5.5. Внутренний и внешний массообмен

Как уже указывалось, в промышленности строительных материалов основным массообменным процессом является сушка.

Исследуя процессы внутреннего влагопереноса, А.В.Лыков предложил уравнение массопроводности:

, (27)

где _m – коэффициент влагопроводности; - градиент потенциала массопереноса.

Коэффициент влагопроводности _m идентичен коэффициенту массопроводности K.

В дальнейшем было показано, что влага в материале движется за счет градиентов влагосодержания u, температуры t и давленияP.

Следовательно, плотность общего потока влаги q_m есть сумма плотностей потоков влаги, движущейся в материале за счет этих градиентов, т.е.:

(28)

Первый член данного уравнения q_mu представляет собой плотность потока влаги, движущейся в материале за счет градиента влагосодержания:

, (29)

где u = с_m - градиент влагосодержания; c_m – удельная влагоемкость материала (аналог удельной теплоемкости); a_m – коэффициент потенциалопроводности.

(30)

Коэффициент потенциалопроводности характеризует скорость выравнивания влагосодержания в материале.

Второй член q_mt – плотность потока влаги, движущейся в материале за счет градиента температуры:

, (31)

где  - коэффициент термовлагопроводности (термоградиентный коэффициент).

Третий член q_mp выражает плотность движущегося в материале потока влаги за счет градиента давления:

, (32)

где a_p = a_m_p₀ – коэффициент массопроницаемости; _p – бароградиентный коэффициент.

При низких температурах, когда влага движется в материале в виде жидкости, коэффициент массопроницаемости характеризует влагопроницаемость материала под действием избыточного давления. При высоких температурах, когда влага в материале движется в виде пара (молярный перенос), a_p характеризует паропроницаемость материала.

Таким образом, плотность общего потока влаги в материале:

(33)

Уравнение внешнего влагопереноса (влагоотдача от поверхности материала в окружающую среду):

, (34)

где _m – коэффициент влагоотдачи; P^”_п – парциальное давление пара у поверхности материала; P^’_п – парциальное давление пара в окружающей среде.

Значение коэффициента влагоотдачи может быть определено по следующему эмпирическому соотношению:

, (35)

где w – скорость движения теплоносителя.

6. Классификация теплообменных аппаратов

Теплообменным аппаратом называют устройство, предназначенное для передачи тепла от одной среды к другой.

По принципу действия теплообменные аппараты разделяют на смесительные и рекуперативные.

В смесительных аппаратахтеплоотдача осуществляется при непосредственном соприкосновении теплоносителя и материала.

В рекуперативных аппаратах тепло от теплоносителя к материалу передается через разделяющую их стенку.

Большинство тепловых аппаратов, применяемых в технологии строительных материалов, по принципу действия можно отнести к смесительным аппаратам.

При тепловой обработке строительных материалов важным условием получения продукта с заданными свойствами является поддержание в тепловой установке требуемого теплового режима.

Тепловым режимом называют основные параметры, при которых происходит тепловая обработка материалов и изделий. К этим параметрам относятся: температура, длительность тепловой обработки, влажность среды в установке, давление среды, состав среды и скорость ее движения.

Основными показателями работы тепловой установки являются:

• удельный расход теплоты

(36)

где Q – часовой расход теплоты; G – часовая производительность установки в единицах продукции.

• КПД установки

(37)

где Q_полезн – полезно затраченное тепло; Q_затр – теплота полностью затраченная в тепловой установке.

• Удельный съем продукции с 1 м² (1 м³) установки

(38)

где A – площадь рабочего сечения тепловой установки; V – рабочий объем тепловой установки.