3-3.건조의 열수지 식(熱収支式)

3-3.건조의 열수지 식(熱収支式) - 건조의 과학

열수지이란, 한 계에 들어간 열량과 나간 열량,및 계의 내부에서의 발열, 흡열의 총화입니다.

에너지 보존의 법칙에 의해 이러한 양은

(계가 갖는 열량의 변화) = (계에 들어가는 열량) – (계에서 나오는 열량) + (계 내부의 발열량) – (계 내부의 흡 열량)

이라고 하는 식이 됩니다.

건조 공정에서는, 위치에너지, 운동 에너지 및 일 등에 의한 열변화량은 지극히 작고,
무시할 수 있을 테니까, 검토 요소로부터 생략할 수 있습니다.
또한, 공장이나 연구소 등의 일반적인 환경에서는 (계가 갖는 열량의 변화) 0입니다.
더욱, 건조 공정에서는, 발화나 자기발열은하지 않는 것으로 여겨지고 있으므로, (발열량)도 0입니다.

0을 대입하면

0 = (계에 들어가는 열량) – (계에서 나오는 열량) + 0 – (계 내부의 흡 열량)

식을 정리하면

(계에 들어가는 열량) = (계에서 나오는 열량) + (계 내부의 흡 열량)

또는,

(계 내부의 흡 열량) = (계에 들어가는 열량) – (계에서 나오는 열량)

이라고 하는 식이 됩니다.

계에 들어가는 열량이란, 히터의 열량x계에 작용하는 효율%이 됩니다.
계로부터 나오는 열량이란, 재료에서 방사,또는 열전도되는 열량입니다.

계내부의 흡량이란, 재료의 승온에 사용되는 열량과, 물이 증발하기 위해서 사용하는 열량입니다.
물이 증발하기 위해서 사용하는 열을 「중발열蒸発熱」 또는 「기화열気化熱」이라고 말합니다.
가열 건조는 증발열을 연속 공급하여 건조를 촉진하는 방법입니다.

<< 물 1g의 증발열 >>

온도 ℃ 0℃ 20℃ 40℃ 60℃ 80℃ 100℃
증발잠열 2502J 2454J 2407J 2359J 2309J 2257J

<< 예 물1g를 100w의 히터로 가열 건조하는 가열 시간을 요구한다 >>

이것을 아래의 조건에서 식에 적용시켜 보겠습니다.

대기압아래에서 20℃의 물을 1g 증발시키는것에는 2454J필요입니다.

계 내부의 흡 열량 = 2454J

계에 들어가는 열량 = 히터의 열량 100w = 100J / s ※ 1W는 1J / s입니다.

계에 작용하는 효율 = 조건 1 : 100 % 조건 2 : 50 %
계에서 나오는 열량 = 조건 1 : 0 조건 2 : 20J / s

Xs = (계 내부의 흡 열량) / (계에 들어가는 열량 – 계에서 나오는 열량)

조건 1

Xs = ( 2454J) / (100Jx1.0- 0J)

Xs = 24.54s

약 25 초 가열이 필요합니다.

조건 2

Xs = ( 2454J) / (100Jx0.5- 20J)

Xs = 81.8s

약 82 초 가열이 필요합니다.

같은 대상물을 같은 히터로 가열해도, 조건이 다르면 가열 시간에 3배이상의 차이가 날 것도 있습니다.

열풍 건조에 최적의 히터 안내입니다

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