Капиллярно-пористые материал

Рис. 5.1. Зависимость равновесного влагосодержания капиллярно-пористого материала от относительной влажности воздуха (изотерма сорбции)

В процессах конвективной сушки влажный материал получает теплоту от сушильного агента. Эта теплота расходуется только на испарение влаги, поскольку температура влажного материала после того, как он относительно быстро прогрелся до температуры мокрого термометра, далее не повышается, пока влага, поступающая из внутренних зон капиллярно-пористого материала, смачивает его наружную поверхность [c.575]

Термическая сушка представляет собой весьма сложный процесс совместного переноса массы и теплоты внутри и вне капил-лярно-пористых материалов, сопровождающийся фазовым переходом влаги из жидкого и адсорбированного состояния внутри влажного материала в паровую фазу. Теплота, необходимая для испарения влаги, при конвективной сушке передается вначале от потока горячего сушильного агента к наружной поверхности материала. Затем теплота переносится внутри капиллярно-пористого материала за счет двух элементарных механизмов теплопроводности и конвекции (см. гл. 3), т. е. вследствие образующегося градиента температуры по толщине материала и за счет возникающего в процессе сушки перемещения жидкой и паровой фаз влаги внутри пористой структуры. По сравнению с относительно простыми задачами теплообмена, рассматриваемыми в гл. 3, здесь кондуктивный поток теплоты (см. закон теплопроводности (3.1)) распространяется параллельными потоками как по твердой основе (скелету) капиллярно-пористого материала, так и по влаге, заполняющей в форме жидкой и паровой фаз пространство пор. Оценка конвективных потоков теплоты (см. формулу (3.2)) здесь также существенно затруднена тем обстоятельством, что значения скоростей перемещения жидкой и паровой фаз по капиллярам не являются заданными величинами, но сами представляют собой функции происходящего сложного процесса сушки. [c.569]

РАВНОВЕСИЕ КАПИЛЛЯРНО-ПОРИСТОГО МАТЕРИАЛА [c.234]

Современные интенсивные режимы конвективной сушки не слишком мелких мелкопористых материалов могут приводить к возникновению градиентов избыточного внутреннего давления и заметному фильтрационному переносу влаги внутри капиллярно-пористого материала. Расчеты по имеющимся решениям упрощенных задач [2] и непосредственные измерения [11] показывают, что максимум избыточного давления в процессе сушки перемещается от поверхности в глубь материала и на первых стадиях процесса конвективной термической сушки влага вследствие фильтрационного переноса частично перемещается в центральные зоны частицы. [c.275]

Формулы (5.4) и (5.5), полученные для испарения жидкости с ее свободной поверхности, можно использовать для определения интенсивности тепло- и массообмена между сушильным агентом и твердым влажным материалом, наружная поверхность которого в процессе сушки находится во влажном состоянии. Испарение влаги происходит с наружной поверхности капиллярно-пористого материала с постоянной скоростью. Это наблюдается при больших величинах влагосодержания материала, когда количество влаги, непрерывно удаляемое с наружной поверхности,, полностью компенсируется жидкостью, подходящей к наружной поверхности изнутри материала. Затем в процессе обезвоживания наступает такое состояние, при котором подвод жидкости из внутренних зон к наружной поверхности не успевает полностью компенсировать убыль влаги с внешней поверхности. Влага начинает превращаться в пар во внутренних зонах капиллярно-пористой структуры тела, а температура наружной поверхности повышается. [c.239]

Диффузия при экстрагировании. При экстрагировании из капиллярно-пористого материала миграция распределяемого вещества в твердой фазе обычно осуществляется посредством молекулярной диффузии. Плотность диффузионного потока в материале, отнесенную к единице его поверхности, описывают уравнением Фика с использованием эффективного коэффициента диффузии (коэффициента массопроводности) [8] [c.536]

Любой капиллярно-пористый материал характеризуется видом так называемой кривой плотности распределения объемов пор по их размерам, представленной в качестве примера на рис. 1.8. Некоторые материалы обладают пористой структурой с двумя максимумами на кривой распределения по размерам. Материалы биологического происхождения (растительные продукты или получаемые путем их переработки) обычно обладают неизотропной пористой структурой, т. е. в таких материалах имеется преобладающее направление, вдоль которого располагаются капилляры. В этих материалах целевой [c.43]

Имеющийся внутри капиллярно-пористого материала градиент температуры изменяет величину капиллярного давления у менисков, ограничивающих конденсированную фазу внутри капилляра. С той стороны, где температура границы раздела жидкой и паровой фаз меньше, поверхностное натяжение возрастает и сила капиллярного давления увеличивается, что перемещает жидкость в направлении потока теплоты со средней скоростью ш, значение которой может быть оценено по соотношению АГ, где 0 — краевой угол смачивания [c.48]

Существенно, что приведенные решения справедливы только в тех случаях, когда коэффициент диффузии не зависит ни от координат, ни от локального значения искомой функции. Когда же Оэ нельзя считать постоянным ввиду его зависимости от переменной структуры капиллярно-пористого материала и от величины непрерывно изменяющейся концентрации целевого компонента в каждой точке тела, а также для тел неправильной геометрической формы аналитические методы решения диффузионных задач становятся практически невозможными. В этих случаях единственным методом анализа нестационарных полей концентрации оказываются численные расчеты, как правило, с использованием современной вычислительной техники. [c.57]

Расположение экспериментальных точек в полулогарифмических координатах около прямой линии свидетельствует о постоянстве коэффициента Оэ во всем диапазоне изменения концентрации целевого компонента внутри исследуемого капиллярно-пористого материала. [c.60]

Аналогичный характер послойной отработки капиллярно-пористого материала с движением фронта фазового превращения может наблюдаться и при других массообменных процессах в системах сплошная фаза — твердый материал. Так, при адсорбции веществ, обладающих весьма значительной адсорбционной способностью по отношению к пористому адсорбенту, в глубь частиц может продвигаться четкий фронт, на котором мгновенно адсорбируется весь целевой компонент, который диффузионно подводится от поверхности частиц адсорбента поперек зоны, которая полностью насыщена поглощаемым веществом. Послойный характер отработки твердых частиц может наблюдаться и в процессе сушки крупнопористых материалов, когда в глубь капиллярно-пористого влажного материала продвигается фронт испарения влаги, пары которой отводятся поперек высушенной зоны материала фильтрованием под действием возникающего избыточного давления паров влаги на фронте испарения, а теплота, необходимая для парообразования, подводится к фронту теплопроводностью также поперек слоя высушенного материала. [c.61]

Соотношения (5.5) и (5.6) получены в опытах по определению интенсивности тепло- и массообмена между сушильным агентом и материалом, поверхность которого поддерживается во влажном состоянии за счет непрерывного подвода влаги из внутренних зон материала. Однако по мере освобождения от влаги крупных капилляров ее подвод из внутренних зон к поверхности материала перестает компенсировать убыль влаги с внешней поверхности. Влага начинает превращаться в пар во внутренних зонах капиллярно-пористого материала, а температура его наружной поверхности увеличивается, и коэффициенты тепло- и массообмена могут изменять свои значения. По опытным данным [3] изменение коэффициента теплоотдачи в зависимости от уменьшающегося влагосодержания тела мол<но учесть отношением текущего влагосодержания материала и к критическому влагосодержанию икр, при котором заканчивается так называемый период постоянной скорости сушки и поверхность материала перестает быть полностью смоченной. [c.269]

Существующая в настоящее время теория внутреннего мас-со- и теплопереноса базируется на понятии некоторого единого потенциала переноса влаги, объединяющего все потенциалы возможных элементарных актов переноса влаги, и поток влаги внутри капиллярно-пористого материала записывается аналогично закону теплопроводности Фурье [c.271]

На рис. 10.1 показана типичная зависимость равновесного влагосодержания и капиллярно-пористого материала от относительной влажности (р (см. далее) и от температуры 1 воздуха, контактирующего с материалом. Вид кривой свидетельствует о том, что и увеличивается по мере повышения степени насыщенности воздуха парами влаги и при снижении температурного уровня, при котором рассматривается состояние равновесия между материалом и контактирующим с ним влажным воздухом. [c.550]

Рис. 2.1. Характер кривых изменения влажности с и температуры Т при сушке капиллярно-пористого материала.

По аналогии с тепловыми процессами, где потенциал переноса теплоты (т. е. температура t) связан с понятием теплосодержания I через теплоемкость с I = t, в теории массопереноса внутри капиллярнопористых материалов влагосодержание и связывается с потенциалом переноса влаги 0 через понятие влагоемкости с и = с 0. Величина с , характеризует свойство капиллярно-пористого материала увеличивать значение потенциала переноса влаги при сообщении материалу единичного количества влаги (аналогично тому, как теплоемкость вещества определяет, сколько теплоты необходимо подвести к веществу, чтобы его температура повысилась на один градус). [c.570]

Потенциал переноса влаги 0 зависит в основном от температуры и влагосодержания материала, при этом поток внутри капиллярно-пористого материала оказывается функцией локальных значений градиентов влагосодержания и температуры [c.570]

Здесь = /(рс ) - коэффициент потенциалопроводности капиллярно-пористого материала (аналог коэффициента температуропроводности а = 1/(рс)) = j(30/5i) - так называемый термоградиентный коэффициент переноса влаги, отражающий взаимосвязь потенциалов переноса влаги и теплоты в капиллярно-пористом материале р - плотность материала. [c.570]

Оценка относительной величины наружного и внутреннего сопротивлений проводится по численному значению массообменного критерия Био В1 , = в котором Р - коэффициент массоотдачи от наружной поверхности материала к потоку сушильного агента I — характерный размер материала - коэффициент массопроводности материала. Напомним, что физический смысл критерия В1 (см. гл. 7) соответствует мере отношения интенсивности наружного массопереноса к интенсивности переноса влаги внутри капиллярно-пористого материала, т. е. отношению величин, обратных соответствующим сопротивлениям. [c.572]

В противоположных случаях, когда В1 > 50, можно пренебречь относительно малым значением наружного диффузионного сопротивления и при анализе процесса принимать во внимание только сопротивление переносу влаги внутри капиллярно-пористого материала. В условиях такой внутренней задачи увеличивать скорость удаления влаги из материала можно только за счет уменьшения внутреннего сопротивления влагопереносу. Это удается сделать только измельчением частиц сушимого материала (разумеется, если это возможно), поскольку изменять внутреннюю пористую структуру материала практически невозможно влияние внешних факторов на величину внутреннего сопротивления при этом незначительно. Некоторая интенсификация процесса сушки все же возможна и здесь - путем повышения температуры сушильного агента, что обычно приводит к повышению температуры внутри влажного материала, а следовательно, - к уменьшению вязкости жидкой влаги, что снижает потери на трение при перемещении влаги по капиллярно-пористой структуре. Условия, соответствующие внутренней задаче процесса сушки, наиболее типичны для материалов с сильной связью между влагой и микропористой структурой материала (древесина, полиамиды, пропилен и т. п.). [c.573]

Окончание периода постоянной скорости процесса и дальнейшее непрерывное уменьшение скорости удаления влаги из материала после некоторого значения критического влагосодержания (и р) можно объяснить следуюш,им образом. По мере уменьшения влагосодержания капиллярно-пористого материала в начале освобождаются от жидкой влаги крупные транспортные поры перемеш ение влаги из все более и более тонких пор означает непрерывное увеличение внутреннего сопротивления (Дв ) влагопереносу. Если в пределах первого периода внутреннее сопротивление было много меньше наружного сопротивления (Л ар), т. е. [c.579]

Уменьшение скорости сушки по мере снижения влагосодержания капиллярно-пористого материала часто бывает связано с углублением зоны испарения влаги от его наружной поверхности, поскольку возрастаюш ее внутреннее сопротивление влагопереносу препятствует компенсации убыли влаги вследствие ее испарения с наружной поверхности. [c.580]

Подстановка базового для рассматриваемой теории соотношения (12.2.1.2) в закон сохранения массы влаги приводит к следующей системе дифференциальных уравнений, описывающей нестационарные поля влагосодержания и температуры вну три капиллярно-пористого материала [c.216]

Из природных дисперсных материалов торф относится к наиболее гидрофильным, что, в общем, закономерно, поскольку его образование происходит вследствие биохимического и химического превращений отмирающей растительности в условиях избыточного увлажнения и ограниченного доступа воздуха. Гидрогеологические, климатические и геоморфологические условия формирования торфяных месторождений, многообразие расте-ний-торфообразователей предопределяют сложность химического состава и структуры надмолекулярных образований торфа. Торфяные системы в общем случае представляют собой дисперсный капиллярно-пористый материал, в котором на долю твердой фазы приходится примерно 15—40% объема, занимаемого материалом. Твердая фаза торфа, в свою очередь, является полидисперсной системой с развитой поверхностью раздела фаз (50—400 м2/г) и по своей природе относится к многокомпонентным полуколлоидно-высокомолекулярным соединениям с признаками полиэлектролитов и микромозаичной гетерогенности. [c.63]

При интенсивном нагреве влажного тела внутри его пористой структуры происходит процесс парообразования. Возникающее при этом избыточное давление не успевает мгновенно релаксиро-ваться через пористую структуру материала, и появляющийся градиент давления внутри капиллярно-пористого материала вызывает перемещение влаги. Поэтому в общее уравнение для потока влаги вводится слагаемое, соответствующее переносу влаги под действием возникающего во влажном материале избыточного давления /ф = —Кф /Р, где /Сф — коэффициент фильтрационной проницаемости пористого материала. Общее уравнение имеет вид [c.109]

Обогрев или охлаждение можно проводить также с помощью тепловых труб [57, 58]. Тепловая труба имеет герметичный корпус, на внутренней поверхности которого расположен капиллярно-пористый материал — фитиль, пропитанный жидкой фазой теплоносителя. Корпус выполняют обычно из круглой трубы (но имеются и плоские тепловые трубы). Тепловой поток подводят к участку корпуса на одном из концов тепловой трубы. Внутри трубы на этом участке теплоноситель испаряется, и его пары движутся по центральной части трубы к охлаждаемому участку, где они конденсируются. Жидкая фаза по фитилю возвращается в зону испарения. Плотность теплового потока на участке поверхностн корпуса трубы зависит от размеров обогреваемого и охлаждаемого участков, и поэтому имеется возможность концентрировать тепловой поток на одном из участков трубы. Уровень рабочих температур зависит от выбранного для тепловой трубы теплоносителя. Имеются трубы для различных диапазонов температур О—200, 200—550, 550—750 и выше 750 К. В качестве теплоносителей для высокотемпературных труб используются щелочные металлы. Для этих труб реализуются плотности теплового потока (в расчете па поперечное сечение трубы) до 15 кВт/см , Конструктивные особенности тепловых труб и области их применения рассмотрены в [5SJ. [c.423]

Древесина представляет собой капиллярно-пористый материал (ге-терокапиллярную систему), состоящий в основном из гидрофильных компонентов, и поэтому она всегда содержит большее или меньшее количество воды. В живом дереве вода необходима для обеспечения его жизнедеятельности. Содержание воды характеризуется влажностью древесины. Различают два понятия - относительную влажность и абсолютную влажность. [c.259]

Значительную роль при этом отводят окислительной деструкции (работы Чупки). Как известно, капиллярно-пористый материал древесины содержит определенное количество кислорода воздуха, который, взаимодействуя в щелочной среде с компонентами древесины, образует такие активные формы, как супероксид-аниои-радикал и гидроксил-радикал ОН. Кислород и, в особенности, его активные формы окисляют полисахариды. Окисление спиртовых групп полисахаридов до карбонильных в щелочной среде приводит к статистической деструкции гликозидных связей по механизму реакции Р-элиминирования (см. ниже схему 11.32). Следовательно, одной из причин повышения выхода целлюлозы при использовании антрахинона и его аналогов в щелочных варках может также являться подавление их восстановленными формами окислительной деструкции полисахаридов. [c.350]

При анализе процессов сушки существенно иметь в виду, что скорость массообмена, в результате которого влага из капиллярно-пористого материала в конечном счете оказывается перенесенной в поток сушильного агента, зависит от двух основных сопротивлений процессу переноса массы от сопротивления внутреннему переносу влаги, оказываемого капиллярно-пористой структурой материала, и от внешнего диффузионного сопротивления, которое оказывает пограничный слой сушильного агента, существующий у наружной поверхности материала. Эти два сопротивления преодолеваются удаляемой из материала влагой последовательно, т. е. в процессе сушки влага вначале проходит из глубинных зон материала через его пористую структуру к наружной поверхности, а затем пары влаги за счет диффузии поперек пограйичного слоя должны пройти от наружной поверхности сушимого материала в основной поток сушильного агента. [c.571]

Поскольку граница между периодами постоянной и убывающей скоростей сушки означает приблизительное равенство я Д,ар, то и значение критического в.пагосодержания зависит не только от свойств конкретного капиллярно-пористого материала, но также и от параметров сушильного агента, от размеров материала, т. е. от всех наружных и внутренних параметров, влияющих на величины сопротивлений и [c.580]

В процессах конвективной сушки высушиваемый материал всегда находится в непосредственном контакте с сушильным агентом, содержащим некоторое количество паров влахи, уже имеющейся в исходном воздухе (хо), и дополнительное количество влаги, поступившее в агент из высушиваемого материала. При контакте с влажным сушильным агентом материал в принципе не может быть высушен до абсолютно сухого состояния, поскольку даже за достаточно длительное время контакта (сушки) с влажной средой капиллярно-пористый материал лишь асимптотически стремится к влагосо-держанию, равновесному с окружающей его средой (в данном случае с сушильным агентом). [c.214]

Экспериментальное определение влагосодержания капиллярно-пористого материала обычно связано с его досушиванием в сушильном шкафу до постоянной массы веса при повышенной температуре (часто 105 °С для материалов, не содержащих кристаллогидратной влаги). Постоянная масса материала, фиксируемая аналитическими или техническими весами, гарантирует практическое отсутствие влаги в высушиваемом при таких условиях материале, а убьшь массы при таком досушивахши соответствует количеству первоначальной влаги в пробе материала. [c.215]

Существующая в настоящее время наиболее общая и развитая в математическом отношении теория внутреннего тепло- и массопереноса внутри капиллярно-1юристых материалов базируется на предположении о возможности формального введения некоторого единого пот-енциала переноса влаги ( ), объединяющего все потенциальт возможных элементарных видов переноса. При этом суммарный поток влаги ] записывается аналогично закону теплопроводности Фурье (см. формулу 4.1.1.1) через градиент вводимого потенциала и коэффициент влагопроводности капиллярно-пористого материала [c.215]

Анализ кривых сушки капиллярно-пористых материалов (песка) показывает, что в начальный момент вакуумирования системы в период самозамораживания материала происходит процесс бурного иопарения влаги, что, в свою очередь, характеризуется резким понижением температуры материала (фиг. 9-21 и 9-22). Период самозамораживания материала в опытах не превышал 10 мин. За это время из образца испарялось от 12 до 20% влаги. Аналогичная картина наблюдается в период самозамораживания и при сушке коллоидного капиллярно-пористого материала — торфа. В период самозамораживания торс )а удалялось до 40— 50% влаги (фиг. 9-21 и 9-22). [c.358]

Теоретически наиболее полно изучен процесс сушки твердых капиллярно-пористых тел — частный случай совместного тепломассообмена, протекающего одновременно и взаимосвязанно внутри высушиваемого влажного материала. Аналитическая теория переноса теплоты и массы внутри капиллярно-пористого материала, разработанная акад. АН БССР А. В. Лыковым и его школой [1], в настоящее время в значительной мере закончена. Следует отметить, что это относится к случаю, когда кинетические коэффициенты переноса можно считать постоянными. [c.60]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология