Равновесное содержание влаги
Равновесное содержание влаги ( ЭМС ) гигроскопичного материала, окруженного хотя бы частично воздухом, — это содержание влаги , при котором материал не набирает и не теряет влагу. Значение ЭМС зависит от материала, а также относительной влажности и температуры воздуха, с которым он контактирует. Скорость, с которой она приближается, зависит от свойств материала, отношения площади поверхности к объему его формы, а также скорости, с которой влага уносится или приближается к материалу (например, диффузия в стоячем воздухе или конвекция в движущийся воздух).
Равновесная влажность зерна
[ редактировать ]Содержание влаги в зерне является важным свойством при хранении продуктов питания. Безопасная для длительного хранения влажность составляет 12% для кукурузы, сорго, риса и пшеницы и 11% для сои. [ 1 ]
При постоянной относительной влажности воздуха ЭМС будет падать примерно на 0,5% при каждом повышении температуры воздуха на 10 °С. [ 2 ]
В следующей таблице показаны равновесия для ряда зерен (данные из [ 1 ] ). Эти значения являются лишь приблизительными, поскольку точные значения зависят от конкретного сорта зерна. [ 2 ]
| Зерна кукурузы | соевый | Сорго | Длиннозерный рис | Твердая пшеница | |||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| °С | 1.7 | 10.0 | 21.1 | 37.8 | 1.7 | 10.0 | 21.1 | 37.8 | 1.7 | 10.0 | 21.1 | 37.8 | 1.7 | 10.0 | 21.1 | 37.8 | 1.7 | 10.0 | 21.1 | 37.8 | |
| относительной влажности | °Ф | 35 | 50 | 70 | 100 | 35 | 50 | 70 | 100 | 35 | 50 | 70 | 100 | 35 | 50 | 70 | 100 | 35 | 50 | 70 | 100 |
| 25 | 9.3 | 8.6 | 7.9 | 7.1 | 5.9 | 5.7 | 5.5 | 5.2 | 11.5 | 10.9 | 10.2 | 9.3 | 9.2 | 8.6 | 8.0 | 7.3 | 8.3 | 8.0 | 7.7 | 7.2 | |
| 30 | 10.3 | 9.5 | 8.7 | 7.8 | 6.5 | 6.3 | 6.1 | 5.7 | 12.1 | 11.5 | 10.8 | 9.9 | 10.1 | 9.5 | 8.8 | 8.0 | 8.9 | 8.7 | 8.3 | 7.7 | |
| 35 | 11.2 | 10.4 | 9.5 | 8.5 | 7.1 | 6.9 | 6.6 | 6.2 | 12.7 | 12.1 | 11.4 | 10.5 | 10.9 | 10.3 | 9.5 | 8.7 | 9.6 | 9.3 | 8.9 | 8.3 | |
| 40 | 12.1 | 11.2 | 10.3 | 9.2 | 7.8 | 7.6 | 7.3 | 6.9 | 13.3 | 12.7 | 12.0 | 11.1 | 11.7 | 11.0 | 10.3 | 9.4 | 10.2 | 9.9 | 9.5 | 8.8 | |
| 45 | 13.0 | 12.0 | 11.0 | 9.9 | 8.6 | 8.3 | 8.0 | 7.5 | 13.8 | 13.3 | 12.6 | 11.7 | 12.5 | 11.8 | 11.0 | 10.0 | 10.9 | 10.5 | 10.1 | 9.4 | |
| 50 | 13.9 | 12.9 | 11.8 | 10.6 | 9.4 | 9.1 | 8.8 | 8.3 | 14.4 | 13.8 | 13.2 | 12.3 | 13.3 | 12.5 | 11.7 | 10.7 | 11.5 | 11.2 | 10.7 | 10.0 | |
| 55 | 14.8 | 13.7 | 12.6 | 11.3 | 10.3 | 10.0 | 9.7 | 9.1 | 15.0 | 14.4 | 13.8 | 12.9 | 14.1 | 13.3 | 12.4 | 11.3 | 12.2 | 11.9 | 11.4 | 10.6 | |
| 60 | 15.7 | 14.5 | 13.4 | 12.0 | 11.5 | 11.1 | 10.7 | 10.1 | 15.6 | 15.1 | 14.4 | 13.6 | 14.9 | 14.0 | 13.1 | 12.0 | 13.0 | 12.6 | 12.1 | 11.3 | |
| 65 | 16.6 | 15.4 | 14.2 | 12.8 | 12.8 | 12.4 | 11.9 | 11.3 | 16.3 | 15.7 | 15.1 | 14.3 | 15.7 | 14.8 | 13.8 | 12.7 | 13.8 | 13.4 | 12.8 | 12.0 | |
| 70 | 17.6 | 16.3 | 15.0 | 13.6 | 14.4 | 14.0 | 13.5 | 12.7 | 17.0 | 16.5 | 15.8 | 15.0 | 16.6 | 15.7 | 14.6 | 13.4 | 14.7 | 14.3 | 13.7 | 12.8 | |
| 75 | 18.7 | 17.3 | 16.0 | 14.5 | 16.4 | 16.0 | 15.4 | 14.5 | 17.8 | 17.3 | 16.7 | 15.9 | 17.6 | 16.5 | 15.5 | 14.2 | 15.8 | 15.4 | 14.7 | 13.8 | |
| 80 | 19.8 | 18.5 | 17.0 | 15.4 | 19.1 | 18.6 | 17.9 | 17.0 | 18.8 | 18.2 | 17.6 | 16.9 | 18.6 | 17.5 | 16.4 | 15.1 | 17.1 | 16.6 | 16.0 | 15.0 | |
| 85 | 21.2 | 19.8 | 18.2 | 16.5 | 22.9 | 22.3 | 21.6 | 20.5 | 19.9 | 19.4 | 18.8 | 18.0 | 19.8 | 18.7 | 17.5 | 16.1 | 18.8 | 18.3 | 17.6 | 16.5 | |
| 90 | 22.9 | 21.4 | 19.8 | 17.9 | 28.9 | 28.2 | 27.3 | 26.1 | 21.4 | 20.9 | 20.3 | 19.6 | 21.3 | 20.1 | 18.9 | 17.4 | 21.3 | 20.7 | 20.0 | 18.8 | |
Равновесная влажность древесины
[ редактировать ]Содержание влаги в древесине ниже точки насыщения волокна является функцией как относительной влажности , так и температуры окружающего воздуха. Влажность ( М ) древесины определяется как:
где m — масса древесины (с влагой) и представляет собой сухую в духовке массу древесины (т.е. без влаги). [ 3 ] Если древесину поместить в среду с определенной температурой и относительной влажностью, ее влажность обычно начнет меняться со временем, пока она, наконец, не придет в равновесие с окружающей средой, и содержание влаги больше не будет меняться со временем. Это содержание влаги является ЭМС древесины для данной температуры и относительной влажности.
Уравнение Хейлвуда-Хорробина для двух гидратов часто используется для аппроксимации зависимости между ЭМС, температурой ( T ) и относительной влажностью ( h ): [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]
![{\displaystyle M_{\mathrm {eq} }={\frac {1800}{W}}\left[{\frac {kh}{1-kh}}\,+\,{\frac {k_{1}kh+2k_{1}k_{2}k^{2}h^{2}}{1+k_{1}kh+k_{1}k_{2}k^{2}h^ {2}}}\вправо]}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/605c9c6773b6ac83a1c16321dae2b90876daea60)
где M eq – равновесное содержание влаги (в процентах), T – температура (градусы Фаренгейта), h – относительная влажность (дробная) и:
Это уравнение не учитывает небольшие различия в зависимости от породы древесины, состояния механического напряжения и/или гистерезиса . Это эмпирически соответствует табличным данным, представленным в той же ссылке, и полностью согласуется с табличными данными. Например, при Т=140 град.F, h=0,55, ЭМС=8,4% из приведенного выше уравнения, а ЭМС=8,0% из табличных данных.
Равновесная влажность песков, грунтов и строительных материалов.
[ редактировать ]Такие материалы, как камни, песок и керамика, считаются «сухими» и имеют гораздо более низкое равновесное содержание влаги, чем органические материалы, такие как дерево и кожа. [ 7 ] обычно доли процента по массе при равновесии воздуха с относительной влажностью от 10% до 90%. Это влияет на скорость высыхания зданий после строительства: типичный цемент начинается с содержания воды 40-60%. Это также важно для строительных материалов, таких как штукатурка, армированная органическими материалами, поскольку небольшие изменения в содержании различных видов соломы и древесной стружки оказывают существенное влияние на общее содержание влаги. [ 8 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Садакам, Сами: Инструменты для сушки зерна: таблицы равновесного содержания влаги и психрометрические диаграммы. унив. Арканзас, FSA1074
- ^ Jump up to: а б ФАО. 2011. Сельские постройки в тропиках. Проектирование и разработка. Глава 16: Сушка, обработка и хранение зерновых культур. Рим. http://www.fao.org/docrep/015/i2433e/i2433e10.pdf
- ^ Что такое равновесное содержание влаги? http://www.wagnermeters.com/wood-moisture-meter/moisture-content-and-equilibrium-determined-by-relative-humidity/
- ^ Хейлвуд, Эй Джей; С. Хорробин (1946). «Поглощение воды полимерами: анализ на основе простой модели». Пер. Фарадей Соц . 42Б : 84–102.
- ^ Расмуссен, Э.Ф. (1988). Лаборатория лесных товаров Министерства сельского хозяйства США. (ред.). Руководство по эксплуатации сушильной камеры . Совет по исследованию лиственных пород.
- ^ Элеотерио, Джексон Роберто; Кловис Роберто Хаселейн; Нестор Педро Джакомини. «Программа оценки равновесного содержания влаги в древесине» (PDF) . Лесная наука . 8 (1): 13–22. дои : 10.5902/19805098347 . ISSN 0103-9954 . Архивировано из оригинала (PDF) 11 июля 2009 г. Проверено 14 ноября 2008 г.
- ^ Лейво, Вирпи и Рантала, Юкка. (2003). Поведение влажных конструкций, построенных из плит на земле
- ^ Экспериментальное исследование равновесного содержания влаги в земляных штукатурках с натуральными армирующими волокнами для зданий из соломенных тюков Таха Ашур, Хейко Георг, Вэй Ву
Библиография
[ редактировать ]- Ходли, Р. Брюс (2000). Понимание древесины: Руководство мастера по технологии обработки древесины (2-е изд.). Тонтон Пресс . ISBN 1-56158-358-8 .
- Роберт Дж. Росс, изд. (2010). Справочник по древесине: Древесина как конструкционный материал (PDF) . Лаборатория лесных товаров США. стр. 4-3–4-4. Общий технический отчет FPL–GTR–190. Архивировано из оригинала (PDF) 13 февраля 2017 г. Проверено 19 мая 2016 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- «Кто, почему, когда и как уравновешивать влажность» . Институт постоянства изображений . Рочестерский технологический институт. Архивировано из оригинала 10 июня 2015 года . Проверено 7 октября 2013 г.