További hőtani elmélkedések

Múlt számunkhoz érkezett reflexiók arra biztatnak minket, hogy folytassuk ismeretterjesztő sorozatunkat. Mindenekelőtt egy kiigazításnak kell helyt adjunk. Jelezte  egy  Olvasónk, hogy pongyolán fejeztük ki magunkat, amikor azt írtuk, hogy a „vákuum beszívja a párát a kondenzátorba”. A vákuumozott térbe a külső atmoszféra nyomja be az anyagot vagy roppantja össze a készülékfalat. Erő=Nyomás×Felület (F=P×A). Tehát valóban, a vákuum – a semmi – nem fejthet ki erőt. Köszönjük Olvasónknak, hogy felhívta figyelmünket e finom disztinkcióra!

Visszatérve hőtani tapasztalatainkra, folytassuk barangolásunkat a szárítás területén.

Intenzitás és energiaigény szárítás esetén

Egy ifjú kérdezte a minap, hogy melyik szárító a jobb: a direkt vagy az indirekt. A válasz nem olyan egyszerű, mint a húsos vagy a lekváros palacsinta közti választás. De ne bonyolítsuk túl se a dolgot, alapvetően azt kell megnézni, hogy egyáltalán érintkezhet-e az anyag forró levegővel, elhagyhatja-e az oldószerpára a gyárat. Gyógyszerhatóanyag esetében, bár használnak forró levegő átfúvásos, azaz közvetlen érintkeztetéses, atmoszferikus szárítószekrényt is, általában a szerves oldószertartalmú, hőérzékeny anyagokat indirekt vákuumszárítóban szokás megszárítani. Egy ilyen kúpos, csigás berendezést mutatunk be a baloldali képen – nyilvánvalóan magunk felé hajlik a kezünk, hiszen partnerünk, a Hosokawa Micron BV gyártmánya látható.

Ugyanők jeleskednek természetesen a direkt szárítók területén is. A másik képen a Drymeister- nek – a „szárítás mesterének” nevezett fluidizációs szárító látható.

Hasonlítsuk össze ezt a két berendezést, vajon mekkora hőáram jellemezheti őket, ebből következően mekkora páraárammal, milyen gyors, milyen intenzív szárítással számolhatunk.

A direkt szárítóban a levegő közvetlenül érintkezik az anyaggal, még elválasztó fal sincs köztük, ami lassítaná a hőátadást. A hőátadó felület tehát a szemcsék felülete, mely egységnyi tömegre fajlagosítva reciprok összefüggésben van a szemcsemérettel. 100 mikron jellemző átmérő esetén 10 m2/kg nagyságrendű fajlagos felülettel kalkulálhatunk.

Ezzel szemben a képen látható, épp szállítás alatt levő indirekt szárító hőátadó felülete csak 36 m2. Ez a legnagyobb, függesztett csigás szárító a Hosokawa Micron BV palettáján, 22 m3-es. (Elnézést kérünk, hogy 2009 tavaszi számunkban már közöltük e képet, de ismétlés a tudás anyja). 500 kg/m3 halmazsűrűséggel számolva egy tenyérnyi fűtőfelület sem jut egy kiló anyagra. Sajnos az edény méretével a felület csak négyzetesen, míg a belerakható anyag – vele együtt az elpárologtatandó nedvesség mennyisége köbösen növekszik. Így a méretnöveléssel jelentősen lassul a szárítás. Míg a pár literes labor berendezésben 1-2 óra alatt száraz a termék, a sok köbméteres ipari készülékben akár egy napot is eltart ugyanaz a száradási folyamat.

Megállapítható tehát, hogy az indirekt szárítóban sokkal lassabb a páraképződés, mint a direktben. Nézzük, mik az előnyök. Leginkább az, hogy a szerves – esetleg toxikus, robbanásveszélyes – oldószer visszanyerhető, megfogható, nem szennyezi a környezetet. A szárító levegő a direkt szárítót általában forrón hagyja el, tehát annak a hőmennyiségnek, amit a felmelegítésére fordítottunk, nagy része elvész, a szabadba távozik. Elvileg tehát az indirekt szárító hőkihasználása jobb, bár könnyen lehet, hogy a hosszú szárítási idő alatt a hőveszteség el is viszi ezt a megtakarítást.

Abban a reményben, hogy valami újat mondtunk, várjuk hozzászólásaikat, érdeklődésüket, kéréseiket a holimex@holimex.hu címünkön.