Sprey Kurutucu Boyutlandırma: Buharlaştırma Kapasitesi, Isıtıcı Gücü ve Hava Debisi Nasıl Hesaplanır

Sprey kurutucu, toz çıkışına veya kule yüksekliğine göre değil, buharlaştırma kapasitesine, yani saatte uzaklaştırdığı su kilogramına göre boyutlandırılır. Boyutlandırmak için gereken toz çıkışını besleme katı madde oranıyla buharlaştırılacak suya çevirin, ardından giriş ve çıkış sıcaklıklarından gereken ısıyı ve hava debisini tahmin edin. Aşağıdaki hesap ilk tahmindir; nihai makineyi bir pilot deneme ve tedarikçinin tasarımı doğrular.

Pek çok teklif sorunu yanlış sayıyla başlar. «100 kg/sa sprey kurutucu» isteyen bir alıcı 100 kg/sa toz, 100 kg/sa besleme veya 100 kg/sa buharlaştırılan su kastediyor olabilir ve bunlar iki kat veya daha fazla farklıdır. Bu kılavuz, proses hedefinizi önemli olan sayıya nasıl çevireceğinizi, uyarlayabileceğiniz çalışılmış bir örnekle gösterir.

Kısa bağlam: buharlaştırma kapasitesi neden boyutlandırma sayısıdır

Bir sprey kurutucudaki enerjinin neredeyse tamamı ve ekipman boyutunun çoğu, damlacıklardan ne kadar suyun çıkması gerektiğiyle belirlenir. Bu, ısı girdisini, hava debisini, kalma süresi için gereken oda hacmini ve fan ile toplama sisteminin boyutunu belirler. Aynı oda yüksekliğine sahip iki kurutucu, gaz sıcaklığına ve hava debisine bağlı olarak çok farklı su uzaklaştırma oranlarına sahip olabilir.

Bu nedenle model aralıkları buharlaştırmaya göre adlandırılır. SINOTHERMO'nun basınçlı sprey kurutucusu 50 kg/sa'lik YPG-50'den 1.000 kg/sa'lik YPG-1000'e uzanır; santrifüj sprey kurutucusu ise 25 kg/sa'lik LPG-25'ten 200 ila 2.000 kg/sa su kapasiteli LPG-200-2000 serisine uzanır.

Adım 1: İhtiyacınızı tanımlayın

Hesaplamadan önce bu girdileri toplayın.

T_in ve T_out değerlerini ürün sınırlarınıza göre seçin. Nasıl yapacağınızdan emin değilseniz önce sprey kurutmada giriş ve çıkış sıcaklığı kılavuzunu okuyun.

Adım 2: Toz çıkışını besleme ve buharlaştırılacak suya çevirin

1. 1.Tozdaki kuru katı madde: P × (1 − w_p) = 100 × (1 − 0,04) = 96 kg/sa katı madde.
2. 2.Gereken besleme debisi: katı madde ÷ besleme katı madde oranı = 96 ÷ 0,30 = 320 kg/sa besleme.
3. 3.Besleme ile giren su: 320 − 96 = 224 kg/sa.
4. 4.Tozda kalan su: 100 − 96 = 4 kg/sa.
5. 5.Buharlaştırılacak su: 224 − 4 = 220 kg/sa.

Kontrol: besleme 320 kg/sa = toz 100 kg/sa + buharlaşan su 220 kg/sa. Denge tutuyor.

Anahtar sonuç budur: bu iş, işletme sıcaklıklarınızda yaklaşık 220 kg/sa buharlaştırma için derecelendirilmiş bir kurutucu gerektirir, «100 kg/sa'lik bir kurutucu» değil.

Yararlı bir sonuç: besleme katı madde oranının etkisi büyüktür. Yüzde 20 katı maddede aynı 96 kg/sa katı madde, 480 kg/sa besleme ve yaklaşık 380 kg/sa buharlaştırma gerektirir. Katı madde oranını yüzde 20'den 30'a çıkarmak buharlaştırma yükünü üçte birden fazla azaltır; bu yüzden beslemeyi püskürtmeden önce, örneğin buharlaştırmayla, derişik hale getirmek, besleme pompalanabilir ve püskürtülebilir kaldığı sürece kurutucu boyutundan ve enerjiden tasarruf sağlar.

Adım 3: Gereken ısıyı tahmin edin

Gereken ısının üç bölümü vardır.

1. 1.Suyun buharlaştırılması. Sprey kurutma koşullarında suyun gizli ısısı kabaca 2.400 kJ/kg'dır (100 °C'de yaklaşık 2.260, daha düşük sıcaklıklarda daha yüksek). 220 kg/sa için: 220 × 2.400 = 528.000 kJ/sa, yaklaşık 147 kW.
2. 2.Beslemenin kurutma sıcaklığına ısıtılması. Yüzde 30 katı maddeli bir besleme için yaklaşık 3,5 kJ/kg·K özgül ısı varsayın, 20 °C'den yaklaşık 50 °C'ye ısıtılır: 320 × 3,5 × 30 = 33.600 kJ/sa, yaklaşık 9 kW.
3. 3.Kuru tozun ısıtılması. 96 kg/sa × 1,5 kJ/kg·K × yaklaşık 60 K = yaklaşık 8.600 kJ/sa, yaklaşık 2,4 kW.

Faydalı ısı yaklaşık 147 + 9 + 2,4 = yaklaşık 158 kW'tır. Oda ve kanallardan olan ısı kayıplarını ekleyin. Yalıtımlı bir ünite için yüzde 10 ila 15 tipiktir, ancak tasarımınız için doğrulanmalıdır; bu, gazın giriş ile çıkış arasında vermesi gereken yaklaşık 180 kW eder.

Adım 4: Hava debisini tahmin edin

Gaz, T_in'den T_out'a soğurken ısı verir. Nemli hava için yaklaşık 1,05 kJ/kg·K özgül ısıyla:

Hava kütle debisi = verilen ısı ÷ (c_p × (T_in − T_out)) = (180 kW × 3.600 kJ/kW·sa) ÷ (1,05 × (200 − 90)) = 648.000 ÷ 115,5 = yaklaşık 5.600 kg/sa kuru hava.

Yaklaşık 1,2 kg/m³ ortam yoğunluğunda bu, ortam koşullarında yaklaşık 4.700 m³/sa eder. Fan, sıcak çıkış koşullarında daha büyük bir hacmi işlemelidir; bu yüzden tedarikçi fanı gerçek egzoz hacmine göre boyutlandırır.

Egzoz nemini kontrol edin: 5.600 kg/sa havaya giren 220 kg/sa su, kuru hava başına yaklaşık 0,04 kg su ekler; bu, 90 °C'deki doygunluğun çok altındadır, dolayısıyla egzoz yoğuşmaktan çok uzaktır.

Adım 5: Isıtıcı boyutunu tahmin edin

Isıtıcı havayı ortam sıcaklığından giriş sıcaklığına çıkarmalıdır:

Isıtıcı gücü = hava debisi × c_p × (T_in − T_a) = 5.600 × 1,006 × 180 ÷ 3.600 = yaklaşık 280 kW.

Bu, odanın kullandığı 180 kW'tan büyüktür; çünkü egzoz havası 90 °C'de çıkar ve ısıyı dışarı taşır. Daha büyük ölçekte egzozdan ısı geri kazanımının değerlendirilmeye değer olmasının nedeni budur.

Yayımlanmış verilerle makullük kontrolü. SINOTHERMO'nun basınçlı sprey kurutucusu YPG-50, YPG-100 ve YPG-150 için 75, 120 ve 150 kW elektrikli ısıtma belirtir; bu, anma buharlaştırmanın kg/sa'i başına yaklaşık 1,0 ila 1,5 kW eder. Örneğimiz 280 ÷ 220 = kg/sa başına yaklaşık 1,3 kW gerektirir. İki değer aynı büyüklük mertebesindedir ve kontrolün amacı budur. Model verileri giriş sıcaklığına da bağlıdır, bu yüzden yalnızca kılavuz olarak kullanın.

Adım 6: Marjla bir model seçin

200 °C girişte yaklaşık 220 kg/sa buharlaştırmaya ihtiyacınız var. Basınçlı sprey kurutucu aralığında, yeterli anma buharlaştırmaya sahip bir sonraki model YPG-300'dür (300 kg/sa). Kurutucunun her gün azami kapasitesinde çalışmaması için bir tasarım marjı bırakın. Ürün sayfasındaki buharlaştırma değerleri azami değerlerdir ve 200 °C'nin altındaki giriş sıcaklıklarında gerçek proses gereksinimlerine bağlıdır. Ne kadar marj bırakılacağı, tedarikçiyle doğrulanacak bir tasarım kararıdır.

Beslemeniz viskoz veya aşındırıcıysa ya da daha ince toz istiyorsanız, santrifüj hattındaki eşdeğer seçim LPG-200-2000 serisinden bir modeldir. Önce atomizer kararı gelir; bkz. sprey kurutmada atomizasyon.

Hızlı referans: sonucu ne değiştirir

Çözücü bazlı beslemeler için kapalı devre sprey kurutucu kılavuzuna bakın.

Hesabın size söylemedikleri

Bu ilk bir tahmindir. Damlacık boyutuna ve kuruma hızına bağlı olan kalma süresi için gereken oda boyutunu, parçacık boyutu dağılımını, siklon ve torbalı filtrenin toplama verimini veya yapışkan bir beslemenin davranışını içermez. Bunlar tedarikçinin tasarımından ve deneme verilerinden gelir.

Kaçınılması gereken yaygın hatalar

Toz, besleme ve suyu karıştırmak. Hangi sayıyı kastettiğinizi yazılı olarak doğrulayın. Standart baz, kg/sa su cinsinden buharlaştırmadır.

Ölçeklemek için laboratuvar debisini kullanmak. Laboratuvar sonuçları doğrusal ölçeklenmez. Pilot verileri kullanın.

Anma buharlaştırmayı göründüğü gibi kabul etmek. Anma değerleri, belirtilen koşullarda azami değerlerdir. Daha düşük giriş sıcaklığında veya zor bir beslemede gerçek kapasite daha düşüktür.

Isı kaynağını göz ardı etmek. Elektrik, buhar, gaz ve sıcak hava fırını seçeneklerinin işletme maliyetleri farklıdır. Hesabınızdaki ısıtıcı gücü bunları karşılaştırmanızı sağlar. Bkz. sprey kurutucu maliyet kılavuzu ve sprey kurutucu makine kılavuzu.

Denemeyi atlamak. Gerçekte püskürtebileceğiniz besleme katı madde oranı ve tozunuzun tolere ettiği çıkış sıcaklığı testlerden gelir. Test laboratuvarımız ücretli pilot denemeler yürütür ve veriler doğrudan bu hesaba girer.

Sonuç

Sprey kurutucuyu buharlaştırması gereken suya göre boyutlandırın. Toz çıkışını besleme katı maddesi üzerinden buharlaştırmaya çevirin, sıcaklıklarınızdan ısı ve hava debisini tahmin edin ve marjlı bir model seçin. Besleme katı madde oranı, sonucu en çok değiştiren kaldıraçtır.

Sonraki adım: Pilot test talep edin, kendi beslemenizle katı madde oranını, çıkış sıcaklığını ve toz özelliklerini doğrulamak için. Pilot test ücretli bir hizmettir ve ardından ölçülmüş verilere dayanarak bir üretim makinesini boyutlandırabiliriz.

Sıkça sorulan sorular

Bir sprey kurutucu nasıl boyutlandırılır?

Gereken toz çıkışını, besleme katı madde oranını ve toz nemini kullanarak buharlaştırılması gereken suya çevirin. Ardından giriş ve çıkış sıcaklıklarından ısıyı ve hava debisini tahmin edin ve anma buharlaştırma kapasitesine göre biraz marjla bir model seçin.

Buharlaştırma kapasitesi nedir?

Kurutucunun saatte uzaklaştırabileceği su kütlesidir, kg/sa cinsinden. Isı girdisini, hava debisini ve ekipman boyutunu belirlediği için sprey kurutucular için standart boyutlandırma bazıdır.

Buharlaştırılacak suyu nasıl hesaplarım?

Besleme debisi, kuru katı maddenin besleme katı madde oranına bölünmesine eşittir. Buharlaştırılacak su, besleme debisi eksi toz çıkışıdır. Yüzde 30 katı maddeli bir beslemeden gelen, yüzde 4 nemli 100 kg/sa toz için bu yaklaşık 220 kg/sa'tir.

Bir sprey kurutucu ne kadar ısıya ihtiyaç duyar?

Gizli ısı için buharlaşan su kilogramı başına kabaca 2.400 kJ, artı besleme ve ürün ısıtması ile kayıplar. Çalışılmış örnekte ısıtıcı gücü, 220 kg/sa buharlaştırma için yaklaşık 280 kW, yani kg/sa başına yaklaşık 1,3 kW'tır.

Besleme katı madde oranı boyutlandırma için önemli mi?

Evet, çok. Katı madde oranını yüzde 20'den 30'a çıkarmak, aynı toz çıkışı için buharlaştırma yükünü üçte birden fazla azaltır; yeter ki besleme hâlâ pompalanabilsin ve atomize edilebilsin.

Hesap kesin mi?

Hayır. İlk tahmindir. Kalma süresi, parçacık boyutu, toplama verimi ve besleme davranışı, tedarikçinin tasarımı ve bir pilot deneme ile doğrulanır.

220 kg/sa buharlaştırmaya hangi SINOTHERMO modeli uyar?

Basınçlı sprey kurutucu aralığından, azami 300 kg/sa buharlaştırmalı YPG-300, marjla. Santrifüj LPG-200-2000 serisi de bu boyutu kapsar. Nihai seçim atomizer, besleme ve toz spesifikasyonuna bağlıdır.