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. 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

5. 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]		[m^2]
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

6. 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 Politechniki Łódzkiej

---