دانلود مقاله مراحل کار در برج تقطیر سینی دار

دستور کار آزمایش: مراحل کار در برج تقطیر سینی دار: 1- ابتدا مطمئن شویم که داخل جوش آور تا ازمایع پر است.

در غیر این صورت با باز کردن شیر میان جوش آور و منبع ذخیره آن را به سطح مورد نظر می رسانیم.

2- دو عدد از آلمان های حرارتی جوش آور (REBOIER) را روشن می کنیم و به اندازه cc200 از شیر زیر مخزن جوش آور نمونه گرفته و درصد الکل را خوراک داخل آن اندازه می گیریم.

3- شیر ورودی به منبع محصول پایین برج را باز می کنیم وشیر ورودی به جوش آور از پایین برج را می بندیم.

4- هنگامی که از طول کندانسور گرم شده آب کندانسور را تا حداقل ممکن باز می کنیم به گونه ای که از آن بخار خارج نگردد.

5- گرمکن بالای برج را روشن می کنیم و سپس شیر مخزن محصول را می بندیم تا سیستم به صورت ( Total Reflux ) کار کند.

6- هنگامی که دمای کلیه سینی ها به مدت 10-15 دقیقه ثابت شد.، دیگر سیستم یکنواخت است، دماهای طول برج و جوش آور و آب خروجی از کندانسور را اندازه می گیریم.

7- دبی آب خروجی از کندانسور را اندازه گرفته همچنین درصد خلوص الکل را اندازه‌گیری می کنیم.

« محاسبات» وزن مولکولی اتانول= وزن مولکولی آب = فاصله بین هر سینی = Cm20 تعداد سینی ها = 16 عدد فشار عملیاتی = atm1 قطر هر سینی = 2 قطر برج = Cm20 ارتفاع برج =m 7/3 دمای جوش اتانول = چگالی مایع اتانول = کشش سطحی اتانول= دمای آب خروجی از مبدل دمای آب شهد = حجم الکل دریافتی= u=1/37 eitn زمان کل آزمایش = t=21/42 min درصد الکل اولیه = 8% درصد الکل در محلول = 69% گرمای نهان تبخیر الکل الکل زمان آزمایش :Base دبی الکل الف – محاسبه سرعت بخار در برج و حداکثر سرعت مجاز بخار ‌چگالی ؟؟؟؟

سطح برج مقطع فاصله بین هر سینی از روی دیاگرام = سرعت مجاز بخار سطح نرمال شدت جریان گاز سطح نرمال سرعت بخار در برج سرعت بخار در برج 4/0 سرعت مجاز بخار می باشد.

ب) محاسبه دی بخار و مایع در داخل سیستم برحسب 110 ج) موازنه حرارت برای کل سیستم: گرمایی که الکل دریافت کرده است د- تعداد سینی‌های تئوریک را محاسبه کنید.

بدلیل این که خوراک در دمای حباب وارد می شود مایع اشباع 1- معادله خط کالا بالای برج 2- معادله خط کار پایین برج: 3- معادله خط خوردک تعداد سینی های تئوری N=7 تعداد سینی ها با استفاده از منحنی تعادلی آب – اتانول و روش MC cabe Thiele تعداد سینی های تئوری تعداد سینی های حقیقی ه) راندمان کلی برج و راندمان مرفوی راندمان کلی برج راندمان مرفوی غلظت حقیقی بخار خروجی از سینی غلظت حقیقی بخار ورودی به سینی غلظت بخار در حال تعادل با مایع خروجی از سینی راندمان کل ضریب زاویه خط تعادل ضریب زاویه خط تبادل بازده مرفوی برای هر سینی خشک کن دوار Rotary Drger هدف آزمایش: روش های بسیار زیادی برای خشک کردن مواد جامد تر در صفت وجود دارد که یکی از متداول ترین این راه ها، استفاده از خشک کن دوار است که هدف از انجام این آزمایش آشنا شدن با این نوع خشک کن و عواملی که در طراحی خشک کن و مقدار مواد خشک شونده و مقدار رطوبت سطحی تبادل شده موثر می باشند راهبورد بررسی قرار می دهد تئوری آزمایش: شرح دستگاه آزمایش: خشک کن دوار از قسمت های زیر تشکیل شده اشت: 1) دهنده ی هوا 2) کژمکن هوای ورودی که بیشترین ظرفیت آن 30 کیلووات است ولی طوری وصل شده که 7 کیلووات در حالت عادی کار می کند و در این صورت 3 عدد از کلیدها برای کار کردن کافی است.

3) خشک کن از دو قسمت و یک قسمت متحرک تشکیل گردیده است و ورودی مواد در قسمت ثابت و خروجی مواد در قسمت انتهای آن است و دارای محوری برای تغییر زاویه می باشد 4) سیکلون در خروجی مواد 5) کیسه خروج مواد خشک شده تئوری آزمایش: خشک کردن جامدات: به طور کلی، خشک کردن جامد یعنی حذف مقدار نسبتاً کمی آب یا مایع دیگر از آن ماده جامد برای کاهش دادن محتوی مایع باقی مانده تا یک مقدار پایین قابل قبول، خشک کردن معمولاً محرله نهایی مجموعه ای از عملیات است، و محصول خشک کن اغلب برای بسته بندی نهایی آماده است.

آب یا سایر مایعات را می توان به طور مکانیکی با فشار یا نیروی سانتریفوژ، یا به طور گرمایی با تبخیر از جامدات حذف کرد.

در این فصل فقط درباره خشک کردن گرمایی توسط تبخیر بحث می شود.

حذف مایع به طور مکانیکی معمولاً ارزان تر از روش گرمایی است و لذا بهتر است محتوی مایع ماده، قبل از ورود بخ خشک کن گرم، تاحد امکان کاهش داده شود.

محتوی مایع ماده خشک شده از محصولی به محصول دیگر تفاوت می کند.

گاهی، محصول حاوی هیچ مایعی نیست و کاملاً خشک نامیده می شود.

اغلب، محصول حاوی مقداری مایع است.

مثلاً، نمک طعام خشک حاوی 5/0% آب، در حدود 4% زغال سنگ خشک، و در حدود 8% کازئین خشک است.

خشک کردن یک واژه نسبی است و صرفاً به این معنی است که محتوی مایع از مقدار اولیه تا مقدار نهایی قابل قبولی کاهش یافته است.

جامداتی که خشک می شوند به صورت های مختلفی هستند- پولکلی، دانه ای، بلوری، پودری، تیغه ای، یا ورقه ای پیوسته- و خواص گوناگونی دارند.

مایعی که تبخیر می شود ممکن است روی سطح جامد باشد، مانند خشک شدن بلورهای نمک، کاملاً داخل جامد باشد، مانند حذف حلال ازیک ورقه پلیمر، یا قسمتی از آن در خارج و قسمتی در داخل باشد.

خوراک بعضی خشک کن ها مایعی است در عملیات بی مراقبت یا در محیط بسیار گرم مقاومت کند، یا ممکن است نیازمند مراقبت در دماهای کم یا متوسط باشد.

لذا، انواع خشک کن های تجارتی در بازار موجودند اختلاف عمده آن ها مربوط به روش حذف جامدات در ناحیه خشک کردن و روش انتقال گرماست.

دسته بندی خشک کن ها: هیچ روش ساده ای برای دسته بندی خشک کن ها وجود ندارد.

بعضی از آن ها به صورت پیوسته و بعضی به صورت ناپیوسته کار می کنند، بعضی از آن هخا جامدات را هم می‌زنند، وبعضی اساساً هم نمی زنند.

برای کاهش دمای خشک کردن می توان از عمیلات در خلأ استفاده کرد.

بعضی خشک کن ها تقریباً هر ماده ای را فراوری می کنند، در حالی که بعضی دیگر فقط خوراک های خاصی را می پذیرند.

تقسیم بندی های اصلی به صورت زیر است: (1) خشک کن هایی که در آن ها جامد مستقیماً در معرض گاز داغ (معمولاً هوا) قرار می گیرد، (29 خشک کن هایی که در آن ها گرما از یک محیط خارجی مانند بخار آب در حال چگالش به جامد منتقل می شود، و این انتقال معمولاً از سطح فلزی که جامد با آن در تماس است روی می دهد (مرجع 5) و (3) خشک کن هایی که با انرژی الکتریکی، تشعشعی، یا با انرژی میکروبوی گرم می شوند.

خشک کن هایی را که در آن ها جامدات در معرض داغ قرار می‌گیرند خشک کن های آدیاباتیک یا خشک کن های مستقیم، و خشک‌کن هایی را که در آن ها گرما از یک محیط خارجی انتقال می یابد خشک کن های غیر آدیاباتیک یا غیر مستقیم می گویند.

در بعضی از دستگاه ها، خشک شدن آدیاباتیک و غیرآدیاباتیک با هم انجام می شود، و آن ها را خشک کن های مستقیم – غیر مستقیم می گویند.

فراوری جامدات در خشک کن ها اغلب خشک کن های صنعتی در قسمتی از سیکل خشک شدن یا در تمام آن جامدات ذره ای را فراوری می کنند.

بعضی از خشک کن ها نیز قطعات بزرگ سرامیکی با ورقه های پلیمری را خشک می کنند.

در این جا فقط الگوهای مختلف حرکت ذرات جامد را در خشک کن ها به عنوان مبنایی برای فهم خشک کردن را بررسی می کنیم.

در خشک کن های آدیاباتیک، جامدات به صورت های زیر در معرض گاز قرار می گیرند.

1- گاز در عرض سطح بستر جامدات یا در عرض یک یا دو وجه ورق یا فیلم پیوسته دمیده می شود .این فرایند را خشک کردن با گردش عرضی می گویند.

2- گاز در بستر جامدات دانه درشت، که برروی غربالی قرار دارند، دمیده می شود.

این را خشک کردن با گردش یکسره می گویند.

مانند خشک کردن با گردش عرضی، در این حالت نی سرعت گاز کم است تا از همراه بری ذرات جامد جلوگیری شود.

3- جامدات در جریان گازی که با سرعت کم حرکت می کند به طرف پایین می‌ربارند، و اغلب مقداری ذرات ریز همراه با گاز منتقل می شوند که مطلوب نیست.

4- برای سیال سازی بستر، گاز با سرعت کافی از جامدات می‌گذرد در نتیجه، مقداری ذرات ریز همراه گاز برده می شوند.

5- تمام جامدات در جریان گاز با سرعت زیاد همراه برده می شوند و به طور پنوماتیکی از یک مخلوط کن به جداساز مکانیکی حمل می شوند.

در خشک کن های غیرآباتیک، تنها گازی که باید حذف شود حلال یا آب تبخیر شده است، ولی گاهی مقدار کمی گاز رویش (اغلب با نیتروژن) از دستگاه عبور می کند.

اختلاف اصلی خشک کن های غیرآدیاباتیک مربوط به روش قرار گرفتن جامدات در معرض سطح گرم یا سایر منابع گرمایی است.

1- جامدات روی یک سطح افقی، که ساکن است یا سرعت کمی دارد، پهن و «پخته» و خشک می شوند.

سطح را می توان به طور الکتریکی، یا با انتقال گرما از سیالی مانند بخار آب یا آب داغ، گرم کرد.

از گرم کن تشعشعی که بالای جامدات قرار دارند نیز استفاده می شود.

2- جامدات توسط همزن یا نوار نقاله پیچی یا پرده‌دار روی یک سطح گرم، که معمولاً استوانه ای است، حرکت می کنند.

3- جامدات تحت تاثیر وزن خود روی یک سطح گرم شیب دار می لغزند یا برای مدتی همراه سطح به طرف بالا حمل می شوند و سپس به محل جدید می لغزند ( به خشک کن های چرخان نگاه کنید).

اصول خشک کردن: به علت گستره وسیع موادی که در یک دستگاه تجارتی خشک می شوند و انواع گوناگون خشک کن ها هیچ نظریه واحدی برای خشک کردن که تمام انواع مواد و خشک کن ها را فرگیرد وجود ندارد.

تنوع شکل و اندازه مواد، تعادل های رطوبت، مکانیزم انتقال رطوبت در جامد، و روش تامین گرمای مورد نیاز در تبخیر، از علل این موضوع هستند.

در این رابطه، از اصول کلی استفاده می شود.

خشک کن ها به ندرت توسط مصرف کننده طراحی می شوند و از شرکت هایی که متخصص طراحی و ساخت خشک کن ها هستند خریداری می شوند.

الگوهای دما در خشک کن ها: نحوه تغییردما در خشک کن به جنس و محتوی مایع خوراک، دمای محیط گرمایی، زمان خشک شدن، و دمای مجاز نهایی جامدات خشک دارد.

البته، الگوی تغییرات در خشک کن های مختلف مانند هم است.

در یک خشک کن ناپیوسته با محیط گرمایی دما ثابت دمای جامدات خیس از مقدار اولیه، ، تا دمای تبخیر اولیه، ، به طور نسبتاً سریع افزایش می یابد.

در خشک کن غیرآدیاباتیک و بدونگاز روبش، اساساً نقطه جوش مایع در فشار موجود در خشک کن است.

در صورت استفاده از گاز روبش، یا اگر خشک کن آدیاباتیک باشد، برابر با دمای حباب خیس گاز یا نزدیک ان است (اگر گاز هوا باشد و مایعی که باید تبخیر شود آب باشد، دمای حباب خیس با دمای اشباع آدیاباتیک برابر است) خشک شدن ممکن است برای مدتی طولانی در روی دهد، اما اغلب پس از مدت کوتاهی، با تشکیل ناحیه جامدات خشک در نزدیک سطح، دمای جامدات خیس تدریجاً افزایش می یابد.

دمای تبخیر به مقاومت های موجود در برابر انتقال گرما و انتقال جرم در ناحیه خشک، و همچنین به مقاومت موجود در لایه مرزی بستگی دارد.

در مراحل نهایی خشک شدن، دمای جامدات تا مقدار که کمی بیش تر است، سریعاً افزایش می یابد.

زمان خشک شدن، از چند ثانیه تا چندین ساعت است.

جامدات در قسمت بیش تر سیکل خشک شدن یا فقط درکسر کوچکی از آن در دمای هستند.

دمای محیط گرمایی اغلب ثابت است یا ممکن است ضمن خشک شدن به طور برنامه ریزی شده تغییر کند.

در یک خشک کن ایده آلی، هر ذره جامد در سرراه خود از ورودی تا خروجی خشک کن از یک سیکل مشابه می گذرد.

در عملیات پایا، دما در نقطه معینی از خشک کن پیوسته مقدار ثابتی دارد، اما در امتداد طول خشک کن تغییر می کند.

ورودی جامدات و خروجی گاز در سمت چپ، و ورودی گاز و خروجی جامدات در سمت راست اند.

در اینجا نیز جامدات از تا سریعاً گرم می شوند.

ضمن خشک شدن، دمای تبخیر ممکن است تغییرکند.

ولی دمای حباب خیس ثابت می ماند.

در نزدیک ورودی گاز، جامدات ممکن است در طول نسبتاً کوتاهی از خشک کن تا دمای خیلی بیش تر از گرم شوند، زیرا انرژی مورد نیاز برای گرم کردن جامدات خشک، در مقایسه با انرژی مورد نیاز برای تبخیر، کم است.

برای مواد حساس به گرما، خشک کن طوری طراحی می شود که را نزدیک نگه می دارد.

گاز داغ با دمای ، و معمولاً با رطوبت کم، وارد خشک کن می شود، به علت تغییرات نیروی محرک (اختلاف دما) و تغییر ضریب کلی انتقال گرما در فرایند خشک شدن، نمایه دمای گاز ممکن است شکل پیچیده ای داشته باشد.

انتقال گرما در خشک کن ها: خشک کردن جامدات خیس، طبق تعریف، یک فرایند گرمایی است.

گرچه این فرایند اغلب توسط پخش در جامد یا گاز به طرز پیچیده ای انجام می شود.

بسیاری از مواد را صرفاً می توان تا بالای نقطه جوش- شاید خیلی بالاتر- گرم کرد تا آخرین قطره ماده جذب شده حذف و جامد خشک شود.

مثلاً، جامدات خیس با قرار گرفتن در بخار آبی که بسیار فوق گرم است خشک می شوند.

در اینجا هیچ محدودیتی برای پخش وجود ندارد، مسئله صرفاً به انتقال گرما مربوط می شود.

البته، در اغلب خشک شدن های آدیاباتیک، پخش در فاز جامد یا گاز روی می دهد اما، اغلب، آهنگ‌های خشک شدن بیش به ضرایب انتقال گرما بستگی دارند تا به ضرایب انقال جرم، بسیاری از خشک کن ها صرفاً براساس انتقال گرما طراحی می شوند.

محاسبه بار گرمایی.

گرما برای منظورهای زیر در خشک کن به کار می رود: 1- گرمایش خوراک (جامدات و مایع) تا دمای تبخیر.

2 تبخیر مایع 3- گرمایش جامدات تا دمای نهایی آن ها.

4- گرمایش بخار تا دمای نهایی اش.

موارد 1، 3، 4 در مقایسه با مورد 2، اغلب قابل صرف نظرند.

در حالت کلی، آهنگ کل انتقال گرما را به صورت زیر می توان محاسبه کرد.

اگر جرم جامدات کاملاً خشکی باشد که در زمان واحدخشک می شوند و و ، به ترتیب، محتوای اولیه و نهایی جرم مایع برای جرم واحد جامد کاملاً خشک باشند، در این صورت مقدار انتقال گرما برای جرم واحد عبارت است است از : (1) که در آن، دمای خوراک دمای تبخیر دمای نهایی جامدات دمای نهایی بخار گرمای تبخیر به ترتیب گرمای ویژه جامد، مایع و بخار معادله (1) برمبنای گرماهای ویژه متوسط در گستره دمای ورودی تا خروجی و برمبنای گرمای تبخیر در بیان شده است البته، اگر تبخیر در گستره‌ای از دماها روی دهد، معادله (1) هنوز به کار می‌رود، زیرا تغییر کلی آنتالپی از مسیر پیموده شده بین حالت های ابتدایی و انتهایی مستقل است.

دریک خشک کن آدیاباتیک، گرمای داده شده به جامدات، مایعات، و بخار، همان طور که از معادله (1) پیداست، از سرمایش گاز ناشی می‌شود.

با موازنه گرمایی برای یک خشک کن آدیاباتیک پیوسته، (2) که در آن، آهنگ جرمی گاز خشک گرمای مرطوب گاز در رطوبت ورودی ضرایب انتقال گرما: در محاسبات خشک کن، معادله اصلی انتقال گرما به کار می رود: (3) که در آن، ضریب کلی مساحت انتقال گرما اختلاف متوسط دما (نه لزوماً اختلاف دمای میانگین لگاریتمی) گاهی A و معلوم‌اند و ظرفیت خشک کن را از مقدار محاسباتی یا اندازه گیری شده U می توان تخمین زد.

برای خشک کن های سینی دار و خشک کن های نقاله ای،A مساحت سطح افقی است که جامدات خیس را حمل می کند برای خشک کن های استوانه ای (بشکه ای )، A مساحت سطح فعال استوانه (بشکه) است، و برای خشک کن هایی مانند خشک کن های نقاله پیچی یا خشک کن های چرخان، تعیین مساحت مؤثر انتقال گرما و انتقال گرما و انتقال جرم مشکل است.

این خشک کن ها بر مبنای ضریب حجمی انتقال گرما، ، طراحی می شوند، که در آن a مساحت انتقال گرما (مجهول) برای حجم واحد خشک کن است.

معادله خشک کن است.

معادله مربوط به صورت زیر است.

که در آن، ضریب حجمی انتقال گرما، یا حجم خشک کن، یا در اغلب خشک کن‌ها، هیچ رابطه کلی برای انتقال گرما وجود ندارد، و ضرایب را باید به طور آزمایشی تعیین کرد.

اغلب ضرایب تدریجی کم و بیش برمبنای تعریف ها اختیاری انتقال گرما و اختلاف دمای متوسط هستند.

بعداً، در این فصل، ضرایب تجربی را برای بعضی از انواع خشک کن ها می آوریم هنگام استفاده از این رابطه ها، تعریف ها و آحاد U و A باید به دقت ورارسی کرد.

واحدهای انتقال گرما: بعضی از خشک کن های آدباتیک، به خصوص خشک کن های چرخان، برحسب تعداد واحدهای انتقال گرمایی شان، ارزیابی می شوند.

برای مبدل دوسیالی، واحدهای انتقال گرما معمولاً برمبنای جریان با ظرفیت کم‌ترند، اما خشک کن ها همیشه برمبنای گاز هستند.

تعداد واحدهای انتقال گرما در یک خشک کن با رابطه زیر داده می‌شود.

(5) (6) وقتی محتوی اولیه مایع در جامدات زیاد است و بیش تر گرما برای تبخیر به کار می‌رود، را به صورت اختلاف میانگین لگاریتمی بین دمای حباب خشک و دمای حباب خیس می توان گرفت.

در این صورت (7) برای سیستم آب – هوا و معادله (24-6) به صورت زیر درمی آید.

(8) در معادله (8) که ، که ممکن است درست باشد یا نباشد.

در محاسبات اغلب از این فرض استفاده می شود زیرا معمولاً معلوم نیست.

بعداً، تحت عنوان «دستگاه خشک کن»، درباره طول واحد انتقال و تعداد واحدهای انتقال در یک طرح مناسب بحث می شود.

تعادل های فازی داده های تعادلی برای جامدات مرطوب معمولاً به صورت رابطه هایی بین رطوبت نسبی گاز و محتوی مایع جامد، برحسب جرم مایع برای جرم واحد جامد کاملاً خشک، داده می شوند، منحنی هایی از این نوع تقریباً مستقل از دما هستند.

تبدیل طول در این منحنی ها به رطوبت های مطلق، برحسب جرم بخار برای جرم واحد گاز خشک، کار آسانی است.

در ادامه این قسمت، فقط برای سیستم هوا- آب بحث می شود اما باید به خاطر داشت که اصول داده شده برای سایر گازها و مایعات نیز به کار می روند.

وقتی جامد خیسی با هوایی که رطوبت آن کم تر از محتوی رطوبت جامد است تماس می گیرد.

همان طور که در منحنی تعادلی رطوبت نشان داده شده است، جامد گرایش دارد رطوبت خود را از دست داده و خشک شود و با هوا به تعادل برسد.

وقتی هوا از جامدی که با آن تماس می گیرد مرطوب تر است.

جامد از هوا رطوبت می گیرد تا تعادل برقرار شود.

در فازه های سیال، پخش از طریق اختلاف غلظت، که برحسب کسرهای مولی بیان می شود، روی می دهد.

البتهع در جامدات خیس، واژه کسر مولی ممکن است مفهوم چندانی نداشته باشد، و، برای سهولت در محاسبات خشک کردن، محتوی رطوبت تقریباً همیشه برحسب جرم آب برای جرم واحد جامد کاملاً خشک بیان می شود.

در تمام این فصل، از این روش استفاده می شود.

رطوبت تعادلی و رطوبت آزاد: هوایی که وارد خشک کن می شود به ندرت کاملاً خشک است بلکه حاوی مقداری رطوبت است و رطوبت نسبی معینی دارد.

برای هوا با رطوبت معین، محتوی رطوبت جامدی که از خشک کن خارج می شود نمی تواند کم تر از محتوی رطوبت تعادلی متناظر با رطوبت هوای ورودی باشد.

آن قسمت از آب موجود در جامد خیس را که نمی توان توسط هوای ورودی، به علت رطوبت، حذف کرد رطوبت تعادلی می گویند.

آب آزاد اختلاف بین محتوی کلی آب جامد و محتوی آب تعادلی است.

اگر رطوبت کلی و رطوبت تعادلی باشد، رطوبت آزاد X عبارت است از در محاسبات خشک کردن، X مورد توجه قرار می‌گیرد، نه آب مقید و نامقید: اگر یک منحنی تعادلی را ادامه دهیم تا محور رطوبت 100 درصد را قطع کند، رطوبتی که به این ترتیب تعریف می شود مینیمم رطوبتی است که این ماده می تواند دارا باشد ودر عین حال فشار بخار آن به بزرگی آب مایع در همان دما باشد.

اگر محتوی آب این ماده بیش تر از مقدار نشان داده شده در نقطه تقاطع باشد، ماده می تواند فقط فشار بخار آب در دمای جامدات را اعمال کند.

با توجه به این موضوع می توان بین دو نوع آبی که توسط ماده معینی نگه داشته می شود تمایز قائل شد.

آب متناظر با غلظت های کم تر از آنچه که توسط نقطه تقاطع منحنی با خط رطوبت 100 درصد نشان داده می شود آب مقید نام دارد، زیرا فشار بخار آن کم تر از فشار بخار آب مایع در همان دماست.

آب متناظر با غظت‌های بیش‌تر از آنچه که توسط نقاط تقاطع نشان داده می شود آب نامقید نام دارد.

موادی را که حاوی آب مقیدند اغلب مواد رطوبتی می گویند.

آب مقید در شرایط گوناگون می تواند وجود داشته باشد.

آب مایع در لوله های موبین نازک دارای فشار بخار کم تر از حد معمول می باشد زیرا تقعر سطح خیلی زیاد است، رطوبت موجود در سلول یا دیواره الیاف دچار کاهش فشار بخار می شود، و این ناشی ازجامدات حل شده در آنهاست، آب موجود در سلول یا دیواره الیاف‌دچار کاهش فشار بخار می شود، و این ناشی از جامدات حل شده در آنهاست، آب موجود در مواد آلی طبیعی دارای ترکیب فیزیکی و شیمیایی است، و این ناشی از جامدات حل شده دز آنهاست آب موجود در مواد آلی طبیعی دارای ترکیب فیزیکی و شیمیایی است، و ماهیت و مقاومت آن برحسب ماهیت و محتوی رطوبت جامد تغییر می کند.

از طرف دیگر، آب نامقید فشار بخار کامل را اعمال می کند و عمدتاً در حفره های جامد نگه داشته باشد.

ذرات بزرگ غیر متخلخل، مانند شن درشت، فقط حاوی آب نامقیدند.

نقطه تقاطع این منحنی رطوبت 100 درصد در رطوبت 26 درصد است، لذا، هر نمونه پشمی که دارای کم تر از 26 درصد آب است فقط حاوی آب مقید است.

رطوبت بیش از 26 درصد در نمونه، آب نامقید است.

مثلاً اگر نمونه دارای 30 درصد باشد، 4 درصد آن آب نامقید و 26 درصد آن آب مقید است.

اکنون فرض کنید که این نمونه با هوایی که دارای رطوبت نسبی 30 درصد است خشک شود.

منحنی 2 نشان می‌دهد که کم ترین رطوبتی که در این شرایط می توان به آن دست یافت 9 درصد است.

این مقدار به عنوان رطوبت تعادلی در این شرایط است.

اگر نمونه ای که حاوی 30 درصد رطوبت کلی است با هوایی که دارای رطوبت نسبی 26درصد، آب مقید است، اما بیش تر آن را می توان در هوا تبخیر کرد و، لذا، آب آزاد است.

لذا، آب می تواند به طور همزمان از نوع مقید و آزاد باشد (به طور جزئی به جامد متصل است، اما می تواند تبخیر شود).

تمایز بین آب مقید و آب نامقید به خود ماده بستگی دارد، در حالی که تمایز بین رطوبت آزاد و رطوبت تعادلی به شرایط خشک کردن بستگی دارد.

خشک کردن با گردش عرضی اگر انتقال و انتقال جرم هر دو با هم روی دهند، مکانیزم خشک شدن به ماهیت جامدات و نحوه اتصال جامدات به گاز بستگی دارد.

جامدات بر سه نوع‌اند: بلوری، متخلخل، و غیر متخلخل، ذرات بلوری حاوی مایع داخلی نیستند.

و خشک شدن فقط در سطح جامد روی می دهد.

البته، بستر چنین ذراتی را می توان جامد بسیار متخلخلی در نظر گرفت.

جامدات متخلخل، مانند حب های کاتالیزگر، در کانال داخلی خود مایع دارند.

جامدات غیرمتخلخل حاوی ژل های کلوئیدی (مانند صابون، چسب، و خاک رس خمیری) جامدات سلولی متراکم (مانند چوب و چرم) و بسیاری از مواد پلیمری آهنگ خشک شدن جامداتی که حاوی مایع داخلی اند به مسیر حرکت مایع و به فاصله ای که طی می کند تا به سطح برسد بستگی دارد.

این موضوع، در خشک کردن تیغه ها یا بستر جامدات با گردش عرضی اهمیت خاصی دارد.

خشک کردن با این روشکند است، معمولاً به طور ناپیوسته انجام می شود، و در اغلب عملیات خشک کردن در مقیاس وسیع از روش های سریع تر دیگری استفاده می شود، البته، این روش در تولید داروها و مواد شیمیایی حساس حائز اهمیت است، به خصوص وقتی شرایط خشک شدن باید دقت کنترل شوند.

خشک کردن در شرایط ثابت: بستری از جامدات خیس را، به عمق 50 تا mm75 (2 تا in2)، که هوا روی آن گردش می کند در نظر بگیرید.

فرض کنید که دما، رطوبت، سرعت و مقدار جریان هوا در عرض سطح خشک کن ثابت اند.

این را خشک کردن در شرایط ثابت می گویند.

توجه کنید که فقط شرایط جریان هوا ثابت‌اند، در حالی که محتوی رطوبت و سایر عوامل در جامد تغییر می کنند.

آهنگ های خشک شدن با گذشت زمان، رطوبت معمولاً افت می کند پس ازمدت کوتاهی که ماده خوراک تا دمای تبخیر گرم می شود، نمودار تقریباً خطی می شود، سپس منحنی ها به طرف افق خمیده شده، و سرانجام به صورت خط افقی در می‌آیند.

آهنگ خشک شدن، که مشتق منحنی A است، با نمودار B نشان داده شده است، این آهنگ ثابت است یا این که پس از مدتی طولانی کمی کاهش می یابد.

این زمان را اغلب دوره آهنگ ثابت می گویند.

گرچه آهنگ خشک شدن ممکن است کمی کاهش یابد.

سپس دوره آهنگ نزولی می آید، که در آن آهنگ خشک شدن بر حسب زمان به طور خطی کاهش می یابد یا از نمودارهایی پیروی می کنندکه، برحسب ماهیت جامد و مکانیزم جریان رطوبت داخلی، به طرف بالا یا به طرف پایینی تقعر دارند.

اگر جامد طوری خیس باشد که روی تمام سطح خارجی فیلم پیوسته ای از مایع وجود داشته باشد، دوره آهنگ ثابت واقعی برقرار است.آهنگ تبخیر در این حالت مانند آهنگ تبخیر مایع است.

وفصل مشترک گاز- مایع و سطح جامد در دمای حباب خیس‌اند.در ضمن خشک شدن، اگر آب توسط مکانیزم هایی با سرعت کافی از داخل خارج شود تا تمام سطح را خیس نگه دارد، می توان دوره آهنگ ثابت واقعی داشت.

بعضی از جامدات، مانند صابون، وقتی ضمن خشک شدن خیلی خیس و چروک می شوند باد می کنند.

چروک خوردگی باعث می شود سطح خیس بماند و دوره آهنگ ثابت طولانی شود.

ولی، خشک شدن سریع ممکن است باعث شود سطح ماده چروک خورده سخت و احتمالاً نفوذناپذیر شود، و توده جامد پوشیده شود به طوری که رطوبت داخلی به سهولت حذف نشود.

این اثر را سخت شدن بدنه می گویند.

هنگام خشک کردن جامدات دانه ای که در یک لایه افقی گسترده شده اند، مانند خشک کردن در خشک کن سینی دار، هوا (با بخار) جایگزین آب تبخیر شده می شود، و فصل مشترک هوا- آب به پایین سطح جامد می آید.

اگر جامد دارای منفذها با اندازه های مختلف باشد، کنش موئینگی باعث می شود منفذهای کوچک پر از مایع شوندن ولی منفذهای بزرگ خشک اند.

در این صورت آهنگ خشک شدن به کسر خیس شده سطح بستگی دارد، و کمی از آهنگ خشک شدن اولیه کم تر است.

این اثر به مقاومت های نسبی انتقال گرما و انتقال جرم در لایه مرزی روی جامد بستگی دارد.

اگر مقاومت انتقال جرم در لایه مرزی نسبتاً زیاد باشد، آهنگ خشک شدن، حتی وقتی نیمی از سطح خشک است، کم است.

وقتی عرض یا قطر مساحت های خشک درمقایسه با ضخامت لایه مرزی گاز کوچک است.

اثر بالا ناشی از این است که بخار آب می‌تواند توسط فرایند پخش از مساحت های خیس به نواحی روی منفذهای بزرگ تر پراکنده شود.

دمای سطح در یک دوره آهنگ ثابت واقعی با دمای حباب خیس برابر است.

به شرطی که انتقال گرمای تشعشعی با رسانشی در جامد وجود نداشته باشد.

البته، در عمل، ماده در یک خشک کن سینی دار احتمالاً تشعشع قابل توجهی از سینی بالایی و گرمای رسانشی زیادی از سینی پایینی دریافت می کند و، لذا، دمای تبخیر اولیه بیش تر از مشکل است، ضرایب انتقال گرما در خشک کن‌ها تقریباً همیشه با استفاده از به عنوان نیروی محرک محاسبه می شود.

در یک دوره آهنگ واقعی، که در آن دمای فصل مشترک، ، با دمای حباب خیس برابر است، آهنگ خشک شدن برای مساحت واحد، ، را از محاسبات مربوط به تبخیر از سطح آزاد مایع می توان با دقت کافی تخمین زد.

این محاسبات را بر مبنای انتقال جرم یا برمبنای انتقال گرما می توان به صورت زیر نوشت: (9) یا (10) که در آن، آهنگ تبخیر = A ضریب خشک شدن = Hy ضریب انتقال گرما = Ky ضریب انتقال جرم = MU جرم مولی بخار = T دمای گاز = Ti دما در فصل مشترک = y کسر مولی بخار در گاز = yi کسر مولی بخار در فصل مشترک گرمای نهان در دمای Ti در صورت نبود اطلاعات آزمایشی برای تخمین ضریب هوایی که به موازات سطح جامد جریان دارد، معادله ابعادی زیر داده شده است.

(11) که در آن، = hy ضریب انتقال گرما، = G سرعت جرمی، 2 De = قطر معادل کانال جریان هوا، m معادله (11) برمبنای خواص هوای است، این معادله برای اعداد رینولدز بین 2600 و 22000 است.

اگر جریان برسطح عمود باشد، درسرعت های بین 9/0 و ، معادله به صورت زیر است (12) در آحاد ، با h برحسب برحسب و De برحسب ft، ضریب در معادله (11) برابر با 01/0، و در معادله (12) برابر با 37/0 است.

آهنگ خشک شدن ثابت، Rc، به صورت زیر است (13) خشک شدن در دوره آهنگ نزولی روش های تخمین خشک شدن در دوره آهنگ نزولی بستگی دارد به این که جامد متخلخل باشد یا نامتخلخل در یک ماده نامتخلخل، به محض این که رطوبت سطحی بیش تری نداشته باشد، خشک شدن بیش تر فقط در آهنگی که تحت تأثیر پخش رطوبت داخلی به طرف سطح است روی می دهد.

در یک ماده متخلخل، سایر مکانیزم ها ظاهر می شود، و تبخیر به جای این که درسطح روی دهد ممکن است در داخل جامد انجام گیرد.

جامدات نامتخلخل: توزیع رطوبت دریک جامد نامتخلخل نوعی به طور کیفی با این فرض به دست می آید که رطوبت، از طریق پخش در جامدات جریان می یابد.

این توزیع با توزیع نظری کمی متفاوت است، عمدتاً به خاطر این که پخشندگی برحسب محتوی رطوبت خیلی تغییر می کند و به خصوص در برابر چروک خوردگی حساس است.