Uscător cu 4 benzi

1. BAZELE TEORETICE ALE PROCESULUI DE USCARE

1.1 Generalităţi

Înlăturarea umezelii din materiale solide şi de tip pasta, permit ieftenirea transportarii lor, oferirea unor proprietăţi deosebite, dar şi de asemenea scade procesul de coreziune a aparatelor şi conductelor la păstrarea şi prelucrarea ulterioara a acestor materiale.

Umezeala poate fi înlăturată din materiale prin metode mecanice (scurgere, filtrare, centrufugare). Însa o dehidratare mai deplină se opţine prin evaporarea umezelii şi înlăturarea vaporilor formaţi adică cu ajutorul uscării calde.

Acest proces e larg folosit în tehnologiile chimice dar şi de asemenea în industria alimentară. Deseori este ultima operaţie în producere, înaitea emiterii produsului finit. Însa cu toate acestea, în prealabil umezeala se înlătură prin metode mai puţin costisitoare, cum ar fi prin metode mecanice (cum ar fi spre exemplu, prin filtrare), şi în final prin uscare. Prin astfel de metode combinate de înlăturare a umezelii permit creşterii economicitaţii procesului din punct de vedere financiar.

In industria alimentara dar si in cea chimica ca regula, se intrebuinteaza uscarea artificiala a materialelor in instalatii speciale de uscare, deoarece uscarea traditionala „normala” la aer deschis – este un proces prea indelungat.

Conform proprietatilor sale fizice uscarea este un proces foarte complicat de difuzie, viteza careia se determina prin viteza de difuzie a umezelii din interiorul materialului destinat uscarii, in mediul ambiant. Cum va fi aratat mai jos, inlaturarea umezelii la uscare se reduce la miscarea caldurii si umezelii in interiorul materialului si la transferul sau de la suprafata in mediul inconjurator. Astfel, procesul de uscare este o combinatie legata una de alta a proceselul de transfer de masa si caldura.

Prin metodele de transmitere a calduri catre matererialul destinat uscarii, deosebim urmatoarele tipuri de uscari.

1. Uscarea prin convectie – prin atingerea nemijlocita a materialului destinat uscarii cu agentul uscarii, in calitate de care, cel mai des este folosit aerul incalzit sau gaze de ardere (ca regula, in amestec cu aerul);

2. Uscarea prin contact – prin trasmiterea caldurii de la agentul termic la material prin intermediul peretelui despartitor;

3. Uscarea prin radiatie – prin trasferul de caldura prin intermediul razelor infrarosii;

4. Uscarea dielectrica – prin incalzirea in unda curentilor de inalta fregventa;

5. Liofilizarea – uscarea in vacum a produselor congelate. Prin metoda de transmitere a caldurii aceasta metoda e echivalenta metodei uscarii prin contact, insa unicitatea procesului evidentiaza liofizarea intr-o grupa aparte.

Ultemele trei tipuri de uscare sunt intrebuintate relativ rar si de obicei sunt numite tipuri speciale de uscare.

Materialul supus uscarii indiferent metodei de uscare, se afla in contact cu gazul umed (in cele mai dese cazuri aerul). In uscarea prin convectie, gazului umed (care si este agentul de uscare) ii apartine rolul central al procesului. De aceea studierea proprietatilor gazului umed, e necesar la analiza proceselor de uscare dar si in calcule.

1.2 Parametrii principalii ai gazului umed.

In uscarea prin convectie, agentul de uscare transmite materialului caldura si transporta de la el umezeala, care se evapora din material datorita caldurii. Astfel agentul de uscare joaca rolul de transportator de caldura si umiditate, pe cind in alte cazuri decit cel prin convectie, gazul umed (deobicei aerul) care se afla in contact cu materialul, este folosit doar pentru inlaturarea umezelii evaporate, astfel avind rolul de trasportator de umeditate.

Gazul umed este un amestec de gaz uscat si vapori de apa. In continuare sub denumirea de gaz umed se va subintelege doar aer umed, luind in consideratie, ca proprietatile fizice ale gaselor de esapament si a aerului umed se deosebesc doar prin cantitate. Aerul umed ca transportator de caldura si umiditate, e caracterizat prin urmatorii paramentrii principalii: umiditatea absoluta si relativa, cantitatea de umiditate si intalpie (cantitatea de caldura).

1.2.1 - Umiditatea absoluta e determinata de cantitatea de vapori de apa „in kg”, care se contine in 1m3 de aer umed. Cu o precizie necesara pentru calculele tehnice, se poate de considerat ca aerul umed se supune legilor gazului ideal. Atunci vaporul de apa ca component al amestecului de gaze (aerul umed), aflinduse sub presiunea partiala pp, trebuie sa ocupe intregul volum al amestecului(1m3). De aceea umeditatea absoluta e egala cu masa a 1m3 de vapori, sau cu densitatea vaporului de apa ρp la temperatura aerului si presiunii partiale pp.

1.2.2 - Umiditatea relativa, sau gradul de saturare a aerului φ se numeste relatiile maselor vaporil de apa in 1m3 de aer umed ρp in conditile date, temperatura si presiune barometrica normala la masa maxima posibila a vaporilor de apa in 1m3 de aer ρsat (densitatea aburului saturat) in aceleasi conditii.

(1)

In conformitate cu ecuatia de stare a gazului ideal (ecuatia Mendeleev – Clapeyron).

si (2)

unde: T – temperatura absoluta, ºK; Mp – masa a 1 kmol de vapori de apa, egala cu 18 kg/kmol; R – constanta universala a gazului, egala cu 8314 J/(kmol ∙ K) = 1,99 kcal/(kmol ∙ K); psat – presiunea vaporilor saturati de apa la temperatura anumita (in T ºK) si presiune barometrica normala, N/m2.

*In cele mai dese cazuri umeditatea materialului este apa, care in forma de vapori de apa trec in agenti de uscare. Insa la uscare se pot evapora orice lichid, ce se contine in material.

Inlocuind sensul ρp si ρsat in ecuatia (1), primim:

(3)

Daca temperatura aerului e mai mica sau egala cu temperatura de saturare, corespunzatoare presiunei (barometrice) normale (adica mai jos de aproximativ 100 ºC), atunci presiunea maximala posibila a vaporilor de apa e egala cu presiunea vaporilor saturati uscat, care poate fi luat din tabelele Internationale pentru vaporii de apa la temperatura aerului data.

Daca temperatura aerului e mai mare decit temperatura de saturare, atunci valoarea maximala posibila a presiunii vaporilor de apa va fi egala cu cea normala, sau presiunii barometrice B. In aceste conditii.