Исследование полей влагосодержания при сушке капиллярно-пористого материала

среды на входе и аппарат Т'г превосходит температуру окружающей среды Т0 в 1,5 раза и более, а начальная температура нагреваемой среды Т'н близка к Т0, количественные оценки обоих критериев отличаются не более чем на 5-7%. В остальных случаях значение т]е меньше чем 7]Т, что обусловлено ростом относительной доли потерь тепловой энергии, вызванных необратимостью протекающих в теплообменнике процессов. Тепловой КПД этих потерь не учитывает.

Выводы. 1. Предложено обобщенное расчетное соотношение для оценки эффективности работы рекуперативных теплообменников. Указанное соотношение определяет значение теплового КПД аппарата в зависимости от его конструктивных и технологических характеристик; 2. На основе результатов численных экспериментов установлена область значений

термических потенциалов теплоносителей ( < 1,5; < 1,1), в пределах

которой критерий более точно, по сравнению с г]Т оценивает

эффективность работы теплообменника.

1. Cornelesson R.J. Exergetic optimization. Rome: Study,.2006.

2. Сажин, Б.С. Эксергетический анализ работы промышленных установок / Б.С. Сажин, А.П. Булеков, В.Б. Сажин. М.: 2000, 297 с.

УДК 677.016.253

М.К. Кошелева, А.А. Щёголев, И.В. Величко, Е.А. Синицина, К.В. Киреева

Московский государственный текстильный университет им. А.Н. Косыгина, Москва, Россия Московский государственный университет технологий и управления им. К.Г. Разумовского, Москва, Россия

Средняя общеобразовательная школа №1145 имени Фритьофа Нансена, Москва, Россия

ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЛЕЙ ВЛАГОСОДЕРЖАНИЯ ПРИ СУШКЕ КАПИЛЛЯРНО-ПОРИСТОГО МАТЕРИАЛА

Проведены экспериментальные исследования динамики процесса сушки капиллярно-пористого материала (катализатора), дающие информацию о закономерностях внутреннего влаго-теплопереноса. Установлено, что механизм массопереноса един во всём диапазоне температур.

Experimental researches of dynamics of process of drying of the capillary-porous material (catalyst), giving the information on regularity internal moisture-heat transfer are spent. It is installed that the mechanism mass transfer is uniform in all temperature span.

Опытное исследование динамики сушки представляет значительный интерес для теоретических и технологических исследований [1, 2]. Процесс сушки влажных изделий начинается при равномерном распределении влагосодержания в них, а затем происходит перераспределение влаги,

Библиографические ссылки:

вследствие испарения ее с поверхности тела.

Теоретически нахождение нестационарных полей влагосодержаний связано с рассмотрением системы дифференциальных уравнений влаго- и теплопереноса [1] , аналитическое решение которой, однако, затруднено. Опытное исследование зависимости С = :Р(х,у,х,т) дает возможность получить информацию о некоторых закономерностях внутреннего влаго-теплопереноса [3, 4].

Распределение влажности определялось весовым методам, преимущества которого перед другими доказаны в работах [3, 4]. Поля влагосодержаний исследовались нами при сушке модельных образцов, изготовленных из тонкодисперсного порошка катализатора, т.к. эти образцы отвечают ряду требований, предъявляемых к объекту исследования полей влагосодержаний выбранным методом:

а) легко делятся на части для определения локальных значений влажности;

б) обладают прочным скелетом для сохранения устойчивой структуры в процессе опытов;

в) практически не растворимы в воде;

г) имеют однородную структуру.

Образцы изготавливались в тонкостенной алюминиевой форме сечением 0,01x1,01 м и длиной 0,04 м. Эта форма служила влагоизоляцией 3-х боковых граней тела, плотно контактирующей с материалом при сушке.

Формованные образцы досушивали до постоянного веса при температуре 120°С, затем покрывали свободную боковую поверхность тонким слоем эпоксидной смолы и насыщали под вакуумом дистиллированной водой через фитиль из фильтровальной бумаги (при непосредственном контакте происходит размывание образца) до влажности 40-45%. Для исключения влияния термодиффузии на массопроводность в процессе сушки все опыты проводили в условиях, близких к изотермическим, предварительно термостатируя образец при температуре опыта в атмосфере, насыщенной водяными парами.

Образец высушивали в термостате, опытная установка обеспечивала непрерывное взвешивание на аналитических весах АДВ-200, вынесенных из зоны теплового воздействия, с точностью 110-7кг. Температура измерялась ртутным термометром с ценой деления 0,1оС, влажность воздуха в сушильной камере, контролируемая психрометром, поддерживалась постоянной.

Через определенные промежутки времени анализировали распределение влажности в образце по методике [4], разрезая его на 8 частей толщиной по 0,005 м. Досушивание материала до постоянного веса осуществлялось при температуре 120оС.

Рис. 1 Поля влагосодержания при сушке образцов катализатора типа ГИАП

A) ^ = 80оС; 1 - х = 00 сек.; 2 -х =1,2103 сек.; 3 -х = 3,6103 сек.; 4 -х = 6,6103 сек.; 5 -х =

1,8103 сек.; 6 -х = 25,2103 сек.; Б) ^ = 150оС; 1 - х = 00 сек.; 2 -х =1,2103 сек.; 3 -х = 2,4103 сек.; 4 -х = 3,6103сек.; 5 -х =

5,4103 сек.; 6 -х = 7,2103 сек.;

B) ^ = 120оС; 1 - х = 00 сек.; 2 -х =1,2103 сек.; 3 -х = 2,4103 сек.; 4 -х = 3,6103сек.; 5 -х =

6,6103 сек.; 6 -х = 8,4103 сек.; 7 -х = 10,2103 сек.; 8 -х = 12,0103 сек.; Г) ^ = 100оС; 1 - х = 00 сек.; 2 -х =1,2103 сек.; 3 -х = 2,4103 сек.; 4 -х = 4,8103сек.; 5 -х = 6,6103 сек.; 6 -х = 12,0103 сек.; 7 -х = 14,4103 сек.; 8 -х = 18,0103 сек.

и

с,Г

1 \ у 1 ........

Ч. !  ! 1 \ 1 ! !

V ! --j : ! 1

| х. N. [ 1 — |( 1 !

в I 1 8 ч 1| ч г-и^-э

^ Ю.СЕК

Рис. 2 Зависимость С = / (х) при сушке образцов катализатора типа ГИАП

1 - I = 80оС; 2 - I = 100оС; 3 - I = 120оС; 4 - I = 150оС; •, о - из полей влагосодержаний.

Значения локальной влажности рассчитывались по сухому материалу.

Ошибка весового метода не превышает 0,5% влажности [3].

На рис.1 представлены поля влагосодержаний образцов катализатора

при температурах 80, 100, 120 и 150оС. Каждая кривая является результатом

осреднения 6 опытов.

Среднеинтегральные влагосодержания, полученные из кривых распределения, достаточно точно совпадают с соответствующими значениями их на кривых сушки (рис.2), получаемых в аналогичных условиях.

В диапазоне влажности (45% ± 1%) кривые С =^,т) для исследуемого материала не содержат точек перегиба, влажность на поверхности понижается постепенно, достигая равновесного значения спустя 7-2 часа от начала опыта (в зависимости от температуры).

Характер распределения влагосодержаний вдоль определяющего размера образца сохраняется неизменным - как при температуре материала ниже 100оС, так и при его температуре выше 100оС, что указывает на единый для данного материала механизм массопереноса во всем диапазоне исследованных температур.

Библиографические ссылки

1. Лыков А. В. Теория сушки. М.: Энергия, 1968.

2. Кришер О. Научные основы техники сушки. М.: И.Л., 1961.

3. Рудобашта С.П. Исследование кинетики процесса конвективной сушки

с учётом массопроводности: Дисс.....канд. техн. наук / МИХМ. М.: Изд-во

МИХМ, 1967.

4. Кормилицин Г.С. Исследование массопроводности капиллярно-пористого тела при сушке: Дисс.... канд. техн. наук / МИХМ. М.: Изд-во МИХМ, 1972.

УДК 677.016.253

М.К. Кошелева, А. А. Щёголев, С.Н. Шацких, М.С. Апалькова, В.М. Домарева

Московский государственный текстильный университет им. А.Н. Косыгина, Москва, Россия Московский государственный университет технологий и управления им. К.Г. Разумовского, Москва, Россия

Средняя общеобразовательная школа №1145 имени Фритьофа Нансена, Москва, Россия

РАСЧЁТ НАЧАЛЬНОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ СОРБИРОВАННОГО ВОЛОКНОМ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПРИ ЕГО ЭКСТРАКЦИИ ИЗ ВОЛОКНА

Проведён анализ сорбционных характеристик ткани, обработанной раствором гидроксида натрия. Предложена методика расчёта концентрации сорбированного волокном загрязнения, с учётом условия равновесия, концентрации пропиточного раствора или общей концентрации технологического загрязнения в материале.

The analysis sorption characteristics of the fabric processed by a solution hydroxide of sodium is carried out. The concentration design procedure sorption by a pollution fibre, taking into account a condition of balance, concentration impregnating a solution or the general concentration of technological pollution in a material is offered.