مطالعه همزمان انتقال جرم و حرارت در يك خشك كن بستر ثابت

Simultaneous study of mass and heat transfer in a fixed bed dryer

يكي از فرآيندهاي مهم صنعتي حذف آب از گازهاي مرطوب توسط جاذبها و طي فرآيند جذب سطحي توسط جاذب هايي نظير سيليكاژل، زئوليت ها و... است از اين رو به لحاظ اقتصادي احياي اين نوع جاذب ها جهت استفاده مجدد از آن ها نسبت به تهيه جاذب جديد بسيار مقرون به صرفه است. در اين تحقيق براي خشك كردن ذرات سيليكاژل از يك خشك كن بستر ثابت استفاده شده است. براي انجام اين كار يك دستگاه خشك كن بستر ثابت ساخته شد. حرارت مورد نياز جهت احياي ذرات سيليكاژل توسط هواي داغ تامين گرديد. در هر لحظه رطوبت نسبي و دماي هواي ورودي و خروجي از خشك كن توسط نرم افزارGraph View Vista 3.0.5 ثبت و به كامپيوتر منتقل گرديد. سپس با وزن ميزان جاذب با گذشت زمان روند خشك شدن آن بررسي شد. در اين تحقيق محدوده دبي هواي ورودي بين 15 تا 43 مترمكعب بر ساعت و محدوده دماي آزمايش بين 75 تا 100 درجه سانتي گراد متغير بوده است. در اين تحقيق روند تغييرات رطوبت سيليكاژل، سينتيك خشك شدن در مرحله شدت ثابت و شدت نزولي، ضرايب انتقال جرم و حرارت و ضريب نفوذ بين مولكولي رطوبت در خشك كن بستر ثابت بررسي شد. نتايج آزمايشگاهي نشان داد كه با افزايش دبي ضرايب انتقال جرم و حرارت افزايش يافت و ضريب نفوذ بخار آب در هوا تقريبا ثابت ماند. همچنين با افزايش دما ضرايب انتقال جرم و حرارت و ضريب نفوذ بين مولكولي افزايش مي يابد. محدوده تجربي مقدار ضريب انتقال جرم از 35/0 تا 39/0 متر بر ثانيه و همچنين ضريب انتقال حرارت از 19 تا W/m2.K28 بدست آمد. نتايج حاصل از آزمايش ها توسط نرم افزار Design Expert مورد تجزيه و تحليل آماري قزار گرفت و يك رابطه تجربي براي تخمين مقدار Kc و h بدست آمد.

One of the most important industrial processes is the removal of water from wet gases by adsorbents and during absorption by adsorbents such as silica gel, zeolites, etc. Hence, economically, the recovery of these absorbents to reuse them very cost effective to made new adsorbent. In this research, a fixed bed dryer has been used to dry silica gel particles. Because of that a fixed bed dryer was made for this research. The heat needed to recover silica gel particles is provided by hot air. At each moment, relative humidity and air temperature of the inlet and outlet of the dryer were recorded by Graph View Vista 3.0.5 software and transferred to the computer. Then, by weighing the amount of adsorbent, the drying process was examined over time. In this study the air intake range varied from 15 to 43 m3/hr and the test temperature range varied between 75 - 100 ° C. in this study, Changes in silica gel moisture content, kinetics of drying at constant intensity and descending intensity, Mass and heat transfer coefficients, molecular diffusion coefficient in a fixed bed dryer were investigated. Experimental data showed that with increasing flow rate, Mass and heat transfer coefficients increased and diffusion coefficient vapor in the air remained almost constant. Also, with increasing temperature, Mass and heat transfer coefficients and diffusion coefficient increased. The experimental range of the mass transfer coefficient was obtained from 0.35 to 0.39 m/s as well as the heat transfer coefficient from 19 to 28 w/ m2.k. The results were analyzed by Design Expert software. And an experimental equation was obtained to estimate Kc and h