Caractéristiques clés des matériaux dans la mécanique du séchage

Dans le domaine de la mécanique du séchage, le travail acharné des chercheurs qui étudient la dynamique du séchage est indispensable. Sans leurs expérimentations incessantes, nous ne disposerions pas de paramètres de processus prêts à l'emploi pour le séchage ou la cuisson de produits à l'aide d'éléments chauffants en fibre de carbone. La dynamique du séchage consiste à étudier la déshydratation des matériaux au cours du processus de séchage et sa relation avec les différents facteurs qui la régissent. Ces facteurs sont divisés en deux catégories principales.

La première catégorie concerne les caractéristiques des matériaux eux-mêmes, y compris les caractéristiques structurelles, les caractéristiques biologiques, les caractéristiques de la fleur de poirier et les propriétés thermophysiques. Il s'agit de facteurs intrinsèques.

La deuxième catégorie comprend les conditions de chauffage, qui comprennent les paramètres et les méthodes de chauffage. Les paramètres de chauffage comprennent la température de chauffage par rayonnement, la puissance de chauffage, les températures de bulbe sec et humide, la direction et la vitesse du flux d'air. Les méthodes de chauffage comprennent l'apport d'une température constante ou variable, l'augmentation rapide ou lente de la température, la durée de la température constante et les méthodes de refroidissement. Il s'agit de facteurs externes.

En intégrant les facteurs internes et externes, l'objectif est de comprendre comment l'humidité à l'intérieur de différents matériaux se diffuse vers leur surface et s'évapore à partir de là. Cela implique d'étudier la résistance rencontrée par l'humidité lorsqu'elle migre ou se diffuse à l'intérieur des matériaux, et la manière dont ces résistances sont liées à la structure des matériaux et à leur capacité à absorber l'énergie externe. Il s'agit d'une exploration des caractéristiques de transfert de chaleur et de masse des matériaux humides. La dynamique du séchage, basée sur la recherche de lois de séchage des matériaux, permet d'établir des schémas de chauffage et des cycles de séchage optimisés. Cela fournit une base théorique pour la conception de nouveaux procédés et la modernisation d'équipements vieillissants, dans le but d'économiser de l'énergie et d'assurer la qualité du séchage.

Au cours du processus de séchage, les propriétés du matériau à sécher - telles que la structure, la forme, la taille, la stabilité thermique et la stabilité chimique - sont cruciales pour déterminer la technique de séchage. En particulier, les nouvelles caractéristiques des matériaux produites par la combinaison de l'humidité avec différents types de matériaux sont les facteurs les plus importants qui influencent le processus de séchage. La façon dont l'humidité se combine avec les matériaux solides influe sur la facilité avec laquelle l'humidité peut être éliminée des matériaux. Pour maîtriser les règles de déshydratation, il faut d'abord étudier les modes de liaison de l'eau avec les matériaux.

Voyons comment les substances présentes dans la nature peuvent être classées en trois catégories en fonction de leur interaction avec l'eau :

1. Corps poreux capillaireségalement connus sous le nom de milieux poreux. Dans ces matériaux, la taille varie peu ou pas du tout en fonction de la teneur en eau. Cependant, ils deviennent cassants lorsque l'humidité diminue, et certains peuvent se transformer en poudre, comme le coke, le charbon de bois, la terre, le sable, les briques et certains matériaux de construction. Dans ces matériaux, les forces capillaires dépassent largement les forces circonférentielles et déterminent donc à elles seules la répartition interne de l'humidité. Lorsqu'ils sont neutres par rapport aux forces capillaires, ces matériaux sont qualifiés de corps poreux. Dans les corps poreux, la liaison des matériaux avec l'eau se fait principalement par les forces capillaires, une méthode de liaison relativement simple où les molécules d'eau existent à l'état de radicaux libres.
2. Colloïdes. Ces matériaux changent de taille et de volume lorsque leur teneur en eau varie. Il existe deux types de colloïdes : ceux qui se dilatent à l'infini lors de l'absorption d'eau, perdent leurs dimensions géométriques d'origine et finissent par se dissoudre, appelés corps infiniment expansibles, comme la gomme arabique ; et ceux qui n'absorbent qu'une certaine quantité d'eau, se dilatent jusqu'à un certain point et conservent leur forme géométrique, appelés corps finiment expansibles, comme la gélatine. Dans ces matériaux, les micro-capillaires sont très petits, comparables en taille aux molécules des matériaux, ce qui rend la déshydratation difficile.
3. Colloïdes poreux capillaires. Ces matériaux possèdent les caractéristiques des deux catégories susmentionnées, ayant une structure poreuse capillaire avec des propriétés colloïdales dans leurs parois capillaires ou leurs parois cellulaires, qui sont élastiques et peuvent absorber l'eau pour se dilater et se contracter pendant la déshydratation, comme le bois, la peau, les céréales et les aliments.

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