ертханалы жмыс № 10

РАДИАЦИЯЛЫ КЕПТІРУ ПРОЦЕСІН ЗЕРТТЕУ

 

Жмысты масаты: Кептіруді W = f (т) исы сызыын, оны кмегімен дифференциалды графикалы діс арылы кептіру жылдамдыыны исы сызыын, кептіру жылдамдытарыны константаларын жне олара тиісінше материалдарды ыламдытарын анытау.

 

10.1. Теориялы блім

 

Жылумен кептіру немесе кептіру деп - ылалды атты материалдарды ыздыру арылы ылансыздандыру процесін жне пайда болан буды бліп алуды айтады. Кептіру процесі атты, пастаа сас материалдардан жне ертіндіден ылалды блу ушін те ке трде олданылады.

Кептіру мынадай дістерге блінеді:

1. Конвективтік кептіру. Кептіруді бл дісінде кептірілетін материалдармен кептіргіш агенттер тікелей жанасады.

2. Контактты кептіру - жылу тасымалдаыштан кептірілетін материала жылу абыра арылы беріледі.

3. Радиациялы кептіру - инфраызыл саулелерді жылуы арылы кептіру.

4. Диэлектрикті кептіру - лкен жиілік электр тоыны жылуы арылы.

5. Сублимациялы кептіру — тере вакуумда тоазыту кйінде кептіру.

нерксіпте арапайым, рі арзан болып табылатын конвективті кептіру те ке клемде олданылады. Біра жа материалды (ааз, жа мата) кептіру шін радиациялы кептіру дрыс деп саналады. Себебі ылалды кп мелшерде блінуіне электролампалардан, экрандардан шыан инфраызыл сулелер сер етеді. Бл кезде кептірілетін материалды температурасы оршаан ортаны температурасынан жоары болады. Кептіруді ай трінде болмасын ылалды материал мен оршаан ортаны тепе-тедігіні задылытарын білу ажет.

 

КЕПТІРУДІ ТЕПЕ-ТЕДІГІ

 

Егер келтірілген материал ылалды ауамен жанасатын болса, онда бл кезде 2 трлі процесс жруі ммкін:

1. Кептірілген материалдаы су буыны парциалды ысымы (Рм) оны ауадаы парциалды ысымынан (Рбу) лкен, яни Рм > Рбуболанда кептіру (ылалды кептірілген материалдан шыуы, яни десорбциялануы) процесі жреді.

2. Кептірілетін материалдаы су буыны парциалды ысымы (Рм) оны ауадаы парциалды ысымынан (Рбу)кіші, яни Рм <Р6уболанда материалды ылалды сііру процесі жреді.

Кептіру кезінде Рм мні Р6умніне жаындайды да, Рм = Р6уболан кезде материал тепе-тедік алыпта болады. Осы кездегі ылалдылы тепе-тедік ыламдылыы деи аталады. Тепе-тедік ыламдылыы ауаны салыстармалы ылалдылыына () байланысты болады жне тжірибе арылы аныталады. Тепе-тедік ылалдылыын анытау шін салмаы лшенген кептірілетін материал ртрлі атысты ылалдыы бар ортаа орналастырылады да, біралыпты температурада белгілі бір уаыт аралыында кептіріледі. Материалдарды массасы траты болан кезде оны ылалдыгы тепе-тедік алыпта болады деп саналады.

Траты температурадаы байланысы, яни изотермасы 1-сретте керсетілген. 10.1-исы сызы материалдан ылалды шыаруда (десорбция изотермасы), яни оны кептіргенде, ал 10.2-исы сызы материалды ыландандыранда (сорбция изотермасы) алынан.

 

ЫЛАЛДЫ МАТЕРИАЛМЕН БАЙЛАНЫС ТРЛЕРІ

 

Кептіру процесіні механизмі ылалды материалмен байланысу трімен аныталады: егер бл байланыс аншалыты берік болса, кептіру процесі соншалыты иындау отеді. Кептіру кезінде ылалды материалмен байланысы бзылады.

П.А. Ребиндер ылалды материалмен тмендегі байланыс трлерін сынан: химиялык, физикалы-химиялы жне физикалы-механикалы.

Химиялы байланыстаы ылал материалмен белгілі бір (стехиометриялы) атынаста те берік байланысан. Ылалды мндай трін материалды те жоары температурада ысыту немесе химиялы реакция негізінде бліп алады. Химиялы байланыстаы ылалды кептіру арылы шыару ммкін емес.

Кептіру кезінде детте физикалы-химиялы жне физикалы-механикалы байланыстаы ылал шыарылады. Механикалы байланыстаы ылал кептіру кезінде жеілдеу шыарылады.

Физикалы-химиялы байланыстаы ылал адсорбциялы жне осмотикалы болып 2-ге блінеді. Адсорбциялы ылал материал кеуектерінде жне оны бетінде берік байланысан болады. Осмотикалы ылал (ісіну ылалы деп те аталады) материал клеткаларыны ішінде осмотикалы кштермен байланысан болады. Адсорбциялы ылалды шыару шін осмотикалыа араанда кп энергия ажет. Ылалды бл трлерін кептіру механикалы ылалды шыаруа араанда иындау.

Кептіру процесіндегі материалды ылалын еркін жне байланысан деп те бледі. Материалдан ылалды булану жылдамдыы еркін беттен суды булану жылдамдыына те ылалды еркін деп атайды. Демек, еркін ылал шін болады.

Байланысан ылалды булану жылдамдыы су бетінен булану жылдамдыгынан аз, яни Рм<Р ан болады.

 

МАТЕРИАЛДЫ ЫЛАЛДЫЛЫЫ

Материалды ылалдылыын оны барлы млшері (G) немесе абсолютті ра затты млшері (G) бойынша есептеуге болады.

Материалды барлы млшері бойынша оны ылалдылыы:

(10.1)

Абсолюттік ра материал бойынша ылалдылы:

(10.2)

Ылал материал млшері:

(10.3)

мнда Gыл - материалдаы ылал млшері, кг.

 

WК жне W арасындаы байланыс тмендегідей:

(10.4)

 

немесе

(10.5)

 

Кептіру процесінде материал кйіні згеруін арастырамыз (10.2 сурет). Ылалдылы W1 ден Wr згергенше материалдаы ылал еркін (Рм=Р ан)болып, материал ылал кйінде болады жне гигроскопты кйде болады. А нкте гигроскопты нкте, ал оан сйкес ылалдылы гигроскопты ылалдылы деп аталады. Ылалдылы Wr дан Wт дейін згергенде материалдаы ылал (Рм ан) байланысан болып, ондаы салыстырмалы ылалдылы ф < 100 % болады.

Сур. 10.1. Тепе-тедік ылалдылыы мен ауаны слыстырмалы ылалдылыы арасындаы байланыс

1 – десорбция изотермасы, 2 – сорбция изотермасы.

 

Сур. 10.2. Кептіру процесі кезіндегі материал ылалдылыыны згеруі.

 

КЕПТІРУ КИНЕТИКАСЫ

 

Кептіргіштерді есептеуде кептіру жылдамдыын анытау ажет болады. Материал бетіні (F) бірлігінен уаыт бірлігінде буланан ылал млшері (С) кептіруді жылдамдыы деп аталады, яни:

Кептіру процесіні кинетикасы материалды орташа ыламдылыыны уаыт бойынша згеруімен аныталады. Материал ылалдылыымен уаат арасында байланыс кептіруді исы сызыымен рнектеледі (3 а срет). Бл сызы тжірибе арылы салынады. Суреттен крініп трандай кептіруді исы сызыы екі периода сйкес келетін бліктерден ралан мерзімінде материал ыси бастайды, сондытан оны кептіру жылдамдыы аз болады. Бл мерзім сретте кріп транымыздай аз уаытты алады. Бл кезде ыламдылыты шамасы те аз млшерде згереді. W1 - W2 аралыындаы мерзім кептіру жылдамдыыны траты мерзімі деп аталады. Бл мерзімде кептіру процесіні жылдамдыы тек сырты диффузиямен, яни ылалды

материал бетінен оршаан ортаа булануымен аныкталады. Бл мерзімде материала берілген жылуды барлыы ылалды материал бетінен жылуды барлыы ылалдьщ материал бетінен арынды булануына жмсалады.

3 а среттегі W2 – W3 аралыы кептіру жылдамдыыны тмендеу мерзімі деп аталады. Бл мерзімде кептіру жылдамдыы материалды ішінен оны сырты бетіне теді, одан кейін барып булана бастайды. Сондытан да кептіру жылдамдыы уаыт скен сайын тмендей береді.

Аныталан кептіру жылдамдыыны мндері мен ылалды мндері арасындаы байланыс график трінде салынып, кептіру жылдамдыыны кисы сызыын алады (3в сурет).

3в среттегі ВС тзу сызыы I периодты, яни кептіру жылдамдыыны траты мерзімін, ал С сызыы кептіру жылдамдыыны тмендеу мерзімін райды. I периодта еркін ылал буланады. С нктесі гигроскопты нкте болып табылады да, С аралыында байланысан ылал булана бастайды. нктесінде ылалды тепе-тедік мнге ие болады да, кептіру процесі тотайды.

Кептіруді исы сызытарын салынан со келесі міндет болып осы тедеуді рнектей алатын тедеуді жазу болып табылады. Ол шін W = f (т) байланысы рнектеп крелік.

Материалды ысыту мерзімі аз боландытан оны мндерін I аймата ылалдылык мына тедеумен рнектеуге болады:

(10.6)

мнда: К1 – кептіру жылдамдыыны траты мерзіміні константасы, 1/сек.

1 – І айматы кептіру мерзімі, сек.

 

ІІ айма ылалдылы тмендегідей тедеумен рнектеледі:

(10.7)

осы тедеуден (10.8)

мнда: К2 – кептіру дылдамдыыны тмендеу мерзіміні константасы, 1/сек

(t2 – t1) - II айматы кептіру мерзіміні затыы.

III аймата ылалдыты мына тедеумен рнектеледі:

(10.9)

 

осы тедеуден (10.11)

 

Сонда жалпы кептіру процесіні тевдеуін тмендегідей жазуа болады:

 

(10.12)

 

 

10.2. ондырманы сипаттамасы

 

ондырыны схемасы 10.4-ші сретте крсетілген. Оан сай ондыры табаты ылалды лшегіштен 1, оны табаына ылал материал 2 тиеледі. Ылал материал тбесінен берілген инфраызыл суле шыаратын шыратын 3 кмегімен кептіріледі. Шыра электр желісіне автотрансформаторды 4 кмегімен жаланан. Шыраа берілетін кернеу 110 В аспауы ажет (автотрансформаторды бетіндегі нсауды ара).

 

 


 


 

Сур. 10.4. ондырыны схемасы.

1 – ылалды лшеуіш, 2 – кептірілетін материал,

3 – электр шыраы, 4 – латр, 5- айналмалы ток тізбегі

10.3. Тжірибені жргізу тсілі

 

Автотрансформаторды тілін лаборантты айтуымен белгілі бір белгіге баыттап оямыз ылалды лшегішті табаына ылалды материалды орналастырамыз. Материалды массасы берілген уаыт аралыында згермей, сол алпында тратын кезде тотатамыз.

Тжірибеден алынан деректерді тмендегі кестеге жазамыз.

 

Кесте 10.1. байау хаттамасы

 

лшенетін шамалар Есептенілетін шамалар
Уаыт Уаыт аралыы, , с лгіні массасы, G,кг Материал даы ылалды млшері Gыл, КГ Материал ды ылалды лыы, W, кг/с Ылалды лыты згеруі W Кептіру жылдам дыы
             
             
             

10.4. ТЖІРИБЕДЕН АЛЫНАН ДЕРЕКТЕРДІ ДЕУ

 

1. Материалдаы ылалды млшері тмендегі тедеумен аныталады:

 
 

 


мнда: G - материалды берілген уаыттаысалмаы, кг;

Gк - кепкен лгіні массасы, кг.

2. Уаыт аралыындаы Dt интервалындаы, ылалдылыты згеруі DW:

DW = W2 – W1

3. Кептіру жылдамдыы тмендегі тедікпен аныталады:

4. Есептеліп табылан деректерді 10.1кестесіне жазамыз.

5. , координатасында кептіру жылдамдыыны кисы сызыын саламыз. Сондай-а ылалдыдыты DW - t туелділіктегі исы сызыын саламыз.

6. 5-пунктінде салынан графиктерді кмегімен кептіруді периодтарын, айматарын (I, II, ІІІ, IV) анытау ажет. Графиктерді кмегімен W1, W2, W3, Wr жне осы мндерге сйкес t1, t2, t3, t4 уаыттарын анытаймыз.

7. (10.6, 10.8, 10.11) тедеулерді кмегімен К1, К2, К3, константалары аныкталады да кептіруді жалпы тедеуі (10.12) тедеуді кмегімен жазылады.

 

 

10.5. БАЫЛАУ СРАТАРЫ:

 

1. Кептіру процесі дегеніміз не?

2. Кептіруді андай дістері бар?

3. ай жадайда кептіру немесе десорбция процестері жреді?

4. Ылалды материалмен байланыс трлері.

5. Ылалды адсорбциялы жне осмотикалы трлері.

6. Еркін жне байланысан ылал дегеніміз не?

7. Ылалдылы дегеніміз не?

8. Материалды гигроскопты кйі жне гигроскопты нкте дегеніміз не?

9. Кептіру жылдамдыы.

10.Кептіруді исы сызыы.

11.Кептіруді периодтары

12.Кептіру процесіні айматары мен константалары.

13.Кептіруді жалпы тедеуі.