amixon pomaga w wymiarowaniu dużych systemów mieszanych suszarni próżniowych
Suszarki próżniowe i reaktory syntezy amixon® są stosowane do prawie wszystkich rodzajów materiałów sypkich i zawiesin. Ze względu na duże powierzchnie wymiany ciepła, urządzenia amixon® są również wykorzystywane jako parowniki.
Kompaktowe suszarki próżniowe amixon® charakteryzują się następującymi właściwościami:
- wyjątkowa wydajność energetyczna
- bardzo delikatny ruch produktu
- duża powierzchnia wymiany ciepła właściwego
- bardzo wysoka prędkość suszenia
- idealna jakość mieszania
- wyjątkowo higieniczna konstrukcja
- Urządzenia amixon® są również wykorzystywane jako sterylne reaktory w przemyśle biochemicznym i farmaceutycznym.
W jaki sposób amixon® może pomóc w przeniesieniu wyników laboratoryjnych na skalę techniczną?
Gdy opracowywane są nowe produkty lub procesy, równolegle należy przeanalizować kwestie wdrożenia technicznego. Skalowanie z probówki do zakładu przemysłowego nie jest trywialne.
Instalacja pilotażowa służy do zdefiniowania parametrów procesu, które prowadzą do podobnie dobrych wyników, jak te osiągnięte wcześniej przez naukowców w probówce.
amixon® jest producentem systemów inżynierii procesowej i posiada własne instalacje pilotażowe. Tamtejsze systemy są w pełni funkcjonalne. Są one zwymiarowane w taki sposób, że mogą być wykorzystywane do projektowania dużych zakładów przemysłowych.
Praktycznie wszystkie procesy mieszania/rafinacji materiałów sypkich i suszenia próżniowego można zademonstrować za pomocą amixon® w centrum technicznym. Ciśnienie w komorze mieszania można zmieniać w zakresie od 5 mbar do 26 bar (ciśnienie bezwzględne). Temperaturę można zmieniać w zakresie od poniżej zera do 350°C.
Pozwala to klientom szybko sprawdzić, jak dobrze i szybko reakcja syntezy lub proces suszenia próżniowego działa z ich produktem.
Gdy opracowywane są nowe produkty lub procesy, równolegle należy przeanalizować kwestie wdrożenia technicznego. Skalowanie z probówki do zakładu przemysłowego nie jest trywialne.
Instalacja pilotażowa służy do zdefiniowania parametrów procesu, które prowadzą do podobnie dobrych wyników, jak te osiągnięte wcześniej przez naukowców w probówce.
amixon® jest producentem systemów inżynierii procesowej i posiada własne instalacje pilotażowe. Tamtejsze systemy są w pełni funkcjonalne. Są one zwymiarowane w taki sposób, że mogą być wykorzystywane do projektowania dużych zakładów przemysłowych.
Praktycznie wszystkie procesy mieszania/rafinacji materiałów sypkich i suszenia próżniowego można zademonstrować za pomocą amixon® w centrum technicznym. Ciśnienie w komorze mieszania można zmieniać w zakresie od 5 mbar do 26 bar (ciśnienie bezwzględne). Temperaturę można zmieniać w zakresie od poniżej zera do 350°C.
Pozwala to klientom szybko sprawdzić, jak dobrze i szybko reakcja syntezy lub proces suszenia próżniowego działa z ich produktem.
Jak ekstrapolować wyniki z instalacji pilotażowej na instalację na dużą skalę?
Trudności pojawiają się, gdy zakład przemysłowy, który ma zostać skonfigurowany, jest 100 razy większy niż maszyna procesowa w centrum technicznym. W kwestiach termokinetycznych analizy podobieństwa geometrycznego zawodzą. Pomaga w tym praktyczna wiedza w zakresie stosowania obliczeń termodynamicznych.
amixon pomaga w ekstrapolacji na maszyny procesowe, które są wielokrotnie większe niż instalacja testowa. Dokładność naszych metod obliczeniowych została wielokrotnie potwierdzona przez amixon®. Mianowicie, gdy system na dużą skalę w środowisku przemysłowym osiąga lub przekracza obliczoną wydajność.
amixon® z przyjemnością zaprasza klientów z bliska i daleka do wzięcia udziału w testach i z góry obiecuje im bardzo dobre wyniki. Możemy to zrobić dzięki wieloletniemu doświadczeniu.
Testy suszenia w centrum technicznym amixon® są zawsze zorientowane na cel i zapewniają wysoki przyrost wiedzy. amixon® chroni informacje udostępniane użytkownikom przez strony trzecie. Oznacza to, że wymiana informacji zawsze pozostaje poufna.
Testy suszenia różnią się od klasycznych testów mieszania. Czas procesu jest znacznie dłuższy. Wiele danych jest rejestrowanych podczas procesu suszenia w centrum technicznym amixon®. Jest to w dużej mierze zautomatyzowane.
Pozostawia to wystarczająco dużo czasu na omówienie konstruktywnych szczegółów. Szczegółowa wycieczka po fabryce powinna zawsze mieć miejsce. Niektórzy klienci wykorzystują ten czas do przeprowadzania prób mieszania w kolejnym procesie. Inni wykorzystują ten czas na testy aglomeracyjne.
Trudności pojawiają się, gdy zakład przemysłowy, który ma zostać skonfigurowany, jest 100 razy większy niż maszyna procesowa w centrum technicznym. W kwestiach termokinetycznych analizy podobieństwa geometrycznego zawodzą. Pomaga w tym praktyczna wiedza w zakresie stosowania obliczeń termodynamicznych.
amixon pomaga w ekstrapolacji na maszyny procesowe, które są wielokrotnie większe niż instalacja testowa. Dokładność naszych metod obliczeniowych została wielokrotnie potwierdzona przez amixon®. Mianowicie, gdy system na dużą skalę w środowisku przemysłowym osiąga lub przekracza obliczoną wydajność.
amixon® z przyjemnością zaprasza klientów z bliska i daleka do wzięcia udziału w testach i z góry obiecuje im bardzo dobre wyniki. Możemy to zrobić dzięki wieloletniemu doświadczeniu.
Testy suszenia w centrum technicznym amixon® są zawsze zorientowane na cel i zapewniają wysoki przyrost wiedzy. amixon® chroni informacje udostępniane użytkownikom przez strony trzecie. Oznacza to, że wymiana informacji zawsze pozostaje poufna.
Testy suszenia różnią się od klasycznych testów mieszania. Czas procesu jest znacznie dłuższy. Wiele danych jest rejestrowanych podczas procesu suszenia w centrum technicznym amixon®. Jest to w dużej mierze zautomatyzowane.
Pozostawia to wystarczająco dużo czasu na omówienie konstruktywnych szczegółów. Szczegółowa wycieczka po fabryce powinna zawsze mieć miejsce. Niektórzy klienci wykorzystują ten czas do przeprowadzania prób mieszania w kolejnym procesie. Inni wykorzystują ten czas na testy aglomeracyjne.
Jak można obliczyć przepływ proszków w mieszalniku pionowym amixon®?
Mieszalniki amixon® mieszają trójwymiarowo i zapewniają idealne właściwości mieszania, których nie można poprawić w praktyce. Osiąga się to dzięki temu, że spirala mieszająca przenosi mieszankę w górę bez martwej przestrzeni i pozwala mieszance spływać w dół grawitacyjnie. Prąd produktuIv można w przybliżeniu opisać w następujący sposób.
I_V = A · v_(ax) = (π/4) · (D^2 - d^2) · φ · S · n · ζ
- Iv: wydajność transportowa pionowej spirali mieszającej
- D/ d: średnica zewnętrzna/wewnętrzna spirali
- φ: stopień wypełnienia
- S: nachylenie spirali
- n: częstotliwość obrotowa
- ζ: współczynnik prędkości
W związku z tym, wydajność mieszania mieszalników amixon® jest zawsze taka sama, niezależnie od rozmiaru, pod warunkiem, że proporcje geometryczne są zgodne.
amixon® posiada w Paderborn różne reaktory syntezy/suszarki z mieszaniem próżniowym. Niektóre mają stożkową komorę mieszania. Niektóre mają płaskie dno.
Mieszalnik z przenośnikiem ślimakowym.
Mieszalniki amixon® mieszają trójwymiarowo i zapewniają idealne właściwości mieszania, których nie można poprawić w praktyce. Osiąga się to dzięki temu, że spirala mieszająca przenosi mieszankę w górę bez martwej przestrzeni i pozwala mieszance spływać w dół grawitacyjnie. Prąd produktuIv można w przybliżeniu opisać w następujący sposób.
I_V = A · v_(ax) = (π/4) · (D^2 - d^2) · φ · S · n · ζ
- Iv: wydajność transportowa pionowej spirali mieszającej
- D/ d: średnica zewnętrzna/wewnętrzna spirali
- φ: stopień wypełnienia
- S: nachylenie spirali
- n: częstotliwość obrotowa
- ζ: współczynnik prędkości
W związku z tym, wydajność mieszania mieszalników amixon® jest zawsze taka sama, niezależnie od rozmiaru, pod warunkiem, że proporcje geometryczne są zgodne.
amixon® posiada w Paderborn różne reaktory syntezy/suszarki z mieszaniem próżniowym. Niektóre mają stożkową komorę mieszania. Niektóre mają płaskie dno.
Mieszalnik z przenośnikiem ślimakowym.
Czy istnieją jakieś szczególne cechy procesów zachodzących w wysokich temperaturach i pod wysokim ciśnieniem?
centrum techniczne amixon®.
Testy mogą być również przeprowadzane w ekstremalnych warunkach procesowych w centrum technicznym amixon®:
- Ciśnienie systemowe w komorze procesowej do 25 barów nadciśnienia: Na transfer ciepła mają wpływ grubsze ścianki zbiornika. Z drugiej strony, temperatury w komorze procesowej mogą być zmieniane niezwykle szybko poprzez zmianę ciśnienia w układzie. Jeśli ciśnienie w układzie w komorze procesowej zostanie zwiększone, może to sprzyjać na przykład reakcjom gaz-ciało stałe. Na przykład procesy dyfuzji ....
- Podgrzewanie do 350°C: Konwencjonalne uszczelnienia polimerowe zawodzą, gdy temperatura stale przekracza 240 °C. W takim przypadku można stosować wyłącznie metalowe systemy uszczelniające lub uszczelki grafitowe.
- Dokładna próżnia o wartości bezwzględnej 1 mbar: Takie ciśnienie bezwzględne wymaga, aby aparat i wszystkie przewody łączące były wyjątkowo szczelne. Dotyczy to w szczególności uszczelnienia wału mieszadła.
centrum techniczne amixon®.
Testy mogą być również przeprowadzane w ekstremalnych warunkach procesowych w centrum technicznym amixon®:
- Ciśnienie systemowe w komorze procesowej do 25 barów nadciśnienia: Na transfer ciepła mają wpływ grubsze ścianki zbiornika. Z drugiej strony, temperatury w komorze procesowej mogą być zmieniane niezwykle szybko poprzez zmianę ciśnienia w układzie. Jeśli ciśnienie w układzie w komorze procesowej zostanie zwiększone, może to sprzyjać na przykład reakcjom gaz-ciało stałe. Na przykład procesy dyfuzji ....
- Podgrzewanie do 350°C: Konwencjonalne uszczelnienia polimerowe zawodzą, gdy temperatura stale przekracza 240 °C. W takim przypadku można stosować wyłącznie metalowe systemy uszczelniające lub uszczelki grafitowe.
- Dokładna próżnia o wartości bezwzględnej 1 mbar: Takie ciśnienie bezwzględne wymaga, aby aparat i wszystkie przewody łączące były wyjątkowo szczelne. Dotyczy to w szczególności uszczelnienia wału mieszadła.
Jak można zwizualizować proces suszenia mieszanego próżniowego?
Proces suszenia procedury testowej można przedstawić w formie diagramu, jak pokazano tutaj. Czas jest wykreślany na osi odciętych. Różne wielkości fizyczne są wykreślane na osi rzędnych:
- Ciśnienie systemowe w komorze procesowej,
- masa wysuszonej cieczy,
- temperatura suszonej masy i
- temperatury czynnika przenoszącego ciepło na zasilaniu i powrocie.
Próżniowa suszarnia mieszana jest zwykle napełniana maksymalną objętością wsadu przed rozpoczęciem procesu suszenia. Z reguły objętość mieszanki zmniejsza się wraz z postępem suszenia.
W rzadkich przypadkach objętość wypełnienia pozostaje stała, chociaż mieszanka staje się bardziej sucha i lżejsza. W bardzo rzadkich, wyjątkowych przypadkach może nawet dojść do zwiększenia objętości podczas suszenia. Należy wziąć pod uwagę ten wzrost objętości, ponieważ mieszalniki/suszarki nie mogą być przepełnione.
Proces suszenia procedury testowej można przedstawić w formie diagramu, jak pokazano tutaj. Czas jest wykreślany na osi odciętych. Różne wielkości fizyczne są wykreślane na osi rzędnych:
- Ciśnienie systemowe w komorze procesowej,
- masa wysuszonej cieczy,
- temperatura suszonej masy i
- temperatury czynnika przenoszącego ciepło na zasilaniu i powrocie.
Próżniowa suszarnia mieszana jest zwykle napełniana maksymalną objętością wsadu przed rozpoczęciem procesu suszenia. Z reguły objętość mieszanki zmniejsza się wraz z postępem suszenia.
W rzadkich przypadkach objętość wypełnienia pozostaje stała, chociaż mieszanka staje się bardziej sucha i lżejsza. W bardzo rzadkich, wyjątkowych przypadkach może nawet dojść do zwiększenia objętości podczas suszenia. Należy wziąć pod uwagę ten wzrost objętości, ponieważ mieszalniki/suszarki nie mogą być przepełnione.
Jak zmienia się powierzchnia wymiany ciepła wraz ze spadkiem poziomu napełnienia?
Widok z góry na reaktor amixon® o pojemności 20 m³
Powierzchnia wymiany ciepła suszarki próżniowej zmienia się wraz z poziomem napełnienia. W tym przypadku komora mieszania składa się ze stożka, na którym osadzony jest walec. W poniższym wywodzie obliczono powierzchnię wymiany ciepła dla przypadku, w którym objętość napełnienia jest mniejsza niż objętość stożkowej części suszarki mieszającej.
Objętość napełnienia stożka:
V_FK= (1/3) · π · h_(FK)^3 · (1/(cos^2(α/2)) - 1)
Najpierw oblicza się wysokość napełnienia hFK w stożku:
h_(FK) = ³√(3 · V_(FK)/(π · (1/(cos^2(α/2)) - 1)))
Powierzchnia wymiany ciepła w stożku AF to tylko powierzchnia, która styka się z mieszanką.
A_F = A_(FK) = r_(FK) · √(h_(FK)^2 + r_(FK)^2) · π
Jeśli podczas procesu suszenia zmienia się stopień wypełnienia w suszarce mieszającej, zmienia się również powierzchnia styku termostatowanego narzędzia mieszającego. Zjawiska tego nie da się opisać za pomocą funkcji zamkniętej. Firma amixon® oblicza powierzchnię wymiany ciepła narzędzia mieszającego w systemie CAD dla różnych stopni wypełnienia. Dane są rejestrowane w tabeli i interpolowane.
Widok z góry na reaktor amixon® o pojemności 20 m³
Powierzchnia wymiany ciepła suszarki próżniowej zmienia się wraz z poziomem napełnienia. W tym przypadku komora mieszania składa się ze stożka, na którym osadzony jest walec. W poniższym wywodzie obliczono powierzchnię wymiany ciepła dla przypadku, w którym objętość napełnienia jest mniejsza niż objętość stożkowej części suszarki mieszającej.
Objętość napełnienia stożka:
V_FK= (1/3) · π · h_(FK)^3 · (1/(cos^2(α/2)) - 1)
Najpierw oblicza się wysokość napełnienia hFK w stożku:
h_(FK) = ³√(3 · V_(FK)/(π · (1/(cos^2(α/2)) - 1)))
Powierzchnia wymiany ciepła w stożku AF to tylko powierzchnia, która styka się z mieszanką.
A_F = A_(FK) = r_(FK) · √(h_(FK)^2 + r_(FK)^2) · π
Jeśli podczas procesu suszenia zmienia się stopień wypełnienia w suszarce mieszającej, zmienia się również powierzchnia styku termostatowanego narzędzia mieszającego. Zjawiska tego nie da się opisać za pomocą funkcji zamkniętej. Firma amixon® oblicza powierzchnię wymiany ciepła narzędzia mieszającego w systemie CAD dla różnych stopni wypełnienia. Dane są rejestrowane w tabeli i interpolowane.
Jakie jest zapotrzebowanie na ciepło, jeśli próżniowa suszarka mieszająca jest znacznie większa od instalacji pilotażowej?
Poniżej wprowadzono dwa wskaźniki: „R” (referencyjny) dla instalacji pilotażowej i „T” (docelowy) dla instalacji przemysłowej. Czas suszenia to czas od początku parowania do końca parowania. Przyjmuje się następujące idealne warunki:
- Warunki procesowe w urządzeniu testowym są identyczne z warunkami procesowymi w urządzeniu przemysłowym.
- Parowanie odbywa się w stałej temperaturze.
- Odparowanie odbywa się przy stałym ciśnieniu w układzie.
- Współczynnik wymiany ciepła jest taki sam w obu urządzeniach.
- Średnia różnica temperatur między medium grzewczym a mieszanką jest taka sama.
Szybkość odparowania oblicza się na podstawie odparowanej masy Δm i czasu Δt potrzebnego do tego w fazie maksymalnego odparowania w pomiarze referencyjnym:
ṁ_R = Δm/Δt
Za pomocą entalpii parowania h_V przy ciśnieniu pary nasyconej p_S z równania empirycznego można określić strumień ciepła wymagany do parowania w aparacie referencyjnym:
Q̇_R = ṁ_R · h_V (p_S)
Strumień ciepła przechodzący przez ogrzewaną powierzchnię styku A aparatu docelowego można zatem obliczyć w następujący sposób:
Q̇_T = (Q̇_R · A_T)/A_R
Poniżej wprowadzono dwa wskaźniki: „R” (referencyjny) dla instalacji pilotażowej i „T” (docelowy) dla instalacji przemysłowej. Czas suszenia to czas od początku parowania do końca parowania. Przyjmuje się następujące idealne warunki:
- Warunki procesowe w urządzeniu testowym są identyczne z warunkami procesowymi w urządzeniu przemysłowym.
- Parowanie odbywa się w stałej temperaturze.
- Odparowanie odbywa się przy stałym ciśnieniu w układzie.
- Współczynnik wymiany ciepła jest taki sam w obu urządzeniach.
- Średnia różnica temperatur między medium grzewczym a mieszanką jest taka sama.
Szybkość odparowania oblicza się na podstawie odparowanej masy Δm i czasu Δt potrzebnego do tego w fazie maksymalnego odparowania w pomiarze referencyjnym:
ṁ_R = Δm/Δt
Za pomocą entalpii parowania h_V przy ciśnieniu pary nasyconej p_S z równania empirycznego można określić strumień ciepła wymagany do parowania w aparacie referencyjnym:
Q̇_R = ṁ_R · h_V (p_S)
Strumień ciepła przechodzący przez ogrzewaną powierzchnię styku A aparatu docelowego można zatem obliczyć w następujący sposób:
Q̇_T = (Q̇_R · A_T)/A_R
Jak długo trwa proces suszenia w instalacji przemysłowej?
Masa odparowana w całym czasie suszenia wynosi:
Δm_T = (f_(T2) - f_(T1)) · m_T
gdzie f_(T1) i f_(T2) oznaczają wilgotność produktu na początku i na końcu fazy suszenia.
Szybkość odparowywania oblicza się na podstawie masy odparowanej Δm i czasu Δt potrzebnego do tego w fazie maksymalnego odparowywania w pomiarze referencyjnym:
ṁ_R = Δm/Δt
Za pomocą entalpii parowania h_V przy ciśnieniu pary nasyconej p_S z równania empirycznego można określić strumień ciepła wymagany do parowania w aparacie referencyjnym:
Q̇_R = ṁ_R · h_V(p_S)
Strumień ciepła przechodzący przez ogrzewaną powierzchnię styku A aparatu docelowego można zatem obliczyć w następujący sposób:
Q̇_T = (Q̇_R · A_T)/A_R = Q_T = Δm_T · h_V(p_S)
Na podstawie tych wartości można obliczyć czas suszenia w aparacie docelowym:
Δt_T = Q_T/Q̇_T
Masa odparowana w całym czasie suszenia wynosi:
Δm_T = (f_(T2) - f_(T1)) · m_T
gdzie f_(T1) i f_(T2) oznaczają wilgotność produktu na początku i na końcu fazy suszenia.
Szybkość odparowywania oblicza się na podstawie masy odparowanej Δm i czasu Δt potrzebnego do tego w fazie maksymalnego odparowywania w pomiarze referencyjnym:
ṁ_R = Δm/Δt
Za pomocą entalpii parowania h_V przy ciśnieniu pary nasyconej p_S z równania empirycznego można określić strumień ciepła wymagany do parowania w aparacie referencyjnym:
Q̇_R = ṁ_R · h_V(p_S)
Strumień ciepła przechodzący przez ogrzewaną powierzchnię styku A aparatu docelowego można zatem obliczyć w następujący sposób:
Q̇_T = (Q̇_R · A_T)/A_R = Q_T = Δm_T · h_V(p_S)
Na podstawie tych wartości można obliczyć czas suszenia w aparacie docelowym:
Δt_T = Q_T/Q̇_T
Jakie parametry musi mieć instalacja grzewcza dla suszarki przemysłowej?
Poniższy schemat przedstawia poszczególne punkty poboru. Każdy odbiornik musi być zaopatrzony w odpowiednią ilość energii cieplnej, obliczoną na podstawie prognoz. Współczynnik obliczeniowy S służy do obliczenia strumienia ciepła w instalacji grzewczej. Podstawą jest strumień ciepła Qvap niezbędny do odparowania.
Za pomocą współczynnika projektowego S oblicza się strumień ciepła w systemie grzewczym na podstawie strumienia ciepła Q̇_(vap) wymaganego do odparowania:
Q̇_(heat) = -Q̇_(vap) · S
Wynika z tego strumień masowy nośnika ciepła:
ṁ_(heat) = (-Q̇_(vap) · S)/(c_p · (T_(2,heat) - T_(1,heat)))
Strumień masowy nośnika ciepła Qvap wynika z pojemności cieplnej właściwej cp, temperatury wlotowej nośnika ciepła T1,heat oraz temperatury wylotowej nośnika ciepła T2,heat. Termofluid musi być rozprowadzony w taki sposób, aby wszystkie odbiorniki były odpowiednio zasilane. Oznacza to, że wszystkie obszary przestrzeni procesowej muszą być równomiernie ogrzewane. Należy unikać kondensacji. Materiał wilgotny musi być ogrzewany w takim stopniu, w jakim odprowadzana jest energia pary. Temperatura mieszanki odpowiada temperaturze parowania przylegającej próżni.
16-metrowa suszarka próżniowa z mieszadłem firmy amixon®.
Poniższy schemat przedstawia poszczególne punkty poboru. Każdy odbiornik musi być zaopatrzony w odpowiednią ilość energii cieplnej, obliczoną na podstawie prognoz. Współczynnik obliczeniowy S służy do obliczenia strumienia ciepła w instalacji grzewczej. Podstawą jest strumień ciepła Qvap niezbędny do odparowania.
Za pomocą współczynnika projektowego S oblicza się strumień ciepła w systemie grzewczym na podstawie strumienia ciepła Q̇_(vap) wymaganego do odparowania:
Q̇_(heat) = -Q̇_(vap) · S
Wynika z tego strumień masowy nośnika ciepła:
ṁ_(heat) = (-Q̇_(vap) · S)/(c_p · (T_(2,heat) - T_(1,heat)))
Strumień masowy nośnika ciepła Qvap wynika z pojemności cieplnej właściwej cp, temperatury wlotowej nośnika ciepła T1,heat oraz temperatury wylotowej nośnika ciepła T2,heat. Termofluid musi być rozprowadzony w taki sposób, aby wszystkie odbiorniki były odpowiednio zasilane. Oznacza to, że wszystkie obszary przestrzeni procesowej muszą być równomiernie ogrzewane. Należy unikać kondensacji. Materiał wilgotny musi być ogrzewany w takim stopniu, w jakim odprowadzana jest energia pary. Temperatura mieszanki odpowiada temperaturze parowania przylegającej próżni.
16-metrowa suszarka próżniowa z mieszadłem firmy amixon®.
Jakie wymiary powinien mieć filtr parowy dla suszarki przemysłowej?
Filtr oparów o konstrukcji farmaceutycznej. 4 metalowe wkłady filtracyjne. Instalacja z boku.
A_(filter) = V̇/f_S = ṁ/(ρ · f_S)
- Oszacowanie wymaganej powierzchni filtracyjnej na podstawie dopuszczalnego obciążenia filtra fs
- Z wykorzystaniem natężenia przepływu objętościowego dV/dt, natężenia przepływu masowego dm/dt oraz gęstości ρ pary.
- Prędkość surowego gazu zanieczyszczonego pyłem v wynosi
- Obciążenie powierzchni filtra fs definiuje się w jednostkach [m³/h/m²].
Prędkość pary w przewodzie wlotowym i wylotowym oblicza się w następujący sposób:
V̇ = A_(pipe) · v = (d^2/4) · π · v ; v = (4 · V̇)/(d^2 · π)
Filtr oparów o konstrukcji farmaceutycznej. 4 metalowe wkłady filtracyjne. Instalacja z boku.
A_(filter) = V̇/f_S = ṁ/(ρ · f_S)
- Oszacowanie wymaganej powierzchni filtracyjnej na podstawie dopuszczalnego obciążenia filtra fs
- Z wykorzystaniem natężenia przepływu objętościowego dV/dt, natężenia przepływu masowego dm/dt oraz gęstości ρ pary.
- Prędkość surowego gazu zanieczyszczonego pyłem v wynosi
- Obciążenie powierzchni filtra fs definiuje się w jednostkach [m³/h/m²].
Prędkość pary w przewodzie wlotowym i wylotowym oblicza się w następujący sposób:
V̇ = A_(pipe) · v = (d^2/4) · π · v ; v = (4 · V̇)/(d^2 · π)
Jakie wymiary powinien mieć skraplacz w suszarce przemysłowej?
Q̇_(cond) = Q̇_(vap)
- Odparowana para jest oczyszczana w filtrze parowym i skraplana w skraplaczu.
- W tym procesie należy odprowadzić strumień ciepła „Q̇kond”. Służy do tego chłodzona powierzchnia skraplająca „Akond”.
- Biorąc pod uwagę współczynnik przenikania ciepła i średnią różnicę temperatur, oblicza się strumień masowy czynnika chłodzącego „ṁcool”:
- Przy określaniu wartości „K” należy uwzględnić konstrukcję skraplacza oraz spodziewany współczynnik zanieczyszczenia.
Dla powierzchni skraplacza wymiany ciepła w przeciwprądowym wymienniku ciepła obowiązuje:
Q̇_(cond) = k · A_(cond) · ΔT_m
A_(cond) = Q̇_(cond)/(k · ΔT_m)
Przepływ masowy płynu chłodzącego wynosi:
Q̇_(cond) = ṁ_(cool) · c_p · (T_(2,cool) - T_(1,cool))
ṁ_(cool) = Q̇_(cond)/(c_p · (T_(2,cool) - T_(1,cool)))
Przykład: Rohrbündelkondensator K. Ley GmbH & Co. KG
Q̇_(cond) = Q̇_(vap)
- Odparowana para jest oczyszczana w filtrze parowym i skraplana w skraplaczu.
- W tym procesie należy odprowadzić strumień ciepła „Q̇kond”. Służy do tego chłodzona powierzchnia skraplająca „Akond”.
- Biorąc pod uwagę współczynnik przenikania ciepła i średnią różnicę temperatur, oblicza się strumień masowy czynnika chłodzącego „ṁcool”:
- Przy określaniu wartości „K” należy uwzględnić konstrukcję skraplacza oraz spodziewany współczynnik zanieczyszczenia.
Dla powierzchni skraplacza wymiany ciepła w przeciwprądowym wymienniku ciepła obowiązuje:
Q̇_(cond) = k · A_(cond) · ΔT_m
A_(cond) = Q̇_(cond)/(k · ΔT_m)
Przepływ masowy płynu chłodzącego wynosi:
Q̇_(cond) = ṁ_(cool) · c_p · (T_(2,cool) - T_(1,cool))
ṁ_(cool) = Q̇_(cond)/(c_p · (T_(2,cool) - T_(1,cool)))
Przykład: Rohrbündelkondensator K. Ley GmbH & Co. KG
Linia prosta idealizuje przepływ masowy kondensatu
Co oznacza uśrednienie zmierzonego przepływu masowego kondensatu za pomocą linii prostej? To przybliżenie umożliwia porównanie z wymiennikiem ciepła o przepływie równoległym pracującym w sposób ciągły. Skutki zmiany parametrów procesu można obliczyć z bardzo dobrym przybliżeniem.
Odpowiada to pierwszemu etapowi suszenia po podgrzaniu produktu.
Co oznacza uśrednienie zmierzonego przepływu masowego kondensatu za pomocą linii prostej? To przybliżenie umożliwia porównanie z wymiennikiem ciepła o przepływie równoległym pracującym w sposób ciągły. Skutki zmiany parametrów procesu można obliczyć z bardzo dobrym przybliżeniem.
Odpowiada to pierwszemu etapowi suszenia po podgrzaniu produktu.
Jak długo trwa proces suszenia w wielkoskalowej instalacji, jeśli zmieni się temperatura płynu termicznego?
Przenoszenie ciepła podczas odparowywania przebiega podobnie jak w przypadku wymiennika ciepła z przepływem równoległym. Wynika z tego następująca zależność dla średniej różnicy temperatur podczas wymiany ciepła:
ΔT_m = ((T_(2,heat) - T_(vap)) - (T_(1,heat) - T_(vap)))/ln((T_(2,heat) - T_(vap))/(T_(1,heat) - T_(vap)))
Planowana duża instalacja susząca może być eksploatowana z cieplnym nośnikiem o wyższej lub niższej temperaturze. Wówczas zmienia się czas suszenia. Rozważania te są analogiczne do działania „wymiennika ciepła z przepływem równoległym”. Wartość „T2,heat” można obliczyć jedynie metodą iteracji numerycznej. Pozwala to na przybliżenie interesującej krzywej. Umożliwia ona oszacowanie czasów suszenia przy różnych temperaturach nośnika ciepła.
W ten sposób zmieniony czas suszenia oblicza się jako:
Q̇_(vap) = Q_(vap)/Δt_(dry)
Δt_(dry) = Q_(vap)/Q̇_(vap)
Przenoszenie ciepła podczas odparowywania przebiega podobnie jak w przypadku wymiennika ciepła z przepływem równoległym. Wynika z tego następująca zależność dla średniej różnicy temperatur podczas wymiany ciepła:
ΔT_m = ((T_(2,heat) - T_(vap)) - (T_(1,heat) - T_(vap)))/ln((T_(2,heat) - T_(vap))/(T_(1,heat) - T_(vap)))
Planowana duża instalacja susząca może być eksploatowana z cieplnym nośnikiem o wyższej lub niższej temperaturze. Wówczas zmienia się czas suszenia. Rozważania te są analogiczne do działania „wymiennika ciepła z przepływem równoległym”. Wartość „T2,heat” można obliczyć jedynie metodą iteracji numerycznej. Pozwala to na przybliżenie interesującej krzywej. Umożliwia ona oszacowanie czasów suszenia przy różnych temperaturach nośnika ciepła.
W ten sposób zmieniony czas suszenia oblicza się jako:
Q̇_(vap) = Q_(vap)/Δt_(dry)
Δt_(dry) = Q_(vap)/Q̇_(vap)
Dlaczego schłodzenie suchego proszku trwa dłużej niż podgrzanie proszku wilgotnego?
Przy szacowaniu czasu schładzania „Δ tT” zakłada się, że w instalacji eksperymentalnej i w suszarce przemysłowej panują takie same warunki. Dotyczy to zarówno współczynnika wymiany ciepła, jak i średniej różnicy temperatur między nośnikiem ciepła a temperaturą produktu. Produkt w instalacji przemysłowej powinien zostać schłodzony do tej samej temperatury końcowej, co w instalacji eksperymentalnej.
Analogicznie do obliczeń czasu suszenia w aparacie docelowym, dla wymiany ciepła podczas chłodzenia obowiązuje:
k · ΔT_m = Q̇_R/A_R = Q̇_T/A_T
Dzięki temu czas chłodzenia można obliczyć przy pomocy mas produktu w aparacie referencyjnym i docelowym m_R i m_T, powierzchni styku A_R i A_T oraz czasu chłodzenia aparatu referencyjnego Δt_R:
Q̇_R/A_R = Q̇_T/A_T
(m_R · c_p · ΔT_R)/(A_R · Δt_R) = (m_T · c_p · ΔT_T)/(A_T · Δt_T)
Δt_T = (m_T · A_R · Δt_R)/(A_T · m_R)
Przy szacowaniu czasu schładzania „Δ tT” zakłada się, że w instalacji eksperymentalnej i w suszarce przemysłowej panują takie same warunki. Dotyczy to zarówno współczynnika wymiany ciepła, jak i średniej różnicy temperatur między nośnikiem ciepła a temperaturą produktu. Produkt w instalacji przemysłowej powinien zostać schłodzony do tej samej temperatury końcowej, co w instalacji eksperymentalnej.
Analogicznie do obliczeń czasu suszenia w aparacie docelowym, dla wymiany ciepła podczas chłodzenia obowiązuje:
k · ΔT_m = Q̇_R/A_R = Q̇_T/A_T
Dzięki temu czas chłodzenia można obliczyć przy pomocy mas produktu w aparacie referencyjnym i docelowym m_R i m_T, powierzchni styku A_R i A_T oraz czasu chłodzenia aparatu referencyjnego Δt_R:
Q̇_R/A_R = Q̇_T/A_T
(m_R · c_p · ΔT_R)/(A_R · Δt_R) = (m_T · c_p · ΔT_T)/(A_T · Δt_T)
Δt_T = (m_T · A_R · Δt_R)/(A_T · m_R)
Co jest zauważalne na tym wykresie podczas chłodzenia mieszaniny?
Poniżej przedstawiono typowy proces chłodzenia. Chłodzenie suchego proszku trwa dłużej niż ogrzewanie wilgotnego proszku. Istnieją dwa wyjaśnienia tego zjawiska:
- Ciecz przewodzi ciepło znacznie lepiej niż większość ciał stałych
- Warstwa cieczy otaczająca wilgotną cząstkę może zwilżyć ściankę przenoszącą ciepło. Sprzyja to przenoszeniu ciepła. Z kolei sucha cząsteczka dotyka powierzchni o kontrolowanej temperaturze tylko w niektórych punktach.
W tym przypadku suszarka była ogrzewana z bardzo wysoką różnicą temperatur. Na początku olej termiczny miał temperaturę ok. 120°C. W takim przypadku cały zbiornik oleju termicznego w przepływie systemu musi zostać najpierw schłodzony. W rezultacie suchy proszek jest chłodzony z wyraźną histerezą.
Gdyby woda była używana jako czynnik przenoszący ciepło, proces chłodzenia zostałby przyspieszony.
Poniżej przedstawiono typowy proces chłodzenia. Chłodzenie suchego proszku trwa dłużej niż ogrzewanie wilgotnego proszku. Istnieją dwa wyjaśnienia tego zjawiska:
- Ciecz przewodzi ciepło znacznie lepiej niż większość ciał stałych
- Warstwa cieczy otaczająca wilgotną cząstkę może zwilżyć ściankę przenoszącą ciepło. Sprzyja to przenoszeniu ciepła. Z kolei sucha cząsteczka dotyka powierzchni o kontrolowanej temperaturze tylko w niektórych punktach.
W tym przypadku suszarka była ogrzewana z bardzo wysoką różnicą temperatur. Na początku olej termiczny miał temperaturę ok. 120°C. W takim przypadku cały zbiornik oleju termicznego w przepływie systemu musi zostać najpierw schłodzony. W rezultacie suchy proszek jest chłodzony z wyraźną histerezą.
Gdyby woda była używana jako czynnik przenoszący ciepło, proces chłodzenia zostałby przyspieszony.
Czy masz jeszcze jakieś pytania? .... Możesz skontaktować się z nami w dowolnym momencie.
© Copyright by amixon GmbH