Curs 6
Curs 6
Curs 6
CURS 6
Uscarea
Uscarea reprezintă operația prin care umiditatea din materialele solide sau lichide
(suspensii sau soluții) este îndepărtată cu un agent de uscare gazos (aer, gaze de ardere,
azot, etc.), agent care are un dublu rol: de a furniza, total sau parțial, căldura necesară
evaporării lichidului și de a evacua vaporii formați.
Această definiție nu cuprinde uscarea gazelor și se referă numai parțial la uscarea fără agent
de uscare (uscare în vid, în curenți de inducție, prin înghețare, cu radiații infraroșii, etc.).
Uscarea se referă la îndepărtarea finală a umidității și de multe ori urmează după evaporare,
filtrare sau cristalizare.
În alegerea procedeului de uscare trebuie să se ţină cont de tipul produsului care trebuie
uscat, de proprietăţile dorite ale produsului final, de sensibilitatea termică a acestuia, de
pretratamente care sunt necesare înaintea uscării, de costurile de investiţie şi de exploatare
şi de protecţia mediului.
Moduri de uscare
Procesul de uscare poate fi clasificat, într-un mod general, pornind de la modul în care se
îndepărtează apa din sistem. Din aces punct de vedere putem discuta despre:
uscare termică,
deshidratare osmotică şi
îndepărtare mecanică a umidităţii.
În deshidratatrea termică aerul sau un alt gaz cald sau un mediu la presiune subatmosferică
sunt utilizate pentru îndepărtarea umidităţii dintr-un material. De aceea uscarea termică
poate fi reclasificată în: uscarea cu aer, uscarea în mediu cu mai puţin aer şi uscarea în
atmosferă de aer modificată.
În deshidratarea osmotică, un solvent sau o soluţie sunt utilizate pentru a îndepărta apa, în
timp ce în îndepărtarea mecanică a umidităţii se utilizează o separare în care se aplică o forţă
fizică, cum ar fi forţa centrifugă.
Echilibrul material umed- agent de uscare
Dacă materialul umed este expus unui gaz cu un anumit
conținut de umiditate, el poate pierde sau câștiga
umiditate până când se atinge echilibrul. Calitativ,
umiditatea de echilibru a unui material solid este funcție
de presiune, temperatură și umiditatea agentului de
uscare. Umiditatea de echilibru poate fi descrisă de
relațiile:
Umiditatea aerului saturat – cand presiunea vaporilor este egală cu presiunea de saturație
iar ϕ =1.
La echilibru Q = Qvap
În relațiile anterioare
G1, G2 debite de material umed, kg/h
U debit de umiditate evaporată, kg/h
G, L debite de material anhidru, respectiv aer anhidru, kg/h
u1, u2 fracțiile masice ale apei în materialul solid
U1, U2 rapoartele masice ale apei în materialul solid
x1, x2 conținutul de umezeală al aerului
consumul specific de aer
Pentru stabilirea bilanțului termic se consideră un uscător prevăzut atât cu un calorifer
exterior care furnizează debitul Qc de căldură cât și cu un sistem de încălzire interioară
care asigură debitul Qi, pierderile de căldură fiind notate cu Qp. Pentru transportul
materialului se folosesc dispozitivele de transport, cu debitul masic Gt . Indicii
entalpiilor se referă la materialul uscat, m, la dispozitivele de transport, t, sau la
umiditatea u.
Pentru funcționarea în regim staționar debitul de căldură necesar uscării este:
Primii doi termeni pot fi considerați Qm, debitul de căldură preluat de materialul cu
umiditatea finală.Dacă se raportează toți termenii la debitul de umiditate îndepărtată
se obține consumul specific de căldură.
Știind că
Se obține
Dacă temperatura suprafeței este mai mare decât temperatura curentului de aer presiunea
de vapori în aer se poate ușor apropia de presiunea de saturație a aerului în acele condiții.
Capacitatea aerului de a prelua umiditate se apropie de zero, deoarece forța motrice a
procesului este diferența dintre presiunea de saturație la temperatura suprafeței și
presiunea de vapori în curentul de aer.
Perioada de uscare cu viteză uniform descrescătoare