Ecuaciones Para Secadores

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9.10 Ecuaciones para diversos tipos de secadores

Aire recirculado (6) ‘I Calentador (4) 4 t

(1)

1

Aire fresco (3)

b

b
Secador

0 Aire
húmedo . Sólido húmedo XI, Ts I

Sblido seco

F IGURA 9.10-4.

Proceso de flujo para la recirculacibn

de aire en un secador.

9.10D Secador continuo a contracorriente
1. Introducción y perfìles de temperatura. El secadocontinuo representa ciertas ventajas sobre el secado por lotes. Casi siempre es posible usar equipos de tamaflo más pequefio y el producto tiene un contenido de humedad más uniforme. En un secado continuo, el sólido se desplaza por el secador en contacto con una corriente de gas paralela o a contracorriente del sólido. En la operación adiabática a contracorriente, el gas caliente de entrada tienecontacto con el sólido que sale ya seco. En la operación adiabática en paralelo, el gas caliente de entrada se pone en contacto con el sólido húmedo. En la figura 9.1 O-5 se muestran los perfiles típicos de temperatura para el gas TG y el solido Ts en un secador continuo a contracorriente. En la zona de precalentamiento, el sólido se calienta hasta la temperatura de bulbo húmedo o de saturaciónadiabática. En esta zona se produce poca evaporación y casi siempre se pasa por alto cuando se trata de un secado a temperaturas bajas. En la zona de velocidad constante 1 se evaporan la humedad sin combinar y la superficial, mientras la temperatura del sólido permanece esencialmente invariable y equivale a la temperatura de saturación adiabática, cuando el calor se transfiere por convección. Lavelocidad de secado seria constante en este caso, pero la temperatura del gas varía y también la humedad. El contenido de humedad llega hasta el valor crítico &, al final de este periodo. En la zona II se evaporan la humedad superficial no saturada y la saturada, y la humedad combinada, mientras el sólido se seca hasta el valor final X2. La humedad del gas de entrada a la zona II es Hz y

velocidad

I8 I I

I I I I Distancia a través del secador

Cap. 9 Secado de materiales de proceso

629

sale con humedad HC. Puede emplearse la expresión de balance de materia, ecuación (9.1 O-23) para calcular HC como sigue: -_ ---. -..._ .-‘...,_
M-G - x,> = WC - Hz)

(9.10-31)

donde LS esta en kg de sólido secoth y G esta en kg sólido secoih.
2. Ecuación para el periodo de velocidadconstante. La velocidad de secado en la región de velocidad constante de la zona 1 sería invariable si no existieran condiciones cambiantes del gas. La velocidad de secado de esta sección se obtiene mediante una ecuación similar a la (9.6-7), R=k,MB(Hw-H)=$(T,--TV) -.. -. . . (9.10-32)

../“--’

J

El tiempo de secado esta dado por la ecuación (9.6-l) usando XI y X, como límites. t= + x’ ox ( JJx,R
(9.10-33)

,!

donde AILs es la superficie expuesta al secado en m2/kg de sólido seco. Sustituyendo la ecuación (9.10-32) en la (9.10-33) y dx por (G/LJ dh,
(9.10-34)

donde G = kg de aire secoih, LS = kg de sólido seco/h y A/Ls = m2/kg de sólido seco. Esta expresión se puede integrar por métodos gr&os. Para el caso de TV o Hw es constante para un secado adiabático, se puede integrar laecuación (9.10-34).
/” L ln Hw-Hc Hw-H, (9.10-35)

..J ,,./

Esta expresión se puede~modiñcar para usar la medida lög&ca de la diferencia de humedad.

,_. _’ ,/ -fk)-(4~ -HI) MLM = WV L_ 1n[!HFv - fk)/wv - H,)]

= ln[(Hw

-:i)gw -HI)]

1

(9S10-36)

Al sustituir la ecuación (9.10-36) en la (9.10-35), se obtiene otra posible-ecuación para la resolución:
(9.10-37)

(9.10-38)630

9.11 Liojiliznción de moterinles biológicos

3. Ecuación para el periodo de velocidad decreciente. Si el secado de la superficie no saturada, Hw es constante para el secado adiabático, la velocidad de secado depende directamente de X, como

en el caso de la ecuación (9.7-9) y se puede aplicar -59.10-32): -,

Al sustituir la ecuación (9.10-39) en la (9.6-l),
(9.10-40)

Al...