Come funziona il processo di essiccazione con un sistema di pompa per vuoto?
Spesso un processo sottovuoto copre diverse delle regioni citate. Durante l'essiccazione a lotti, ad esempio, il processo può (vedere la Fig. 2.74) iniziare nella regione A (evacuazione del serbatoio vuoto), quindi spostarsi nelle regioni B, C e D in fasi successive. Il corso del processo potrebbe quindi essere il seguente:
Fig 2.74 Aree di applicazione di pompe Roots e condensatori per il pompaggio di vapore acqueo (w/o GB = senza gas ballast)
A. Evacuazione del serbatoio mediante una pompa con gas ballast e una pompa Roots..
B. Collegamento di due condensatori a causa dell'aumento della pressione di vapore prodotta dal riscaldamento del materiale.
La scelta del sistema di pompaggio dipende dalla massima pressione parziale del vapore presente e dalla minima pressione parziale dell'aria all'ingresso.
C. Bypass del condensatore principale
Ora non avrà alcun effetto. Al contrario, verrebbe solo svuotato dal sistema di pompaggio con un ulteriore calo della pressione del vapore.
D. Bypass del condensatore intermedio
Le pompe Roots e la pompa di pre-vuoto (con gas ballast aperto) da sole possono ora continuare a pompare. In caso di essiccazione a breve termine, la separazione del condensatore riempito con acqua condensata è particolarmente importante, poiché la pompa con gas ballast continuerebbe a pompare dal condensatore il vapore acqueo precedentemente condensato alla pressione del vapore di saturazione dell'acqua.
Nei processi di essiccazione a lungo termine, è sufficiente chiudere il collettore di condensa. Quindi solo la pellicola di condensa rimanente sui tubi di raffreddamento può ri-evaporare. A seconda delle dimensioni della pompa con gas ballast, questa ri-evaporazione si attiva in 30 - 60 min.
Essiccazione di sostanze solide
Come indicato in precedenza, l'essiccazione di sostanze solide comporta una serie di ulteriori problemi. Non è più sufficiente svuotare semplicemente il serbatoio e poi attendere che il vapore acqueo si diffonda dalla sostanza solida. Questo metodo è, in effetti, tecnicamente possibile, ma aumenterebbe in modo inaccettabile il tempo di essiccazione.
Non si tratta di una semplice procedura tecnica per mantenere il tempo di essiccazione il più breve possibile. Il contenuto di acqua e lo spessore dello strato della sostanza essiccante sono importanti. Qui è possibile enunciare solo i principi. In caso di domande specifiche, si consiglia di contattare i nostri esperti.
Il contenuto di umidità E di un materiale da essiccare, il cui coefficiente di diffusione dipende dal contenuto di umidità (ad es. materiali plastici) in funzione del tempo di essiccazione t, è dato in stretta approssimazione dalla seguente equazione:
(2.31)
E0 dove E è il contenuto di umidità prima dell'essiccazione
q è il coefficiente dipendente dalla temperatura. Pertanto, l'equazione (2.31) serve solo per la temperatura alla quale è stata determinata q
K è un fattore che dipende dalla temperatura, dalla pressione parziale del vapore acqueo in prossimità del materiale, dalle dimensioni e dalle caratteristiche del materiale.
Con l'aiuto di questa equazione approssimata, è possibile valutare le caratteristiche di essiccazione di molte sostanze. Se K e q sono stati determinati per varie temperature e pressioni parziali del vapore acqueo, i valori per altre temperature possono essere facilmente interpolati, per cui il ciclo del processo di essiccazione può essere calcolato in tutte le condizioni operative. Con l'aiuto di una trasformazione di similarità, è possibile confrontare ulteriormente il corso del processo di essiccazione di un materiale con caratteristiche note con quello di un materiale con caratteristiche diverse.
Regole per l'essiccazione di un materiale
L'esperienza ha dimostrato che è possibile ottenere tempi di essiccazione più brevi se la pressione parziale del vapore acqueo sulla superficie del materiale è relativamente elevata, ovvero se la superficie del materiale da essiccare non è ancora completamente priva di umidità. Ciò è possibile perché la conduzione termica tra la fonte di calore e il materiale è maggiore a pressioni più elevate e la resistenza alla diffusione in uno strato superficiale umido è inferiore a quella in uno strato asciutto. Per soddisfare le condizioni di superficie umida, viene controllata la pressione nella camera di essiccazione. Se la pressione parziale del vapore acqueo relativamente elevata necessaria non può essere mantenuta in modo permanente, il funzionamento del condensatore viene temporaneamente interrotto. La pressione nella camera aumenta e la superficie del materiale diventa nuovamente umida. Per ridurre la pressione parziale del vapore acqueo nel serbatoio in modo controllato, è possibile regolare la temperatura del refrigerante nel condensatore. In questo modo, la temperatura nel condensatore raggiunge i valori preimpostati e la pressione parziale del vapore acqueo può essere ridotta in modo controllato.
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Riferimenti
- Simboli del vuoto
- Glossario delle unità
- Riferimenti e fonti
Simboli del vuoto
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Riferimenti e fonti
Riferimenti, fonti e ulteriori letture riguardanti la i fondamenti della tecnologia del vuoto
