Kľúčové charakteristiky materiálov v mechanike sušenia

V oblasti mechaniky sušenia je nevyhnutná tvrdá práca výskumníkov, ktorí skúmajú dynamiku sušenia. Bez ich neúnavného experimentovania by sme nemali k dispozícii hotové parametre procesov sušenia alebo pečenia výrobkov pomocou ohrievacích prvkov z uhlíkových vlákien. Dynamika sušenia zahŕňa štúdium dehydratácie materiálov počas procesu sušenia a jej vzťah s rôznymi riadiacimi faktormi. Tieto faktory sa delia do dvoch hlavných kategórií.

Prvou kategóriou sú vlastnosti samotných materiálov vrátane štrukturálnych vlastností, biologických vlastností, vlastností hrušiek a termofyzikálnych vlastností. Ide o vnútorné faktory.

Do druhej kategórie patria podmienky ohrevu, ktoré zahŕňajú parametre a metódy ohrevu. Parametre vykurovania zahŕňajú teplotu sálania, výkon vykurovania, teplotu suchého a mokrého teplomera, smer a rýchlosť prúdenia vzduchu. Metódy ohrevu zahŕňajú konštantnú a premenlivú dodávku teploty, rýchly alebo pomalý nárast teploty, konštantné trvanie teploty a metódy chladenia. Ide o vonkajšie faktory.

Integráciou vnútorných a vonkajších faktorov je cieľom pochopiť, ako sa vlhkosť v rôznych materiáloch šíri na ich povrch a odtiaľ sa odparuje. To zahŕňa štúdium odporu, na ktorý naráža vlhkosť pri migrácii alebo difúzii vo vnútri materiálov, a ako tieto odpory súvisia so štruktúrou materiálov a ich schopnosťou absorbovať vonkajšiu energiu. Ide o skúmanie vlastností prenosu tepla a hmoty vlhkých materiálov. Dynamika sušenia, založená na hľadaní zákonov sušenia materiálov, stanovuje optimalizované schémy ohrevu a cykly sušenia. To poskytuje teoretický základ pre navrhovanie nových procesov a modernizáciu starnúcich zariadení s cieľom šetriť energiu a zároveň zabezpečiť kvalitu sušenia.

Počas procesu sušenia sú pri určovaní techniky sušenia rozhodujúce vlastnosti sušeného materiálu, ako napríklad štruktúra, tvar, veľkosť, tepelná stabilita a chemická stabilita. Najmä nové vlastnosti materiálu, ktoré vznikajú kombináciou vlhkosti s rôznymi typmi materiálov, sú najvýznamnejšími faktormi ovplyvňujúcimi proces sušenia. Spôsob kombinácie vlhkosti s pevnými materiálmi ovplyvňuje jednoduchosť odstraňovania vlhkosti z materiálov. Na zvládnutie pravidiel dehydratácie je potrebné najprv preskúmať spôsoby väzby vody s materiálmi.

Poďme sa pozrieť na to, ako možno látky v prírode rozdeliť na základe ich interakcie s vodou do troch kategórií:

1. Kapilárne porézne telesá, známe aj ako porézne médiá. V týchto materiáloch sa veľkosť pri zmene obsahu vody mení len málo alebo vôbec. S poklesom vlhkosti sa však stávajú krehkými a niektoré sa môžu zmeniť na prášok, ako napríklad koks, drevené uhlie, zemina, piesok, tehly a niektoré stavebné materiály. Kapilárne sily v týchto materiáloch výrazne prevyšujú ich obvodové sily, a preto len ony určujú vnútorné rozloženie vlhkosti. Pri neutrálnom porovnaní s kapilárnymi silami sa tieto materiály označujú ako pórovité telesá. V pórovitých telesách sa väzba materiálov s vodou uskutočňuje predovšetkým prostredníctvom kapilárnych síl, čo je pomerne jednoduchý spôsob väzby, pri ktorom molekuly vody existujú vo voľnom radikálovom stave.
2. Koloidy. Tieto materiály menia veľkosť a objem podľa obsahu vody. Existujú dva typy koloidov: tie, ktoré sa po absorbovaní vody nekonečne rozpínajú, strácajú svoje pôvodné geometrické rozmery a nakoniec sa rozpustia, známe ako nekonečne rozpínateľné telesá, ako napríklad arabská guma; a tie, ktoré absorbujú len určité množstvo vody, rozpínajú sa do určitej miery a zachovávajú si svoj geometrický tvar, známe ako konečne rozpínateľné telesá, ako napríklad želatína. V týchto materiáloch sú mikrokapiláry veľmi malé, porovnateľné s veľkosťou molekúl materiálov, čo sťažuje dehydratáciu.
3. Kapilárne porézne koloidy. Tieto materiály majú vlastnosti oboch uvedených kategórií, majú kapilárnu poréznu štruktúru s koloidnými vlastnosťami v kapilárnych stenách alebo bunkových stenách, ktoré sú elastické a môžu absorbovať vodu, aby sa počas dehydratácie rozťahovali a zmršťovali, ako napríklad drevo, koža, obilie a potraviny.

Spoločnosť GlobalQT sa špecializuje na výrobu vykurovacie prvky z uhlíkových vlákien a iné výrobky na báze kremeňa navrhnuté na zlepšenie priemyselných procesov sušenia. Viac informácií o našich riešeniach nájdete na stránke webovej stránky alebo nás kontaktujte e-mailom na contact@globalquartztube.com.