Laboratorium Inżynierii Procesowej

Ćwiczenie 18

Kinetyka procesu suszenia

Barbara Patryarcha

Rok akademicki 2009/2010

Semestr: VI

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie na podstawie pomiaru ubytku wilgoci materiału suszonego i w zalezności od czasu: wilgotności krytycznej, stałych szybkosci suszenia dla I i II okresu suszenia oraz siły napędowej I okresu suszenia.

2. Wstęp teoretyczny

Pomiar wilgotności powietrza przeprowadza się najczęściej metodą higrometryczną, metoda punktu rosy lub metoda psychometryczną. Metoda psychometryczna polega na wyznaczeniu temperatury termometrów suchego i mokrego, umieszczonych w strumieniu przepływającego powietrza. Termometr suchy jest termometrem rtęciowym, natomiast końcówka termometru mokrego jest zanużona w naczynku z wodą.. Przepływ powietrza wilgotnego o wilgotności względnej poniżej 100% powoduje obniżenie temperatury termometru mokrego.

Wilgotności ciała suszonego wyraża się w procentach masowych lub jako zawartość wilgoci X, czyli ilosc kg wilgoci w 1 kg suchego materiału.

Szybkość suszenia to ilość wilgoci odparowanej w jednostce czasu z jednostki powierzchni ciała suszonego.

Przebieg procesu suszenia przedstawia się na wykresach X=f(t) oraz wd=f(X). Wynika z nich, że proces suszenia dzieli się na dwa okresy, okres i o stałej szybkości suszenia i okres II o malejącej szybkości suszenia.

3. Sposób przeprowadzenia ćwiczenia

Przed przystąpieniem do ćwiczenia uzupełniono wodą naczynko psychrometru. Następnie włączono wentylator oraz każdą z 4 grzałek, aby temperatura w komorze suszenia ustabilizowała się w granicach 110C, co wskazywał termometr suchy.

Do komory suszenia włożono namoczony materiał. Kolejno odczytywano wskazania termometrów oraz wagi, w 5 minutowych odstępach, aż do minimalnej zmiany masy (nastąpiło to po 95 minutach).

4. Obliczenia

1. Wilgotność właściwa materiału suszonego [kg H20/kg s.m.]

X₂=W/S

2. Szybkość suszenia

W_D2 =-1/A*(W₃-W₁)/(T₃-T₁)

W_D2=-1/0,21*(0,062-0,0760/600-0=0,000107 kg/m² s

3. Stałe szybkości suszenia

dla I okresu:

K₁=1/1500*(0,546-0,335)/(0,335-0)=0,004199 1/s

dla II okresu:

K₂=1/4200*ln[(0,335-0)/(0,004-0)=0,000506012 1/s

4. Prędkość przepływu powietrza w przewodzie

X₂=0,068/0,139=0,490 kg wilgoci/kg s. mat.

5. Liniowa prędkość przepływu powietrza

u= u_p*[(9273+105)/(273+105)]*0,785=12,0411m/s

6. Prężność cząstkowa pary wodnej w powietrzu

psh = P/105*40,6=38434,67 Pa

p =psh -C*P*(T suchy- T mokry)=34235,38 Pa

7. Wilgotność bezwzględna

Y= 0,622*(p/P-p)= 0,349

8. Wilgotność bezwzględna na granicy rozdziału faz

Y_{i = 0,622(psh/p-psh)=0,392}

9. Siła napędowa

ΔY=Y_{i - Y=0,043}

T suchy=105 T mokry=40,6

5. Tabele wyników

 

Lp	Czas t	Wskazania wagi	Wskazania wagi	Wskazania termometru C		masa wilgoci W	masa wilgoci	Szybkośc suszenia wd	zawartośc wilgoci X (wilg. właściwa )
	min	mV	g	suchy	mokry	kg	g	kg/m2s	[kg wilg/kg s.mat.]
1	0	5,44	214,2	105	40,6	0,076	75,888	0,000123	0,546	X1
2	300	5,33	207,468	120	42,58	0,068	68,156	0,000107	0,490
3	600	5,22	200,736	103	42,1	0,062	62,424	0,000089	0,449
4	900	5,13	195,228	125	43,9	0,057	56,916	0,000078	0,409
5	1200	5,06	190,944	123	44,2	0,053	52,632	0,000083	0,379
6	1500	4,96	184,824	105	42,9	0,047	46,512	0,000097	0,335	Xkr
7	1800	4,86	178,704	121	43	0,040	40,392	0,000083	0,291
8	2100	4,79	174,42	106	42,2	0,036	36,108	0,000052	0,260
9	2700	4,7	168,912	127	43,4	0,031	30,6	0,000051	0,220
10	3300	4,58	161,568	120	44	0,023	23,256	0,000053	0,167
11	3900	4,48	155,448	127	44,5	0,017	17,136	0,000051	0,123
12	4500	4,37	148,716	106	43,7	0,010	10,404	0,000044	0,075
13	5100	4,3	144,432	114	44,6	0,006	6,12	0,000028	0,044
14	6300	4,22	139,536	158	46,87	0,000	0	0,000000	0,000

Temperatura suszenia	Ciśnienie barometryczne	Masa ciała		Rozmiar suszonego ciała
				mokrego	suchego	L	B	H		A
[C]	[hPa]	[kg]	[kg]	[cm]	[cm]	[cm]		[m^2]
158	994	0,21	0,136	10	14	1,5		0,21

Wilgotność właściwa [kg wody/kg s.m.]
początkowa	krytyczna	równowagowa	końcowa
0,546	0,335	0	0,04
K1	0,00042	stała szybkości suszenia I okres	czas suszenia = 1500s
K2	0,00051	stała szybkości suszenia II okres	czas suszenia = 4200s

WYKRESY

WYKRES nr 2

6. Wnioski

-można zauważyć dwa okresy suszenia

- pierwszym z nich zauważa się stałą szybkość suszenia, a w okresie drugim szybkość suszenia maleje

-wraz z biegiem czasu zmienia się masa wilgoci zawarta w badanym przedmiocie- maleje

-wraz z biegiem czasu zmienia się szybkość suszenia- maleje

		Wydział Inżynierii Procesowej i Ochrony Środowiska Politechniki Łódzkiej

---