Kinetyka suszenia w suszarce fluidalnej, Kinetyka suszenia - artykuły

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Laboratorium Podstaw Budowy UrzĢdzeı dla Procesw Cieplnych
Temat: Kinetyka suszenia w suszarce fluidalnej
Dr inŇ. Maria Boszko
ZAKýAD APARATURY PRZEMYSýOWEJ
POLITECHNIKA WARSZAWSKA WYDZIAý BM i P
Pþock, 2007r.
Kinetyka suszenia w suszarce fluidalnej
1. Cel pracy
Celem ęwiczenia jest wyznaczenie na podstawie pomiaru wilgotnoĻci materiaþu
suszonego w zaleŇnoĻci od czasu: wilgotnoĻci krytycznej oraz staþych szybkoĻci suszenia dla
pierwszego i drugiego okresu suszenia. Suszony jest materiaþ ziarnisty w warstwie fluidalnej.
2. Wprowadzenie
Suszenie ciaþ staþych znajduje szerokie zastosowanie w praktyce przemysþowej. Jest
procesem zþoŇonym, podczas ktrego zachodzi jednoczesna wymiana ciepþa i masy. JednĢ z
metod suszenia jest suszenie konwekcyjne. Polega na usuwaniu wilgoci z ciaþ staþych za
pomocĢ czynnika suszĢcego. NajczħĻciej usuwanĢ wilgociĢ jest woda, a czynnikiem
suszĢcym ogrzane powietrze.
Suszenie w warstwie fluidalnej materiaþu ziarnistego jest odmianĢ suszenia
konwekcyjnego. Podgrzane powietrze przepþywa przez zþoŇe wilgotnego materiaþu z
prħdkoĻciĢ nieco wiħkszĢ od minimalnej prħdkoĻci fluidyzacji. Proces suszenia przebiega
intensywnie, materiaþ suszony jest rwnomiernie. ZuŇywane sĢ duŇe iloĻci podgrzanego
powietrza.
W czasie suszenia materiaþ zmniejsza swojĢ wilgotnoĻę, zaĻ otaczajĢce powietrze
nawilŇa siħ.
sswyraŇa siħ w procentach masowych b lub jako
zawartoĻę wody X, czyli iloĻę kilogramw wody przypadajĢcĢ na 1 kg suchego materiaþu.
%
b
=
S
100
(6)
1
lub
X
=
(7)
W
S
gdzie: b- wilgotnoĻę [% mas.], X- zawartoĻę wody
kg
wody
, W- masa wody [kg wody],
kg
s
.mat
.
W
S
1
-masa ciaþa wilgotnego [kg], S- masa ciaþa suchego [kg s. mat.].
ZaleŇnoĻę miħdzy wilgotnoĻciĢ b wyraŇonĢ w procentach a zawartoĻciĢ wody X ma postaę:
X
=
100
b
(8)
−
b
ss
definiuje siħ jako iloĻę wody odparowanej w jednostce czasu z
powierzchni ciaþa suszonego.
d
w
D
−
=
dX
kg
wody
(9)
kg
s
.
mat
.
s
lub dla skoıczonych przyrostw
w
D
=
X
−
kg
wody
(10)
kg
s
.
mat
.
s
3. Przebieg suszenia
ssnajþatwiej jest zobrazowaę przez sporzĢdzenie wykresw:
()
1
=
(rys.1). Na obu wykresach þatwo moŇna zauwaŇyę, Ňe proces
()
suszenia dzieli siħ na dwa okresy: okres pierwszy (odcinek AB) charakteryzujĢcy siħ staþĢ
szybkoĻciĢ suszenia i okres drugi (odcinek lub czħĻę odcinka BC) o malejĢcej szybkoĻci
suszenia.
X
=
i
f
w
D 2
f
X
Rys.1. Przebieg procesu suszenia: a) zmiany wilgotnoĻci ciaþa suszonego w zaleŇnoĻci
od czasu suszenia
, b) zaleŇnoĻę szybkoĻci suszenia od zawartoĻci wody X.
ZawartoĻę wody X
kr
odpowiadajĢca punktowi przegiħcia lub zaþamania (punkt B na
wykresach) nazywa siħ krytycznĢ zawartoĻciĢ wody. Jest to zawartoĻę wody, jakĢ ma ciaþo
suszone na granicy pierwszego i drugiego okresu suszenia. ZawartoĻę wody w materiale
suszonym pozostajĢcĢ w rwnowadze z prħŇnoĻciĢ czĢstkowĢ pary wodnej zawartej w
przepþywajĢcym powietrzu nazywa siħ rwnowagowĢ zawartoĻciĢ wody (X
r
) (punkt D na
wykresach). Do takiej zawartoĻci wody moŇna teoretycznie wysuszyę materiaþ w danych
warunkach suszenia (temperatura, wilgotnoĻę wzglħdna powietrza). Praktycznie zawartoĻę
wilgoci w ciele suszonym zmienia siħ od wartoĻci poczĢtkowej X
1
do koıcowej X
2
, przy
czym X
2
>X
r
.
Pierwszy okres suszenia charakteryzuje siħ staþĢ szybkoĻciĢ suszenia. Nastħpuje
odparowanie wilgoci z powierzchni materiaþu i powstajĢca para przedostaje siħ do
przepþywajĢcego powietrza. SzybkoĻę caþego procesu uwarunkowana jest przez szybkoĻę
dyfuzji pary wodnej w warstwie powietrza. Pierwszy okres suszenia koıczy siħ wtedy, kiedy
caþa wilgoę z powierzchni zostanie odparowana.
Drugi okres suszenia charakteryzuje siħ malejĢcĢ szybkoĻciĢ suszenia. Wystħpuje
wtedy odparowanie wilgoci w coraz gþħbszych warstwach ciaþa suszonego, przemieszczanie
siħ pary wodnej do powierzchni (dyfuzja wewnħtrzna) i dyfuzja w warstwie przepþywajĢcego
powietrza. Na szybkoĻę suszenia w drugim okresie ma duŇy wpþyw struktura ciaþa
suszonego.
scss. Dla pierwszego okresu, jeŇeli zaleŇnoĻę
w
D
=
jest
f
()
prostoliniowa to staþa szybkoĻci K
1
wyraŇa siħ wzorem:
K
=
1
1
1
X
−
kr
X
1
(11)
1
X
−
s
kr
r
zaĻ dla drugiego okresu
K
=
2
1
X
kr
−
X
r
1
(12)
X
−
X
s
2
r
gdzie:
1
to czas trwania pierwszego lub drugiego procesu suszenia.
ZnajomoĻę staþych szybkoĻci suszenia i poszczeglnych zawartoĻci wody ( X ) pozwala
oszacowaę czas trwania pierwszego i drugiego okresu suszenia w suszarce w skali
przemysþowej.
4. Stanowisko pomiarowe
Schemat stanowiska pomiarowego przedstawia rys.2. Zasadnicze elementy aparatury to:
komora suszarnicza 7 o Ļrednicy 190mm i wysokoĻci 50mm wykonana z plexi, wentylator 1
i nagrzewnica 3 o regulowanej mocy (maks.18kW). Przepþyw powietrza regulowany jest
przy pomocy zaworu 4. PrħdkoĻę przepþywajĢcego powietrza mierzona jest rurkĢ Pitota w
rurze doprowadzajĢcej powietrze do komory suszarniczej. Temperatura powietrza mierzona
jest na wlocie do aparatu. Stanowisko wyposaŇone jest w mechanizm wprawiajĢcy w drgania
sito, ktry w tym eksperymencie nie jest wykorzystywany. MoŇliwy jest rwnieŇ pomiar
spadku ciĻnienia powietrza na zþoŇu.
X
X
2
ln
i
2
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
  • zanotowane.pl
  • doc.pisz.pl
  • pdf.pisz.pl
  • klobuckfatima.xlx.pl