دانشنامه علوم پایه - خشک کن دوار

تاریخ: سه شنبه 17/12/1389 ساعت: 12:18 بازدید: 769 نویسنده: admin

مقدمه تئوری :

خشککن دوار شامل یک استوانهای است که در جهت مناسب میچرخد و به طور معمول با افق زاویة کمی دارد.

طول استوانه 4 تا بیش از 10 برابر قطرش میباشد که ممکن است از 3/0 تا 3 متر تغییر کند. مواد جامد تغذیه شده به انتهای هر سیلندر وارد میشود و به واسطة سه خاصیت چرخشی، اختلاف ارتفاع و شیب استوانه، محصول تمام شده از قسمت دیگر تغذیه میکنند.

خشکنهای دوار به سه گروه تقسیم میشوند: 1) مستقیم 2) غیرمستقیم، مستقیم

3) غیرمستقیم

روش مستقیم روشی است که وقتی تبادل مستقیم حرارت بین جریان مواد جامد صورت میگیرد موچب افزایش یا کاهش دمای جامدات میشود و روش غیرمستقیم روشی است که گرمای ملایم جدا شده از برخورد فیزیکی مواد جامد با دیوار یا لوله فلزی باشد.

خشککن دوار:یکی از مهمترین خشککنهایی است که برای خشک کردن مواد جامد گرانول که میتوانند جریان آزاد داشته باشند و در اثر پاشیدن و به هم خوردن عمل خرد شدن قابل ملاحظهای صورت نگیرد.

اگر خشک کن دوار مجهز به دستگاه مخصوصی که کیکهای جامد را میشکنند باشند، میتوانند مواد خیلی چسبنده را هم به خوبی خشک کنند. در مورد خشک کردن مایعات غلیظ، مواد گلی شکل، مواد خیلی چسبنده و صمغی و موادی که به کندی خشک میشوند مناسب نمیباشند به علاوه مواد گوگردی و یا مواد سبکی که به راحتی توسط جریان هوا حمل میشوند. خشککنهای دوار برای خشککردن کودهای شیمیایی از قبیل سولفات، فسفات، و نیترات آلونیوم و نمکهای پتاسیم، همچنین موادی مانند مواد معدنی، شن، سنگ آهک، خاک رس ....

زمان خشک شدن در این خشک کنها معمولاً بین 5 دقیقه تا 1 ساعت و ظرفیت آنها بین چند صد کیلوگرم تا چند صدتن تغییر میکند.

ساختمان شماتیک یک خشککن دوار:

 

 


یک خشککن دوار شامل یک پوسته استوانهای چرخنده به صورت افقی و با کمی شیب به سمت قسمت خروجی خوراک میباشد. خوراک مرطوب از یک انتهای استوانه وارد و از انتهای دیگر محصول خشک شده خارج میشود، هنگامیکه استوانه میچرخد پردههای بالا برنده مواد جامد را بالا میبرند و به داخل هوای داغ در حال جریان میپاشند و درنتیجه سطح مواد جامد به طور کامل در معرض هوای داغ قرار گرفته و عمل خشک شدن به طور مؤثرتری انجام میگیرد. در محل ورود خوراک چند پره مارپیچی قرار دارد که به جلو راندن خوراک کمک میکند تا به پردههای اصلی برسد.

در محیطهای مرطوب لازم است که هوای خنک ورودی تا حدی رطوبت زدایی شود که این کار را میتوان توسط برج جذب و درمجاورت کلسیم کلراید انجام داد. دستگاههای فرعی این خشک کن عبارتند از: گرم کن هوا با شعله مستقیم و یا غیرمستقیم، کانال تنظیم کردن مقدار هوا، دستگاه جمعآوری غبارات و فنها، همچنین یک سیستم نوار نقاله برای انتقال ذرات ورودی و خروجی در بعضی موارد به یک سیستم اتوماتیک چکشی نیاز است تا موادی را که روی بالا برنده به صورت کیک قرار میگیرند خرد کند.

تئوری خشککنهای دوار:

اگر انتقال حرارت مستقیماً از فاز گاز به فاز جامد صورت گیرد آن را از نوع حرارت مستقیم و اگر انتقال حرارت از لولههای بخار به مواد جامد انجام گیرد آنرا از نوع حرارت غیرمستقیم گویند. در صورتی که جهت جریان فاز گاز و فاز جامد هم جهت لاشند آنرا فواری واگر مخالف جهت هم باشند آنرامتقابل گویند. براین اساس خشککنهای دوار به چهار گروه زیر تقسیم میشوند.

حرارت مستقیم، جریان متقابل:

برای موادی که باید تا دمای بالاتر گرم شوند مانند مواد معدنی، شن، سنگ آهک، خاک رس و غیره از جریان مستقیم گاز داغ استفاده میشود. برای موادی که نباید تا دمای خیلی بالاتری گرم شوند مانند سولفات آلومینوم و شکر و محصولات کریستالی مواد شیمیایی، از هوای گرم استفاده میشود.

2) حرارت مستقیم، جریان فواری:

مواد جامدی که از آلوده شدن آن با گاز احتراق نگران نیستیم ولی باید تا دمای بالا گرم نشوند مانند سولفید آهن، سنگ گچ و مواد آلی مانند ذغال سنگ احیا نشده و مواد کشاورزی، باید در خشککن موازی خنک شوند.

3)حرارت غیرمستقیم، جریان متقابل:

موادی نظیر پیگمانهای سفید که باید تا درجه حرارت بالا گرم شوند ولی در تماس با گاز نیابد باشند. ممکن است ساختمان خشککن انتخاب شده از آجر نسوز ساخته شده باشد و به وسیله بخار داغ کاملاً احاطه شده باشد. در این حالت دبی جریان هوا را در مینیمم مقدار خود نگه میداریم زیرا در این حالت حرارت بوسیلة هدایت از پوسته و یا لولههای مرکزی اعمل میشود.

4) نوع مستقیم – غیرمستقیم:

این خشککن اقتصادی تر از خشککن مستقیم میباشد و ممکن است برای موادی که در درجه حرارت بالا خشک میشوند با استفاده از لوله بخار بکار گرفته شوند. به عنوان مثال هوای داغ با درجه حرارت 1200 تا of 1400 آنرا ترک کرده و وارد فضای حلقه مانند شده و در تماس با ماده جامد قرار میگیرد . در دمای 140 تاfo170 آنرا ترک میکنند. زغال سنگ خام کلاً به این روش خشک می­شوند بدون آنکه مشتعل شوند و یا گرد و غبار آنها محترق شوند. قطر تقریبی این خشک کن تنها از 3 الی 10 (فوت) و طول آنها از 2 الی 100 فوت تغییر میکند.

خشککن دوار مستقیم:این نوع خشک کن معمولاً شامل یک استوانه فلزی ساده بود و برای درجه حرارتهای پایین و یا متوسط مناسب میباشد. برای درجه حرارتهای عملیاتی که در حد پایین میباشد از فلزات با خواص مناسب آن را ساختهاند.

خشککن لوله بخار غیرمستقیم:این نوع خشککن شامل یک استوانه ساده است که مجهز به یک، دو و یا سه ردیف لوله میباشد ودر هنگام عملیات حاوی سیال حرارتی است و در داخل استوانه به صورت طولی نصب شدهاند. این نوع برای خشککنهایی که دارای درجه حرارت بخار (سیال حرارتی) هستند مناسب میباشد و برای خشک کردن موادی که به آلودگی حساس هستند و نباید در تماس با گاز احتراق باشند کاربرد دارد.

خشککن کرکردهای:در این خشککن گاز در داخل بسته سیر لوله میشود و مانند خشککنهای دوار مستقیم برای درجه حرارتهای پایین و متوسط مناسب است.

خشککن مستقیم کرکرهای:هوای داغ (یا هوای سرد) ازمیان کرکرهها به داخل استوانه دوار دو جداره دویده میشوند و از لای کرکرهها عبور کرده و به داخل بستر مواد جامد دمیده میشود و در این حال استوانه یا شل میچرخد وجود پرههای کرکرهای مانند باعث میشود که هوای داغ به صورت یکنواخت به بستر مواد جامد رسیده و عمل انتقال حرارت و جرم بهتر صورت گیرد.

خشککن دوار غیرمستقیم لوله بخار:لولههای بخار گرم کننده به صورت قرینهوار و متحدالمرکز در یک دو و یا سه ردیف نصب شدهاند و همراه استوانه خشک کن میچرخند این لولههای بخارممکن است از نوع لولة ساده باشند که بخار در طول آن ضمن حرارت دادن کندانس شده و این آب کندانس شده از طریق تله بخار دفع میشود.

(تله بخار دارای این خاصیت هست که مایع را اجازه میدهد که از آن عبور کرده و خارج شود ولی از خارج شدن فاز گازی ممانعت میکند.) هوایی که از خشککن خارج میشود خارج میشود تقریباً نزدیک به اشباع است زیرا مقدار هوایی که در این خشککن لازم است، معمولاً خیلی کمتر از مقدار هوای مصرفی در خشککنهای نوع مستقیم است.

بخار داغ وارد لولهها شده و پس از کندانس شدن از آن خارج میشود. جسم خشک شده از درون روزنههایی که در شل قرار دارند خارج میشود. این روزنهها دارای دیوارههایی هستند که باعث میشود عمق بستر در داخل شل همیشه به اندازه کافی باقی بماند. این خشککنها به ویژه برای خشک کردن موادی مناسب است که زمان خشک کردن با شدت نزولی انها طولانی بوده و بتوان آنها را در زمانی نسبتاً طولانی در یک دمای ثابت نگه داشت. دوران شل در ضمن اینکه موجب هم زدن مواد بستر شده و از ایجاد کیک جلوگیری میکند، باعث سهولت جریان بخار آب نیز خواهند شد و به دلیل اتلاف حرارتی پایین جریان هوای خروجی، راندمان بالاست این خشککن برای موادی که نسبت به حرارت حساس هستند مناسب است. زیرا که درجه حرارت ماکزیمم دقیقاً قابل کنترل میباشد و این دما توسط دمای عامل گرم کننده (بخار) کنترل میشود.

در این نوع خشککنها معمولاً خوراک مرطوب از طریق انتقال دهنده مارپیچی و یا ریزشی به داخل خشککن وارد میشود و در خشککنهای معمولی، محصول خشک شده در انتهای استوانه از لابه لای لوله های بخار به بیرون ریخته میشود. بااین کار همچنین هوای استفاده شده جهت خشک کردن و دیگر گازهای موجود ازداخل خشککن خارج میشود. به دلایل زیاد جهت جریان کاز و مواد جامد متقابل میباشد.

محاسبه قطر خشککن

بادرنظر گرفتن روش چگونگی عملیات و میزان رطوبت قابل قبول برای محصول و دمای هوای خروجی مقدار هوای لازم و دمای ورودی آن موازنه جرم و حرارت مشخص میشود. سرعت هوا نبایستی خیلی زیاد باشد، زیرا در این صورت مواد جامد بیش از اندازه منتقل میشوند. برای مواد زبر و درشت (Coarse) تجربیات عملی مشخص کرده سرعت متوسطی برابر 5/2 برای هوای خروجی لازم است. برای مواد زیر (پودری) سرعت خیلی کمتری لازم ایت. یک روش تجربی برای محاسبه سرعت هوا، برابر گرفتن آن با نصف سرعت حد سقوط آزاد کوچکترین ذرات موجود در محصول است. سطح مقطع و قطر خشککن را با این فرض که سطح مؤثر برای جریان هوا 85% سطح کل است میتوان محاسبه نمود.

محاسبه طول خشککن :

اگر زمان خشک شدن را به طریقی بتوان تعیین نمود (در یک واحد خشککن موجود و یا در آزمایشگاه در تحت شرایطی که در خشک اصلی موجود است) این زمان برای طراحی مکانیکی خشککنی که در زمان اقامت مواد درآن، مقدار کمی از زمان خشک شدن بیشتر باشد مورد استفاده قرار میگیرد. رابطهای که میتوان از آن استفاده نمود قبلاً ذکر شده است. مسئله مهم در ایفا یکسان بودن شرایط در خشککن آزمایشگاهی و خشککن اصلی است و این بدان معنی است که زمان خشک شدن میبایستی از روی یک خشککن مقیاس صنعتی و با یک طرح بزرگ نیمه صنعتی تعیین شده باشد.

محاسبه طول خشککن مسئله ای است که تواماً با انتقال جرم و انتقال حرارت مربوط

میشود. روش محاسبه بعداً میآوریم. کل تغییرات مقدار زپرطوبت خوراک در خشککن به تعداد مناسبی تقسیم میشود. این تقسیمها شامل مراحل پیش گرم نمودن خوراک (که خوراک را به دمای حباب مربوط میرساند) و مرحله خشک شدن با شدت ثابت و بقیه تقسیمات (6 تا 10 قسمت) مربوط به مرحله خشک شدن با شدت نزولی میشود. اگر محاسبات با استفاده از کامپیوتر انجام شود میتوان تعداد تقسیمات را زیاد نمود و دقت محاسبات را افزایش نمود. طراح یک خشککن باید هر طراحی را با یک مسئله مجزا و منفرد بداند، طرحهای دیگران تنها میتواند، راهنمایی برای طراحی او باشد.

دمای خوراک و دمای هوا و دمای حباب مرطوب معلوم است انگاه طول قسمت پیش گرم نمودن خوراک و رساندن خوراک به دمای حباب و قسمت خشک شدن با شدت ثابت با استفاده از ضرائب انتقال حرارت محاسبه میشود (فرض میشود که در قسمت پیش گرم نمودن خوراک، خشک شدن صورت نمیگیرد) برای محاسیه طول قسمتی از خشککن که درآن خشک شدن با شدت نزولی صورت می­گیرد، ضریب انتقال جرم درواحد طول، بر حسب تابع از مقدار رطوبت لازم است. ضریب انتقال حرارت درسرتاسر خشککن را میتوانیم ثابت فرض کنیم. شاید بهتر باشد نخست زمان خشک شدن تخمین زده شود و آنگاه طول خشک کن برای تامین زمان فوق محاسبه شود. این روش محاسبه اساساً مشابه روش قبل است با این تفاوت که مراحل محاسباتی آن متفاوت است.

دماي ورودي

دماي خروجي

زمان ورود خوراك

66.6

48.3

بعد از 5 دقيقه

76.82

57.1

بعد از 10 دقيقه

65.52

53.82

بعد از 15 دقيقه

70

55.4

بعد از 20 دقيقه

79.4

58.6

« طراحی خشك کن دوار»

برای طراحی یک خشکگن دوار باید موارد زیر را محاسبه کرد:

1) طول و قطر خشککن 2) شیب خشککن

3) مقدار هوای لازم برای عمل خشککردن 4) مقدار حرارت لازم

5) جهت جریان 6) تعداد دور استوانه در واحد زمان

برای بدست آوردن بالا بایستی یک سری معلومات داشته باشیم که عبارتنداز:

1) رطوبت و دمای هوای موجود

2) رطوبت و دمای هوای خروجی از گرمکن

3) رطوبت و دمای هوای خروجی از خشککن

4) رطوبت ماده ورودی

5) مقدار محصول در واحد زمان

6) میزان رطوبت محصول

« محاسبات»

دادههای مسئله:

=وزن سويا200 gr

Set point S2

قطر

وزن سویای مرطوب=255

وزن سویای خشک=200

دمای ورودی

دمای خروجی

سرعت

=جرم200gr=0.2 kg=0.44 Ib

این متن ناقص می باشد برای مشاهده متن کامل گزارش کار آن را دانلود نمایید.

 تعداد صفحات: ۷ صفحه 

حجم فایل : ۱۴۲ کیلو بایت

 پسورد فایل : www.iranchem.blogfa.com

فرمت : MS word

لینک دانلود : دانلود


موضوعات:آزمایشگاه ,
خشک-کن-دوار خشک-کن-دوار خشک-کن-دوار خشک-کن-دوار خشک-کن-دوار امتیاز : 549 دیدگاه(0)

ارسال نظر

نام شما
وب سایت
پست الکترونیک
پیام
درج شکلک
نظر خصوصی
کد امنیتی

نظرات


صفحات نظرات
1 |