稳态-解耦测算多孔材料传质系数

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传质系数是多孔材料在传热传质过程中的重要物理参数。精确测算多孔材料传质系数对新设备的开发设计、性能改进、工艺参数优化以及产品加工质量的提高起着重要作用。然而常用的测算水分扩散系数的方法大多基于瞬态法,菲克第二定律理论解存在截断误差,同时测量的实验参数存在瞬变。稳态法测算传质系数的方法一般采用稳态杯法,这种方法仅考虑了试样两侧的空气相对湿度而忽略了试样内部水分含量变化对传质系数的影响。对于对流传质系数,其存在理论模型求解参数无法测量,热质类比求解适用条件窄,干燥曲线求解采用平均干基含水率的问题。综述国内外多孔材料传质系数测算文献,针对瞬态法和稳态杯法的缺陷,以菲克第一定律为基础,提出了稳态-解耦测算多孔材料传质系数的新方法。该方法具有理论基础可靠,实验测量过程中水分扩散通量及试样水分含量稳定不变的优点。搭建了稳态-解耦测算多孔材料传质系数的实验平台,以黏土和石膏作为实验对象,测算了黏土在厚度为4cm,5cm,6cm以及自然对流和强制对流风速为5m/s时的传质系数。还测算了石膏在厚度为4cm,5cm,6cm以及自然对流和强制对流风速为5m/s,7.5 m/s,10 m/s时的传质系数。发现其测算出的黏土水分扩散系数在4.27×10-8m2/s至4.49×10-8m2/s之间;对流传质系数在0.0031m/s至0.0125m/s之间。石膏水分扩散系数在8.25×10-9m2/s至8.56×10-9m2/s之间;对流传质系数在0.0087m/s至0.0427m/s之间。其次,结合实验可能出现的误差,对稳态测算黏土和石膏传质系数的影响因素进行了分析,结果表明:试样厚度对水分扩散系数和对流传质系数没有影响;风速对流传质系数有影响,并且对流传质系数会随着风速的增大而增大,但是风速对水分扩散系数没有影响。
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