연재


새로운 건조 장치_(주)에이티이엔지 ③

월간 에너지관리
2020-01-02

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 종사자들에 게 실무지식 습득은 물론 고성능·고효율 건조 시스템 개발을 위한 소중한 자료가 될 것이다.(편집자 주)


(주)에이티이엔지 박승태 대표, 홍경수 이사


연재 주요 목차

제1장 건조 장치로 소비되는 에너지

가. 소요 전열량과 열효율

나. 열원의 종류와 에너지 비용

다. 건조 장치에 있어서의 소비 에너지 실태

제2장 건조 장치의 선정과 기본 설계

제3장 건조 장치의 종류와 가열방식

제4장 열펌프 건조·데시칸트 건조와 동결진공 건조

제5장 건조 장치에서의 에너지 절약 대책

제6장 에너지 절약 운전사례

제7장 재생에너지 사용에 의한 연료비 절약

제8장 운전 상황의 진단과 건조 장치에서의 측정

제9장 참고자료


제2장 건조장치의 선정과 기본 설계


가. 건조장치의 선정

건조는 열에너지(열량)를 소비하는 조작이므로 열효율이 좋은 건조장치를 선정하는 것이 장치선정의 중요한 포인트 중 하나인 것은 두말 할 것도 없다. 하지만, 건조장치를 사용하는 목적은 대상으로 하는 피건조물을 필요로 하는 건조제품으로 완성하는 것이다.

즉, 이 대전제 하에서 피건조물을 안정되고 동시에 효율 좋게 건조 처리할 수 있는 설비여야만 한다. 여기에서는 선정 순서에 따라 주요 항목에 대해 검토를 더한다. 선정 순서를 그림 2.1에 나타내었다.


1) 피건조재료의 특성과 작업조건

(1) 피건조재료의 형태 및 물성

건조장치를 선정할 때는 우선 재료가 가진 물리적 또는 화학적 성질을 사전에 파악해 둘 필요가 있다. 한마디로 물성의 파악이라고 하더라도, 이들을 정성적 또는 정량적으로 나타내는 것은 매우 어렵다.  하지만, 필요한 항목에 대해서는 다소 시간을 걸리더라도 기초적 검토를 충분히 행하는 것이 바람직하다.

건조의 대상이 되는 재료의 성상(性狀), 형태(形態)는 매우 다양하다. 액상태, 오니(汚泥) 상태, 케이크(Cake) 상태, 덩어리 상태, 플레이크( Flake) 상태, 입자 상태, 분말 상태, 게다가 정형치수 재료, 시트 상태의 재료 등이다. 장치의 선정에 앞서 검토해야 하는 사항을 아래에 열거한다.


① 목적으로 하는 건조제품 형태

건조제품 형태는 크게 2가지로 나눈다. 한 가지는 큰 재료를 원래의 형체 그대로 건조할 필요가 있는 경우로 내장이 제거된 생선, 버섯, 슬라이스한 동결 제품 등의 식품과 슬레이트(Slate), 합판, 기와 등의 건재, 도자기, 애자, 전자부품 등의 성형 세라믹 등이 이것에 해당하고, 그 특질상, 건조 장치로는 일반적으로 정치(靜置)형, 이송형 방식이 적용된다.

다른 한 가지는 액체 상태, 진흙 상태, 덩어리 상태, 분말입자 상태의 재료를 건조해서 분말입자 상태의 제품으로 하는 경우, 또 결정입자 등을 부수지 않고 건조하고 싶은 경우, 미크론 단위의 1차 입자에 가까운 상태를 희망하는 경우, 게다가 최근에는 액체 상태 재료나 분말 상태 재료를 출발 재료로 하여 건조 후에는 특정의 조립된 입자를 얻고 싶은 경우 등, 목적 제품의 용도, 기능에 따라 상응하는 제품 형상을 요구하는 경우도 있다.

희망하는 입자 굵기 및 형상의 제품이 직접 얻어지는 건조방식의 존재 여부, 전공정 또는 후공정에서 별도 입자 가공조작의 필요성, 원형 그대로 제품이 요구되는 경우에 적당한 기종인지 등을 검토한다.


② 전공정에서 재료의 변화

특히 건조의 전단(前段)에 탈수기를 설치하는 경우, 탈수의 정도에 따라 연니상(柔泥狀)에서 딱딱한 케이크(Cake)상태로 변화하는 경우가 있다. 가장 안정되고 재현하기 쉬운 탈수상태 외에 정상적이지 않은 경우에 대응도 생각해 둘 필요가 있다.


③ 열적물성(재료 허용온도)

제품의 품질은 품온과 그 시간적인 요인에 크게 영향을 받는다. 항온박스 등에서 장시간 정치(靜置) 건조한 제품이 다소 열노화가 있다고 해서, 실제 장치에 있어 그 온도를 이용하는 것은 불가하다고 결정짓는 것은 조급한 생각이다.

또한, 습윤 시와 건조가 진행된 상태와는 융점이 달라지는 예가 있어, 실험적으로 건조과정에서의 수분과 품온의 변화에 수반되는 물성의 변화를 개략적으로도 억제해 두는 것이 바람직하다.


중략...


2020년 1월호 게재