Глава 09.1 Суммарный объем пор единицы массы материала

Если радиусы пор близки радиусу молекулы удаляемой вла­ги, то диффузия пара в таких порах уже не является ни кнуд­сеновской, ни поверхностной. В этом случае при переносе моле­кул большую роль играют силы отталкивания, которые затруд­няют прохождение молекулы в таких порах, и процесс диффу­зии требует большой энергии активации, достигающей иногда величин, значительно превышающих теплоту адсорбции. Диффу­зия пара в ультрамикропорах, как отмечено Бэррером, имеет больше сходства с растворением газов в твердых телах, чем с обычной диффузией.

Из изложенного становится очевидным, что именно пористая структура материала определяет сопротивление миграции влаги к поверхности частиц, что в значительной степени обусловли­вает продолжительность сушки. Пористая структура материала характеризуется суммарным объемом пор, их размерами, вели­чиной удельной поверхности и кривой распределения пор по ра­диусам.

Суммарный объем пор единицы массы материала равен

Удельная поверхность материала определяется поверхностью стенок его пор и зависит от количественного содержания пор различных размеров, иначе говоря, от распределения объема пор по радиусам; Определение распределения объема пор па радиусам представляет большие трудности. При исследовании материала как объекта сушки практическое значение имеет не только размер пор, но и влияние пористой структуры материа­ла на механизм массопереноса. Кривые распределения объема пор по радиусам дают качественную картину, показывающую влияние изменения пористости материала на условия миграции в нем влаги.

Механизм переноса влаги и тепла в материале зависит так­же от форм связи влаги с материалом, так как с переходом от одной формы связи влаги к другой [62] изменяется не только количественное соотношение объема воздуха и влаги, но и рас­положение остающейся влаги в порах.

Связь влаги с материалом характеризуется энергией связи. На разрушение связи влаги с материалом в процессе сушки тре­буется затратить дополнительное количество тепла, которое в некоторых случаях {92] соизмеримо со скрытой теплотой паро­образования, а иногда и превышает ее (например, в случае глу­бокой сушки полимерных материалов от органических раство­рителей, которые могут образовывать с материалом комплекс­ные соединения).

Для оценки движущей силы процесса сушки необходимо знать влагосодержание материала, соответствующее состоянию равновесия его с окружающей средой (теплоносителем), харак­теризуемое относительной влажностью ф и температурой. Поэто­му при рассмотрении свойств материала как объекта сушки, важное значение имеет анализ кривых изотерм сорбции — де­сорбции.

По этим изотермам определяют потенциальную возможность воздуха как сушильного агента и, кроме того, соответствует ли требуемая остаточная влажность равновесной.

При выборе типа аппарата следует принимать во внимание .также адгезионно-когезионные свойства материала, характери­зуемые адгезионно-когезионным коэффициентом. Ранг адгезионно-когезионнего коэффициента К_а-к определяется как функция степени подвижности материала (по Зенкову) и угла внутрен­него трения по соотношению [108]: