Laboratorium Inżynierii Procesowej
Ćwiczenie 18.. Kinetyka procesu suszenia
Zduniak Mateusz
Rok akademicki 2009/2010
Semestr: VI
Data wykonywania ćwiczenia: 10.3.2010
Data oddania sprawozdzania: 17.3.2010
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.
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.
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. Masa badanego przedmiotu
m=61.2*(x-a)
m4=61.2*(51-005.38)=193g
2. Wilgotność właściwa materiału suszonego [kg H20/kg s.m.]
3. Szybkość suszenia
4. Stałe szybkości suszenia
dla I okresu:
dla II okresu:
5. Prędkość przepływu powietrza w przewodzie
6. Liniowa prędkość przepływu powietrza
7. Prężność cząstkowa pary wodnej w powietrzu
8. Wilgotność bezwzględna
9. Wilgotność bezwzględna na granicy rozdziału faz
10. Siła napędowa
Tabele wyników
|
Lp |
Czas t |
Wskazania wagi |
Wskazania wagi |
Wskazania termometru C |
masa wilgoci W |
masa wilgoci |
Szybkośc suszenia |
zawartośc wilgoci X (wilg. właściwa ) |
||
|
|
min |
mV |
g |
suchy |
mokry |
kg |
g |
kg/m2s |
[kg wilg/kg s.mat.] |
|
|
1 |
0 |
5,38 |
210,528 |
106,9 |
40,45 |
0,072 |
72,216 |
0,000117 |
0,523 |
X1 |
|
2 |
300 |
5,26 |
203,184 |
108,6 |
41,5 |
0,065 |
64,872 |
0,000097 |
0,470 |
|
|
3 |
600 |
5,18 |
198,288 |
109,3 |
41,6 |
0,060 |
59,976 |
0,000078 |
0,435 |
|
|
4 |
900 |
5,1 |
193,392 |
109,6 |
41,4 |
0,055 |
55,08 |
0,000073 |
0,399 |
|
|
5 |
1200 |
5,03 |
189,108 |
109,4 |
41 |
0,051 |
50,796 |
0,000087 |
0,368 |
|
|
6 |
1500 |
4,92 |
182,376 |
109,4 |
37 |
0,044 |
44,064 |
0,000083 |
0,319 |
Xkr |
|
7 |
1800 |
4,86 |
178,704 |
108,4 |
36,3 |
0,040 |
40,392 |
0,000063 |
0,293 |
|
|
8 |
2100 |
4,79 |
174,42 |
109,6 |
40 |
0,036 |
36,108 |
0,000068 |
0,262 |
|
|
9 |
2400 |
4,72 |
170,136 |
109,7 |
40,4 |
0,032 |
31,824 |
0,000063 |
0,231 |
|
|
10 |
2700 |
4,66 |
166,464 |
110 |
41 |
0,028 |
28,152 |
0,000058 |
0,204 |
|
|
11 |
3000 |
4,6 |
162,792 |
110 |
41,5 |
0,024 |
24,48 |
0,000058 |
0,177 |
|
|
12 |
3300 |
4,54 |
159,12 |
109 |
41,6 |
0,021 |
20,808 |
0,000049 |
0,151 |
|
|
13 |
3600 |
4,5 |
156,672 |
109,6 |
42 |
0,018 |
18,36 |
0,000044 |
0,133 |
|
|
14 |
3900 |
4,45 |
153,612 |
110,6 |
41,07 |
0,015 |
15,3 |
0,000049 |
0,111 |
|
|
15 |
4200 |
4,4 |
150,552 |
109,1 |
41,7 |
0,012 |
12,24 |
0,000034 |
0,089 |
|
|
16 |
4500 |
4,38 |
149,328 |
110 |
41,5 |
0,011 |
11,016 |
0,000024 |
0,080 |
|
|
17 |
4800 |
4,35 |
147,492 |
109 |
41,6 |
0,009 |
9,18 |
0,000029 |
0,067 |
|
|
18 |
5100 |
4,32 |
145,656 |
110 |
41,5 |
0,007 |
7,344 |
0,000024 |
0,053 |
|
|
19 |
5400 |
4,3 |
144,432 |
110,3 |
41,6 |
0,006 |
6,12 |
0,000015 |
0,044 |
|
|
20 |
5700 |
4,29 |
143,82 |
110 |
41,5 |
0,006 |
5,508 |
0,000019 |
0,040 |
X2 |
całkowite wysuszenie |
6900 |
4,2 |
138,312 |
X |
X |
0,000 |
0 |
0,000000 |
0,000 |
Xr |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Temperatura suszenia |
Ciśnienie barometryczne |
Masa ciała |
Rozmiar suszonego ciała |
|||||
|
|
mokrego |
suchego |
L |
B |
H |
|
A |
[C] |
[hPa] |
[kg] |
[kg] |
[cm] |
[cm] |
[cm] |
|
[m2] |
110 |
994 |
0,21 |
0,138 |
10 |
14 |
1,5 |
|
0,21 |
Wilgotność właściwa [kg wody/kg s.m.] |
|||
początkowa |
krytyczna |
równowagowa |
końcowa |
0,523 |
0,319 |
0 |
0,04 |
|
|
|
|
|
|
|
|
K1 |
0,000426332 |
stała szybkości suszenia I okres |
czas suszenia = 1500s |
K2 |
0,00049436 |
stała szybkości suszenia II okres |
czas suszenia = 4200s |
WYKRES nr 1
WYKRES nr 2
Wnioski
W badanym procesie suszenia, zaobserwowano podział na dwa okresy suszenia. W pierwszym z nich zauważono stałą szybkość suszenia, a w okresie drugim szybkośc suszenia malała. Pokazuje to wykres nr 2, jednakże granica pomiędzy okresami nie jest dostatecznie wyraźna. Spowodowane jest to prawdopodobnie niedokładnością wykonania pomiarów.
Wraz z biegiem czasu malała masa wilgoci zawarta w badanym przedmiocie.
Szybkość suszenia zmniejszała się wraz z długością suszenia.
Temperaturę procesu suszenia utrzymywano (wg wskazań termometru suchego) na poziomie ~109,5 C, dopiero w końcowej fazie doświadczenia zwiększono ją do 165 C, co spowodowało przyśpieszenie procesu i szybkie odparowanie pozostałości wody, zawartej w porach badanego przedmiotu.
|
|
Wydział Inżynierii Procesowej i Ochrony Środowiska |
|