2. FONAMENTS TEÒRICS

2.2 Velocitat d'assecat

Es defineix la velocitat d’assecat per la pèrdua d’humitat del sòlid humit en la unitat de temps, i més exactament pel quocient diferencial (-dX/dθ) operant en condicions constants d’assecat, és a dir, amb aire les condicions (temperatura, pressió, humitat i velocitat) del qual siguin constants en el temps.

Analíticament, la velocitat d’assecat es refereix a la unitat d’àrea de superfície d’assecat, d’acord amb l’equació:

 

On :
S = pes del sòlid sec;
A =Àrea de la superfície exposada;
W =velocitat d’assecat;
= diferència d'humitat respecte del temps.

Hi ha dos períodes diferents de velocitat d'assecat:

A) Període avantcrític o de velocitat d'assecat constant: En aquest període la superfície del sòlid està totalment coberta per una capa de líquid i l'evaporació dependrà només de la velocitat de difusió del vapor o de la intensitat de pas de calor a través de la capa límit de l'aire.Aquesta velocitat d'assecat vindrà donada per:

 
On = coeficient de transport de matèria
= humitat en la interfase
Y= humitat en el si de l'aire

Atenent a la intensitat de pas de calor, si la calor s'utilitza exclusivament en evaporar la humitat, la velocitat d'assecat vindrà donada per:

 
On U = coeficient integral de transmissió de la calor
= calor latent de vaporització del líquid a la temperatura d'interfase
i t són la temperatura en el si de l'aire

B) Període post crític: En general, aquest període es pot dividir en dos trams: un en el que la velocitat d’assecat varia linealment amb la humitat des del punt crític (primer període post crític), i un altre en el que no es compleix aquesta variació lineal (segon període post crític), encara que pot no presentar-se aquesta separació neta entre ambdós trams. Durant el primer període post crític, la velocitat d’assecat està regida per l’evaporació de l’aigua sobre la fracció de superfície molla; aquesta fracció disminueix contínuament fins que al final d’aquest període la superfície està seca. Es pot calcular la velocitat d’assecat en qualsevol instant d’aquest període en funció de les velocitats i humitats crítica i final corresponents a aquest període, d’acord amb l’equació:



Durant el segon període post crític la superfície està totalment seca i la velocitat d’assecat s’ha d’avaluar atenent al procés de transport d’humitat des de l’interior del sòlid fins a la superfície, que es pot realitzar per diversos mecanismes. Si el mecanisme de transport es realitza per difusió ( casos dels sòlids d’estructura continua tals com sabons, fustes, papers, etc.) la velocitat d’assecat ve donada per:

 
I el temps d’assecat entre les humitats X1 i X2 serà:



Sent γ el pes específic del sòlid sec, quilograms per metre cúbic; z l’espessor, metres; D la difusivitat, metres quadrats per hora.
En el cas de que el mecanisme de transport estigui controlat pel flux capil·lar (cas de sòlids granulars, tals com sorres, pigments, etc.) el temps d’assecat entre les humitats X1 i X2 vindrà donada per l’equació:



amb la que se suposa que la velocitat d’assecat varia linealment amb la humitat fins que s’arriba a l’equilibri.

Pels sòlids d’estructura capil·lar uniforme quan els capil·lars no són molt petits i l’estructura no varia durant l’assecat, les zones d’evaporació es redueixen uniformement en el material durant el període poscrític, i aquestes zones romanen amb una humitat igual a la crítica i temperatura igual a la temperatura humida. En qualsevol instant, l’espessor de la capa seca e està relacionat amb la humitat X per l’expressió:



El coeficient integral de transmissió de la calor entre l’aire que flueix al llarg de la superfície del sòlid i la zona d’evaporació ve donada per :



I la velocitat d’assecat serà:



Combinant aquestes dues equacions resulta:



I d’acord amb aquesta expressió el temps d’assecat serà: