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Bilans sur un sécheur de solides

Bilan sur un sécheur direct

Dans un sécheur de type direct ou par convection (par atomisation, flash, en lit fluidisé, ...), la chaleur nécessaire à la vaporisation du liquide est intégralement apportée par le gaz.
Le bilan énergétique se résume au bilan enthalpique des flux entrée et sortie.
Le seul échange de chaleur avec l'extérieur relève des pertes; le bilan s'écrit donc ainsi:

(flux énergétique total entrant) = (flux énergétique total sortant) + pertes

Flux énergétique total entrant

= Fge × hge + Fse × hse

avec:
Fge : débit de gaz entrant
Fse : débit de suspension/solution entrant

hge : enthalpie du gaz entrant
= (enthalpie du gaz sec)+HA( enthalpie des vapeurs contenues dans le gaz entrant)
avec HA: humidité absolue du gaz [kg vapeur/kg de gaz sec]

hse : enthalpie de la suspension (ou solution) entrant
= (enthalpie du solide sec)+( enthalpie du liquide accompagnant le solide)

enthalpie du gaz sec:

  • = Cpg × Teg 
    • pour l'air: = 1,01 × Tge [kJ/kg air sec]
enthalpie des vapeurs contenues dans le gaz entrant:
  • = Lv + Cpv × Teg 
    • pour l'eau: = 2500 + 1,89 × Tge [kJ/kg]
enthalpie du solide sec:
  • = Cps × Tes
enthalpie du liquide accompagnant le solide:
  • = Cpl × Tes 
    • pour l'eau: = 4,18 [kJ/kg eau]
avec:
Teg Tes : température d'entrée du gaz et de la suspension [°C]
Cpg ,Cpl ,Cps : capacité calorifique du gaz, du liquide et du solide [kJ/kg/°C]
Lv : chaleur latente de vaporisation du liquide [kJ/kg]

Energie totale sortant

= Fgs × hgs + Fss × hss

avec:
Fgs : débit de gaz sortant
Fss : débit de solide sortant

hgs : enthalpie du gaz sortant
= (enthalpie du gaz sec) + HA × ( enthalpie des vapeurs contenues dans le gaz sortant)
avec HA: humidité absolue du gaz [kg vapeur/kg de gaz sec]

hss : enthalpie du solide sortant
= (enthalpie du solide sec) + ( enthalpie du liquide accompagnant le solide)

enthalpie du gaz sec:

  • = Cpg × Tsg 
    • pour l'air: = 1,01 × Tgs [kJ/kg air sec]
enthalpie des vapeurs contenues dans le gaz sortant:
  • = Lv + Cpv × Tsg 
    • pour l'eau: = 2500 + 1,89 × Tgs [kJ/kg]
enthalpie du solide sec:
  • = Cps × Tss
enthalpie du liquide accompagnant le solide:
  • = Cpl × Tss 
    • pour l'eau: = 4,18 [kJ/kg eau]
avec:
Tsg Tss : température de sortie du gaz et du solide [°C]

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