การกำหนดขนาดปั๊มสุญญากาศและคอนเดนเซอร์สำหรับเครื่องอบแห้งสุญญากาศ: คู่มือวิศวกรรมเชิงปฏิบัติ

กำหนดขนาดระบบสุญญากาศของเครื่องอบแห้งสุญญากาศจากตัวเลขสามตัว: ภาระไอที่ต้องกำจัด (กก. ของน้ำหรือตัวทำละลายต่อชั่วโมง) ความดันสัมบูรณ์ที่ต้องรักษา และอัตรารั่วของภาชนะ คอนเดนเซอร์กำจัดไอส่วนใหญ่ด้วยการควบแน่น ปั๊มกำจัดก๊าซที่ไม่ควบแน่น (อากาศรั่ว) และไอที่คอนเดนเซอร์จับไม่ได้ เลือกชนิดปั๊มตามตัวทำละลาย และกำหนดขนาดคอนเดนเซอร์ตามความดันไอของตัวทำละลายที่อุณหภูมิของตัวกลางทำความเย็นที่มีเสมอ

บริบทโดยย่อ: เครื่องอบแห้งดีได้เท่าระบบสุญญากาศของมัน

พื้นผิวให้ความร้อนของเครื่องอบแห้งสุญญากาศกำหนดว่าความร้อนเข้าสู่ผลิตภัณฑ์ได้เร็วเพียงใด ส่วนระบบสุญญากาศกำหนดว่าไอออกไปได้หรือไม่ หากไอออกไปไม่เร็วพอ ความดันในภาชนะจะสูงขึ้น จุดเดือดสูงขึ้นตามไปด้วย และการอบแห้งช้าลง เครื่องอบแห้งที่ประสิทธิภาพต่ำจำนวนมากมีพื้นผิวให้ความร้อนที่ดีแต่ระบบสุญญากาศเล็กเกินไป หรือคอนเดนเซอร์มีตัวกลางทำความเย็นอุ่นเกินไป

คู่มือนี้อธิบายวิธีกำหนดขนาดระบบ ต่อจากบทความ จุดเดือดของน้ำในสุญญากาศ ซึ่งให้ความสัมพันธ์ระหว่างความดันกับอุณหภูมิ และ อุปกรณ์อบแห้งสุญญากาศ: เลือกอย่างไรตามวัสดุ ซึ่งครอบคลุมการเลือกเครื่องอบแห้ง

แผนผังระบบสุญญากาศ

ระบบเครื่องอบแห้งสุญญากาศมาตรฐานเรียงตามลำดับนี้:

1. 1.ภาชนะเครื่องอบแห้ง: ที่เกิดการระเหย
2. 2.ตัวกรองฝุ่นหรือตัวแยก: ป้องกันท่อและปั๊มจากผงที่ถูกพัดพามา
3. 3.คอนเดนเซอร์: ทำให้ไอเย็นลงจนควบแน่นเป็นของเหลว
4. 4.ถังรับน้ำควบแน่น: เก็บน้ำหรือตัวทำละลายเพื่อระบายหรือนำกลับมาใช้
5. 5.ปั๊มสุญญากาศ: กำจัดก๊าซที่ไม่ควบแน่นและไอตกค้าง
6. 6.วาล์วทำลายสุญญากาศและเครื่องมือวัด: เกจหรือทรานสมิตเตอร์ความดัน และวาล์วสำหรับปล่อยสุญญากาศอย่างปลอดภัย

คอนเดนเซอร์ถูกวางไว้ระหว่างภาชนะกับปั๊มโดยตั้งใจ ไอที่ความดันต่ำกินปริมาตรมหาศาล และการควบแน่นถูกกว่าการสูบมาก

ขั้นที่ 1: คำนวณภาระไอ

ภาระไอคือมวลของเหลวที่ต้องออกจากผลิตภัณฑ์ทุกชั่วโมง สำหรับเครื่องอบแห้งแบบแบตช์ คือปริมาณการระเหยต่อแบตช์หารด้วยเวลาอบแห้งในช่วงอัตราคงที่ ซึ่งเป็นช่วงที่ภาระสูงสุด

การระเหยต่อแบตช์ = มวลเปียกลบมวลสุดท้าย โดยมวลสุดท้าย = ของแข็งแห้งหารด้วย (1 ลบสัดส่วนความชื้นเป้าหมาย)

ตัวอย่างเช่น เพสต์ 600 กก. ความชื้น 55 เปอร์เซ็นต์ อบแห้งเหลือ 5 เปอร์เซ็นต์ จะเหลือของแข็งแห้ง 270 กก. มวลสุดท้ายราว 284 กก. และน้ำที่ต้องระเหย 316 กก. หากช่วงอัตราคงที่ใช้เวลา 3 ชั่วโมง ภาระไอสูงสุดราว 105 กก./ชม.

ภาระสูงสุด ไม่ใช่ค่าเฉลี่ย เป็นตัวกำหนดขนาดคอนเดนเซอร์ ส่วนปั๊มกำหนดขนาดจากภาระก๊าซที่ไม่ควบแน่นบวกไอตกค้าง

ขั้นที่ 2: ตัดสินใจความดันใช้งาน

กำหนดความดันสัมบูรณ์จากอุณหภูมิสูงสุดของผลิตภัณฑ์โดยใช้ตารางจุดเดือด หากผลิตภัณฑ์ถึง 60 °C ได้ ความดันสัมบูรณ์ราว 20 kPa เป็นเป้าหมายที่สมเหตุสมผล โปรดจำไว้ว่าสเปกคือความดันสัมบูรณ์ ค่าที่อ่านจากเกจขึ้นกับความดันบรรยากาศท้องถิ่น

ยิ่งความดันต่ำ ปริมาตรไอยิ่งมาก และคอนเดนเซอร์กับปั๊มยิ่งถูกเรียกร้องมาก เลือกสุญญากาศน้อยที่สุดที่ปกป้องผลิตภัณฑ์ได้ ไม่ใช่สุญญากาศที่ลึกที่สุดที่มี

ขั้นที่ 3: กำหนดขนาดคอนเดนเซอร์

คอนเดนเซอร์นำความร้อนออก กำลังคือภาระไอคูณความร้อนแฝงของการกลายเป็นไอ ซึ่งสำหรับน้ำที่ 60 °C ราว 2,350 kJ/kg (ราว 0.65 kW ต่อ กก./ชม.)

จากตัวอย่างก่อนหน้า ไอน้ำ 105 กก./ชม. ต้องการกำลังคอนเดนเซอร์ราว 105 x 2,350 / 3,600 = ราว 69 kW

จากนั้นตรวจสอบสามอย่าง:

• อุณหภูมิตัวกลางทำความเย็น ไอควบแน่นที่อุณหภูมิอิ่มตัวสำหรับความดันของภาชนะ ที่ 20 kPa ราว 60 °C สำหรับน้ำ ดังนั้นน้ำหล่อเย็น 25 ถึง 30 °C ให้ผลต่างอุณหภูมิที่สบาย ที่ 5 kPa ไอน้ำอิ่มตัวที่ราว 33 °C น้ำหล่อเย็น 30 °C จึงควบแน่นได้ยากและต้องใช้น้ำเย็นจัด (chilled water)
• พื้นที่ถ่ายเทความร้อน พื้นที่ = กำลัง / (U x ผลต่างอุณหภูมิเฉลี่ยลอการิทึม) ผู้จัดจำหน่ายคอนเดนเซอร์ใช้ค่า U ของตนเอง ซึ่งขึ้นกับการมีก๊าซที่ไม่ควบแน่น จึงควรให้เขากำหนดขนาดจากกำลัง ความดัน และอุณหภูมิตัวกลางทำความเย็นของคุณ
• ความดันตก ท่อจากภาชนะไปคอนเดนเซอร์ต้องสั้นและเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่ ที่ความดันต่ำ ความดันตกเล็กน้อยทำให้ระดับสุญญากาศที่ผลิตภัณฑ์เสียไปมาก

สำหรับตัวทำละลาย ให้ใช้ความร้อนแฝงและเส้นโค้งอิ่มตัวของตัวทำละลายแทนของน้ำ ตัวทำละลายที่จุดเดือดต่ำกว่าอาจต้องใช้คอนเดนเซอร์แบบทำความเย็น หรือกับดักเย็นตัวที่สอง เพื่อไม่ให้ไปถึงปั๊ม

ขั้นที่ 4: กำหนดขนาดปั๊มสุญญากาศ

ปั๊มมีสองหน้าที่:

1. 1.กำจัดก๊าซที่ไม่ควบแน่น มาจากอากาศที่รั่วเข้าภาชนะและก๊าซที่ผลิตภัณฑ์ปล่อยออกมา
2. 2.กำจัดไอที่คอนเดนเซอร์จับไม่ได้ ขึ้นกับว่าคอนเดนเซอร์เย็นเพียงใดเมื่อเทียบกับอุณหภูมิอิ่มตัวของไอ

สำหรับการกำหนดขนาด วิธีปกติคือคำนวณอัตรารั่วและเพิ่มส่วนเผื่อ อัตรารั่วขึ้นกับภาชนะ ซีลเพลา และจำนวนหน้าแปลนกับวาล์ว วิธีวัดการรั่วที่พบบ่อยคือการทดสอบความดันเพิ่มขึ้น: แยกภาชนะที่ความดันใช้งานแล้ววัดว่าความดันเพิ่มเร็วเพียงใด ระบบที่สร้างดีและสะอาดมีการรั่วต่ำ

ขอให้ผู้จัดจำหน่ายตกลงขีดจำกัดความดันเพิ่มขึ้นและทดสอบตอนเดินเครื่องทดสอบ หากค่าที่วัดได้สูงกว่าที่ตกลงมาก ให้หาจุดรั่วก่อนโทษปั๊ม

กำลังสูบของปั๊มระบุเป็นอัตราไหลเชิงปริมาตรที่ความดันดูดค่าหนึ่ง ปั๊มสูญเสียกำลังสูบที่ความดันดูดต่ำ จึงควรใช้เส้นโค้งกำลังสูบที่ความดันใช้งานของคุณ ไม่ใช่ตัวเลขในแคตตาล็อก

การเปรียบเทียบชนิดปั๊ม

เลือกปั๊มโดยดูตัวทำละลายก่อน ระดับสุญญากาศที่สอง และต้นทุนเป็นอันดับสาม

ตัวอย่างการคำนวณ

ตัวเลขเป็นเพียงตัวอย่างประกอบ ไม่ใช่ข้อมูลลูกค้า

เพสต์เม็ดสีถูกอบแห้งในเครื่องอบแห้งสุญญากาศปริมาตรใช้งาน 1,200 ลิตร มวลเปียก 600 กก. ความชื้น 55 เปอร์เซ็นต์ เป้าหมาย 5 เปอร์เซ็นต์ ความดันสัมบูรณ์ 15 kPa (น้ำเดือดที่ราว 54 °C) ภาระไอสูงสุด 105 กก./ชม.

1. 1.กำลังคอนเดนเซอร์: ราว 69 kW ที่ 15 kPa ไอน้ำควบแน่นที่ราว 54 °C น้ำหล่อเย็นเข้าที่ 30 °C และออกราว 38 °C ให้ผลต่างอุณหภูมิเฉลี่ยลอการิทึมใกล้ 20 °C โดยสมมติสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนรวม 500 W/m²K สำหรับคอนเดนเซอร์ที่มีก๊าซไม่ควบแน่นบ้าง พื้นที่ = 69,000 / (500 x 20) = ราว 6.9 m² ผู้จัดจำหน่ายจะปัดขึ้นและเพิ่มส่วนเผื่อ
2. 2.ปริมาตรไอหากทั้งหมดไปที่ปั๊ม: ที่ 15 kPa ไอน้ำ 1 กก. ราว 10 m³ ดังนั้น 105 กก./ชม. จะราว 1,050 m³/ชม. ซึ่งใหญ่เกินไปสำหรับปั๊ม และนี่คือเหตุผลที่คอนเดนเซอร์สำคัญ
3. 3.ปั๊ม: เมื่อคอนเดนเซอร์ขนาดเหมาะสม ปั๊มจัดการกับการรั่วและไอตกค้างส่วนเล็ก ปั๊มราวหลายสิบ m³/ชม. ที่ความดันดูด 15 kPa เป็นเรื่องปกติสำหรับขนาดนี้ และผู้จัดจำหน่ายควรยืนยันด้วยเส้นโค้งกำลังสูบ สำหรับงานสะอาดที่ไม่มีตัวทำละลาย ปั๊มลิควิดริงเป็นตัวเลือกทั่วไป

ตัวเลขเป็นเพียงภาพประกอบ ปั๊มและคอนเดนเซอร์ต้องกำหนดขนาดโดยผู้จัดจำหน่ายจากภาระไอจริง ความดัน ตัวกลางทำความเย็น และตัวทำละลาย

ข้อผิดพลาดที่พบบ่อยที่ควรหลีกเลี่ยง

1. 1.กำหนดขนาดปั๊มตามภาระไอ คอนเดนเซอร์ควรจัดการไอ ปั๊มจัดการที่เหลือ
2. 2.ระบุกำลังสูบของปั๊มที่ความดันบรรยากาศ กำลังสูบลดลงที่ความดันดูดต่ำ
3. 3.มองข้ามอุณหภูมิตัวกลางทำความเย็น ตัวกลางที่อุ่นอาจทำให้คอนเดนเซอร์ใช้ไม่ได้ที่สุญญากาศลึก
4. 4.ท่อไอยาวและแคบ ความดันตกที่ภาชนะสูงกว่าที่เกจที่ปั๊มแสดง
5. 5.มองข้ามการรั่ว การรั่วจำกัดสุญญากาศที่ทำได้ ทดสอบความดันเพิ่มขึ้นตอนเดินเครื่องทดสอบ
6. 6.ใช้ปั๊มผิดชนิดกับตัวทำละลาย ปั๊มซีลน้ำมันอาจปนเปื้อน และตัวทำละลายไวไฟต้องใช้อุปกรณ์กันระเบิด

สิ่งที่ควรส่งพร้อมคำขอใบเสนอราคา

• ผลิตภัณฑ์ ตัวทำละลาย และปริมาณที่ต้องระเหยต่อแบตช์หรือต่อชั่วโมง
• อัตราการระเหยสูงสุด หากทราบ
• ความดันสัมบูรณ์เป้าหมายหรืออุณหภูมิผลิตภัณฑ์สูงสุด
• อุณหภูมิน้ำหล่อเย็นหรือน้ำเย็นจัดที่มี
• ต้องการนำตัวทำละลายกลับมาใช้หรือไม่
• การจำแนกพื้นที่อันตราย หากมี

จัดส่งเป็นไลน์ครบชุด

SINOTHERMO สามารถจัดส่งเครื่องอบแห้งเป็นไลน์ครบชุด: ตัวเครื่องอบแห้งพร้อมปั๊มสุญญากาศ คอนเดนเซอร์ ถังรับน้ำควบแน่น ตัวกรองฝุ่น ชุดให้ความร้อนหรือทำความเย็น ท่อ และระบบควบคุม ที่เข้ากับภาระไอและระดับสุญญากาศของคุณ การกำหนดขนาดทั้งระบบร่วมกันช่วยหลีกเลี่ยงปัญหาที่พบบ่อยคือเครื่องอบแห้งดีแต่จับคู่กับปั๊มเล็กเกินไปหรือคอนเดนเซอร์อุ่นเกินไป ส่งผลิตภัณฑ์และงานของคุณมาให้เรา แล้วเราจะกำหนดขนาดไลน์ให้คุณ

ทดสอบก่อนกำหนดสเปก

การทดสอบนำร่องวัดอัตราการระเหย การเกิดฟอง และภาระไอจริงบนผลิตภัณฑ์ของคุณ ซึ่งเป็นข้อมูลนำเข้าสำหรับการกำหนดขนาดระบบสุญญากาศ ขอทดสอบนำร่อง ผลเป็นของคุณและใช้กับผู้จัดจำหน่ายรายใดก็ได้ SINOTHERMO ผลิตและจำหน่ายอุปกรณ์ และไม่ให้บริการรับจ้างอบแห้ง สำหรับด้านเครื่องอบแห้ง ดู เทคโนโลยีอบแห้งแบบสัมผัส และ หน้าเทคโนโลยีอบแห้งสุญญากาศ

คำถามที่พบบ่อย

ฉันกำหนดขนาดปั๊มสุญญากาศสำหรับเครื่องอบแห้งสุญญากาศอย่างไร?

คำนวณภาระก๊าซที่ไม่ควบแน่นจากการรั่วของภาชนะและก๊าซที่ผลิตภัณฑ์ปล่อย เพิ่มไอตกค้างที่ไม่ควบแน่น แล้วเลือกปั๊มที่ให้กำลังสูบนั้นที่ความดันดูดใช้งานของคุณ พร้อมส่วนเผื่อ

เครื่องอบแห้งสุญญากาศต้องมีคอนเดนเซอร์ไหม?

เกือบทุกกรณี ต้อง คอนเดนเซอร์กำจัดไอส่วนใหญ่ในรูปของเหลว ปกป้องปั๊ม และทำให้นำตัวทำละลายกลับมาใช้ได้

ปั๊มสุญญากาศแบบใดดีที่สุดสำหรับเครื่องอบแห้งสุญญากาศ?

ขึ้นกับตัวทำละลายและระดับสุญญากาศ ปั๊มลิควิดริงเหมาะกับงานเปียกฐานน้ำ ปั๊มสกรูแห้งเหมาะกับตัวทำละลายและงานสะอาด ปั๊มใบพัดซีลน้ำมันเหมาะกับงานแห้งสะอาดหลังคอนเดนเซอร์ที่ดี

ฉันต้องการระดับสุญญากาศเท่าใด?

ใช้สุญญากาศต่ำที่สุดที่ทำให้ผลิตภัณฑ์อยู่ต่ำกว่าอุณหภูมิสูงสุด ตารางจุดเดือดให้ความดันสำหรับอุณหภูมิเป้าหมาย

คอนเดนเซอร์ต้องการอุณหภูมิทำความเย็นเท่าใด?

เย็นกว่าอุณหภูมิอิ่มตัวของไอที่ความดันภาชนะ พร้อมส่วนเผื่อ ไอน้ำที่ 5 kPa อิ่มตัวที่ราว 33 °C ดังนั้นสุญญากาศลึกต้องใช้น้ำเย็นจัด

ฉันตรวจสอบการรั่วอย่างไร?

แยกภาชนะที่สุญญากาศใช้งานแล้ววัดว่าความดันเพิ่มเร็วเพียงใด อัตราเพิ่มสูงชี้ว่ามีการรั่ว

SINOTHERMO ให้บริการรับจ้างอบแห้งหรือไม่?

ไม่ SINOTHERMO ผลิตและจำหน่ายอุปกรณ์อบแห้ง และให้บริการทดสอบนำร่องแบบมีค่าใช้จ่าย