Перенос влаги во влажных телах

Развитая в настоящее время наиболее общая теория внутреннего тепло- и массопереноса базируется на понятии единого потенциала переноса влаги, объединяющего все потенциалы возможных элементарных переносов влаги внутри влажного капиллярно-пористого тела. Согласно этой теории, поток влаги jm записывается аналогично закону теплопроводности Фурье [c.107]

Нестационарные поля влагосодержания и температуры внутри капиллярно-пористого влажного тела определяются системой дифференциальных уравнений сохранения влаги и теплоты, которые при постоянных значениях коэффициентов переноса имеют вид [c.108]

Изменение локального влагосодержания и и локальной температуры I с течением времени т зависит от взаимосвязанного механизма переноса влаги и тепла внутри влажного материала и массо-и теплообмена поверхности тела с окружающей средой. Механизм влаго- и теплопереноса внутри влажных тел в свою очередь очень сложный, он определяется характером связи влаги с влажными телами, поэтому кинетика процесса сушки в значительной мере определяется физико-химическими свойствами самого сохнущего материала. [c.83]

При конвективной сушке, когда перенос влаги внутри тела происходит под действием градиентов всех трех потенциалов (в, в и Р), граничные условия на границе влажное тело —сушильный агент обычно формулируются следующим образом [c.110]

Влажные материалы представляют собой пористые коллоидные тела, влага в которых соединена со скелетом тела разными по своей физической природе силами. Механизм переноса влаги определяется формой связи влаги с влажным телом, особенностями его структуры и термодинамическими условиями взаимодействия тела с окружающей средой. Стенки скелета пористого тела впитывают воду, в результате чего тело при увлажнении набухает, а при сушке дает усадку. [c.391]

Современная теория внутреннего тепло- и массопереноса развивается на основе понятия единого потенциала переноса влаги внутри влажного капиллярно-пористого тела. Смысл его такой же, как и у температуры в теории переноса тепла. Действительно, при изучении процессов поглощения и переноса тепла используются понятия энтальпии, температуры и теплоемкости тел. Между этими основными величинами существует простая зависимость, которая в интегральной форме имеет вид [c.240]

Согласно уравнению (5.6), поток влаги имеет место лишь при наличии градиента потенциала. Когда два влажных тела приводятся в состояние контакта, поток влаги будет направлен от тела, имеющего бол >ший потенциал, независимо от того, какое из тел обладает большим влагосодержанием. Следовательно, понятие потенциала переноса влаги нельзя отождествлять с влагосодержанием тела. Аналогичная связь существует между энтальпией и температурой. Так, i и 0 являются потенциалами переноса тепла и влаги, а понятия энтальпии и влагосодержания соответственно отражают количество переносимой субстанции, содержащейся в материале. [c.241]

Итак, два основных параметра ы и 0, характеризующие состояние влажного тела аналогичны понятиям энтальпии и температуры с той разницей, что если температура тела может быть непосредственно измерена, а энтальпия должна рассчитываться по формуле (5.5), то для влажного тела ситуация обратная измерено может быть влагосодержание тела м, а потенциал переноса влаги 0 должен определяться по формуле (5.7). [c.241]

Для того чтобы практически можно было пользоваться системой уравнений (5.18) при анализе реальных процессов сущки, необходимо иметь информацию о величинах всех коэффициентов переноса, вычисление которых на основе теоретических представлений о структуре капиллярно-пористых тел и о характере связи влаги со скелетом материала в настоящее время не представляется возможным. Поэтому все имеющиеся в литературе сведения о коэффициентах тепло- и массопереноса влажных тел основаны на экспериментальных данных. [c.245]

При современных интенсивных режимах сушки предположение о том, что молярный перенос влаги за счет градиента общего давления, возникающего внутри влажного тела, пренебрежимо мал по сравнению с переносом массы за счет градиентов потенциала 0 и температуры I, не всегда соответствует действительности. Однако решение системы трех дифференциальных уравнений в частных производных второго порядка в общем случае представляет существенные трудности. Полученное из аналитических решений [c.249]

Оценивая результаты современной теории внутреннего тепло- и массопереноса, следует отметить, что развиваемый ею подход в известной мере является формальным, поскольку все многообразие элементарных актов переноса массы внутри капиллярно-пористой структуры влажного материала заменяется здесь неким эффективным градиентным переносом влаги. Система дифференциальных уравнений (5.17), (5.21) и (5.22) не учитывает всех перекрестных влияний отдельных видов тепло- и массопереноса, как это следует из представлений термодинамики необратимых процессов. Анализ процессов тепло- и массообмена на строгой термодинамической основе в настоящее время затруднителен, поскольку соотношение взаимности кинетических коэффициентов для капиллярно-пористых влажных тел не выполняется. [c.254]

Продолжительность отдельных периодов сушки зависит от размера влажного тела, формы связи влаги с остальными компонентами влажного тела, от механизма ее переноса из центра к периферии, а также от скорости отвода пара. Движущая сила процесса сушки выражается разностью влагосодержания воздуха возле поверхности высушиваемого тела и в окружающем воздухе. [c.795]

Экспериментальное определение коэффициентов тепло- и температуропроводности влажных материалов осложняется наличием термоградиентного переноса влаги и возможными внутренними фазовыми превращениями внутри материала, поэтому найденные в опытах коэффициенты X и а влажных материалов представляют собой некоторые эффективные значения. Еще большей сложностью отличаются методы определения коэффициентов .т, йт, 8 И Е. Достаточно сказать, что коэффициент фазового превращения Е определяется, как правило, только в смысле его среднего значения по внутренней координате влажного тела. [c.276]

Представляет интерес сравнить потенциал 9 с потенциалом переноса влаги, применяемым в агрофизике. В работах американских исследователей в качестве потенциала переноса влаги в грунтах и почвах принимается величина р , равная логарифму от сосущей силы . В области влажного состояния тела ее величина пропорциональна капиллярному давлению, экспериментально определяемому тензиметром. В гигроскопической области сосущая сила Р определяется по величине относительной влажности воздуха, соответствующей равновесному влагосодержанию тела [c.71]

Процесс сушки материала состоит из перемещения влаги внутри материала, парообразования и перемещения влаги с поверхности материала в окружающую среду. При соприкосновении влажного материала с нагретым воздухом жидкость на поверхности испаряется и путем диффузии покидает поверхность материала, переходя в окружающую среду. Испарение влаги с поверхности материала создает перепад влагосодержания между последующими слоями и поверхностным слоем, что вызывает обусловленное диффузией перемещение влаги из нижележащих слоев к поверхностным. Наличие температурного градиента внутри материала осложняет механизм переноса влаги. Под влиянием перепада температуры (температура поверхности материала больше температуры центральных слоев) влага стремится переместиться внутрь тела (под влиянием термодиффузии влага перемещается по направлению потока тепла). [c.90]

Процесс сушки влажных тел является типичным нестационарным процессом влаго- и теплопереноса, для которого система дифференциальных уравнений переноса применительно к неограниченной пластине (одномерная задача) в отсутствие градиента общего давления (УР = 0) имеет вид [c.134]

В последнее время был выполнен ряд работ по численному решению системы дифференциальных уравнений (3-1-4), (3-1-5) с учетом изменения коэффициентов переноса от влагосодержания и температуры с использованием электронно-вычислительных машин. В частности, в работе Р. И. Гавриловой [Л. 8а] было показано, что поля влагосодержания и и температуры t влажных тел при переменных коэффициентах переноса имеют вид, аналогичный полям ия t, полученным при решении линейной системы дифференциальных уравнений влаго- и теплопереноса. Поэтому решения системы линейных уравнений переноса могут быть использованы для качественного анализа механизма процесса сушки. [c.135]

Механизм сушки можно примерно представить так. Ввиду того что критерий Lu значительно меньше единицы (Lu 1), поле температур развивается быстрее по сравнению с полем влагосодержания. Во всей толще тела создается перепад температур, который вызывает перенос влаги по направлению потока тепла (внутрь тела). Термодиффузия влаги в начале процесса сушки преобладает над концентрационной диффузией, так как градиенты влагосодержания внутри тела очень малы, что приводит к увеличению влаги в центральных слоях. Благодаря этому перераспределению влаги, а также в результате испарения жидкости с поверхности тела создаются перепады влагосодержаний, что значительно усиливает концентрационную диффузию. Быстрое обезвоживание поверхностных слоев создает благоприятные условия для развития диффузии скольжения. Диффузия скольжения в капиллярах имеет направление, про-, тивоположное потоку тепла (рис. 6-7), и значительно усиливает концентрационную диффузию. При этом надо иметь в виду, что диффузия скольжения связана с движением всей парогазовой смеси из слоев тела в окружающую среду. В силу этого через макрокапилляры влажный воздух из пограничного слоя засасывается внутрь тела, происходит циркуляция влажного воздуха. Таким образом, процесс [c.278]

Несколько отличен механизм сушки коллоидных тел. Благодаря малым значениям коэффициента диффузии влаги при большой интенсивности теплообмена наблюдаются значительные градиенты влагосодержания. Отсутствие диффузии скольжения и циркуляции влажного воздуха в порах тела замедляет перенос влаги из центральных слоев к поверхности. Поэтому сушка коллоидных тел происходит значительно медленнее, с большими градиентами влагосодержания, что приводит к растрескиванию и короблению. [c.280]

Кроме того, диффузия скольжения в капиллярах отливки также препятствует переносу влаги от горячей поверхности. Вследствие этого создаются условия для испарения во всем объеме отливки. С повышением температуры скорость нагрева влажного тела и скорость испарения резко увеличиваются, что создает градиент общего давления, который является основной движущей силой влагопереноса. [c.305]

Отличительной особенностью нагрева влажных материалов токами высокой частоты при условии тепло- и влагоизоляции поверхности тела и равномерного распределения влагосодержания является равномерное выделение тепла во всем объеме влажного тела за счет превращения электрической энергии в тепло. Это дает возможность получить очень большие скорости подвода тепла, точнее исключительно мощные источники тепла, равномерно распределенные внутри тела. Однако в реальных условиях процесса теплообмен тел с окружающей средой приводит к образованию поля температур, которое, в свою очередь, вызывает перенос влаги, а следовательно, и образование поля влагосодержаний. Поля температур и влагосодержаний влияют на локальные (местные) источники тепловыделения, что в конечном итоге приводит к неравномерному нагреву влажного материала. Таким образом, поля температур и влагосодержаний непосредственно влияют на электрическое поле внутри материала, которое и обуславливает процесс нагревания влажного тела. [c.314]

ПЕРЕНОС ВЛАГИ ВО ВЛАЖНЫХ ТЕЛАХ Физическая характеристика системы [c.412]

Этим объясняется отсутствие переноса влаги, которое наблюдается между двумя образцами некоторых влажных тел с монодисперсной структурой при различной их влажности. Вода, сосредоточенная отдельно, ограниченными скоплениями не перемещается ни внутри образца, ни от одного образца к другому. Все различие между образцами состоит только в количестве скоплений жидкости (макрокапилляры этих образцов влажных тел были примерно одинакового диаметра). [c.418]

Влажные материалы являются капиллярнопористыми коллоидными телами, перенос влаги в которых определяется разными явлениями, рассмотренными выше при анализе переноса в коллоидных и пористых телах. [c.424]

Приведенные уравнения влагопереноса справедливы для однородного влаж ного тела. Для системы влажных тел они также справедливы, но надо учитывать, что на границе соприкосновения влажных тел существует скачок влагосодержания. Это обусловлено тем, что влагосодержание тела не является потенциалом переноса влаги, оно аналогично энтальпии (теплосодержанию), а не температуре. [c.454]

Согласно современным представлениям сушка влажных материалов является комплексным процессом, состоящим из переноса тепла и влаги внутри материала (внутренний тепло- и массоперенос) и обмена энергией (теплотой) и массой (влагой) между поверхностью влажного тела и окружающей средой (внешний тепло- и мас-сообмен) [18]. [c.17]

Кондуктивный (и отчасти лучистый) теплообмен между греющей поверхностью и влажным телом, осложненный переносом влаги. Такой теплообмен наиболее-эффективен в первый период, так как он осуществляется при достаточно хорошем тепловом контакте. Влажный материал, прижимаемый к греющей поверхности, прилипает к ней, обеспечивая интенсивную передачу тепла теплопроводностью. Этот вид передачи тепла, необходимого для испарения влаги и нагревания материала, при коидуктивной сушке капиллярнопористых коллоидных тел не является единственным в первый период. Он преобладает лишь тогда, когда сушка происходит при низких температурах /гр, и во второй период сушки, а также при сушке материалов с большой удельной массой. В остальных случаях отвод значительного количества тепла от греющей поверхности осуществляется в результате процесса, связанного с образованием в контактном слое стока тепла. [c.59]

Во влажных материалах на перенос тепла влияет перенос жидкости, пара и инертного газа. Поэтому для влажных тел при наличии переноса влаги закон теплопроводности для одномерной задачи можно записать в скалярной форме как [c.67]

Механизм переноса жидкости, так же как и механизм переноса пара, во влажном теле определяется граничными условиями тепловлагообмена, формой связи влаги со скелетом тела и его структурой. На основе изложенных выше представлений о процессе (см. 3-2) можно предложить уравнение материального баланса влаги в интегральной форме для контактного слоя, дающее возможность определить из экспериментальных данных массу жидкости, переместившейся из слоя в слой, и установить направление потока влаги. Это уравнение имеет вид [c.102]

Диффузионно-фильтрационный влаготеплоперенос. При высокоинтенсивном процессе сушки (сушка токами высокой частоты, контактная сушка и т. д.) внутри влажного материала возникает градиент общего давления влажного воздуха. В результате возникает дополнительный перенос влаги и тела ввиду наличия гидродинамического (фильтрационного) движения пара и жидкости. Градиент общего давления внутри тела возникает в результате испарения жидкости и наличия сопротивления скелета тела при движении пара. Этому способствует наличие микрокапилляров, через систему которых идет молекулярное (эффузионное) натекание воздуха из окружающей среды и диффузия скольжения в системе макрокапилляров. [c.453]

Решающую роль в технологии сушки играет форма связи влаги с материалом [32] и его дисперсность [33], они же определяют во многом возможные методы интенсификации процесса. Изменение влагосодер-жания и температуры тела зависит от взаимосвязанного механизма переноса влаги и тепла внутри влажного материала и массотеплооб-мена поверхности тела с окружающей средой. [c.160]

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]

Различают обычно внеш. и внутр. перенос влаги и теплоты. Внеш. перенос (тепло- и массообмен) происходит между влажным телом и сушильным агентом и характеризуется коэф. тепло- и массоотдачи, для к-рых известны многочисл. эмпирич. корреляции внутр. перенос-движение влаги во внутр. слоях материала. [c.482]

Пойятие потенциала 0 суммарно учитывает все потенциалы элементарных переносов массы, которые зависят в основном от температуры и влагосодержания (см. гл. 1). Так, например, капиллярный потенциал переноса включает в себя поверхностное натяжение жидкости, которое зависит от температуры, и среднюю кривизну капилляров, еще не освободившихся от жидкой фазы. В процессе сушки первыми освобождаются от влаги наиболее крупные поры, следовательно, среднее значение радиусов пор, еще заполненных жидкостью, уменьшается по мере снижения влагосодержания влажного материала. Таким образом, потенциал переноса влаги является функцией локальных значений температуры и влагосодержания капиллярно-пористого тела 0(i, и). [c.241]

Интенсивный нагрев влажного тела вызывает процесс парообразования внутри его пористой структуры. Возникающее при этом избыточное давление паров не успевает релаксироваться через пористую структуру материала, и появляющийся градиент внутреннего давления УЯ вызывает в капиллярно-пористом материале дополнительное перемещение влаги. Поэтому в уравнение потока влаги (5.15) вводится слагаемое фильтрационного переноса влаги /ф = —Кф Р, где Кф — коэффициент фильтрационной проницаемости пористого материала. Уравнение внутреннего переноса влаги в таком случае принимает вид [c.272]

Формула (2-2-3) известна под названием формулы Дальтона. Надо отметить, что она является приближенной, так как парциальное давление пара не является потенциалом переноса парообразной влаги. Кроме того, формула Дальтона, отображающая взаимодействие влажного тела с окрул ающей средой (граничные условия 3-го рода), строго говоря, справедлива только для стационарного процесса влагопереноса (испарение жидкости со свободной поверхности, сушка в периоде постоянной скорости). [c.91]

При высокоинтенсивном процессе сушки внутри влажного тела возникает давление парогазовой смеси, превышающее давление влажного воздуха в окружающей среде (барометрическое давление). Наличие такого медленно релаксируемого градиента давления вызывает молярное движение парогазовой смеси по типу фильтрации. Наложение фильтрационного движения парогазовой смеси на ка-пиллярно-диффузионный перенос влаги приводит к перестройке механизма переноса и связанной с ней существенной интенсификации процесса сушки. Например, при комбинированной сушке древесины токами высокой частоты и инфракрасными лучами под действием градиента общего давления около 50% суммарного потока влаги перемещается к поверхности в виде пара. [c.162]

Кроме того, надо иметь в виду, что в процессе сушки влажного тела условия Стефана не всегда имеют место. Очень часто наряду с испарением влаги с поверхности мениска части капилляров происходит проникновение воздуха по другим капиллярам, связанным с данной системой капилляров. Кроме того, за счет эффузии воздуха по микрокапиллярам (см. ниже) внутри тела создается перепад общего давления, что вызывает молярный перенос по макрокапиллярам. Следовательно, условие Р = onst нарушается и формула Стефана теряет смысл. [c.396]

При интенсивном нагреве влажного тела температура его быстро [ювышается. При температуре тела выше 100° С парциальное давление насыщенного пара становится больше барометрического давления воздуха в окружающей среде (Р1 > Я). В результате диффузионный механизм переноса пара в пористом теле заменяется молярным переносом пара, который описывается соотношениями (10-1-3), (10-1-4) и (10-1-5). Такой механизм переноса парообразной влаги, происходящий под действием градиента общего давления, мы называем конвективнофильтрационным или просто фильтрационным переносом пара. [c.428]

Так как температура тела является потенциалом переноса тепла, то коэффициент а можно назвать коэффициентом потенциалопроводности переноса тепла. Аналогичные соотношения имеют место при влагопереносе. Коэффициент диффузии влаги (а = Х /с Ро) можно назвать коэффициентом потенциалопроводности переноса влаги, так как он характеризует скорость распространения изопотен-циальной поверхности тела при изотермических условиях. Следовательно, величина /а характеризует инерционные свойства тела по отношению к перемещению изопотенциальной поверхности 0 = onst во влажном теле (а = ЛWg) . Размерность коэффициентов а и одинакова (см /сек), они соответственно равны [c.432]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология