1.1.2 Влажные материалы. Сорбция воды

1.1.2.1 Влагосодержанием материала, U, называется отношение массы влаги, содержащейся в материале, к массе абсолютно сухого материала.

%,

где М_о и М_с - масса влажного и абсолютно сухого материала соответственно.

1.1.2.2 Влажность материала

Влажностью материала, W, называется отношение массы влаги, содержащейся в материале, к массе влажного материала:

,%.

Очевидно, что

1.1.2.3 Уравнение сорбции Лэнгмюра

Это уравнение описывает изотерму сорбции материалом паров воды, завершающуюся образованием мономолекулярного слоя сорбата на активной поверхности сорбента.

,

где U_p и U_m - равновесное влагосодержание при постоянной температуре, Т и влагосодержание при достижении мономолекулярной сорбции воды материалом соответственно;

b - постоянная.

1.1.2.4 Уравнение Генри. Это уравнение описывает равновесную сорбцию паров воды при низких давлениях, Р_п , а также при растворении воды в материале:

.

1.1.2.5 Уравнение Фрейндлиха:

где k и n - постоянные сорбции.

1.1.2.6 Уравнение Брунауэра, Эммета, Теллера (БЭТ)

Описывает изотерму полимолекулярной сорбции паров воды материалом.

где С_о - постоянная, являющаяся функцией температуры и теплоты сорбции.

1.1.3 Коэффициенты, постоянные величины и критериальные характеристики при теплообмене

1.1.3.1 Коэффициент теплопроводности, _т

Количество тепла, проходящего за 1 часа через стенку площадью 1 м² толщиной 1 м при разности температур стенок 1⁰С, Дж[мчасград]^-1.

1.1.3.2 Коэффициент теплоотдачи α_то - количество тепла, которое отдает стенка площадью 1 м² при разности температур 1⁰С в течение 1 час (при конвективном теплообмене и прямой теплоотдаче), Дж[мчасград]^-1.

Коэффициент теплоотдачи от стенки:

а) к спокойному воздуху

_т,а = 2,2 (Т - Т_а)^1/4, где Т и Т_а – температура тела и воздуха соответственно;

б) к воздуху, движущемуся вдоль шероховатых стенок

_{т, а} = 5,3 + 3,6  V_а, где V_а - скорость воздуха < 5 мс^-1.

_{т, а} = 6,7  V_а^0,78 , где V_а - скорость воздуха > 5 мс^-1.

Коэффициент теплопередачи может быть определен как количество тепла, переходящее от более нагретой поверхности к менее нагретой через стенку поверхностью 1 м² при перепаде температур 1⁰С в течение 1 часа, Дж[мчасград]^-1.

Здесь 1/К - термическое сопротивление теплопередаче;

1/ α_то - термическое сопротивление теплоотдаче;

/ - термическое сопротивление стенки толщиной .

1.1.3.3 Коэффициент теплоотдачи, α_то - количество тепла, которое отдается стенкой (поверхностью филамента) окружающей среде, а также количество теплового излучения с 1 м² поверхности при перепаде температур, равном 1⁰С, в течение 1 час.

1.1.3.4 Коэффициент температуропроводности, а_тп, характеризует скорость изменения температуры в нестационарных тепловых процессах (или «повышение температуры единицы объема вещества при сообщении количества тепла, численно равное _т»)

Уравнение теплопроводности:

.

Здесь:  - плотность, С_р - теплоемкость при постоянном давлении, _т - теплопроводность; х, y, z - координаты.

1.1.3.5 Критерий Био, Bi, характеризует соотношение процессов внешнего теплообмена и теплопроводности: 100 > Bi > 0,1.

Здесь: _кто-коэффициент конвективного теплообмена, кДж(кгград)^-1;

r_f - радиус (или L_т) - размер охлаждаемого (нагреваемого) тела;

_f - коэффициент теплопроводности тела (материала), кДж(кгград)^-1;

r_f _f ^-1 – «термическое» сопротивление материала;

_кто^-1 – «термическое» сопротивление внешней среды.

1.1.3.6 Критерий Фурье, Fо, характеризует изменение теплопроводности, _f, во времени; “безразмерное время”. Теплообмен завершается при F_о  0,8

Здесь: С_р,f - теплоемкость волокна;

_f - плотность волокна;

 - время, с.

- коэффициент температуропроводности, м²град^-1.

1.1.3.7 Критерий Рейнольдса, Re, характеризует гидродинамические (аэродинамические) условия процесса (влияние вязкости среды):

,

где V - относительная скорость, мс^-1;

L - размер, м;

 - плотность, кгм^-3;

 - кинематическая вязкость, м²с^-1.

1.1.3.8 Критерий Нуссельта, Nu, характеризует процессы теплоотдачи на границе раздела фаз (теплообмен пучка филаментов со средой):

,

где λ_а – теплопроводность воздуха.

1.1.3.9 Критерий Пекле, Ре, характеризует интенсивность конвективного теплообмена:

где _кто - коэффициент конвектной теплоотдачи;

V - относительная скорость;

r_f (или L_т) - радиус тела (или его размер).

1.1.3.10 Критерий Прандтля, Рr, характеризует теплообменные свойства среды:

.

Здесь:  - кинематическая вязкость, м²с^-1;

а_тп - коэффициент температуропроводности, м²с^-1.

1.1.3.11 Критерий гомохромности, Но, характеризует неустановившееся движение жидкости:

.