Энергия связи влаги с материало

Предложена классификация форм связи влаги с материалами по энергетическому принципу [1], согласно которой существуют формы связи трех типов химическая, физико-химическая и физикомеханическая. Химически связанная влага, количество которой определяется соответствующим-и стехиометрическими соотношениями, удерживается веществом наиболее прочно и в большинстве случаев при тепловой сушке не удаляется из влажных материалов. Физико-химически связанная влага удерживается на внутренней поверхности пор адсорбционными силами. Ее количество может быть различным в зависимости от пористости материала и внешних условий — температуры и влажности окружающей среды. Физико-механически связанная влага — это жидкая фаза, находящаяся в крупных капиллярах, а также влага смачивания, которую принимает тело при непосредственном контакте с жидкостью. Удаление этой влаги при сушке требует наименьших затрат энергии, равных теплоте парообразования жидкости. [c.125]

В процессе сушки изменяются технологические свойства материала. Правильно организованный процесс сушки не только не ухудшает технологические свойства, ио и дает заметное улучшение их. Например, сушка зерна при оптимальном режиме вызывает повышение всхожести и энергии прорастания зерна. Правильно высушенное зерно дает повышение урожая по сравнению с зерном, высушенным на воздухе в естественных условиях. Поэтому оптимальный режим сушки должен определяться технологическими свойствами материала и закономерностями их изменения при удалении влаги и при воздействии тепла. Технология сушки является решающим фактором при выборе метода сушки. Технологические свойства материала в самом широком пони.ма-нии этого слова (физико-химические, структурно-механические, биохимические свойства и т. д.) зависят от формы или вида связи поглощаемого вещества (влаги) с веществом сухого материала. Таким образом, теория процесса сушки влажных материалов базируется на двух научных дисциплинах тепло- и массообмене при фазовых превращениях и на учении о формах связи поглощенного вещества с веществом самого материала. [c.83]

Любой высушиваемый материал может характеризоваться сорбционной емкостью по влаге, т. е. количеством влаги, сорбированной единицей массы продукта при контакте с влажным газом. Влагоемкость высушиваемых материалов, а также условия сушки, ее интенсивность и полнота зависят от природы высушиваемого вещества, которая определяет вид связи влаги с продуктом. Виды связи влаги с материалом можно классифицировать по величине энергии этой связи. [c.217]

Характер и энергия связи вещества с молекулами воды и внутренняя структура материала определяют общее количество влаги, которое способно удерживать вещество при равновесии с окружающей средой. Величина равновесного влагосодержания w тем выше, чем больше влаги в окружающем воздухе и чем ниже температура системы. Значения равновесных влагосодержаний некоторых материалов, определяемых, как правило, экспериментальными методами, приведены в [4, 5]. [c.126]

В процессе конвективной сушки тепло, подводимое газом к частице, расходуется на испарение жидкости, нагрев материала и преодоление энергии связи влаги с материалом. С испаренной влагой тепло частично возвращается в газовую фазу. Скорость обмена теплом и массой для частиц с малым внутридиффузионным сопротивлением (В1< 0,1 В1д<0,1) зависит только от сопротивления пограничного слоя газа, т. е. от его толщины, степени турбулизации и физических свойств. Толщина и гидродинамическое состояние пограничного слоя зависят от относительной скорости газа [26, 57]. Для описания физических свойств пар0-газ01В0Й смеси, окружающей частицу, используется критерий Прандтля. Поэтому коэффициенты тепло- и массообмена обычно связывают с внешними условиями через критериальные зависимости [c.85]

При глубокой сушке материалов с небольшой начальной влажностью расчет сушильного аппарата необходимо вести с учетом энергии связи влаги с материалом, так как при удалении адсорбционно связанной влаги дополнительный расход тепла может составить до 40% расхода тепла на испарение свободной воды. Для некоторых материалов, в частности кожи, на разрушение связи адсорбционной влаги расходуется дополнительно до 60% от тепла, затрачиваемого на испарение. Таким образом, при расчете процесса сушки материалов, у которых молекулы воды адсорбционно. связаны с молекулами материала, необходимо учитывать суммарный расход тепла [c.396]

Зависимость давления пара влаги над поверхностью материала от его влажности определяется типом связи молекул воды с материалом. Различают несколько форм связи влаги с материалом (в порядке убывающей энергии связи). [c.405]

На удаление влаги из материала затрачивается энергия, соответствующая разрыву связей между влагой и материалом. По величине энергии таких связей построена классификация [1] различных форм связи влаги с твердым веществом. [c.267]

Формы и энергия связи влаги в препаратах. Содержание влаги в любой субстанции характеризуется влажностью ( У) или влагосодержанием 0 ), т.е. отношением массы влаги (и) в материале к общей массе (О + и) влажного материала [c.669]

При значительной энергии связи влаги с пористым материалом часто можно принять, что скорость удаления влаги из частицы материала уменьшается пропорционально текущему значению влагосодержания частицы и разности температуры сушильного агента и температуры мокрого термометра, что подтверждается, например, имеющимися опытными данными по сушке ряда материалов в дифференциальном слое [2] [c.40]

Процесс удаления влаги из влажного материала сопровождается нарушением связи ее со скелетом вещества, на что затрачивается некоторая энергия. Построена классификация различных форм связи влаги с твердым веществом по величине энергии таких связей, согласно которой существуют связи трех видов [1] химическая, физико-химическая и физико-механическая. Химически связанная влага удерживается веществом посредством ионных или молекулярных связей наиболее прочно и не удаляется из влажных тел при нагревании до 100—120 °С. Количество химически связанной влаги определяется стехиометрическим соотношением, а ее удаление в большинстве случаев обусловливает изменение химического состава вещества, что выходит за рамки обычного процесса промышленной сушки влажных материалов. В дальнейшем процесс удаления химически связанной влаги здесь не рассматривается. [c.234]

Некоторые свойства влажных материалов. Удаление влаги из материала при его конвективной сушке можно представить как сочетание двух последовательных процессов 1) диффузии влаги изнутри частицы материала на ее поверхность и 2) диффузии влаги с поверхности частицы в поток сушильного агента (воздуха, других газов). На характер и скорость протекания этих процессов, помимо метода и режима сушки, оказывают большое влияние механические и физико-химические свойства высушиваемых материалов, предопределяющие форму связи влаги с ними. Форма этой связи определяется затратой энергии на отрыв 1 моль влаги от абсолютно сухого вещества при определенном его влагосодер-жании. По величине затрачиваемой энергии различают четыре формы связи влаги с твердыми веществами химическую, адсорбционную, капиллярную и осмотическую. [c.664]

Итак, физическая сущность механизма коидуктивной и комбинированной сушки определяется взаимосвязанными переносами тепла, пара и жидкости внутри материала. Тепломассоперенос, происходящий в теле, существенно зависит от внутреннего строения последнего (норовой структуры), физико-химических свойств твердой фазы тела, энергии связи поглощенной влаги. Помимо этого, огромное влияние на процесс переноса оказывают краевые условия (теплообмен между телом и греющей поверхностью, между телом и окружающей средой, массообмен на поверхности тела). [c.63]

Механизм процесса конвективной сушки может быть представлен следующим образом. При непосредственном взаимодействии влажного материала с окружающей средой вследствие разности температур поверхности материала и среды происходит испарение влаги (изменение ее агрегатного состояния). Одновременно осуществляется перенос массы паров влаги в окружающую среду, обусловленный разностью парциальных давлений паров влаги над, влажной поверхностью тела и в окружающей среде. В результате, испарения влаги с поверхности и отвода образовавшихся паров возникает градиент концентрации влаги в материале, являющийся движущей силой внутреннего перемещения ее из глубинных слоев к поверхности испарения. Это перемещение приводит к нарушению связи влаги со скелетом твердого тела и, следовательно, к дополнительным затратам энергии сверх той, которая необходима для парообразования. Поэтому скорость процесса зависит от характера или формы связи влаги с сухим веществом материала. [c.13]

Для приближенных расчетов предложено [74], пренебрегая температурной зависимостью энергии связи (температура влияет меньше, чем влагосодержание материала), выражать удельную теплоту связи, как функцию только влагосодержания материала, т. е. q =f( ). Кроме того, сложная кривая этой зависимости заменяется прямой линией, которая проводится с минимальной погрешностью. Получают упрощенную зависимость для расчете средней теплоты связанной влаги [c.53]

Тепловая энергия, необходимая для разрыва связей воды с твердым материалом для ее испарения, может подводиться к высушиваемому материалу тремя способами. При конвективной сушке сушильный агент —топочный газ или нагретый воздух — непосредственно контактирует с материалом, он является и теплоносителем и средой, в которую переходит влага. При контактной (кондуктивной) сушке теплота передается материалу от горячей твердой поверхности, а при радиационной сушке — за счет лучеиспускания (радиации) от излучателя. Конечная температура высушиваемого материала зависит от его влажности. [c.359]

В процессе расчета уточняется значение удельной энергии связи по отношению ко всей испаряемой влаге (связанной и свобод ной). Расчет заканчивается при достижении заданного значения конечной влажности материала. При этом сравниваются заданные [c.96]

Процесс удаления влаги сопровождается нарушением ее связи со скелетом материала, на что затрачивается энергия. По величине энергии таких связей построена классификация [1] различных форм связи влаги с твердым веществом. Химически связанная влага удерживается наиболее прочно и не удаляется из влажных тел при нагревании до 100—120 °С. Физико-химически связанная влага удерживается на внутренней поверхности пор материала адсорбционными силами. В отличие от химически связанной, количество адсорбционной влаги для одного и того же материала может быть существенно различным в зависимости от внешних условий — температуры и влажности окружающей среды. Физико-механически связанная влага находится в крупных капиллярах и на наружной поверхности материала (влага смачивания) [c.4]

Характер и энергия связи материала с влагой определяют общее ее количество, которое способно удерживать то или иное вещество при равновесии его с окружающей средой. Величина равновесного влагосодержания тем выше, чем больше влаги содержится в окружающем воздухе и чем ниже его температура. [c.4]

Физико-химическая связь объединяет два вида влаги, отличающихся прочностью связи с материалом адсорбционно и осмотически связанную влагу. Первая прочно удерживается на поверхности и в порах материала. Осмотически связанная влага, называемая также влагой набухания, находится внутри клеток материала и удерживается осмотическими силами. Адсорбционная влага требует для своего удаления значительно большей затраты энергии,чем влага набухания. Присутствие этих видов влаги особенно характерно для коллоидных и полимерных материалов. [c.625]

По этой причине термическая сушка (наряду с выпариванием и перегонкой) является одним из энергоемких промышленных процессов. Количество реально потребляемой на сушку энергии зависит в основном от количества удаляемой из материала влаги. В связи с этим выгодно предварительно удалять часть исходной влаги механическим путем, если это возможно для конкретного материала (отжим, фильтрование, центрифугирование и т. п.), поскольку механические способы обезвоживания - без испарения влаги - в большинстве случаев требуют меньших энергозатрат. [c.548]

Применительно к С. влагу классифицируют в более широком смысле на свободную (легко удаляемую) и связанную (адсорбционную, осмотич., микрокапилляров). Скорость испарения свободной влаги из материала равна скорости испарения воды со своб. пов-сти жидкости. Связанная влага испаряется из материала с меньщет скоростью, чем с пов-сти воды. Расчет сушилок необходимо проводить с учетом энергии связи влаги с материалом. Суммарный расход теплоты на С. [c.481]

Так как удаление влаги сушкой связано с большими затратами тепловой энергии. и стоит дороже удаления влаги механичеокими способами, то перед сушкой стремятся возможно больше снизить влажность материала механическими способами. [c.447]

Для каждого полюса Р в соответствии с уравнениями (П, 37) и (П,38) линия равновесных энтальпий при десорбции имеет свой угол наклона по отношению к /= onst, так как при сушке одного и того же материала энергия связи влаги со скелетом вещества зависит от влажности и температуры материала. Энергия связи разных материалов зависит от физико-химических свойств, структуры и формы связи влаги с сухим веществом. Расход тепла на десорбцию 1 кг влаги. в графической интерпретации представляется отношением отрезков [c.48]

В целом исходное состояние материала перед формованием наиболее целесообразно, оценивать по вязкости расплава и продолжительности пластично-вязкого состояния. Эти показатели, характеризующие соответственно текучесть пресс-композиций и скорость отверждения, тесно связаны со структурой и гранулометрическим составом смол. Такая зависимость выведена И. Ф. Канавцом. Продолжительность пластично-вязкого состояния определяется скоростью перехода смолы из стадии А в стадию В. Поскольку этот переход протекает в гетерогенной среде, скорость его зависит не только от химической, но и от диффузионной кинетики. Скорость отверждения (переход к стадии С) определяется свободной энергией активации, т. е. в конечном счете зависит от температуры. Оба рассматриваемых здесь параметра практически не меняются при изменении в пресс-композициях содержания влаги и летучих, не вступающих в реакцию со смолами. Влага и летучие лишь понижают вязкость материала в конечной стадии отверждения (примерно в два раза при увеличении влаги и летучих на 12%). Полное удаление влаги перед формованием невозможно, так как резко снижается текучесть. Колебание влажности и гранулометрического состава пресс-композиции непосредственно отражается на ее сыпучести или таблетируемости. [c.13]

Очевидно, построение процесса взаимодействия сушильного агента с влажным материалом в диаграмме состояния влажного газа с учетом энергии связи влаги при рециркуляции материала аналогично построению процесса взаимодействия газ с влажным материалом без рециркуляции. Для этого необходимо отразить все дополнительные условия и новые характеристики материала (смеси) на диаграмме I—X. На рис. П1-11 показаны основные моменты воспроизведения данного процесса. Через точку Ло проходит касательная, пересекаюшая линии фЬ и /мо в точке Ро. Через точку Лк проходит касательная, пересекающая линии фк и м. к в точке Рк-Наклон линии равновесных энтальпий в случае рециркуляции высушиваемого материала определяется уравнением [c.73]

Наименьшей энергией связи обладает влага на поверхности материала и внутри его крупных пор, наибольшей — внутри микрокапилляров. Заметим, однако, что реальные материалы, подвергаемые сушке, имеют, как правило, неоднородную пористую структуру, поэтому они редко укладываются в строгую классификацию по форме связи влаги. В связи с этим применительно к сушке различают две формы влаги свободную и связанную. Свободной называется влага, испаряюш,аяся с поверхности влажного материала с той же скоростью, что и с поверхности воды. Влага, испаряюш,аяся из материала с меньшей скоростью, чем с поверхности воды, называется связанной. Влагосодержание материала на границе этих двух форм называется критическим. [c.665]

При сушке с рециркуляцией высушиваемого продукта энергия, необходимая для преодоления связи молекул влаги и материала, определится (по аналогии с однократной сушкой) следующим образом [c.71]

Их сорбционные свойства в этих условиях исследованы а работе [223]. Материал после высушивания помещали в псевдоожиженный слой, продуваемый воздухом с заданной относительной влажностью. Полученные изотермы сорбции приведены на рис. 5-43 (а—г). Используя эти изотермы, можно вычислить энергию связи влаги с материалом и определить его влагоаккумулирующую способность. [c.192]

Основные формы связи влаги с материалом — химическая, физико-химическая и физико-механическая. Химическая связь обусловлена ионным или сильным молекулярным взаимодействием влаги и материала, а физико-химическая связь — взаимным проникновением влаги и материала (растворение или набухание) либо адсорбцией. Процесс набухания по молекулярному механизму аналогичен процессу растворения. Действие адсорбционных сил распространяется на тонкий слой жидкости, прилегающий к поверхности твердого тела. Наиболее сильно связан с поверхностью первый мономолекулярный адсорбционный слой. По мере удаления от поверхности энергия связи жидкости и твердого тела быстро убывает. Вследствие интенсивного молекулярного взаимодействия твердого тела и жидкости ее свойства в тонком поверхностном слое существенно отличаются от свойств в объеме, удаленном от поверхности. Так, адсорбциоино связанная вода не растворяет электролиты и имеет очень большое удельное электрическое сопротивление. Толщина адсорбционного слоя равна нескольким сотням диаметров молекул жидкости. [c.430]

Модифицирование новерхности глинистой фазы известью является следствием ионообменных, адсорбционных и хемосорбционных процессов. В главе II уже указывалось, что замещения натрия в обменном комплексе на кальций резко меняют природу глины. В условиях дефицита влаги кальцийзамещенные глины, обладая значительной энергией связи, имеют более мощную оболочку из жестко ориентированных диполей воды [47], но при избыточном оводнении гидратные слои натриевых глин в 6—7 раз толще [18]. Механические эффекты, обусловливающие набухание и размокание, связаны с осмотическим развитием адсорбционных слоев, поэтому кальцинирование существенно подавляет пептизацию глинистого материала. Переход от глин натриевого типа к кальциевому происходит практически скачком. Ряд исследователей показал, что для этого перехода достаточно заместить кальцием всего 30—40% обменной емкости [73]. [c.335]

Сушка — процесс удаления влаги из продукта, связанный с затратами теплоты на фазовое превращение воды в пар. Процесс удаления влаги сопровождается удалением ее связи со скелетом продукта, на что затрачивается энергия. По величине энергии таких связей различают химически связанную влагу (не удаляется из влажных тел при нагревании до 100... 120 °С) физико-химически связанную влагу (удерживается на внутренней поверхности пор материала адсорбционными силами) и физикомеханически связанную влагу (находится в крупных капиллярах, на наружной поверхности продукта и удерживается капиллярным давлением). [c.792]

В первом и втором образцах (рис. 1 а) зона испарения при и 2 г/г прошла в глубь образца. При влагосодержании 2 г/г в исследуемом торфе остается влага микрокапилляров и сорбированная, т. е. влага более высокой энергии связи. Это влечет изменение механизма и уменьшение скорости сушки [10], а также возрастание лапласовых сил, имеющих обратную зависимость от размера капилляров. При этом, если фронт испарения влаги уходит в глубь материала, то с ним опускается кайма капиллярных менисков, и капиллярное давление развивается в центральной части образца. Если вследствие капиллярных сил всасывания и усадки влага поступает к периферии образца, то капиллярр[ые мениски остаются все время на поверхности образца и передают давление на внешний прочный замкнутый цилиндрический каркас, а в центре при этом давление поднимается незначительно. [c.444]

На механизм и протекание процессов кондуктив-ной и комбинированной сушки существенное влияние оказывает характер связи поглощенной жидкости с веществом сушимого материала. Эта связь может количественно характеризоваться свободной энергией процесса изотермического обезвоживания, т. е. работой отрыва 1 моля воды при изотермическом обратимом процессе без изменения состава вещества и для данного влагосодержания. Чем больше величина энергии связи, тем прочнее влага связана с материалом. На этом принципе основана классификация форм связи вещества (влаги) с материалом, разработанная П. А. Ребиндером [Л. 41, 62]. Согласно ей различают химическую связь, физикохимическую связь и физико-механическую связь. [c.32]

В природных дисперсных материалах, в том числе и торфе, перенос влаги, как правило, происходит в неизотермических условиях. При этом процессы термовлагообмена в капиллярно-по-ристых системах протекают наиболее интенсивно, когда они находятся в трехфазном состоянии [218], отвечающем наибольшей подвижности влаги под действием градиентов температуры. При низком влагосодержании материала (11- 0) термическая подвижность влаги мала вследствие высокой энергии ее связи с твердой фазой. При двухфазном состоянии торфа в нем возможна лишь термическая циркуляция массы без ее перераспределения Б объеме йи 1йТ = 0). Кроме того, с увеличением и уменьшается поверхность раздела жидкость — газ, определяющая тер-мовлагоперенос под действием градиента поверхностного натяжения. Следовательно, наибольшая термическая подвижность дисперсионной среды соответствует такому остоянию материала, когда его поры не полностью заполнены влагой и в достаточной мере развита поверхность-раздела жидкость — газ [231]. Влага порового пространства в данном случае разделена короткими пленочными участками, от термической подвижности которых и зависят значения термоградиентного коэффициента б. [c.76]

В сушильных установках расход энергии должен определяться не только из условий налрева материала, но и из условия испарения влаги, что связано с теп лов л а го обменом поверхностей материала и сушильного агента и, внутренним переносом влаги, а при комбинированной сушке — с расходом тепла для создания градиента температур внутри материала. Потребную мощность для испарения влаги при высокочастотной сушке в период ло стоянной скорости сушки мож1Во определить по формуле [c.214]

В СВЯЗИ С большим практическим значением уксуснокислых эфиров целлюлозы было проведено колоссальное число работ, посвященных разработке оптимальных условий ацетилирования целлюлозы. Результаты этих работ сводятся к тому, что реакционная способность целлюлозы является функцией доступности гидроксильных групп в условиях этерификации. Эти вопросы подробно были рассмотрены Хойзером [130] и Хэппи [105]. При ацетилировании целлюлозы основной фактор, опре-деляюп1,ий реакционную способность,— влажность материала. Вода пе участвует в процессе ацетилирования, более того, ее присутствие является нежелательным, и условия этерификации выбираются такими, чтобы удалять ее из реакционной системы по мере ее образования. Влага влияет на морфологию целлюлозного материала (как на тонкую структуру, так и на макроструктуру), способствуя увеличению доступности гидроксильных групп для молекул реагентов. Вода не оказывает влияния на кристаллические участки, в то время как при действии других реагентов, например этиламина, изменяются как аморфные, так и кристаллические области целлюлозы. Как указывалось выше, межмолеку-лярные водородные связи между гидроксильными группами соединяют макромолекулы в элементы тонкой структуры. Вода, этиламин, алифатические диамины и другие соединения (вещества, вызывающие набухание) обладают энергией, необходимой для разрыва водородных связей, но недостаточной, однако, для перевода макромолекул целлюлозы в раствор. При действии этих веществ происходит перестройка межмолеку-лярных связей. Дальнейшие изменения зависят от суммарной энергии водородных связей и от последующих обработок материала. [c.53]

Изменение тела и воды вследствие осуществления данной формы Связи с влагой Образуется новое тело. Вода как таковая исчезает и входит в состав нового вещества Тело резко меняет свои свойства. Вода входит в структуру кристалла ( Тело спонтанно диспергируется до ионов или молекул так как энергия образования сольвата больше сил сцепления частиц вещества между обой. Вода входит в сольватные обо-почки и находится в свободном состоянии. Образуется истинный раствор. Вода, входящая в сольватные оболочки, не меняет своих свойств Тело меняет свои свойства — пластифицируется. Вода является понизителем твердости — пластификатором. Происходит набухание материала вследствие внедрения воды — дисперсной среды в межми-целлярные пространства, В пределе образуется коллоидный раствор. Вода теряет свои свойства [c.8]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология