Ключови характеристики на материалите в механиката на сушене

В областта на механиката на сушенето е необходима упоритата работа на изследователите, които изучават динамиката на сушенето. Без техните неуморни експерименти нямаше да разполагаме с готови за използване параметри на процеса за сушене или печене на продукти с използване на нагревателни елементи от въглеродни влакна. Динамиката на сушенето включва изучаване на дехидратацията на материалите по време на процеса на сушене и нейната връзка с различни управляващи фактори. Тези фактори се разделят на две основни категории.

Първата категория са характеристиките на самите материали, включително структурни характеристики, биологични характеристики, характеристики на крушовия цвят и термофизични свойства. Това са вътрешно присъщи фактори.

Втората категория включва условията на нагряване, които включват параметри и методи на нагряване. Параметрите на нагряване включват радиационна температура на нагряване, мощност на нагряване, температура на сухия и мокрия термометър, посока и скорост на въздушния поток. Методите на нагряване обхващат подаване на постоянна и променлива температура, бързо или бавно повишаване на температурата, постоянна продължителност на температурата и методи за охлаждане. Това са външни фактори.

Чрез интегриране на вътрешните и външните фактори целта е да се разбере как влагата в различните материали се разпространява към тяхната повърхност и се изпарява оттам. Това включва изучаване на съпротивлението, с което се сблъсква влагата, докато мигрира или дифундира във вътрешността на материалите, и как това съпротивление е свързано със структурата на материалите и способността им да абсорбират външна енергия. Това е изследване на характеристиките на преноса на топлина и маса на влажни материали. Динамиката на сушене, основана на търсенето на закони за сушене на материалите, установява оптимизирани схеми на нагряване и цикли на сушене. Това осигурява теоретична основа за проектиране на нови процеси и модернизиране на остарялото оборудване, с цел едновременно спестяване на енергия и осигуряване на качество на сушенето.

По време на процеса на сушене свойствата на изсушавания материал - като структура, форма, размер, термична стабилност и химическа стабилност - са от решаващо значение за определяне на техниката на сушене. По-специално, новите характеристики на материала, получени от комбинацията на влага с различни видове материали, са най-значимите фактори, влияещи върху процеса на сушене. Начинът, по който влагата се комбинира с твърди материали, влияе върху лесното отстраняване на влагата от материалите. За да се овладеят правилата за дехидратация, първо е необходимо да се изучат начините на свързване на водата с материалите.

Нека разгледаме как веществата в природата могат да бъдат класифицирани в три категории въз основа на взаимодействието им с водата:

1. Капилярни порести тела, известни също като порести среди. При тези материали размерът се променя слабо или изобщо не се променя при промяна на водното съдържание. Те обаче стават крехки при намаляване на влагата, а някои могат да се превърнат в прах, като например кокс, дървени въглища, почва, пясък, тухли и някои строителни материали. Капилярните сили в тези материали значително превишават периферните им сили, поради което само те определят вътрешното разпределение на влагата. Когато са неутрални в сравнение с капилярните сили, тези материали се наричат порести тела. В порестите тела свързването на материалите с водата се осъществява предимно чрез капилярни сили, което е сравнително прост метод на свързване, при който водните молекули съществуват в състояние на свободен радикал.
2. Колоиди. Тези материали променят размера и обема си с промяната на водното съдържание. Съществуват два вида колоиди: такива, които се разширяват безкрайно при поглъщане на вода, губят първоначалните си геометрични размери и в крайна сметка се разтварят, известни като безкрайно разширяващи се тела, като арабската гума; и такива, които поглъщат само определено количество вода, разширяват се до определена степен и запазват геометричната си форма, известни като крайно разширяващи се тела, като желатина. В тези материали микрокапилярите са много малки, сравними по размер с молекулите на материалите, което прави дехидратацията трудна.
3. Капилярни порести колоиди. Тези материали притежават характеристиките и на двете горепосочени категории, като имат капилярна пореста структура с колоидни свойства в капилярните си стени или клетъчните стени, които са еластични и могат да абсорбират вода, за да се разширяват и свиват по време на дехидратация, като например дърво, кожа, зърно и храни.

GlobalQT specializes in the manufacture of нагревателни елементи от въглеродни влакна and other quartz-based products designed to enhance industrial drying processes. For more information on our solutions, please visit our уебсайт или се свържете с нас чрез имейл на contact@globalquartztube.com.