슬러지 건조 평형함수율

평형함수율의 정의

평형함수율은 일정한 온도와 상대습도의 건조 공기와 접촉시켰을 때 함수율이 더 이상 변하지 않는 값이다.

젖은 슬러지를 공기 중에 두면 어느 함수율에서 멈춘다. 그 값이 평형함수율이다.

공기의 온도와 상대습도가 같으면 같은 평형함수율에 도달한다.

수분의 구분

수분은 성격에 따라 나눈다. 평형함수율 이하로 남는 수분은 결합수분이다.

건조로 제거할 수 있는 수분은 자유수분뿐이다.

자유수분은 전체 함수율에서 평형함수율을 뺀 값이다.

평형 이하로 남는 수분은 같은 공기 조건에서 증발하지 않는다.

상대습도와 평형함수율

평형함수율은 공기의 온도와 상대습도에 따라 정해진다.

온도가 올라가면 같은 수증기량에서도 상대습도가 떨어진다.

상대습도가 낮아지면 평형함수율도 낮아져 더 많은 수분을 제거할 수 있다.

그래서 온도와 상대습도를 밝히지 않은 평형함수율 값은 의미가 없다.

건조 곡선과 구간

건조 곡선은 예열기간, 항률건조기간, 감률건조기간의 세 구간으로 나뉜다.

항률건조기간에서는 표면의 자유수가 증발해 건조속도가 일정하다.

한계함수율을 지나면 내부 확산이 율속 단계가 되어 건조속도가 떨어진다.

함수율은 평형함수율에 점근하고, 곡선이 평형함수율 수평선과 만나면 건조가 끝난다.

계산 예제

전체 함수율 80%, 평형함수율 10%인 슬러지에서 자유수분을 구한다.

자유수분은 전체 함수율에서 평형함수율을 뺀 값이므로 80 − 10이다.

답은 70%다. 평형함수율 10%는 공기와 평형에서 남으므로 건조로 제거되지 않는다.

직접 풀어 보자. 이번에는 전체 함수율이 60%인 경우다.

헷갈리는 점과 정리

앞 문제 정답은 50%다. 전체 함수율에서 평형함수율을 뺀 값이다.

평형함수율과 한계함수율은 혼동하기 쉬우므로 표로 구분해 둔다.

한계함수율은 건조 속도가 바뀌는 점이고, 평형함수율은 더 이상 건조되지 않는 점이다.

정리하면 평형 이하 수분은 결합수분이고, 건조로 제거되는 것은 자유수분뿐이다.