Kuivauksen fysiikkaa. Hannu Sarkkinen

Samankaltaiset tiedostot
Energiansäästö viljankuivauksessa

Viljankuivaus ja siihen liittyvät energianäkökulmat

Viljankuivaus Tarvaala

Viljankäsittelyn tehostaminen tulevaisuuden yksiköissä Jukka Ahokas & Hannu Mikkola Maataloustieteiden laitos Helsingin yliopisto

Lämpöoppi. Termodynaaminen systeemi. Tilanmuuttujat (suureet) Eristetty systeemi. Suljettu systeemi. Avoin systeemi.

KOE 3, A-OSIO Agroteknologia Agroteknologian pääsykokeessa saa olla mukana kaavakokoelma

MIKKELIN AMMATTIKORKEAKOULU Tekniikka ja liikenne / Sähkövoimatekniikka T8415SJ Energiatekniikka. Hannu Sarvelainen HÖYRYKATTILAN SUUNNITTELU

KOSTEUS. Visamäentie 35 B HML

DI Oulun Yliopisto Prosessitekniikka Lehtori Kokkolan Teknillinen oppilaitos Saudi Iron and Steel Co Saudi-Arabia

Energiatehokas sähkölämmitys Lämmityksen mitoitus, tehtävävastaus Pirkko Harsia TAMK

Työssä määritetään luokkahuoneen huoneilman vesihöyryn osapaine, osatiheys, huoneessa olevan vesihöyryn massa, absoluuttinen kosteus ja kastepiste.

1. Kumpi painaa enemmän normaalipaineessa: 1m2 80 C ilmaa vai 1m2 0 C ilmaa?

Työssä määritetään luokkahuoneen huoneilman vesihöyryn osapaine, osatiheys, huoneessa olevan vesihöyryn massa, absoluuttinen kosteus ja kastepiste.

FRAME-seminaari

Pinnoitteen vaikutus jäähdytystehoon

RATKAISUT: 12. Lämpöenergia ja lämpöopin pääsäännöt

Aurinkolämpö. Tässä on tarkoitus kertoa aurinkolämmön asentamisesta ja aurinkolämmön talteen ottamiseen tarvittavista osista ja niiden toiminnasta.

Ilman suhteellinen kosteus saadaan, kun ilmassa olevan vesihöyryn osapaine jaetaan samaa lämpötilaa vastaavalla kylläisen vesihöyryn paineella:

Viljankäsittelyn tehostaminen tulevaisuuden yksiköissä

Sorptiorottorin ja ei-kosteutta siirtävän kondensoivan roottorin vertailu ilmanvaihdon jäähdytyksessä

VAKOLA Koetusselostus 387 SINUS 6 DUPLEX TWIN-VILJANKUIVURI. Koetuttaja ja valmistaja: 0 y Sav onius & C o A b, Helsinki.

Mamk / Tekniikka ja liikenne / Sähkövoimatekniikka / Sarvelainen 2015 T8415SJ ENERGIATEKNIIKKA Laskuharjoitus

Kokeneempi. Osaavampi

Ryömintätilaisten alapohjien toiminta

TEHTÄVÄ 1 *palautettava tehtävä (DL: 3.5. klo. 10:00 mennessä!) TEHTÄVÄ 2

MEPUN KUIVURIUUNIT TALOUDELLISET JA TEHOKKAAT LÄMMÖNLÄHTEET

Vastaa kaikkiin kysymyksiin. Oheisista kaavoista ja lukuarvoista saattaa olla apua laskutehtäviin vastatessa.

Kosteusmittausyksiköt

Energiatehokas ja kotimaista polttoainetta käyttävä kuivuri Jouni Virtaniemi Antti-Teollisuus Oy

= 1 kg J kg 1 1 kg 8, J mol 1 K 1 373,15 K kg mol 1 1 kg Pa

Harjoitus 7. Kovettuvan betonin lämmönkehityksen arvioiminen, kuumabetonin suhteitus, betonirakenteen kuivuminen ja päällystettävyys

Tuloilmaikkunoiden edut ja kannattavuus

Energiatehokkaan rakentamisen parhaat käytännöt Perusteet

Jukka Ahokas Helsingin Yliopisto Agroteknologia

Energiatehokkuuden analysointi

Tuloilmaikkunoiden edut ja kannattavuus. As Oy Espoon Rauhalanpuisto 8

Kosteusmittausten haasteet

Konventionaalisessa lämpövoimaprosessissa muunnetaan polttoaineeseen sitoutunut kemiallinen energia lämpö/sähköenergiaksi höyryprosessin avulla

Aineen olomuodot ja olomuodon muutokset

Viikkoharjoitus 2: Hydrologinen kierto

LÄMPÖPUMPUN ANTOTEHO JA COP Täytä tiedot vihreisiin ruutuihin Mittauspäivä ja aika LASKE VIRTAAMA, JOS TIEDÄT TEHON JA LÄMPÖTILAERON

Lämpöoppia. Haarto & Karhunen.

Kryogeniikka ja lämmönsiirto. DEE Kryogeniikka Risto Mikkonen

Jukka Kontulainen ProAgria Satakunta ry

Puun keinokuivauksen perusteet

Energia-alan keskeisiä termejä. 1. Energiatase (energy balance)

Mamk / Tekniikka ja liikenne / Sähkövoimatekniikka / Sarvelainen 2015 T8415SJ ENERGIATEKNIIKKA Laskuharjoitus

Pilkkeiden keinokuivaus Pilkepäivä, Energiametsä-hanke Oulu Jyrki Raitila, erikoistutkija VTT

Kasvihuoneen kasvutekijät. ILMANKOSTEUS Tuula Tiirikainen Keuda Mäntsälä Saari

TIILIVERHOTTUJEN BETONISEINIEN KUIVUMINEN

Ekotehokas rakentaja Työmaan energian käyttö Hannu Kauranen

Betonin kuivuminen. Rudus Betoniakatemia. Hannu Timonen-Nissi

Luku 8 EXERGIA: TYÖPOTENTIAALIN MITTA

TUTKIMUS IKI-KIUKAAN ENERGIASÄÄSTÖISTÄ YHTEISKÄYTTÖSAUNOISSA

Viljan kuivatuksessa säästöjä nopeasti ProAgria Pirkanmaa

VAK OLA Puhelin Helsinki Routatieas Pitäjänmäki

Joustavaa tehokkuutta kotisi lämmöntarpeeseen

Termodynamiikan suureita ja vähän muutakin mikko rahikka

Luvun 12 laskuesimerkit

13 KALORIMETRI Johdanto Kalorimetrin lämmönvaihto

1 NIBE FIGHTER 410P ilmanvaihdon lämmöntalteenoton vuosihyötysuhteen laskenta lämmöntarveluvuilla

Agroteknologian pääsykokeessa saa olla mukana kaavakokoelma, joka löytyy netistä.

Poistoilmalämpöpumput EX35S EX50S EX65S

Lämmitystarveluvun avulla normeerataan toteutuneita lämmitysenergian kulutuksia, jotta voidaan:

Hydrologia. Säteilyn jako aallonpituuden avulla

sinkinkadonkestävä VV Sekoitusventtiili DN 15 mallin rakenne, toiminta, asennus, huolto ja varaosat kuten syöttösekoitusventtiili (sivut ).

Luku 14 KAASU HÖYRY SEOKSET JA ILMASTOINTI

Lämpötilan vaikutus työkykyyn / tietoisku Juha Oksa. Työterveyslaitos

Recair Booster Cooler. Uuden sukupolven cooler-konesarja

ENERGIATEHOKAS KARJATALOUS

T F = T C ( 24,6) F = 12,28 F 12,3 F T K = (273,15 24,6) K = 248,55 K T F = 87,8 F T K = 4,15 K T F = 452,2 F. P = α T α = P T = P 3 T 3

Viljan kuivauksen kokemuksia PARI polttoöljyjen lisäaineen kanssa. PARI polttoöljyjen lisäaineen käyttökokemus ohran kuivauksessa

1. Yksiulotteisen harmonisen oskillaattorin energiatilat saadaan lausekkeesta

VESI-SEMENTTISUHDE, VAATIMUKSET JA MÄÄRITTÄMINEN

KARTOITUSRAPORTTI. Rälssitie VANTAA 567/

Biobisnestä Pirkanmaalle Aurinkoenergia. Mikko Tilvis Suomen metsäkeskus

Puu luovuttaa (desorptio) ilmaan kosteutta ja sitoo (adsorptio) ilmasta kosteutta.

Hirsirakenteisten kesämökkien kuivanapitolämmitys

Kuivauksen teoriaa ja käytäntöä Jaana Väisänen, OAMK Arvopilotti-hanke

Energiatehokkuus ja energiavaatimukset asuntorakentamisessa. Asuinrakennusten energiansäästön mahdollisuudet

Polttopuun luonnonkuivaus, keinokuivaus ja laadun hallinta

Tarpeisiisi mukautuva kodin lämmityslaite

Lämmityskustannusten SÄÄSTÖOPAS. asuntoyhtiöille

5/13 Ympäristöministeriön asetus

ENSIRAPORTTI. Työ A Läntinen Valoisenlähteentie 50 A Raportointi pvm: A - Kunnostus- ja kuivauspalvelut Oy Y-tunnus:

energian kulutuksen kasvua voidaan aidosti hidastaa? 1. Energiaan liittyvät käyttötottumukset tulee muuttaa

Kuva 1. öljypolttimella varustetun Jaakko-lavakuivurin lämmityslaite, puheilla ja putki, joka ohjaa savukaasut uunia sytytettäessä säkkilavan ohi.

Lämpöistä oppia Fysiikan ja kemian perusteet ja pedagogiikka

K = Q C W = T C T H T C. c = 1 dq. f) Isokoorinen prosessi: prosessi joka suoritetaan vakiotilavuudessa

Kuivausprosessin optimointi pellettituotannossa

Enervent-ilmanvaihto JÄRJESTELMÄT MUUHUN KUIN ASUINKÄYTTÖÖN

Aurinkolämpö. Tässä on tarkoitus kertoa aurinkolämmön asentamisesta ja aurinkolämmön talteen ottamiseen tarvittavista osista ja niiden toiminnasta.

m h = Q l h 8380 J = J kg 1 0, kg Muodostuneen höyryn osuus alkuperäisestä vesimäärästä on m h m 0,200 kg = 0,

MEPUN KUIVURIUUNIT TALOUDELLISET JA TEHOKKAAT LÄMMÖNLÄHTEET

Biohiilen tuotanto ja käyttö, edellytykset ja mahdollisuudet Suomessa

Puun kosteuskäyttäytyminen

Harjoitus 2: Hydrologinen kierto

Kryogeniikka ja lämmönsiirto. Dee Kryogeniikka Risto Mikkonen

2.2 Järjestelmän toiminta erisuurilla ilmavirroilla

Tuulettuvien yläpohjien toiminta

Transkriptio:

Kuivauksen fysiikkaa Hannu Sarkkinen 28.11.2013

Kuivatusmenetelmiä Auringon säteily Mikroaaltouuni Ilmakuivatus

Ilman kosteus Ilman suhteellinen kosteus RH = ρ v /ρ vs missä ρ v = vesihöyryn tiheys (g/m 3 ) ρ vs = kylläisen vesihöyryn tiheys 10 o C ilmassa vettä enintään 9,4 g/m 3 35 o C lämpötilmassa vettä enintään 40 g/m 3 (ks. kuvaaja) => kuivatuksessa ilmaa kannattaa kierrättää viljassa riittävän kauan (vesi siirtyy ilmaan, kunnes RH = 100% )

Ilman absoluuttinen kosteus (g/m^3) 200 180 160 140 120 100 RH=100% 80 60 40 RH=50% 20 0 0 10 20 30 40 50 60 70 Ilman lämpötila celsiusasteina

Mollier-diagrammi

Lämminilmakuivatus mihin tarvitaan energiaa? Tuoreen viljan (kuiva vilja + poistettava vesi) lämmittämiseen Veden poistamiseen jyvästä (kidevesi, fysikaalis-kemiallisesti ts. osmoottisesti sitoutunut paisuntavesi, fysikaalismekaanisesti sitoutunut vesi)

Fysikaalisia suureita Ilman tiheys noin ρ = 1,2 kg/m 3 (kostea ilma kevyempää kuin kuiva) Ilman ominaislämpökapasiteetti c p = 1,0 kj/kg o C (NTP) Tuoreen viljan ominaislämpökapasiteetti c = 2,0 kj/kg o C Veden ominaislämpökapasiteetti c = 4,2 kj/kg o C (vesi on merkillinen neste) Veden ominaishöyrystymislämpö r = 2300 kj/kg

Viljan kosteus Absoluuttinen kosteus AH: AH = m v V k Ominaiskosteus SH: SH = m v m v + m k (Ilmoitetaan %:na) missä V k = kuivan aineen tilavuus missä m v = veden massa (poistettavissa) missä m k = kuivan aineen massa

Poistettavan veden määrä Kuivatun (13%) viljan määrä M vilja13% = 10 000 kg M vesi = M vesi = alkukosteus % loppukosteus % 100% alkukosteus % 20 % 13 % 100% 20 % 10 000 kg M vesi = 875 kg (linkki 3) M vilja13%

Lämminilmakuivatus tehontarve 1. Ilman lämmitykseen tarvittava teho: 10 o C -> 35 o C, 7 m 3 /s teho P = Q/t = c p m T/t, 7 m 3 /s eli 8,4 kg/s = (1,0 kj/kg o C 8,4kg/s 25 o C) /1s = 210 kw (poistoilman lämpö kannattaa ottaa talteen?)

Lämminilmakuivatus tehontarve 2. Tuoreen viljan lämmitykseen tarvittava teho: 10 o C -> 35 o C, 10 000 kg, 10 h P = Q/t = c m T/t = (2,0 kj/kg o C 10 000 kg 25 o C) / 36 000s = 14 kw

3. Veden höyrystys: Lämminilmakuivatus tehontarve 10 000 kg, 10 h, vettä poistettava 875 kg P = Q/t = r m / t = (2300 kj/kg 875 kg) / 36 000s = 56 kw

Lämminilmakuivatus tehontarve 4. Paisuntaveden poisto: Q(max) = 1800 kj/kg (linkki 2) Kokonaistehon tarve = 280 kw (kohdat 1.-3.) Vastaava energiantarve = 11 MJ/kg vettä

Lämpöhäviöitä Lämmön siirtoputken ja lämpimän säiliön lämpöhäviö (konvektio, johtuminen, säteily) Eristämättömän putken (säiliön) lämpösäteilyhäviö: 10 m pit., 0,6 m halk., = 0,80, putken ala = A T putki = 343 K (=70 o C), T ympäristö = 283 K (=10 o C) P = A (T 4 putki - T 4 ympäristö) 5,7 10 8 W/(m 2 K 4 ) = 6 kw (suuntaa antava tulos, ei huomioitu mm. pintavastusta) (Vastaavalla tavalla lämmönkeräysputken lämmönsaantiteho, jos lämpötilaero pieni => saanti heikko, joskin johtuminenkin vaikuttaa saantiin)

Energiasäästöjä? Poistoilman lämpö talteen, esim. esilämmitykseen (kondensointi) Savukaasujen lämpö talteen Kuivaamon ja lämpösiirtoputkien eristäminen Ilman esikuivatus esim. navetan ullakolla kiertävässä kanavassa => virtausvastushäviöt vähäisiä, menevät lämmöksi

Lämmöneristäminen Lämmön johtuminen lämmönsiirtoputkessa: L = 10 m, 0,6 m halk., jonka päällä 0,10 m villaeriste ( = 0,052 W m o C ), T sisä-t ulko =60 o C 2π L dt P johtuminen = ln (R 2 /R 1 ) = 0,7 kw (vrt. 6 kw)

Kylmäilmakuivatus Kylmän ilman (n. 10 o C) virratessa viljan läpi viljan lämpötila laskee kohti märkälämpötilaa. Tällöin ilman RH = 100% (ks. Psykrometritaulu) Lämpötilan lasku johtuu veden siirtymisestä ilmaan (höyrystyminen sitoo lämpöä) Jos ilman RH = 100 %, kylmäilmakuivatus ei voi toimia

100 Mitattu kosteus, Jyväskylä, 2012 RH % 90 80 70 60 50 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 kuukausi Lähde: ilmatieteen laitos

Yhteenvetoa Ulkoilman lämpötila korkeampi => vähentää lämmitystarvetta => säästöjä (ei juuri nopeuta lämminilmakuivausta, (?) jos ρ v tällöin korkeampi => kalliimpaa?) Jos kuivausilmalle korkeampi lämpötila pystyy sitomaan enemmän kosteutta vesi poistuu jyvästä nopeammin nopeuttaa kuivaamista (olosuhteista riippumatta)

Hyödyllisiä linkkejä 1. Si-järjestelmä: http://www.sfs.fi/files/70/si-opas.pdf 2. Viljankuivaus kotimaisella polttoaineella -opas: http://www.bioenergiatieto.fi/default/? EVIA_WYSIWYG_FILE=4550 &name=file 3. Viljan kuivatuksessa säästöjä nopeasti -luento: http://www.energiaakatemia.fi/attachments/article/48/viljan%20kuivatuksessa%20s%c3% A4%C3%A4st%C3%B6j%C3%A4%20nopeasti.pdf 4. Psykrometritaulu: http://www.ohio.edu/mechanical/thermo/applied/chapt.7_11/chapt er10b.html