Kluczowe właściwości materiału w mechanice suszenia

W dziedzinie mechaniki suszenia ciężka praca naukowców badających dynamikę suszenia jest niezbędna. Bez ich nieustannych eksperymentów nie mielibyśmy gotowych do użycia parametrów procesu suszenia lub pieczenia produktów przy użyciu elementów grzejnych z włókna węglowego. Dynamika suszenia obejmuje badanie odwodnienia materiałów podczas procesu suszenia i jego związku z różnymi czynnikami regulującymi. Czynniki te dzielą się na dwie główne kategorie.

Pierwsza kategoria to właściwości samych materiałów, w tym cechy strukturalne, właściwości biologiczne, właściwości kwiatu gruszy i właściwości termofizyczne. Są to czynniki wewnętrzne.

Druga kategoria obejmuje warunki ogrzewania, które obejmują parametry i metody ogrzewania. Parametry ogrzewania obejmują temperaturę ogrzewania radiacyjnego, moc ogrzewania, temperaturę termometru suchego i mokrego, kierunek i prędkość przepływu powietrza. Metody ogrzewania obejmują stałą i zmienną temperaturę zasilania, szybki lub powolny wzrost temperatury, stały czas trwania temperatury i metody chłodzenia. Są to czynniki zewnętrzne.

Poprzez integrację czynników wewnętrznych i zewnętrznych, celem jest zrozumienie, w jaki sposób wilgoć wewnątrz różnych materiałów dyfunduje do ich powierzchni i stamtąd odparowuje. Wiąże się to z badaniem oporu napotykanego przez wilgoć podczas migracji lub dyfuzji wewnątrz materiałów oraz tego, jak te opory odnoszą się do struktury materiałów i ich zdolności do pochłaniania energii zewnętrznej. Jest to badanie charakterystyki przenoszenia ciepła i masy przez mokre materiały. Dynamika suszenia, oparta na poszukiwaniu praw suszenia materiałów, ustanawia zoptymalizowane schematy ogrzewania i cykle suszenia. Stanowi to teoretyczną podstawę do projektowania nowych procesów i modernizacji starzejącego się sprzętu, w celu zarówno oszczędności energii, jak i zapewnienia jakości suszenia.

Podczas procesu suszenia właściwości suszonego materiału - takie jak struktura, kształt, rozmiar, stabilność termiczna i stabilność chemiczna - mają kluczowe znaczenie dla określenia techniki suszenia. W szczególności nowe właściwości materiału powstałe w wyniku połączenia wilgoci z różnymi rodzajami materiałów są najważniejszymi czynnikami wpływającymi na proces suszenia. Sposób, w jaki wilgoć łączy się z materiałami stałymi, wpływa na łatwość usuwania wilgoci z materiałów. Aby opanować zasady odwadniania, należy najpierw zbadać sposoby wiązania wody z materiałami.

Przyjrzyjmy się, w jaki sposób substancje występujące w przyrodzie można podzielić na trzy kategorie na podstawie ich interakcji z wodą:

1. Kapilarne ciała porowate, znane również jako media porowate. W tych materiałach rozmiar zmienia się nieznacznie lub wcale wraz ze zmianami zawartości wody. Stają się one jednak kruche wraz ze spadkiem wilgotności, a niektóre z nich mogą zamienić się w proszek, np. koks, węgiel drzewny, gleba, piasek, cegły i niektóre materiały budowlane. Siły kapilarne w tych materiałach znacznie przewyższają ich siły obwodowe, dlatego tylko one określają wewnętrzny rozkład wilgoci. W porównaniu do sił kapilarnych, materiały te są określane jako ciała porowate. W ciałach porowatych wiązanie materiałów z wodą odbywa się głównie poprzez siły kapilarne, co jest stosunkowo prostą metodą wiązania, w której cząsteczki wody istnieją w stanie wolnego rodnika.
2. Koloidy. Materiały te zmieniają swój rozmiar i objętość wraz ze zmianą zawartości wody. Istnieją dwa rodzaje koloidów: te, które rozszerzają się w nieskończoność po wchłonięciu wody, tracąc swoje pierwotne wymiary geometryczne i ostatecznie rozpuszczając się, znane jako ciała rozszerzalne w nieskończoność, takie jak guma arabska; oraz te, które wchłaniają tylko pewną ilość wody, rozszerzają się do pewnego stopnia i zachowują swój geometryczny kształt, znane jako ciała rozszerzalne w skończoność, takie jak żelatyna. W tych materiałach mikrokapilary są bardzo małe, porównywalne wielkością z cząsteczkami materiałów, co utrudnia odwodnienie.
3. Porowate koloidy kapilarne. Materiały te posiadają cechy obu powyższych kategorii, mając kapilarną porowatą strukturę o właściwościach koloidalnych w ich ścianach kapilarnych lub ścianach komórkowych, które są elastyczne i mogą wchłaniać wodę w celu rozszerzania się i kurczenia podczas odwadniania, takich jak drewno, skóra, ziarna i żywność.

GlobalQT specializes in the manufacture of elementy grzejne z włókna węglowego and other quartz-based products designed to enhance industrial drying processes. For more information on our solutions, please visit our strona internetowa lub skontaktuj się z nami poprzez e-mail pod adresem kontakt@globalquartztube.com.