорбции имеет для технологии процесса сушки еще и другое важное значение. Очевидно, если материал после сушки хранится в обычных условиях (например, на складах, где имеет место взаимодействие материала с влажным воздухом), то конечное влагосодержание высушенного материала не должно быть меньше равновесного для условий хранения. Иначе при хранении материал будет поглощать влагу из воздуха путем сорбции вплоть до равновесного влагосодержания. Таким образом, изотермы сорбции могут служить для определения конечного влагосодержания материала при сушке в соответствии с условиями хранения. [c.92] Изотермы десорбции показывают, до какого влагосодержания можно высушить материал нагретым газом при заданной температуре и влажности его. Поэтому вводится понятие удаляемого сушкой влагосодержания — это влагосодержание материала и за вычето1М равновесного влагосодержания т. е. [c.92] Поэтому в расчетах процесса сушки нагретым воздухом необходимо знать равновесное влагосодержание материала, так же как в расчетах процесса нагревания твердых тел необходимо знать температуру, до которой оно может быть нагрето. [c.92] Вернуться к основной статье