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: 46

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

чальной точке Mt° a 4 = WHa4j (рис. 1-а), а также в ко­ нечной, если изделие высушивается полностью

— М° = W K

кон к

Заштрихованная на графике площадь определится интегралом

а) при конвективной сушке; б) при импульсно-вакуумной конвективной

сушке

Очевидно, что минимум этого интеграла будет до­ стигнут в том случае, если режим сушки обеспечивает максимальную ее равномерность.

Поскольку добиться полного совпадения графиков

2

идеальной и реальной зависимости — М°(т)от W (т)

R

можно лишь при бесконечно малой скорости сушки, ос­

тается

единственный

путь

минимизации

интеграла

(18)— создать такой режим, при котором

подынте­

гральная

функция

станет

знакопеременной.

Тогда

(рис.

1 , 6 )

интеграл

(18)

приобретает

минимальные

значения, а процесс сушки приближается к идеальному. Подобный режим наиболее четко реализуется в им­ пульсно-вакуумной конвективной сушке [4], когда по­ очередно создаваемые импульсы нагрева с обдувом и

46

разрежения на поверхности изделия способствуют по­ очередной интенсификации, соответственно, внешнего и внутреннего массопереноса. В этом случае импульс раз­ режения вызывает приток влаги к поверхности изделия, в результате чего величина М° резко возрастает (уве­ личивается плечо силы тяжести влаги), а подынтеграль­ ная функция меняет знак.

Если

тело не обменивается

влагой с окружающей

средой

и внутренний массоперенос протекает

в силу

неравномерности

начального

распределения

влагосо-

 

dW

л

 

 

держания, то-— =

0 и скорость изменения момента сил

dx

тяжести становится единственным контролируемым ин­ тегральным параметром. В этом случае уравнения (14) и (15) приобретают одинаковый вид и могут быть сов­

мещены

путем вычитания одного

из другого:

 

 

I

1

МMR

dM°\

1

dM„

(19)

 

R Л dx

dx

R

dx

 

2

 

где Мц

момент сил тяжести, измеренный относитель­

 

но центра тяжести сухого образца.

 

dM°

и

dMR

могут

.,

одновременно

Параметры _----

-----

быть

 

dx

 

dx

 

 

 

 

измерены с помощью двух аналитических весов. Для этого образец помещают в жесткую форму, которую снабжают тонкими, выступающими наружу осями, сов­ падающими с линией, проходящей через центры тяже­ сти поперечных сечений формы (с образцом). Этими осями опирают форму на лезвия специальных серег, ко­ торые подвешивают на гибких нитях к центральным точкам чашек обоих весов. Моделируя процесс и не­ прерывно восстанавливая равновесие обоих весов с по­ мощью гирек, получают зависимости G° = f, (т) и GR= = f2 ('), связанные с искомыми моментами следующими соотношениями:

dM° _

dQR j

dx

Д Г Г

 

( 2 0 )

dMR _

d(i° ,

dx

dx

где GR — величина груза,

восстанавливающего равно­

весие тех весов, к которым подвешен образец стороной,

47


соответствующей точке

с координатой х = R;

G° — со­

ответственно, величина груза на других весах;

L — рас­

стояние

между точками

опор осей формы на серьги

(обычно

L > R).

 

 

Тогда скорость изменения веса образца

 

 

— = — [GR-i-G°].

(21)

 

dt

dx

 

При исследованиях чисто внутреннего массопереноса (W = const) достаточно одних весов. В этом случае серьги подвешиваются к обоим их чашкам. Зависимость между Мд и грузами, восстанавливающими равновесие весов, выразится следующим равенством:

__

d ( 0

Пр

G j,eB) ^ ,

 

( 9 9 )

~ & Г = ± ~ ~ дР.

 

L ’

 

^

где Gnp — вес груза на

правой

чашке, Илев— на

левой,

L' — половина расстояния

между

точками

опор

осей

формы на серьги, которое должно

равняться

плечу ко­

ромысла весов.

Из рассмотрения условий равновесия весов, соглас­

но [5], и формы с образцом можно найти величину

уг­

ла отклонения

стрелки

 

весов

а

под действием

некото­

рого

грузика Р или малого

изменения момента

ДМЦ

(вывод опущен

из-за

ограниченности объема

статьи)

 

 

я ~ tg«

PL' -f AM„

 

 

(23)

 

 

Dh

± oW

 

 

 

 

 

 

 

где

L' —■плечо

коромысла весов,

D — вес коромысла,

h — расстояние

между

 

центром

тяжести коромысла и

точкой его опоры, W — вес формы с образцом, б — крат­ чайшее расстояние между центром тяжести формы с об­ разцом и линией, проходящей через точки опоры осей на серьги.

Как видно из (23), величина б может иметь два зна­ ка. Положительному знаку соответствует расположе­ ние центра тяжести формы с образцом под упомянутой линией, а отрицательному — над ней. Величина и знак б влияют на чувствительность весов. Добиться того, что­ бы величина б была достаточно мала, несложно. В ре­ зультате весы, переоборудованные для измерения момен­ та, будут иметь чувствительность несколько большую или меньшую стандартной.

48


 

 

Л и т е р а т у р а

1.

С м и р н о в С.

М. Тепло- и массоперенос, т. 11, Минск, 1969.

2.

Л ы к о в А. В.

Теория сушки. «Энергия», М., 1968.

3.

Б о б к о в а Б.

Н. Исследование влияния неравномерного струк-

турообразования на внутренний массоперенос и интенсификацию суш­ ки гипсовых прокатных изделий (автореферат диссертации. Рига,

1971).

Б а н н и к о в

Г. Е. и др. Особенности

4. Ц и м е р м а н и с Л. Б.,

импульсно-вакуумной сушки

тонкостенной

строительной керамики.

Внастоящем сборнике.

5.Р у д о Н. М., Весы. Теория, устройство, регулировка и поверка.

Машгиз, М.-Л., 1957.


Б. Н. БОБКОВА

ОСОБЕННОСТИ ВНУТРЕННЕГО МАССОПЕРЕНОСА ВО ВЛАЖНЫХ КАПИЛЛЯРНО-ПОРИСТЫХ ТЕЛАХ ПРИ СТАТИЧЕСКОМ И ИМПУЛЬСНОМ ИЗМЕНЕНИЯХ ВНЕШНЕГО ДАВЛЕНИЯ*

В тех процессах, где давление среды на поверхности сушимого тела подвержено импульсным изменениям во времени (импульсно-вакуумная сушка [3]), возникает конвективно-молярный перенос жидкости.

Анализируя результаты экспериментального иссле­

дования

внутреннего массопереноса при импульсно-ва­

куумном

способе сушки |[3] на основе теории переноса

[1, 2, 8 ,

9] и гидродинамической

теории

движущихся

сред |[4,

5, 6 , 7, 12], можно предположить,

что перенос

массы при аналогичных процессах

сопряжен с пульса-

ционными изменениями скорости переноса, возникнове­ нием ударных волн сжатия и поверхностей разрыва, а также с межфазными процессами обмена количеством движения, энергией и массой, которые не зависят от наличия в системе потенциальных полей и величин по­ тенциалов переноса.

В данной работе предпринята попытка выявить влия­ ние пульсаций давления на динамику и механизм внут­

реннего

массопереноса

в капиллярно-пористых

телах,

имеющих влагосодержание UM.r <С U0 < и к.ш

когда

температура материала

Т <С 373° К,

и учесть это влия­

ние в уравнении результирующего потока вещества.

В

рассматриваемом

диапазоне

влагосодержаний

можно предположить, согласно |[1 ],

что капиллярно-по­

ристое тело насыщено жидкостью с дискретно включен­ ной парогазовой фазой. Для обоснования выбора физи­ ческой модели проводились экспериментальные иссле­ дования на одиночных цилиндрических капиллярах и модельных образцах.

При исследованиях на капиллярах использовались сквозные (открытые с обеих концов) и тупиковые (от-

* Публикуется в порядке обсуждения. (Прим, ред.)

50


крытые с одного конца) стеклянные

 

 

 

 

 

цилиндрические

трубки

d = 1

мм и

 

 

 

 

 

длиной 2 2 0 мм,

которые имели сплош­

 

 

 

 

 

ное и прерывистое наполнение жидко­

 

 

 

 

 

стью (водой), (рис. 1). Перед опытом

 

 

 

 

 

жидкость предварительно дегазирова­

 

 

 

 

 

лась, капилляры устанавливались в го­

 

 

 

 

 

ризонтальное положение. В ходе опыта

 

 

 

 

 

температура поддерживалась постоян­

 

 

 

 

 

ной и не превышала 293° К. Для обес­

 

 

 

 

 

печения полного смачивания стенки ка­

 

 

 

 

 

пилляров предварительно обрабатыва­

 

 

 

 

 

лись спиртом. При Р Ср =

Рбар давление

 

 

 

 

 

в защемленных пузырьках, существен­

Рис.

1.

Модельная

но не отличается от давления среды и

схема

для

иссле­

жидкость остается в капиллярах не­

дования

влияния

подвижной. Затем, па открытых

кон­

импульсного

и

цах капилляров

мгновенно или стати­

статического

 

чески создавалось разрежение посто­

изменения

внешне­

го давления на пе­

янной глубины, не превышающей 2 0 0 ч-

ренос жидкости

в

4-250 мм рт. ст.

 

пере­

капиллярно-порис­

Исследования показали, что

тых телах, имею­

мещение жидкости в капилляре при

щих

 

различную

степень

насыще­

создании одного и того же разрежения

 

 

ния:

 

на обоих его открытых концах возмож­

а, б — капилляры

но только при

наличии

защемленных

сплошного

наполне­

ния

жидкостью;

в,

пузырьков паровоздушной смеси. При

г — капилляры пре­

рывисто наполненные

этом диаметр каждого из них дол­

 

жидкостью

 

жен быть равен

диаметру капилляра.

 

 

 

 

 

Импульсное приложение разрежения приводит не только к перемещению жидкости в капиллярах вместе с защем­ ленными пузырьками, но и к выдергиванию из них части или всей жидкости и разрушению паровоздушных пузырь­ ков в момент приложения импульса.

Статическое приложение разрежения той же глуби­ ны вызывает лишь незначительное перемещение эле­ ментов жидкости в этих капиллярах за счет увеличения объем пузырьков.

Повышение глубины разрежения и температуры спо­ собствует возрастанию скорости переноса. Величина потока является функцией этих параметров, т. е. jm =

-f (ЛРср, t).

Таким образом, на перенос жидкости в капиллярах

51