POLITECHNIKA ŁÓDZKA

WYDZIAŁ INŻYNIERII PROCESOWEJ I OCHRONY ŚRODOWISKA

Laboratorium z Środowiskowej Inżynierii Procesowej

Ćwiczenie nr 38

Temat: Suszenie podczerwienią

Imię i nazwisko:

Damian Mirowski

Jakub Szyjakowski

Damian Ostalczyk

Grupa 7, Środa 15:15-18:00

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

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:

$$T_{sr} = \frac{T_{1} + T_{2} + T_{3}}{3} = \frac{25,3 + 25 + 25,2}{3} = 25,17\ \lbrack C\rbrack$$

• Obliczenie masy wilgoci:

M_w = M_M − M_ww = 1, 46 − 0, 60 = 0, 86 [kg]

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

• Obliczenie wilgotonosci materiału:

$$X_{0} = \frac{M_{w}}{M_{M}} = \frac{0,86}{1,46}\ \lbrack\frac{\text{kg}_{H_{2}O}}{\text{kg}_{Suchego\ materialu}}\rbrack$$

• Obliczenie szybkosci suszenia:

$$w_{D} = \frac{\text{ΔX}_{1}*M_{M}}{\text{Δτ}_{1}*A} = \frac{0.015*1.46}{900*0.265} = 0.0009742\lbrack\frac{\text{kg}}{m^{2}s}\rbrack$$

• Obliczenie strumienia ciapła dostarczonego przez parowanie:

$$q_{r} = w_{D}*\text{Δh}_{v0} = 0.000172*2359000 = 406\ \lbrack\frac{W}{m^{2}}\rbrack$$

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

• Oblicznie liczb Reynoldsa, Nusselta oraz Prandtla:

$$Re = \frac{\rho*L*u}{\eta} = \frac{1.18*0.6*0.172}{0.00001853} = 6571$$

Nu_L = 0.644 * Re_L^1/2 * Pr^1/3 = 0.664 * 6839.29^1/2 * 1, 74^1/3 = 66, 04

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

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

$$\alpha = \frac{\text{Nu}_{L}*\lambda}{L} = \frac{66,04*0.025}{0.6} = 2.75\lbrack\frac{W}{m^{2}K}\rbrack$$

• Obliczenie temperatury T_r:

$T_{r} = T_{g} + \frac{q_{r}}{\alpha} = 22 + \frac{406,785}{2.08} = (24.4 + 273) + 282.07 = 490,35\lbrack K\rbrack$

Zestawienie wyników:

Lp	Czas	wskazanie wagi	Temperatura [°C]
	[min]	[g]	T1
1	0	600	25,3
2	5	600	29
3	10	615	52,5
4	15	625	81
5	20	655	101,7
6	25	715	103,3
7	30	755	103,3
8	35	810	103,2
9	40	850	103
10	45	900	102,8
11	50	945	102,6

Masa suszonego materiału	Ubytek masy	Wilgotność materiału suszonego
[kg]	[kg]	kgH2O/kgSuchego materiału
1,46	0	0,2842
	0	0,2842
	15	0,2740
	25	0,2671
	55	0,2466
	115	0,2055
	155	0,1781
	210	0,1404
	250	0,1130
	300	0,0788
	345	0,0479

prędkość gazu	długość płyty	gęstość gazu	lepkość	Liczba Reynoldsa	qr/α
					195,2
[m/s]	[m]	[kg/m^3]	[Pa*s]	Re
0,172	0,6	1,18	0,00001853	6571,8
Ciepło właściwe	Przewodność cieplna	Liczba Prandtla	Liczba Nusselta	Współczynnik wnikania ciepła, α	Tr
					[K]
J/kgK	W/mK	Pr	Nu		490,35
1013	0,025	1,74	66,04	2,75

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
0,2658	0,015	2359000	406,78
	Czas I okresu suszenia
	[sek]
	600
	Prędkość suszenia
	[kg/(m^2*s)
	0,000172

Wykresy: