گزارش کار کامل تعیین نفوذ رطوبت در هوا

هدف آزمایش:

تعیین نفوذ رطوبت در هوا

وسایل مورد نیاز:
 آون، شیشه ساعت، ترازو، کرنوم‌تر (زمان سنج)
مواد مورد نیاز:
باقلا
تئوری:
انواع خشک کن:
خشک کن دوار مستقیم: این نوع خشک کن معمولاً شامل یک استوانه فلزی ساده بود و برای درجه حرارتهای پایین و یا متوسط مناسب می‌باشد. برای درجه حرارتهای عملیاتی که در حد پایین می‌باشد از فلزات با خواص مناسب آن را ساختهاند.
خشک کن لوله بخار غیرمستقیم: این نوع خشک کن شامل یک استوانه ساده است که مجهز به یک، دو و یا سه ردیف لوله می‌باشد ودر هنگام عملیات حاوی سیال حرارتی است و در داخل استوانه به صورت طولی نصب شدهاند. این نوع برای خشک کن‌هایی که دارای درجه حرارت بخار (سیال حرارتی) هستند مناسب می‌باشد و برای خشک کردن موادی که به آلودگی حساس هستند و نباید در تماس با گاز احتراق باشند کاربرد دارد.
خشک کن کرکردهای: در این خشککن گاز در داخل بسته سیر لوله می‌شود و مانند خشک کن‌های دوار مستقیم برای درجه حرارتهای پایین و متوسط مناسب است.
خشک کن مستقیم کرکرهای: هوای داغ (یا هوای سرد) ازمیان کرکره‌ها به داخل استوانه دوار دو جداره دویده می‌شوند و از لای کرکره‌ها عبور کرده و به داخل بستر مواد جامد دمیده می‌شود و در این حال استوانه یا شل می‌چرخد وجود پرههای کرکرهای مانند باعث می‌شود که هوای داغ به صورت یکنواخت به بستر مواد جامد رسیده و عمل انتقال حرارت و جرم بهتر صورت گیرد.

هدف آزمایش:

تعیین نفوذ رطوبت در هوا

وسایل مورد نیاز:
 آون، شیشه ساعت، ترازو، کرنوم‌تر (زمان سنج)
مواد مورد نیاز:
باقلا
تئوری:
انواع خشک کن:
خشک کن دوار مستقیم: این نوع خشک کن معمولاً شامل یک استوانه فلزی ساده بود و برای درجه حرارتهای پایین و یا متوسط مناسب می‌باشد. برای درجه حرارتهای عملیاتی که در حد پایین می‌باشد از فلزات با خواص مناسب آن را ساختهاند.
خشک کن لوله بخار غیرمستقیم: این نوع خشک کن شامل یک استوانه ساده است که مجهز به یک، دو و یا سه ردیف لوله می‌باشد ودر هنگام عملیات حاوی سیال حرارتی است و در داخل استوانه به صورت طولی نصب شدهاند. این نوع برای خشک کن‌هایی که دارای درجه حرارت بخار (سیال حرارتی) هستند مناسب می‌باشد و برای خشک کردن موادی که به آلودگی حساس هستند و نباید در تماس با گاز احتراق باشند کاربرد دارد.
خشک کن کرکردهای: در این خشککن گاز در داخل بسته سیر لوله می‌شود و مانند خشک کن‌های دوار مستقیم برای درجه حرارتهای پایین و متوسط مناسب است.
خشک کن مستقیم کرکرهای: هوای داغ (یا هوای سرد) ازمیان کرکره‌ها به داخل استوانه دوار دو جداره دویده می‌شوند و از لای کرکره‌ها عبور کرده و به داخل بستر مواد جامد دمیده می‌شود و در این حال استوانه یا شل می‌چرخد وجود پرههای کرکرهای مانند باعث می‌شود که هوای داغ به صورت یکنواخت به بستر مواد جامد رسیده و عمل انتقال حرارت و جرم بهتر صورت گیرد.
خشک کن دوار غیرمستقیم لوله بخار: لولههای بخار گرم کننده به صورت قرینهوار و متحدالمرکز در یک دو و یا سه ردیف نصب شدهاند و همراه استوانه خشک کن می‌چرخند این لولههای بخارممکن است از نوع لولة ساده باشند که بخار در طول آن ضمن حرارت دادن کندانس شده و این آب کندانس شده از طریق تله بخار دفع می‌شود.
 (تله بخار دارای این خاصیت هست که مایع را اجازه می‌دهد که از آن عبور کرده و خارج شود ولی از خارج شدن فاز گازی ممانعت می‌کند.) هوایی که از خشک کن خارج می‌شود خارج می‌شود تقریباً نزدیک به اشباع است زیرا مقدار هوایی که در این خشک کن لازم است، معمولاً خیلی کمتر از مقدار هوای مصرفی در خشک کن‌های نوع مستقیم است.
بخار داغ وارد لوله‌ها شده و پس از کندانس شدن از آن خارج می‌شود. جسم خشک شده از درون روزنه‌هایی که در شل قرار دارند خارج می‌شود. این روزنه‌ها دارای دیواره‌هایی هستند که باعث می‌شود عمق بستر در داخل شل همیشه به اندازه کافی باقی بماند. این خشک کن‌ها به ویژه برای خشک کردن موادی مناسب است که زمان خشک کردن با شدت نزولی ان‌ها طولانی بوده و بتوان آن‌ها را در زمانی نسبتاً طولانی در یک دمای ثابت نگه داشت. دوران شل در ضمن اینکه موجب هم زدن مواد بستر شده و از ایجاد کیک جلوگیری می‌کند، باعث سهولت جریان بخار آب نیز خواهند شد و به دلیل اتلاف حرارتی پایین جریان هوای خروجی، راندمان بالاست این خشک کن برای موادی که نسبت به حرارت حساس هستند مناسب است. زیرا که درجه حرارت ماکزیمم دقیقاً قابل کنترل می‌باشد و این دما توسط دمای عامل گرم کننده (بخار) کنترل می‌شود.
در این نوع خشک کن‌ها معمولاً خوراک مرطوب از طریق انتقال دهنده مارپیچی و یا ریزشی به داخل خشککن وارد می‌شود و در خشک کن‌های معمولی، محصول خشک شده در انتهای استوانه از لابه لای لوله‌های بخار به بیرون ریخته می‌شود. بااین کار همچنین هوای استفاده شده جهت خشک کردن و دیگر گازهای موجود ازداخل خشک کن خارج می‌شود. به دلایل زیاد جهت جریان کاز و مواد جامد متقابل می‌باشد.
خشک کن دوار:
خشک کن دوار شامل یک استوانهای است که در جهت مناسب می‌چرخد و به طور معمول با افق زاویة کمی دارد. طول استوانه ۴ تا بیش از ۱۰ برابر قطرش می‌باشد که ممکن است از ۳/۰ تا ۳ متر تغییر کند. مواد جامد تغذیه شده به انتهای هر سیلندر وارد می‌شود و به واسطة سه خاصیت چرخشی، اختلاف ارتفاع و شیب استوانه، محصول تمام شده از قسمت دیگر تغذیه می‌کنند.
خشک کن‌های دوار به سه گروه تقسیم می‌شوند:
 ۱) مستقیم
 ۲) غیرمستقیم، مستقیم
۳) غیرمستقیم
روش مستقیم روشی است که وقتی تبادل مستقیم حرارت بین جریان مواد جامد صورت می‌گیرد موچب افزایش یا کاهش دمای جامدات می‌شود و روش غیرمستقیم روشی است که گرمای ملایم جدا شده از برخورد فیزیکی مواد جامد با دیوار یا لوله فلزی باشد.
خشک کن دوار: یکی از مهم‌ترین خشک کن‌هایی است که برای خشک کردن مواد جامد گرانول که می‌توانند جریان آزاد داشته باشند و در اثر پاشیدن و به هم خوردن عمل خرد شدن قابل ملاحظه‌ای صورت نگیرد.
اگر خشک کن دوار مجهز به دستگاه مخصوصی که کیک‌های جامد را می‌شکنند باشند، می‌توانند مواد خیلی چسبنده را هم به خوبی خشک کنند. در مورد خشک کردن مایعات غلیظ،، مواد گلی شکل، مواد خیلی چسبنده و صمغی و موادی که به کندی خشک می‌شوند مناسب نمی‌باشند به علاوه مواد گوگردی و یا مواد سبکی که به راحتی توسط جریان هوا حمل می‌شوند. خشک کن‌های دوار برای خشک کردن کودهای شیمیایی از قبیل سولفات، فسفات، و نیترات آلونیوم و نمکهای پتاسیم، همچنین موادی مانند مواد معدنی، شن، سنگ آهک، خاک رس....
زمان خشک شدن در این خشک کن‌ها معمولاً بین ۵ دقیقه تا ۱ ساعت و ظرفیت آن‌ها بین چند صد کیلوگرم تا چند صدتن تغییر می‌کند.
ساختمان شماتیک یک خشک کن دوار:
یک خشک کن دوار شامل یک پوسته استوانهای چرخنده به صورت افقی و با کمی شیب به سمت قسمت خروجی خوراک می‌باشد. خوراک مرطوب از یک انتهای استوانه وارد و از انتهای دیگر محصول خشک شده خارج می‌شود، هنگامیکه استوانه می‌چرخد پردههای بالا برنده مواد جامد را بالا می‌برند و به داخل هوای داغ در حال جریان می‌پاشند و درنتیجه سطح مواد جامد به طور کامل در معرض هوای داغ قرار گرفته و عمل خشک شدن به طور مؤثرتری انجام می‌گیرد. در محل ورود خوراک چند پره مارپیچی قرار دارد که به جلو راندن خوراک کمک می‌کند تا به پردههای اصلی برسد.
در محیطهای مرطوب لازم است که هوای خنک ورودی تا حدی رطوبت زدایی شود که این کار را می‌توان توسط برج جذب و درمجاورت کلسیم کلراید انجام داد. دستگاههای فرعی این خشک کن عبارتند از: گرم کن هوا با شعله مستقیم و یا غیرمستقیم، کانال تنظیم کردن مقدار هوا، دستگاه جمعآوری غبارات و فن‌ها، همچنین یک سیستم نوار نقاله برای انتقال ذرات ورودی و خروجی در بعضی موارد به یک سیستم اتوماتیک چکشی نیاز است تا موادی را که روی بالا برنده به صورت کیک قرار می‌گیرند خرد کند.
 
تئوری خشک کن‌های دوار:
اگر انتقال حرارت مستقیماً از فاز گاز به فاز جامد صورت گیرد آن را از نوع حرارت مستقیم و اگر انتقال حرارت از لولههای بخار به مواد جامد انجام گیرد آنرا از نوع حرارت غیرمستقیم گویند. در صورتی که جهت جریان فاز گاز و فاز جامد هم جهت لاشند آنرا فواری واگر مخالف جهت هم باشند آنرامتقابل گویند. براین اساس خشک کن‌های دوار به چهار گروه زیر تقسیم می‌شوند.
۱) حرارت مستقیم، جریان متقابل:
برای موادی که باید تا دمای بالا‌تر گرم شوند مانند مواد معدنی، شن، سنگ آهک، خاک رس و غیره از جریان مستقیم گاز داغ استفاده می‌شود. برای موادی که نباید تا دمای خیلی بالاتری گرم شوند مانند سولفات آلومینوم و شکر و محصولات کریستالی مواد شیمیایی، از هوای گرم استفاده می‌شود.
۲) حرارت مستقیم، جریان فواری:
مواد جامدی که از آلوده شدن آن با گاز احتراق نگران نیستیم ولی باید تا دمای بالا گرم نشوند مانند سولفید آهن، سنگ گچ و مواد آلی مانند ذغال سنگ احیا نشده و مواد کشاورزی، باید در خشک کن موازی خنک شوند.
۳) حرارت غیرمستقیم، جریان متقابل:
موادی نظیر پیگمانهای سفید که باید تا درجه حرارت بالا گرم شوند ولی در تماس با گاز نیابد باشند. ممکن است ساختمان خشک کن انتخاب شده از آجر نسوز ساخته شده باشد و به وسیله بخار داغ کاملاً احاطه شده باشد. در این حالت دبی جریان هوا را در می‌نیمم مقدار خود نگه می‌داریم زیرا در این حالت حرارت بوسیلة هدایت از پوسته و یا لولههای مرکزی اعمل می‌شود.
۴) نوع مستقیم – غیرمستقیم:
این خشک کن اقتصادی‌تر از خشک کن مستقیم می‌باشد و ممکن است برای موادی که در درجه حرارت بالا خشک می‌شوند با استفاده از لوله بخار بکار گرفته شوند. به عنوان مثال هوای داغ با درجه حرارت ۱۲۰۰ تا ۱۴۰۰ آنرا ترک کرده و وارد فضای حلقه مانند شده و در تماس با ماده جامد قرار می‌گیرد. در دمای ۱۴۰ تاfo۱۷۰ آنرا ترک می‌کنند. زغال سنگ خام کلاً به این روش خشک می‌شوند بدون آنکه مشتعل شوند و یا گرد و غبار آن‌ها محترق شوند. قطر تقریبی این خشک کن تنها از ۳ الی ۱۰ (فوت) و طول آن‌ها از ۲ الی ۱۰۰ فوت تغییر می‌کند.
طراحی خشک کن دوار:
برای طراحی یک خشک کن دوار باید موارد زیر را محاسبه کرد:
۱) طول و قطر خشک کن
۲) شیب خشک کن
۳) مقدار هوای لازم برای عمل خشک کردن
 ۴) مقدار حرارت لازم
۵) جهت جریان
 ۶) تعداد دور استوانه در واحد زمان
برای بدست آوردن بالا بایستی یک سری معلومات داشته باشیم که عبارتنداز:
۱) رطوبت و دمای هوای موجود
۲) رطوبت و دمای هوای خروجی از گرمکن
۳) رطوبت و دمای هوای خروجی از خشک کن
۴) رطوبت ماده ورودی
۵) مقدار محصول در واحد زمان
۶) میزان رطوبت محصول
روش کار:
چندعدد باقلا سالم ودارای اندازه متوسط برداشته وجرم آن راباشیشه ساعت اندازه بگیرید. (باداشتن جرم شیشه ساعت می‌توان جرم باقله رامشخص کرد) بااستفاده از کولیس ضخامت باقلا را اندازه گرفته ویادداشت کنید. دمای دستگاه خشک کن رابرروی ۸۰C قراردهیدوسپس باقله هاراباشیشه ساعت درون خشک کن قراردهید و۵دقیقه بعد شیشه ساعت همراه باقله‌ها راازدستگاه بیرون بیاوریدوجرم آن رااندازه بگیرید. این کارراهر۵ دقیقه انجام دهید وتازمانی ادامه دهید که باقله‌ها تقریبا تمام رطوبت (آب) خودرا ازدست داده باشند وخشک شده باشند. نتایج رایادداشت ومحاسبات لازم راانجام دهید.
داده‌های حاصل از آزمایش:
 جرم باقلا خشک /جرم رطوبت اولیه=X.

    m ۱=۱۰۵. ۸ g (جرم باقلا +شیشه)
m ۲=۵۶. ۰۲ g X. =۲. ۰۳ (جرم شیشه ساعت)
m ۳=۴۹. ۷۸ g (جرم باقلا)
m ۴=۱۶. ۴g (جرم با قلاخشک)
m ۵=۳۳. ۳۸g (جرم رطوبت اولیه)
جدول حاصل از محاسبات:

lnX/X.     X/X.     X    جرم رطوبت (g)     جرم باقلا (g)     جرم باقلا+شیشه ساعت (g)     t (min)
۵. ۵-    ۰. ۰۰۴    ۰. ۰۰۹    ۰. ۱۵    ۴۹. ۶۳    ۱۰۵. ۶۵    ۵
۴. ۶-    ۰. ۰۱    ۰. ۰۲۱    ۰. ۳۵    ۴۹. ۴۳    ۱۰۵. ۴۵    ۱۰
۳. ۹-    ۰. ۰۲    ۰. ۰۴۳    ۰. ۷۲    ۴۹. ۰۶    ۱۰۵. ۰۸    ۱۵
۲. ۰۵-    ۰. ۱۲۸    ۰. ۲۶    ۴. ۳    ۴۵. ۴۸    ۱۰۱. ۵    ۲۰
۱. ۹-    ۰. ۱۴۷    ۰. ۳    ۵    ۴۴. ۷۸    ۱۰۰. ۸    ۲۵
۱. ۷۸-    ۰. ۱۶۷    ۰. ۳۴    ۵. ۷۱    ۴۴. ۰۷    ۱۰۰. ۰۹    ۳۰
۱. ۶۵-    ۰. ۱۹۲    ۰. ۳۹    ۶. ۴    ۴۳. ۳۸    ۹۹. ۴    ۳۵
۱. ۵۷-    ۰. ۲۰۶    ۰. ۴۲    ۷. ۰۳    ۴۲. ۷۵    ۹۸. ۷۷    ۴۰
۱. ۴۶-    ۰. ۲۳۱    ۰. ۴۷    ۷. ۷۹    ۴۱. ۹۹    ۹۸. ۰۱    ۴۵
۱. ۳۸-    ۰. ۲۵۱    ۰. ۵۱    ۸. ۴۹    ۴۱. ۲۹    ۹۷. ۳۱    ۵۰
۱. ۲-    ۰. ۳    ۰. ۶۱    ۱۰. ۰۲    ۳۹. ۷۶    ۹۵. ۷۸    ۵۵
۱. ۰۶-    ۰. ۳۴۴    ۰. ۷    ۱۱. ۵۹    ۳۸. ۱۹    ۹۴. ۲۱    ۶۰
۰. ۹۵-    ۰. ۳۸۴    ۰. ۷۸    ۱۲. ۸    ۳۶. ۹۸    ۹۳    ۶۵

 
منابع و مآخذ:

http: //chemistry-dept. talif. sch. ir/
www. iran. eng. com