Capitolul 10 Uscare

Referințe Operations Unit of Chemical Engineering de W.L. McCabe, J.C. Smith și P. Harriott (ediția a VII-a) Capitolul 24

Utilitatea uscării De cele mai multe ori: Îndepărtarea apei dintr-un mediu solid Poate fi aplicată și altor lichide Uscare: îndepărtarea cantităților mici de apă Evaporare: eliminarea cantităților mari Problemă la uscare: Proces termic și costisitor Cu toate acestea, deseori inevitabil

Metode generale de uscare Uscare în lot: Material introdus în uscător Uscat pentru o anumită perioadă de timp Uscare continuă: Materialul este introdus și îndepărtat continuu Trei tipuri de uscare: Adăugarea de căldură la presiunea atmosferică prin aer Adăugarea de căldură sub vid Uscarea la rece

Uscător în compartimente solid pastos sau cu aglomerate Așezat pe o suprafață metalică perforată Adâncime de 10-100 mm Aerul este încălzit de vapori de apă Circulat de un ventilator Containerele sunt mobile Poate fi perforat: Crește suprafața de contact

Uscător în compartiment - vid Același concept ca cel precedent Cu excepția faptului că designul este rezistent la apă Transfer de căldură prin radiații Pentru operațiuni la temperatură scăzută: apa fierbinte este utilizată pentru vaporizare și nu vapori de apă Util: materiale scumpe

Uscător în tunel (continuu) Uscător continuu Solidele sunt plasate: Pe un transportor Într-un container metalic Aerul poate fi circulat: Co-curent, contracurent sau o combinație Când se utilizează solide sub formă de particule: Partea inferioară a transportorului este perforată

Uscătoare cu tambur rotativ Cilindru cu centrul gol Ușor înclinat spre ieșire Solidele sunt introduse prin partea cea mai înaltă Ele progresează cu rotația spre ieșire Gazul fierbinte circulă în contracurent

Uscătoare de tambur Cilindrul este plin aici Solidul care trebuie uscat este așezat la suprafață Solidul este astfel uscat, apoi este răzuit de pe suprafață cu un cuțit Util pentru: Nămol și paste Suspensii fine

Uscare prin pulverizare O soluție lichidă sau de suspensie este vaporizată într-un curent de gaz fierbinte în picături Zona de contact crește: Lichidul se vaporizează rapid Lăsându-ne cu solidul Gazul fierbinte poate fi adăugat: Co-curent, contracurent, în combinație Una punct: Preveniți picăturile să adere la suprafață

Uscarea culturilor și a cerealelor Pentru uscarea cerealelor: Biomasa originală conține 30-35% umiditate Necesită depozitare de 13% pentru depozitare Uscătorul permite încălzirea în prima parte Apoi răcește boabele în a doua

Presiunea de vapori a apei Umidificare: implică transferul de apă dintr-un lichid în gaz Dezumidificare Implică un transfer invers Ambii termeni se aplică și altor lichide Majoritatea aplicațiilor cu apă

Diagrama fazelor

Umiditate și diagrame Umiditatea unui amestec aer-apă: kg de apă per kg de aer Această umiditate depinde de: Presiunea parțială a vaporilor de apă în aer Depinde și de presiunea totală P Se presupune că aceasta este echivalentă cu 101,325 kPa Pentru următoarele ecuații: Folosim masa molară a apei: 18,02 g/mol Folosim masa molară a aerului: 28,97 g/mol

Calculul umidității Ne bazăm pe următoarea ecuație: Aerul saturat este aer sau vaporii de apă sunt în echilibru între faza lichidă și cea de vapori în condiții specifice

% umiditate Corespunde de 100 de ori coeficientul dintre: Umiditatea aerului (H) Umiditatea aerului saturat (Hs) Toate la aceeași temperatură și presiune De asemenea, umiditatea relativă:

Problemă tipică Umiditate din date simple: Aerul dintr-o cameră este de 26,7 oC și o presiune de 101,325 kPa și conține vapori de apă cu o presiune parțială de 2,76 kPa. Calculați următorii parametri: Umiditatea H Umiditatea de saturație Hs și procentul de umiditate Procentul de umiditate relativă

Punct de rouă Temperatura la care un amestec de aer și vapori de apă este saturat La 26,7 oC presiunea vaporilor saturați este de 3,50 kPa Punctul de rouă al unui amestec de vapori de aer-apă este de 3,50 kPa este în mod necesar 26,7oC Explică formarea roua

Căldură umedă Reprezintă cantitatea de căldură necesară (în jouli) pentru a ridica un amestec de aer + vapori de apă de 1K Capacitatea de căldură a aerului și a apei poate fi considerată constantă: 1,005kJ/kg (aer) * K 1,88 kJ/kg (abur) * K

Volumul umed Corespunde unui volum total pentru 1 kg de aer cu vaporii pe care îi conține acest aer. Întregul la 101,35 kPa și la temperatura gazului. Ecuația este derivată din cea a gazelor rare:

Problemă tipică Utilizarea diagramei de umiditate: Aerul care intră într-un uscător are o temperatură de 60oC și un punct de rouă de 26,7oC. Folosind graficul de umiditate, determinați umiditatea H, procentul de umiditate (Hp), volumul umed precum și căldura umedă (cS).