RU
Термодинамический подход в теории сушки
Номер: 4 (346), 2015Страницы: 88-90
Раздел: Процессы и аппараты
Автор(ы): С.А. Подгорный, Е.П. Кошевой, В.С. Косачев
Аннотация:
Рассмотрен термодинамический подход к описанию кинетики сушки. Центральное место при использовании термодинамических методов анализа влагопереноса при сушке и кондиционировании занимает понятие потенциала. Под этим понимают функцию состояния системы, которая при равновесии равна во всех точках системы, а в неравновесном состоянии возникает градиент, который определяет направление и скорость переноса соответствующей субстанции. Термодинамический метод исследования процессов переноса тепла и массы вещества основывается на законе сохранения и превращения энергии и законе сохранения массы вещества. Особенно важно в этом методе определение потенциала переноса, который в общем случае равен частной производной от соответственно выбранной характеристической функции по обобщенной координате. В зависимости от условий взаимодействия системы с окружающей средой в качестве характеристических функций выбирают внутреннюю энергию U, энтальпию Н, свободную энергию F и изобарно-изотермический потенциал Z. Перенос массы происходит под действием химического потенциала, который можно определить, взяв соответствующие частные производные от характеристических функций. Существует несколько подходов к определению химического потенциала переноса влаги капиллярно-пористых тел. В статье обосновывается, что простым и не менее точным, чем другие, является метод определения потенциала переноса, предложенный Л.М. Никитиной, основанный на доказанном ею положении, что энергия связи влаги численно равна потенциалу в абсолютном значении, что позволяет взять в основу расчета экспериментальные данные по гигроскопическим свойствам определенных материалов. Установлено с помощью сплайнов, что в практически важном для сушки диапазоне влажности зависимость между экспериментальным потенциалом и влагосодержанием неочищенных зерен риса имеет линейный характер.
Ключевые слова: теория сушки, потенциал переноса, сорбция, математическое моделирование, массоперенос
EN
Thermodynamic approach in the theory of drying
Number: 4 (346), 2015Pages: 88-90
Section: Processes & Apparatus
Authors(s): S.A. Podgorny, E.P. Koshevoy, V.S. Kosachev
Annotation:
Considered thermodynamic approach to the description of drying kinetics. The key notion in using thermodynamic methods of analysing moisture transfer during drying and conditioning is the notion of potential. Here the dynamic function of the system state is understood, which is the same in all points of the system and during nonequilibrium state there is a gradient which determines the direction and the speed of transfer in a particular substance. Thermodynamic method of studying the processes of substance heat and mass transfer is based on law of energy conservation and conversion and the law of conservation of substance mass. Particularly important in this method is defining transfer potential which as a rule equals the partial derivative of the correspondingly chosen characteristic function by generalized coordinate. Depending on how the system interacts with the environment, the characteristic function could be internal energy U, enthalpy H, free energy F and Gibbs function Z. Mass transfer is caused by chemical potential which could be defined by taking respective partial derivatives from characteristic functions. There are several approaches to defining a chemical potential of moisture transfer of capillary-porous objects. The article proves that a simple but still as accurate as other approaches is the method of defining potential transfer introduced by L.M. Nikitina which is based on the thesis proved by her that the moisture binding energy is numerically equal to the potential absolute value which enables us to base calculations upon the experimental data on hygroscopic properties of particular materials. It was found with the help of splines that in the practically important for drying range of moisture, the dependence between the experimental potential and moisture content in untreated rice grain has a linear character.
Keywords: drying theory, transfer potential, sorption, mathematical modeling, mass transfer