Если интенсивность теплообмена между теплоносителем и влажным телом невелика, тело насыщено влагой, то сушка происходит в изотермических условиях, а испарение влаги с поверхности тела создает в нем градиент влагосодержания. Движение влаги только под действием градиента влагосодержания называют диффузией . Под этим термином подразумеваются различные виды молярного и молекулярного переноса свободной и связанной жидкости. В зависимости от вида тел и форм связи влаги с материалом различают капиллярную диффузию и пленочное движение, а также концентрационную и избирательную диффузии. В макрокапиллярах переменного радиуса свободная жидкость движется вследствие капиллярной диффузии — молярного движения под действием разности капиллярных потенциалов; в телах с монокапиллярной структурой (при R = const) капиллярная диффузия отсутствует. Если слой жидкости, адсорбированной на стенках капилляров, имеет различную толщину, то имеет место пленочное движение — молярный перенос связанной жидкости под действием разности расклинивающих давлений. В растворах и дисперсиях возможна концентраци онная диффузия — молекулярное движение свободной жидкости макрокапилляров и клеток коллоидного тела под действием разности концентраций компонентов, аналогичное концентрационной диффузии воздуха и пара. Избирательная диффузия — это молекулярное движение осмотически связанной жидкости через полупроницаемую стенку клеток коллоидного тела вследствие разности осмотических давлений внутри и снаружи клеток. В процессах диффузии влага движется от участков с большим влагосодержанием к участкам с меньшим влагосодержанием в направлении, противоположном вектору градиента влагосодержания. При малом влагосодержании тела и (или) при интенсивном подводе тепла возникает температурный градиент. Движение влаги под действием температурного градиента называют термодиффузией. Этот термин объединяет пять видов переноса влаги: капиллярную термодиффузию жидкости, термодиффу зию пара, тепловое пленочное движение жидкости, тепловое скольжение жидкости и тепловое скольжение пара. Капиллярная термодиффузия — это молярное движение жидкости макрокапилляров под действием разности капиллярных потенциалов, которая возникает и в капиллярах постоянного радиуса вследствие понижения поверхностного натяжения с повышением температуры. Термодиффузия пара — это движение в макрокапиллярах молекул, обладающих большой кинетической энергией, к менее нагретым участкам. Тепловое скольжение жидкости — это молекулярное движение тонкого пристеночного слоя вследствие различного теплосодержания (энтальпии) пристеночного слоя и всей массы жидкости, заполняющей капилляр. Тепловое скольжение пара — это движение тонкого пристеночн ого слоя вдоль неравномерно нагретой стенки капилляра, которое происходит под действием составляющей сил противодействия от ударов молекул газа о стенки капилляра. Тепловое пленочное движение — это молярное движение адсорбированной на стенках капилляров жидкости вследствие понижения сил взаимодействия между молекулами жидкости и твердого тела с повышением температуры. В процессах капиллярной термодиффузии жидкости и термодиффузии пара влага движется от участков с большей температурой к участкам с меньшей температурой , в направлении, противоположном вектору температурного градиента, а при тепловом скольжении и тепловом пленочном движении — по направлению вектора. В микрокапиллярах при больших температурных градиентах интенсивность теплового скольжения приближает ся по величине к интенсивности других видов влагопереноса. При температуре тела более 100°С (и при меньшей, если тело при сушке в высокочастотном электромагнитном поле нагревается изнутри) интенсивное парообразование приводит к тому, что парциальное давление насыщенного пара становится больше барометрического давления окружающего воздуха. Возникающий при этом градиент давления становится причиной движения пара вследствие фильтрационного переноса, бародиффу зии и эффузии пара. Фильтрационный перенос — это молярное перемещение пара в виде ламинарного или турбулентного потока, характерное для макрокапилляров. Бародиффузия характерна для газовых смесей, состоящих из компонентов с разной молекулярной массой М. У сухого воздуха Мв = 29, а у пара Мп = 18. В процессе бародиффу зии молекулы пара (с меньшей молекулярной массой) перемещаются в область пониженного давления — наружу, а молекулы окружающего воздуха движутся внутрь макрокапилляров. В микрокапиллярах эти виды движения заменяются эффузией — молекулярным переносом, в котором молекулы пара воздуха движутся независимо друг от друга, постоянно сталкиваясь со стенками капилляра, со скоростью, которую они приобрели при входе в устье капилляра. При радиусе капилляра 10-7 м, когда его размер приближается к средней длине свободного пробега молекул, интенсивность эффузии в 1,5 раза выше бародиффузии. При наличии градиента давления пар перемещается от участков с высоким давлением к участкам с меньшим давлением, в направлении, противоположном вектору градиента давления. Воздух в процессах бародиффузии и эффузии перемещается по направлению вектора gradp. Интенсивность всех видов влагопереноса jв [кг/(м2Чс)] при наличии градиентов gradu, gradT и gradp определяется по уравнению (1.40) где D — коэффициент диффузии, м2/с; rc — плотность сухого тела, кг/м3; kт — относительный коэффициент термодиффузии: kт = Dт/D, 1/К; Dт — коэффициент термодиффузии, м2/(с Ч К); kp — коэффициент молярного переноса, с/м. При малой интенсивности теплообмена последний член уравнения отсутствует. Коэффициенты D и kт зависят от вида тел, форм связи влаги с материалом, влагосодержания и температуры тела.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Виды влагопереноса во влажных телах» з дисципліни «Технологія брошуровочно-палітурних процесів»
