長門電機工作所の技術情報

湿り空気は乾燥空気と水蒸気が混ざったものです。

低温で熱風乾燥を行う場合、給気の状態で到達水分が違います。特に夏場のジメジメした状態の空気は1kgの空気に20gもの水が含まれているために、それを取り除く必要があります。
大阪では８月の気温が連日30℃を超え、湿度80％以上に達する日が続きました。この条件ですと絶対湿度で21g/kgになります。露点温度は26℃で、それ以下の温度にすると水蒸気は飽和状態になり、水となって除湿されます。10℃まで冷却すると、8g/kgに下がります。
この空気の状態は、冬の冷たい雨が降るのと同等で、そのまま20℃まで温度上昇すれば、相対湿度で50％となり、非常に快適な空気となります。
逆に冬場の外気は、大阪でも氷点下５℃になることがありました。その場合2.5g/kgとなり、20℃の時には相対湿度で17％となり、過乾燥状態になります。そこで加湿装置で蒸気を吹き込み、8～10g/kg程度になるようにすれば、夏場に除湿した空気の状態になります。

高温高湿時は外気から入った空気を除湿クーラで冷却し、露滴させて水分を取り除きます。その空気が乾燥機の中に入り循環している空気と混ざります。また、冬場の乾燥しすぎている外気の場合、蒸気を吹き込んで加湿することで、同条件の空気を作ることが出来ます。

箱型乾燥機の場合、乾燥トレイ通過時に粉の水分を受け取ることで、潜熱により温度が下がり、湿度が上昇します。その空気の一部が排気され、同量の除湿エアが取り込まれます。
下記の図は乾燥機のフロー図ですが、各部における空気の状態を右の表に示しました。

除湿を含めた空気による乾燥について説明します。
下の図は箱型乾燥機内の空気の状態の変化を模式化しました。

庫内の空気を全量循環させると、庫内の空気の湿度が上がり、水分を奪うキャパシティが無くなってしまうので、乾燥能力が維持できる量だけのフレッシュエアを取り込めば良いことになります。
フレッシュエアの量が少なければ、相対湿度が上がり、乾燥時間が長くなり、多ければその逆となります。
乾燥実験により時間とともに水分が減る量を記録し、最大乾燥速度を求め、乾燥機内の相対湿度が低く押さえられる程度の空気量に設定します。

吸気量、及び排気量をＱｆ（kg／ｈ）、循環空気量Ｑｒとすると、熱風空気量Ｑｈは
Ｑｈ＝Ｑｆ＋Ｑｒ・・・・・・・・・・・・・・・・・１式
図の④加湿空気はフレッシュ冷却後の②冷却除湿空気と⑨循環空気が混合したものですので、
④加湿空気の水分Ｈ（g／kg）は
Ｈ④加湿空気＝（Ｑｆ×Ｈ①外気＋Ｑｒ×Ｈ⑥粉体乾燥）÷Ｑｈ・・・・・・２式
乾燥後の水分Ｈ⑦高湿空気は熱風④加湿空気が粉体から蒸発した水分Ｗ（g／ｈ）を受け取ったものです。
また、乾燥後の空気⑦高湿空気と⑧排気と⑨循環空気の湿度は同じですので、⑧排気の水分Ｈは
Ｈ⑦高湿空気＝Ｈ④加湿空気＋Ｗ／Ｑｈ＝Ｈ⑧排気・・・・・・・・・・・・３式
必要とする空気量Ｑｆは上記の式を整理して
Ｑｆ＝Ｗ÷（Ｈ⑧排気ーＨ①外気）・・・・・・・・・・・・・・４式
となります。
すなわち、乾燥速度を湿度の差で割ったものが、最低必要空気量となります。
逆に表現すれば、乾燥速度は、湿度の差と、フレッシュエアの量に比例します。

蒸発水分量は乾燥実験を行い、乾燥曲線から容易に求められます。吸排気量を変えて乾燥実験することで、乾燥効率を計算し、実用的な運転条件を決定することが望ましいです。