ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Л ю б о ш й ц, Пневмогазо вая зерносушилка с контактным массообменом и осциллирующим режимом из "Тепло- и массоперенос Том 4 Тепло- и массоперенос в процессах сушки " Использование широко распространенного в термодинамике кругового цикла дало возможность составить развернутый энергетический баланс сушильного процесса и получить исчерпывающее представление о его к. 1П. д. При этом обнаружилось, что некоторые из представлений о совершенстве различных вариантов сушильного [процесса не совсем точно отражают действительные их преимущества друг относительно друга. Наличие таких представлений могло неблагоприятно отразиться на распространении в народном хозяйстве наиболее эффективных вариантов сушильного процесса. [c.44] Олисанное состояние теории сушки вынуждает искать другие пути рассмотрения этого процесса, с тем чтобы облегчить его расчет. [c.45] Другим основанием термодинамики необратимых процессов является также доказанное Л. Онзагером соотношение взаимности. Доказательство этого соотношения основывается на том, что макроскопическая скорость необратимого процесса такова же, как и скорость затухания среднестатистических флуктуаций в аналогично.м состоянии системы. [c.45] Использование этих двух оснований термодинамики необратимых процессов вводит фактор времени, который не учитывается классической термодинамикой, ибо последняя рассматривает только такие процессы, которые протекают с бесконечно малой скоростью, т. е. квази-статические процессы. [c.45] — тепловая сила, т. е. сила, возникающая из-за неравномерности в системе температурного поля. [c.45] Эта формула показывает, что Q есть теплота, переносимая единицей потока влаги при изотермических условиях. [c.46] Всякий поток в системе может появиться лишь вследствие того, что в ней отсутствует равновесие соответствующих сил. С другой стороны, мерой отклонения состояния системы от равновесия является энтропия. Вто рой закон термодинамики учит, что каждый действительный процесс в изолиро ванвой системе приводит к увеличению энтропии этой системы. Максимальное значение энтропии наступает тогда, когда эта система приходит в состояние равновесия. [c.46] На первый взгляд может показаться сомнительной возможность применения энтропии к состоянию системы, претерпевающей необратимые изменения. Использование этой функции состояния для равновесных систем и квазистатических процессов на протяжении большее чем 100 лет дало очень положительные результаты. Введение ее в термодинамику позволило успешно решать ряд практических задач. Однако очень хорошо известно, что в любом состоянии, которое называют равновесным, или в любом процессе, относящемся к квазистатическим, всегда имеют место микроскопические флуктуации, нарушающие равновесие и в какой-то степени отклоняющие процесс от квазистатического. Это обстоятельство показывает, что в применении энтропии к квази-статическим и необратимым процессам принципиальной разницы нет. [c.46] Любой необратимый поток возникающий в системе при наличии-соответствующей неуравновешенной силы Xi, -приводит к уменьшению этой силы и в конце концов к стационарному состоянию. Это состояние характеризуется тем, что параметры состояния в каждой точке системы остаются шостоянными и независимыми от времени, но различными, в разных точках рассматриваемой системы. В процессе необратимого приближения системы к стационарному состоянию действуют те же законы вероятности, что и при равновесии. Другими словами, в каждой промежуточной фазе этого приближения система находится в наиболее вероятном состоянии, и весь путь приближения к стационарному состоянию оказывается наиболее вероятным. Отклонения от этого наиболее вероятного пути проходят с такой же частотой и степень их отклонений такова же, как частоты и степени флуктуаций в обратимом процессе. [c.47] Приведенные рассуждания показывают, что энтропия системы в каждой фазе приближения этой системы к стационарному состоянию имеет определенное значение и может быть однозначно определена через другие характеристики состояния системы. Следует только отметить, чтс это относится только к таким случаям, при которых градиенты IB системах не так велики, чтобы местные значения микроскопических параметров состояния не потеряли своего физического смысла. Так, Кертис [Л. 4] пишет, что (выражение изменения энтропии неприменимо к явлениям, происходящим во взрывной волне. Это объясняется тем, что здесь, во-первых, чересчур велики градиенты, а, во-вторых, тем, что при столкновении волн отдельные части системы находятся в условиях, далеко отстоящих от состояния равновесия. [c.47] Энтропия является функцией аддитивной. Поэтому ее изменение слагается из изменений энтропий, возникающих от всех явлений, протекающих в рассматриваемой системе. Следовательно, если с помощью, изменения энтропии требуется охарактеризовать какое-либо одно явление, то нужно рассматривать только слагающие изменения энтропии, которые обязаны своим происхождением именно этому явлению. В частности, для того чтобы охарактеризовать процесс переноса влаги в сохнущем материале изменением энтропии системы материал — влага, нужно рассматривать только те слагающие изменения энтропий этой системы, которые являются следствием именно этого переноса. Эти слагающие должны быть обязательно положительными, так как они вызываются необратимым процессом, а при всяком необратимом процессе энтропия системы увелич1 вается. [c.47] Это выражение потока энтропии как по существу, так и по структуре аналогично выражению потока тепла и потока влаги. Такая ана--логия объясняется тем, что те же силы Xq и. Yb, которые вызывают появление этих потоков, являются и причинами возникновения слагающих общего потока энтропии. Причем эти слагающие потока энтропии пропорциональны не только величинам этих сил Хд и Хв, но также и величинам соответствующих потоков Jq и /в. Однако использование последнего выражения для определения потока энтропии через те же силы, которыми выражаются потоки Jg и /в, налагает известные ограничения на выбор 1самих сил Xq и Хв, а значит, и на феноменологические коэффициенты в выражении потоков тепла и влаги 1д и /в. Физический смысл сил Xq и Х-ц, одновременно удовлетворяющих выражениям потока тепла и потока влаги, с одной стороны, и выражению потока энтропии— с другой, можно устано вить из следующих рассуждений. [c.47] Энтропия измеряется в единицах энергии, деленной на а бсолютную темлературу. Поток тепла Jq есть энергия, переносимая в единицу времени. Значит, для того чтобы выражение потока энтропии имело реальный смысл, нужно, Чтобы размерность тепловой силы X,, была 1/°К. Поток влаги /в есть масса влаги, переносимой в единицу времени. Но масса является тоже мО Сителем энергии. Эту энергию массы можно выразить через химический потенциал fx в виде интеграла [ dM. Следовательно, концентрационная сила должна быть функцией s.jT. [c.48] Для конденсированных систем, в которых перенос компонента есть следствие только диффузии и термодиффузии, такое отношение коэффициентов Переноса называют коэффициентом Соре. Мы впредь тоже будем пользоваться этим названием для отношения коэффициентов термовлагопроводности и влагопроводности. [c.48] Это выражение потока влаги коренным образом отличается от известного выражения (1). В самом деле, в выражении (1) фигурируют два градиента один — градиент концентрации и другой — градиент температуры, а то время как в полученном выражении имеется только один градиент концентрации. Кроме того, в полученном выражении отсутствует коэффициент термовлагопроводности, который необходимо знать, если пользоваться выражением (1). [c.49] Отсутствие в полученном выражении потока влаги градиента температуры и коэффициента термовлагопроводности не есть следствие того, что этим выражением не учитывается термовлагопроводность. Это выражение дает результирующий поток влаги с учетом его слагающих как от наличия концентрационной силы, так и тепловой. Такая форма выражения потока влаги получилась вследствие того, что использование коэффициента Соре позволило заменить градиент температуры градиентом концентрации, а коэффициент термовлагопроводности D — коэффициентом влагопроводности D, который дважды входит в полученное выражение потока один раз в качестве множителя всего выражения, а другой раз как сомножитель показателя степени экспо ненты. [c.49] Таким об разом, хотя коэффициент Соре и не входит в окоичательное выражение потока влаги, однако ои позволил значительно упростить это вьиражение по сравнению с известным выражением (1). [c.50] Вернуться к основной статье