dr hab. Marek Markowski, prof. UWM, dr inż. Michał Kłębukowski, dr inż. Romuald Cydzik, dr inż. Janusz Bowszys

Dogodnie jest rozpatrywać powietrze wilgotne jako mieszaninę tylko dwóch składników: powietrza suchego (B) i pary wodnej (A), ponieważ w pewnych warunkach zachowanie się pary wodnej jest inne niż składników powietrza suchego (azot, tlen, Co₂, argon, hel itp.). Parametry stanu wilgotnego powietrza odnosi się do powietrza suchego, ponieważ jest ono inertem w przebiegu procesu suszenia. Jeżeli wilgoć zawarta w powietrzu znajduje się wyłącznie w stanie gazu, to traktując mieszaninę jako gaz jednorodny można stosować ogólne równanie stanu. Mając na uwadze fakt, że ciśnienie nie jest wysokie, a temperatura jest odległa od krytycznej, mieszaninę pary wodnej i powietrza suchego można traktować jako gaz doskonały.

Parametry określające stan powietrza wilgotnego

Temperatura suchego termometru:

Jest to temperatura mieszaniny parowo-gazowej wyznaczona przez zanurzenie w niej termometru, którego czujnik jest zwilżony, [⁰C, K].

Wilgotność bezwzględna (zawartość wody):

Wilgotność bezwzględna oznacza masę pary wodnej przypadającą na 1 kg suchego powietrza:

Wilgotność względna powietrza:

Pod pojęciem wilgotności względnej powietrza, j , należy rozumieć stosunek prężności cząstkowej pary wodnej w powietrzu p_A do prężności pary wodnej nasyconej p._AS w tej samej temperaturze. Dla powietrza suchego , gdy p._A = O również j = O, dla stanu nasycenia, gdy p._A = (P._AS)_T wilgotność względna jest równa jedności ? = 1

Entalpia powietrza wilgotnego:

Entalpia powietrza wilgotnego określana jest jako suma entalpii suchego powietrza i_B oraz entalpii zawartej w nim pary wodnej x * i_A i może być opisana wzorem:

i = i_B + x * i_A

Entalpia suchego powietrza w temperaturze t wynosi

i_B = C_B * t,

gdzie C_B oznacza ciepło właściwe suchego powietrza.

Dla entalpii pary wodnej zawartej w powietrzu przyjmuje się jako poziom odniesienia stan ciekły w temperaturze 0^o C. Należy więc uwzględnić ciepło parowania w tej temperaturze. Jak wynika z powyższych rozwiązań parametry określające stan wilgotnego powietrza są ze sobą ściśle powiązane. Zależności te można w sposób wygodny przedstawić za pomocą wykresu i – x dla wilgotnego powietrza ( wykres w układzie entalpia – wilgotność bezwzględna).

Aerodynamiczne właściwości ziarna

Właściwości aerodynamiczne ziaren określają ich zdolność do opadania, zawieszania lub unoszenia się w strumieniu powietrza. Do podstawowych wskaźników aerodynamicznych ziaren należą: prędkość kątowa i opór warstwy ziaren przedmuchiwanej powietrzem.

Prędkość krytyczna jest to prędkość strumienia powietrza w którym ziarno znajduje się w stanie zawieszenia. Wartości liczbowe prędkości krytycznej ziarna zależą od wielu czynników, między innymi od wilgotności, chociaż wpływ ten jest nieznaczny i może być pomijalny. Orientacyjna prędkość krytyczna dla nasion jęczmienia zawarta jest w granicach
8 – 10 m/s.

Opór warstwy ziarna wyraża się stratami ciśnienia przy wymuszonym przepływie powietrza przez warstwę . Wielkość strat ciśnienia zależy od rodzaju ziarna, jego wilgotności, gęstości usypowej, zanieczyszczeń, porowatości i grubości warstwy oraz prędkości przepływu powietrza.

Wymiana ciepła i masy

Suszenie materiału wilgotnego jest procesem usuwania wody przez odparowanie. Proces ten jest uwarunkowany doprowadzeniem energii cieplnej. W procesie suszenia konwekcyjnego energia cieplna jest doprowadzona za pośrednictwem czynnika grzejnego (powietrza), który omywa powierzchnię lub przepływa przez warstwę suszonego materiału. Charakterystyczną cechą procesów suszenia jest jednoczesność wymiany ciepła i masy (wody).

W celu wyjaśnienia zachodzących procesów konieczne jest przyjęcie pewnych aksjomatów (twierdzeń pierwotnych):

• każde wilgotne ciało stałe zawiera energię cieplną Q i wodę swobodną W
• otaczające ciało stałe powietrza zawiera parę wodną i energię cieplną
• powietrze tworzy wokół ciała stałego warstwę graniczną L
• wewnątrz ciała stałego i wewnątrz warstwy granicznej ciepło i woda mogą się przemieszczać tylko pod wpływem gradientów potencjałów wymiany ciepła lub / i wody
• wewnątrz ciała stałego woda może się przemieszczać w postaci ciekłej lub gazowej lub w obydwu tych postaciach
• wewnątrz warstwy granicznej woda może się przemieszczać tylko w postaci pary wodnej.

Transport (przemieszczanie się) energii cieplnej i wody zarówno w ciele stałym jak i w warstwie granicznej gazu wyrażają prawa sformułowane na tej samej strukturze.

Jeżeli początkowa zawartość wody w suszonym ciele stałym jest wystarczająco duża, to na przebieg procesu suszenia wywierają wpływ zewnętrzne warunki wymiany ciepła i masy : powierzchnia wymiany i kształt ciała oraz temperatura i prędkość ruchu czynnika suszącego i jego wilgotność względna . Temperatura powierzchni ciała stałego jest stała i parowanie odbywa się tak jak ze swobodnego lustra wody, a szybkość suszenia ma wartość stałą (du/dt = const). Okres czasu, w którym suszenie przebiega według tych prawideł nosi nazwę I okresu suszenia. W okresie tym woda zawarta w ciele stałym przemieszcza się w stanie ciekłym ku jego powierzchni.

Jeżeli zawartość wody suszonego ciała stałego osiągnie wartość równą krytycznej zawartości wody, to na dalszy przebieg procesu decydujący wpływ wywierają warunki wewnętrznej wymiany wody. Jest to II okres suszenia. W okresie tym woda przemieszcza się w ciele stałym w stanie gazowym (pary) ku jego powierzchni. Pomiędzy I i II okresem suszenia ciała stałego istnieje taki przejściowy stan procesu, w którym, w miarę upływu czasu maleje udział wewnętrznej dyfuzji wody w stanie ciekłym i stopniowo wzrasta jej udział w stanie gazowym.

Szybkość suszenia w II okresie maleje, ponieważ opór wewnętrznej dyfuzji wody w ciele jest większy od jej zewnętrznej dyfuzji w warstwie gazu otaczającego ciało stałe. Proces suszenia kończy się, gdy zawartość wody suszonego ciała stałego osiągnie wartość równowagową w danych warunkach.

Ocena jakości jęczmienia browarnego® Zdolność kiełkowania

Strony WWW projektu Eurequa zostały przygotowane przez Annę Bieńkowską i Roberta d'Aystetten