蒸気で直接加熱する場合、加熱時間はどのように計算するか
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蒸気を直接接触させて1トンの水を加熱し、20℃から100℃まで昇温する。蒸気圧は0.3MPa、温度は135℃。蒸気量300kg未満で計算することはできますが、加熱時間はどう決めればいいのでしょうか？気液相間の直接熱伝達式の誘導。
『化学工学の原理』には、気液の直接接触による物質移動と熱伝達についての説明があります。内部では一般的に、気体と液体が冷却塔内で互いに対流し合って液体を冷却し、その後、塔の各部分について計算を行うことで、要求を満たす塔の高さが求められます。現在の状況は、液体が容器内にあり、蒸気がタンク底部の管口からタンク内に送り込まれて直接加熱されるというものです。タンク内の物質が所定の加熱時間に達するまでにどれくらいか知りたいのです。時間パラメータを塔の高さパラメータに代わって直接、熱伝達・物質移動方程式群の計算に用いることはできますか？
撹拌がある場合、理論的にはその時間は必要な加熱用蒸気の量を供給するのにかかる時間によって決まります。もし1秒間に300kgの蒸気を供給できれば、加熱時間は1秒となります。
容器内の液体と蒸気の物質移動および熱伝達速度は、溶液の温度に依存する。供給される飽和蒸気と液体温度における蒸気の分圧との差が大きいほど、熱伝達は速くなる。2キロの食べ物を食べられるとしても、1秒間に2キロの食べ物を与えられたからといって、1秒で食べ終わるわけではありません。これは食べる速度に関係しており、食べる量が多ければ多いほど、その後の速度は遅くなります。水中に蒸気を通すと、一定時間で一定量の熱が吸収され、余分な熱はガスと共に容器の外に排出されます。