Cwicz  1

Ćwiczenie 18

KINETYKA PROCESU SUSZENIA 1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie na podstawie pomiaru ubytku wilgoci materiału suszonego i w zależności od czasu: wilgotności krytycznej, stałych szybkości suszenia dla I i 11 okresu suszenia oraz siły napędowej 1 okresu suszenia.

2. Wprowadzenie

Wilgotność względna powietrza <p wyraża się stosunkiem prężności cząstkowej pary wodnej w powietrzu (p) do prężności nasyconej pary wodnej w tej samej temperaturze (p,)

W

,P.J

xlOO%

(18.1)

Wilgotność bezwzględną, masową (Y), określa się jako stosunek masy pary wodnej zawartej w powietrzu (m) do masy suchego powietrza (mj.

Y =

f _m '\ m

[kg wody/kg s.p.]

(182)

Opierając się na prawie Dałtona i Avogadro, można przeliczyć wilgotność względną powietrza na jego wilgotność bezwzględną, masową

Y = 0,622

<pp, ^ p-(pp.

= 0,622

p-p

(183)

gdzie P - ciśnienie ogólne [Pa].

Pomiar wilgotności powietrza. Do najczęściej stosowanych metod pomiaru wilgotności powietrza należą:    metoda higrometryczna polegająca na

bezpośrednim pomiarze wilgotności względnej powietrza higrometrem włosowym, metoda punktu rosy, polegająca na pomiarze temperatury punktu rosy higrometrem eterowym i metoda psychrometryczna, polegająca na wyznaczeniu temperatur termometrów: suchego i mokrego, umieszczonych w strumieniu przepływającego powietrza. Termometr suchy jest zwykłym termometrem rtęciowym, termometr mokry zaś ma kulkę owiniętą gazą, której koniec zanurzony jest w naczynku z wodą. Przepływ powietrza o wilgotności względnej mniejszej niż 100% powoduje obniżenie temperatury termometru mokrego, przy czym jego wskazanie uwarunkowane jest równowagą dwóch procesów wymiany ciepła: chłodzeniem kulki termometru przez wodę parującą z gazy i ogrzewaniem kulki termometru przez przepływające powietrze.

Zakładając, że proces odparowywania wody z kulki termometru przebiega adiabatycznie (tzn. ciepło potrzebne do odparowania wody pobierane jest tylko od przepływającego powietrza), można wyprowadzić zależność pozwalającą obliczyć prężność pary wodnej w powietrzu

P = P.h-CP(T-T_h)    (18.4)

gdzie: p«n - prężność nasyconej pary w temperaturze mokrego termometru [Pa], P-ciśnienie ogólne (atmosferyczne) [Pa], T, T_H - temperatura termometru suchego, mokrego [°C], C - współczynnik obliczany ze wzoru

C =

65 +

(18.5)

w którym u oznacza liniową prędkość przepływu powietrza [m/s].

Wilgotność ciała suszonego wyraża się w procentach masowych (b) lub jako zawartość wilgoci (X), czyli ilość kilogramów wilgoci przypadająca na 1 kg suchego materiału

W    W

b = —-100%    lub X = —    (18.6)

S,    S

gdzie: b- wilgotność [% mas.], X-zawartość wilgoci [kg wilg./kg s.mat], W - masa wilgoci [kg], S _x - masa ciała wilgotnego [kg], S - masa ciała suchego [kg].

Szybkość suszenia definiuje się jako ilość wilgoci odparowanej w jednostce czasu z jednostki powierzchni ciała suszonego