16. Внутр. Тепло и массообмены в процессе сушки

Рассмотрим образец материала, по сечению образца создается перепад температур и влагосодержаний. При нагреве и увлажнении материала с поверхности теплота и влага будут распространяться внутрь материала. Влага, двигаясь внутрь материала, частично сжимает воздух, находящийся в камерах, и частично выдавливает его из материала, занимая освободившийся объем пор. Внутри материала появляется избыточное давление, которое повышается за счет испарения влаги. Р_П=Р_К=Р^/_В+Р^/_ВП -общее давление в изделии.Р_К- капиллярное давление; Р^/_В- парциальное давление сухого воздуха; Р^/_ВП- парциальное давление водяных паров. Удельный поток теплоты внутрь материала g^в_т=-λ∆Т+ig^в_м λ-тепловодность влажного материала; ∆Т-градиент температуры; i- теплота перемещаемой в материале с удельным потоком масса. Влажность тела С^/_Т=С_ТМ_о=С_мρd_о; С_м-удельная влагоемкость. М_о-масса абсолютно сухого тела .Период изотермической выдержки поток теплоты и массы остается прежним, но интенсивность его все время снижается. Период охлаждения. В период охлаждения пор не подается. Через установку пропускают воздух из атмосферы. Он ассимилирует и выбрасывается в атмосферу. За счет испарения влаги поверхность материала охлаждается. В центре материал остывает медленнее, кроме того продолжаются экзотермические реакции гидротации. Во время охлаждения наблюдается незначительный рост внутреннего давления, он идет за счет замещения влаги воздухом.

17. Тепло и массообмен при соприкосновении насыщенного пара с материалом

Теплообмен- самопроизвольный перенос тепла в пространстве с неоднородным температурным полем.( температурное поле –совокупность мгновенных значений во всех точках рассматриваемого пространства). Он определяет условие взаимодействия насыщенного пара и материала подвергаемого тво.

Теплообмен при нагреве материала. По оси х откладываем расстояние от материала до стенки установки, по у-по поверхности материала –давление в установке Р. Давление в установке Ру-атмосферное. При подаче пара давление установки Ру остается прежним и складывается из парциального давления водяного пара Р´п и парциального давления воздуха Р´в.

Ру=Р´п+Р´в=0,1 МПа

Поступающий пар конденсируется на более холодной поверхности, образуя пленку толщиной δ. Поверхность нагревается до t_пм стремясь к температуре паровоздушной среды t_п.с. Парциальное давление здесь снижается до Р´´п при общем неизменном давлении в установке. Парциальное давление воздуха возрастает до Р´´в., что описывается уравнением Ру=Р´п+Р´в=Р´´п+Р´´в при этом Р´п>Р´´п,а Р´в>Р´´в. Температура на поверхности пленки обращенной к паровоздушной смеси tж будет приближаться к температуре насыщения tн при парциальном давлении пара Р´´п. Удельный поток теплоты к материалу составит q_т=λ(tж-tп.м.)/δ, где λ- теплопроводность пленки, tм.п- температура поверхности материала в координате времени. Поток массы пара конденсирующегося на поверхности можно определить по формуле q_п=βm(Р´п-Р´´п), где βm-коэф-т массообмена при конденсации(βm ≈0,97α_m), Р´п-парциальное давление пара в установке, Р´´п- парциальное давление пара у поверхности материала. α_m- коэфф-т массообмена материала. λ´-коэфф-т массопроводности рассчитывают по формуле: λ´=К(µ_пТ_ср)*(В_о/В)/(R_µТ_о²), где К-коэфф-т диффузии водяного пара в воздух при н.у. µ_п- молекулярная масса пара,(0,018г/моль) Т_ср- средняя абсолютная температура пограничного слоя, То- абсолютная температура. R_µ- универсальная газовая постоянная, Во-барометрическое давление при нормальных условиях, В-барометрическое давление воздуха. Теплота отдаваемая паром при конденсации q_тп подсчитывается как произведение теплоты парообразования r и на удельную массу конденсирующего пара q_п. q_тп=rq_п=r β_m(Р´п-Р´´п). коэфф-т теплоотдачи для от паровоздушной смеси для сплошных плит определяется: Nu=1,07φ(tс/Тст)^2,45(GaPrK)^0,28 , откуда α_см= 1,07φ(tс/Тст)^2,45(GaPrK)^0,28 λпл/h, где Ga,Pr,K- критерии галилея, прандля и кутателадзе,tс и Тст- темпер-ра среды и сухого термометра. λпл-теплопроводность пленки конденсата,h- высота плиты.φ-влажность паровоздушной смеси. Массо –и теплообмен в период изотермической выдержки . Изотермическая выдержка начинается с момента достижения поверхностью материала температуры паровоздушной среды. Центральные слои мат-ла продолжают нагреваться за счет тепловой энергии конденсирующего пара, однако из за изотермии цемента внутренние слой изделия приобретают температуру выше температуря паровоздушной среды на 2-5⁰Си Р´´п ≤Рп и с поверхности материала начинает испаряться влага. К концу этого периода пленка конденсата с поверхности материала полностью исчезает, а материал теряет значительное кол-во влаги. Удельный поток массы влаги q_ив = αm(Р´´п-Р´п)(В₀/В) . Данные формулы описывают условия массо и теплообмена при изотермической выдержке.

Тепло и массообмен в период охлаждения. Здесь прекращается подача пара в установку , вместо пара в нее подают воздух , который охлаждая материал нагревается сам. Уменьшается его влажность и он ассимилирует большое количество влаги при φ=100% , затем удаляется из установки. Удельный поток массы рассчитывают по фор-ле: q_ив = αm(Р´´п-Р´п)(В₀/В). Только количественное значение его выше т.к для зоны охлаждения ΔР´=(Р´п-Р´´п) много больше.