【물질전달】 3강. 건조모델

3강. 건조모델

 

추천글 : 【물질전달】 물질전달 목차 

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1. 건조곡선 [본문]

2. 항률건조모델 [본문]

3. 감률건조모델 [본문]

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1. 건조곡선(건조특성곡선, drying characteristic curve) [목차]

 

출처 : 서울대학교 수확후 공정공학 수업

Figure. 1. 건조특성곡선^]

 

⑴ 용어 (추후 업데이트)

① 건감률 : 단위 시간당 함수율의 감소량

⑵ 예열기간(warming-up period) : A → B

① 온도 : 재료의 온도가 건조공기의 습구온도까지 상승하는 기간

② 함수율 : 습구온도에 도달하기 전이므로 함수율 변동 미미

③ 건조속도 : 서서히 증가

⑶ 항률건조기간(constant rate period) : B → C

① 온도 : 재료의 표면온도가 습구온도에서 일정 

② 함수율 : 건조시간에 비례하여 직선적으로 감소

③ 건조속도 : 일정 

④ 재료 내부의 수분 이동속도 ＞ 증발속도 : 표면이 항상 포화상태

⑷ 감률건조기간(falling-rate period) : C → D

① 온도 : 재료의 표면온도가 건조공기의 건구온도까지 상승 

② 함수율 : 감소

③ 건조속도 : 임계함수율(critical moisture content)을 기점으로 계속 느려짐

④ 재료 내부의 수분 이동속도 ＜ 증발속도 : 표면건조가 시작

⑸ 제2차 감률건조기간(secondary falling-rate period) : D → E

① 온도 : 재료의 표면온도가 건조공기의 건구온도보다 높음

② 함수율 : 감소

③ 건조속도 : 감소 

○ 이유 1. 열이 재료의 가열에도 소비되므로

○ 이유 2. 표면 완전건조 이후 수분 증발면이 재료 내부로 이동하므로

 

 

2. 항률건조모델 [목차]

⑴ 정의 : 항률건조기간에서의 건조모델

① 자유수의 증발속도와 같음

② 요인 : 외부요인만 존재

○ 외부요인 : 열풍의 온도, 습도, 풍속

⑵ 수식화 : 확산에 의한 물질수송(mass transport by convection) 식을 이용

 

 

① 식의 구성 : unit conversion을 이용하면 쉽게 이해할 수 있음

② 증발잠열(latent heat of vaporization) : 100 ℃ 물 → 100 ℃ 수증기. 539 kcal / kg

③ 열풍이 평판상 재료에 평행하게 흐르는 경우

 

 

④ 열풍이 평판상 재료에 수직으로 흐르는 경우

 

 

 

3. 감률건조모델 [목차]

⑴ 정의 : 감률건조기간에서의 건조모델

① 수분이동속도가 중요하게 관여

② 요인 : 내부요인과 외부요인이 존재

○ 외부요인 : 열풍의 온도, 습도, 풍속

○ 내부요인 : 재료의 성분, 구조, 형상, 함수율, 평형함수율 

⑵ 재료 내부에서의 수분이동

① 원리 1. 수분 확산(liquid diffusion) : 수분의 농도구배가 원동력. 수분이동의 대부분 

② 원리 2. 수증기 확산(vapor diffusion) : 수증기 분압구배가 원동력

③ 원리 3. 온도 확산(thermal diffusion) : 온도구배가 원동력

⑶ 기본 수분확산모델 

① 가정 : 재료의 형상이 구형

② (참고) 구형좌표계(r, θ, Φ)에서 물질보존식 

 

 

③ 수식화

 

 

④ 초기 조건

 

 

⑤ 수분확산방정식의 엄밀해

 

 

⑥ 수분확산계수 D 

 

 

⑷ 축소 수분확산모델 : 부정확

 

 

⑸ Newton 모델 : 부정확. Newton의 냉각법칙에서 발상

 

 

⑹ Page 모델 : Newton 모델의 변형. 박층건조모델에서 자주 사용됨

 

 

① 벼 

 

 

② 보리 

 

 

③ 옥수수 

 

 

⑺ 후층건조모델(deep bed drying model) : 시뮬레이션 모델

 

 

입력: 2019.10.18 13:10