Hydrodynamic properties (bed voidage, bubble chord length, chord length distribution, rising velocity, volume fraction) and the drying rates of batch drying and drying efficiencies of continuous drying have been determined in an inert medium fluidized bed (0.08 m I.D. $\times$ 1.2 m high). The drying mechanism in an inert medium fluidized bed can be classified into adhesion-dispersion, evaporation and disintegration steps. The mathematical model for an inert fluidized bed in batch and continuous drying processes has been developed based on the three phase (bubble, interstitial gas phase and solid phase) theory. To determine the bubble properties in the fluidized beds with a constant static bed height (0.2m), the measured bubble chord length distribution has been represented by a logarithmic normal distribution. The measured bubble chord length, volume fraction and rising velocity of bubble increase with increasing gas velocity. In an inert medium fluidized bed, individual phase holdups are calculated by the pressure drop and the material balance. Liquid phase holdup decreases linearly with time but gas phase holdup increases slightly with time. The drying rate in batch drying process increases with increasing inlet gas temperature and velocity and the rates are about 10 times those reported for an agitated pan dryer. However, the drying rate decreases slightly as the mass ratio of starch to inert particles increases. Also, the drying rate exhibits a maximum value at an optimum bed porosity condition. The drying efficiency of continuous drying process decreases with increasing gas velocity and inlet gas temperature. However, the drying efficiency increases with increasing latex and solid feed rates. The drying efficiency increases with increasing mass loading (solid to gas feed rates). At a constant moisture content, the mass loading increases with increasing inlet gas temperature. Heat and mass transfer coefficients in terms of Biot number which account the transfer between interparticle and external gas film with the new definition of "surface stripping model" from which the predicted values of bed temperature, humidity of outlet gas and moisture content of solid particles are well accord to the experimental values. The obtained drying rate in the inert medium fluidized beds have been correlated with the relevant dimensionless group such as Stefan and particle Reynolds numbers based on the isotropic turbulence theory as : $$R_d=1.32\times{10^2}\Bigg(\frac{P\nudp^4}{\nu^3}\Bigg) ^{1/2}\Bigg(\frac{Cpg(Tgi-Tgo)}{\lambda}\Bigg)^{5/4} \Big(S/I\Big)^{-1/8}$$ Also, the obtained drying time in the inert medium fluidized bed have been correlated with the operating variables as : $$t_f=2.78\times{10^4T_{gi}^{-1.49}U_g^{-0.61} \Big(S/I\Big)^{1.05}}$$
미세입자를 건조하기 위하여 제안된 매체유동층 건조기에서 수력학적 특성 (층 공극율, 기포수직길이, 기포수직길이분포, 기포상승속도 및 기포부피분율) 과 건조특성 (건조속도, 건조기산 및 건조효율) 을 조사하였다. 본 연구에 사용된 매체유동층은 직경이 0.083 m, 높이가 1.2 m 인 스테인레스 스틸관을 사용하였으며, 매체입자로는 유리구슬 (0.4 mm, 1.0mm) 와 모래 (0.274, 0.324, 0.460, 0.605 mm) 를 사용하였다. 미세입자로는 전분과 PVC paste (KH-10) 를 사용하여 건조특성을 측정하였다. 매체유동층의 건조메카니즘을 adhesion-dispersion, 증발(evaporation) 및 탈리 (disintegration) 단계로 분류하였다. 유동층에서 측정된 기포수직길이 분포는 대수정규분포로 표현되었다. 측정된 기포수직길이, 부피분율 및 상승속도는 기체유속이 증가함에 따라 증가하였다. 매체유동층에서 각상의 상체류량은 압력강하와 물질수지로부터 계산되었다. 액상체류량은 시간에 따라 일정하게 감소하였으며, 기상체류량은 약간 증가하였다. 회분식건조의 건조율은 유입기체유속도 온도에 따라 증가하였고, 교반식 건조기에서 보고된 건조율보다 약 10배 정도 향상되었다. 그러나 a}프뗌꼭o} 매체입자와 전분의 질량비에 따라서는 약간 감소하였다. 또한 최적공극율 (0.55$\sim$0.60) 에서 건조율은 최대값을 나타내었다. 연속식건조에서 건조효율은 유입기체온도와 유속이 증가함에 따라 감소하였으나, 라텍스 (latex) 공급량에 따라서는 증가하였다. 기체유속이 작아지면 건조효율은 증가하지만 라텍스 (latex) 가 매체입자와 함께 응집하여 연속조업이 불가능하게 되었다. 건조효율이 라텍스 공급량과 유입기체량과의 비인 질량부하 (mass loading) 가 증가함에 따라 최적값에 도달한다. 일정한 수분함량에서 최적질량부하는 유입기체온도가 증가함에 따라 증가한다. 매체유동층 건조기에서 수학적모델은 3상 (기포상, 에멀젼상 및 고체상) 이론을 이용하여 유도하였다. 고체입자와 에멀젼상사이의 열 및 물질 전달계수는 "surface stripping model" 에 의하여 새로 정의되었다. 내부 입자와 외부기체층 (external gas film) 사이의 물질전달계수를 표현하는 Biot 수를 사용한 모델로부터 예측된 값과 실험결과는 잘 일치하였다. 회분식 건조기에서 전분의 건조율은 energy dissipation rate 가 포함된 레이놀드 수 (Reynolds number) 와 스테판 수 (Stefan number)를 사용하여 다음과 같은 상관식으로 표현되었다. $$R_d=1.32\times10^2\Bigg(\frac{P_vd_p^4}{v^3}\Bigg)^{1/2}\Bigg(\frac{C_{pg}(T_{gi}-T_{go})}{\lambda}\Bigg)^{5/4}(S/I)^{-1/8}$$ 또한 회분식 매체유동층 건조기에서 주어진 실험변수에 의한 건조시간은 다음과 같은 상관식으로 표현되었다. $$t_f=2.78\times10^4T_{gi}^{-1.49}U_g^{-0.61}(S/I)^{1.05}$$#
