Vigtige materialekarakteristika i tørremekanik

Inden for tørremekanik er det hårde arbejde fra forskere, der studerer tørringens dynamik, uundværligt. Uden deres ubarmhjertige eksperimenter ville vi ikke have brugsklare procesparametre til tørring eller bagning af produkter ved hjælp af kulfibervarmelegemer. Tørredynamik involverer studier af dehydrering af materialer under tørringsprocessen og dens forhold til forskellige styrende faktorer. Disse faktorer er inddelt i to hovedkategorier.

Den første kategori er selve materialernes egenskaber, herunder strukturelle træk, biologiske egenskaber, pæreblomstegenskaber og termofysiske egenskaber. Det er iboende faktorer.

Den anden kategori omfatter opvarmningsbetingelserne, som omfatter opvarmningsparametre og -metoder. Opvarmningsparametre omfatter strålingsopvarmningstemperatur, varmeeffekt, tør- og vådtemperaturer, luftstrømmens retning og hastighed. Opvarmningsmetoder omfatter konstant og variabel temperaturtilførsel, hurtig eller langsom temperaturstigning, konstant temperaturvarighed og afkølingsmetoder. Dette er eksterne faktorer.

Ved at integrere interne og eksterne faktorer er målet at forstå, hvordan fugt inde i forskellige materialer diffunderer til deres overflade og fordamper derfra. Det indebærer at studere den modstand, som fugten møder, når den migrerer eller diffunderer inde i materialer, og hvordan denne modstand hænger sammen med materialernes struktur og deres evne til at absorbere ekstern energi. Dette er en udforskning af varme- og masseoverførselsegenskaberne i våde materialer. Tørredynamik, baseret på søgen efter materialers tørrelove, etablerer optimerede opvarmningsskemaer og tørrecyklusser. Dette giver et teoretisk grundlag for at designe nye processer og eftermontere ældre udstyr med det formål både at spare energi og sikre tørringskvaliteten.

Under tørringsprocessen er egenskaberne ved det materiale, der skal tørres - såsom struktur, form, størrelse, termisk stabilitet og kemisk stabilitet - afgørende for, hvilken tørringsteknik der skal anvendes. Især de nye materialeegenskaber, der opstår ved kombinationen af fugt og forskellige typer materialer, er de vigtigste faktorer, der påvirker tørringsprocessen. Den måde, hvorpå fugt kombineres med faste materialer, påvirker, hvor let det er at fjerne fugt fra materialerne. For at mestre dehydreringsreglerne er det først nødvendigt at undersøge, hvordan vand binder sig til materialer.

Lad os dykke ned i, hvordan stoffer i naturen kan klassificeres i tre kategorier baseret på deres interaktion med vand:

1. Kapillære porøse legemerogså kendt som porøse medier. I disse materialer ændres størrelsen kun lidt eller slet ikke med ændringer i vandindholdet. De bliver dog skøre, når fugtigheden falder, og nogle kan blive til pulver, f.eks. koks, trækul, jord, sand, mursten og nogle byggematerialer. Kapillarkræfterne i disse materialer overstiger i høj grad deres periferikræfter, og de bestemmer derfor alene den interne fordeling af fugt. Når de er neutrale i forhold til kapillarkræfterne, kaldes disse materialer for porøse legemer. I porøse kroppe bindes materialer primært til vand gennem kapillarkræfter, hvilket er en relativt enkel bindingsmetode, hvor vandmolekyler findes i en fri radikal tilstand.
2. Kolloider. Disse materialer ændrer størrelse og volumen, når deres vandindhold varierer. Der er to typer kolloider: dem, der udvider sig uendeligt ved vandoptagelse, mister deres oprindelige geometriske dimensioner og til sidst opløses, kendt som uendeligt ekspanderbare legemer, som f.eks. arabisk gummi; og dem, der kun absorberer en vis mængde vand, udvider sig til en vis grad og bevarer deres geometriske form, kendt som endeligt ekspanderbare legemer, som f.eks. gelatine. I disse materialer er mikrokapillærerne meget små, sammenlignelige i størrelse med materialernes molekyler, hvilket gør dehydrering til en udfordring.
3. Kapillære porøse kolloider. Disse materialer har egenskaber fra begge ovenstående kategorier, idet de har en kapillærporøs struktur med kolloide egenskaber i deres kapillærvægge eller cellevægge, som er elastiske og kan absorbere vand for at udvide sig og trække sig sammen under udtørring, som f.eks. træ, hud, korn og fødevarer.

GlobalQT specializes in the manufacture of kulfiber varmeelementer and other quartz-based products designed to enhance industrial drying processes. For more information on our solutions, please visit our internet side eller kontakt os via e-mail på contact@globalquartztube.com.