Ključne značilnosti materialov v mehaniki sušenja

Na področju mehanike sušenja je nepogrešljivo trdo delo raziskovalcev, ki preučujejo dinamiko sušenja. Brez njihovega vztrajnega eksperimentiranja ne bi imeli pripravljenih procesnih parametrov za sušenje ali peko izdelkov z uporabo grelnih elementov iz ogljikovih vlaken. Dinamika sušenja vključuje preučevanje dehidracije materialov med procesom sušenja in njene povezave z različnimi vodilnimi dejavniki. Ti dejavniki so razdeljeni v dve glavni kategoriji.

Prva kategorija so značilnosti samih materialov, vključno s strukturnimi značilnostmi, biološkimi značilnostmi, značilnostmi hruškinih cvetov in termofizikalnimi lastnostmi. To so notranji dejavniki.

Druga kategorija vključuje pogoje ogrevanja, ki zajemajo parametre in metode ogrevanja. Parametri ogrevanja vključujejo temperaturo sevanja, moč ogrevanja, temperaturo suhega in mokrega termometra ter smer in hitrost zračnega toka. Metode ogrevanja vključujejo konstantno in spremenljivo temperaturo, hitro ali počasno dvigovanje temperature, trajanje konstantne temperature in metode hlajenja. To so zunanji dejavniki.

Z vključevanjem notranjih in zunanjih dejavnikov želimo razumeti, kako se vlaga v različnih materialih širi na njihovo površino in od tam izhlapeva. Pri tem je treba proučiti odpor, na katerega naleti vlaga pri selitvi ali difuziji znotraj materialov, in kako so ti odpori povezani s strukturo materialov in njihovo zmožnostjo absorpcije zunanje energije. To je raziskovanje značilnosti prenosa toplote in mase vlažnih materialov. Dinamika sušenja, ki temelji na iskanju zakonov sušenja materialov, določa optimizirane sheme ogrevanja in cikle sušenja. To zagotavlja teoretično podlago za načrtovanje novih procesov in posodobitev starajoče se opreme, s ciljem varčevanja z energijo in zagotavljanja kakovosti sušenja.

Med postopkom sušenja so lastnosti materiala, ki se suši, kot so struktura, oblika, velikost, toplotna stabilnost in kemijska stabilnost, ključnega pomena pri določanju tehnike sušenja. Zlasti nove značilnosti materiala, ki nastanejo zaradi kombinacije vlage z različnimi vrstami materialov, so najpomembnejši dejavniki, ki vplivajo na postopek sušenja. Način združevanja vlage s trdnimi materiali vpliva na enostavnost odstranjevanja vlage iz materialov. Za obvladovanje pravil dehidracije je treba najprej preučiti načine vezave vode z materiali.

Poglejmo, kako lahko snovi v naravi razvrstimo v tri kategorije glede na njihovo interakcijo z vodo:

1. Kapilarna porozna telesa, znani tudi kot porozni mediji. V teh materialih se velikost s spreminjanjem vsebnosti vode spreminja le malo ali sploh ne. Z zmanjšanjem vlage pa postanejo krhki in nekateri se lahko spremenijo v prah, kot so koks, oglje, zemlja, pesek, opeka in nekateri gradbeni materiali. Kapilarne sile v teh materialih močno presegajo njihove obodne sile, zato le te določajo notranjo porazdelitev vlage. Če te materiale nevtralno primerjamo s kapilarnimi silami, jih imenujemo porozna telesa. V poroznih telesih se materiali z vodo vežejo predvsem s kapilarnimi silami, kar je razmeroma preprosta metoda vezave, pri kateri molekule vode obstajajo v stanju prostih radikalov.
2. Koloidi. Ti materiali spreminjajo svojo velikost in prostornino zaradi spreminjanja vsebnosti vode. Poznamo dve vrsti koloidov: tiste, ki se ob absorpciji vode neskončno razširijo, izgubijo svoje prvotne geometrijske dimenzije in se sčasoma raztopijo, t. i. neskončno raztegljiva telesa, kot je arabski gumi, in tiste, ki absorbirajo le določeno količino vode, se do določene mere razširijo in ohranijo svojo geometrijsko obliko, t. i. končno raztegljiva telesa, kot je želatina. V teh materialih so mikrokapilare zelo majhne, primerljive velikosti z molekulami materialov, zaradi česar je dehidracija zahtevna.
3. Kapilarno porozni koloidi. Ti materiali imajo značilnosti obeh zgornjih kategorij, saj imajo kapilarno porozno strukturo s koloidnimi lastnostmi v kapilarnih stenah ali celičnih stenah, ki so elastične in lahko absorbirajo vodo, da se med dehidracijo razširijo in skrčijo, kot so les, koža, žita in živila.

GlobalQT specializes in the manufacture of grelni elementi iz ogljikovih vlaken and other quartz-based products designed to enhance industrial drying processes. For more information on our solutions, please visit our Spletna stran ali nas kontaktirajte po e-pošti na contact@globalquartztube.com.