Файл: Термодинамические основы интенсификации сушки строительных материалов и изделий [сборник]..pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 31.10.2024
Просмотров: 40
Скачиваний: 0
При этом |
^хо |
|
|
|
(104) |
|
mx |
|
|
|
|||
где т х„ — количество молей |
химически |
связанной |
воды |
|||
в момент начала процесса, |
vx— стехиометрический ко |
|||||
эффициент химической |
реакции, |
£— степень |
завершен |
|||
ности химической реакции. |
|
|
|
|
|
|
Комбинируя (96) и (99), получим |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
(105) |
Из этого соотношения можно |
вычислить |
истинную |
||||
степень завершенности |
структурообразования т), |
если |
||||
известно (определено экспериментально) значение |
т ^ ,, |
|||||
при котором твердая |
фаза исследуемого |
материала |
||||
становится дискретной. |
|
параметров |
, ч' |
и Z' |
су |
|
Введение относительных |
||||||
щественно облегчает термодинамическое описание про цессов и позволяет определить вклад того или другого технологического воздействия в изменение структуры обрабатываемого материала или изделия в сторону при ближения к соответствующей типичной капиллярно пористой структуре.
Ли т е р а т у р а
1.Л ы к о в А. В. Теория сушки. «Энергия», 1968.
2.Л ы к о в А . В, М и х а й л о в Ю . А. Теория тепло- и массопере-
носа. Госэнергоиздат, 1963. |
|
|
|||
3. П р и г о ж и н И . |
Введение в термодинамику необратимых про |
||||
цессов. Издатинлит, 1960. |
|
|
|||
4. Д е |
Г р о о т |
С. |
Д. Термодинамика необратимых процессов. |
||
ГИТТЛ, 1956. |
С., |
М а з у р П. |
Неравновесная |
термодинамика. |
|
5. Д е |
Г р о о т |
||||
Изд. «Мир», 1964. |
Термодинамика |
необратимых |
процессов. Изд. |
||
6. X а а з е Р. |
|||||
«Мир», 1967. |
|
|
|
|
|
Д. И. ШТАКЕЛЬБЕРГ
ТЕПЛОВЫЕ ЭФФЕКТЫ И УСЛОВИЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ДИССИПАТИВНЫХ ПРОЦЕССОВ
В ОТКРЫТОЙ СТРУКТУРООБРАЗУЮЩЕЙ СИСТЕМЕ
Внутренняя энергия открытой структурообразующей системы определяется следующими независимыми пере менными [1]: температурой Т, объемом V, степенью за вершенности химической реакции £, степенью завершен ности структурообразования г|, массой ш. Полный диф ференциал внутренней энергии определится выраже нием
( 1)
где теплоемкость
(2)
скрытая теплота изменения объема
(3)
тепловой эффект химической реакции
теплота структурообразования
(5)
изохорно-изотермический потенциал массы
(6 )
21
С учетом соотношений (2) — (6) баланс возрастания энтропии записывается следующим образом
dS: |
cdT |
, CdV . |
rd<! |
zdr) |
0dm |
- ~ |
1-----^---- 1 |
“— 1--- ~ |
( 7) |
||
Для выявления физического смысла уравнения (7) запишем выражение для теплового эффекта химической реакции [2]
|
Гор ., т== Ае — Т |
dS /р. т |
(8) |
||
|
|
|
|
||
или |
АЕ de |
_oS |
dij. |
(9) |
|
dS |
|
dt |
|||
|
|
|
P. T |
|
|
Изменение энтропии |
за счет |
химической |
реакции |
||
можно представить в виде: |
|
|
|
||
|
_ |
A; dg |
Гр, т dE |
( 10) |
|
|
|
|
|
Т |
|
|
|
|
|
|
|
Аналогичным образом можно представить и осталь ные члены уравнения (7). Отсюда следует, что тепловой эквивалент каждого вида работы, совершаемой в систе ме, разделяется на теплоту экзотермического эффекта, отдаваемую в окружающую среду, и на теплоту, иду щую на совершенствование самой системы.
Согласно [1] для структурообразующих систем мо гут быть записаны следующие феноменологические соотношения:
и = U i- y - + Uri~ L, |
(П) |
||
и — Ц е |
+ Ц,, -^1. |
(12) |
|
В случае взаимодействия процессов химической ре- |
|||
акции и структурообразования имеем |
|
||
|
= Lt,e=f=0 |
(13) |
|
в силу справедливости соотношений Онзагера. |
|||
При структурном равновесии |
(А,] = |
0) получаем |
|
L) _ |
— р* |
(14) |
|
h |
lee |
v |
|
где е^ — критерий взаимодействия, обусловленный хи мической реакцией.
22
Аналогично, для |
условий |
химического равновесия |
||
(Ае = 0 ) : |
|
|
|
|
— |
= |
= |
е * |
(15) |
|
||||
It) |
Ltjtj |
11 |
|
|
где е* — критерий |
взаимодействия, |
обусловленный |
||
структурообразованием.
Если данные процессы не взаимодействуют, то |
|
||||||
|
|
Цч = |
Ц 5 |
= 0 |
|
(16) |
|
и на основании |
(14) |
и (15) |
|
получаем, что |
= |
0 и |
|
е; = 0. |
|
|
|
|
|
|
|
Тогда уравнения |
(11) и (12) можно представить в виде: |
||||||
|
|
Ае = |
т |
|
|
|
(17) |
|
|
|
Ц? |
|
|
||
и |
|
Ат, = |
Т |
|
ч > |
|
(18) |
|
|
|
Цч |
|
|
|
|
что соответствует двум параллельно развивающимся процессам, каждый из которых является лишь стоком влаги по отношению к другому.
Таким образом, условие взаимодействия рассматри ваемых процессов можно определить как
е* > 0; е*> 0. |
(19) |
При этом энергетический уровень системы изменя ется пропорционально изменению влагосодержания, а соответствующие критерии фазовых переходов являют ся коэффициентами пропорциональности.
Ли т е р а т у р а
1.Л. Б. Ц им еры апис. Термодинамический анализ развития открытой структурообразующей системы. В этом же сборнике, сгр. 3.
2.П р и г о ж и н И. Введение в термодинамику необратимых про
цессов. Издатинлит, 1960.
Л. Б. ЦИМЕРМАНИС, Г. Е. БАННИКОВ
СТЕПЕНЬ ЗАВЕРШЕННОСТИ СТРУКТУР00БРА30ВАНИЯ ГЛИНЫ*
Для определения структурных характеристик лоденской (Латв. ССР) глины из свежеотформованных дре нажных труб диаметром 50 мм были вырезаны пластин
ки размером 1 5 Х Ю Х 2 |
мм. Пластинки были высуше |
||
ны до постоянного |
веса |
при температуре |
378° К. Затем |
тензиметрическим |
методом определяли их |
равновесные |
|
и неравновесные |
влагосодержания при |
Т = 293°С и |
|
U,
нг/кг
следующих значениях относительного давления водяно го пара ср: 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 0,95; 0,97; 0,99; 1,0. По полученным данным строились равно весные и неравновесные изохронные изотермы сорбции. На рис. 1 приведены три из них, наиболее характерные.
* В работе участвовали Д. И. Штакельберг, А. Р. Генкин.
24
Изотерма |
I получена |
через |
3 часа, изотерма 2 — через |
6 часов и изотерма 3 — через |
10 суток после начала экс |
||
перимента. |
Последняя |
соответствует установившемуся |
|
равновесию глины с водяным паром.
Для каждой изотермы вычислялась сорбционная ак
тивность из соотношения [1] |
|
|
|
|
а |
1 |
■In |
U |
( 1 ) |
|
In 9 |
|
U m. г |
|
На рис. 2 приведены зависимости In а от ф, соответ ствующие упомянутым изотермам.
Анализ этих зависимостей показывает, что изотерма 3 характеризует капиллярно-пористое коллоидное тело. Изотерма 2 соответствует телу с типичной капиллярно пористой структурой, а на изотерме 1 влагосодержания еще не достигли значений, соответствующих изотерме для тела с типичной капиллярно-пористой структурой.
Изотермы 1 и 2 не являются равновесными, но и они свидетельствуют, что до определенного момента време ни в процессе сорбции глина обладает свойствами ти пичного капиллярно-пористого тела. В дальнейшем ин термицеллярное проникновение влаги увеличивает значе ния влагосодержаний и изотерма принимает вид, характерный для капиллярно-пористых коллоидных тел.
Поскольку по мере удаления влаги глина постепенно приобретает типичную капиллярно-пористую структуру, для анализа процесса сушки особое значение приобре тает определение ее сорбционных характеристик по не равновесной изотерме 2. Последняя может совпадать с равновесной изотермой сорбции какого-либо типичного капиллярно-пористого тела с определенной структурой. Ее мы будем называть «соответствующей типичной ка пиллярно-пористой» структурой глины. Для исследуе мой глины получены следующие сорбционные характе
ристики соответствующей |
структуры: |
а0= 1 ; |
Uo == |
= 0,081; К = 4,15; (UM.г)203 = |
0,07. |
глины в |
про |
Исследование структурообразования |
|||
цессе импульсно-вакуумной сушки проводилось при следующих предварительно найденных режимных пара
метрах:* количество |
циклов — 8; продолжительность |
* В выборе режимных |
параметров участвовали А. И. Русс, |
С. Д. Ружанский. |
|
25