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새로운 건조 장치14_제4장 히트펌프 · 냉풍데시칸트 · 동결진공 건조

관리자
2021-01-11

공기 건조에는 다양한 방식이 있으며, 최적의 건조를 위해서는 목적에 맞는 설계와 운전이 필요하다. 또한 습도 조절은 제품 생산과 실내 공기조화에서 온도만큼이나 중요한 요소로 꼽히고 있으며 산업현장뿐만 아니라, 일상생활에서도 그 중요성이 날로 커지고 있다. 건조의 기본 이론부터 다양한 건조 방식의 비교, 에너지 절약 대책, 운전 상황 설계 등을 다루고 있는 “새로운 건조 장치”는 설계 및 운전 최적화에 어려움을 겪고 있는 동 분야 종사자들에게 실무지식 습득은 물론 고성능·고효율 건조 시스템 개발을 위한 소중한 자료가 될 것이다.(편집자 주)


(주)에이티이엔지 박승태 대표, 홍경수 이사


라. 흡착제를 이용한 데시칸트 제습건조 

1) 흡착제 이용의 데시칸트 제습건조 

흡착제를 이용하는 동결 진공 건조기에서 흡착제 (Trap)으로 마무리 건조시 저수분의 제품을 원하는 경 우에 고진공 펌프와 병용하여 효과를 높일 수 있다. 1차 건조 기간의 콜드 트랩(Cold trap)과 병용하는 방법을 이용하고 있는 분야도 있다. 

한편, 대기압 열풍건조에서도 젤라틴, 금속비누 등 냉 풍건조에 있어서는 제습공기를 이용하는 예는 매우 많 다. 또는 밀(소맥:小麥)의 건조 등에서는 건조제품의 품질 유지의 관점에서 열풍온도는 종자용으로 43.5℃, 시판용 으로 60℃, 사료용으로 82.5℃ 정도가 기준으로 되어 있다. 

특히 종자용 등의 냉풍건조 영역에서의 건조에 있어서는 열풍의 절대습도가 건조속도에 주는 영향이 크고, 건조시간을 단축함과 동시에 일정의 발아율을 보증하기 위해 저습도의 건조공기를 얻어야 해서, 흡착제가 이용되고 있다. 

단, 흡착제의 재생에 일정한 열량과 시간이 필요하므로 연속식의 데시칸트 건조기인 경우는 제습로터를 구획을 구분하여 흡착과 재생을 연속적으로 허니컴 타입의 데시칸트 건조가 필요하지만, 흡착제의 흡착열과 통합하여 재생을 위한 폐열을 건조에 이용함으로써, 냉동식 제습장치의 운전비의 절약이 가능하다. 밀(소맥) 건조에 습도가 미치는 영향을 그림 4.24에 나타냈다.

또, 예전에 사용하였던 구형의 경우에는 2개의 흡착 탑을 두어 흡착과 재생을 번갈아가며 사용했던 데시칸트 흡착제를 이용한 쌀의 건조에 관한 연구도 보인다. 건조제로서 실리카겔, 분자체(Molecular Sieve), 벤토나이트(Bentonite), 활성알루미늄이나, 왕겨나 회(灰)가 고려되지만, 흡착성능이 높고 비교적 저렴하고 대량의 수요에도 안정적으로 공급할 수 있을 뿐만 아니라, 재생도 비교적 용이하다는 점에서는 실리카겔이 적합하다. 

물론 실리카겔에도 종류가 있고, 예를 들면 평균 세공경(細孔徑) 20인 A방식과 70인 B방식에는 그림 4.25에 나타내듯이 흡착평형이 다르다. 그림 4.26에는 벼의 평형함수율을 나타내었다. 

일본의 야마구치(山口)는 벼와 실리카겔의 혼합층의 정치(靜置)건조 및 실리카겔 층(層)의 위의 벼층(層)을 깔고, 하부로부터의 통기건조에 대해서 검토하였다. 전자의 경우 균일하면서도 좋은 품질의 제품을 얻을 수 있었지만, 실용할 때에는 건조 종료 후에 벼와 흡착제를 선별하기 쉽도록 벼와 상당한 입도(粒度)가 다른 흡착제를 선정할 필요가 있는 것 이외에, 그 경우는 혼합층 내에서의 편석(偏析)에 유의해야 할 필요가 있다. 

본 건조법에서는 우선 벼를 둘러싸고 있는 대기가 흡착제에 의해 탈습되어, 감습된 공기에 벼의 수분이 확산 이동을 하는 것이다. 주의사항은 벼는 저온이고, 1%WB/h 정도의 느린 속도에서 건조되지 않으면 동할(胴 割)을 일으키기 쉬우므로, 제품의 품질 만족을 위해 건조속도를 고려해야 할 필요가 있다. 

저온건조에서는 일반적으로 열효율이 낮아지는 경향이 있지만, 본 건조법에서는 이용된 흡착제를 고온에서의 효율 높은 건조(재생)를 통해 결과적으로 에너지 절약 운전을 기대할 수 있다.


중략...


히트펌프공조 2021년 1월호 게재