РАСЧЕТ ПРОЦЕССОВ СУШКИ И ТЕРМООБРАБОТКИ ТЕКСТИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ В СРЕДЕ ВЛАЖНОГО ВОЗДУХА И ВОДЯНОГО ПАРА

Равновесие текстильных материалов во влажном воздухе

Сорбционный гистерезис

Рис. 4.14. Сорбционный гистерезис

Образец текстильного материала, помещенный в среду влажного воздуха с заданной температурой / и относительной влажностью ф, с течением времени приобретает определенную равновесную величину влагосодержания. Определения относительной влажности воздуха ф формулой (1.12) и величины влагосодержания IV формулой (3.44) сохраняются неизменными. Процесс установления равновесия, сопровождающийся поглощением влаги из воздуха, называют сорбцией, а обратный ему процесс — десорбцией. Совокупность равновесных влагосодержаний при постоянной температуре воздуха, которая описывается зависимостью вида И/ = /(ф)|, =сош.( в этих процессах, называют соответственно изотермами сорбции и десорбции. Изотермы сорбции и десорбции не совпадают, наблюдается сорбционный гистерезис. На рис. 4.14 показаны предельные изотермы сорбции / и десорбции 2. Максимальное влагосодер-жание ?т материала при сорбции И/тс и десорбции УУтд достигается при относительной влажности воздуха ф = 1. Область влагосодержаний от нуля до И/т называется гигроскопической, в ней влага удерживается материалом благодаря силам притяжения между молекулами воды и активными центрами волокнообразующих полимеров.

Во всей гигроскопической области при различных температурах равновесное влагосодержание определяется зависимостями вида И/ = /(ф, Т). Другая форма этой зависимости, определяющая равновесное давление паров р над поверхностью материала, имеет вид р/р5 = ф =/( IV, Т). Конкретная форма первой зависимости имеет вид [18]

где

У =

/

V- 4 V2 -4ру

а =

V

2ру

с

- 1пср

У

0,07 < ф < 1;

ехр

V

Т

/

И^= ^ф/(<7 + ф), 0 < ф < 0,07,

6-и;

с

/

V

__РУ 0С IV2

V

/ал кТ;

  • (4.1)
  • (4.2)
  • (4.3)

ехр

/

ехр

(4.4)

р — плотность жидкости (воды); а, V, у, ? — константы для данного текстильного материала: энергетическая, число активных центров, вириальный коэффициент, температурный коэффициент давления набухания соответственно; ИЛ — значение влагосодержания, рассчитанное по формуле (4.1) при ф = 0,07; Т — температура по шкале Кельвина.

Первая из формул (4.1) действительна в диапазоне изменения относительной влажности 0,07 < ф < 1, где сорбированную влагу можно рассматривать как сплошную среду, вторая, справедливая в диапазоне 0 < ф < 0,07, основана на молекулярно-кинетических представлениях.

Другая форма уравнений равновесия, определяющая равновесное давление паров над влажным материалом, получается обращением формул (4.1) и (4.2):

/ л

Р*)

РУ

И'2,

(

0,07 <ф< 1; (4.5)

р/р3 = ф = аИЛ/{Ъ - ИД, 0 < ф < 0,07. (4.6)

Значения констант в уравнениях (4.1)—(4.6) для ряда текстильных материалов в процессах сорбции и десорбции приведены в приложении 4.

При влагосодержаниях, превышающих И^пш (см. рис. 4.14), влага в материале удерживается в основном капиллярными силами. Равновесное значение относительной влажности при этом мало отличается от единицы и в практических расчетах может быть принято равным ф = 1, т.е. равновесное давление паров в капиллярной области совпадает с давлением насыщенного пара и зависит только от температуры:

(4.7)

Информация о равновесном давлении паров важна для расчета процессов массообмена между влажным материалом и влажным воздухом, поскольку величина потока массы и при сушке, и при увлажнении зависит от разности парциальных давлений пара в воздухе и на поверхности материала как в капиллярной, так и гигроскопической области.

Более детальный анализ равновесия текстильных материалов во влажном воздухе приведен в разд. 10.1 пособия [1], а также в монографии [18].

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ     След >