Глава 12.4 Уменьшение температуропроводности при низком влагосо­держании

Аналогичное сопоставление проведено для всех исследован­ных Н. Е. Шадриной [146] материалов, из которого следует, что сингулярные точки на кривых теплофизических характеристик соответствуют границам перехода от одной формы связи влаги к другой.

Из результатов сравнительного анализа зависимостей тепло­физических характеристик от влагосодержания и состояний вла­ги в исследуемых материалах по термограммам и кривым изо­термической сушки следует, что границы различных форм связи влаги с материалом практически совпадают (с точностью 5— 10%). Это позволяет определять виды связи влаги с материа­лами исоответствующие влагосодержания по зависимостям

Вид кривыхдля исследованных полимер­ных материалов можно объяснить, исходя из соображений, вы­сказанных А. Ф. Чудновским ([144] о значении водных мости­ков для процессов теплопереноса во влажных материалах с по­ристой структурой. Теплопроводностьпорошкообразного сухо­го материала имеет наименьшее значение, что объясняется плохим тепловым контактом между отдельными частицами. По мере увеличения количества адсорбированной влаги коэффи­циентвозрастает вплоть до влагосодержания, соответствую­щего количеству адсорбционно-связанной влаги, что обусловле­но появлением сначала тонкой, затем все более утолщающейся пленки жидкости, которая улучшает тепловой контакт. Пленка не только связывает (силой поверхностного натяжения) отдель­ные частицы, но и облегчает переход от одной частицы к дру­гой. Начиная с абсолютно сухого состояния по мере увеличе­ния количества адсорбированной влаги коэффициент темпера­туропроводности полимеров плавно уменьшается достигая при влагосодержании, соответствующем области мономолекулярной адсорбции, наименьшего значения; затем плавно возрастает вплоть до влагосодержания, соответствующего полимолекуляр­ной адсорбции.

Уменьшение температуропроводности при низком влагосо­держании, по-видимому, связано с тем, что наиболее прочно связанная жидкость имеет существенно измененные свойства: малую подвижность молекул, большую плотность; кроме того, с ростом влагосодержания увеличивается теплоемкость мате­риала. Начиная от влагосодержания, соответствующего поли­молекулярной адсорбции, при дальнейшем увеличении его ко­эффициенты тепло- и температуропроводности резко возраста­ют, а при максимальном содержании гигроскопической влаги коэффициенты температуропроводности всех исследованных материалов принимают максимальные значения. Это обстоя­тельство следует увязать с появлением капиллярной конденса­ции влаги в микропорах, в результате которой происходит уменьшение объемной доли воздуха в порах материала. Поры по мере увеличения влагосодержания заполняются жидкостью, значения а ирастут за счет уменьшения теплового сопротив­ления и наведения «мостиков» между отдельными частицами материала.

С увеличением влагосодержания полимерных материалов максимального содержания гигроскопической влаги коэффици­енты температуропроводности уменьшаются, а коэффициенты теплопроводности практически не изменяются. Для катионитной смолы КУ-2-8ЧС, аминопласта, анионитной смолы ЭДЭ-10П и ряда других материалов (табл. 2.4) определены тепловые коэффициенты, соответствующие максимальному содержанию гигроскопической влаги, а также коэффициенты для сухих об­разцов исследуемых материалов.