Caracteristicile și dezavantajele echipamentelor de uscare în vid cu con dublu

1 Prezentare generală

Uscătorul cu vid cu con dublu (denumit în continuare con dublu) este un uscător dinamic cu încălzire indirectă în vid, cu o istorie lungă, fiind un echipament de uscare cu economie de energie. Se caracterizează prin faptul că conul de vid este acționat la 360 de grade printr-un mecanism de acționare. Rotația promovează amestecarea materialelor în con și încălzirea prin contact cu suprafața de încălzire a conului. Amestecarea continuă a materialelor va avea un efect de autocurățare asupra suprafeței de încălzire. Diferența de temperatură este, de asemenea, foarte benefică pentru uscarea la temperatură scăzută a multor materiale sensibile la căldură.

Conul dublu funcționează în vid fără intervenția altor gaze inerte, ceea ce este foarte favorabil evaporării și uscării materialelor care conțin diverși solvenți organici și recuperării solvenților cu o rată ridicată de recuperare a solventului. Forma structurală a conului dublu este foarte favorabilă descărcării curate și rapide a materialului uscat, ceea ce reprezintă un avantaj operațional care nu poate fi comparat cu niciun alt tip de uscător.

Conul dublu este potrivit pentru uscarea diferitelor materiale libere fără pereți lipicioși. Deoarece filtrul de gaze de eșapament este instalat pe conducta de aspirație în interiorul conului, pierderea de praf de produs antrenat de gazele de eșapament este redusă, iar randamentul uscării este ridicat.

Poate alimenta și descărca simultan într-o manieră închisă, evitând poluarea operațională și evitând aruncarea prafului și poluarea mediului în timpul descărcării. Eficiența uscării dinamice cu con dublu este mult mai mare decât cea a diferitelor tipuri de uscări cu disc.

Totuși, există și unele deficiențe în ceea ce privește uscarea cu con dublu. În primul rând, conul dublu este potrivit doar pentru uscarea intermitentă.

Datorită utilizării etanșărilor mecanice cu vid prin frecare, este imposibil să se evite uzura și prezența corpurilor străine în etanșarea în timpul frecării uscate. Odată ce apare o scurgere de vid, uzura și corpurile străine din etanșare trebuie aspirate în conul dublu și amestecate cu produsul uscat. Dacă produsul este un medicament, acesta va fi contaminat, ceea ce va face ca un medicament bun să devină un medicament rău și va afecta medicamentele oamenilor.

Conul dublu este un uscător cu încălzire cu manta. Dacă conul dublu este considerat o sferă, atunci când uscătorul cu con dublu este mărit, suprafața sa de încălzire F(m) se va extinde direct proporțional cu pătratul diametrului sferei D(mm), în timp ce volumul V(m) al sferei se extinde proporțional cu cubul diametrului D(mm) al sferei. Prin urmare, atunci când conul dublu se extinde de la un diametru mic la un diametru mare, suprafața sa de încălzire este mult mai mică decât expansiunea volumului său.

Prin urmare, raportul dintre suprafața de încălzire a biconului F(rfl) și volumul biconului V(m) devine dezechilibrat odată cu extinderea diametrului D (iTlm), rezultând o valoare F/V a biconului de dimensiuni mici mult mai mare decât cea a valorii F/V a biconului de dimensiuni mari. De exemplu, valoarea F/V a unui con dublu de 5 m este cu aproximativ jumătate mai mică decât cea a unui con dublu de 0,3 m, aproximativ 3,6 m/m, iar când volumul conului dublu se extinde la 10 m, valoarea sa F/V scade la 2,5 m/m.

După cum sugerează și numele, echipamentul de uscare în vid cu con dublu este utilizat pentru încălzire și uscare, iar funcția sa principală ar trebui să se reflecte în eficiența încălzirii și uscării sau în dimensiunea zonei de schimb de căldură.

Relativ vorbind, volumul său este de importanță secundară. Însă, în prezent, aproape toate mostrele de produse ale uscătoarelor cu con dublu folosesc volumul pentru a identifica specificațiile conurilor duble. Într-o anumită măsură, producătorii de conuri duble induc în eroare utilizatorii, intenționat sau neintenționat. Deoarece mulți utilizatori nu își vor da seama că există o schimbare regulată a F/V atunci când are loc mărirea biconică.

Se înțelege greșit că atât biconurile de volum mare, cât și cele de volum mic au eficiențe de uscare similare. Adesea, cumpărăm un con dublu de dimensiuni mari și constatăm că eficiența sa de uscare este mult mai mică decât eficiența de uscare produsă prin testarea practică a conului dublu de dimensiuni mici din fabrica de uscare. Deoarece eficiența de uscare s-a dublat și nu mai poate atinge producția dorită, este necesar să achiziționăm un alt con dublu de dimensiuni mari.

Nu numai că a crescut investițiile și a mărit terenul pentru fabrică, dar a întârziat și planul de producție.

Temperatura de uscare a multor produse sensibile la căldură este mai mică de 100°C, iar multe produse sensibile la căldură sunt încă uscate. Apa fierbinte de 100~ este utilizată ca sursă de căldură, așa că trebuie echipată cu instalații auxiliare, cum ar fi rezervorul de apă caldă, pompa de apă caldă și conducta de apă caldă. Încălzirea cu căldură sensibilă a apei calde trebuie să aibă o diferență de temperatură între intrare și ieșire, ceea ce reduce în mod natural diferența de temperatură în comparație cu încălzirea cu căldură latentă cu abur, ceea ce este foarte nefavorabil pentru încălzirea la temperatură joasă cu sensibilitate ridicată la căldură.

Coeficientul de transfer termic al încălzirii cu apă caldă este mult mai mic decât cel al încălzirii cu abur saturat, iar structura încălzirii cu apă caldă cu manta este, de asemenea, mai complicată decât cea a încălzirii cu abur, ceea ce nu numai că crește investițiile în echipamente, dar nici nu este propice managementului.

Datorită amestecării și rotirii continue a materialului uscat în conul dublu, unele produse cu cristale fine și conținut ridicat de apă, cum ar fi riboflavina, acetilspiramicina și alte produse, pot forma cu ușurință pelete de diferite dimensiuni în timpul procesului de amestecare. Odată ce peletele sunt formate, este dificil să se realizeze o uscare completă.

În principiu, conurile duble nu sunt potrivite pentru materiale care au pelete în procesul de uscare.

Conul dublu este un uscător dinamic care se rotește constant cu un boiler de încălzire (manta de încălzire). Căptușeala tradițională de con dublu de mari dimensiuni (cu diametru mare) și grosimea peretelui exterior al mantei sunt groase și grele.

Rezervorul interior al conului este în general fabricat din oțel inoxidabil, în timp ce peretele exterior al mantalei este fabricat din oțel carbon. Diametrul conului dublu mare (2-10 mm) este de 1.600-2.600 mm, grosimea peretelui rezervorului interior al conului este de 8-14 mm, iar grosimea peretelui exterior al mantalei este mai groasă. După cum știm cu toții, rezistența termică a oțelului inoxidabil este de 5 ori mai mare decât cea a oțelului carbon. O căptușeală groasă din oțel inoxidabil nu favorizează transferul de căldură al conului, ceea ce reduce eficiența de încălzire și uscare a conului dublu. Acționarea unei căptușeli grele crește în mod natural puterea motorului de acționare.

Mantaua exterioară a conului dublu este mai groasă și mai grea, ceea ce crește consumul de energie al motorului de acționare. Conul dublu funcționează mii de ore pe an, așa că modul corect de a trata funcționarea pe termen lung a conului dublu pentru a economisi energie și a reduce consumul mobilizează și cercetează activ noua eră a conservării energiei în întreaga lume. În ceea ce privește structura echipamentelor și materialele echipamentelor care au fost neglijate în trecut, merită să fie studiate și discutate în profunzime.

Următoarea discuție se bazează pe conuri duble fără cerințe GMP.

2 Mărirea biconului

Odată cu dezvoltarea produselor chimice fine, există o nevoie tot mai mare de con dublu cu eficiență îmbunătățită și dimensiuni mari.

Un con dublu tradițional de mari dimensiuni, forma sa enormă nu este proporțională cu suprafața de încălzire pe care o conține. Suprafața de încălzire a unui con dublu de 5 m² este de doar 18 m², iar valoarea F/V este de 3,6 m²/m², în timp ce valoarea F/V a conului dublu de 10 m a scăzut în continuare la 2,5 m²/m² și nu este o exagerare să descriem conul dublu ca fiind puternic la exterior și uscat la mijloc.

Mărirea uscătorului cu vid cu con dublu se referă în mod natural la mărirea suprafeței de schimb de căldură. Din fericire, există un spațiu imens în con care poate fi utilizat, iar modul de utilizare eficientă a acestui spațiu este esențial.

Având în vedere curățarea echipamentului, cu cât suprafața elementului de schimb de căldură este mai simplă, cu atât mai bine. Se alege placa de încălzire subțire și goală din c,Di~, care îndeplinește dubla cerință de suprafață netedă, curățare ușoară și compactitate. Luând ca exemplu conul dublu de 10 m, o placă de încălzire interioară subțire poate fi instalată în spațiul imens al conului de-a lungul direcției de curgere a materialului, lăsând loc pentru curățare și întreținerea necesară, cum ar fi menținerea unei distanțe de 110-160 mm între plăcile de încălzire interioare. În general, creșterea suprafeței plăcii de încălzire interioare poate fi de 1,5 până la 3 ori mai mare decât suprafața de încălzire originală a conului, astfel încât valorile F și V ale conului dublu pot fi crescute la 0,2 m.

O valoare similară de 9,0 m/m este valabilă și pentru biconul mic. În special, grosimea plăcii de încălzire interioare este mai mică de o treime din grosimea conului, iar suprafața de încălzire este dublată, iar rezistența termică este redusă considerabil, astfel încât eficiența de uscare a conului dublu mărit este de peste 2 până la 3 ori mai mare decât cea a conului dublu tradițional. Structura interioară a conului dublu de 10 m după instalarea plăcii de încălzire interioare este prezentată în Figura 1.

Ilustrat de Figura 1, 10 m.

Diametrul conului este de 2.600. Pe ambele părți ale canalului de întreținere cu o lățime de 600 mm, există 7 plăci interioare de încălzire de la #1 la ≠}7, 14 în total. Suprafața totală a plăcii de încălzire interioare este F = 56 m, iar grosimea plăcii de încălzire interioare este de 40 mm, volumul total al plăcii de încălzire interioare este V = 2,2 m, distanța dintre centrele celor două plăci de încălzire interioare este d = 200 mm, spațiul real dintre cele două plăci de încălzire interioare este de 160 mm, iar suprafața de încălzire a mantaua conului este cunoscută ca F = 29,6 m, deci suprafața totală de încălzire a conurilor duble de 10 m este F = 85,6 m, volumul conului este cunoscut ca fiind V = 12,1 m, volumul real al conului după deducerea plăcii de încălzire interioare este V = 9,9 m, fiind cunoscut faptul că valoarea F/V a noului bicon ajunge la 8,6 m/m, ceea ce este foarte aproape de 9,0 1TI/m al biconului mic de 0,2 in. Valoarea F/V a conului dublu 10 1TI fără placa de încălzire interioară este de 2,5 II1/m, deci 10 1TI după adăugarea plăcii de încălzire interioare. Valoarea F/V a conului dublu este de peste 3 ori mai mare decât cea fără adăugare (așa cum se arată în Figura 2). Dacă valoarea F/V este crescută, eficiența de uscare a unui con dublu nou poate fi egală cu eficiența de uscare tradițională a trei seturi. Conul dublu, motorul acționat pe oră, poate economisi aproximativ 60 kW/h de consum de energie.

3 Comparație între economisirea oțelului inoxidabil și adăugarea unei plăci de încălzire interioare cu con dublu mare

Să luăm totuși ca exemplu 10 m² (volumul real de funcționare). Dimensiunile totale ale unui con dublu de 10 m sunt 2600 X 3600 (înălțimea totală). Conform descrierii de mai sus, suprafața mantalei de încălzire cu con dublu este de F=29,6 in, iar suprafața totală a plăcii de încălzire interioare este de F=56 in. Dacă grosimea peretelui conului dublu este de 14 milimetri, iar grosimea peretelui plăcii de încălzire interioare este de 3 mm, atunci materialul din oțel inoxidabil al conului dublu cântărește 3-3 t, în timp ce materialul din oțel inoxidabil al plăcii de încălzire interioare cântărește 1,34 t.

Se poate observa că conul dublu necesită 111,4 kg de oțel inoxidabil pe metru pătrat, în timp ce cantitatea de oțel inoxidabil necesară pentru placa de încălzire pe metru pătrat este de doar 24 kg, adică cantitatea de oțel inoxidabil consumată pe metru pătrat de suprafață de încălzire a conului dublu este aceeași. Suprafața de încălzire a plăcii de încălzire interioare este de 4,6 ori mai mare. Luând în considerare doar suprafața de încălzire ~ IE4 a conului dublu tradițional la scară largă existent și consumul unei cantități mari de oțel inoxidabil, conul este gol, așa că este posibilă creșterea plăcii de încălzire interioare, dar este, de asemenea, foarte necesară creșterea plăcii de încălzire interioare pentru a compensa efectele negative ale grosimii peretelui conului.

4 Consolidarea structurală a plăcii de încălzire interioare

Placa de încălzire interioară convențională, goală și subțire, trebuie întărită prin sudură cu dopuri. Deoarece grosimea peretelui plăcii de încălzire interioare este de numai 2-3 mm, ambele părți ale plăcii de încălzire goale trebuie găurite. Este dificil să se prelucreze canelura de pe placa subțire strict conform specificațiilor de sudare, în special placa de încălzire impusă de GMP farmaceutic trebuie șlefuită și lustruită după sudare, astfel încât există legături slabe minuscule în multe îmbinări de lipire cu dopuri, ceea ce va duce la ruperea bruscă a întregii plăci de încălzire din cauza fisurilor locale în operațiunile de producție viitoare prin sablare.

Structura tradițională de armare prin sudură cu dopuri de placă subțire este ușor de evitat acest tip de pericol ascuns.

Am învățat o lecție profundă și am adoptat tehnologia de întărire a sudurii nedistructive prin articulații pe noua structură de întărire a plăcii de încălzire interioare cu con dublu. Nu este nevoie să se perforeze găuri pe placa de bază față-verso a plăcii de încălzire interioare, pentru a evita dezavantajele cauzate de operațiunea de sudare cu dopuri perforate. Elimină dificultatea practică de prelucrare a plăcii de încălzire interioare, necesară pentru mărirea biconică.

5 Problema sursei de căldură la temperatură scăzută (100°C) a conului dublu

Când conul dublu este utilizat pentru a usca produse sensibile la căldură, conul dublu tradițional adoptă metoda de încălzire cu apă fierbinte.

Încălzirea apei calde nu necesită doar un set complet de rezervoare de apă caldă, pompe de apă caldă și conducte voluminoase, ci, din cauza căldurii sensibile a apei calde, trebuie să existe o diferență de temperatură între intrare și ieșire, iar efectul natural de încălzire și uscare la ieșirea apei calde este mult mai mic decât cel de la intrarea apei calde. Diferența de temperatură a încălzirii apei calde este foarte nefavorabilă pentru uscare.

Dacă conul dublu la scară largă este încă încălzit cu apă fierbinte, sarcina termică necesară va crește, de asemenea, semnificativ din cauza creșterii substanțiale a sarcinii echipamentului de uscare. Aceasta aduce o mulțime de dezavantaje pentru eficiența echipamentului de uscare. Cu toate acestea, dacă se utilizează abur saturat ca sursă de căldură, atâta timp cât temperatura sau presiunea din mantaua de încălzire cu con dublu sunt strict controlate pentru a se asigura că temperatura sau presiunea îndeplinește parametrii fizici ai aburului saturat necesari pentru temperatura de încălzire, se asigură că aburul din manta poate fi condensat în timp. Apa este pompată afară.

Vaporii de apă saturați de 0,2 MPa pot fi utilizați direct ca sursă de căldură pentru încălzirea la temperatură joasă a conului dublu. Desigur, spațiul din interiorul mantalei cu con dublu la scară largă este mare și există o mulțime de gaz inert în manta (în special în placa interioară de încălzire) atunci când mașina este abia pornită, care trebuie evacuat, altfel va afecta serios funcționarea normală, și apoi adăugați vapori de apă saturați.

6. Cercetări privind subțierea grosimii peretelui echipamentelor cu con dublu de mari dimensiuni

Lumea de astăzi se gândește la economisirea energiei și reducerea emisiilor. De la avioane la trenuri și mașini, toate încearcă să reducă grosimea structurii.

Amintind de un cazan mare (cu manta de încălzire) pe spatele conului dublu, se pare că este necesar să se efectueze cercetări privind economisirea energiei, reducerea emisiilor, economisirea oțelului inoxidabil și îmbunătățirea eficienței încălzirii și uscării. De asemenea, trebuie să ne aducem contribuția în domeniul tehnologiei de uscare.

7 Concluzie

Odată cu producția la scară largă din industria chimică fină, sunt necesare multe uscătoare în vid cu con dublu la scară largă. Deoarece structura cu con dublu la scară largă nu a ținut pasul cu vremurile, a adus multe probleme în producție și utilizare. Raportul dintre valoarea de producție și consumul de energie al producției noastre industriale este mult mai mare decât cel al țărilor dezvoltate, cum ar fi Japonia, ignorând eficiența multor echipamente, în special neînțelegerea că prețul nu se bazează pe performanța costurilor echipamentului, ci pe greutatea echipamentului. Echipamentul de uscare în vid cu con dublu este probabil tipic în acest sens.