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
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