Сорбция

Полимерные материалы являются в той или иной мере влагопроницаемыми и, будучи погруженными во влажную среду, поглощают влагу. Насыщение пластика влагой происходит вследствие проникновения поляризованных молекул воды в полимерную матрицу (молекулярную структуру) материала и дальнейшего распространения этих молекул в матрице. CADFLO позволяет проводить расчет процесса сорбции/десорбции влаги с использованием параметра Поглощение.

Ограничение:

Этот элемент доступен только для пользователей модуля Advanced.

В CADFLO используются следующая модель поглощения:

Объемная. Эта модель позволяет моделировать проникновение влаги сквозь всю толщину материала. В этом случае требуется подробная расчетная сетка.

Согласно закону Фика процесс диффузии может быть описан стандартным уравнением диффузии:

(1)

где C – концентрация воды в материале.

Коэффициент диффузии (D) в изотропной среде выражается законом Аррениуса:

(2)

где D0 – коэффициент (D0), имеющий размерность m2/s, ED – Энергия активации процесса диффузии, R – универсальная газовая постоянная, T – абсолютная температура.

Если материал в течение длительного времени выдерживается погруженным во влажную атмосферу, в нем устанавливается равновесная концентрация водяного пара, которая описывается законом Генри. Эта равновесная концентрация может быть представлена в виде:

(3)

где ρout – плотность водяного пара в среде, – Относительная концентрация, т. е. безразмерная функция температуры, которая может быть задана в виде таблицы значений или рассчитана через Коэффициент растворимости::

(4)

где S(T) – Коэффициент растворимости, который определяется следующим образом:

(5)

где S0 – коэффициент (S0), и ES – Энергия активации (растворимость).

Если материал погружен в воду и находится там в течение длительного времени, то равновесную концентрацию водяного пара в материале (Концентрация в жидкости) можно оценить следующим образом:

(6)

при этом предполагается, что относительная влажность (φ) равна 100 %.

	(1)

	(2)

	(3)

	(4)

	(5)

	(6)

Опция доступна при следующих условиях:

Модель доступна только для задач сопряженного теплообмена (должен быть включен параметр Теплопроводность);
Модель доступна только для нестационарных задач (должен быть включен параметр Нестационарность);
Модель доступна только для тех задач, в которых учитывается равновесная объемная конденсация (должен быть включен параметр Влажность);
Модель доступна только для пленочной конденсации на охлаждаемых поверхностях (должен быть включен параметр Пленка).

Свойства водопоглощающих полимеров задаются в группе Сорбционные свойства для материалов Твердых тел в Инженерной базе данных.