Обґрунтування інтенсифікації процесів тепло- і масопереносу при зволоженні і сушінні твердих дисперсних систем під впливом сильних неоднорідних електричних полів, які максимально інтенсифікують теплоперенос за рахунок електроконвективного масопереносу.
Аннотация к работе
У рамках вирішення цієї глобальної проблеми в роботі досліджуються конкретні методи інтенсифікації процесів тепломасопереносу (ТМП) при зволоженні та сушінні різних пористих матеріалів із застосуванням сильних електричних полів (ЕП). Метою роботи є встановлення комплексного впливу інтенсифікації вологопереносу в НЕП на теплоперенос у капілярних трубках (КТ) і модельних тілах з мікро-і макропористою твердою фазою, які широко використовуються в промисловості як обєкти зволоження і сушіння, при протидії сили тяжіння та зясування фізичних механізмів і закономірностей процесів ТМП при взаємодії полів вологовмістів, температурних, гідродинамічних та сильних НЕП для використання в енергоресурсозберігаючих технологіях. Основні завдання дослідження: - зясувати фізичні механізми інтенсифікації процесів ТМП в КТ, мікро-і макропористих тілах за дії сили гравітації та НЕП при зволоженні і сушінні; Предметом дослідження було вивчення фізичних механізмів інтенсифікації ТМП за дії сильних НЕП при зволоженні і сушінні вибраних макропористих модельних тіл, їхніх водоутримуючих і вологопереносних властивостей, змін ефективного коефіцієнта теплопровідності в широкому діапазоні температур, напруженостей ЕП та їх градієнтів, з урахуванням дії сили гравітаційного поля. В роботі вперше на основі теоретичного аналізу експериментальних досліджень статики і кінетики сушіння пористих тіл та КУ води з різною температурою в КТ різних радіусів і різної фізико-хімічної природи при різних градієнтах температури та орієнтації КТ відносно гравітаційного поля в умовах дії слабких і сильних НЕП та узагальнення результатів з використанням чисел теорії подібності встановлено: - закономірності впливу НЕП на кінетичні параметри внутрішнього масопереносу при зволоженні і сушінні модельних мікро-і макропористих тіл при дії як дорозрядних, так і розрядних НЕП, а також гравітаційного поля;Відомості про сумісний вплив НЕП та гравітації на інтенсифікацію ТМП, особливо в макропористих тілах, нечисленні і неоднозначні, а вплив НЕП у сушильних установках не використовується. Для дослідження ТМП в цих зразках при дії НЕП використано комплекс модифікованих класичних установок: адсорбційні вакуумні терези Мак-Бена - Бакра, які забезпечували точність зважування при визначенні кількості адсорбованої вологи 0,5?10-6 кг; установки для дослідження КУ води різної температури і градієнтів температури вздовж КТ і колонок з піску як у вертикальному і горизонтальному положеннях, так і під різними кутами до напрямку гравітаційного поля при різних Е і NE НЕП. Похибка вимірювань без поля і в дорозрядних НЕП складала 2 - 3 %, а в розрядних - 5 - 10 %; термографічні установки для отримання термограм і енергограм сушіння мали похибку експериментів 1 - 2 % без поля і в дорозрядних НЕП, а в розрядних - 10 - 15%; установка Бабєва для визначення ефективного коефіцієнта теплопровідності макропористих тіл у слабких і сильних полях з похибками відповідно 2 - 3 % і 8 - 15 %. У кожному підрозділі проведено теоретичні аналізи факторів НЕП, що визначають кінетику вологопереносу в КТ, з яких випливає, що зовнішні НЕП здатні впливати на положення і швидкість руху рідини в КТ. У виразі (2) sев - густина звязаних зарядів меніска; hs - товщина приповерхневого шару рідини, який насичений іонами КР або ІР; re - обємна густина заряду рідини; zi - валентність іонів; j0 = КТ/е - специфічний потенціал досліду, е - заряд електрона; i - густина електричного струму; dr - приріст радіуса при рухові від осі КТ; se - питома електропровідність; Dp - додатковий тиск до атмосферного з боку КВ чи плазми ІР у КТ; d/е-відстань між голковим електродом і меніском; q - заряд вершини стовпчика води; c - товщина подвійного електричного шару, а/ - стала, яка залежить від властивостей рідини і поверхні стінки КТ; le = he/sina - довжина стовпчика води в КТ, яка нахилена під кутом a до горизонту.Вона сприяє розвязанню інженерних потреб зволожувальної і сушильної техніки, за умови використання електронно-іонних технологій, зокрема, при розробці енергозберігаючих електронно-іонних методів зволоження і сушіння твердих дисперсних систем. Установлено механізми і закономірності впливу як дорозрядних, так і розрядних неоднорідних електричних полів на теплоперенос через інтенсифікацію масопереносу в модельних капілярних трубках, макропористих і капілярно-пористих тілах різної фізико-хімічної природи. Запропоновано узагальнені вирази для пондеромоторних сил неоднорідних електричних полів та руху рідини в капілярних трубках, які детально зясовують фізичні механізми впливу на гідродинаміку капілярного усмоктування і сушіння різних силових факторів неоднорідного електричного поля. Виявлено, що довжина стовпчиків води за впливу полів, особливо розрядних, при різних температурах і їх градієнтах аж до температури кипіння в капілярних трубках, збільшується в кілька разів, а швидкість у кінці всмоктування зростає як у горизонтальних, так і в розміщених під різними кутами до напрямку гравітаційного поля в гідрофільних і гідрофобних ка