화학공학실험 | 수분의 건조

 

 

 

TIP

 

 

Fan dryer에서의 수분의 건조 상태를 정량적으로 결정하기 위해 일정한 온도 아래 일정한 유속의 공기를, 수분을 함유하고 있는 고체에 통과시킬 때 함유 양과, 건조시간을 이론적인 값들과 비교하는 것이다.

 

 

 

습윤 상태에 있는 재료를 처리하여 수분을 제거하는 조작을 건조(drying)라고 한다. 건조현상은 열과 물질이 동시에 이동하는 형태로 이루어지며 재료를 건조하는 방법은 건조원리에 따라 자연건조, 열풍건조, 냉풍건조, 진공건조, 진공동결건조로 분류된다.

 

일반적으로 건조에 있어서 데이터는 시간에 따르는 수분함량의 변화를 측정하여서 얻어진다. 이 데이터를 그려서 경사도를 구하고 이를 토대로 하여 얻어진 단위면적에서의 수분증발량을 건조 물질의 수분 함량에 대하여 곡선을 그릴 수 있으며 이 곡선은 크게 정속 건조기간과 감속 건조기간이란 두 부분으로 나뉜다.

 

정속 건조기간이란 증발이 계속하면 증발열이 필요하게 되고 어떤 평형에 도달하게 되어 증발열과 공기로부터 고체가 열을 흡수하는 양이 같게 되고 공기의 온도가 일정해진다. 또, 고체 표면의 조건도 일정한 건조 조건을 유지하게 되어 증발속도는 일정하게 유지된다.

 

증발이 일정한 속도로 유지되다가 고체의 수분함량이 어떤 임계치에 도달하여 증발속도는 일정한 비율로 감소한다. 이를 감속 건조기간이라 하며 이는 증발에 의해 고체 표면에 마른 반점이 생겨서 증발 표면이 줄어들기 때문이라 해석된다. 수분을 함유하고 있는 고체로부터 열에 의하여 고체 중의 수분을 기화 증발시켜 제거하는 조작으로서 습윤재료의 중량을 Ww[kg], 건조재료의 중량을 Wd[kg]이라고 하면 수분(x)과 습기양(X`)은 각각 식1과 식2로 정의된다.

 

 

 

실험 방법

1. 실험 과정

1) Tray의 무게와 면적을 측정하여 기록한다.

 

2) 건조된 모래(20～30 mesh와 30～50 mesh인 건조 모래)의 질량을 측정하여 2개의 Tray에 나눠 담는다.

 

3) 증류수와 Ethanol을 55:45 그리고 45:55으로 각각 섞어 45volume %Ethanol과 55volume%Ethanol 수용액을 만든다.

 

4) 먼저 45volume%Ethanol 수용액을 분무기에 넣어 모래 크기가 20～30mesh인 모래와 30～50 mesh인 모래가 담겨져 있는 2개의 Tray에 뿌린 후 무게를 측정한다.

 

5) 2개의 Tray를 온도 50℃, 풍속 5m/s로 고정되어 있는 Tray Dryer에 넣 는다. (주의 - 일정한 온도 유지)

 

6) 2분마다 건조기에서 젖은 모래가 담긴 2개의 Tray를 꺼내 의 무게를 측정한다.

 

7) 또 55volume%Ethanol 수용액을 위의 4)번～6)번과 같은 방법으로 실험한다.

 

8) 측정값을 이용해 젖은 고체의 건조곡선을 그린다.

 

 

 

[화학공학실험]수분의 건조 레포트