SUSZENIE MATERIAŁÓW CERAMICZNYCH dyfuzyjna operacja jednostkowa

Transkrypt

1 SUSZENIE MATERIAŁÓW CERAMICZNYCH dyfuzyjna oeracja jednostkowa

2 PAROWANIE WODY ZE SWOBODNEJ POWIERZCHNI W wyniku arowania nad cieczą tworzy się warstewka ary nasyconej o teeraturze równej teeraturze arującej cieczy. Parowanie jest to zate dyfuzja ary rzez tę warstewkę. Gruość warstwy dyfuzyjnej zależy od szykości rzeływu azu nad owierzchnią cieczy: i szykość ta jest większa, ty warstwa dyfuzyjna a niejszą ruość i ty szyszy jest roces arowania. Szykość arowania zależy także od różnicy ciśnienia ary nasyconej w teeraturze arującej cieczy i ciśnienia cząstkoweo (aktualneo) ary w otaczający azie jak również radientu ciśnienia cząstkoweo ary wodnej w oliżu owierzchni wyrou. Powyższe zależności ujuje rawo Daltona: V C ( ax ) 760

3 WILGOTNOŚĆ WYROBÓW, MAS I SUROWCÓW WILGOTNOŚĆ BEZWZGLĘDNA W w 100% WILGOTNOŚĆ WZGLĘDNA s s W w w w s 100% Najczęściej stosowaną fazą rozraszającą w klasycznych technoloiach ceraiki jest WODA.

4 RODZAJE WODY W MATERIAŁACH CERAMICZNYCH 1. Woda związana cheicznie w ostaci ru hydroksylowych OH - wchodzi w skład związku w ściśle określony stosunku stechioetryczny. Usunięcie owoduje zniszczenie struktury ateriału i zachodzi w teeraturach znacznie rzekraczających teeratury suszenia. 2. Pozostała woda w ateriałach: woda swoodna oddziela odsunięte od sieie ziarna ateriału, woda kailarna wyełnia szczeliny iędzy ziarnai ateriału, woda adsorcyjna zaadsorowana na owierzchni ziaren, woda iędzyakietowa wchodzi w sosó uorządkowany oiędzy akiety inerału n. w ontorylonicie,

5 Wilotność [%] PODZIAŁ PROCESU SUSZENIA NA OKRESY K A A B A R B B K W k K W r R A-K okres stałej rędkości suszenia, K-R okres oadającej rędkości suszenia, Czas

6 DYFUZJA WODY W SUSZONYM MATERIALE GRADIENT WILGOTNOŚCI Gradient wilotności jest rzyczyną rzeieszczania się wody z iejsc o wyższej wilotności do iejsc o niższej wilotności. Mateatyczne ujęcie dyfuzji wiloci: k u d k s 0 2 W k k x s lu 2 Wsółczynnik k zależy: od teeratury ateriału i wyższa teeratura ty niższa lekość wody ty wyższa wartość wsółczynnika k, od sosou związania wody wartość wsółczynnika k jest większa dla wody słaiej związanej (woda swoodna), od roziaru ziaren i niejsze ziarna, ty droniejsze ory ty niejsze k, Orócz radientu wiloci wystęuje również radient teeratury w wyroie. ( ) d k 0 u t J

7 KONTROLA PROCESU SUSZENIA Proces suszenia olea na odarowaniu wody z ateriału. Gdy wilotność ateriału jest większa od wilotności krytycznej W k woda aruje z owierzchni. Jej uytek jest koensowany droą dyfuzji wiloci z wnętrza wyrou. Gdy wilotność ateriału jest niejsza od W k wówczas arowanie zachodzi w oręie orów (kailar), a ara dyfunduje do owierzchni. Przysieszanie rocesu suszenia: zwiększenie oddawania cieła wyroo rzez ediu suszące (zwiększanie różnicy teeratur iędzy ediu suszący i wyroe oraz odwyższanie rędkości rzeływu azu), zwiększenie różnicy oiędzy rężnością ary wodnej w ediu suszący i nad owierzchnią suszoną (rzez oniżenie wilotności wzlędnej azu),

8 Wilotność [%] Wilotność [%] Wilotność [%] WARIANTY SUSZENIA Suszone wyroy kurczą się. Warstwy liższe owierzchni wyrou są ardziej suche niż wnętrze. W efekcie w warstwach owierzchniowych owstają narężenia rozciąające, rowadzące do sękań wyrou. Narężenia te ożna zniejszyć alo rzez zniejszenie odrowadzania rędkości wody z ateriału alo rzysieszenie dyfuzji wiloci z wnętrza wyrou. I. Powietrze o niskiej teeraturze i wysokiej wilotności wzlędnej II. Powietrze o niskiej teeraturze i niskiej wilotności wzlędnej III. Powietrze o wysokiej teeraturze i wysokiej wilotności wzlędnej W wnętrze wyrou W wnętrze wyrou W wnętrze wyrou W k owierzchnia wyrou W k W k Czas owierzchnia wyrou Czas owierzchnia wyrou Czas

9 WŁASNOŚCI CZYNNIKA SUSZĄCEGO Powietrze łącznie z arą wodną owietrze wilotne. Powietrze zawierające w danej teeraturze ożliwie największą ilość ary owietrze nasycone, ara znajdująca się w taki owietrzu ara nasycona. Jeżeli ilość ary jest niejsza owietrze nienasycone, ara nazywana jest arą rzerzaną. WILGOTNOŚĆ BEZWZGLĘDNA POWIETRZA asa ary wodnej zawarta w 1 3 owietrza wilotneo, j WILGOTNOŚĆ WZGLĘDNA j ax 100 % ax T 100 %

10 WILGOTNOŚĆ BEZWZGLĘDNA MASOWA [k H 2 O/k ow.sucheo] x Y Zodnie z rawe Daltona asa ary wodnej asa owietrzasucheo zate Ze wzoru na wilotność wzlędną wynika Stosunek rężności arcjalnych składników = stosunkowi ułaków olowych ow. sucheo j ax M x( Y ) j M M ax M M M ow. sucheo ow. y y sucheo j ow. sucheo ax

11 Zate wilotność ezwzlędna asowa ędzie równa: x Y j ax j ax M M 0,662 ax ax dzie: - ciśnienie cząstkowe ary wodnej, ciśnienie anujące w suszarni = ciśnieniu atosferyczneu, ax ciśnienie cząstkowe ary w owietrzu nasycony, j j WILGOTNOŚĆ BEZWZGLĘDNA PROCENTOWA x ax Z 100 % j x ax

12 ENTALPIA WILGOTNEGO POWIETRZA Entalię wilotneo owietrza odnosi się do suy 1k owietrza sucheo i x k wiloci rzyadającej na 1k owietrza sucheo. I i xi dzie: i entalia 1k owietrza sucheo [kcal/ol], i entalia 1k ary wodnej [kcal/ol], x zawartość wiloci w [k/k] Dla owietrza sucheo i wynosi: i c t dzie: c cieło właściwe, w zakresie niskich teeratur c =0,24 kcal/ol, t teeratura owietrza [ 0 C], i 0, 24 t

13 Entalia ary wodnej w niskich teeraturach: i 595 0, 47t Zate entalia I wynosi: I 0,24t 595x 0, 47t x [kcal/k] 1 [cal]=4,187 [J]

14 WYKRES I (entalia) x (zawartość wiloci) WYKRES RAMZINA MOLLIERA Przy znajoości dwu z ięciu wartości ożna odczytać rakujące dane: ciśnienie cząstkowe ary w wilotny owietrzu [H], x zawartość wiloci (wilotność ezwzlędna asowa w k na k sucheo owietrza [k/k], t teeratura [C], I entalia owietrza [kcal/k] owierza sucheo, j - wilotność wzlędna [%], Oraz dodatkowo: t r teeraturę unktu rosy [C],

15 Krzywa nasycenia dzieli wykres na dwie części: órna odowiada stanowi owietrza nienasyconeo, dolna stanowi owietrza rzesyconeo (tzw. oszar ły, w owietrzu rozroszone są kroelki wody).

16