Klíčové charakteristiky materiálů v mechanice sušení

V oblasti mechaniky sušení je nepostradatelná usilovná práce výzkumníků, kteří studují dynamiku sušení. Bez jejich neúnavného experimentování bychom neměli k dispozici hotové procesní parametry pro sušení nebo pečení výrobků pomocí topných prvků z uhlíkových vláken. Dynamika sušení zahrnuje studium dehydratace materiálů během procesu sušení a jejího vztahu k různým řídícím faktorům. Tyto faktory se dělí do dvou hlavních kategorií.

První kategorií jsou vlastnosti samotných materiálů, včetně strukturních vlastností, biologických vlastností, vlastností hruškového květu a termofyzikálních vlastností. Jedná se o vnitřní faktory.

Do druhé kategorie patří podmínky ohřevu, které zahrnují parametry a metody ohřevu. Parametry ohřevu zahrnují teplotu sálání, výkon ohřevu, teplotu suchého a mokrého teploměru, směr a rychlost proudění vzduchu. Metody ohřevu zahrnují konstantní a proměnnou teplotu, rychlý nebo pomalý nárůst teploty, konstantní dobu trvání teploty a metody chlazení. Jedná se o vnější faktory.

Integrací vnitřních a vnějších faktorů je cílem pochopit, jak se vlhkost uvnitř různých materiálů šíří na jejich povrch a jak se odtud odpařuje. To zahrnuje studium odporu, na který naráží vlhkost při migraci nebo difúzi uvnitř materiálů, a jak tyto odpory souvisejí se strukturou materiálů a jejich schopností absorbovat vnější energii. Jedná se o zkoumání charakteristik přenosu tepla a hmoty vlhkých materiálů. Dynamika sušení, založená na hledání zákonů sušení materiálů, stanovuje optimalizovaná schémata ohřevu a sušicí cykly. To poskytuje teoretický základ pro navrhování nových procesů a modernizaci stárnoucích zařízení s cílem šetřit energii i zajistit kvalitu sušení.

Během procesu sušení jsou pro určení techniky sušení rozhodující vlastnosti sušeného materiálu, jako je struktura, tvar, velikost, tepelná stabilita a chemická stabilita. Zejména nové vlastnosti materiálu, které vznikají kombinací vlhkosti s různými typy materiálů, jsou nejvýznamnějšími faktory ovlivňujícími proces sušení. Způsob, jakým se vlhkost kombinuje s pevnými materiály, ovlivňuje snadnost odstraňování vlhkosti z materiálů. Pro zvládnutí pravidel dehydratace je nejprve nutné prostudovat způsoby vazby vody s materiály.

Podívejme se, jak lze látky v přírodě rozdělit na základě jejich interakce s vodou do tří kategorií:

1. Kapilární porézní tělesa, známé také jako porézní média. V těchto materiálech se velikost při změně obsahu vody mění jen málo nebo vůbec. S klesající vlhkostí se však stávají křehkými a některé se mohou měnit v prášek, jako například koks, dřevěné uhlí, zemina, písek, cihly a některé stavební materiály. Kapilární síly v těchto materiálech značně převyšují jejich obvodové síly, a proto pouze ony určují vnitřní rozložení vlhkosti. Při neutrálním srovnání s kapilárními silami se tyto materiály označují jako porézní tělesa. V pórovitých tělesech dochází k vazbě materiálů s vodou především prostřednictvím kapilárních sil, což je poměrně jednoduchý způsob vazby, kdy molekuly vody existují ve volném radikálovém stavu.
2. Koloidy. Tyto materiály mění svou velikost a objem s měnícím se obsahem vody. Existují dva typy koloidů: ty, které se po absorpci vody nekonečně rozpínají, ztrácejí své původní geometrické rozměry a nakonec se rozpouštějí, tzv. nekonečně rozpínavá tělesa, jako je arabská guma, a ty, které absorbují pouze určité množství vody, rozpínají se do určité míry a zachovávají si svůj geometrický tvar, tzv. konečně rozpínavá tělesa, jako je želatina. V těchto materiálech jsou mikrokapiláry velmi malé, srovnatelné s velikostí molekul těchto materiálů, což ztěžuje dehydrataci.
3. Kapilární porézní koloidy. Tyto materiály mají vlastnosti obou výše uvedených kategorií, mají kapilární porézní strukturu s koloidními vlastnostmi v kapilárních stěnách nebo buněčných stěnách, které jsou pružné a mohou absorbovat vodu, aby se během dehydratace rozpínaly a smršťovaly, jako například dřevo, kůže, obilí a potraviny.

GlobalQT specializes in the manufacture of topné prvky z uhlíkových vláken and other quartz-based products designed to enhance industrial drying processes. For more information on our solutions, please visit our webová stránka nebo nás kontaktujte e-mailem na adrese contact@globalquartztube.com.