SUSZARNICTWO
Proces suszenia polega na usunięciu cieczy, najczęściej wody, zawartej w osuszanym materiale stałym. Proces ten należy do operacji dyfuzyjno - cieplnych, gdyż równolegle z ruchem masy odbywa się ruch ciepła. Proces suszenia (usuwania wilgoci) jest operacją bardzo często stosowaną w różnego rodzaju technologiach np. w przeróbce drewna, w cukrownictwie przy końcowym przetwarzaniu wysłodków buraczanych, w farmacji podczas przetwarzania ziół, w rolnictwie przy magazynowaniu i przetwarzaniu zbóż, w hutnictwie przy przeróbce koncentratów rud otrzymywanych z flotacji, w produkcji wielkoprzemysłowej przy osuszaniu półproduktów i produktów krystalicznych jak nawozy sztuczne, barwniki itp. Wilgoć można usuwać mechanicznie, chemicznie (suszenie gazów i cieczy), elektrycznie oraz cieplnie.
Metody mechaniczne takie jak wyciskanie, prasowanie, wyżymanie, odsączanie, filtrowanie, wirowanie itp. stosuje się zwykle jako wstępne stadium usuwania wilgoci w takich przypadkach, w których surowiec poddawany suszeniu zawiera bardzo dużo wody.
W metodach chemicznych wykorzystuje się właściwości higroskopijne wielu substancji suszących: jak chlorek wapnia, stężony kwas siarkowy, pięciotlenek fosforu, czy żel krzemionkowy.
Suszenie elektryczne polega na wykorzystaniu prądu elektrycznego wysokiej częstotliwości, podczas przepływu którego dochodzi do ogrzewania się dielektryków (materiału suszonego) w szybko zmiennym polu elektrycznym.
Metody cieplne polegają na usuwaniu wilgoci przez odparowanie cieczy z powierzchni ciała wilgotnego kosztem energii cieplnej dostarczanej np. ze strumieniem suszącego gazu, podczas podgrzewania półek w suszarni lub w czasie naświetlania surowca za pomocą promienników podczerwieni. Suszenie metodami cieplnymi wymaga zużycia dużej ilości, zwykle kosztownej, energii cieplnej i dlatego znajomość zasad suszenia może przyczynić się do właściwego i ekonomicznego sposobu projektowania urządzeń oraz ich eksploatacji.
Istotny wpływ na przebieg procesu suszenia wywiera charakter wiązania wilgoci z ciałem stałym. W czasie suszenia wilgoć musi być usunięta z ciała suszonego, a zatem kosztem dostarczanej energii cieplnej muszą być pokonane siły wiążące tę wilgoć z ciałem stałym. W zasadzie odróżnia się trzy typy wiązania wilgoci z materiałem suszonym.
Wiązania mechaniczne, gdy wilgoć znajduje się np. w kapilarach oraz w wolnych przestrzeniach międzyziarnowych.
Wiązania natury fizykochemicznej typu adsorpcyjnego i osmotycznego, gdy wilgoć znajduje się na powierzchni poszczególnych cząstek materiału wilgotnego lub wewnątrz elementów ciała wilgotnego, np. wewnątrz komórek roślinnych.
Wiązania chemiczne, gdy ilość wilgoci jest określona stechiometrią cząsteczek. Tego rodzaju wiązania są najtrwalsze i najtrudniej podlegają rozerwaniu podczas suszenia.
(…)
…;
- ciepło parowania wody;
Równanie powyższe przedstawia entalpię suchego powietrza oraz entalpię towarzyszącej mu pary wodnej. Linie stałych entalpii odniesionych do temperatury 0C kreśli się w układzie ukośnokątnym pod kątem 135. Skala entalpii jest skonstruowana w sposób umowny tak, by dla danej wartości , odcinek pionowy między osią i = 0 oraz skalą poziomą (na wykresie jest to np. stosunek odcinków a do b) był równy ciepłu parowania wilgoci zawartej w danym powietrzu w temperaturze 0C, czyli równy wartości: .
Izotermy na wykresie Moliera wyznacza się w sposób następujący: dla danej temperatury t1 oblicza się entalpię suchego powietrza ( ) co na wykresie przedstawia punkt A. Dla innej wilgotności bezwzględnej np. oblicza się entalpię powietrza wilgotnego (na wykresie - punkt B). Łącząc punkt…
… wodnej wynosi . Dla temperatur wyższych niż 100C krzywe przechodzą w proste prostopadłe do osi odciętych. Zaletą wykresu Moliera jest to, że wystarczy znać dwa parametry powietrza jako czynnika suszącego, a pozostełe właściwości powietrza można odczytać z wykresu np. wilgotność względną, prężność pary wodnej, temperaturę punktu rosy, entalpię powietrza wilgotnego, temperaturę termometru wilgotnego…
… materiału jest wilgotna. Prężność pary jest nad nią taka sama jak nad zwierciadłem czystej wody. Tej prężności pary nasyconej odpowiada bezwzględna wilgotność powietrza na linii nasycenia . Jeżeli w powietrzu suszącym wilgotność ta wynosi, wówczas pod wpływem różnicy wilgotności następuje ruch masy od powierzchni ciała stałego do strumienia powietrza, co pozwala na sformułowanie wyrażenia określającego…
… suszarniczych wilgotność bezwzględną materiału wilgotnego określa się jako masę wilgoci odniesioną do masy suchego materiału :
Natomiast wilgotność (wyrażana w procentach) oznacza stosunek masy wilgoci do sumy mas materiału suchego i zawartej w nim wilgoci ( ):
Przy czym prawdziwe są zależności:
Wilgoć dyfunduje od materiału wilgotnego do czynnika suszącego, gdy ciśnienie cząstkowe pary wodnej nad powierzchnią…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)