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Stemperatura, cioè esiste un limite fisico al di sopra del quale l'acqua presente sotto forma di vapore precipita

dal mio sistema aria-vapore, al di sotto del quale invece il vapore acqueo può essere presente senza dare fenomeni di precipitazione. In particolare il valore massimo di vapore acqueo che può essere contenuto nell'aria è legata alla temperatura che ha aria. La temperatura che ha l'aria determina quella che è la pressione di saturazione del mio sistema acqua-aria allora io definisco come umidità di saturazione un rapporto e in particolare il rapporto tra prodotto del peso della massa molecolare dell'acqua per la pressione di saturazione dell'acqua a quella temperatura diviso il peso molecolare medio dell'aria per la pressione di saturazione dell'aria, quindi la differenza tra pressione totale meno pressione di saturazione dell'acqua.

× % &=$ ×( − % & )!

Noi abbiamo una

Temperatura a cui si trova il sistema aria-acqua, se questa temperatura fosse elevata l'aria trattiene bene l'umidità, appena questa temperatura diventa più bassa il vapore acqueo contenuto nell'aria non può essere più trattenuto e si verifica la precipitazione ovvero la formazione di goccioline di acqua liquida, questo perché la temperatura determina quella che è la pressione di saturazione. Più è alta la temperatura e più l'aria può mantenere il vapore, appena la temperatura inizia a calare l'aria non può più trattenere l'umidità e quindi si verifica il fenomeno della precipitazione ovvero, come detto prima, la formazione di goccioline liquide. L'umidità percentuale viene definita attraverso il rapporto tra l'umidità assoluta presente al numeratore e l'umidità di saturazione presente al denominatore.

)' ()(*+ -./-0*'+1- ( )= × 100,' ()(*+ )( 2+*'.+4(30- ( )$Questo rapporto viene espresso in forma percentuale. L'umidità relativa invece è il rapporto tra la pressioneparziale che ha l’acqua nell'aria e la pressione di saturazione dell'acqua nell'area e cioè la massima pressionedi saturazione a quella temperatura e la pressione parziale effettiva che invece ha l'acqua.( ),' ()(*+ .-1+*(7+ ( )= × 100% &Quindi la pressione parziale dell’acqua può raggiungere la pressione di saturazione senza mai poterlasuperare quindi quando l’umidità relativa è del 100% significa che io praticamente ho sicuramente laprecipitazione del vapore acqueo sotto forma di goccioline. Quando l’umidità relativa è molto bassa vuol direche il vapore è trattenuto bene nell’aria quando questo numero è molto alto invece significa che siamoprossimi alla

pressione di saturazione e quindi che sono possibili fenomeni di precipitazione. Un altro parametro molto importante è il calore specifico perché l'aria mi serve per conferire calore al sistema che devo essiccare. Se io ho un'aria umida il calore specifico è dato dalla somma di due fattori: il calore specifico dell'aria e il prodotto tra l'umidità di base secca (X) per il calore specifico dell'acqua (Cacqua).

Se un'aria ha poca umidità, e in particolare supponiamo per ipotesi che non c'è umidità, X è uguale zero e il calore specifico dell'aria è semplicemente il calore specifico dell'aria che ha un valore a una certa temperatura. In presenza di una certa quantità di vapore acqueo il calore specifico dell'aria cambia in relazione a quanto vapore acqueo è presente, cioè il numero che assume la parte

temperatura dell'aria (T). Quindi l'entalpia della miscela acqua-aria sarà data da: H = C * T Dove C è il calore specifico dell'aria e T è la temperatura dell'aria. Per calcolare il calore specifico dell'aria umida, dobbiamo considerare anche il contributo del calore specifico dell'acqua. Quindi il calore specifico dell'aria umida sarà dato da: C' = X * C + Cw Dove X è l'umidità presente nell'aria e Cw è il calore specifico dell'acqua. In generale, più è umida l'aria, maggiore sarà il contributo del calore specifico dell'acqua e quindi il calore specifico dell'aria umida sarà elevato. L'entalpia della miscela acqua-aria è l'energia totale che possiede la miscela e viene utilizzata per scopi di essiccazione. In generale, si desidera che l'entalpia sia elevata perché si utilizza l'aria come mezzo essiccante e l'aria deve essere in grado di trasferire il calore al mezzo liquido da cui si vuole estrarre l'umidità. Inoltre, l'aria deve essere in grado di trattenere l'umidità sotto forma di vapore. L'entalpia è data dal prodotto tra il calore specifico dell'aria umida (C') e la temperatura dell'aria (T). Quindi l'entalpia della miscela acqua-aria sarà: H = C' * TLa temperatura a cui è il sistema acqua-aria a questo si somma l'entalpia che ha l'acqua presente nell'aria che è data dal prodotto tra l'umidità base secca (X), calore specifico dell'acqua (C) e la temperatura a cui si trova il sistema. Inoltre si somma ancora il prodotto tra acquaΔHv (calore latente di vaporizzazione legato alla quantità di acqua presente nel sistema) e l'umidità di base secca (X). (/-0*+1 (+)-11+ (2/-1+ +.(+ - +/;'(<ℎ) = × *) + × / × *B + (∆?@A>Fissata T=0 come temperatura di riferimento, il contributo entalpico della miscela sarà dato solo dal contributo del passaggio di stato liquido-vapore quindi per il mezzo essiccante miscela acqua-aria ho da definire il calore specifico e l'entalpia della miscela aria-acqua. E' indispensabile conoscere la quantità di umidità (X) presente perché solo seconosco questo dato cioè la quantità di vapore rispetto alla quantità di aria. Riesco ad avere un'idea del calore specifico di questa miscela acqua-aria e del suo valore di entalpia. Oltre al concetto di calore specifico e entalpia della miscela acqua-aria, c'è un concetto molto importante che è la saturazione adiabatica. Come già detto, l'essiccamento è un processo che implica il simultaneo trasferimento di calore e materia. Il calore viene trasferito dal mezzo essiccante al materiale che desidero essiccare, mentre la materia, che è liquida, viene fatta evaporare e passa dal sistema che sto essiccando al mezzo essiccante che sto utilizzando. Quindi, simultaneamente, trasferisco calore e materia. Il concetto dell'essiccamento che utilizziamo per la conduzione del processo è basato su una considerazione chiave, che è la cosiddetta saturazione adiabatica.significa che il processo simultaneo di trasferimento di calore e materia avviene in condizioni adiabatiche, cioè noi supponiamo che tutto il calore che noi forniamo attraverso il mezzo essiccante venga utilizzato esclusivamente a far evaporare il liquido presente nel sistema che voglio far essiccare e non viene disperso nell'ambiente esterno. Quindi la saturazione adiabatica è un concetto fisico che ci dice che l'equazione prima dell'uguale è quello che avviene quando trasferisco il calore, mentre l'equazione dopo l'uguale è quello che avviene quando trasferisco materia. (* )/ℎ × - * = ∆<ℎ × ( - ) Ti= temperatura iniziale Ts= temperatura massima che io posso avere a quelle condizioni Dato che è un'equazione, la grandezza che figura al primo termine deve essere uguale alla grandezza che figura al secondo termine e se facciamo un'analisi dimensionale vedremo che da un punto di vista delleunità di misura io ho praticamente che i valori prima e dopo l'uguale sono uguali dal punto di vista dell'unità di misura. È un contenuto d'entalpia, ovvero un contenuto di energia specifico cioè riferita all'unità di massa, la differenza Xs-Xi è una differenza di contenuto assoluto di umidità e abbiamo detto chilogrammo di acqua su chilogrammo di aria si tratta quindi di grandezze che fanno riferimento alla quantità di umidità presente all'interno dell'aria. Mentre prima dell'uguale abbiamo una differenza di temperatura che moltiplica il calore specifico. Quindi noi con la saturazione adiabatica mettiamo a confronto i due fenomeni e in particolare confrontiamo da un lato il trasferimento di calore e dall'altro invece confrontiamo il trasferimento di energia. Il primo termine che vedete in questa equazione come unità di misura porta Joule/Kg di materia, al secondo membro.ho un'entalpia specifica espressa in Joule/Kg dato che la differenza dell'umidità di saturazione, ovvero la X, in realtà è un numero adimensionale (dato che sono Kg su Kg si semplificano) quello che porta l'unità di misura è solo questo ΔHh. Un alto concetto importante è la temperatura di bulbo secco e di bulbo umido. La temperatura di bulbo secco è quella temperatura che noi misuriamo quando nel mezzo essiccante che io uso, in questo caso nell'aria, io introduco un sistema di misura della temperatura. Nell'ambito delle misurazioni che bisogna fare a livello industriale si usa determinare quello che il valore di temperatura di bulbo umido ciò significa che il bulbo del termometro, ovvero la parte sensibile del dispositivo di misurazione della temperatura, è a contatto con il liquido che sta evaporando dal il mio sistema che sto essiccando. Il concetto di bulbo umido viene coinvolto quando io

Descrivo i trasferimenti del calore e di materia che avvengono in modo simultaneo. In particolare, la temperatura di bulbo umido che avviene bagnando il prob di misura con lo stesso liquido che si sta facendo evaporare non è altro che un modo per indicare la velocità con cui si sta trasmettendo il calore dal mezzo essiccante al materiale e la velocità con cui la materia si trasferisce dal materiale al mezzo essiccante.

(K = h × A + K × (Xb - Xi) × ∆T)

(Q = -I × A + K × (Xb - Xi) × ∆T)

(h × A + K × (Xb - Xi) = I × (Xi - Xb) × ∆T)

Ti = temperatura iniziale; Tb = temperatura bulbo umido; K = coefficiente di scambio di materia; Xb = umidità alla temperatura bulbo umido; Xi = umidità iniziale.

Questa equazione è un modo per calcolare, per una miscela, qual è il suo calore specifico medio. In questo caso, noi ci riferiamo all'aria umida che è una miscela aria-acqua ma che può essere adottata come.

efinizione per qualsiasi altro tipo di miscela. La prima equazione mi rappresenta il trasferimento di calore quindi il calore viene ceduto dal gas a liquido e faccio riferimento alla legge d
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foffygioia89
A.A. 2021-2022
213 pagine
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SSD Scienze chimiche CHIM/09 Farmaceutico tecnologico applicativo
I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher foffygioia89 di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Impianti dell'industria farmaceutica e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Università degli Studi di Salerno o del prof Barba Anna Angela.