Глава 12. Тепловые характеристики

Для выполнения тепловых расчетов сушильных аппаратов необходимо знатьтепловые характеристики (теплоемкость с, теплопроводностьи температуропроводность а) высушивае­мых материалов, от которых зависит выбор рационального метода и режима сушки материала. Так, решение вопроса о воз­можности применения для сушки конкретного продукта аппара­тов с активными гидродинамическими режимами зависит не только от диффузионного сопротивления, определяемого внут­ренней пористой структурой материала, но и от его способности воспринимать необходимое для сушки количество тепла. Тепло­вые характеристики необходимо знать также при обработке ре­зультатов экспериментальных исследований процессов тепло- и массообмена, определении механизма переноса тепла во влаж­ном материале, анализе форм и видов связи влаги с материа­лом и т. д.

Теоретическому и экспериментальному исследованию тепло- и массообмена в дисперсных средах посвящено большое число работ [4, 26, 65, 81, 143]. Исследования показывают, что тепло­вые характеристики влажных дисперсных материалов зависят от химической природы составляющих компонентов, структуры материала, его влагосодержания, форм связи влаги с материа­лом, плотности, температуры и т. д. При экспериментальном определении тепловых характеристик влажных материалов трудно учесть эффект термовлагопроводности, под действием которого влага перемещается по направлению теплового пото­ка. Поэтому для нахождения тепловых коэффициентов влаж­ных материалов следует отдать предпочтение методам, обеспе­чивающим кратковременность теплового воздействия и незначи­тельный перепад температур в материале.

В связи с тем, что поле температур при нестационарном ре­жиме изменяется не только в зависимости от координат, а еще и от времени и что тепловые характеристики связаны соотно­шениемэти методы дают возможность в некоторых слу­чаях определить из одного опыта все три тепловые характери­стики: теплоемкость, теплопроводность и температуропроводность. Рассмотрим метод двух температурно-временных точек, разработанный В. С. Волькенштейн с сотрудниками [11], кото­рый был применен рядом исследователей [27] для изучения за­висимостей тепловых коэффициентов от влагосодержания.

Метод основан на закономерностях нестационарного режима и применении эталонного тела, постоянная которого определяется при калибровке прибора. Задача сводится к сов­местному решению дифференциальных уравнений теплопровод­ности для одномерного потока: