Stacionární a nestacionární difuse.

Prezentace na téma: "Stacionární a nestacionární difuse."— Transkript prezentace:

1 Stacionární a nestacionární difuse.
Pohyb vody ve dřevě Stacionární a nestacionární difuse.

2 Pohyb tekutin ve dřevě se charakterizuje dvěma toky:
molekulovým (mikrokapiláry) hybnou silou gradient koncentrace plynů a vody vázané aplikace: sušení, rovnovážná vlhkost dřeva objemovým (mezo- a markokapiláry) hybnou silou gradient statického a kapilárního tlaku vody volné aplikace: impregnace ochranných látek

3 Aplikace teorie sorpce při popisu difuse:
molekuly vody jsou vázány do sorpčních míst (hydroxylové skup.), nebo do jejich blízkosti (chemické vazby) schopnost vazby 1-5 (7) molekul aktivační energie: Eo = – 290 · w [J · mol-1] nerovnoměrné rozložení vlhkosti => DIFUSE Aktivovaná difuse vody a představa potenciálových jám. (Požgaj a kol.1997)

4 Difuse ve dřevě - rozdělení.
je to pohyb vody vázané v: podélném směru – vodivé cesty příčném směru: buněčnou stěnou – kapalina lumenem – vodní pára ( tangenciální i radiální) izotermická (konstantní teplota) neizotermická (měnící se teplota) stacionární (konstantní v čase) nestacionární (proměnná v čase) obecný vztah:

5 Stacionární difuse. difusi lze popsat pomocí I.Fickova zákona:
m – hmotnost prodifundované kapaliny [kg] t – čas [s] S – plocha difuse [m2] D – koeficient difuse [m2· s-1] Δ c – rozdíl koncentrace [kg· m-3] Δ x – vzdálenost rozdílných koncentrací [m]

6 Stanovení koeficientu difuse pohárkovou zkouškou.
Výpočtový postup: Znázornění pohárkové zkoušky (Siau 1995)

7 Koeficient difuse v buněčné stěně a lumenu, v příčném a podélném směru – výpočet.

8 Nomogram pro určení hodnot koeficientu difuse v podélném a příčném směru. (Siau 1995)

9 Závislosti koeficientu difuse.

10 Nestacionární difuse. vztahy pro výpočet jsou odvozeny ze vztahu stacionárního děje derivací podle času a vzdálenosti po úpravách dostáváme parciální diferenciální rovnici, kterou nazýváme II. Fickovým zákonem a má v trojrozměrný tvar:

11 Analytické řešení nestacionární difuse.
Předpoklady k výpočtu: koeficient difuse konstantní počáteční vlhkost na počátku rovnoměrně rozložená povrchové vrstvy dosahují požadované vlhkosti ihned, střední vrstvy podle rychlosti přestupu vody tok vlhkosti je symetrický těleso je homogenní výpočet v bezrozměrném tvaru Rozložení vlhkosti v průžezu desky (Horáček 1998)

12 Biotovo kritérium. Koeficient přestupu vlhkosti.
Biotovo kritérium vyjadřuje bezrozměrnou vlhkostní vodivost: Bi ≈ f (a) koeficient přestupu vlhkosti je závislý na rychlosti prodění vzduchu, hustotě a vlhkosti dřeva pro numerické řešení ve vhodné použití matematického softwaru (PDE Flex Solutions) a – koeficient přestupu vlhkosti [m·s-1] D – koeficient difuse [m2·s-1] L – poloviční rozměr ve směru toku [m]

13 Faktory ovlivňující difusi.
Faktory, které působí na průběh difuse, ovlivňují především hodnotu difusního koeficientu a jsou to: anatomická stavba dřeva směry (podélný, příčný) druh dřeviny rozměry elementů délka vodivých cest šířka lumenů uspořádání elementů hustota dřeva – pórovitost vlhkost dřeva teplota prostředí © Pavel PHORSKÝ 2001