1.2 Усадочные явления и деформации в процессе сушки

В процессе сушки керамических и ряда теплоизоляци­онных материалов не только уменьшается влагосодержа­ние материала, но и происходят процессы структурооб­разования. В первую очередь они вызываются сокраще­нием размеров материала. При удалении влаги частицы материала сближаются, и общие размеры материала со­кращаются. Для подавляющего большинства материалов объемная усадка подчиняется линейному закону - зави­симость между объемом тела V и его влагосодержанием U.

Усадка зависит от молекулярной структуры вещества и от видов связи влаги с материалом. Однако из-за разного влагосодержания по сечению усадка в мате­риале будет различной, что приводит к развитию объемно-напряженного со­стояния и, как следствие, к нарушению структуры­ растрескиванию. Следова­тельно, основное препят­ствие для быстрой сушки - растрескивание, а иногда и полное разруше­ние материала. Возникновение объем­но-напряженного состоя­ния по А. В. Лыкову за­ключается в неравномер­ном распределении влаго­содержания.

В процессе сушки нагрев материала неравномерный, что так же, как и перепад влагосодержания, приводит к возникновению объемно-напряженного состояния, кото­рое развивается при нагреве из-за перепадов температур на поверхности и в центре материала.

При сушке, как и при тепло-влажностной обработке, во внутренних

слоях материала по сравнению с его по­верхностью возникает избыточное давление. Перепад давлений пред­ставляет собой приложенную силу, которая в отличие от рассмотренных схем не удлиняет слои материала, а ста­рается их сдвинуть по отношению друг к другу. Следова­тельно, из-за перепадов давлений создаются тангенци­альные напряжения, влияющие на целостность структуры материала, которые также необходимо учитывать при рассмотрении процессов сушки.

1.3 Тепло- и массообмен в процессе сушки

Сушка материалов возможна при любой, даже отри­цательной температуре. Для этого необходимо и доста­точно, чтобы парциальное давление водяных паров на поверхности материала было больше, чем в окружающей среде. На этом положении основывалась применявшаяся ранее естественная сушка материалов. Однако скорость такой сушки невелика и не соответствует современному уровню развития промышленности. Для ускорения сро­ков сушки и сокращения количества воздуха, необходи­мого для ассимиляции влаги, стали применять нагретый воздух или продукты горения топлива, которые называ­ют сушильным агентом. Сушильный агент должен харак­теризоваться следующими параметрами: температура сушильного агента должна быть выше температуры мате­риала, а парциальное давление водяных паров в нем дол­жно быть меньше, чем на поверхности материала.

Поэтому если на материал будет воздействовать су­шильный агент, то он будет отдавать теплоту материалу, а с поверхности материала ассимилировать влагу. Эти явления, как уже говорилось, называют внешним тепло – и массообменом. Процессы передачи теплоты, влаги и воздуха внутри материала называют внутренним тепло­ – и массообменом.