Exercice 4
Un concentré de lactosérum ayant un extrait sec total (EST) = 570 g/kg ; débit (mc) = 6,3 t/h est séché par atomisation pour obtenir une poudre à 3 % d'humidité. L'air de séchage entre dans la tour à 180 °C (Ha = 5 g d'eau/kg d'air sec) et en sort à 12 % d'HR.

Question
Quel est le débit de poudre ?
En supposant le régime stationnaire et en négligeant les pertes de matière :
quantité d'EST qui entre = quantité d'EST qui sort
d'où 6300 x 0,57 = 0,97 x ṁp ===> ṁp = (6300 x 0.57)/0,97 = 3702 kg/h
Question
Quelle est la température de l'air à la sortie de la tour ?
D'après le diagramme enthalpique de l'air humide, la température de sortie de l'air est de ~ 83 °C, correspondant à une Ha de ~ 0,042 g/kg d'air sec.

Question
a) Quelle est la valeur de l'Ha de l'air à la sortie de la tour ?
b) Quel est le débit horaire d'air de séchage ?
Débit d'eau évaporé ṁe = 6300-3702 = 2598 kg/h
D'après le diagramme enthalpique de l'air,1 kg d'air sec emporte :
0,042-0,005 = 0,037 kg d'eau
1 kg d'air sec
0,037 kg d'eau
?
2598 kg d'eau ?
d'où la quantité d'air sec nécessaire pour évaporer 2598 kg d'eau :
2598 x 1/0,037 = 70216 kg d'air sec
Par ailleurs, 1 kg d'air sec contient 5 g/kg d'humidité (d'après l'énoncé)
1 kg d'air sec
0,005 kg d'eau
Ce qui veut dire que 1 kg d'air sec contient 1,005 kg d'air normal
1 kg d'air sec
1,005 kg d'air normal
70216 kg d'air sec
?
D'où la quantité d'air nécessaire en kg :
70216 x 1,005/1 = 70567

Question
Déterminer les valeurs de la CEM et le RCE, sachant que la température et l'Ha de l'air prélevé à l'extérieur sont respectivement égales à 20 °C et 5 g/kg d'air sec ; température moyenne du produit est de 60 °C
H0 ≈ 32 kJ/kg; H2 ≈ 195 kJ/kg
Ha0 = 0,005 kg d'eau/kg AS; Ha2 = 0,042 kg d'eau/kg AS
1 kg d'air sec coûte 163 kJ (195-32) et emporte 0,037 kg d'eau (0,042-0,005)
163
0,037
?
1
CEM = 163/0,037 = 4405 kJ/ kg d'eau évaporée
RCE = CEM/
La température moyenne du produit est de 60 °C, son énergie latente de vaporisation est de ~ 2358 kJ/kg
D'où RCE = 4571/2358 = 1,8 ≈ 2
On dépense donc le double de l'énergie nécessaire
Question
L'air extérieur est à une température de 20 °C et une Ha de 5 g/kg d'air sec. Y a-t-il condensation à la sortie de la cheminée ?
Le mélange de l'air de séchage (A2) et de l'air extérieur (A0) est un air qui se situant sur la droite [A0,A2]. Cette droite ne coupant pas la courbe de saturation (
= 1); il ne peut ainsi avoir condensation à la sortie de la cheminée de la tour.
