Le Séchage

Exercice 4

Un concentré de lactosérum ayant un extrait sec total (EST) = 570 g/kg ; débit (mc) = 6,3 t/h est séché par atomisation pour obtenir une poudre à 3 % d'humidité. L'air de séchage entre dans la tour à 180 °C (Ha = 5 g d'eau/kg d'air sec) et en sort à 12 % d'HR.

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Question

Quel est le débit de poudre ?

Solution

En supposant le régime stationnaire et en négligeant les pertes de matière :

quantité d'EST qui entre = quantité d'EST qui sort

d'où 6300 x 0,57 = 0,97 x ṁp ===> ṁp = (6300 x 0.57)/0,97 = 3702 kg/h

Question

Quelle est la température de l'air à la sortie de la tour ?

Solution

D'après le diagramme enthalpique de l'air humide, la température de sortie de l'air est de ~ 83 °C, correspondant à une Ha de ~ 0,042 g/kg d'air sec.

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Question

a) Quelle est la valeur de l'Ha de l'air à la sortie de la tour ?

b) Quel est le débit horaire d'air de séchage ?

Solution

Débit d'eau évaporé ṁe = 6300-3702 = 2598 kg/h

D'après le diagramme enthalpique de l'air,1 kg d'air sec emporte :

0,042-0,005 = 0,037 kg d'eau

1 kg d'air sec 0,037 kg d'eau

? 2598 kg d'eau ?

d'où la quantité d'air sec nécessaire pour évaporer 2598 kg d'eau :

2598 x 1/0,037 = 70216 kg d'air sec

Par ailleurs, 1 kg d'air sec contient 5 g/kg d'humidité (d'après l'énoncé)

1 kg d'air sec 0,005 kg d'eau

Ce qui veut dire que 1 kg d'air sec contient 1,005 kg d'air normal

1 kg d'air sec 1,005 kg d'air normal

70216 kg d'air sec ?

D'où la quantité d'air nécessaire en kg :

70216 x 1,005/1 = 70567

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Question

Déterminer les valeurs de la CEM et le RCE, sachant que la température et l'Ha de l'air prélevé à l'extérieur sont respectivement égales à 20 °C et 5 g/kg d'air sec ; température moyenne du produit est de 60 °C

Solution

H0 ≈ 32 kJ/kg; H2 ≈ 195 kJ/kg

Ha0 = 0,005 kg d'eau/kg AS; Ha2 = 0,042 kg d'eau/kg AS

1 kg d'air sec coûte 163 kJ (195-32) et emporte 0,037 kg d'eau (0,042-0,005)

163 0,037

? 1

CEM = 163/0,037 = 4405 kJ/ kg d'eau évaporée

RCE = CEM/

La température moyenne du produit est de 60 °C, son énergie latente de vaporisation est de ~ 2358 kJ/kg

D'où RCE = 4571/2358 = 1,8 ≈ 2

On dépense donc le double de l'énergie nécessaire

Question

L'air extérieur est à une température de 20 °C et une Ha de 5 g/kg d'air sec. Y a-t-il condensation à la sortie de la cheminée ?

Solution

Le mélange de l'air de séchage (A2) et de l'air extérieur (A0) est un air qui se situant sur la droite [A0,A2]. Cette droite ne coupant pas la courbe de saturation ( = 1); il ne peut ainsi avoir condensation à la sortie de la cheminée de la tour.

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