35. Теплофизические свойства грузов

Для обеспечения сохранности грузов, особенно гигро­скопических и скоропортящихся, необходимо знать основные за­кономерности процессов тепло– и массопереноса в системе груз – среда – хранилище (трюм, склад). Методы теплофизики позволяют разработать оптималь­ные условия хранения грузов, выбрать рациональные техниче­ские средства для их поддержания. Теплофизические свойства составляют значительную часть транспортной характеристики грузов и во многом определяют их транспортное состояние. Наибольший интерес представляют способы передачи теплоты, тепло– и температуро– проводность, теплоем­кость, диффузия, массообмен, гигроскопическая и криоскопическая точки груза.

Теплоперенос (теплообмен) характеризуется выравниванием температуры, массообмен – выравнивание концентрации вещества. Концентрация вещества в смеси выравнивается путем молекулярной и конвективной диффузии.

Диффузия – движение частиц среды, приводящее к переносу вещества и выравниванию концентраций или к установлению равновесного распределения концентраций частиц данного сорта в среде.

В отсутствие макроскопического движения среды (например конвекции) диффузия молекул (атомов) определяется их тепловым движением (молекулярная диффузия). В неоднородной системе (газ, жидкость) при молекулярной диффузии в отсутствие внешних воздействий диффузионный поток (поток массы) пропорционален градиенту его концентрации. Коэффициент пропорциональности называется коэффициентом диффузии.

Процесс переноса теплоты состоит из теплопроводности, конвекции и излучения. Теплота, как правило, передается всеми способами, этот процесс называется теплопередачей. Обычно есть один основной способ (который переносит больше): сухие грузы – теплопроводность, жидкие – конвекция, радиация (излучение) – между частицами и на поверхности.

Процесс распространения теплоты связан с распределением температуры в теле или среде. Совокупность мгновенных значений температуры во всех точках тела в данный момент времени называется температурным полем. Если температура в любой точке тела со временем не меняется и является функцией только пространственных координат, то поле на­зывается стационарным. Если температура зависит от времени, то поле называется нестационарным. Соединив все точки поля с одинаковой температурой, получим изотермическую поверхность.

Теплота распространяется от одной изотермической поверхности к другой по нормали в сторону пониженной температуры.

Согласно основному закону теплопроводности количество переносимой энергии прямо пропорционально градиенту температуры, а коэффициент пропорциональности называется коэффициентом теплопроводности (l).

Для того чтобы в процессе взаимодействия с внешней средой изменилась температура груза, необходимо либо подвести к нему определенное количество теплоты, либо отвести от него теп­лоту.

Истинная теплоемкость – отношение количества подведенной (отведенной) к телу теплоты и вызванному этим изменением температуры. С = dQ/dt.

Распространение теплоты в среде (грузе) определяется тремя физическими характеристиками: теплопроводностью (), теплоемкостью (С) и объемной массой () А =  / (  С). Величина (А) характеризует теплоинерционные свойства вещества и определяет скорость его нагревания и охлаждения и называется коэффициентом температуропроводности.

Процессы тепло и массообмена взаимосвязаны. Вещество перемещается в сторону уменьшения градиента температуры. Это перемещение замедляется с ростом давления.

Криоскопической точкой груза называется температура, при которой его жидкие фракции начинают выкристаллизовываться в виде льда.