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Utilizando una bandeja secadora para investigar la transferencia de calor convectivo y conductivo
 

Utilizando una bandeja secadora para investigar la transferencia de calor convectivo y conductivo

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Bandeja de secado es un proceso de transferencia de masa comúnmente utilizado en la industria para separar sólidos de líquidos y calor por convección. En la bandeja de secado, se pasa una corriente de gas caliente sobre un húmedo sólida para vaporizar el líquido. El proceso no requiere agitación y permite el control de temperatura y otras propiedades. La flexibilidad de la bandeja de secado permite que sea utilizado en la producción química, farmacéutica y alimentaria antes del empaquetado. Aunque aparentemente simple, el proceso generalmente requiere experimentación cuidadosa para optimizar las condiciones de secado sin dañar el sólido. Este video ilustra cómo una obra secador de bandeja, demostrar un procedimiento típico para el secado de los ensayos y discutir algunas aplicaciones.

Para empezar, echemos un vistazo a la operación de un secador de bandeja. El diseño más básico emplea un marco de metal rectangular que consta de una entrada de aire, ventiladores, calentadores, una bandeja y una toma de corriente. El sólido húmedo se carga en una bandeja poco profunda, que se coloca en la bandeja. Los ventiladores y calentadores fuerza una corriente de gas caliente sobre la bandeja a una temperatura cuidadosamente controlada y la tasa de flujo. El líquido de la bandeja se evapora y se elimina del sólido. Bandeja de secado es un proceso por lotes, lo que significa que la adición y eliminación de sólidos de la secadora son pasos discretos que no pueden ocurrir simultáneamente. Sus ventajas sobre otros métodos de secado son simplicidad y flexibilidad de funcionamiento y relativamente bajo costos fijos. Sus desventajas incluyen altos costos y el uso de la alta energía, aunque este último puede ser compensado algo por filtración y pre-formando el sólido. Ahora que hemos visto algunos conceptos básicos de cómo opera la maquinaria de sequía, vamos a ver cómo se produce la separación.

La separación del líquido del sólido consiste en dos pasos. En el primer paso, el gas transfiere calor al líquido a través de convección, haciendo que el líquido se evapore. La tasa de transferencia de calor y por lo tanto la velocidad de evaporación dependen de la diferencia de temperatura entre el gas y el líquido y una constante de proporcionalidad empíricamente determinado llamado "coeficiente de transferencia de calor por convección". En el segundo paso, se transfiere el líquido vaporizado nuevamente lejos de la interfaz a través de transferencia de masa convectiva para evitar recondensación. La velocidad de este proceso depende de la diferencia en la concentración de vapor entre la interfaz y la mayor parte de la corriente del gas. Aquí constante empírica de proporcionalidad es el coeficiente de transferencia convectiva de masa. Aunque se pueden estimar los coeficientes, son únicos para el sólido se seca y la geometría de la bandeja del secador. Además, los coeficientes sólo son válidos siempre y cuando se satura la superficie sólida. Después de que la humedad se ha reducido significativamente, se reducirá la velocidad de secado como el movimiento interno de líquido en el sólido se convierte en el mecanismo de transferencia de masa dominante. Ahora que conoces los principios, vamos a ver la muestra procedimiento de sequía.

Esta demostración ilustra el secado de una mezcla de arena y agua a diferentes temperaturas y velocidades. En primer lugar, compruebe a la secadora para riesgos de seguridad y asegurar que el sicrómetro y otros dispositivos de medición están listas para usarse. Preparar la mezcla por mezclar 500 gramos de arena con 150 gramos de agua. Vierta la mezcla en la bandeja y asegúrese de que se extiende uniformemente. Encienda la unidad, coloque la bandeja en la cámara de secado y registrar el peso. Luego, encienda el ventilador y la secadora. Establecer la velocidad del aire y la temperatura del ensayo. Cada ensayo será pasados 45 minutos con las mediciones a intervalos de cinco minutos. Use un termómetro digital para medir temperatura de aire de entrada, arena temperatura y temperatura del aire de salida. Utilice el sicrómetro para medir las temperaturas de bulbo seco y bulbo húmedo. Por último, registrar la tasa de flujo de aire de salida y el peso de la balanza. Repita el proceso para cada conjunto de valores, por un total de cuatro carreras únicas. Cuando termine la carrera, utiliza cartas psicrométrico o herramientas similares para encontrar la humedad absoluta.

La tasa de evaporación para cada ensayo se determinó mediante el trazado del peso de la mezcla en función del tiempo. Aumento de la temperatura correlacionada positivamente con la tasa de transferencia de calor conductiva y así la tasa de evaporación. Aumentar la velocidad del aire se asocia con mayores tasas de transferencia de calor por convección y transferencia total y también aumenta las tasas de evaporación. Hay una correlación lineal positiva entre la tasa de aire temperatura y evaporación, así como entre la tasa de flujo y de la evaporación de aire. Sin embargo, la correlación experimental entre el calor y coeficientes de transferencia de masa era más débil que previsto. Esto puede ser debido a la humedad relativa en la interfaz de aire y arena o el efecto de la velocidad de aire sobre el peso de la bandeja.

Bandeja de secado se aplica comúnmente en aplicaciones industriales, tanto en la producción de químicos de especialidad y en mayor escala de la fabricación, donde los gastos de mano de obra no son demasiado grandes. Secadores de bandeja son utilizados en la industria de la transformación de los alimentos, generalmente como el último paso de fabricación antes del empaquetado. Para aumentar las tasas de evaporación mientras que el control de calidad de los alimentos, la secadora puede ser equipada con mecanismos de secado indirectos, como bandejas climatizadas y calefacción de la radiofrecuencia. Las condiciones de calefacción pueden modificarse durante el ciclo de secado para evitar que los materiales sólidos de descomposición, combeo o agrietarse. Secadores de bandeja son especialmente útiles en instalaciones donde diferentes tipos de alimentos, en cantidades diferentes, se deben secar en condiciones únicas de humedad y temperatura. Un diseño alternativo de secador usa bandeja varios camiones. En la industria farmacéutica, se utilizan camiones para reducir tiempo y mano de obra y aumentar la uniformidad del producto. Este diseño utiliza recirculators y deflectores para controlar el flujo de aire, evitar zonas muertas y mantener la humedad y temperatura constante. Productos químicos sensibles, se generan Atmósferas inertes. Puesto que la bandeja de secado es físicamente más apacible de lecho fluido o rotativo secadora métodos, es conveniente para el secado de materiales pegajosos como polvos y drogas crudas.

Sólo ha visto introducción de Zeus a la bandeja de secador. Ahora debe entender los principios de la bandeja de secado, un proceso para llevar a cabo experimentos de secado bandeja y algunas aplicaciones. Gracias por ver.

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