화학공학실험 | Drying of Solids - 건조실험장치

 

 

 

TIP

 

 

1. 고체의 건조기구 및 건조장치의 설계 기초자료로서 이용하기 위해 건조특성곡선을 측정하고 항률 건조 기간에서의 경막 전열계수(대류전열계수) 및 경막 물질 이동계수(표면증발계수)를 구하고자 한다.
2. 수분을 포함하고 있는 고체의 재료에 고온의 공기를 접촉시켜 고체에 함유한 수분을 제거 하여 질량 변화에 의한 건조 속도를 구하고, 건조 특성 곡선과 건조 현상을 이해 하도록 한다.

 

 

 

습윤 상태에 있는 재료를 처리하여 수분을 제거하는 조작을 건조라고 한다. 건조현상은 열과 물질이 동시에 이동하는 형태로 이루어지며 재료를 건조하는 방법은 건조원리에 따라 자연건조, 열풍건조, 냉풍건조, 진공건조, 진공 동결건조로 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.

 

증발이 일정한 속도로 유지되다가 고체의 수분함량이 어떤 임계치에 도달하여 증발속도는 일정한 비율로 감소한다. 일반적으로 고체를 건조한다는 것은 고체 물질로부터 비교적 적은 양의 물이나 다른 액체를 제거하여 액체의 함량을 받아들일 수 있는 낮은 값까지 감소시키는 것을 뜻한다. 건조는 일련의 조작 중 마지막 단계이며, 건조기에서 나온 제품은 최종 포장을 하면 되는 상태이다.

 

물이나 다른 액체들은 압착이나 원심력에 의해 기계적으로 또는 열적으로 기화에 의해 고체로부터 제거된다. 일반적으로 역적인 것보다는 기계적으로 액체를 제거하는 것이 비용 면에서 더 싸다. 따라서 물질을 가열된 건조기에 공급하기 전에 액체함량을 되도록 많이 줄이는 것이 바람직하다.

 

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실험 방법

1. 실험 과정

1) 시료 용기의 무게를 측량한다 (W₁).

 

2) 시료 용기와 건조된 재료의 무게를 함께 측량한 후(W₂) 약간의 물을 부어 적신 후 무게를 측정한다 (W₃).

 

3) 시료의 초기 함수율을 식(2)에 의해 계산한다.

 

 

4) 전원 스위치를 넣어 가열기와 송풍기를 가동시켜 열풍의 온도와 속도를 일정하게 유지시킨다(건조기 내의 온도가 일정하게 되었을 때 시료를 넣고 실험을 시작한다).

 

5) 시간 변화에 따른 시료의 무게와 온도를 측정하여 함수율을 계산한다.

 

6) 시료의 무게가 일정하게 될 때까지 건조를 행한다.

 

7) 열풍온도와 열풍속도를 변화시켜 1)에서 5)를 반복 실험한다.

 

 

 

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