Характеристики и недостатъци на оборудването за вакуумно сушене с двоен конус

1 Общ преглед

Двойноконусната вакуумна сушилня (наричана по-долу двоен конус) е вакуумна динамична сушилня с индиректно нагряване с дълга история, която е енергоспестяващо сушилно оборудване. Тя се отличава с това, че вакуумният конус се задвижва на 360 градуса от задвижващ механизъм. Въртенето насърчава смесването на материалите в конуса и контактното нагряване с нагревателната повърхност на конуса. Непрекъснатото смесване на материалите ще има самопочистващ ефект върху нагревателната повърхност. Температурната разлика е много полезна и за нискотемпературното сушене на много термочувствителни материали.

Двойният конус работи под вакуум без намесата на други инертни газове, което е много благоприятно за изпаряването и сушенето на материали, съдържащи различни органични разтворители, и за възстановяването на разтворители с висока степен на възстановяване. Структурната форма на двойния конус е много благоприятна за чистото и бързо изхвърляне на сухия материал, което е оперативно предимство, което не може да се сравни с никой друг тип сушилня.

Двойният конус е подходящ за сушене на различни насипни материали без лепкави стени. Тъй като филтърът за отработени газове е монтиран на вакуумната смукателна тръба вътре в конуса, загубата на прах от продукта, увлечен от отработените газове, е намалена и добивът на сушене е висок.

Може да захранва и разтоварва едновременно по затворен начин, като по този начин се избягва замърсяване по време на работа и разпръскване на прах, което замърсява околната среда по време на разтоварване. Ефективността на динамичното сушене с двоен конус е много по-висока от тази на различните дискови сушилни.

Съществуват обаче и някои недостатъци при сушенето с двоен конус. Първо, двойният конус е подходящ само за периодично сушене.

Поради използването на фрикционни механични вакуумни уплътнения, е невъзможно да се избегне износването и навлизането на чужди тела в уплътнението по време на сухо триене. След като възникне теч във вакуум, износването и чуждите тела в уплътнението трябва да бъдат засмукани в двойния конус и смесени със сушения продукт. Ако продуктът е лекарство, то ще бъде замърсено, което ще направи доброто лекарство лошо и ще навреди на лекарствата на хората.

Двойният конус е сушилня с нагряване с обвивка. Ако двойният конус се разглежда като сфера, когато сушилнята с двоен конус се увеличи, неговата нагряваща площ F (m) ще се разшири правопропорционално на квадрата на диаметъра на сферата D (mm), докато обемът V(m) на сферата се разширява пропорционално на куба на диаметъра D(mm) на сферата. Следователно, когато двойният конус се разшири от малък до голям диаметър, неговата нагряваща площ е много по-малка от обемното му разширение.

В резултат на това, съотношението на нагряващата площ на биконуса F(rfl) към обема на биконуса V(m) се нарушава с разширяването на диаметъра D (iTlm), което води до много по-голяма стойност на F/V на малкия биконус от тази на големия биконус F/,. Например, стойността на F/V на двоен конус с диаметър 5 m е около половината от тази на двоен конус с диаметър 0,3 m, около 3,6 m/m, а когато обемът на двойния конус се разшири до 10 m, стойността му на F/V намалява до 2,5 m/m.

Както подсказва името, двойноконусното вакуумно сушилно оборудване се използва за нагряване и сушене, а основната му функция трябва да се отразява в ефективността на нагряване и сушене или размера на площта за топлообмен.

Сравнително казано, обемът му е от второстепенно значение. Но в момента почти всички продуктови мостри на сушилни с двоен конус използват обема, за да идентифицират спецификациите на двойните конуси. До известна степен производителите на двойни конуси подвеждат потребителите умишлено или неволно. Защото много потребители не осъзнават, че има закономерна промяна във F/V, когато се получи биконично увеличение.

Погрешно е схващането, че както големите, така и малките биконуси имат сходна ефективност на сушене. Често, когато купувате голям двоен конус, установявате, че ефективността му на сушене е много по-ниска от тази, получена чрез тестване на малък двоен конус в сушилнята. Тъй като ефективността на сушене се е удвоила и не може да достигне желания резултат, е необходимо да закупите друг голям двоен конус.

Това не само увеличи инвестицията и разшири площта на завода, но и забави производствения план.

Температурата на сушене на много термочувствителни продукти е по-ниска от 100°C и много термочувствителни продукти все още се сушат. Горещата вода с температура 100°C се използва като източник на топлина, така че е необходимо да бъде оборудвана с помощни съоръжения като резервоар за топла вода, помпа за топла вода и тръбопровод за топла вода. За да се постигне разумно нагряване на топла вода, е необходимо да се осигури температурна разлика между входа и изхода, което естествено намалява температурната разлика в сравнение с нагряването с латентна топлина с пара. Това е много неблагоприятно за нискотемпературно нагряване с висока чувствителност към топлина.

Коефициентът на топлопреминаване при отопление с топла вода е много по-нисък от този при отопление с наситена пара, а структурата на отоплението с топла вода с обвивка е по-сложна от тази при отопление с пара, което не само увеличава инвестициите в оборудване, но и не е благоприятно за управление.

Поради непрекъснатото смесване и въртене на сухия материал в двойния конус, някои продукти с фини кристали и високо съдържание на вода, като рибофлавин, ацетилспирамицин и други продукти, могат лесно да образуват пелети с различни размери по време на процеса на смесване. След като пелетите се образуват, е трудно да се постигне пълно изсушаване.

По принцип двойните конуси не са подходящи за материали, които имат пелети в процеса на сушене.

Двойният конус е динамична сушилня, която постоянно се върти с нагревателен котел (нагревателен кожух). Традиционната двуконусна конусна облицовка с голям диаметър и дебелината на стената на външната стена на кожуха са дебели и тежки.

Вътрешният резервоар на конуса обикновено е изработен от неръждаема стомана, докато външната стена на обвивката е изработена от въглеродна стомана. Диаметърът на големия двоен конус (2-10 м) е 1600-2600 мм, дебелината на стената на вътрешния резервоар на конуса е 8-14 мм, а дебелината на стената на външната стена на обвивката е по-дебела. Както всички знаем, термичното съпротивление на неръждаемата стомана е 5 пъти по-голямо от това на въглеродната стомана. Дебелата облицовка от неръждаема стомана не благоприятства топлопреминаването на конуса, което намалява ефективността на нагряване и сушене на двойния конус. Задвижването на тежка облицовка естествено увеличава мощността на задвижващия двигател.

Външният кожух на двойния конус е по-дебел и по-тежък, което увеличава консумацията на енергия на задвижващия двигател. Двойният конус работи хиляди часове годишно, така че как правилно да се третира дългосрочната му работа, за да се спести енергия и да се намали потреблението, е активно мобилизиране и проучване в новата ера на енергоспестяване по целия свят. Струва си да се проучи и обсъди задълбочено структурата на оборудването и материалите, които са били пренебрегвани в миналото.

Следващото обсъждане се основава на двойни конуси без изисквания за ДПП.

2 Увеличение на биконуса

С развитието на продуктите от фина химия, нараства нуждата от двоен конус с подобрена ефективност и голям размер.

Традиционен голям двоен конус, чиято огромна форма на тялото не е съизмерима с нагревателната повърхност, която съдържа, нагревателната площ на 5-метров двоен конус е само 18 м², а стойността на F/V е 3,6 м², докато стойността на F/V на 10-метровия двоен конус е спаднала допълнително до 2,5 м² и не е преувеличение да се опише двойният конус като здрав отвън и сух в средата.

Уголемяването на двойната конусова вакуумна сушилня естествено се отнася до уголемяване на площта за топлообмен. За щастие, в конуса има огромно пространство, което може да се използва, и как да се използва добре това пространство е ключово.

Като се има предвид почистването на оборудването, колкото по-проста е повърхността на топлообменния елемент, толкова по-добре. Избира се тънка куха нагревателна плоча c,Di~, която отговаря на двойните изисквания за гладка повърхност, лесно почистване и компактност. Вземайки за пример двойния конус с дължина 10 м, тънка вътрешна нагревателна плоча може да се монтира в огромното пространство на конуса по посока на потока на материала, оставяйки място за почистване и необходима поддръжка, като например поддържане на разстояние от 110-160 мм между вътрешните нагревателни плочи. Обикновено увеличаването на площта на вътрешната нагревателна плоча може да бъде 1,5 до 3 пъти по-голямо от първоначалната нагревателна площ на конуса, така че стойностите на F и V на двойния конус могат да се увеличат до 0,2 м.

Подобна стойност от 9,0 м/м е и за малкия биконус. По-специално, дебелината на вътрешната нагревателна плоча е по-малка от една трета от дебелината на конуса, а нагревателната площ е удвоена, а термичното съпротивление е значително намалено, така че ефективността на сушене на уголемения двоен конус е повече от 2 до 3 пъти по-висока от тази на традиционния двоен конус. Вътрешната структура на 10-метровия двоен конус след монтиране на вътрешната нагревателна плоча е показана на Фигура 1.

Илюстрирано на Фигура 1, 10 м.

Диаметърът на конуса е 2600. От двете страни на канала за поддръжка с ширина 600 мм има 7 вътрешни нагревателни плочи от # l до ≠}7, общо 14. Общата площ на вътрешната нагревателна плоча е F=56 м², а дебелината на вътрешната нагревателна плоча е 40 мм, общият обем на вътрешната нагревателна плоча V=2,2 м², разстоянието между центровете на двете вътрешни нагревателни плочи d=200 мм, действителното разстояние между двете вътрешни нагревателни плочи е 160 мм, а нагревателната площ на конусния кожух е F=29,6 м², така че общата нагревателна площ на 10 м² двойни конуса е F=85,6 м², обемът на конуса е V=12,1 м², а действителният обем на конуса след приспадане на вътрешната нагревателна плоча е V=9,9 м². Известно е, че стойността на F/V на новия биконус достига 8,6 м²/м², което е много близко до 9,0 1TI/м² на малкия биконус от 0,2 инча. Стойността F/V на двойния конус 10 1TI без вътрешна нагревателна плоча е 2,5 II1/m, така че стойността 10 1TI след добавяне на вътрешната нагревателна плоча е повече от 3 пъти по-висока от тази без добавянето (както е показано на Фигура 2). Ако стойността F/V се увеличи, ефективността на сушене на един нов двоен конус може да бъде равна на традиционната ефективност на сушене на три комплекта. С двоен конус, задвижващият двигател може да спести около 60 kW/h консумация на енергия на час.

3 Сравнение на спестяването на неръждаема стомана чрез добавяне на вътрешна нагревателна плоча с голям двоен конус

Все пак вземете 10 м (действителен работен обем) като пример. Общите размери на двойния конус с дължина 10 м са 2600 X 3600 (обща височина). Съгласно горното описание, площта на нагревателния кожух на двойния конус е F=29,6 инча, а общата площ на вътрешната нагревателна плоча е F=56 1TI. Ако дебелината на стената на двойния конус е 14 милиметра, а дебелината на стената на вътрешната нагревателна плоча е 3 мм, тогава материалът от неръждаема стомана на двойния конус тежи 3-3 тона, докато материалът от неръждаема стомана на вътрешната нагревателна плоча тежи 1,34 тона.

Вижда се, че двойният конус се нуждае от 111,4 кг неръждаема стомана на квадратен метър, докато количеството неръждаема стомана, необходимо за нагревателната плоча на квадратен метър, е само 24 кг, т.е. количеството неръждаема стомана, изразходвано за квадратен метър отопляема площ на двойния конус, е същото. Отопляемата площ на вътрешната нагревателна плоча е 4,6 пъти по-голяма. Като се има предвид само отопляемата площ ~ IE4 на съществуващия голям традиционен двоен конус и разходът на много неръждаема стомана, конусът е кух и празен, така че е възможно да се увеличи вътрешната нагревателна плоча, но също така е много необходимо да се увеличи вътрешната нагревателна плоча, за да се компенсират отрицателните ефекти от дебелината на стената на конуса.

4 Структурно укрепване на вътрешната нагревателна плоча

Конвенционалната куха и тънка вътрешна нагревателна плоча трябва да бъде подсилена чрез заваряване с щепсели. Тъй като дебелината на стената на вътрешната нагревателна плоча е само 2-3 мм, двете страни на кухата нагревателна плоча трябва да бъдат пробити. Трудно е да се обработи жлебът на тънката плоча стриктно съгласно спецификацията за заваряване, особено когато нагревателната плоча, изисквана от фармацевтичната GMP, трябва да бъде шлайфана и полирана след заваряване, така че в много от споените съединения с щепсели има малки слаби звена, които в бъдещи производствени операции могат внезапно да доведат до счупване на цялата нагревателна плоча поради локални пукнатини. бластиране.

Традиционната структура за армировка с тънка плоча за заваряване е лесна за оставяне на този вид скрита опасност.

Научихме задълбочен урок и внедрихме технология за укрепване чрез безразрушително заваряване с шарнирно съединение върху новата армираща конструкция на двойния конус на вътрешната нагревателна плоча. Няма нужда от пробиване на отвори в двустранната дънна платка на вътрешната нагревателна плоча, за да се избегнат недостатъците, причинени от операцията по перфорирано заваряване с щепсели. Елиминира се практическата трудност при обработката на вътрешната нагревателна плоча, която е необходима за биконично увеличение.

5 Проблем с нискотемпературния (100°C) източник на топлина с двоен конус

Когато двойният конус се използва за сушене на термочувствителни продукти, традиционният двоен конус използва метод за нагряване с гореща вода.

Загряването на топла вода изисква не само цял набор от обемисти резервоари за топла вода, помпи за топла вода и тръбопроводи, но поради осезаемата топлина на топлата вода, трябва да има температурна разлика между входа и изхода, а естественият ефект на нагряване и изсушаване на изхода на топлата вода е много по-нисък от този на входа на топлата вода. Температурната разлика при загряването на топла вода е много неблагоприятна за изсушаването.

Ако голямото двойно конусче все още се нагрява с гореща вода, необходимото топлинно натоварване също ще се увеличи значително поради значителното увеличение на натоварването на сушилното оборудване. Това води до много недостатъци, свързани с ефективността на сушилното оборудване. Ако обаче като източник на топлина се използва наситена пара, стига температурата или налягането в нагревателния кожух на двойното конусче да са стриктно контролирани, за да се гарантира, че температурата или налягането отговарят на физическите параметри на наситената пара, изисквани от температурата на нагряване, се гарантира, че парата в кожуха може да се кондензира с времето. Водата се изпомпва.

Наситената водна пара от 0,2 MPa може да се използва директно като източник на топлина за нискотемпературно нагряване на двойния конус. Разбира се, пространството вътре в големия двоен конусен кожух е голямо и има много инертен газ в кожуха (особено във вътрешната нагревателна плоча), когато автомобилът е току-що стартиран, който трябва да се изхвърли, в противен случай това сериозно ще повлияе на нормалната работа. , а след това се добавя наситена водна пара.

6. Изследване върху изтъняването на дебелината на стените на голямо двуконусно оборудване

Днешният свят мисли за пестене на енергия и намаляване на емисиите. От самолети до влакове и автомобили, всички се опитват да намалят дебелината на конструкцията.

Напомняйки за голям бойлер (нагревателен кожух) на гърба на двойния конус, изглежда, че е необходимо да се проведат изследвания и за пестене на енергия, намаляване на емисиите, пестене на неръждаема стомана и подобряване на ефективността на нагряване и сушене. Трябва да дадем своя принос и в областта на технологиите за сушене.

7 Заключение

С мащабното производство в индустрията за фина химия са необходими много големи вакуумни сушилни с двоен конус. Тъй като мащабните структури с двоен конус не са в крак с темпото на времето, това е довело до много проблеми в производството и употребата. Съотношението между стойността на продукцията и консумацията на енергия в нашето промишлено производство е много по-високо от това в развитите страни като Япония, като се пренебрегва ефективността на много оборудване, особено погрешното схващане, че цената не се основава на разходите за оборудване, а на теглото му. Оборудването за вакуумно сушене с двоен конус е вероятно типично в това отношение.