POLITECHNIKA ŁÓDZKA

WYDZIAŁ INŻYNIERII PROCESOWEJ I OCHRONY ŚRODOWISKA

Laboratorium z Środowiskowej Inżynierii Procesowej

Ćwiczenie nr 38

Temat: Suszenie podczerwienią

Imię i nazwisko:

Marcin Piotrowski

Grzegorz Nerga

Grzegorz Zabawa

Grupa 4, Środa 15:15-18:00

Wydział, kierunek: Wydział Inżynierii Procesowej i Ochrony Środowiska,
Inżynieria Środowiska

Zestawienie wyników:

Czas	Wskazanie wagi	Temperatura	Średnia Temperatura
[min.]	[kg]	T1	T2
		[^0C]
0	0,65	24,4	24,4
5	0,655	31,1	50
10	0,66	62,9	79,5
15	0,675	93,6	98,6
20	0,71	101,1	97,2
25	0,745	101,1	96,3
30	0,785	101,1	97
35	0,815	101,1	101,3
40	0,845	101,1	106,7
45	0,875	101,1	111,9
50	0,9	101	118,3

Masa suszonego materiału	masa wilgoci	Wilgotność materiału suszonego
[kg]	[kg]	kgH2O/kgSuchego materiału
1,46	0,81	0,555
	0,805	0,551
	0,8	0,548
	0,785	0,538
	0,75	0,514
	0,715	0,490
	0,675	0,462
	0,645	0,442
	0,615	0,421
	0,585	0,401
	0,56	0,384

prędkość gazu	długość płyty	gęstość gazu	lepkość	Liczba Reynoldsa	qr/α
					257,67
[m/s]	[m]	[kg/m^3]	[Pa*s]	Re
0,179	0,6	1,18	0,00001853	6839,29
Ciepło właściwe	Przewodność cieplna	Liczba Prandtla	Liczba Nusselta	Współczynnik wnikania ciepła, α	Tr
					[K]
J/kgK	W/mK	Pr	Nu		555,07
1013	0,025	0,75	49,91	2,08

Powierzchnia materiału suszonego	Ubytek wilgotności w I okresie suszenia	Ciepło parowania wilgoci	Strumień ciepła dostarczony przez parowanie
[m^2]	[kg/kg]	J/kg	W/m^2
0,117	0,017	2257000	535,8499525
	Czas I okresu suszenia
	[sek]
	900
	Prędkość suszenia
	[kg/(m^2*s)
	0,00023742

Wykresy:

Wprowadzenie:

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z procesem suszenia nieadiabatycznego oraz doświadczalne wyznacznie krzywej suszenia i krzywej zamin w czasie temperatury powierzchni materiału suszonego podczerwienią. W ćwiczeniu porównuje się także temperaturę materiału suszonego w pierszym okresie z temperatura obliczoną na podstawie teorii procesu.

Proces szuszenia odbywa się za pomocą promienników podczewieni emitujących strumień ciepła skierowany ku suszonemy materiałowi, który przed rozpoczęciem doświadczenia został nawilżony woda. Strumień powoduje podgrzewanie materiału w skutek czego zawarta w nim wilgoć ulega procsowni odparowania. Przeprowadzenie doświadczenia polega na badaniu zmian wagi suszonego obiektu oraz temperatury za pomocą termoelementów umieszczonych w trzech punktach w pięciominutowych odstępach.

Ciąg obliczeniowy:

• Obliczanie średniej temperatury:

$$T_{sr} = \frac{T_{1} + T_{2} + T_{3}}{3} = \frac{31.1 + 50 + 40.1}{3} = 40.40\ \lbrack C\rbrack$$

• Obliczenie masy wilgoci:

M_w = M_M − M_ww = 1, 46 − 0, 65 = 0, 81 [kg]

Ggdzie: M_w-masa wody, M_M- masa suchego materiału, M_ww- wskazanie wagi

• Obliczenie wilgotonosci materiału:

$$X_{0} = \frac{M_{w}}{M_{M}} = \frac{0,81}{1,46}\ \lbrack\frac{\text{kg}_{H_{2}O}}{\text{kg}_{Suchego\ materialu}}\rbrack$$

• Obliczenie szybkosci suszenia:

$$w_{D} = \frac{\text{ΔX}_{1}*M_{M}}{\text{Δτ}_{1}*A} = \frac{0.017*1.46}{900*0.117} = 0.00023742\lbrack\frac{\text{kg}}{m^{2}s}\rbrack$$

• Obliczenie strumienia ciapła dostarczonego przez parowanie:

$$q_{r} = w_{D}*\text{Δh}_{v0} = 0.00023742*2257000 = 535.85\ \lbrack\frac{W}{m^{2}}\rbrack$$

Gdzie: Δh_v0 - ciepło parowania wilgoci $\lbrack\frac{J}{\text{kg}}\rbrack$

• Oblicznie liczb Reynoldsa, Nusselta oraz Prandtla:

$$Re = \frac{\rho*L*u}{\eta} = \frac{1.18*0.6*0.179}{0.00001853} = 6839.29$$

Nu_L = 0.664 * Re_L^1/2 * Pr^1/3 = 0.664 * 6839.29^1/2 * 0.75^1/3 = 49.91

$$Pr = \frac{c_{p}*\eta}{\lambda} = \frac{1013*0.00001853}{0.025} = 0.75$$

• Obliczenie wspołczynnika wnikania ciepła z przekształcenia równania $\text{Nu}_{L} = \frac{\alpha*L}{\lambda}$:

$$\alpha = \frac{\text{Nu}_{L}*\lambda}{L} = \frac{49.91*0.025}{0.6} = 2.08\lbrack\frac{W}{m^{2}K}\rbrack$$

• Obliczenie temperatury T_r:

$T_{r} = T_{g} + \frac{q_{r}}{\alpha} = 24.4 + \frac{535.85}{2.08} = (24.4 + 273) + 282.07 = 555.07\lbrack K\rbrack$

Wnioski: