Файл: Термодинамические основы интенсификации сушки строительных материалов и изделий [сборник]..pdf

структурных свойств, влагосодержания, термодинамиче­ ских параметров Т и 0, вязкости жидкости, структурообразования (в случае наличия этого процесса при суш­ ке); т — продолжительность импульса вакуумирования, при котором V Робд = const.

В i[3] показано, что пульсационная составляющая скорости, обусловленная мгновенным приложением си­

лы Fa = — уРсбд' —- приводит к возникновению по-

р

тока вещества jmdЕго величина значительно превосхо­ дит поток jm, имеющий место при статическом приложе­ нии внешней силы (в моменты создания разрежения). Показано также, что стационарная составляющая ско­

и величины потока от jm до jmd обусловлены пульсация­ ми внешнего давления среды.

Полученное соотношение (13) может быть использо­ вано при определении потоков массы и выборе режим­ ных параметров для импульсно-вакуумной сушки капил­ лярно-пористых тел {3].

О б о з н а ч е н и я

U — влагосодержание; UM.r — максимальное сорбци­ онное, U„.n — максимального насыщения; р — плотность; t — время; Рср— давление среды; уР°б — градиент об­ щего давления парогазовой смеси; jmd — конвективный поток вещества при мгновенном приложении разреже­ ния; jm — конвективный поток вещества при статическом приложении разрежения; уРобд— градиент общего дав­ ления парогазовой смеси, возникающий в материале при мгновенном сбросе давления на поверхности изде­ лия.

«Энергия», М., 1967.

57

Е. Л. ВЫСОЧАНСКИЙ

МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ ДИФФУЗИИ ВЛАГИ В КАПИЛЛЯРНО-ПОРИСТЫХ МАТЕРИАЛАХ В ИНТЕНСИВНЫХ ПРОЦЕССАХ МАССОПЕРЕНОСА

Коэффициенты диффузии влаги в капиллярно-порис­ тых телах, определенные при протекании процессов массопереноса вблизи равновесного состояния i[l], могут оказаться недействительными для интенсивных* процес­ сов. Последнее может быть объяснено отсутствием ло­ кального равновесия между паром и адсорбированной влагой ** ,[3] (или влагой материала и эталонного те­ ла), а, следовательно, недействительностью равновес­ ных изотерм сорбции-десорбции.

Учет кинетики неравновесной сорбции i[4] усложняет дифференциальное уравнение баланса массы и обычно не производится в теории массопереноса |[5]. Однако и в рамках последней формальной учет неравновесности можно осуществить, например , путем введения таких понятий как неравновесное влагосодержание UHep, не­ равновесная изотермическая массоемкость и соответст­ вующий им коэффициент диффузии:

Для определения зависимости аП] = f (U), естест­

венно, необходимо, чтобы процесс массопереноса был доап \

статочио интенсивным 1т. е .-— > > 0 . В этих условиях

пренебрежение непостоянством коэффициента диффузии приводит к большим ошибкам i[6 ], учет — к существсн-

* Из рассмотрения по известным [2] причинам исключены высоко

** Другой причиной, не исключающей первую, а скорее сопутст­ вующей, может явиться наличие конвективных потоков, обычно не учитываемых при расчете коэффициентов диффузии.

59

ным математическим трудностям [7]. Следствием пос­ ледних является то, что среди известных методов опре­ деления am = f(U) существует фактически лишь один (метод стационарного режима Мартлея — Миниовича — Максимова |[8 ] ), в котором для расчета используется тео­ ретически строгое выражение. Это — основной закон влагопереноса [5], который для одномерного изотерми­ ческого и изобарического переноса, а также без учета или при отсутствии конвективной составляющей потока, имеет вид

В соответствии с данным методом, для определения am = f(U) требуется (по установлении стационарного ре­ жима массопереноса в образце материала) найти пол­ ный поток влаги Im == jmS = const и закон распределе­ ния влагосодержания U = f (х). С этой целью в настоя­ щее время привлекают различные способы косвенных измерений j[9—14 и др.].

Ниже излагается метод стационарного режима, ко­ торый не требует информации об истинном распределе­

(2 ), становится особенно ясным, если в качестве пере­ менной выбрать влагосодержание:

60

В этом случае величина удельного потока jm являет­ ся функцией пределов интеграла (3), т. е. влагосодержаний на поверхностях образца U(R) и Щ О). Если от опыта к опыту изменять величину одного из этих влагосодержаний, а другую оставлять постоянной, то можно

(3) по Un (в соответствии с правилом Лейбница), по­

Поскольку вид зависимости am = f(U) должен быть единым для всех локальных зон образца, то опре­ деления любой из локальных зависимостей ат (х) = = f,[U (х) ], в том числе для X = 0 или X = R, является достаточным. Тогда коэффициент диффуции может быть найден из выражения

Ввиду того, что данный метод не требует анализа кривой распределения влагосодержаний в образце, сам образец может быть выполнен в виде пластинки сравни­ тельно небольшой толщины (ограничения диктуются лишь необходимостью обеспечения макрооднородности образца и достаточно малой относительной ошибки в определении его толщины). Для получения информации о величинах влагосодержаний на поверхностях образца можно использовать косвенные методы измерения.

Используя метод, необходимо учитывать «предысто­ рию» каждого конкретного стационарного режима. На­ пример, если образец обладал избыточной влагой и к моменту установления стационарного режима его вес уменьшился, то полученное дискретное значение функ­ ции Im = f(Un) следует применять только для опреде­ ления десорбционной ветви зависимости am = f(U).

Возвращаясь к вопросу о причинах несовпадения значений коэффициентов диффузии, найденных в раз­ личных условиях, можно предположить, что 2 ш„ср за­

висит от степени отклонения процесса массопереноса от равновесного состояния, т. е. его интенсивности. Имеют­ ся сведения о существовании подобных зависимостей

61