Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

TEPELNÁ ZAŘÍZENÍ TZ9 Sušení Bilance sušení (i-x diagramy). Sušící křivky. Entalpické a hmotnostní bilance. Rudolf Žitný, Ústav procesní a zpracovatelské.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "TEPELNÁ ZAŘÍZENÍ TZ9 Sušení Bilance sušení (i-x diagramy). Sušící křivky. Entalpické a hmotnostní bilance. Rudolf Žitný, Ústav procesní a zpracovatelské."— Transkript prezentace:

1 TEPELNÁ ZAŘÍZENÍ TZ9 Sušení Bilance sušení (i-x diagramy). Sušící křivky. Entalpické a hmotnostní bilance. Rudolf Žitný, Ústav procesní a zpracovatelské techniky ČVUT FS 2010

2 Sušení a sušený materiál Scheeler Transport páry je vyvolán rozdílem parciálního tlaku vodní páry p w na povrchu (a ten je určen stavem, tj. teplotou a vlhkostí, sušeného materiálu) a parciálního tlaku vodní páry v sušícím prostředí (což je vzduch nebo přehřátá vodní pára). p w > p wA Potenciál sušení Dáno sušeným materiálem Dáno sušicím prostředím TZ9

3 Sušený materiál Nejdůležitější je obsah vody a způsob její vazby na sušený materiál. Obsah vody vyjadřuje: Měrná vlhkost X S, kg vody / kg sušiny (relativní hmotnostní podíl vody). Relativní vlhkost , kg vody / kg vlhkého materiálu (hmotnostní podíl vody). Oba tyto pojmy se v technice sušení nevztahují na veškerou vodu, ale jen na tu, která se dá "rozumným" způsobem odstranit (standardní postup je sušení při teplotě C po dobu 24 hodin). Uvedené názvosloví bylo kodifikováno normou ČSN V tomto textu se vyskytuje řada velièin, třeba právě měrná vlhkost, které mají stejný význam pro sušený materiál (dolní index S) i pro sušící prostředí (budeme používat dolní index A, jako Air). TZ9

4 Sušený materiál (sorpční isotermy) TZ9 Část vody v sušeném materiálu je VOLNÁ, část vody je vázaná. Vázaná kapilárními a fyzikálně chemickými silami ke stěnám pórům sušeného materiálu. Zatímco nad hladinou volné vody je vždy sytá pára, jejíž parciální tlak p w “ závisí jen na teplotě vody, je parciální tlak vodní páry p w na povrchu tělesa, ve kterém je voda vázaná, menší. Jeho velikost je určena aktivitou vody a w = p w / p w “. Sorpční isoterma X S ( a w ) je rostoucí funkce tvaru S (aktivita vody se zvyšuje s rostoucí vlhkostí materiálu). Při rovnováze materiálu v kontaktu s vlhkým vzduchem je aktivita vody totožná s relativní vlhkostí vzduchu . Residual moisture Practical limit of drying  =aw =aw Adsorption (soaking) Desorption (drying)

5 Sušený materiál TZ9 Ze znalosti sorpční izotermy je možné pro známou měrnou vlhkost materiálu určit aktivitu vody. Aktivita vody je potřebná ke stanovení míry konzervačních účinků v případě potravin a w > 0.90 potlačen růst patogenních bakterií i kvasinek a w: > 0.70 potlačen růst plísní a w: > 0.60 potlačen růst veškerých mikroorganizmů Ze sorpční izotermy je možné určit minimální měrnou vlhkost, na kterou lze vysušit materiál při sušení vzduchem s relativní vlhkostí  (ovšem po dobu nekonečně dlouhou). Tato limitní rovnovážná hodnota měrné vlhkosti materiálu je základní parametr umožňující odhad doby sušení.

6 Sušicí media TZ9 Sušicí medium má dvě role  Přenášet teplo do sušeného materiálu  Odvádět vysušenou vlhkost Používá se  Vlhký vzduch (výhodné pro nižší teploty, zpravidla <200 0 C)  Přehřátá pára (výhodné při vysokých teplotách >200 0 C)  Spaliny

7 Vlhký vzduch TZ9 T DB suchý teploměr  Relativní vlhkost T DP teplota rosného bodu T WB teplota mokrého teploměru 4030% % %1118 X A měrná vlhkost [kg vody/ kg suchého vzduchu] horizontální osa  Relativní vlhkost  =  wA /  wA “ =p wA /p wA p wA ” tenze sytých par p wA parciální tlak vodní páry T wb teplota vlhkého teploměru T dp teplota rosného bodu h A entalpie [vztažená na 1kg suchého vzduchu] Všechny parametry vlhkého vzduchu lze odečíst z Mollierova diagramu Význam parametrů je snad patrný z příkladů:

8 Vlhký vzduch TZ9 Je dobré si uvědomit, že teplota vlhkého teploměru je současně teplota volné vody, odpařované v první fázi sušení. Je to vlastně jediná informace o teplotě sušeného materiálu, kterou lze získat z parametrů sušícího prostředí. Goya

9 Bilance sušení TZ9 Vzduch Sušený materiál Hmotnostní bilance Entalpická bilance Hmotnostní tok suchého vzduchu Hmotnostní tok suchého materiálu

10 Bilance sušení TZ9 Klasifikace sušáren dle toku materiálu  Souproudé vhodné pro sušení teplotně citlivých materiálů  Protiproudé lze dosáhnout vyšší relativní vlhkosti sušícího vzduchu a tím je lepší ekonomie. Citlivější na regulaci. Vícestupňové sušárny a recirkulace Poloha bodu 1 závistí na poměru recirkulujícího vzduchu Proč více stupňů? Sníží se maximální teploty sušícího vzduchu a tedy též sušeného materiálu (dokonce i v první fázi sušení) Proč recirkulace? Zvýší se rychlost proudění vzduchu a tedy i přenos hmoty a tepla. Zvýší se i vlhkost sušícího vzduchu, což je někdy žádoucí z hlediska kvality sušeného materiálu (potlačení tvorby krusty).

11 Sušení kinetika TZ9 Rychlost a doba sušení se zjišťují především experimentálně na laboratorních nebo poloprovozních sušárnách. Při konstantních parametrech sušícího vzduchu se zjišťuje úbytek hmotnosti a z něho pak sušící křivka X S (t) t I.fáze Konstantní rychlost sušení v I.fázi XSXS t XcXc I.fáze XRXR II.fáze I.Fáze II.fáze Normalizovaná měrná vlhkost (X C - kritická, X R -konečná vlhkost) Normalizovaná rychlost sušení (vzhledem k I.fázi) Zelená přímka je vlastně nejjednodušší model pro II.fázi sušení

12 Sušení kinetika TZ9 Konstantní rychlost sušení v I.fázi je dána rychlostí přívodu tepla Teplota vzduchu Teplota vlhkého teploměru Součinitel přenosu tepla z korelací Nu(Re,Pr)

13 Sušení kinetika TZ9 Z toho se dá odvodit například doba odpaření kapky vody o počátečním poloměru R (pokud je kapička dostatečně malá a vůči vzduchu se pohybuje pomalu)


Stáhnout ppt "TEPELNÁ ZAŘÍZENÍ TZ9 Sušení Bilance sušení (i-x diagramy). Sušící křivky. Entalpické a hmotnostní bilance. Rudolf Žitný, Ústav procesní a zpracovatelské."

Podobné prezentace


Reklamy Google