【प्रतिदिन एक प्रश्न】 रसायन इंजीनियरिंग सिद्धांत 261: सुखाने की दर (12 दिसंबर)
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इस पोस्ट को अंतिम बार “ज़ाईहुई कांगकियाओ” द्वारा 2015-12-24 13:42 पर संपादित किया गया। “रसायन विज्ञान सिद्धांत” विभाग में अब “प्रतिदिन एक प्रश्न” नामक गतिविधि शुरू की गई है; इसका उद्देश्य लोगों को रसायन विज्ञान संबंधी बुनियादी ज्ञान को मजबूत करने में मदद करना है। आगे भी “रसायन विज्ञान के सिद्धांत”, “पदार्थों का स्थानांतरण एवं पृथक्करण”, “रसायन विज्ञान में ऊष्मागतिकी” आदि विषयों पर भी ऐसी गतिविधियाँ शुरू की जाएँगी। हम आशा करते हैं कि सभी लोग इस गतिविधि का सक्रिय रूप से समर्थन करेंगे। “प्रतिदिन एक प्रश्न” गतिविधि में दिए गए प्रश्नों के उत्तर सीधे ही देखे जा सकते हैं; एक दिन बाद ही यह विषय बंद कर दिया जाएगा! ! भाग लेने पर ही 3 वेल्थ पुरस्कार मिलते हैं; सही उत्तर देने पर अतिरिक्त 3 वेल्थ भी मिलते हैं~~ सरल प्रश्न: “शुष्कीकरण दर” क्या है? सुखाने की प्रक्रिया के कौन-कौन से चरण होते हैं? क्या-क्या चीजें किसके नियंत्रण में हैं? सुखने की दर, प्रति इकाई समय में, प्रति इकाई सुखने वाले क्षेत्रफल पर वाष्पित होने वाले जल की मात्रा है। सूखने की प्रक्रिया में “स्थिर गति वाला सूखने का चरण” एवं “धीमी गति वाला सूखने का चरण” स्थिर गति वाले सुखाने के चरण में सतही वाष्पीकरण दर ही नियंत्रण का कारक होती है, जबकि धीमी गति वाले सुखाने के चरण में आंतरिक विसरण ही नियंत्रण का कारक होता है
“सूखने की दर” से क्या तात्पर्य है? प्रति वर्ग मीटर सूखी सतह से प्रति घंटे वाष्पित होने वाले जल की मात्रा। सुखाने की प्रक्रिया के कौन-कौन से चरण होते हैं? स्थिर गति वाला सुखाने का चरण एवं धीमी गति वाला सुखाने का चरण। क्या-क्या चीजें किसके नियंत्रण में हैं? प्रभाव डालने वाले कारकों में सूखने वाले माध्यम की स्थिति, प्रवाह दर एवं उसका सामग्री के साथ संपर्क का तरीका, सामग्री की संरचना एवं आकार, तथा उसका सूखने वाले माध्यम के साथ संपर्क का तरीका, सामग्री का तापमान आदि शामिल हैं।
प्रति इकाई समय में, प्रति इकाई सूखने वाले क्षेत्र पर, सूखने वाली सामग्री से वाष्पित होने वाले जल का द्रव्यमान “सूखने की दर” कहलाता है। सुखाने की प्रक्रिया को दो चरणों में विभाजित किया जा सकता है – स्थिर गति वाला सुखाने का चरण, एवं धीमी गति वाला सुखाने का चरण। इन दोनों चरणों पर क्रमशः सतही वाष्पीकरण एवं आंतरिक विसरण का प्रभाव पड़ता है
“सूखने की दर” से क्या तात्पर्य है? सुखाने की प्रक्रिया के कौन-कौन से चरण होते हैं? क्या-क्या चीजें किसके नियंत्रण में हैं? सूखने की दर: प्रति वर्ग मीटर सूखी सतह से प्रति घंटे वाष्पित होने वाले जल की मात्रा। यह प्रक्रिया दो चरणों में होती है – स्थिर गति वाला सूखने का चरण, एवं धीमी गति वाला सूखने का चरण। इन दोनों चरणों पर क्रमशः सतही वाष्पीकरण एवं आंतरिक विसरण का नियंत्रण होता है।
प्रति इकाई समय में, प्रति इकाई सूखने वाले क्षेत्र पर, सूखने वाली सामग्री से वाष्पित होने वाले जल का द्रव्यमान “सूखने की दर” कहलाता है। प्रभावित करने वाले कारक: 1: सामग्री का गुण एवं आकार: नम सामग्री की भौतिक संरचना, रासायनिक संरचना, आकार एवं आकृति, सामग्री की परतों की मोटाई, एवं जल का सामग्री में जुड़ने का तरीका। 2: सामग्री का तापमान: सामग्री का तापमान जितना अधिक होगा, सूखने की दर उतनी ही अधिक होगी। ； 3: सामग्री में जल की मात्रा: सामग्री में प्रारंभिक, अंतिम एवं सीमांत जल-सांद्रता ही, सुखाने की विभिन्न अवस्थाओं में आवश्यक समय को निर्धारित करती है। 4: सूखने वाले माध्यम का तापमान एवं आर्द्रता: माध्यम का तापमान जितना अधिक होगा, उसकी आर्द्रता उतनी ही कम होगी। ； तब, स्थिर गति पर सुखाने की प्रक्रिया में दर अधिक होती है। लेकिन थर्मोसेंसिटिव सामग्रियों के लिए, उपयुक्त तापमान ही चुनना आवश्यक है। 5: सूखने वाले माध्यम की गति: स्थिर गति वाले सूखने के चरण में, वायु की गति बढ़ाने से सूखने की दर भी बढ़ जाती है। जबकि धीमी गति वाले सूखने के चरण में, वायु की गति एवं दिशा का सूखने की दर पर बहुत कम प्रभाव पड़ता है। 6: ड्रायर की संरचना। 3. सुखाने की प्रक्रिया को दो चरणों में विभाजित किया जा सकता है – स्थिर गति वाला सुखाने का चरण, एवं धीमी गति वाला सुखाने का चरण। स्थिर गति वाले चरण में सतही वाष्पीकरण का नियंत्रण होता है, जबकि धीमी गति वाले चर
सुखने की दर, प्रति वर्ग मीटर सुखने वाले क्षेत्र में प्रति घंटे वाष्पित होने वाले पानी की मात्रा को दर्शाती है। किलोग्राम। पानी/हेक्टोमीटर²। सुखने की प्रक्रिया में दो चरण होते हैं – स्थिर गति वाला सुखने का चरण, एवं धीमी गति वाला सुखने का चरण। प्रभावित करने वाले कारक: ऊष्मा संचरण दर, बाहरी विसरण दर, आंतरिक विसरण दर।
सुखने की दर, प्रति इकाई समय में, प्रति इकाई सुखने वाले क्षेत्रफल पर वाष्पित होने वाले जल की मात्रा है। सूखने की प्रक्रिया में “स्थिर गति वाला सूखने का चरण” एवं “धीमी गति वाला सूखने का चरण” स्थिर गति वाले सुखाने के चरण में सतही वाष्पीकरण दर ही नियंत्रण का कारक होती है, जबकि धीमी गति वाले सुखाने के चरण में आंतरिक विसरण ही नियंत्रण का कारक होता है
“सूखने की दर” से क्या तात्पर्य है? सुखाने की प्रक्रिया के कौन-कौन से चरण होते हैं? क्या-क्या चीजें किसके नियंत्रण में हैं? सुखने की दर, प्रति इकाई समय में, प्रति इकाई सुखने वाले क्षेत्रफल पर वाष्पित होने वाले जल की मात्रा है। सूखने की प्रक्रिया में “स्थिर गति वाला सूखने का चरण” एवं “धीमी गति वाला सूखने का चरण” स्थिर गति वाले सुखाने के चरण में सतही वाष्पीकरण दर ही नियंत्रण का कारक होती है, जबकि धीमी गति वाले सुखाने के चरण में आंतरिक विसरण ही नियंत्रण का कारक होता है
सूखने की दर (Drying Rate), वह मात्रा है जो प्रति वर्ग मीटर सूखी सतह पर प्रति घंटे वाष्पित होने वाले जल की मात्रा को दर्शाती है; इसकी इकाई kg पानी/(h·m²) है। कभी-कभी, प्रति किलोग्राम बिना पानी वाले पदार्थ से प्रति घंटे वाष्पित होने वाले पानी की मात्रा को “द्रव्यमान-सूखने की दर” कहा जाता है; इसे kg पानी/(h·kg बिना पानी वाला पदार्थ) के रूप में व्यक्त किया जाता है। सूखने की गति को प्रभावित करने वाले कारक हैं – ऊष्मा स्थानांतरण की दर, बाहरी विसरण दर, एवं आंतरिक विसरण दर। स्थिर गति वाला सुखाने का चरण एवं धीमी गति वाला सुखाने का चरण। ये क्रमशः सतही वाष्पीकरण नियंत्रण एवं आंतरिक विसरण नियंत्रण द्वारा नियंत्रित होते है
सुखने की दर, वह मात्रा है जो प्रति वर्ग मीटर सुखने वाली सतह पर प्रति घंटे वाष्पित होती है। कभी-कभी, प्रति किलोग्राम बिना पानी वाले पदार्थ से प्रति घंटे वाष्पित होने वाले पानी की मात्रा को भी “द्रव्यमान-आधारित सुखने की दर” कहा जाता है। सुखने की दर को प्रभावित करने वाले कारकों में ऊष्मा-स्थानांतरण की दर, बाहरी विसरण दर, एवं आंतरिक विसरण दर शामिल हैं। (1) ऊष्मा संचरण की गति को बढ़ाना
ऊष्मा संचरण की गति को बढ़ाने हेतु, निम्नलिखित उपाय किए जा सकते हैं:
① सूखने वाले माध्यम का तापमान बढ़ाना; जैसे कि सूखने वाले भट्टियों में उपस्थित गर्म वायु का तापमान बढ़ाना। लेकिन इससे उत्पाद की सतह का तापमान बहुत अधिक नहीं बढ़ना चाहिए, ताकि दरारें न पड़ें।
② ऊष्मा संचरण हेतु आवश्यक सतह क्षेत्रफल को बढ़ाना; जैसे कि एकतरफा सूखने की प्रक्रिया को द्वितरफा सूखने की प्रक्रिया में बदलना, उत्पादों को परतों में रखना, या परतों की संख्या को कम करना। इससे उत्पाद की सतह गर्म वायु के संपर्क में आ जाती है।
③ संवहनीय ऊष्मा संचरण गुणांक को बढ़ाना। (II) बाहरी विसरण दर में वृद्धि – जब सुखने की प्रक्रिया समान गति से होती है, तो बाहरी विसरण में आने वाली बाधाएँ ही सुखने की दर को प्रभावित करने वाले मुख्य कारक बन जाती हैं। इसलिए, बाहरी विसरण में आने वाली बाधाओं को कम करके बाहरी विसरण दर में वृद्धि करने से ही सुखने की प्रक्रिया को संक्षिप्त किया जा सकता है। बाहरी विसरण प्रतिरोध मुख्य रूप से सीमा-स्तर में ही उत्पन्न होता है; इसलिए निम्नलिखित कदम उठाने आवश्यक हैं: ① माध्यम की गति को बढ़ाना, सीमा-स्तर की मोटाई को कम करना आदि, ताकि संवहनी ऊष्मा-हस्तांतरण गुणांक में वृद्धि हो सके। इससे संवहनीय पदार्थ-हस्तांतरण गुणांक में भी वृद्धि होती है, जिससे सुखाने की गति बढ़ जाती है। ② माध्यम में जलवाष्प की सांद्रता कम होने से पदार्थ-हस्तांतरण का क्षेत्रफल बढ़ जाता है, जिससे भी सुखाने की गति बढ़ जाती है। (III) जल के आंतरिक विसरण दर में वृद्धि – जल का आंतरिक विसरण दर, आर्द्रता-जनित विसरण एवं ऊष्मा-जनित विसरण दोनों के संयुक्त प्रभाव से निर्धारित होता है। नमी-विसरण, पदार्थ में आर्द्रता-अंतर के कारण होने वाली जल-गति है; जबकि ताप-विसरण, भौतिकी में तापमान-अंतर के कारण होने वाली जल-गति है। आंतरिक विसरण दर को बढ़ाने हेतु निम्नलिखित उपाय किए जा सकते हैं:
① ऊष्मा-विसरण एवं आर्द्रता-विसरण की दिशाओं को एक ही दिशा में रखना आवश्यक है; अर्थात् पदार्थ के केंद्रीय भाग का तापमान, सतही तापमान से अधिक होना चाहिए। इसके लिए दूर-अवरक्त ऊष्मा-उपचार या माइक्रोवेव ऊष्मा-उपचार का उपयोग किया जा सकता है।
② जब ऊष्मा-विसरण एवं आर्द्रता-विसरण की दिशाएँ एक ही दिशा में होती हैं, तो ऊष्मा-स्थानांतरण को बढ़ाकर पदार्थ में तापमान-अंतर को बढ़ाया जा सकता है। जब दोनों दिशाएँ विपरीत होती हैं, तो तापमान-अंतर बढ़ने से ऊष्मा-विसरण में बाधा आती है; लेकिन ऊष्मा-स्थानांतरण बढ़ जाता है, जिससे पदार्थ का तापमान बढ़ जाता है एवं आर्द्रता-विसरण भी बढ़ जाता है। इस प्रकार सूखने की प्रक्रिया तेज हो जाती है।
③ पदार्थ की मोटाई को कम करना आवश्यक है; ताकि एक-पक्षीय सूखने की प्रक्रिया के बजाय द्विपक्षीय सूखने की प्रक्रिया हो सके।
④ माध्यम के कुल दबाव को कम करने से आर्द्रता-विसरण गुणांक में वृद्धि होती है, जिससे आर्द्रता-विसरण दर भी बढ़ जाती है।
⑤ पदार्थ के अन्य गुणों एवं आकारों पर भी ध्यान देना आवश्यक है।
ऊष्मा संचरण की गति को बढ़ाने हेतु, निम्नलिखित उपाय किए जा सकते हैं:
① सूखने वाले माध्यम का तापमान बढ़ाना; जैसे कि सूखने वाले भट्टियों में उपस्थित गर्म वायु का तापमान बढ़ाना। लेकिन इससे उत्पाद की सतह का तापमान बहुत अधिक नहीं बढ़ना चाहिए, ताकि दरारें न पड़ें।
② ऊष्मा संचरण हेतु आवश्यक सतह क्षेत्रफल को बढ़ाना; जैसे कि एकतरफा सूखने की प्रक्रिया को द्वितरफा सूखने की प्रक्रिया में बदलना, उत्पादों को परतों में रखना, या परतों की संख्या को कम करना। इससे उत्पाद की सतह गर्म वायु के संपर्क में आ जाती है।
③ संवहनीय ऊष्मा संचरण गुणांक को बढ़ाना। (II) बाहरी विसरण दर में वृद्धि – जब सुखने की प्रक्रिया समान गति से होती है, तो बाहरी विसरण में आने वाली बाधाएँ ही सुखने की दर को प्रभावित करने वाले मुख्य कारक बन जाती हैं। इसलिए, बाहरी विसरण में आने वाली बाधाओं को कम करके बाहरी विसरण दर में वृद्धि करने से ही सुखने की प्रक्रिया को संक्षिप्त किया जा सकता है। बाहरी विसरण प्रतिरोध मुख्य रूप से सीमा-स्तर में ही उत्पन्न होता है; इसलिए निम्नलिखित कदम उठाने आवश्यक हैं: ① माध्यम की गति को बढ़ाना, सीमा-स्तर की मोटाई को कम करना आदि, ताकि संवहनी ऊष्मा-हस्तांतरण गुणांक में वृद्धि हो सके। इससे संवहनीय पदार्थ-हस्तांतरण गुणांक में भी वृद्धि होती है, जिससे सुखाने की गति बढ़ जाती है। ② माध्यम में जलवाष्प की सांद्रता कम होने से पदार्थ-हस्तांतरण का क्षेत्रफल बढ़ जाता है, जिससे भी सुखाने की गति बढ़ जाती है। (III) जल के आंतरिक विसरण दर में वृद्धि – जल का आंतरिक विसरण दर, आर्द्रता-जनित विसरण एवं ऊष्मा-जनित विसरण दोनों के संयुक्त प्रभाव से निर्धारित होता है। नमी-विसरण, पदार्थ में आर्द्रता-अंतर के कारण होने वाली जल-गति है; जबकि ताप-विसरण, भौतिकी में तापमान-अंतर के कारण होने वाली जल-गति है। आंतरिक विसरण दर को बढ़ाने हेतु निम्नलिखित उपाय किए जा सकते हैं:
① ऊष्मा-विसरण एवं आर्द्रता-विसरण की दिशाओं को एक ही दिशा में रखना आवश्यक है; अर्थात् पदार्थ के केंद्रीय भाग का तापमान, सतही तापमान से अधिक होना चाहिए। इसके लिए दूर-अवरक्त ऊष्मा-उपचार या माइक्रोवेव ऊष्मा-उपचार का उपयोग किया जा सकता है।
② जब ऊष्मा-विसरण एवं आर्द्रता-विसरण की दिशाएँ एक ही दिशा में होती हैं, तो ऊष्मा-स्थानांतरण को बढ़ाकर पदार्थ में तापमान-अंतर को बढ़ाया जा सकता है। जब दोनों दिशाएँ विपरीत होती हैं, तो तापमान-अंतर बढ़ने से ऊष्मा-विसरण में बाधा आती है; लेकिन ऊष्मा-स्थानांतरण बढ़ जाता है, जिससे पदार्थ का तापमान बढ़ जाता है एवं आर्द्रता-विसरण भी बढ़ जाता है। इस प्रकार सूखने की प्रक्रिया तेज हो जाती है।
③ पदार्थ की मोटाई को कम करना आवश्यक है; ताकि एक-पक्षीय सूखने की प्रक्रिया के बजाय द्विपक्षीय सूखने की प्रक्रिया हो सके।
④ माध्यम के कुल दबाव को कम करने से आर्द्रता-विसरण गुणांक में वृद्धि होती है, जिससे आर्द्रता-विसरण दर भी बढ़ जाती है।
⑤ पदार्थ के अन्य गुणों एवं आकारों पर भी ध्यान देना आवश्यक है।
“सूखने की दर” से क्या तात्पर्य है? प्रति इकाई समय में, प्रति इकाई सूखने वाले क्षेत्र पर, सूखने वाली सामग्री से वाष्पित होने वाले जल का द्रव्यमान “सूखने की दर” कहलाता है। सुखाने की प्रक्रिया के कौन-कौन से चरण होते हैं? सुखाने की प्रक्रिया को दो चरणों में विभाजित किया जा सकता है – स्थिर गति वाला सुखाने का चरण, एवं धीमी गति वाला सुखाने क ये क्रमशः सतही वाष्पीकरण नियंत्रण एवं आंतरिक विसरण नियंत्रण द्वारा नियंत्रित होते है क्या-क्या चीजें किसके नियंत्रण में हैं? ये क्रमशः सतही वाष्पीकरण नियंत्रण एवं आंतरिक विसरण नियंत्रण द्वारा नियंत्रित होते है
प्रति इकाई समय में, प्रति इकाई सूखने वाले क्षेत्र पर, सूखने वाली सामग्री से वाष्पित होने वाले जल का द्रव्यमान “सूखने की दर” कहलाता है। सुखाने की प्रक्रिया को दो चरणों में विभाजित किया जा सकता है – स्थिर गति वाला सुखाने का चरण, एवं धीमी गति वाला सुखाने का चरण। स्थिर गति वाले चरण में सतही वाष्पीकरण का नियंत्रण होता है, जबकि धीमी गति
सुखने की दर, प्रति इकाई समय में, प्रति इकाई सुखने वाले क्षेत्रफल पर वाष्पित होने वाले जल की मात्रा है। सूखने की प्रक्रिया में “स्थिर गति वाला सूखने का चरण” एवं “धीमी गति वाला सूखने का चरण” स्थिर गति वाले सुखाने के चरण में सतही वाष्पीकरण दर ही नियंत्रण का कारक होती है, जबकि धीमी गति वाले सुखाने के चरण में आंतरिक विसरण ही नियंत्रण का कारक होता है
सूखने की गति को प्रभावित करने वाले कारक हैं – ऊष्मा स्थानांतरण की दर, बाहरी विसरण दर, एवं आंतरिक विसरण दर। (1) ऊष्मा संचरण की गति को बढ़ाना
ऊष्मा संचरण की गति को बढ़ाने हेतु, निम्नलिखित उपाय किए जा सकते हैं:
① सूखने वाले माध्यम का तापमान बढ़ाना; जैसे कि सूखने वाले भट्टियों में उपस्थित गर्म वायु का तापमान बढ़ाना। लेकिन इससे उत्पाद की सतह का तापमान बहुत अधिक नहीं बढ़ना चाहिए, ताकि दरारें न पड़ें।
② ऊष्मा संचरण हेतु आवश्यक सतह क्षेत्रफल को बढ़ाना; जैसे कि एकतरफा सूखने की प्रक्रिया को द्वितरफा सूखने की प्रक्रिया में बदलना, उत्पादों को परतों में रखना, या परतों की संख्या को कम करना। इससे उत्पाद की सतह गर्म वायु के संपर्क में आ जाती है।
③ संवहनीय ऊष्मा संचरण गुणांक को बढ़ाना। (II) बाहरी विसरण दर में वृद्धि – जब सुखने की प्रक्रिया समान गति से होती है, तो बाहरी विसरण में आने वाली बाधाएँ ही सुखने की दर को प्रभावित करने वाले मुख्य कारक बन जाती हैं। इसलिए, बाहरी विसरण में आने वाली बाधाओं को कम करके बाहरी विसरण दर में वृद्धि करने से ही सुखने की प्रक्रिया को संक्षिप्त किया जा सकता है। बाहरी विसरण प्रतिरोध मुख्य रूप से सीमा-स्तर में ही उत्पन्न होता है; इसलिए निम्नलिखित कदम उठाने आवश्यक हैं: ① माध्यम की गति को बढ़ाना, सीमा-स्तर की मोटाई को कम करना आदि, ताकि संवहनी ऊष्मा-हस्तांतरण गुणांक में वृद्धि हो सके। इससे संवहनीय पदार्थ-हस्तांतरण गुणांक में भी वृद्धि होती है, जिससे सुखाने की गति बढ़ जाती है। ② माध्यम में जलवाष्प की सांद्रता कम होने से पदार्थ-हस्तांतरण का क्षेत्रफल बढ़ जाता है, जिससे भी सुखाने की गति बढ़ जाती है। (III) जल के आंतरिक विसरण दर में वृद्धि – जल का आंतरिक विसरण दर, आर्द्रता-जनित विसरण एवं ऊष्मा-जनित विसरण दोनों के संयुक्त प्रभाव से निर्धारित होता है। नमी-विसरण, पदार्थ में आर्द्रता-अंतर के कारण होने वाली जल-गति है; जबकि ताप-विसरण, भौतिकी में तापमान-अंतर के कारण होने वाली जल-गति है। आंतरिक विसरण दर को बढ़ाने हेतु निम्नलिखित उपाय किए जा सकते हैं:
① ऊष्मा-विसरण एवं आर्द्रता-विसरण की दिशाओं को एक ही दिशा में रखना आवश्यक है; अर्थात् पदार्थ के केंद्रीय भाग का तापमान, सतही तापमान से अधिक होना चाहिए। इसके लिए दूर-अवरक्त ऊष्मा-उपचार या माइक्रोवेव ऊष्मा-उपचार का उपयोग किया जा सकता है।
② जब ऊष्मा-विसरण एवं आर्द्रता-विसरण की दिशाएँ एक ही दिशा में होती हैं, तो ऊष्मा-स्थानांतरण को बढ़ाकर पदार्थ में तापमान-अंतर को बढ़ाया जा सकता है। जब दोनों दिशाएँ विपरीत होती हैं, तो तापमान-अंतर बढ़ने से ऊष्मा-विसरण में बाधा आती है; लेकिन ऊष्मा-स्थानांतरण बढ़ जाता है, जिससे पदार्थ का तापमान बढ़ जाता है एवं आर्द्रता-विसरण भी बढ़ जाता है। इस प्रकार सूखने की प्रक्रिया तेज हो जाती है।
③ पदार्थ की मोटाई को कम करना आवश्यक है; ताकि एक-पक्षीय सूखने की प्रक्रिया के बजाय द्विपक्षीय सूखने की प्रक्रिया हो सके।
④ माध्यम के कुल दबाव को कम करने से आर्द्रता-विसरण गुणांक में वृद्धि होती है, जिससे आर्द्रता-विसरण दर भी बढ़ जाती है।
⑤ पदार्थ के अन्य गुणों एवं आकारों पर भी ध्यान देना आवश्यक है।
ऊष्मा संचरण की गति को बढ़ाने हेतु, निम्नलिखित उपाय किए जा सकते हैं:
① सूखने वाले माध्यम का तापमान बढ़ाना; जैसे कि सूखने वाले भट्टियों में उपस्थित गर्म वायु का तापमान बढ़ाना। लेकिन इससे उत्पाद की सतह का तापमान बहुत अधिक नहीं बढ़ना चाहिए, ताकि दरारें न पड़ें।
② ऊष्मा संचरण हेतु आवश्यक सतह क्षेत्रफल को बढ़ाना; जैसे कि एकतरफा सूखने की प्रक्रिया को द्वितरफा सूखने की प्रक्रिया में बदलना, उत्पादों को परतों में रखना, या परतों की संख्या को कम करना। इससे उत्पाद की सतह गर्म वायु के संपर्क में आ जाती है।
③ संवहनीय ऊष्मा संचरण गुणांक को बढ़ाना। (II) बाहरी विसरण दर में वृद्धि – जब सुखने की प्रक्रिया समान गति से होती है, तो बाहरी विसरण में आने वाली बाधाएँ ही सुखने की दर को प्रभावित करने वाले मुख्य कारक बन जाती हैं। इसलिए, बाहरी विसरण में आने वाली बाधाओं को कम करके बाहरी विसरण दर में वृद्धि करने से ही सुखने की प्रक्रिया को संक्षिप्त किया जा सकता है। बाहरी विसरण प्रतिरोध मुख्य रूप से सीमा-स्तर में ही उत्पन्न होता है; इसलिए निम्नलिखित कदम उठाने आवश्यक हैं: ① माध्यम की गति को बढ़ाना, सीमा-स्तर की मोटाई को कम करना आदि, ताकि संवहनी ऊष्मा-हस्तांतरण गुणांक में वृद्धि हो सके। इससे संवहनीय पदार्थ-हस्तांतरण गुणांक में भी वृद्धि होती है, जिससे सुखाने की गति बढ़ जाती है। ② माध्यम में जलवाष्प की सांद्रता कम होने से पदार्थ-हस्तांतरण का क्षेत्रफल बढ़ जाता है, जिससे भी सुखाने की गति बढ़ जाती है। (III) जल के आंतरिक विसरण दर में वृद्धि – जल का आंतरिक विसरण दर, आर्द्रता-जनित विसरण एवं ऊष्मा-जनित विसरण दोनों के संयुक्त प्रभाव से निर्धारित होता है। नमी-विसरण, पदार्थ में आर्द्रता-अंतर के कारण होने वाली जल-गति है; जबकि ताप-विसरण, भौतिकी में तापमान-अंतर के कारण होने वाली जल-गति है। आंतरिक विसरण दर को बढ़ाने हेतु निम्नलिखित उपाय किए जा सकते हैं:
① ऊष्मा-विसरण एवं आर्द्रता-विसरण की दिशाओं को एक ही दिशा में रखना आवश्यक है; अर्थात् पदार्थ के केंद्रीय भाग का तापमान, सतही तापमान से अधिक होना चाहिए। इसके लिए दूर-अवरक्त ऊष्मा-उपचार या माइक्रोवेव ऊष्मा-उपचार का उपयोग किया जा सकता है।
② जब ऊष्मा-विसरण एवं आर्द्रता-विसरण की दिशाएँ एक ही दिशा में होती हैं, तो ऊष्मा-स्थानांतरण को बढ़ाकर पदार्थ में तापमान-अंतर को बढ़ाया जा सकता है। जब दोनों दिशाएँ विपरीत होती हैं, तो तापमान-अंतर बढ़ने से ऊष्मा-विसरण में बाधा आती है; लेकिन ऊष्मा-स्थानांतरण बढ़ जाता है, जिससे पदार्थ का तापमान बढ़ जाता है एवं आर्द्रता-विसरण भी बढ़ जाता है। इस प्रकार सूखने की प्रक्रिया तेज हो जाती है।
③ पदार्थ की मोटाई को कम करना आवश्यक है; ताकि एक-पक्षीय सूखने की प्रक्रिया के बजाय द्विपक्षीय सूखने की प्रक्रिया हो सके।
④ माध्यम के कुल दबाव को कम करने से आर्द्रता-विसरण गुणांक में वृद्धि होती है, जिससे आर्द्रता-विसरण दर भी बढ़ जाती है।
⑤ पदार्थ के अन्य गुणों एवं आकारों पर भी ध्यान देना आवश्यक है।
सुखने की दर, प्रति इकाई समय में, प्रति इकाई सुखने वाले क्षेत्रफल पर वाष्पित होने वाले जल की मात्रा है। सूखने की प्रक्रिया में “स्थिर गति वाला सूखने का चरण” एवं “धीमी गति वाला सूखने का चरण” स्थिर गति वाले सूखने के चरण में सतही वाष्पीकरण ही नियंत्रण का कारक होता है, जबकि धीमी गति वाले सूखने के चरण में आंतरिक विसरण ही नियंत्रण का कारक ह
केवल लेखक ही इसे जान सकता है। किसी निश्चित समय में, किसी निश्चित सूखने वाले क्षेत्र पर, सूखने वाली सामग्री से वाष्पित होने वाले जल का द्रव्यमान ही “सूखने की दर” कहलाता है। सुखाने की प्रक्रिया को दो चरणों में विभाजित किया जा सकता है – स्थिर गति वाला सुखाने का चरण, एवं धीमी गति वाला सुखाने का चरण। इन दोनों चरणों पर क्रमशः सतही वाष्पीकरण एवं आंतरिक विसरण का प्रभाव पड़ता है
सूखने की दर (Drying Rate), वह मात्रा है जो प्रति वर्ग मीटर सूखी सतह पर प्रति घंटे वाष्पित होने वाले जल की मात्रा को दर्शाती है; इसकी इकाई kg पानी/(h·m²) है। कभी-कभी, प्रति किलोग्राम बिना पानी वाले पदार्थ से प्रति घंटे वाष्पित होने वाले पानी की मात्रा को “द्रव्यमान-सूखने की दर” कहा जाता है; इसे kg पानी/(h·kg बिना पानी वाला पदार्थ) के रूप में व्यक्त किया जाता है। कारक – सूखने की गति को प्रभावित करने वाले कारकों में, ऊष्मा संचरण की दर, बाहरी विसरण दर, एवं आंतरिक विसरण दर शामिल हैं। (1) ऊष्मा संचरण की गति को बढ़ाना
ऊष्मा संचरण की गति को बढ़ाने हेतु, निम्नलिखित उपाय किए जा सकते हैं:
① सूखने वाले माध्यम का तापमान बढ़ाना; जैसे कि सूखने वाले भट्टियों में उपस्थित गर्म वायु का तापमान बढ़ाना। लेकिन इससे उत्पाद की सतह का तापमान बहुत अधिक नहीं बढ़ना चाहिए, ताकि दरारें न पड़ें।
② ऊष्मा संचरण हेतु आवश्यक सतह क्षेत्रफल को बढ़ाना; जैसे कि एकतरफा सूखने की प्रक्रिया को द्वितरफा सूखने की प्रक्रिया में बदलना, उत्पादों को परतों में रखना, या परतों की संख्या को कम करना। इससे उत्पाद की सतह गर्म वायु के संपर्क में आ जाती है।
③ संवहनीय ऊष्मा संचरण गुणांक को बढ़ाना। (II) बाहरी विसरण दर में वृद्धि – जब सुखने की प्रक्रिया समान गति से होती है, तो बाहरी विसरण में आने वाली बाधाएँ ही सुखने की दर को प्रभावित करने वाले मुख्य कारक बन जाती हैं। इसलिए, बाहरी विसरण में आने वाली बाधाओं को कम करके बाहरी विसरण दर में वृद्धि करने से ही सुखने की प्रक्रिया को संक्षिप्त किया जा सकता है। बाहरी विसरण प्रतिरोध मुख्य रूप से सीमा-स्तर में ही उत्पन्न होता है; इसलिए निम्नलिखित कदम उठाने आवश्यक हैं: ① माध्यम की गति को बढ़ाना, सीमा-स्तर की मोटाई को कम करना आदि, ताकि संवहनी ऊष्मा-हस्तांतरण गुणांक में वृद्धि हो सके। इससे संवहनीय पदार्थ-हस्तांतरण गुणांक में भी वृद्धि होती है, जिससे सुखाने की गति बढ़ जाती है। ② माध्यम में जलवाष्प की सांद्रता कम होने से पदार्थ-हस्तांतरण का क्षेत्रफल बढ़ जाता है, जिससे भी सुखाने की गति बढ़ जाती है। (III) जल के आंतरिक विसरण दर में वृद्धि – जल का आंतरिक विसरण दर, आर्द्रता-जनित विसरण एवं ऊष्मा-जनित विसरण दोनों के संयुक्त प्रभाव से निर्धारित होता है। नमी-विसरण, पदार्थ में आर्द्रता-अंतर के कारण होने वाली जल-गति है; जबकि ताप-विसरण, भौतिकी में तापमान-अंतर के कारण होने वाली जल-गति है। आंतरिक विसरण दर को बढ़ाने हेतु निम्नलिखित उपाय किए जा सकते हैं:
① ऊष्मा-विसरण एवं आर्द्रता-विसरण की दिशाओं को एक ही दिशा में रखना आवश्यक है; अर्थात् पदार्थ के केंद्रीय भाग का तापमान, सतही तापमान से अधिक होना चाहिए। इसके लिए दूर-अवरक्त ऊष्मा-उपचार या माइक्रोवेव ऊष्मा-उपचार का उपयोग किया जा सकता है।
② जब ऊष्मा-विसरण एवं आर्द्रता-विसरण की दिशाएँ एक ही दिशा में होती हैं, तो ऊष्मा-स्थानांतरण को बढ़ाकर पदार्थ में तापमान-अंतर को बढ़ाया जा सकता है। जब दोनों दिशाएँ विपरीत होती हैं, तो तापमान-अंतर बढ़ने से ऊष्मा-विसरण में बाधा आती है; लेकिन ऊष्मा-स्थानांतरण बढ़ जाता है, जिससे पदार्थ का तापमान बढ़ जाता है एवं आर्द्रता-विसरण भी बढ़ जाता है। इस प्रकार सूखने की प्रक्रिया तेज हो जाती है।
③ पदार्थ की मोटाई को कम करना आवश्यक है; ताकि एक-पक्षीय सूखने की प्रक्रिया के बजाय द्विपक्षीय सूखने की प्रक्रिया हो सके।
④ माध्यम के कुल दबाव को कम करने से आर्द्रता-विसरण गुणांक में वृद्धि होती है, जिससे आर्द्रता-विसरण दर भी बढ़ जाती है।
⑤ पदार्थ के अन्य गुणों एवं आकारों पर भी ध्यान देना आवश्यक है।
ऊष्मा संचरण की गति को बढ़ाने हेतु, निम्नलिखित उपाय किए जा सकते हैं:
① सूखने वाले माध्यम का तापमान बढ़ाना; जैसे कि सूखने वाले भट्टियों में उपस्थित गर्म वायु का तापमान बढ़ाना। लेकिन इससे उत्पाद की सतह का तापमान बहुत अधिक नहीं बढ़ना चाहिए, ताकि दरारें न पड़ें।
② ऊष्मा संचरण हेतु आवश्यक सतह क्षेत्रफल को बढ़ाना; जैसे कि एकतरफा सूखने की प्रक्रिया को द्वितरफा सूखने की प्रक्रिया में बदलना, उत्पादों को परतों में रखना, या परतों की संख्या को कम करना। इससे उत्पाद की सतह गर्म वायु के संपर्क में आ जाती है।
③ संवहनीय ऊष्मा संचरण गुणांक को बढ़ाना। (II) बाहरी विसरण दर में वृद्धि – जब सुखने की प्रक्रिया समान गति से होती है, तो बाहरी विसरण में आने वाली बाधाएँ ही सुखने की दर को प्रभावित करने वाले मुख्य कारक बन जाती हैं। इसलिए, बाहरी विसरण में आने वाली बाधाओं को कम करके बाहरी विसरण दर में वृद्धि करने से ही सुखने की प्रक्रिया को संक्षिप्त किया जा सकता है। बाहरी विसरण प्रतिरोध मुख्य रूप से सीमा-स्तर में ही उत्पन्न होता है; इसलिए निम्नलिखित कदम उठाने आवश्यक हैं: ① माध्यम की गति को बढ़ाना, सीमा-स्तर की मोटाई को कम करना आदि, ताकि संवहनी ऊष्मा-हस्तांतरण गुणांक में वृद्धि हो सके। इससे संवहनीय पदार्थ-हस्तांतरण गुणांक में भी वृद्धि होती है, जिससे सुखाने की गति बढ़ जाती है। ② माध्यम में जलवाष्प की सांद्रता कम होने से पदार्थ-हस्तांतरण का क्षेत्रफल बढ़ जाता है, जिससे भी सुखाने की गति बढ़ जाती है। (III) जल के आंतरिक विसरण दर में वृद्धि – जल का आंतरिक विसरण दर, आर्द्रता-जनित विसरण एवं ऊष्मा-जनित विसरण दोनों के संयुक्त प्रभाव से निर्धारित होता है। नमी-विसरण, पदार्थ में आर्द्रता-अंतर के कारण होने वाली जल-गति है; जबकि ताप-विसरण, भौतिकी में तापमान-अंतर के कारण होने वाली जल-गति है। आंतरिक विसरण दर को बढ़ाने हेतु निम्नलिखित उपाय किए जा सकते हैं:
① ऊष्मा-विसरण एवं आर्द्रता-विसरण की दिशाओं को एक ही दिशा में रखना आवश्यक है; अर्थात् पदार्थ के केंद्रीय भाग का तापमान, सतही तापमान से अधिक होना चाहिए। इसके लिए दूर-अवरक्त ऊष्मा-उपचार या माइक्रोवेव ऊष्मा-उपचार का उपयोग किया जा सकता है।
② जब ऊष्मा-विसरण एवं आर्द्रता-विसरण की दिशाएँ एक ही दिशा में होती हैं, तो ऊष्मा-स्थानांतरण को बढ़ाकर पदार्थ में तापमान-अंतर को बढ़ाया जा सकता है। जब दोनों दिशाएँ विपरीत होती हैं, तो तापमान-अंतर बढ़ने से ऊष्मा-विसरण में बाधा आती है; लेकिन ऊष्मा-स्थानांतरण बढ़ जाता है, जिससे पदार्थ का तापमान बढ़ जाता है एवं आर्द्रता-विसरण भी बढ़ जाता है। इस प्रकार सूखने की प्रक्रिया तेज हो जाती है।
③ पदार्थ की मोटाई को कम करना आवश्यक है; ताकि एक-पक्षीय सूखने की प्रक्रिया के बजाय द्विपक्षीय सूखने की प्रक्रिया हो सके।
④ माध्यम के कुल दबाव को कम करने से आर्द्रता-विसरण गुणांक में वृद्धि होती है, जिससे आर्द्रता-विसरण दर भी बढ़ जाती है।
⑤ पदार्थ के अन्य गुणों एवं आकारों पर भी ध्यान देना आवश्यक है।
उत्तर: सुखने की दर, प्रति इकाई समय में, प्रति इकाई सूखने वाले क्षेत्र पर वाष्पित होने वाले जल की मात्रा है। सूखने की प्रक्रिया में “स्थिर गति वाला सूखने का चरण” एवं “धीमी गति वाला सूखने का चरण” स्थिर गति वाले सुखाने के चरण में सतही वाष्पीकरण दर ही नियंत्रण का कारक होती है, जबकि धीमी गति वाले सुखाने के चरण में आंतरिक विसरण ही नियंत्रण का कारक होता है
सूखने की दर (Drying Rate), वह मात्रा है जो प्रति वर्ग मीटर सूखी सतह पर प्रति घंटे वाष्पित होने वाले जल की मात्रा को दर्शाती है; इसकी इकाई kg पानी/(h·m²) है। कभी-कभी, प्रति किलोग्राम बिना पानी वाले पदार्थ से प्रति घंटे वाष्पित होने वाले पानी की मात्रा को “द्रव्यमान-सूखने की दर” कहा जाता है; इसे kg पानी/(h·kg बिना पानी वाला पदार्थ) के रूप में व्यक्त किया जाता है। कारक – सूखने की गति को प्रभावित करने वाले कारकों में, ऊष्मा संचरण की दर, बाहरी विसरण दर, एवं आंतरिक विसरण दर शामिल हैं। (1) ऊष्मा संचरण की गति को बढ़ाना
ऊष्मा संचरण की गति को बढ़ाने हेतु, निम्नलिखित उपाय किए जा सकते हैं:
① सूखने वाले माध्यम का तापमान बढ़ाना; जैसे कि सूखने वाले भट्टियों में उपस्थित गर्म वायु का तापमान बढ़ाना। लेकिन इससे उत्पाद की सतह का तापमान बहुत अधिक नहीं बढ़ना चाहिए, ताकि दरारें न पड़ें।
② ऊष्मा संचरण हेतु आवश्यक सतह क्षेत्रफल को बढ़ाना; जैसे कि एकतरफा सूखने की प्रक्रिया को द्वितरफा सूखने की प्रक्रिया में बदलना, उत्पादों को परतों में रखना, या परतों की संख्या को कम करना। इससे उत्पाद की सतह गर्म वायु के संपर्क में आ जाती है।
③ संवहनीय ऊष्मा संचरण गुणांक को बढ़ाना। (II) बाहरी विसरण दर में वृद्धि – जब सुखने की प्रक्रिया समान गति से होती है, तो बाहरी विसरण में आने वाली बाधाएँ ही सुखने की दर को प्रभावित करने वाले मुख्य कारक बन जाती हैं। इसलिए, बाहरी विसरण में आने वाली बाधाओं को कम करके बाहरी विसरण दर में वृद्धि करने से ही सुखने की प्रक्रिया को संक्षिप्त किया जा सकता है। बाहरी विसरण प्रतिरोध मुख्य रूप से सीमा-स्तर में ही उत्पन्न होता है; इसलिए निम्नलिखित कदम उठाने आवश्यक हैं: ① माध्यम की गति को बढ़ाना, सीमा-स्तर की मोटाई को कम करना आदि, ताकि संवहनी ऊष्मा-हस्तांतरण गुणांक में वृद्धि हो सके। इससे संवहनीय पदार्थ-हस्तांतरण गुणांक में भी वृद्धि होती है, जिससे सुखाने की गति बढ़ जाती है। ② माध्यम में जलवाष्प की सांद्रता कम होने से पदार्थ-हस्तांतरण का क्षेत्रफल बढ़ जाता है, जिससे भी सुखाने की गति बढ़ जाती है। (III) जल के आंतरिक विसरण दर में वृद्धि – जल का आंतरिक विसरण दर, आर्द्रता-जनित विसरण एवं ऊष्मा-जनित विसरण दोनों के संयुक्त प्रभाव से निर्धारित होता है। नमी-विसरण, पदार्थ में आर्द्रता-अंतर के कारण होने वाली जल-गति है; जबकि ताप-विसरण, भौतिकी में तापमान-अंतर के कारण होने वाली जल-गति है। आंतरिक विसरण दर को बढ़ाने हेतु निम्नलिखित उपाय किए जा सकते हैं:
① ऊष्मा-विसरण एवं आर्द्रता-विसरण की दिशाओं को एक ही दिशा में रखना आवश्यक है; अर्थात् पदार्थ के केंद्रीय भाग का तापमान, सतही तापमान से अधिक होना चाहिए। इसके लिए दूर-अवरक्त ऊष्मा-उपचार या माइक्रोवेव ऊष्मा-उपचार का उपयोग किया जा सकता है।
② जब ऊष्मा-विसरण एवं आर्द्रता-विसरण की दिशाएँ एक ही दिशा में होती हैं, तो ऊष्मा-स्थानांतरण को बढ़ाकर पदार्थ में तापमान-अंतर को बढ़ाया जा सकता है। जब दोनों दिशाएँ विपरीत होती हैं, तो तापमान-अंतर बढ़ने से ऊष्मा-विसरण में बाधा आती है; लेकिन ऊष्मा-स्थानांतरण बढ़ जाता है, जिससे पदार्थ का तापमान बढ़ जाता है एवं आर्द्रता-विसरण भी बढ़ जाता है। इस प्रकार सूखने की प्रक्रिया तेज हो जाती है।
③ पदार्थ की मोटाई को कम करना आवश्यक है; ताकि एक-पक्षीय सूखने की प्रक्रिया के बजाय द्विपक्षीय सूखने की प्रक्रिया हो सके।
④ माध्यम के कुल दबाव को कम करने से आर्द्रता-विसरण गुणांक में वृद्धि होती है, जिससे आर्द्रता-विसरण दर भी बढ़ जाती है।
⑤ पदार्थ के अन्य गुणों एवं आकारों पर भी ध्यान देना आवश्यक है।
ऊष्मा संचरण की गति को बढ़ाने हेतु, निम्नलिखित उपाय किए जा सकते हैं:
① सूखने वाले माध्यम का तापमान बढ़ाना; जैसे कि सूखने वाले भट्टियों में उपस्थित गर्म वायु का तापमान बढ़ाना। लेकिन इससे उत्पाद की सतह का तापमान बहुत अधिक नहीं बढ़ना चाहिए, ताकि दरारें न पड़ें।
② ऊष्मा संचरण हेतु आवश्यक सतह क्षेत्रफल को बढ़ाना; जैसे कि एकतरफा सूखने की प्रक्रिया को द्वितरफा सूखने की प्रक्रिया में बदलना, उत्पादों को परतों में रखना, या परतों की संख्या को कम करना। इससे उत्पाद की सतह गर्म वायु के संपर्क में आ जाती है।
③ संवहनीय ऊष्मा संचरण गुणांक को बढ़ाना। (II) बाहरी विसरण दर में वृद्धि – जब सुखने की प्रक्रिया समान गति से होती है, तो बाहरी विसरण में आने वाली बाधाएँ ही सुखने की दर को प्रभावित करने वाले मुख्य कारक बन जाती हैं। इसलिए, बाहरी विसरण में आने वाली बाधाओं को कम करके बाहरी विसरण दर में वृद्धि करने से ही सुखने की प्रक्रिया को संक्षिप्त किया जा सकता है। बाहरी विसरण प्रतिरोध मुख्य रूप से सीमा-स्तर में ही उत्पन्न होता है; इसलिए निम्नलिखित कदम उठाने आवश्यक हैं: ① माध्यम की गति को बढ़ाना, सीमा-स्तर की मोटाई को कम करना आदि, ताकि संवहनी ऊष्मा-हस्तांतरण गुणांक में वृद्धि हो सके। इससे संवहनीय पदार्थ-हस्तांतरण गुणांक में भी वृद्धि होती है, जिससे सुखाने की गति बढ़ जाती है। ② माध्यम में जलवाष्प की सांद्रता कम होने से पदार्थ-हस्तांतरण का क्षेत्रफल बढ़ जाता है, जिससे भी सुखाने की गति बढ़ जाती है। (III) जल के आंतरिक विसरण दर में वृद्धि – जल का आंतरिक विसरण दर, आर्द्रता-जनित विसरण एवं ऊष्मा-जनित विसरण दोनों के संयुक्त प्रभाव से निर्धारित होता है। नमी-विसरण, पदार्थ में आर्द्रता-अंतर के कारण होने वाली जल-गति है; जबकि ताप-विसरण, भौतिकी में तापमान-अंतर के कारण होने वाली जल-गति है। आंतरिक विसरण दर को बढ़ाने हेतु निम्नलिखित उपाय किए जा सकते हैं:
① ऊष्मा-विसरण एवं आर्द्रता-विसरण की दिशाओं को एक ही दिशा में रखना आवश्यक है; अर्थात् पदार्थ के केंद्रीय भाग का तापमान, सतही तापमान से अधिक होना चाहिए। इसके लिए दूर-अवरक्त ऊष्मा-उपचार या माइक्रोवेव ऊष्मा-उपचार का उपयोग किया जा सकता है।
② जब ऊष्मा-विसरण एवं आर्द्रता-विसरण की दिशाएँ एक ही दिशा में होती हैं, तो ऊष्मा-स्थानांतरण को बढ़ाकर पदार्थ में तापमान-अंतर को बढ़ाया जा सकता है। जब दोनों दिशाएँ विपरीत होती हैं, तो तापमान-अंतर बढ़ने से ऊष्मा-विसरण में बाधा आती है; लेकिन ऊष्मा-स्थानांतरण बढ़ जाता है, जिससे पदार्थ का तापमान बढ़ जाता है एवं आर्द्रता-विसरण भी बढ़ जाता है। इस प्रकार सूखने की प्रक्रिया तेज हो जाती है।
③ पदार्थ की मोटाई को कम करना आवश्यक है; ताकि एक-पक्षीय सूखने की प्रक्रिया के बजाय द्विपक्षीय सूखने की प्रक्रिया हो सके।
④ माध्यम के कुल दबाव को कम करने से आर्द्रता-विसरण गुणांक में वृद्धि होती है, जिससे आर्द्रता-विसरण दर भी बढ़ जाती है।
⑤ पदार्थ के अन्य गुणों एवं आकारों पर भी ध्यान देना आवश्यक है।
सूखने की दर (Drying Rate), वह मात्रा है जो प्रति वर्ग मीटर सूखी सतह पर प्रति घंटे वाष्पित होने वाले जल की मात्रा को दर्शाती है; इसकी इकाई kg पानी/(h·m²) है। कभी-कभी, प्रति किलोग्राम बिना पानी वाले पदार्थ से प्रति घंटे वाष्पित होने वाले पानी की मात्रा को “द्रव्यमान-सूखने की दर” कहा जाता है; इसे kg पानी/(h·kg बिना पानी वाला पदार्थ) के रूप में व्यक्त किया जाता है। कारक – सूखने की गति को प्रभावित करने वाले कारकों में, ऊष्मा संचरण की दर, बाहरी विसरण दर, एवं आंतरिक विसरण दर शामिल हैं। (1) ऊष्मा संचरण की गति को बढ़ाना
ऊष्मा संचरण की गति को बढ़ाने हेतु, निम्नलिखित उपाय किए जा सकते हैं:
① सूखने वाले माध्यम का तापमान बढ़ाना; जैसे कि सूखने वाले भट्टियों में उपस्थित गर्म वायु का तापमान बढ़ाना। लेकिन इससे उत्पाद की सतह का तापमान बहुत अधिक नहीं बढ़ना चाहिए, ताकि दरारें न पड़ें।
② ऊष्मा संचरण हेतु आवश्यक सतह क्षेत्रफल को बढ़ाना; जैसे कि एकतरफा सूखने की प्रक्रिया को द्वितरफा सूखने की प्रक्रिया में बदलना, उत्पादों को परतों में रखना, या परतों की संख्या को कम करना। इससे उत्पाद की सतह गर्म वायु के संपर्क में आ जाती है।
③ संवहनीय ऊष्मा संचरण गुणांक को बढ़ाना। (II) बाहरी विसरण दर में वृद्धि – जब सुखने की प्रक्रिया समान गति से होती है, तो बाहरी विसरण में आने वाली बाधाएँ ही सुखने की दर को प्रभावित करने वाले मुख्य कारक बन जाती हैं। इसलिए, बाहरी विसरण में आने वाली बाधाओं को कम करके बाहरी विसरण दर में वृद्धि करने से ही सुखने की प्रक्रिया को संक्षिप्त किया जा सकता है। बाहरी विसरण प्रतिरोध मुख्य रूप से सीमा-स्तर में ही उत्पन्न होता है; इसलिए निम्नलिखित कदम उठाने आवश्यक हैं: ① माध्यम की गति को बढ़ाना, सीमा-स्तर की मोटाई को कम करना आदि, ताकि संवहनी ऊष्मा-हस्तांतरण गुणांक में वृद्धि हो सके। इससे संवहनीय पदार्थ-हस्तांतरण गुणांक में भी वृद्धि होती है, जिससे सुखाने की गति बढ़ जाती है। ② माध्यम में जलवाष्प की सांद्रता कम होने से पदार्थ-हस्तांतरण का क्षेत्रफल बढ़ जाता है, जिससे भी सुखाने की गति बढ़ जाती है। (III) जल के आंतरिक विसरण दर में वृद्धि – जल का आंतरिक विसरण दर, आर्द्रता-जनित विसरण एवं ऊष्मा-जनित विसरण दोनों के संयुक्त प्रभाव से निर्धारित होता है। नमी-विसरण, पदार्थ में आर्द्रता-अंतर के कारण होने वाली जल-गति है; जबकि ताप-विसरण, भौतिकी में तापमान-अंतर के कारण होने वाली जल-गति है। आंतरिक विसरण दर को बढ़ाने हेतु निम्नलिखित उपाय किए जा सकते हैं:
① ऊष्मा-विसरण एवं आर्द्रता-विसरण की दिशाओं को एक ही दिशा में रखना आवश्यक है; अर्थात् पदार्थ के केंद्रीय भाग का तापमान, सतही तापमान से अधिक होना चाहिए। इसके लिए दूर-अवरक्त ऊष्मा-उपचार या माइक्रोवेव ऊष्मा-उपचार का उपयोग किया जा सकता है।
② जब ऊष्मा-विसरण एवं आर्द्रता-विसरण की दिशाएँ एक ही दिशा में होती हैं, तो ऊष्मा-स्थानांतरण को बढ़ाकर पदार्थ में तापमान-अंतर को बढ़ाया जा सकता है। जब दोनों दिशाएँ विपरीत होती हैं, तो तापमान-अंतर बढ़ने से ऊष्मा-विसरण में बाधा आती है; लेकिन ऊष्मा-स्थानांतरण बढ़ जाता है, जिससे पदार्थ का तापमान बढ़ जाता है एवं आर्द्रता-विसरण भी बढ़ जाता है। इस प्रकार सूखने की प्रक्रिया तेज हो जाती है।
③ पदार्थ की मोटाई को कम करना आवश्यक है; ताकि एक-पक्षीय सूखने की प्रक्रिया के बजाय द्विपक्षीय सूखने की प्रक्रिया हो सके।
④ माध्यम के कुल दबाव को कम करने से आर्द्रता-विसरण गुणांक में वृद्धि होती है, जिससे आर्द्रता-विसरण दर भी बढ़ जाती है।
⑤ पदार्थ के अन्य गुणों एवं आकारों पर भी ध्यान देना आवश्यक है।
ऊष्मा संचरण की गति को बढ़ाने हेतु, निम्नलिखित उपाय किए जा सकते हैं:
① सूखने वाले माध्यम का तापमान बढ़ाना; जैसे कि सूखने वाले भट्टियों में उपस्थित गर्म वायु का तापमान बढ़ाना। लेकिन इससे उत्पाद की सतह का तापमान बहुत अधिक नहीं बढ़ना चाहिए, ताकि दरारें न पड़ें।
② ऊष्मा संचरण हेतु आवश्यक सतह क्षेत्रफल को बढ़ाना; जैसे कि एकतरफा सूखने की प्रक्रिया को द्वितरफा सूखने की प्रक्रिया में बदलना, उत्पादों को परतों में रखना, या परतों की संख्या को कम करना। इससे उत्पाद की सतह गर्म वायु के संपर्क में आ जाती है।
③ संवहनीय ऊष्मा संचरण गुणांक को बढ़ाना। (II) बाहरी विसरण दर में वृद्धि – जब सुखने की प्रक्रिया समान गति से होती है, तो बाहरी विसरण में आने वाली बाधाएँ ही सुखने की दर को प्रभावित करने वाले मुख्य कारक बन जाती हैं। इसलिए, बाहरी विसरण में आने वाली बाधाओं को कम करके बाहरी विसरण दर में वृद्धि करने से ही सुखने की प्रक्रिया को संक्षिप्त किया जा सकता है। बाहरी विसरण प्रतिरोध मुख्य रूप से सीमा-स्तर में ही उत्पन्न होता है; इसलिए निम्नलिखित कदम उठाने आवश्यक हैं: ① माध्यम की गति को बढ़ाना, सीमा-स्तर की मोटाई को कम करना आदि, ताकि संवहनी ऊष्मा-हस्तांतरण गुणांक में वृद्धि हो सके। इससे संवहनीय पदार्थ-हस्तांतरण गुणांक में भी वृद्धि होती है, जिससे सुखाने की गति बढ़ जाती है। ② माध्यम में जलवाष्प की सांद्रता कम होने से पदार्थ-हस्तांतरण का क्षेत्रफल बढ़ जाता है, जिससे भी सुखाने की गति बढ़ जाती है। (III) जल के आंतरिक विसरण दर में वृद्धि – जल का आंतरिक विसरण दर, आर्द्रता-जनित विसरण एवं ऊष्मा-जनित विसरण दोनों के संयुक्त प्रभाव से निर्धारित होता है। नमी-विसरण, पदार्थ में आर्द्रता-अंतर के कारण होने वाली जल-गति है; जबकि ताप-विसरण, भौतिकी में तापमान-अंतर के कारण होने वाली जल-गति है। आंतरिक विसरण दर को बढ़ाने हेतु निम्नलिखित उपाय किए जा सकते हैं:
① ऊष्मा-विसरण एवं आर्द्रता-विसरण की दिशाओं को एक ही दिशा में रखना आवश्यक है; अर्थात् पदार्थ के केंद्रीय भाग का तापमान, सतही तापमान से अधिक होना चाहिए। इसके लिए दूर-अवरक्त ऊष्मा-उपचार या माइक्रोवेव ऊष्मा-उपचार का उपयोग किया जा सकता है।
② जब ऊष्मा-विसरण एवं आर्द्रता-विसरण की दिशाएँ एक ही दिशा में होती हैं, तो ऊष्मा-स्थानांतरण को बढ़ाकर पदार्थ में तापमान-अंतर को बढ़ाया जा सकता है। जब दोनों दिशाएँ विपरीत होती हैं, तो तापमान-अंतर बढ़ने से ऊष्मा-विसरण में बाधा आती है; लेकिन ऊष्मा-स्थानांतरण बढ़ जाता है, जिससे पदार्थ का तापमान बढ़ जाता है एवं आर्द्रता-विसरण भी बढ़ जाता है। इस प्रकार सूखने की प्रक्रिया तेज हो जाती है।
③ पदार्थ की मोटाई को कम करना आवश्यक है; ताकि एक-पक्षीय सूखने की प्रक्रिया के बजाय द्विपक्षीय सूखने की प्रक्रिया हो सके।
④ माध्यम के कुल दबाव को कम करने से आर्द्रता-विसरण गुणांक में वृद्धि होती है, जिससे आर्द्रता-विसरण दर भी बढ़ जाती है।
⑤ पदार्थ के अन्य गुणों एवं आकारों पर भी ध्यान देना आवश्यक है।
सुखाने की दर, प्रति इकाई समय एवं प्रति इकाई सुखाने वाले क्षेत्र में हटाए गए जल की मात्रा को दर्शाती है। सुखाने की प्रक्रिया आम तौर पर तीन चरणों में होती है – तापमान बढ़ाने का चरण, स्थिर गति से सुखाने का चरण, एवं गति कम करके सुखाने का चरण। स्थिर गति से होने वाले सुखने की दर को प्रभावित करने वाले मुख्य कारकों में वायु का तापमान, सापेक्ष आर्द्रता, एवं सामग्री में मौजूद जल की मात्रा आदि शामिल हैं। जबकि, धीमी गति से होने वाले सुखने की दर को प्रभावित करने वाले मुख्य कारकों में सामग्री का आकार एवं कण-आकार आदि शामिल हैं।