Vakumlu kurutucular için vakum pompası ve kondenser boyutlandırma: pratik mühendislik rehberi

Vakumlu kurutucunun vakum sistemini üç sayıdan boyutlandırın: uzaklaştırmanız gereken buhar yükü (saatte kg su veya çözücü), tutmanız gereken mutlak basınç ve kabın kaçak oranı. Kondenser buharın büyük bölümünü yoğuşturarak uzaklaştırır; pompa yoğuşmayan gazı (hava kaçakları) ve kondenserin yakalayamadığı buharı uzaklaştırır. Pompa tipini çözücüye göre seçin ve kondenseri her zaman, eldeki soğutucu akışkan sıcaklığında çözücünün buhar basıncına göre boyutlandırın.

Kısa bağlam: kurutucu, vakum sistemi kadar iyidir

Vakumlu kurutucunun ısıtma yüzeyi, ısının ürüne ne kadar hızlı girebileceğini belirler. Vakum sistemi ise buharın çıkıp çıkamayacağını belirler. Buhar yeterince hızlı çıkamazsa kaptaki basınç yükselir, kaynama noktası onunla birlikte yükselir ve kuruma yavaşlar. Düşük performanslı birçok kurutucuda ısıtma yüzeyi yeterlidir; vakum sistemi çok küçüktür veya kondenserin soğutucu akışkanı çok sıcaktır.

Bu rehber sistemin nasıl boyutlandırılacağını açıklar. Basınç ile sıcaklık ilişkisini veren vakumda suyun kaynama noktası makalesinin ve kurutucu seçimini ele alan vakumlu kurutma ekipmanı: malzemeye göre nasıl seçilir makalesinin devamı niteliğindedir.

Vakum sisteminin düzeni

Standart bir vakumlu kurutucu sistemi şu sırayla çalışır:

1. 1.Kurutucu kabı: buharlaşmanın gerçekleştiği yer.
2. 2.Toz filtresi veya ayırıcı: hattı ve pompayı sürüklenen tozdan korur.
3. 3.Kondenser: buharı soğutarak sıvıya yoğuşturur.
4. 4.Yoğuşma suyu alıcısı: suyu veya çözücüyü tahliye ya da geri kazanım için toplar.
5. 5.Vakum pompası: yoğuşmayan gazı ve artık buharı uzaklaştırır.
6. 6.Vakum kırıcı ve cihazlar: bir basınç göstergesi veya transmitter ile vakumu güvenle bırakmak için bir vana.

Kondenser bilerek kap ile pompa arasına yerleştirilir. Düşük basınçtaki buhar çok büyük hacim kaplar ve onu yoğuşturmak, pompalamaktan çok daha ucuzdur.

Adım 1: buhar yükünü belirleyin

Buhar yükü, her saat üründen çıkması gereken sıvı kütlesidir. Kesikli bir kurutucuda bu, yükün zirve yaptığı sabit hız döneminde, parti başına buharlaşmanın kuruma süresine bölünmesiyle bulunur.

Parti başına buharlaşma = ıslak kütle eksi son kütle; burada son kütle = kuru katılar bölü (1 eksi hedef nem oranı).

Örneğin yüzde 55 nemli 600 kg macun yüzde 5'e kurutulursa 270 kg kuru katı, yaklaşık 284 kg son kütle ve buharlaşacak 316 kg su kalır. Sabit hız dönemi 3 saat sürerse zirve buhar yükü yaklaşık 105 kg/sa olur.

Kondenseri ortalama değil, zirve yük boyutlandırır. Pompa ise yoğuşmayan yük artı artık buharla boyutlandırılır.

Adım 2: çalışma basıncına karar verin

Mutlak basıncı, kaynama noktası tablosunu kullanarak ürünün azami sıcaklığından belirleyin. Ürün 60 °C'ye ulaşabiliyorsa 20 kPa civarında bir mutlak basınç makul bir hedeftir. Şartnamenin mutlak basınç olduğunu unutmayın; gösterge okuması yerel atmosfer basıncına bağlıdır.

Basınç ne kadar düşükse buhar hacmi o kadar büyür ve kondenser ile pompa o kadar zorlanır. Mevcut en derin vakumu değil, ürünü koruyan en az vakumu seçin.

Adım 3: kondenseri boyutlandırın

Kondenser ısı çeker. Kapasite, buhar yükünün buharlaşma gizli ısısıyla çarpımıdır; bu değer 60 °C'deki su için yaklaşık 2,350 kJ/kg'dır (kg/sa başına yaklaşık 0.65 kW).

Önceki örnekte 105 kg/sa su buharı için yaklaşık 105 x 2,350 / 3,600 = yaklaşık 69 kW kondenser kapasitesi gerekir.

Sonra üç şeyi kontrol edin:

• Soğutucu akışkan sıcaklığı. Buhar, kap basıncındaki doyma sıcaklığında yoğuşur. 20 kPa'da bu su için yaklaşık 60 °C'dir; dolayısıyla 25–30 °C soğutma suyu rahat bir sıcaklık farkı verir. 5 kPa'da su buharı yaklaşık 33 °C'de doyar; 30 °C soğutma suyu onu güçlükle yoğuşturur ve soğutulmuş su gerekir.
• Isı transfer alanı. Alan = kapasite / (U x logaritmik ortalama sıcaklık farkı). Kondenser tedarikçileri kendi U değerlerini kullanır; bunlar yoğuşmayan gaz varlığına bağlıdır, bu nedenle boyutlandırmayı sizin kapasitenizden, basıncınızdan ve soğutucu sıcaklığınızdan yapmalarını isteyin.
• Basınç düşümü. Kaptan kondensere giden hat kısa ve geniş çaplı olmalıdır. Düşük basınçta küçük basınç düşümleri üründe büyük vakum seviyesi kayıplarına yol açar.

Çözücülerde suyun yerine çözücünün gizli ısısını ve doyma eğrisini kullanın. Daha düşük kaynama noktalı çözücüler, pompaya ulaşmamaları için soğutmalı bir kondenser veya ikinci bir soğuk tuzak gerektirebilir.

Adım 4: vakum pompasını boyutlandırın

Pompanın iki görevi vardır:

1. 1.Yoğuşmayan gazı uzaklaştırmak. Bu gaz kaba sızan havadan ve ürünün saldığı gazdan gelir.
2. 2.Kondenserin yakalayamadığı buharı uzaklaştırmak. Bu, kondenserin buharın doyma sıcaklığına göre ne kadar soğuk olduğuna bağlıdır.

Boyutlandırmada olağan yaklaşım, kaçak oranını hesaplayıp bir pay eklemektir. Kaçak oranı kaba, mil sızdırmazlıklarına ve flanş ile vana sayısına bağlıdır. Kaçağı ölçmenin yaygın yolu basınç yükselme testidir: kabı çalışma basıncında izole edin ve basıncın ne kadar hızlı yükseldiğini ölçün. İyi yapılmış, temiz bir sistemin kaçağı düşüktür.

Tedarikçiden üzerinde anlaşılmış bir basınç yükselme sınırı isteyin ve devreye almada test edin. Ölçülen yükselme anlaşılandan çok yüksekse, pompayı suçlamadan önce kaçağı bulun.

Pompa kapasitesi, belirli bir emiş basıncında hacimsel debi olarak verilir. Pompalar düşük emiş basıncında kapasite kaybeder; bu yüzden katalog değerini değil, çalışma basıncınızdaki kapasite eğrisini kullanın.

Pompa tiplerinin karşılaştırması

Pompayı önce çözücüye, sonra vakum seviyesine, en son maliyete göre seçin.

Çözümlü bir örnek

Rakamlar açıklayıcıdır, müşteri verisi değildir.

Bir pigment macunu, 1,200 L çalışma hacimli bir vakumlu kurutucuda kurutuluyor. Islak kütle yüzde 55 nemli 600 kg, hedef yüzde 5, mutlak basınç 15 kPa (su yaklaşık 54 °C'de kaynar), zirve buhar yükü 105 kg/sa.

1. 1.Kondenser kapasitesi: yaklaşık 69 kW. 15 kPa'da su buharı yaklaşık 54 °C'de yoğuşur. 30 °C'de girip yaklaşık 38 °C'de çıkan soğutma suyu, yaklaşık 20 °C'ye yakın bir logaritmik ortalama sıcaklık farkı verir. Bir miktar yoğuşmayan gaz taşıyan kondenser için varsayılan 500 W/m²K toplam ısı transfer katsayısıyla alan = 69,000 / (500 x 20) = yaklaşık 6.9 m². Tedarikçi yukarı yuvarlar ve pay ekler.
2. 2.Her şey pompaya gitseydi buhar hacmi: 15 kPa'da bir kg su buharı yaklaşık 10 m³'tür; dolayısıyla 105 kg/sa yaklaşık 1,050 m³/sa eder. Bu bir pompa için fazlasıyla büyüktür ve kondenserin önemi buradan gelir.
3. 3.Pompa: iyi boyutlandırılmış bir kondenserle pompa kaçaklarla ve küçük bir artık buhar kısmıyla uğraşır. 15 kPa emiş basıncında birkaç on m³/sa'lik bir pompa bu ölçek için tipiktir ve tedarikçi bunu kapasite eğrisiyle doğrulamalıdır. Temiz, çözücüsüz hizmette sıvı halkalı pompa yaygın bir seçimdir.

Rakamlar açıklayıcıdır. Pompa ve kondenser, tedarikçi tarafından gerçek buhar yükü, basınç, soğutucu akışkan ve çözücüden boyutlandırılmalıdır.

Kaçınılması gereken yaygın hatalar

1. 1.Pompayı buhar yüküne göre boyutlandırmak. Buharı kondenser işlemelidir. Pompa kalanını işler.
2. 2.Pompa kapasitesini atmosfer basıncında vermek. Kapasite düşük emiş basıncında düşer.
3. 3.Soğutucu akışkan sıcaklığını yok saymak. Sıcak soğutucu, derin vakumda kondenseri işe yaramaz hâle getirebilir.
4. 4.Uzun ve dar buhar hatları. Kaptaki basınç düşümü, pompadaki göstergenin gösterdiğinden yüksektir.
5. 5.Kaçakları yok saymak. Kaçaklar ulaşılabilir vakumu sınırlar. Devreye almada basınç yükselmesini test edin.
6. 6.Çözücüler için yanlış pompa kullanmak. Yağ sızdırmazlıklı pompalar kirlenebilir ve yanıcı çözücüler patlamaya karşı korumalı ekipman gerektirir.

Teklif talebiyle birlikte gönderilecekler

• Ürün, çözücü ve parti başına veya saat başına buharlaştırılacak miktar
• Biliniyorsa zirve buharlaşma hızı
• Hedef mutlak basınç veya azami ürün sıcaklığı
• Mevcut soğutma suyu veya soğutulmuş su sıcaklığı
• Çözücü geri kazanımı gerekip gerekmediği
• Varsa tehlikeli alan sınıflandırması

Komple hat olarak tedarik

SINOTHERMO kurutucuyu komple hat olarak tedarik edebilir: kurutucunun kendisi artı vakum pompası, kondenser, yoğuşma suyu alıcısı, toz filtresi, ısıtma veya soğutma üniteleri, boru tesisatı ve kontroller; hepsi buhar yükünüze ve vakum seviyenize göre eşleştirilir. Tüm sistemi birlikte boyutlandırmak, iyi bir kurutucunun yetersiz pompayla veya çok sıcak bir kondenserle eşleşmesi gibi yaygın sorunu önler. Ürününüzü ve uygulamanızı bize gönderin ve hattı sizin için boyutlandıralım.

Şartname belirlemeden önce test edin

Pilot test, ürününüzde gerçek buharlaşma hızlarını, köpürmeyi ve buhar yükünü ölçer; bunlar vakum sistemini boyutlandırmanın girdileridir. Pilot test talep edin ve sonuçlar sizindir, herhangi bir tedarikçiyle kullanılabilir. SINOTHERMO ekipman üretir ve satar, fason kurutma hizmeti sunmaz. Kurutucu tarafı için kondüksiyonla kurutma teknolojisi ve vakumlu kurutma teknolojisi sayfasına bakın.

Sık sorulan sorular

Vakumlu kurutucu için vakum pompasını nasıl boyutlandırırım?

Kap kaçaklarından ve ürün gaz salımından yoğuşmayan yükü hesaplayın, yoğuşmamış artık buharı ekleyin ve çalışma emiş basıncınızda bu kapasiteyi, payla birlikte sağlayan bir pompa seçin.

Vakumlu kurutucuda kondensere ihtiyacım var mı?

Hemen her durumda evet. Kondenser buharın büyük bölümünü sıvı olarak uzaklaştırır, pompayı korur ve çözücü geri kazanımına olanak tanır.

Vakumlu kurutucu için en iyi vakum pompası hangisidir?

Çözücüye ve vakum seviyesine bağlıdır. Sıvı halkalı pompalar ıslak, su bazlı hizmete uygundur. Kuru vidalı pompalar çözücülere ve temiz hizmete uygundur. Yağ sızdırmazlıklı kanatlı pompalar, iyi bir kondenserin arkasında kuru, temiz hizmete uygundur.

Hangi vakum seviyesine ihtiyacım var?

Ürünü azami sıcaklığının altında tutan en düşük vakumu kullanın. Kaynama noktası tablosu hedef sıcaklık için gereken basıncı verir.

Kondenser için hangi soğutma sıcaklığı gerekir?

Kap basıncında buharın doyma sıcaklığından, bir payla birlikte, daha soğuk. 5 kPa'da su buharı yaklaşık 33 °C'de doyar; bu yüzden derin vakum soğutulmuş su gerektirir.

Kaçakları nasıl kontrol ederim?

Kabı çalışma vakumunda izole edin ve basıncın ne kadar hızlı yükseldiğini ölçün. Yüksek yükselme hızı bir kaçağa işaret eder.

SINOTHERMO fason kurutma hizmeti sunuyor mu?

Hayır. SINOTHERMO kurutma ekipmanı üretir ve satar; ücretli pilot test sunar.