amixon pomaga w wymiarowaniu dużych systemów mieszanych suszarni próżniowych
Suszarki próżniowe i reaktory syntezy amixon® są stosowane do prawie wszystkich rodzajów materiałów sypkich i zawiesin. Ze względu na duże powierzchnie wymiany ciepła, urządzenia amixon® są również wykorzystywane jako parowniki.
Kompaktowe suszarki próżniowe amixon® charakteryzują się następującymi właściwościami:
- wyjątkowa wydajność energetyczna
- bardzo delikatny ruch produktu
- duża powierzchnia wymiany ciepła właściwego
- bardzo wysoka prędkość suszenia
- idealna jakość mieszania
- wyjątkowo higieniczna konstrukcja
- Urządzenia amixon® są również wykorzystywane jako sterylne reaktory w przemyśle biochemicznym i farmaceutycznym.
W jaki sposób amixon® może pomóc w przeniesieniu wyników laboratoryjnych na skalę techniczną?
Gdy opracowywane są nowe produkty lub procesy, równolegle należy przeanalizować kwestie wdrożenia technicznego. Skalowanie z probówki do zakładu przemysłowego nie jest trywialne.
Instalacja pilotażowa służy do zdefiniowania parametrów procesu, które prowadzą do podobnie dobrych wyników, jak te osiągnięte wcześniej przez naukowców w probówce.
amixon® jest producentem systemów inżynierii procesowej i posiada własne instalacje pilotażowe. Tamtejsze systemy są w pełni funkcjonalne. Są one zwymiarowane w taki sposób, że mogą być wykorzystywane do projektowania dużych zakładów przemysłowych.
Praktycznie wszystkie procesy mieszania/rafinacji materiałów sypkich i suszenia próżniowego można zademonstrować za pomocą amixon® w centrum technicznym. Ciśnienie w komorze mieszania można zmieniać w zakresie od 5 mbar do 26 bar (ciśnienie bezwzględne). Temperaturę można zmieniać w zakresie od poniżej zera do 350°C.
Pozwala to klientom szybko sprawdzić, jak dobrze i szybko reakcja syntezy lub proces suszenia próżniowego działa z ich produktem.
Jak ekstrapolować wyniki z instalacji pilotażowej na instalację na dużą skalę?
Trudności pojawiają się, gdy zakład przemysłowy, który ma zostać skonfigurowany, jest 100 razy większy niż maszyna procesowa w centrum technicznym. W kwestiach termokinetycznych analizy podobieństwa geometrycznego zawodzą. Pomaga w tym praktyczna wiedza w zakresie stosowania obliczeń termodynamicznych.
amixon pomaga w ekstrapolacji na maszyny procesowe, które są wielokrotnie większe niż instalacja testowa. Dokładność naszych metod obliczeniowych została wielokrotnie potwierdzona przez amixon®. Mianowicie, gdy system na dużą skalę w środowisku przemysłowym osiąga lub przekracza obliczoną wydajność.
amixon® z przyjemnością zaprasza klientów z bliska i daleka do wzięcia udziału w testach i z góry obiecuje im bardzo dobre wyniki. Możemy to zrobić dzięki wieloletniemu doświadczeniu.
Testy suszenia w centrum technicznym amixon® są zawsze zorientowane na cel i zapewniają wysoki przyrost wiedzy. amixon® chroni informacje udostępniane użytkownikom przez strony trzecie. Oznacza to, że wymiana informacji zawsze pozostaje poufna.
Testy suszenia różnią się od klasycznych testów mieszania. Czas procesu jest znacznie dłuższy. Wiele danych jest rejestrowanych podczas procesu suszenia w centrum technicznym amixon®. Jest to w dużej mierze zautomatyzowane.
Pozostawia to wystarczająco dużo czasu na omówienie konstruktywnych szczegółów. Szczegółowa wycieczka po fabryce powinna zawsze mieć miejsce. Niektórzy klienci wykorzystują ten czas do przeprowadzania prób mieszania w kolejnym procesie. Inni wykorzystują ten czas na testy aglomeracyjne.
Jak można obliczyć przepływ proszków w mieszalniku pionowym amixon®?
Mieszalniki amixon® mieszają trójwymiarowo i zapewniają idealne właściwości mieszania, których nie można poprawić w praktyce. Osiąga się to dzięki temu, że spirala mieszająca przenosi mieszankę w górę bez martwej przestrzeni i pozwala mieszance spływać w dół grawitacyjnie. Prąd produktuIv można w przybliżeniu opisać w następujący sposób.
Iv: Wydajność transportowa pionowej spirali mieszającej
φ: to poziom napełnienia
S: to nachylenie helisy
n: częstotliwość obrotów
ζ: to współczynnik prędkości
W związku z tym, wydajność mieszania mieszalników amixon® jest zawsze taka sama, niezależnie od rozmiaru, pod warunkiem, że proporcje geometryczne są zgodne.
amixon® posiada w Paderborn różne reaktory syntezy/suszarki z mieszaniem próżniowym. Niektóre mają stożkową komorę mieszania. Niektóre mają płaskie dno.
Mieszalnik z przenośnikiem ślimakowym.
centrum techniczne amixon®.
Czy istnieją jakieś szczególne cechy procesów zachodzących w wysokich temperaturach i pod wysokim ciśnieniem?
Testy mogą być również przeprowadzane w ekstremalnych warunkach procesowych w centrum technicznym amixon®:
- Ciśnienie systemowe w komorze procesowej do 25 barów nadciśnienia: Na transfer ciepła mają wpływ grubsze ścianki zbiornika. Z drugiej strony, temperatury w komorze procesowej mogą być zmieniane niezwykle szybko poprzez zmianę ciśnienia w układzie. Jeśli ciśnienie w układzie w komorze procesowej zostanie zwiększone, może to sprzyjać na przykład reakcjom gaz-ciało stałe. Na przykład procesy dyfuzji ....
- Podgrzewanie do 350°C: Konwencjonalne uszczelnienia polimerowe zawodzą, gdy temperatura stale przekracza 240 °C. W takim przypadku można stosować wyłącznie metalowe systemy uszczelniające lub uszczelki grafitowe.
- Dokładna próżnia o wartości bezwzględnej 1 mbar: Takie ciśnienie bezwzględne wymaga, aby aparat i wszystkie przewody łączące były wyjątkowo szczelne. Dotyczy to w szczególności uszczelnienia wału mieszadła.
Jak można zwizualizować proces suszenia mieszanego próżniowego?
Proces suszenia procedury testowej można przedstawić w formie diagramu, jak pokazano tutaj. Czas jest wykreślany na osi odciętych. Różne wielkości fizyczne są wykreślane na osi rzędnych:
- Ciśnienie systemowe w komorze procesowej,
- masa wysuszonej cieczy,
- temperatura suszonej masy i
- temperatury czynnika przenoszącego ciepło na zasilaniu i powrocie.
Próżniowa suszarnia mieszana jest zwykle napełniana maksymalną objętością wsadu przed rozpoczęciem procesu suszenia. Z reguły objętość mieszanki zmniejsza się wraz z postępem suszenia.
W rzadkich przypadkach objętość wypełnienia pozostaje stała, chociaż mieszanka staje się bardziej sucha i lżejsza. W bardzo rzadkich, wyjątkowych przypadkach może nawet dojść do zwiększenia objętości podczas suszenia. Należy wziąć pod uwagę ten wzrost objętości, ponieważ mieszalniki/suszarki nie mogą być przepełnione.
Widok z góry na reaktor amixon® o pojemności 20 m³
Jak zmienia się powierzchnia wymiany ciepła wraz ze spadkiem poziomu napełnienia?
Powierzchnia wymiany ciepła osuszacza próżniowego zmienia się wraz z poziomem napełnienia. W tym przypadku komora mieszania składa się ze stożka z dołączonym cylindrem. W poniższych obliczeniach powierzchnia wymiany ciepła jest obliczana dla przypadku, gdy objętość napełniania jest mniejsza niż stożkowa część mieszalnika suszarki. Najpierw obliczana jest wysokość wypełnienia hFK w stożku:
Powierzchnia przenosząca ciepło w stożku AF to tylko powierzchnia stykająca się z mieszanką.
Jeśli poziom napełnienia w suszarce mieszającej zmienia się podczas procesu suszenia, zmienia się również powierzchnia styku hartowanego narzędzia mieszającego. Sytuacji tej nie można opisać jako funkcji zamkniętej. amixon® mierzy powierzchnię wymiany ciepła formy mieszającej w systemie CAD dla różnych poziomów napełnienia. Dane są tabelaryczne i interpolowane.
Jak wysokie jest zapotrzebowanie na ciepło, jeśli mieszana suszarka próżniowa jest znacznie większa niż system testowy?
Poniżej przedstawiono dwa indeksy: "R" (referencyjny) dla instalacji pilotażowej i "T" (docelowy) dla instalacji na skalę przemysłową. Czas suszenia to czas od rozpoczęcia parowania do jego zakończenia. Przyjęto następujące wyidealizowane warunki:
- Warunki procesu w testerze są identyczne z warunkami procesu w dużym urządzeniu.
- Parowanie odbywa się w stałej temperaturze.
- Odparowanie odbywa się przy stałym ciśnieniu w układzie.
- Współczynnik przenikania ciepła jest taki sam w obu urządzeniach.
- Średnia różnica temperatur między czynnikiem grzewczym a mieszanką jest taka sama.
Przepływ ciepła QR układu testowego można określić na podstawie entalpii parowania hv przy ciśnieniu nasycenia ps. Przepływ ciepła przez ogrzewaną powierzchnię stykuAT dużej suszarki można zatem obliczyć w następujący sposób.
Jak długo trwa proces suszenia w zakładzie wielkopowierzchniowym?
Zakładając, że gęstość RO wilgotnego produktu w zakładzie referencyjnym i w zakładzie wielkoskalowym jest taka sama, masę produktu w zakładzie wielkoskalowym można obliczyć, jeśli znany jest poziom napełnienia PHI.
Masa mT do odparowania w instalacji wielkoskalowej jest na poziomie wilgotności fT1 na końcu i fT2 na początku suszenia.
Czas suszenia w systemie wielkoskalowym wynosi wówczas
Jak duży powinien być system ogrzewania dużej suszarki?
Poniższy schemat przedstawia poszczególne punkty poboru energii. Każdy odbiorca musi być w wystarczającym stopniu zaopatrywany w ekstrapolowaną energię cieplną. Współczynnik projektowy S służy do obliczania przepływu ciepła w systemie grzewczym. Jest to oparte na przepływie ciepła Qvap wymaganym do odparowania.
Przepływ masowy czynnika przenoszącego ciepło Qvap wynika z pojemności cieplnej właściwej cp, temperatury wlotowej czynnika przenoszącego ciepło T1,heat i temperatury wylotowej czynnika przenoszącego ciepło T2,heat. Płyn termiczny musi być rozprowadzany w taki sposób, aby wszystkie odbiorniki były odpowiednio zasilane. Oznacza to, że wszystkie obszary komory procesowej muszą być ogrzewane równomiernie. Należy unikać kondensacji. Mokre towary muszą być ogrzewane w takim samym stopniu, w jakim rozpraszana jest energia pary. Temperatura mieszanki odpowiada temperaturze parowania zastosowanej próżni.
eksperymentalny reaktor amixon®. Materiał 2.4605 (stop 59).
Filtr oparów o konstrukcji farmaceutycznej. 4 metalowe wkłady filtracyjne. Instalacja z boku.
Jak duży powinien być filtr oparów dla dużego osuszacza?
Oszacowanie wymaganej powierzchni filtra na podstawie dopuszczalnego obciążenia filtra fs
Z przepływem objętościowym dV/dt, przepływem masowym dm/dt i gęstością ro pary.
Prędkość zapylonego gazu nieoczyszczonego v wynosi
Obciążenie powierzchni filtra fs jest zdefiniowane w jednostce [m³/h/m²].
Jak duży musi być skraplacz dużej suszarki?
Odparowane opary są oczyszczane w filtrze oparów i skraplane w skraplaczu. Przepływ ciepła Qkond musi zostać rozproszony. W tym celu wykorzystywana jest chłodzona powierzchnia kondensacyjna Akond.
Przepływ masowy czynnika chłodzącego mcool jest obliczany z uwzględnieniem współczynnika przenikania ciepła i średniej różnicy temperatur:
Przy określaniu wartości K należy wziąć pod uwagę konstrukcję kondensatora i oczekiwany współczynnik zanieczyszczenia.
Przykład: Rohrbündelkondensator K. Ley GmbH & Co. KG
Linia prosta idealizuje przepływ masowy kondensatu
Co oznacza uśrednienie zmierzonego przepływu masowego kondensatu za pomocą linii prostej? To przybliżenie umożliwia porównanie z wymiennikiem ciepła o przepływie równoległym pracującym w sposób ciągły. Skutki zmiany parametrów procesu można obliczyć z bardzo dobrym przybliżeniem.
Odpowiada to pierwszemu etapowi suszenia po podgrzaniu produktu.
Jak długo trwa proces suszenia w systemie wielkoskalowym, jeśli temperatura płynu termicznego zostanie zmieniona?
...., jeśli system osuszania działa z cieplejszym lub zimniejszym nośnikiem ciepła. Rozważania te są analogiczne do działania wymiennika ciepła o przepływie równoległym:
T2,heat można iterować tylko numerycznie.
Pozwala to na przybliżenie interesującej krzywej. Umożliwia to oszacowanie czasów suszenia przy różnych temperaturach czynnika przenoszącego ciepło.
Dlaczego schłodzenie suchego proszku trwa dłużej niż podgrzanie mokrego proszku?
Przy szacowaniu czasu chłodzenia DELTA tT zakłada się, że w obiekcie testowym i w dużej suszarni panują takie same warunki. Dotyczy to zarówno współczynnika przenikania ciepła, jak i średniej różnicy temperatur między medium przenoszącym ciepło a temperaturą produktu.
Produkt w zakładzie wielkoskalowym ma być schładzany do takiej samej temperatury końcowej, jaka była testowana w zakładzie pilotażowym.
Co jest zauważalne na tym wykresie podczas chłodzenia mieszaniny?
Poniżej przedstawiono typowy proces chłodzenia. Chłodzenie suchego proszku trwa dłużej niż ogrzewanie wilgotnego proszku. Istnieją dwa wyjaśnienia tego zjawiska:
- Ciecz przewodzi ciepło znacznie lepiej niż większość ciał stałych
- Warstwa cieczy otaczająca wilgotną cząstkę może zwilżyć ściankę przenoszącą ciepło. Sprzyja to przenoszeniu ciepła. Z kolei sucha cząsteczka dotyka powierzchni o kontrolowanej temperaturze tylko w niektórych punktach.
W tym przypadku suszarka była ogrzewana z bardzo wysoką różnicą temperatur. Na początku olej termiczny miał temperaturę ok. 120°C. W takim przypadku cały zbiornik oleju termicznego w przepływie systemu musi zostać najpierw schłodzony. W rezultacie suchy proszek jest chłodzony z wyraźną histerezą.
Gdyby woda była używana jako czynnik przenoszący ciepło, proces chłodzenia zostałby przyspieszony.
© Copyright by amixon GmbH