Un essiccatore spray si dimensiona in base alla capacità di evaporazione, cioè ai chilogrammi di acqua che rimuove all'ora, non in base alla produzione di polvere o all'altezza della torre. Per dimensionarlo, convertite la produzione di polvere richiesta in acqua da evaporare usando il contenuto di solidi dell'alimentazione, poi stimate calore e portata d'aria necessari dalle temperature di ingresso e di uscita. Il calcolo seguente è una prima stima; una prova pilota e il progetto del fornitore confermano la macchina definitiva.
Molti problemi di offerta iniziano con il numero sbagliato. Chi chiede «un essiccatore spray da 100 kg/h» può intendere 100 kg/h di polvere, 100 kg/h di alimentazione o 100 kg/h di acqua evaporata, e questi valori differiscono di un fattore due o più. Questa guida mostra come trasformare il vostro obiettivo di processo nel numero che conta, con un esempio svolto da adattare.
Contesto rapido: perché la capacità di evaporazione è il numero di dimensionamento
Quasi tutta l'energia e gran parte delle dimensioni dell'impianto di un essiccatore spray dipendono da quanta acqua deve uscire dalle goccioline. Ciò determina l'apporto di calore, la portata d'aria, il volume della camera necessario per il tempo di permanenza e la dimensione del ventilatore e del sistema di raccolta. Due essiccatori con la stessa altezza di camera possono avere capacità di rimozione dell'acqua molto diverse, secondo temperatura e portata del gas.
Le gamme di modelli sono quindi indicate in base all'evaporazione. L'essiccatore spray a pressione di SINOTHERMO va dall'YPG-50 da 50 kg/h all'YPG-1000 da 1.000 kg/h, e l'essiccatore spray centrifugo va dall'LPG-25 da 25 kg/h alla gamma LPG-200-2000 da 200 a 2.000 kg/h di acqua.
Passo 1: definite ciò che vi serve
Raccogliete questi dati prima di calcolare.
| Dato | Simbolo | Esempio |
|---|---|---|
| Produzione di polvere | P (kg/h) | 100 |
| Umidità residua della polvere (su base umida) | w_p | 4 per cento |
| Contenuto di solidi dell'alimentazione | x_f | 30 per cento |
| Temperatura dell'alimentazione | T_f | 20 °C |
| Temperatura di ingresso del gas | T_in | 200 °C |
| Temperatura di uscita del gas | T_out | 90 °C |
| Temperatura dell'aria ambiente | T_a | 20 °C |
Scegliete T_in e T_out in base ai limiti del vostro prodotto. Se non sapete come, leggete prima la guida alle temperature di ingresso e uscita nell'essiccazione spray.
Passo 2: convertite la produzione di polvere in alimentazione e acqua da evaporare
- 1.Solidi secchi nella polvere: P × (1 − w_p) = 100 × (1 − 0,04) = 96 kg/h di solidi.
- 2.Portata di alimentazione necessaria: solidi ÷ frazione di solidi dell'alimentazione = 96 ÷ 0,30 = 320 kg/h di alimentazione.
- 3.Acqua che entra con l'alimentazione: 320 − 96 = 224 kg/h.
- 4.Acqua che resta nella polvere: 100 − 96 = 4 kg/h.
- 5.Acqua da evaporare: 224 − 4 = 220 kg/h.
Verifica: alimentazione 320 kg/h = polvere 100 kg/h + acqua evaporata 220 kg/h. Il bilancio torna.
Questo è il risultato chiave: questo compito richiede un essiccatore dimensionato per circa 220 kg/h di evaporazione alle vostre temperature di esercizio, non un «essiccatore da 100 kg/h».
Una conseguenza utile: il contenuto di solidi dell'alimentazione ha un effetto molto grande. Con il 20 per cento di solidi gli stessi 96 kg/h di solidi richiedono 480 kg/h di alimentazione e circa 380 kg/h di evaporazione. Portare i solidi dal 20 al 30 per cento riduce il carico di evaporazione di oltre un terzo, quindi concentrare l'alimentazione prima della nebulizzazione, per esempio per evaporazione, fa risparmiare dimensioni dell'essiccatore ed energia, purché l'alimentazione resti pompabile e nebulizzabile.
Passo 3: stimate il calore necessario
Il calore necessario ha tre parti.
- 1.Evaporazione dell'acqua. Il calore latente dell'acqua nelle condizioni di essiccazione spray è circa 2.400 kJ/kg (circa 2.260 a 100 °C e più alto a temperature inferiori). Per 220 kg/h: 220 × 2.400 = 528.000 kJ/h, circa 147 kW.
- 2.Riscaldamento dell'alimentazione alla temperatura di essiccazione. Si assume un calore specifico di circa 3,5 kJ/kg·K per un'alimentazione al 30 per cento di solidi, riscaldata da 20 °C a circa 50 °C: 320 × 3,5 × 30 = 33.600 kJ/h, circa 9 kW.
- 3.Riscaldamento della polvere secca. 96 kg/h × 1,5 kJ/kg·K × circa 60 K = circa 8.600 kJ/h, circa 2,4 kW.
Il calore utile è circa 147 + 9 + 2,4 = circa 158 kW. Aggiungete le perdite di calore di camera e condotti. Un valore del 10-15 per cento è tipico per un'unità isolata, ma va confermato per il vostro progetto, e dà circa 180 kW che il gas deve cedere tra ingresso e uscita.
Passo 4: stimate la portata d'aria
Il gas cede calore raffreddandosi da T_in a T_out. Con un calore specifico di circa 1,05 kJ/kg·K per aria umida:
Portata massica d'aria = calore ceduto ÷ (c_p × (T_in − T_out)) = (180 kW × 3.600 kJ/kW·h) ÷ (1,05 × (200 − 90)) = 648.000 ÷ 115,5 = circa 5.600 kg/h di aria secca.
Con una densità ambiente di circa 1,2 kg/m³, sono circa 4.700 m³/h alle condizioni ambiente. Il ventilatore deve gestire un volume maggiore alle condizioni calde di uscita, quindi il fornitore lo dimensionerà per il volume effettivo di scarico.
Controllate l'umidità dello scarico: 220 kg/h di acqua in 5.600 kg/h di aria aggiungono circa 0,04 kg di acqua per kg di aria secca, ben al di sotto della saturazione a 90 °C, quindi lo scarico è lontano dalla condensazione.
Passo 5: stimate la dimensione del riscaldatore
Il riscaldatore deve portare l'aria dalla temperatura ambiente alla temperatura di ingresso:
Potenza del riscaldatore = portata d'aria × c_p × (T_in − T_a) = 5.600 × 1,006 × 180 ÷ 3.600 = circa 280 kW.
È maggiore dei 180 kW usati dalla camera, perché l'aria di scarico esce a 90 °C e porta via calore. Per questo il recupero di calore dallo scarico merita attenzione su scale maggiori.
Controllo di plausibilità con dati pubblicati. L'essiccatore spray a pressione di SINOTHERMO riporta un riscaldamento elettrico di 75, 120 e 150 kW per YPG-50, YPG-100 e YPG-150, cioè circa 1,0-1,5 kW per kg/h di evaporazione nominale. Il nostro esempio richiede 280 ÷ 220 = circa 1,3 kW per kg/h. I due valori hanno lo stesso ordine di grandezza, che è lo scopo del controllo. I dati dei modelli dipendono anche dalla temperatura di ingresso, quindi usateli solo come indicazione.
Passo 6: scegliete un modello, con margine
Servono circa 220 kg/h di evaporazione con 200 °C di ingresso. Dalla gamma di essiccatori spray a pressione, il modello successivo con evaporazione nominale sufficiente è l'YPG-300 (300 kg/h). Lasciate un margine di progetto, in modo che l'essiccatore non lavori al massimo ogni giorno. I valori di evaporazione sulla pagina del prodotto sono massimi e, per temperature di ingresso inferiori a 200 °C, dipendono dalle effettive esigenze di processo. Quanto margine mantenere è una scelta di progetto da confermare con il fornitore.
Se la vostra alimentazione è viscosa o abrasiva, o serve una polvere più fine, la scelta equivalente nella linea centrifuga è un modello della gamma LPG-200-2000. La scelta dell'atomizzatore viene per prima; vedere atomizzazione nell'essiccazione spray.
Riferimento rapido: cosa cambia la risposta
| Variazione | Effetto sul dimensionamento |
|---|---|
| Più solidi nell'alimentazione | Meno evaporazione, essiccatore più piccolo, meno energia |
| Obiettivo di umidità della polvere più basso | Un po' più di evaporazione, e può servire una temperatura di uscita più alta |
| Temperatura di ingresso più alta | Meno portata d'aria per lo stesso carico, ma vale il limite del prodotto |
| Temperatura di uscita più alta | Più calore esce con lo scarico, quindi più potenza di riscaldamento per la stessa evaporazione |
| Aria ambiente fredda o umida | Più potenza di riscaldamento; l'umidità riduce la capacità di essiccazione |
| Recupero di calore | Riduce potenza di riscaldamento e costi di esercizio |
| Solvente nell'alimentazione | Calore latente diverso e progetto di sicurezza diverso |
Per alimentazioni a base di solvente, vedere la guida all'essiccatore spray a circuito chiuso.
Cosa il calcolo non dice
Questa è una prima stima. Non include le dimensioni della camera necessarie per il tempo di permanenza, che dipendono dalla dimensione delle gocce e dalla velocità di essiccazione, né la distribuzione granulometrica, l'efficienza di raccolta di ciclone e filtro a maniche, né il comportamento di un'alimentazione appiccicosa. Questi elementi derivano dal progetto del fornitore e dai dati di prova.
Errori comuni da evitare
Confondere polvere, alimentazione e acqua. Confermate per iscritto a quale numero vi riferite. L'evaporazione in kg/h di acqua è la base standard.
Scalare dalla portata di laboratorio. I risultati di laboratorio non scalano linearmente. Usate dati pilota.
Prendere alla lettera l'evaporazione nominale. I valori nominali sono massimi in condizioni dichiarate. Con temperatura di ingresso più bassa o alimentazione difficile, la capacità reale è inferiore.
Ignorare la fonte di calore. Le opzioni elettrica, a vapore, a gas e con generatore di aria calda hanno costi di esercizio diversi. La potenza del riscaldatore del vostro calcolo permette di confrontarle. Vedere la guida al costo dell'essiccatore spray e la guida agli essiccatori spray.
Saltare la prova. I solidi di alimentazione che potete davvero nebulizzare e la temperatura di uscita che la vostra polvere tollera derivano dalle prove. Il nostro laboratorio di prova esegue prove pilota a pagamento e i dati alimentano direttamente questo calcolo.
Conclusione
Dimensionate un essiccatore spray in base all'acqua che deve evaporare. Convertite la produzione di polvere in evaporazione tramite i solidi dell'alimentazione, stimate calore e portata d'aria dalle vostre temperature e scegliete un modello con margine. Il contenuto di solidi dell'alimentazione è la leva che cambia di più il risultato.
Prossimo passo: Richiedete una prova pilota con la vostra alimentazione per confermare solidi, temperatura di uscita e proprietà della polvere. La prova pilota è un servizio a pagamento e poi possiamo dimensionare una macchina di produzione su dati misurati.
Domande frequenti
Come si dimensiona un essiccatore spray?
Convertite la produzione di polvere richiesta nell'acqua da evaporare, usando il contenuto di solidi dell'alimentazione e l'umidità della polvere. Poi stimate calore e portata d'aria dalle temperature di ingresso e uscita e scegliete un modello in base alla capacità di evaporazione nominale, con un po' di margine.
Che cos'è la capacità di evaporazione?
È la massa di acqua che l'essiccatore può rimuovere all'ora, in kg/h. È la base di dimensionamento standard degli essiccatori spray perché determina apporto di calore, portata d'aria e dimensioni dell'impianto.
Come si calcola l'acqua da evaporare?
La portata di alimentazione è uguale ai solidi secchi divisi per la frazione di solidi dell'alimentazione. L'acqua da evaporare è la portata di alimentazione meno la produzione di polvere. Per 100 kg/h di polvere con il 4 per cento di umidità da un'alimentazione al 30 per cento di solidi, sono circa 220 kg/h.
Quanto calore serve a un essiccatore spray?
Circa 2.400 kJ per chilogrammo di acqua evaporata come calore latente, più il riscaldamento di alimentazione e prodotto e le perdite. Nell'esempio la potenza del riscaldatore è circa 280 kW per 220 kg/h di evaporazione, cioè circa 1,3 kW per kg/h.
Il contenuto di solidi dell'alimentazione conta per il dimensionamento?
Sì, moltissimo. Portare i solidi dal 20 al 30 per cento riduce il carico di evaporazione di oltre un terzo a parità di produzione di polvere, purché l'alimentazione possa ancora essere pompata e atomizzata.
Il calcolo è esatto?
No. È una prima stima. Tempo di permanenza, dimensione delle particelle, efficienza di raccolta e comportamento dell'alimentazione sono confermati dal progetto del fornitore e da una prova pilota.
Quale modello SINOTHERMO è adatto a 220 kg/h di evaporazione?
Dalla gamma di essiccatori spray a pressione, l'YPG-300 con 300 kg/h di evaporazione massima, con margine. Anche la gamma centrifuga LPG-200-2000 copre questa taglia. La scelta finale dipende da atomizzatore, alimentazione e specifica della polvere.
Mark Gu
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