خشك كردن در صنعت

مقدمه

خشك كردن جامدات يكي از قديمي ترين و رايج ترين نوع عمليات واحدي است كه در صنايع مختلف و متنوع از جمله كشاورزي سراميك شيميايي غذائي داروئي كاغذ چوب معدن پليمر و نساجي كاربرد دارد اين پديده جزء ناشناخته ترين و پيچيده ترين عمليات واحدي است كه وجود دارد چرا كه با توجه به گوناگوني مواد و رفتارشان نكات مبهم و مهمي را به همراه داشته كه هنوز بعضي از اين نكات روشن نشده اند علاوه بر اين چون مدلسازي و توضيح رياضي آن بايد همزمان براي هر سه پديده انتقال كه شامل انتقال حرارت جرم و اندازه حركت است براي بيش از يك فاز تدوين شود و معادلات مربوطه به دست آيد اين عمل معمولاّّ بسيار مشكل و پيچيده خواهد بود از اين رو عمليات خشك كردن معمولاّّ تركيبي از علم و تكنولوژي و هنر در نظر گرفته مي شود و هنر در پديده خشك كردن در اين است كه بايد بتوان از مشاهدات تجربي و تجربيات فرايندي در طراحي و انتخاب خشك كن ها استفاده نمود

تعريف Drying Process

معمولا عمل خشك كردن به عملياتي گفته مي شود كه درآن يك مايع توسط تبخير از جامد جدا مي شود يعني ابتدا آن را به بخار تبديل كرده و سپس به راحتي جدا مي كنند

ولي جداسازي همين رطوبت به روش مكانيكي مثل فشردن سانتريفوژ را نمي توان خشك كردن به حساب آورد البته معمولا قبل از يك مرحله خشك كردن يك عمل رطوبت زدايي مكانيكي وجود دارد و اين جداسازي رطوبت توسط عمليات مكانيكي آسانتر و ارزانتر از استفاده از روش هاي حرارتي است

در پاره اي موارد به جاي حرارت از اشكال ديگر انرژي نظير ميدان امواج راديوئي فعل و انفعالات شيميايي و جهت تبخير مايع استفاده مي شود مايعي كه در حين خشك كردن تبخير مي شود هميشه آب نيست امكان دارد از نوع حلالهاي فرار و مواد قابل اشتعال و حتي سمي باشد

مواد خشك شونده

انواع بسياري از مواد وجود دارند كه بايد خشك شوند و اغلب اين مواد داراي خواص فيزيكي و شيميايي متنوعي هستند همچنين روشهاي فراوان و متفاوتي براي خشك كردن اين مواد و رساندن حرارت به آنها وجود دارد طبقه بندي همه روشهاي خشك كردن موجود كاري بسيار مشكل است

1 بلورهاي مواد آلي يا معدني و مواد دانه اي شكل معمولا در مخلوطها كه غالبا بزرگتر از يك ميليمتر هستند Granules )

2 مواد جامد متخلخل نظير ذرات لاستيك مصنوعي Crumbs )

3 خميرها و موادگلي شكل حاصل از فيلترها و سانتريفوژها Sludge )

4 پودرهاي سيالي كه معمولا كوچكتر از 200 ميكرون بوده و امكان دارد كه در حالت مرطوب بطور نسبي سيال باشند و در حالت خشك همچون گردو غبارند Free Flowing Powder )

5 مايعات غليظ يا دوغابها Slurries )

دوغابها بايد بدون جداكردن مواد جامد مرطوب آن خشك شوند

6 مايعاتي نظير محلولهاي حاصل از استخراج امولسيون ها و تعدادي از محلولهاي ديگر

 

در صنعت خشك كن هاي گوناگون موجود است كه اكثرا قادرند فقط يك دسته از مواد مرطوب مذكور در بالا را خشك نمايند كه طراح بايد اين مسئله را در نظر بگيرد

 

 

مكانيزم هاي انتقال حرارت

در خشك كن ها حرارت اكثرا بصورت جابجايي و يا هدايت منتقل مي شود در اكثرخشك كن ها بخش كمي از حرارت از طريق تشعشع انتقال مي يابد

وسائلي كه براي انتقال حرارت بطريق جابجايي يا هدايت بكار برده مي شوند بطور طبيعي امكان خارج كردن بخار را فراهم مي آورند در حاليكه در انتقال حرارت به طريق تشعشع كه نيازي به اين وسائل نيست امكان خارج نمودن همزمان بخار از سيستم وجود ندارد به اين علت است كه انتقال حرارت تشعشعي در بيشتر موارد عامل اصلي نيست

خشك كردن از طريق هدايت با خشك كردن از طريق جابجايي اندكي تفاوت دارد در حالت هدايت مواد جامد مرطوب در محفظه اي كه از بيرون حرارت داده مي شود قرار داده شده و بخارهاي حاصله از سوراخي كه در نظر گرفته شده خارج مي شوند معمولا فشار محفظه را پائين نگه مي دارند تا نيروي محركه حرارتي افزايش يابد

در حالت جابجايي گاز داغ بر روي سطح مواد جامد مرطوب دميده مي شود و در نتيجه هم منبع حرارتي تأمين مي شود و هم امكان خارج نمودن بخار فراهم مي گردد

در مدتيكه عمل خشك كردن در يك خشك كن هدايتي صورت مي گيرد شدت خشك كردن معمولا بطور يكنواخت كاهش مي يابد كه ناشي از كاهش انتقال حرارت از جداره خشك كن به مواد جامد در حال خشك شدن مي باشد

در خشك كن ها يك ضريب كلي انتقال حرارت از منبع حرارتي به مواد جامد در حال خشك شدن در نظر مي گيرند

فرض دماي مواد جامد در حال خشك شدن را مي توان نقطه جوش مايع يا محلول در نظر گرفت

شدت خشك شدن در يك خشك كن هدايتي به سرعت انتقال جرم بستگي چنداني ندارد ولي اين موضوع به معناي عدم وابستگي شدت خشك شدن به خواص ماده نيست

در حالت انتقال حرارت از طريق جابجايي كه با حالت هدايت خيلي فرق دارد ضريب انتقال حرارت در مجموع بالاست و در طول پروسس خشك كردن تغيير زيادي

نمي كند محدوديت شدت خشك شدن در اين حالت تا حدود زيادي متأثر از ضريب انتقال جرم است

در اين حالت خشك شدن در دو مرحله متفاوت صورت مي گيرد

1. Constant rate drying

در خشك شدن با شدت ثابت زمان عمليات بوسيله انتقال حرارت به مواد كنترل مي شود روند آن قابل پيش بيني بوده و كم و بيش مستقل از كيفيت مواد عمل مي كند

2. Faling rate drying

در خشك شدن با شدت نزولي عمليات بوسيله انتقال جرم محدود شده و به خواص مواد در حال خشك شدن بستگي دارد و روند آن قابل پيش بيني نيست در يك خشك كن جابجائي بخش قابل ملاحظه اي از زمان خشك شدن صرف عمل خشك شدن با شدت نزولي مي شود نقطه اي كه در آن تغيير از خشك شدن با شدت ثابت به شدت نزولي صورت مي گيرد رطوبت بحراني ناميده مي شود و تابعي است از هر دو عامل خشك شدن با شدت ثابت و انتقال جرم

خشك شدن با شدت ثابت به شرايط خارجي و شكل هندسي خشك كن بستگي دارد انتقال جرم به خواص ماده خشك شونده وابسته است

عامل اصلي در خشك شدن انتقال جرم از مواد جامد مرطوب مي باشد كه اين انتقال خود به عواملي از قبيل اندازه شكل و حالت ذرات تشكيل دهنده مواد جامد و چگونگي خروج مايعات و بخارها از منافذ و خلل و فرج داخل مواد جامد و سطح خارجي آنها بستگي دارد

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

روشهاي خشك كردن

1 خشك كردن با استفاده ا زانتقال حرارت جابجايي

در اين حالت مواد جامد مرطوب بوسيله عبور جريان گاز داغ از لابه لا و يا از روي سطح بستر مواد خشك مي شوند گاز داغ هم بعنوان عامل انتقال حرارت از طريق جابجايي و هم بعنوان خارج كننده بخارات حاصل عمل مي كند اگر گاز داغ در دما و رطوبت ثابت وارد سيستم گردد ملاحظه مي شود كه پروسس خشك كردن در دو مرحله مجزا صورت مي گيرد در ابتدا شدت خشك شدن ثابت بوده و سپس در يك مقدار مشخص بتدريج كاهش مي يابد تا وقتي كه به صفر مي رسد و اين هنگاميست كه مواد كاملا خشك شده اند به اين مقداررطوبت Critical moisture constentمي گويند

برخي مواقع امكان دارد مقدار رطوبت اوليه كمتر از مقدار رطوبت بحراني باشد در اينصورت عمل خشك كردن تماما در مرحله شدت نزولي بوده و در هيچ مرحله اي ثابت نيست

مرحله خشك شدن با شدت ثابت در حالتي اتفاق مي افتد كه سطح مواد جامد بوسيله مايع مرطوب شده و خشك شدن در سطح مواد صورت مي گيرد در اين حالت شدت خشك شدن كلا توسط شرايط خارجي كنترل مي شود كه اين شرايط در حالت انتقال كنوكسيوني شامل موارد ذيل هستند

ü دماي گاز خشك كننده

ü مقدار رطوبت گاز خشك كننده

ü سرعت گاز خشك كننده

در خشك شدن با شدت نزولي ميزان انتقال مايع به سطح كاهش يافته بطوريكه به عامل تعيين كننده زمان خشك شدن تبديل مي شود پس تأثير شرايط خارجي كم مي شود و كاهش شديد خشك شدن صرفا مربوط به كاهش شدت انتقال مايع به سطح مي باشد مقدار رطوبت بحراني بيانگر حد فاصلي است كه در طي آن شدت انتقال مايع به سطح برابر با شدت تبخير از سطح مي باشد و در محاسبات از مقدار متوسط آن استفاده مي شود

if gte vml 1 v shapetype id x 0000 t 202 coordsize 21600,21600 o spt 202 path m l 21600 r 21600 l 21600 xe v stroke joinstyle miter v path gradientshapeok t o connecttype rect v shapetype v shape id x 0000 s 1026 type x 0000 t 202 style position absolute left 0 text align left margin left 324 pt margin top 86. 7 pt width 3 in height 28. 8 pt z index 251652608 mso position horizontal absolute mso position horizontal relative page mso position vertical absolute mso position vertical relative text' o allowincell f filled f stroked f v textbox style mso next textbox x 0000 s 1026 if mso table cellpadding 0 cellspacing 0 width 100 tr td endif div p class MsoNormal dir RTL b span lang AR SA style font size 14. 0 pt font family Traditional Arabic serif mso ascii font family Times New Roman mso hansi font family Times New Roman مقدار رطوبت مواد خشك شونده span b b span dir LTR style font size 14. 0 pt' kg span b b span dir LTR style font size 16. 0 pt' kg span b span dir RTL span b span lang AR SA style font size 16. 0 pt font family Traditional Arabic serif mso ascii font family Times New Roman mso hansi font family Times New Roman span dir RTL span o p o p span b p div if mso td tr table endif v textbox w wrap anchorx page v shape v rect id x 0000 s 1027 style position absolute left 0 text align left margin left 453. 6 pt margin top 68. 15 pt width 86. 4 pt height 21. 6 pt z index 251653632 mso position horizontal absolute mso position horizontal relative page mso position vertical absolute mso position vertical relative text' o allowincell f stroked f v textbox style mso next textbox x 0000 s 1027 if mso table cellpadding 0 cellspacing 0 width 100 tr td endif div p class MsoNormal dir RTL b span lang AR SA style mso bidi font size 10. 0 pt font family Traditional Arabic serif mso ascii font family Times New Roman mso hansi font family Times New Roman محدوده رطوبت بحراني span b span lang AR SA style mso bidi font size 10. 0 pt font family Traditional Arabic serif mso ascii font family Times New Roman mso hansi font family Times New Roman o p o p span p div if mso td tr table endif v textbox w wrap anchorx page v rect v group id x 0000 s 1028 style position absolute left 0 text align left margin left 331. 2 pt margin top 8.3 pt width 194. 4 pt height 129. 6 pt z index 251654656 mso position horizontal relative page' coordorigin 6624,1872 coordsize 3888,2592 o allowincell f v line id x 0000 s 1029 style position absolute flip y mso position horizontal relative page' from 6768,1872 to 6768,4464 o allowincell f v stroke endarrow block v line v line id x 0000 s 1030 style position absolute mso position horizontal relative page' from 6768,4464 to 10512,4464 v stroke endarrow block v line v shapetype id x 0000 t 19 coordsize 21600,21600 o spt 19 adj 5898240 21600,21600 path wr 21600 21600,43200 21600,21600 nfewr 21600 21600,43200 21600,21600 l 21600 nsxe filled f v formulas v f eqn val 2 v f eqn val 3 v f eqn val 4 v formulas v path arrowok t o extrusionok f gradientshapeok t o connecttype custom o connectlocs 0,0 21600,21600 0,21600 v handles v h position 2 0 polar 0 1 v h position 2 1 polar 0 1 v handles v shapetype v shape id x 0000 s 1031 type x 0000 t 19 style position absolute left 6624 top 3456 width 1440 height 1008 flip y mso position horizontal relative page' v line id x 0000 s 1032 style position absolute mso position horizontal relative page' from 8064,3456 to 10224,3456 v oval id x 0000 s 1033 style position absolute left 7911 top 3312 width 576 height 576 mso wrap edited f mso position horizontal relative page' wrapcoords 7389 0 3979 1705 -568 6821 -568 12505 1137 18189 6821 21600 7389 21600 14211 21600 14779 21600 20463 18189 22168 12505 22168 6821 17621 1705 14211 0 7389 0 v stroke dashstyle 1 1 endcap round v oval v line id x 0000 s 1034 style position absolute mso position horizontal relative page' from 8352,3744 to 9216,4176 v stroke dashstyle 1 1 endarrow classic endarrowlength long endcap round v line v shape id x 0000 s 1035 type x 0000 t 19 style position absolute left 7921 top 3456 width 575 height 576 flip x mso position horizontal relative page' coordsize 21283,21494 adj 5526699 644498 21494 path wr 21600 106,21600,43094,2134 21283,17805 nfewr 21600 106,21600,43094,2134 21283,17805 l 21494 nsxe v path o connectlocs 2134,0 21283,17805 0,21494 v shape v rect id x 0000 s 1036 style position absolute left 8208 top 3168 width 1728 height 432 mso position horizontal relative page' filled f stroked f v textbox style mso next textbox x 0000 s 1036 if mso table cellpadding 0 cellspacing 0 width 100 tr td endif div p class MsoNormal dir RTL b span lang AR SA style mso bidi font size 10. 0 pt font family Traditional Arabic serif mso ascii font family Times New Roman mso hansi font family Times New Roman ناحيه شدت ثابت o p o p span b p div if mso td tr table endif v textbox v rect v rect id x 0000 s 1037 style position absolute left 6912 top 2349 width 1584 height 387 mso position horizontal relative page' stroked f v textbox style mso next textbox x 0000 s 1037 if mso table cellpadding 0 cellspacing 0 width 100 tr td endif div h 2 dir RTL span lang AR SA style mso bidi font size 10. 0 pt font family Traditional Arabic serif mso ascii font family Times New Roman mso hansi font family Times New Roman ناحيه شدت نزولي o p o p span h 2 p class MsoNormal dir RTL span lang AR SA style mso bidi font size 10. 0 pt font family Traditional Arabic serif mso ascii font family Times New Roman mso hansi font family Times New Roman o p nbsp o p span p div if mso td tr table endif v textbox v rect v line id x 0000 s 1038 style position absolute flip y mso position horizontal relative page' from 7239,2736 to 7527,4320 v stroke dashstyle 1 1 endarrow classic endarrowwidth narrow endarrowlength long endcap round v line w wrap anchorx page v group v rect id x 0000 s 1039 style position absolute left 0 text align left margin left 42. 75 pt margin top 64 pt width 1 in height 21. 6 pt z index 251655680 mso position horizontal absolute mso position horizontal relative page mso position vertical absolute mso position vertical relative text' o allowincell f filled f stroked f v textbox style mso next textbox x 0000 s 1039 if mso table cellpadding 0 cellspacing 0 width 100 tr td endif div h 2 dir RTL span lang AR SA style mso bidi font size 10. 0 pt font family Traditional Arabic serif mso ascii font family Times New Roman mso hansi font family Times New Roman ناحيه شدت ثابت o p o p span h 2 div if mso td tr table endif v textbox w wrap anchorx page v rect v rect id x 0000 s 1040 style position absolute left 0 text align left margin left 187. 95 pt margin top 16. 75 pt width 80. 4 pt height 19. 35 pt z index 251656704 mso position horizontal absolute mso position horizontal relative page mso position vertical absolute mso position vertical relative text' o allowincell f stroked f v textbox style mso next textbox x 0000 s 1040 if mso table cellpadding 0 cellspacing 0 width 100 tr td endif div p class MsoNormal dir RTL b span lang AR SA style mso bidi font size 10. 0 pt font family Traditional Arabic serif mso ascii font family Times New Roman mso hansi font family Times New Roman محدوده رطوبت بحراني o p o p span b p div if mso td tr table endif v textbox w wrap anchorx page v rect v group id x 0000 s 1041 style position absolute left 0 text align left margin left 60. 45 pt margin top 6.4 pt width 180 pt height 160. 3 pt z index 251657728 mso position horizontal relative page' coordorigin 1209,1546 coordsize 3600,3206 o allowincell f v line id x 0000 s 1042 style position absolute flip y mso position horizontal relative page' from 1209,1546 to 1209,4138 o allowincell f v stroke endarrow block v line v line id x 0000 s 1043 style position absolute mso position horizontal relative page' from 1209,4120 to 4809,4120 v stroke endarrow block v line v line id x 0000 s 1044 style position absolute mso position horizontal relative page' from 1209,2191 to 1209,2191 o allowincell f v line id x 0000 s 1045 style position absolute mso position horizontal relative page' from 1209,2962 to 2361,2962 v shape id x 0000 s 1046 type x 0000 t 19 style position absolute left 2361 top 2983 width 1584 height 1152 flip x y mso position horizontal relative page' strokeweight 25 pt v shape id x 0000 s 1047 style position absolute left 1842 top 2959 width 585 height 300 mso position horizontal absolute mso position horizontal relative page mso position vertical absolute mso position vertical relative text' coordsize 585,300 path m hdc 92,15,179,42,270,60 v 15,10,29,22,45,30 c 329,97,346,97,360,105 v 72,41,127,104,195,150 c 565,270,585,300,585,300 hae filled f v path arrowok t v shape v oval id x 0000 s 1048 style position absolute left 1899 top 2614 width 651 height 720 mso wrap edited f mso position horizontal relative page' wrapcoords 8193 0 6331 372 372 4841 -372 8938 -372 12662 1490 17876 7076 21600 8193 21600 13407 21600 14524 21600 20110 17876 21972 12662 21600 4841 15641 372 13407 0 8193 0 strokeweight 25 pt v stroke dashstyle 1 1 endcap round v oval v line id x 0000 s 1049 style position absolute flip y mso position horizontal relative page' from 2505,2170 to 3657,2602 v stroke dashstyle 1 1 endarrow classic endarrowwidth narrow endcap round v line v rect id x 0000 s 1050 style position absolute left 2832 top 3157 width 1584 height 576 mso position horizontal relative page' stroked f v textbox style mso next textbox x 0000 s 1050 if mso table cellpadding 0 cellspacing 0 width 100 tr td endif div p class MsoNormal dir RTL b span lang AR SA style mso bidi font size 10. 0 pt font family Traditional Arabic serif mso ascii font family Times New Roman mso hansi font family Times New Roman ناحيه شدت نزولي o p o p span b p div if mso td tr table endif v textbox v rect v rect id x 0000 s 1051 style position absolute left 2550 top 4176 width 1539 height 576 mso position horizontal relative page' stroked f v textbox style mso next textbox x 0000 s 1051 if mso table cellpadding 0 cellspacing 0 width 100 tr td endif div p class MsoNormal dir RTL b span lang AR SA style mso bidi font size 10. 0 pt font family Traditional Arabic serif mso ascii font family Times New Roman mso hansi font family Times New Roman زمان span b b span dir LTR style mso bidi font size 10. 0 pt' hr span b span dir RTL span b span lang AR SA style mso bidi font size 10. 0 pt font family Traditional Arabic serif mso ascii font family Times New Roman mso hansi font family Times New Roman span dir RTL span o p o p span b p div if mso td tr table endif v textbox v rect w wrap anchorx page v group endif

 

 

 

 

 

 

 

 

2 خشك كردن به طريق انتقال حرارت هدايتي خشك كردن تماسي

در اين روش گرما بصورت هدايتي به جسم در حال خشك شدن انتقال مي يابد اين انتقال گرما مي تواند توسط جدارهاي يك سيلندر صفحات داخل يك برج و يا ديواره هاي يك خشك كن باشد

ميزان گرماي انتقال يافته به ماده در حال خشك كردن نه تنها به ضريب هدايت حرارتي جداره خشك كن بستگي دارد بلكه به ضريب انتقال حرارت از جسم در حال خشك شدن به انتقال دهنده حرارت نيز وابسته است مهمترين موادي كه بعنوان انتقال دهنده استفاده مي شوند عبارتند از بخار آب مايعات آلي فلزات مايع و ساير ناقلان حرارت

nbsp از آنجا كه همه حرارت منتقله براي تبخير رطوبت موجود در جامد از داخل لايه ماده جامد در حال خشك شدن عبور مي كند بنابراين بازده حرارتي در اين روش خيلي بيشتر از خشك كردن

خرید و دانلود محصول

1395/02/29

---

خشك , كردن , در

---