Современные БЫТОВЫЕ ЭЛЕКТРОПРИБОРЫ И МАШИНЫ

Виды связи влаги с тканью и процессы ее удалей’, из ткани

По характеру связи влаги с тканыо различают физико-механиче­скую (макро - и микрокапиллярную), физико-химическую (абсорбционно и осмотически связанную) и химическую связи.

Макрокапиллярная влага находится в мелких капиллярах, запол­няемых при смачивании, а также при поглощении (адсорбции) из влажного воздуха. Адсорбционная влага прочно удерживается на по­верхности и в порах материала. Значительная часть этой влаги может быть удалена механическим путем. Осмотически связанная влага (влага набухания) находится внутри клеток и после химической является наиболее прочно связанной с материалом. Химическая влага яходит в состав молекул вещества и не удаляется, так как это приводит к разрушению материала.

В процессе сушки из ткани испаряется поверхностная влага, в ре­зультате чего в материале начинается движение влаги от центра к периферии элементарных частиц. Поскольку перемещение влаги из глубины ткани к ее поверхности в основном определяется разностью концентрации влаги, а разность концентрации увеличивается с пониже­нием влажности на поверхности материала, то внешние факторы (тем­пература, относительная влажность и барометрическое давление воз­духа) при конвекционной сушке одновременно влияют на внутреннюю диффузию влаги в процессе сушки. Наибольшее влияние в этом случае оказывает температура воздуха. Значения влажности некоторых видов ткани при нормальных условиях приведены в табл. 3.9.

Процесс увлажнения и сушки ведет к изменению качества ткани: прежде всего изменяется структура волокон. Проникновение молекул воды в волокна ткани вызывает их набухание. При этом резко прояв­ляется анизотропия волокон. Поскольку структурные элементы распо­лагаются в основном вдоль продольной оси волокон, набухание в по­перечном направлении оказывается большим. Иногда наблюдается сокращение волокон, когда увеличивающиеся при набухании волокна,

Сокращаясь при сушке, не принимают первоначальные размеры. Для

Сохранения свойств ткани в процессе ее сушки для каждого вида

Необходимо определять оптимальный технологический режим обра­

Ботки. Технология сушки является решающим фактором сохранения свойств ткани и ее качества.

Теория процесса сушки базируется на тепло - и массообмене при фазовых превращениях и на физических явлениях связи влаги с тканевыми материалами.

Сложность заключается в том, что

Нельзя определить резкую границу меж­ду видами связи влаги с волокном ткани. Одна форма связи постепенно уменьша­ется, а другая начинает преобладать. Графически процесс сушки изображен

Рис. 3.30. Изменение темпера - на рис. 3.30. В зоне / происходит нагрев

Туры и влажности ткани в про* материала (кривая- 1) и медленное

Цессе сушки.

Уменьшение влагосодержания (кри­вая 2). В зоне // начинается поверхност­ное испарение влаги, температура ткани практически постоянная, а влаго - содержание будет уменьшаться по линейному закону (скорость сушки постоянная). В зоне III (осмотическое испарение) температура поверх­ности материала увеличивается, а скорость сушки уменьшается. Темпе­ратура в центре волокна ткани повышается, но температурная кривая в этой точке несколько отстает от температурной кривой на поверх­ности волокна. Таким образом внутри тканевого материала возникает температурный градиент, который снижается и при достижении равно­весного влагосодержания становится равным нулю.

Период сушки с повышением температуры ткани и непрерывным уменьшением скорости сушки называют периодом падающей скорости.

Влагосодержание на стыке зон II и III называют критическим. Начиная с критического влагосодержания, температура ткани повы­шается, достигая при этом температуры окружающей среды. В зоне IV при испарении химически связанной влаги наступает разрушение тка­невого материала.

При конструировании бельесушильных машин необходимо выбирать оптимальные параметры сушильного агента — воздуха: его темпера­туру, влагосодержание и скорость движения. Температура сушиль­ного агента сильно сказывается на времени сушки. Время сушки в пе­риод постоянной ее скорости

Т'—~ (Ф~Фкр)-

Где с — коэффициент сушки, определяющий количество испаряемой влаги на 1 кг сухой ткани; ф н фкр — влагосодержание в конце зон / и II.

Время сушки в период падающей скорости

Т2=— (фкр— Фр) 2,3^—------------ —,

С ф2 — фр

Где фр — равновесная влажность.

Общая продолжительность сушки составляет Т = Т1+Т2.

На рис. 3.31, а приведены кривые сушки хлопчатобумажной ткани с начальной влажностью 105% при скорости теплоносителя 1,5 м/с и температуре 40, 60 и 75 °С. Как видно, при увеличении температуры сушильного агента с 40 до 75 °С снижается время сушки с 55 до 35 мин. Отсюда вытекает целесообразность максимального повышения темпе­ратуры агента. Однако следует помнить, что с увеличением темпера­туры повышаются энергопотребление и стоимость сушки. Кроме того, высокая температура теплоносителя негативно влияет на физико-меха­нические свойства текстильного материала.

Влияние скорости теплоносителя на процесс сушки хлопчатобумаж­ной ткани с начальной влажностью 70 % при температуре 73 °С и ско­ростях (0,5—1,0—1,5) м/с показано на рис. 3.31,6. Из графика видно, что время сушки сокращается примерно в 1,5 раза при скорости тепло­носителя 1,5 м/с по сравнению с временем сушки при скорости тепло­носителя 0,5 м/с. Повышение скорости теплоносителя свыше 1,5 м/с ускоряет процесс сушки, но ведет к чрезмерным затратам энергии (дополнительные нагреватели, увеличение мощности вентилятора).

Влияние влагосодержания теплоносителя на процесс показано на рис. 3.31,в. Анализ кривых сушки показывает, что незначительное повышение влагосодержания ведет к существенному замедлению про­цесса сушки. Указанные особенности следует учитывать при проекти­ровании бельесушильиых машин.