Kaksoiskartiokuivauslaitteiden ominaisuudet ja haitat

1 Yleiskatsaus

Kaksoiskartiokuivain (jäljempänä kaksoiskartio) on pitkän historian omaava, epäsuoraan lämmittävä ja energiaa säästävä tyhjiökuivain. Sen ominaispiirre on, että tyhjiökartiota pyöritetään 360 astetta käyttömekanismin avulla. Pyöriminen edistää materiaalien sekoittumista kartiossa ja kosketuslämmitystä kartion lämmityspinnan kanssa. Materiaalien jatkuva sekoittaminen puhdistaa lämmityspintaa itse. Lämpötilaero on myös erittäin hyödyllinen monien lämpöherkkien materiaalien kuivaamisessa matalassa lämpötilassa.

Kaksoiskartio toimii tyhjiössä ilman muiden inerttien kaasujen väliintuloa, mikä edistää erittäin hyvin erilaisia ​​orgaanisia liuottimia sisältävien materiaalien haihtumista ja kuivaamista sekä liuottimien talteenottoa korkealla liuottimen talteenottonopeudella. Kaksoiskartion rakenteellinen muoto edistää erittäin hyvin kuiva-aineen puhdasta ja nopeaa poistoa, mikä on toiminnallinen etu, jota ei voida verrata mihinkään muun tyyppiseen kuivaimeen.

Kaksoiskartio soveltuu erilaisten irtonaisten materiaalien kuivaamiseen ilman tahmeita seinämiä. Koska pakokaasusuodatin on asennettu kartion sisäpuolelle imuputkeen, pakokaasun mukanaan kuljettaman tuotepölyn hävikki vähenee ja kuivaustulos on korkea.

Se voi syöttää ja purkaa materiaalia suljetussa tilassa samanaikaisesti, välttäen toiminnallisen saastumisen ja pölyn lentämisen sekä ympäristön saastumisen purkamisen aikana. Kaksoiskartiokuivauksen hyötysuhde on paljon korkeampi kuin erilaisten kiekkokuivausten.

Kaksoiskartiokuivauksessa on kuitenkin myös joitakin puutteita. Ensinnäkin kaksoiskartio soveltuu vain jaksottaiseen kuivaukseen.

Kitkamekaanisten tyhjiötiivisteiden käytön vuoksi on mahdotonta välttää tiivisteen kulumista ja vieraita aineita kuivakitkan aikana. Kun tyhjiövuoto tapahtuu, tiivisteen kuluminen ja vieraat aineet on imettävä kaksoiskartioon ja sekoitettava kuivattavaan tuotteeseen. Jos tuote on lääke, lääke saastuu, jolloin hyvästä lääkkeestä tulee huono lääke ja vahingoittaa ihmisten lääkkeitä.

Kaksoiskartio on vaipallinen lämmityskuivain. Jos kaksoiskartiota pidetään pallona, ​​sen lämmityspinta-ala F (m²) laajenee suoraan verrannollisesti pallon halkaisijan neliöön D (mm) suurennettaessa, kun taas pallon tilavuus V(m²) laajenee verrannollisesti pallon halkaisijan kuutioon D(mm). Siksi, kun kaksoiskartio laajenee pienestä halkaisijasta suurempaan halkaisijaan, sen lämmityspinta-ala on paljon pienempi kuin sen tilavuuslaajeneminen.

Tämän seurauksena bikartion lämmityspinta-alan F(rfl) suhde bikartion tilavuuteen V(m) menettää tasapainonsa halkaisijan D (iTlm) laajentuessa, minkä seurauksena pienikokoisen bikarin F/V-arvo on paljon suurempi kuin suurikokoisen bikartion F/v-arvo. Esimerkiksi 5 m2:n kaksoiskartion F/V-arvo on noin puolet pienempi kuin 0,3 m2:n kaksoiskartion, noin 3,6 m3/m3, ja kun kaksoiskartion tilavuus laajenee 10 m3:iin, sen F/V-arvo pienenee 2,5 m3/m3:iin.

Kuten nimestä voi päätellä, kaksoiskartiokuivauslaitetta käytetään lämmitykseen ja kuivaukseen, ja sen päätoiminnon tulisi näkyä lämmitys- ja kuivaustehokkuudessa tai lämmönvaihtoalueen koossa.

Suhteellisesti ottaen tilavuudella on toissijainen merkitys. Mutta tällä hetkellä lähes kaikki kaksoiskartiokuivainten tuotenäytteet käyttävät tilavuutta kaksoiskartioiden ominaisuuksien tunnistamiseen. Kaksoiskartiovalmistajat johtavat käyttäjiä jossain määrin harhaan tahallaan tai tahattomasti. Koska monet käyttäjät eivät ymmärrä, että F/V-suhteessa tapahtuu säännöllinen muutos bikartiosuurennuksessa.

On väärinkäsitys, että sekä suurilla että pienillä kaksoiskartioilla on samanlainen kuivaustehokkuus. Usein ostetaan suuri kaksoiskartio, ja havaitaan, että sen kuivaustehokkuus on paljon alhaisempi kuin kuivaamossa pienillä kaksoiskartiotesteillä tuotettu kuivaustehokkuus. Koska kuivaustehokkuus on kaksinkertaistunut eikä enää saavuta haluttua tuottoa, on tarpeen ostaa toinen suuri kaksoiskartio.

Se ei ainoastaan ​​lisännyt investointeja ja kasvattanut kasvimaata, vaan myös viivästytti tuotantosuunnitelmaa.

Monien lämpöherkkien tuotteiden kuivauslämpötila on alle 100 °C, ja monia lämpöherkkiä tuotteita kuivataan edelleen. Lämmönlähteenä käytetään 100 °C:n kuumaa vettä, joten se on varustettava apuvälineillä, kuten lämminvesivaraajalla, lämminvesipumpulla ja lämminvesiputkella. Lämpimän veden järkevässä lämmönlämmityksessä on oltava lämpötilaero tulo- ja lähtöaukon välillä, mikä luonnollisesti pienentää lämpötilaeroa verrattuna höyrylatenttilämmitykseen, mikä on erittäin epäedullista matalan lämpötilan lämmityksessä, jossa on korkea lämpöherkkyys.

Lämminvesivaraajan lämmönsiirtokerroin on paljon pienempi kuin kyllästetyn höyrylämmityksen, ja vaipallisen lämminvesivaraajan rakenne on myös monimutkaisempi kuin höyrylämmityksen, mikä paitsi lisää laiteinvestointeja, myös ei edistä hallintaa.

Kaksoiskartiossa tapahtuvan kuiva-aineen jatkuvan sekoittamisen ja pyörimisen vuoksi jotkut hienokiteiset ja runsaasti vettä sisältävät tuotteet, kuten riboflaviini, asetyylispiramysiini ja muut tuotteet, voivat helposti muodostaa erikokoisia pellettejä sekoitusprosessin aikana. Kun pelletit on muodostettu, niiden täydellinen kuivaaminen on vaikeaa.

Periaatteessa kaksoiskartiot eivät sovellu materiaaleille, joiden kuivausprosessissa on pellettejä.

Kaksoiskartio on dynaaminen kuivain, joka pyörii jatkuvasti lämmityskattilan (lämmitysvaipan) kanssa. Suurikokoinen (suurihalkaisijainen) perinteinen kaksoiskartiokartion vuoraus ja vaipan ulkoseinämän paksuus ovat paksuja ja painavia.

Kartion sisäsäiliö on yleensä valmistettu ruostumattomasta teräksestä, kun taas vaipan ulkoseinä on hiiliterästä. Suuren kaksoiskartion (2–10 m) halkaisija on 1 600–2 600 mm, kartion sisäsäiliön seinämän paksuus on 8–14 mm ja vaipan ulkoseinän paksuus on paksumpi. Kuten tiedämme, ruostumattoman teräksen lämmönkestävyys on viisi kertaa suurempi kuin hiiliteräksen. Paksu ruostumattomasta teräksestä valmistettu vuoraus ei edistä kartion lämmönsiirtoa, mikä heikentää kaksoiskartion lämmitys- ja kuivaustehokkuutta. Painavan vuorauksen käyttö lisää luonnollisesti käyttömoottorin tehoa.

Kaksoiskartion ulkokuori on paksumpi ja painavampi, mikä lisää käyttömoottorin energiankulutusta. Kaksoiskartio toimii tuhansia tunteja vuodessa, joten kaksoiskartion pitkäaikaisen käytön oikea käsittely energian säästämiseksi ja kulutuksen vähentämiseksi on aktiivisesti uuden energiansäästön aikakauden mobilisointia ja tutkimusta kaikkialla maailmassa. Laitteiden rakenteiden ja materiaalien osalta, joita on aiemmin laiminlyöty, kannattaa perehtyä perusteellisesti ja keskustella niistä.

Seuraava keskustelu perustuu kaksoiskartioihin, joilla ei ole GMP-vaatimuksia.

2 Biconen suurennus

Hienokemikaalien kehityksen myötä on kasvava tarve parannetulle ja suuremmalle kaksoiskartiolle.

Perinteinen laaja kaksoiskartio, jonka valtava runkomuoto ei ole oikeassa suhteessa sen sisältämään lämmityspintaan, 5 metrin kaksoiskartion lämmitysalue on vain 18 m² ja F/V-arvo on 3,6 m²/m², kun taas 10 metrin kaksoiskartion F/V-arvo on laskenut edelleen 2,5 m²/m²:iin, eikä ole liioittelua kuvailla kaksoiskartiota ulkopuolelta vahvaksi ja keskeltä kuivaksi.

Kaksoiskartiokuivaimen suurentaminen viittaa luonnollisesti lämmönvaihtoalueen laajenemiseen. Onneksi kartiossa on valtavasti tilaa, jota voidaan käyttää hyväksi, ja tämän tilan hyödyntäminen on avainasemassa.

Laitteen puhdistuksen kannalta mitä yksinkertaisempi lämmönvaihdinelementin pinta on, sitä parempi. Valitaan ohut ontto c,Di~-lämmityslevy, joka täyttää sileän pinnan, helpon puhdistettavuuden ja kompaktiuden kaksinaiset vaatimukset. Esimerkkinä 10 m kaksoiskartio voidaan asentaa ohut sisäinen lämmityslevy valtavaan kartiotilaan materiaalin virtaussuunnassa, jolloin jää tilaa puhdistukselle ja tarvittavalle huollolle, kuten 110-160 mm:n etäisyydelle sisäisten lämmityslevyjen välillä. Yleisesti ottaen sisälämmityslevyn pinta-alaa voidaan suurentaa 1,5-3 kertaa alkuperäiseen kartion lämmityspinta-alaan verrattuna, jolloin kaksoiskartion F- ja V-arvot voidaan nostaa 0,2 m:iin.

Pienen kaksoiskartion arvo on vastaava 9,0 m/m. Erityisesti sisemmän lämmityslevyn paksuus on alle kolmannes kartion paksuudesta, lämmityspinta-ala kaksinkertaistuu ja lämmönkestävyys pienenee huomattavasti, joten suurennetun kaksoiskartion kuivaustehokkuus on yli 2–3 kertaa perinteisen kaksoiskartion kuivaustehokkuus. 10 m kaksoiskartion sisärakenne sisemmän lämmityslevyn asennuksen jälkeen on esitetty kuvassa 1.

Kuvassa 1 on 10 metriä.

Kartion halkaisija on 2 600. Huoltokanavan molemmin puolin, jonka leveys on 600 mm, on seitsemän sisäistä lämmityslevyä välillä # l - ≠}7, yhteensä 14. Sisälämmityslevyn kokonaispinta-ala on F = 56 m² ja paksuus 40 mm. Sisälämmityslevyn kokonaistilavuus V = 2,2 m², kahden sisälämmityslevyn keskipisteiden välinen etäisyys d = 200 mm, todellinen rako kahden sisälämmityslevyn välillä on 160 mm ja kartion vaipan lämmityspinta-ala on F = 29,6 m². Joten 10 m²:n kaksoiskartioiden kokonaislämmityspinta-ala on F = 85,6 m². Kartion tilavuuden tiedetään olevan V = 12,1 m². Kartion todellinen tilavuus sisäisen lämmityslevyn vähentämisen jälkeen on V = 9,9 m². Uuden bikartion F/V-arvon tiedetään saavuttavan 8,6 m²/m², mikä on hyvin lähellä pienen 0,2 tuuman bikartion arvoa 9,0 1TI/m². Ilman sisäistä lämmityslevyä 10 1TI -kaksoiskartion F/V-arvo on 2,5 II1/m, joten 10 1TI on sisälämmityslevyn lisäämisen jälkeen. Kaksoiskartion F/V-arvo on yli kolminkertainen verrattuna ilman lisäystä (kuten kuvassa 2 on esitetty). Jos F/V-arvoa nostetaan, yhden uuden kaksoiskartion kuivaustehokkuus voi olla yhtä suuri kuin perinteisen kolmen sarjan kuivaustehokkuus. Kaksoiskartion käyttömoottori voi säästää noin 60 kWh energiankulutusta tunnissa.

3 Ruostumattoman teräksen säästämisen vertailu lisäämällä sisäinen lämmityslevy suurella kaksoiskartiolla

Otetaan esimerkkinä edelleen 10 m3 (todellinen käyttötilavuus). 10 m2:n kaksoiskartion kokonaismitat ovat 2600 x 3600 (kokonaiskorkeus). Yllä olevan kuvauksen mukaan kaksoiskartion lämmitysvaipan pinta-ala on F=29,6 tuumaa ja sisäisen lämmityslevyn kokonaispinta-ala on F=56 1TI. Jos kaksoiskartion seinämän paksuus on 14 millimetriä ja sisäisen lämmityslevyn seinämän paksuus on 3 mm, niin kaksoiskartion ruostumaton teräs painaa 3–3 tonnia, kun taas sisäisen lämmityslevyn ruostumaton teräs painaa 1,34 tonnia.

Voidaan nähdä, että kaksoiskartio tarvitsee 111,4 kg ruostumatonta terästä neliömetriä kohden, kun taas lämmityslevyyn tarvittava ruostumattoman teräksen määrä neliömetriä kohden on vain 24 kg. Eli kaksoiskartion lämmityspinta-alaa kohden kuluu sama määrä ruostumatonta terästä. Sisäisen lämmityslevyn lämmityspinta-ala on 4,6 kertaa suurempi. Kun otetaan huomioon vain olemassa olevan suuren perinteisen kaksoiskartion IE4-lämmityspinta-ala ja suuri ruostumattoman teräksen kulutus, kartio on ontto ja tyhjä, joten sisäisen lämmityslevyn lisääminen on mahdollista, mutta se on myös erittäin tärkeää kartion seinämän paksuuden negatiivisten vaikutusten kompensoimiseksi.

4 Sisälämmityslevyn rakenteellinen vahvistaminen

Tavanomaiset ontot ja ohuet sisälämmityslevyt on vahvistettava hitsaamalla. Koska sisälämmityslevyn seinämän paksuus on vain 2–3 mm, onton lämmityslevyn molemmat puolet on porattava. Ohuen levyn uran työstäminen tarkasti hitsausspesifikaation mukaisesti on vaikeaa, erityisesti koska lääketeollisuuden GMP:n edellyttämä lämmityslevy on hiottava ja kiillotettava hitsauksen jälkeen, joten monissa pistokkeiden juotosliitoksissa on pieniä heikkoja lenkkejä, jotka aiheuttavat äkillisen koko lämmityslevyn rikkoutumisen tulevien tuotantotoimintojen paikallisten halkeamien vuoksi.

Perinteinen ohutlevyinen hitsausvahvikerakenne jättää helposti tällaisen piilevän vaaran.

Olemme oppineet syvällisesti ja ottaneet käyttöön saranallisen rikkomattoman hitsausvahvistustekniikan uudessa kaksoiskartiomaisessa sisälämmityslevyn vahvistusrakenteessa. Sisälämmityslevyn kaksipuoliseen emolevyyn ei tarvitse tehdä reikiä, jotta vältetään rei'itetyn tulpan hitsauksen aiheuttamat haitat. Tämä poistaa sisäisen lämmityslevyn käsittelyn käytännön vaikeudet, jotka ovat välttämättömiä kaksoiskartiomaisen suurennoksen kannalta.

5 Kaksoiskartiossa esiintyvä matalan lämpötilan (100 °C) lämmönlähdeongelma

Kun kaksoiskartiota käytetään lämpöherkkien tuotteiden kuivaamiseen, perinteinen kaksoiskartio käyttää kuumavesilämmitysmenetelmää.

Lämminvesivaraajan lämmitys ei vaadi ainoastaan ​​​​kokonaista kömpelöä lämminvesivaraajaa, lämminvesipumppua ja putkistoa, vaan lämpimän veden lämmöntuoton vuoksi sisääntulon ja ulostulon välillä on oltava lämpötilaero, ja luonnollinen lämmitys- ja kuivausvaikutus lämpimän veden ulostulossa on paljon pienempi kuin lämpimän veden sisääntulossa. Lämminvesivaraajan lämpötilaero on erittäin epäedullinen kuivauksen kannalta.

Jos suuren mittakaavan kaksoiskartiolämmitintä lämmitetään edelleen kuumalla vedellä, tarvittava lämpökuorma kasvaa myös merkittävästi kuivauslaitteiston kuormituksen huomattavan kasvun vuoksi. Tämä heikentää kuivauslaitteiston tehokkuutta monin tavoin. Jos lämmönlähteenä käytetään kuitenkin kylläistä höyryä, kunhan kaksoiskartiolämmitysvaipan lämpötilaa tai painetta säädetään tarkasti sen varmistamiseksi, että lämpötila tai paine täyttää lämmityslämpötilan edellyttämät kylläisen höyryn fyysiset parametrit, vaipan höyry tiivistyy ajan myötä. Vesi pumpataan ulos.

0,2 MPa:n kyllästettyä vesihöyryä voidaan käyttää suoraan lämmönlähteenä kaksoiskartiolämmittimen matalan lämpötilan lämmitykseen. Tietenkin suuren kaksoiskartiovaipan sisällä oleva tila on suuri, ja vaipassa (erityisesti sisälämmityslevyssä) on paljon inerttiä kaasua, kun auto on juuri käynnistynyt, mikä on poistettava, muuten se vaikuttaa vakavasti normaaliin toimintaan. , ja sitten lisätään kyllästettyä vesihöyryä.

6. Tutkimus suurten kaksoiskartiolaitteiden seinämän paksuuden ohentamisesta

Nykymaailmassa ajatellaan energiansäästöä ja päästöjen vähentämistä. Lentokoneista juniin ja autoihin, kaikki pyrkivät ohentamaan rakenteiden paksuutta.

Muistuttaakseen suurta kattilaa (lämmitysvaippaa) kaksoiskartion takana, näyttää siltä, ​​että on myös tarpeen tehdä tutkimusta energiansäästöstä, päästöjen vähentämisestä, ruostumattoman teräksen säästämisestä sekä lämmitys- ja kuivaustehokkuuden parantamisesta. Meidän on myös annettava oma panoksemme kuivaustekniikan alalla.

7 Johtopäätös

Hienokemikaaliteollisuuden laajamittaisen tuotannon myötä tarvitaan paljon laajamittaisia ​​kaksoiskartiokuivaimia. Koska laajamittainen kaksoiskartiorakenne ei ole pysynyt ajan vauhdissa, se on tuonut mukanaan monia ongelmia tuotannossa ja käytössä. Teollisuustuotantomme tuotosarvon ja energiankulutuksen suhde on paljon korkeampi kuin kehittyneissä maissa, kuten Japanissa, mikä jättää huomiotta monien laitteiden tehokkuuden, erityisesti sen väärinkäsityksen, että hinta ei perustu laitteen kustannustehokkuuteen, vaan laitteen painoon. Kaksoiskartiokuivauslaitteet ovat luultavasti tyypillisiä tässä suhteessa.