Proces Suszenia materiałów
Stan termodynamiczny gazu i pary charakteryzują 3 parametry –temperatura-ciśnienie- zawartość pary
wodnej. Zawartość pary wodnej ( wilgotność) można obliczyć w różny sposób npa)podając ciśnienie
cząstkowe b)stężenie molowe c) podając ułamek molowy itd.

Gazem (powietrzem) suchym - nazywamy wszystkie lotne składniki gazu bez pary wodnej.
Gaz Wilgotny – to gaz łącznie z parą wodną. Gdy stężenie pary wodnej w gazie jest małe, wówczas
można z dużym przybliżeniem taką parę traktować jak gaz doskonały, a mieszaninę z powietrzem (
lub innym gazem) jako mieszanin gazów doskonałych. Wg prawa Daltona, dla powietrza wilgotnego
znajdującego się pod normalnym ciśnieniem można wyrazić równaniem Pm=Pg+Pp. W przypadku
parowania wody w pomieszczeniu wypełnionym suchym powietrzem rozpoczyna się proces
parowania wody i powietrze suche staje się wilgotne. Ciśnienie cząstkowe pary wodnej wzrasta
stopniowo aż jej ciśnienie osiągnie wartość graniczną tzn Ciśnienia pary nasyconej, którego wielkość
jest zależna od temp.

Para nasycona – to para będąca w równowadze z powierzchnią cieczy (ciała stałego dla procesu
suszenia).poprzez oziębianie powietrza można uzyskać stan nasycenia, zaś ogrzewając powietrze
może stać się ono nienasycone.

Parę w powietrzu nasyconym - nazywa się parą przegrzaną bowiem jej temperatura jest wyższa od
temperatury, w której przy danym istnieniu cząstkowym byłaby parą nasyconą. Jeżeli powietrze
sprężymy izotermicznie, lub ochłodzimy izobarycznie, to ciśnienie cząstkowe pary wodnej ulegnie
zwiększeniu od ciśnienia nasycenia odpowiadającego nowemu składnikowi przez co zostaje naruszona
równowaga termodynamiczna. Układ dąży do przywrócenia stanu równowagi przez: - Wykroplenie
nadmiaru pary, gdy temperatura powyżej 0

0

[C] zaś poniżej pozostaje szron

Szybkość parowania cieczy z powierzchni- Jeżeli nad powierzchnią cieczy znajduje się gaz, to
następuje powierzchni parowanie i nad powierzchnią cieczy tworzy się warstewka pary nasyconej o
temperaturze równej parującej cieczy. Ciśnienie cząstkowej pary w większej odległości od
powierzchni cieczy jest mniejsze niż ciśnienie pary nasyconej, dlatego też przez gradient ciśnienia tej
pary będzie następować proces wyrównywania się tego ciśnienia zarówno z pobliżu tej powierzchni,
jak i w dalszej od niej odegłości. Wyrównanie nast., zgodnie z I prawem Ficka J=-

Wilgotność powietrza bezwzględna- jest to liczba wyrażająca masę pary wodnej zawartej w 1 m

3

powietrza wilgotnego oznacza się symbolem q

p

i [kg/m

3

] . jest to gęstość pary w temp powietrza i przy

ciśnieniu równym ciśnieniu cząstkowemu pary wodnej. Wilgotność względna

%

100

/

'

)

(





n

p

p







Gdy



= 100%, wówczas gaz (powietrze) jest całkowicie nasycone wilgocią w danej temperaturze.

Ponieważ powietrze o określonej zawartości pary ma różną objętość dla wilgotności bezwzględne,
dlatego też wykorzystanie tej wielkości staje się niewygodne. Wielkością charakteryzującą wilgotność
będące jednocześnie niezależną od wspomnianych wcześniej problemów jest wielkość X, wyrażająca
stosunek pary zawartej w powietrzu do masy suchego powietrza.

Punk Rosy – Po ochłodzeniu nienasyconego parą wodną powietrza, do ściśle określonej temperatury,
można zaobserwować powstawanie mgły, co oznacza, że powietrze osiągnęło stan nasycenia.
Temperatura odpowiadająca temu stanowi nosi nazwę temperatury rosy, bądź inaczej punktu rosy
Zawartość cieplną wilgotnego powietrza – entalpia przyjęło się odnosić do sumy 1 kg powietrza
(gazu) suchego i X kg pary wodnej przypadającej na 1 kg suchego powietrza i oznacza się tę entalpie
literą J.
Mieszanie powietrza suchego – niekiedy suszenie materiałów(np. ceramicznych) dokonuje isę z
użyciem spalin. Z uwagi, ze temperatura czynnika suszącego nie może być zbyt wysoka, spaliny
miesza się z zimnym powietrze. Zmieszanie ze sobą dwóch strug (strumieni gazów.

Równowaga suszarnicza – opisuje zależność między wilgotnością powietrza, a zawartością wody w
ciele stałym. Która pozostaje w równowadze z tym powietrzem. Mechanizm wiązania wody w ciele
stałym może być rozmaity, np. mechanicznie za pomocą sił ciężkości, adhezji, napięcia
powierzchniowego (siłami kapilarnymi), adsorpcji fizycznej i adsorpcji chemicznej.

Skurczliwość materiałów w procesie suszenia - w czasie suszenia surowców oraz mas plastycznych
w także past występuje zjawisko skurczliwości tych materiałów. Mechanizm tych zjawisk w trakcie
suszenia gliny wyjaśnia wykres bouryego. Na wykresie tym przedstawiono zmianę objętości
materiału, wody i por, zależnie od czasu suszenia, jeżeli przyjmiemy, ze masa zawiera wagowo 75%
substancji stałej i 25 % wody, co odpowiada w przybliżeniu 55 % objętościowym substancji stałej
(gliny) i 45 % wody, to Skurczliwość objętościową masy w początkowym okresie (I) suszenia
osiągnie około 6 %. Po (I) okresie suszenia, cząstki substancji zbliżają się do siebie przez o masa
ulega skurczeniu. W drugim okresie suszenia Skurczliwość masy wzrasta do około 22%,trwa dalsze
odparowanie wody, a cząstki stałe zaczynają się stykać ze sobą. W tym okresie zaczyna pojawiać się
porowatość na skutek ujścia wody między cząstkami stałymi, a jej ubytek nie jest kompensowany
dalszym zbliżaniem się tychc cząstek. Wilgotność odpowiadająca stanowi nazywa się wilgotnością
krytyczną. W końcowym okresie suszenia krzywa skurczliwości na wykresie Bouryego jest pozioma,
a zawartość wody całkowicie znika i pozostają po niej pory. W tym okresie Skurczliwość nie
występuje. Okresy suszenia I i II są a szczególnie ważne w procesie suszenia, W tych okresach masa
kurczy się i oddaje prawie całą wodę niezwiązana chemicznie, traci zdolność do deformacji o staje się
krucha. Przy szybkim suszeniu w tym okresie następuje nierównomierna skurczliwość warstwy
zewnętrznej i wnętrza materiału, a w warstwie zewnętrznej powstać mogą znaczne naprężenia
rozciągające powodujące powstawanie spękań w materiale. Aby uniknąć tego zjawiska w okresie I i II
suszenie prowadzi się powoli.

Wrażliwość materiałów na szybkie suszenie- Równomierne oddawanie wilgoci, a tym samym
równomierność kurczenia materiału zależy od – warunków zewnętrznych jak :temperatura,
wilgotność, szybkość przepływu gazów – Właściwości surowców (materiałów) Właściwością
materiałw mającą bardzo istotny wpływ na proces suszenia jest wrażliwość materiałów na szybkie
suszenie. Np. półprodukt uformowany z gliny plastycznej ma skłonność do deformacji i pękania,
zwłaszcza w procesie szybkiego suszenia. Wrażliwość np. glin na szybkie suszenie związana jest ze:
składem mineralnym – składem ziarnowym. Gliny o drobnieszym uziarnieniu są bardziej wrażliwe na
szybkie suszenie niż gliny mające więcej frakcji gruboziarnistych. Wpływ składu mineralnego jest też
bardzo duży.Szybkość i czas suszenia: Wielkość naprężeń rozciągających na powierzchni materiału
suszonego można zmniejszyć przez a) obniżenie szybkości wody odprowadzanej w powierzchni. B)
przyśpieszenie dyfuzji wilgoci wewnątrz materiału.