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德国nubilosa喷雾枯燥机

信息来历: | 宣布日期: 2013-01-28 13:45:10 | 阅读量:634
关头词:德国nubilosa喷雾枯燥机

以下扼要先容了喷雾枯燥机。
第一、喷雾枯燥进程
是类的对流枯燥器中的一个,在此中蒸发的溶剂(凡是为水)的能量被转移到经由进程从枯燥气体的热传导的资料被枯燥。停止枯燥,经由进程慎密地夹杂的汽化液体的枯燥气体,低绝对湿度的蒸发能够或蒸发的挥发相的液体的雾气。出来的枯燥气体的氛围,惰性气体或烟雾的可用在题目。表现一种特别情势的dampfsprühtrockner,此中,所述溶剂被蒸发的能量源。喷雾枯燥器是一个短的时候内枯燥机。枯燥产生在第二标尺。
第二、喷雾
为了加快枯燥,液体被破裂成很是小的液滴由zerstäubungsaggregat。
示例:
用直径为20微米和300的总外表积的1公斤的球的密度为1000 kg/m3由雾化的液体具备的外表积为4.8×10-2平方米产生约2.4×1011^小珠平方米!
经由进程这个庞大的扩大的液体,这也代表的热互换外表,从在枯燥运转,即便有小的温度差,以秒为单元的特定外表。这也是须要的,因为要枯燥的资料,当它击中的干衣机的壁能够不沾。
的液滴的巨细取决于以下参数:
液体机能的粘度,外表张力和密度,
zerstäubungsaggregat选定的和它的参数
当粘度也静态粘度行动是相当主要的,激烈剪在zerstäubungsaggregaten的液体:
线性牛顿流体(大局部的处置计划属于这个组)
在剪切下的假塑性流体粘度增添(如淀粉悬浮液)
剪切力作用下粘度液体(比方陶瓷悬浮液与冷凝器)
有以下zerstäubungsaggregate:
流体喷嘴,空心锥形喷嘴,压力喷嘴
内部双组分夹杂,气动喷嘴
内部夹杂双流体喷嘴
喷雾器
超声波雾化器
2.1流体喷嘴,空心锥形喷嘴,压力喷嘴
这类范例的喷嘴的流体的雾化产生在与压印的旋流高的出口速率和加快率。是以须要一个高的流体压力为约5至约200巴,这些喷嘴。在喷嘴出口处的旋流天生的中空圆锥状的液体锥分化成具备窄的散布的均匀的液滴。
长处:
墨滴巨细50至400微米(无尘的喷雾处置)
能耗低,雾化
从10巴的压力已在狭小的液滴散布
便宜的喷嘴设想
不挪动部件
的液滴尺寸的节制放射压力和/或喷雾喷嘴的数量
不挪动部件( - >防爆)
错误谬误
轻易梗塞
在喷嘴出口的磨损
2.2双组分夹杂内部,气动喷嘴
由收缩的气体,停止雾化的喷嘴以外。该液体被供应在大气压力或在略微降落的压力,因为水放射泵喷嘴的结果。的液体的出口速率是在1米/秒的挨次。但是,雾化,来自本地音速的出口处。它被奉送到1.5巴的压力下以5。在这类范例的喷嘴的液体侧具备按照上的流速为1至10毫米的直径,是以,梗塞不敏感。
长处:
abrasionsfrei
抗梗塞
高粘度液体(高达20,000毫帕·秒)雾化
窄的液滴尺寸散布的邃密喷雾(d50为10〜80微米)
在毫无压力的液体饲料
很是杰出的节制选项的液滴的巨细,经由进程转变的的zerstäubungsgasdrucks或液体的流速。
无挪动部件( - >防爆)
错误谬误
普遍的液滴巨细散布为毛喷雾(d50 80-400微米)
雾化所需的紧缩气体的情势。
2.3双流体内部夹杂
供应这类范例是被放射的液体在喷嘴内夹杂,用雾化气体,并加入作为两相流。
长处
高粘度液体(高达20,000毫帕·秒)雾化
窄的液滴尺寸散布的邃密喷雾(d50为10〜80微米)
降落动力耗损比内部夹杂
很是杰出的节制选项的液滴的巨细,经由进程转变的的zerstäubungsgasdrucks或液体的流速。
不挪动部件
错误谬误
磨损
含固体颗粒的液体梗塞敏感,它能够在喷嘴枯燥
宽tropfengtrößenverteilung毛喷(d50 80到400微米)
流体必须在压力下供应
雾化所需的紧缩气体的情势。
2.4。喷雾器
将雾化的液体是因为加快的液体在离心场的盘,而后射流崩解。 300米/秒的圆周上的磁盘能够完成的。
长处
高粘度液体(高达20,000毫帕·秒)雾化
窄的液滴尺寸散布的邃密喷雾(d50为10〜80微米)
降落动力耗损比innenmischdüse
杰出的节制选项,经由进程转变墨滴的巨细的zerstäuberscheibendrehzahl和/或液体的流速。
错误谬误
磨损
麋集颐养
更高贵的比喷气
活动部件( - >防爆)
普遍毛喷雾(d50 80至400微米的液滴尺寸散布)
2.5。超声波雾化器
这些雾化器,液体位移经由进程超声波激起在自然振动,^终致使分辩率降落。的液滴尺寸散布很是窄的聚个人与上述比拟。有雾化器的液体与振动器打仗带和不带。后者有不产生空化的长处是,在换能器的外表。气穴景象,已堆积的固体上的换能器的外表。雾化在喷雾枯燥中,这些不被遍历,能够是很是高贵的,因为单元和敏感的小流量率。
2.6。其余溅射
另有其余的溅射:
经由进程筛子的漏端
两个反扭转辊的封闭线程和液滴崩溃的
,从造粒的熔融金属及成品abtropfverfahren请求。
第三、脱水
液滴一旦构成,它们必须有充足暖和枯燥气体夹杂。停止夹杂喷雾器大教堂代后1.2至4.2的很是高的速率的降落,因为它进入枯燥器。当丈量的单流体喷嘴喷雾的四周的气体的品德流量中引入一个faktor10sprühmassenstrom。在2.5和2.6的喷雾器,较低的初始速率是一个题目
必须构成的sprühtrocknerkopfes至该雾化器相婚配。低的进入速率的枯燥气体的放射雾化器是必需的。在光碟机的雾化器的枯燥气体,但是,必须向下偏转的喷雾在高速环绕着盘奉送。不然,他会打在了墙上,引发结块。出于一样的缘由,喷嘴塔建有颀长比宽。
当粒子达到在枯燥室的端壁,它必须是枯燥的,不发粘。是以枯燥室的尺寸充足大,不然,你就能够操纵它的坚苦结块。任何后续的变更,在成份或产物的变更,你赢了几多的尺寸充足大,窑运转的靠得住性。
在某些高难度产物来feingutrückführung,帮助散热,集成的或内部的流体床机或anderere的进程中扩大利用。
第四、堆积
喷雾枯燥器运转气旋和/或过滤堆积。为了完成所需的值普通残留的尘埃过滤器。频仍的产物变更的旋风过滤器或旋风洗濯器组合利用。
的过滤器的设想应当是如许的,即便有更新的产物规格,也不是一个宁静的操纵是能够的。
第五、帮助装备
枯燥气体的挪动由电扇经由进程动物。引入所须要的能量,以使溶剂蒸发,经由进程加热的枯燥气体。
天气变暖范例
直接变暖的排放的熄灭器(自然气,液化煤油气,煤油)
直接排放,天气变暖的另外一个进程,前提不高lösemittelvorbeladung
直接加热热互换器
气体或燃油
蒸汽加热
导热油加热
电加热
的枯燥气体能够被过滤,以防止净化的产物。
第六、防爆
对尘埃和爆炸,在爆炸溶剂(在两种情况下产生的,被称为夹杂夹杂物)应装备防爆掩护装配。它供应了以下保证:
防止潜伏的爆炸性情况
防止点火源(不挪动部件,若是他们如许做,速率为1米/秒,空中)
扶植与防震
泄压阀
防爆片
抑爆
防爆设想
用惰性气体的轮回操纵
周期与selbstinertisierung
第七、节制
枯燥器的节制凡是是经由进程一进程节制体系或较小的体系,与传统的节制体系。该操纵能够完整主动的。这将确保完成产物品德的分歧性。在烘干机产生毛病的情况下被安排在一个宁静的状况。
第8动力耗损
喷雾枯燥器的能量耗损被肯定在一个简化的能量均衡:
q =米* hv(xe - xa)(1)
q蒸发千焦的能量
干品公斤的米品德
xa初始含水率的根本上干
xe^终在枯燥中的水份
高压溶剂蒸发热kj /公斤
因为喷雾是一种对流枯燥器,须要的能量被供应应枯燥气体的显热蒸发:
q =毫克*中心*(ta - te)(2)
能量转移的q kj量
mg干气体体积公斤
中心国民当局详细的热枯燥气体千焦/(公斤* k)
ta的初始温度的枯燥气体℃下
te^终温度的枯燥气体℃下
枯燥的气体必须从情况前提下被加热到初始温度:
qg =毫克*中心*(ta - tu)
qg的枯燥气体加热千焦的能量
mg干气体体积公斤
中心国民当局详细的热枯燥气体千焦/(公斤* k)
ta的初始温度的枯燥气体℃下
tu°c枯燥机的进气温度(这是斟酌到利用的年均匀气温)
用户感乐趣,出产每公斤产物的能量耗损。这一个简化的资产欠债表中,你分的qg米,利用以下公式计较:
qg / m = hv *(xe - xa)*(ta - tu)/(ta - te)
用一个已知的动力价钱能够计较出,枯燥的能量本钱。
sprühtrocknung
hier folgt eine kurzeinführung in die sprühtrocknung.
der sprühtrocknungsprozess
zerstäubung
einstoffdüse
zweistoffdüse aussenmischend
zweistoffdüse innenmischend
zerstäuberscheibe
ultraschallzerstäuber
andere zerstäuberarten
trocknung
abscheidung
nebenapparate
explosionsschutz
steuerung
energieverbrauch
1. sprühtrocknungsprozess
der sprühtrockner gehört zur klasse der konvektiven trockner, bei denen die energie zur verdampfung des lösemittels (meist wasser) durch wärmeleitung aus dem trocknungsgas auf das zu trocknende gut übertragen wird. die trocknung erfolgt durch innige vermischung der versprühten flüssigkeit mit einem trocknungsgas, dessen geringe relative feuchte die flüchtige phase des flüssigkeitsnebels verdunsten oder verdampfen lässt. als trocknungsgas kommen ausser luft auch inertgase oder zur verfügung stehende abgase in frage. eine sonderform stellt der dampfsprühtrockner dar, bei dem der energieträger verdampftes lösemittel ist. der sprühtrockner ist ein kurzzeittrockner. die trocknung läuft im sekundenmaßstab ab.
2. zerstäubung
zur beschleunigung der trocknung wird die flüssigkeit durch ein zerstäubungsaggregat in sehr kleine tröpfchen zerteilt.
beispiel:
aus einer kugel von 1 kg flüssigkeit mit einer oberfläche von 4,8 x 10-2 m2 bei einer dichte von 1000 kg/m3 entstehen durch die zerstäubung etwa 2,4 x 1011 kleinste kügelchen mit einem durchmesser von 20 mikrometer und einer gesamtoberfläche von 300 m2!
durch diese enorme vergrösserung der spezifischen flüssigkeitsoberfläche, die gleichzeitig die wärmeaustauschfläche darstellt, läuft die trocknung selbst bei kleinen temperaturdifferenzen in sekunden ab. dies ist auch notwendig, da das zu trocknende gut beim auftreffen auf die wand des trockners nicht kleben bleiben darf.
die tropfengröße hängt von folgenden parametern ab:
den flüssigkeitseigenschaften viskosität, oberflächenspannung und dichte,
dem gewählten zerstäubungsaggregat und seinen parametern
bei der viskosität ist auch noch das dynamische viskositätsverhalten entscheidend, da die flüssigkeiten in den zerstäubungsaggregaten stark geschert werden:
lineare newtonsche flüssigkeit (die meisten lösungen gehören in diese gruppe)
strukturviskose flüssigkeiten, unter scherung viskositätserhöhend (beispiel stärkesuspension)
unter scherung viskositätserniedrigende flüssigkeit (beispiel keramiksuspension mit verflüssiger)
es gibt folgende zerstäubungsaggregate:
einstoffdüse, hohlkegeldüse, druckdüse
zweistoffdüse außenmischend, pneumatische düse
zweistoffdüse innenmischend
zerstäuberscheibe
ultraschallzerstäuber
2.1 einstoffdüse, hohlkegeldüse, druckdüse
die zerstäubung der flüssigkeit erfolgt bei diesem düsentyp durch aufprägung einer drallströmung und beschleunigung auf hohe austrittsgeschwindigkeit. deshalb benötigen diese düsen einen hohen flüssigkeitsvordruck von ca. 5 bis über 200 bar. die drallströmung erzeugt am düsenaustritt einen hohlkegelförmigen flüssigkeitskonus, der in gleichmässige tröpfchen mit einer engen verteilung zerfällt.
vorteile:
tropfengröße 50 bis 400 mikrometer (staubfreie endprodukte im sprühtrockner)
geringer energiebedarf für zerstäubung
enge tropfenverteilung schon bei drucken ab 10 bar
preiswerte düsenkonstruktion
keine bewegten teile
steuerung der tropfengröße über sprühdruck und/oder anzahl der sprühdüsen
keine bewegten teile (.-> explosionsschutz)
nachteile
verstopfungsanfällig
abrasion am düsenaustritt
2.2 zweistoffdüse außenmischend, pneumatische düse
die zerstäubung erfolgt ausserhalb der düse durch ein expandierendes gas. die flüssigkeit wird drucklos oder bei leichtem unterdruck wegen des wasserstrahlpumpeneffekts der düse zugeführt. die austrittsgeschwindigkeit der flüssigkeit liegt in der größenordnung von 1 m/sec. das zerstäubungsgas dagegen kommt am austritt auf die lokale schallgeschwindigkeit. es wird mit einem druck von 1,5 bis 5 bar zugeführt. auf der flüssigkeitsseite weist dieser düsentyp einen durchmesser je nach durchsatz von 1 bis 10 mm auf und ist deshalb verstopfungsunempfindlich.
vorteile:
abrasionsfrei
verstopfungsunempfindlich
flüssigkeiten mit hoher viskosität (bis zu 20.000 mpasec) zerstäubbar
enge tropfengrößenverteilung bei feiner sprühung (d50 von 10 bis 80 mikrometer)
drucklose flüssigkeitszuführung
sehr gute steuerungsmöglichkeit für die tropfengröße durch variation des zerstäubungsgasdrucks oder des flüssigkeitsdurchsatzes.
keine bewegten teile (-> explosionsschutz)
nachteile
breite tropfengrößenverteilung bei grober sprühung (d50 80 bis 400 mikrometer)
zerstäubungsenergie in form von komprimiertem gas erforderlich.
2.3 zweistoffdüse innenmischend
bie diesem typ wird die zu zerstäubende flüssigkeit im innern der düse mit dem zerstäubungsgas gemischt und tritt als zweiphasenströmung aus.
vorteile
flüssigkeiten mit hoher viskosität (bis zu 20.000 mpasec) zerstäubbar
enge tropfengrößenverteilung bei feiner sprühung (d50 von 10 bis 80 mikrometer)
geringerer energiebedarf als außenmischdüse
sehr gute steuerungsmöglichkeit für die tropfengröße durch variation des zerstäubungsgasdrucks oder des flüssigkeitsdurchsatzes.
keine bewegten teile
nachteile
abrasion
verstopfungsempfindlich bei feststoffhaltigen flüssigkeiten, die in der düse austrocknen können
breite tropfengtrößenverteilung bei grober sprühung (d50 von 80 bis 400 mikrometer)
flüssigkeit muß unter druck zugeführt werden
zerstäubungsenergie in form von komprimiertem gas erforderlich.
2.4. zerstäuberscheibe
die zerstäubung der flüssigkeit erfolgt durch beschleunigung der flüssigkeit im fliehkraftfeld einer scheibe und anschließendem strahlzerfall. am umfang der scheibe werden 300 m/sec erreicht.
vorteile
flüssigkeiten mit hoher viskosität (bis zu 20.000 mpasec) zerstäubbar
enge tropfengrößenverteilung bei feiner sprühung (d50 von 10 bis 80 mikrometer)
geringerer energiebedarf als innenmischdüse
gute steuerungsmöglichkeit für die tropfengröße durch variation der zerstäuberscheibendrehzahl und/oder des flüssigkeitsdurchsatzes.
nachteile
abrasion
wartungsintensiv
deutlich teurer als düsen
bewegtes teil (-> explosionsschutz)
breite tropfengrößenverteilung bei grober sprühung (d50 von 80 bis 400 mikrometer)
2.5. ultraschallzerstäuber
bei diesen zerstäubern wird die flüssigkeit durch ultraschallanregung in eigenschwingungen versetzt, die letztlich zur auflösung in tropfen führt. die tropfengrößenverteilung ist im vergleich zu den vorher genannten aggregaten sehr eng. es gibt zerstäuber mit und ohne kontakt der flüssigkeit mit dem schwinger. die letzteren haben den vorteil, dass keine kavitation an den schwingeroberflächen auftritt. durch kavitation kann der feststoff schon auf der schwingeroberfläche abgeschieden werden. in der sprühtrocknung hat sich diese zerstäubung bislang nicht durchsetzten können, weil die aggregate bei kleinen durchsätzen sehr teuer und empfindlich sind.
2.6. andere zerstäubungsverfahren
es gibt noch andere zerstäubungsverfahren:
abtropfen über einen siebboden
zwischen zwei gegenläufigen walzen fäden ausziehen und tropfenzerfall
das abtropfverfahren wird für metallschmelzen und beim prillen von produkten angewandt.
3. trocknung
sobald die tropfen gebildet sind, müssen sie mit genügend warmem trocknungsgas vermischt werden. die vermischung geschieht bei dei den zerstäubern nach 2.1 bis 2.4 schon durch die hohe geschwindigkeit der tropfen beim eintritt in den trockner. bei einstoffdüsen ergaben messungen des in den sprüh eingeschleppten massenstroms des umgebungsgases einen faktor10 zum sprühmassenstrom. bei den zerstäubern nach 2.5 und 2.6 stellt die geringe anfangsgeschwindigkeit ein problem dar.
die ausbildung des sprühtrocknerkopfes muss auf den zerstäuber abgestimmt werden. für düsenzerstäuber ist eine geringe eintrittsgeschwindigkeit des trocknungsgases erforderlich. beim scheibenzerstäuber muss das trocknungsgas dagegen mit hoher geschwindigkeit um die scheibe herum zugeführt werden, um den sprüh nach unten abzulenken. andernfalls würde er auf die wandung auftreffen und dort zu anbackungen führen. aus dem gleichen grund werden düsentürme schlank und mehr hoch als breit gebaut.
wenn die teilchen die wandung am ende der trocknungskammer erreichen, müssen sie trocken und nicht klebend sein. deshalb soll die trocknungskammer immer genügend groß dimensioniert werden, da man sonst im betrieb immer schwierigkeiten mit anbackungen erwarten darf. bei späteren änderungen an der rezeptur oder bei produktänderungen gewinnt man durch eine genügend groß dimensionierte trockenkammer erheblich an betriebssicherheit.
bei bestimmten schwierigen produkten kommen feingutrückführung, zusatzkühlung, integrierte oder externe fließbetttrockner oder anderere verfahrenserweiterungen zur anwendung.
4. abscheidung
sprühtrockner werden mit cyclon und/oder filterabscheidung ausgeführt. zum erreichen der vorgeschriebenen reststaubwerte werden im allgemeinen filter eingesetzt. bei häufigen produktwechseln kommen cyclon-filter oder cyclon-wäscherkombinationen zum einsatz.
die auslegung der filter soll so erfolgen, dass auch bei änderung der produktspezifikation noch ein sicherer betrieb möglich ist.
5. nebenaggregate
das trocknungsgas wird durch ventilatoren durch die anlage bewegt. die notwendige energie zur verdampfung des lösemittels wird durch erwärmung des trocknungsgases eingebracht.
erwärmungstypen
direkte erwärmung durch abgase eines brenners (erdgas, flüssiggas, öl)
direkte erwärmung durch abgase eines anderen prozesses, bedingung: keine hohe lösemittelvorbeladung
indirekte erwärmung mit wärmetauscher
gas- oder ölbefeuert
dampfbeheizt
wärmeträgerölbeheizt
elektrisch beheizt
das trocknungsgas kann gefiltert werden, um die kontamination des hergestellten produkts zu vermeiden.
6. explosionsschutz
bei staubexplosiven produkten und bei explosiblen lösemitteln (beim auftreten von beiden bedingungen spricht man von hybriden gemischen) ist die ausrüstung mit explosionsschutzvorrichtungen erforderlich. folgende schutzmöglichkeiten gibt es:
vermeidung explosibler atmosphäre
vermeidung von zündquellen (keine bewegten teile, wenn doch, geschwindigkeit unter 1 m/s, erdung)
druckstoßfeste bauweise mit
druckentlastungsklappen
berstscheiben
explosionsunterdrückung
explosionsdruckfeste bauweise
kreislaufbetrieb mit inertgas
kreislaufbetrieb mit selbstinertisierung
7. steuerung
die steuerung des trockners erfolgt meist durch ein prozessleitsystem oder bei kleineren anlagen auch mit konventionellen steuerungsanlagen. der betrieb kann vollautomatisch gestaltet werden. dadurch wird eine gleichbleibende produktqualität erzielt. im störungsfall wird der trockner in einen sicheren zustand gebracht.
8. energieverbrauch
der energieverbrauch des sprühtrockners bestimmt sich in einer vereinfachten energiebilanz zu:
q = m * hv * (xe - xa) (1)
mit
q energie zur verdampfung kj
m masse trockenprodukt kg
xa anfangsfeuchte bezogen auf trocken
xe endfeuchte bezogen auf trocken
hv verdampfungswärme lösungsmittel kj/kg
da der sprühtrockner ein konvektiver trockner ist, wird die notwendige energie zur verdampfung durch die fühlbare wärme des trocknungsgases zugeführt:
q=mg * cpg * (ta - te) (2)
mit
q übertragene energiemenge kj
mg trocknungsgasmenge kg
cpg spezifische wärme trocknungsgas kj/(kg*k)
ta anfangstemperatur des trocknungsgases °c
te endtemperatur des trocknungsgases °c
das trocknungsgas muss von den umgebungsbedingungen auf die anfangstemperatur erwärmt werden:
qg=mg * cpg * (ta - tu)
mit
qg energie für die trocknungsgaserwärmung kj
mg trocknungsgasmenge kg
cpg spezifische wärme trocknungsgas kj/(kg*k)
ta anfangstemperatur des trocknungsgases °c
tu ansaugtemperatur des trockners °c (hier setzt man die jahresmitteltemperatur ein)
den anwender interessiert der energieverbrauch je kg hergestelltes produkt. diesen berechnet man in der vereinfachten bilanz in dem man qg durch m dividiert und die gleichungen einsetzt:
qg/m= hv * (xe - xa) *(ta - tu )/(ta - te)
bei bekanntem energiepreis lassen sich die energetischen trocknungskosten berechnen.

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