Zpracoval : Ing. Pavel Hoffman, CSc

Ústav procesní a zpracovatelské techniky

Datum: listopad 2000

Rozprašovací kotouč je umístěn v horní části tělesa sušárny. Sušená látka je z nerezové nádržky sušeného roztoku přiváděna do rozprašovacího kotouče čerpadlem s variátorem (Mono pumpa). Sušící vzduch je ohříván třemi bateriemi elektrických topných těles z okolní teploty t_A0 na hodnotu t_A1. Proudění vzduchu zajišťuje ventilátor. Vzduch před sušárnou je filtrován. Usušený produkt je oddělen v cyklónovém odlučovači a odveden do nerezové nádoby. Sušárna je opatřena snímačem tlaku, který při ztrátě podtlaku v sušící komoře zajistí automatické vypnutí topných těles. Na výstupu ze sušárny (před cyklónovým odlučovačem) je měřena teplota sušícího vzduchu za sušárnou (t_A2).

Schéma rozprašovací sušárny je uvedeno na obr.1. Objem sušící komory rozprašovací sušárny je 1,688 m³, průměr rozprašovacího kotouče je 100 mm. Množství sušícího vzduchu nelze regulovat, rovněž nelze regulovat způsob jeho proudění v sušící komoře. Teplotu vystupujícího vzduchu lze regulovat pouze teplotou vstupujícího vzduchu a nástřikem sušeného roztoku. Teplotu vstupujícího sušícího vzduchu lze regulovat počtem zapnutých topných těles a ručním zapínáním (vypínáním) jednoho tělesa.

1. Promazat pohon rozprašovacího kotouče (kontrola oleje v nádobce ev. jeho doplnění či odčerpání pumpičkou).
2. Zapojit sušárnu na přívod proudu.
3. Zkontrolovat, zda lze volně otáčet rozprašovacím kotoučem.
4. Uzavřít sušárnu.
5. Zapnout ventilátor.
6. Zapnout požadovaný počet topných těles.
7. Do nádoby si připravit odměřené množství sušeného roztoku (vody), zkontrolovat zda je nádoba (konev) pod cyklonem prázdná a suchá, připevnit ji pákami a otevřít klapku.
8. Vyčkat až se sušící vzduch ohřeje na požadovanou teplotu resp. se ustálí na teplotě odpovídající zapnutému počtu topných těles (1 TT cca 120 až 140 °C, 2 TT cca 180 až 210 °C, 3 TT cca 230 až 280 °C).
9. Zapnout pohon rozprašovacího kotouče a nastavit otáčky (pro předmět EXP maximálně 25000 1/min.).
10. Zapnout čerpadlo a nastavit průtok sušené kapaliny na požadovanou hodnotu. V případě sušení roztoků se změnami otáček čerpadla nastaví teplota vystupujícího vzduchu tak, aby byl vystupující prášek suchý a nelepivý a nedocházelo k jeho nalepování na stěnách sušárny. V případě předmětu EXP se nastaví na hodnotu cca “0,5 až 0,6 l/min”, aby se neodpařila veškerá voda.

Obr.1: Schéma laboratorní rozprašovací sušárny Anhydro

1. Odměrným válcem odměřit 5 l vody, změřit její teplotu a nalít do prázdné nádržky na surovinu.
2. Spustit podávací čerpadlo nastavené na průtok cca “0,5 l/min” (nastavit z 0 na 0,5 - viz bod 2.10).
3. Od okamžiku, kdy stoupne proud na pohon rozprašovacího kotouče začít měřit čas (kapalina se začíná rozprašovat).
4. Po ustálení teplot odečíst vstupní a výstupní teplotu vzduchu, teplotu a vlhkost vzduchu v hale, otáčky kotouče, intenzitu proudu, počet zapnutých topných těles a nastavení čerpadla.
5. Sledovat pokles hladiny v nádržce. Krátce před jejím vyčerpáním znovu odečíst výše uvedené hodnoty.
6. V okamžiku, kdy hladina v nádržce klesne ke hraně výstupního hrdla stopnout čas a vypnout čerpadlo (nastavit na 0). Zapsat čas měření.
7. Vyčkat až se veškerá voda vyfouká ze sušárny, sundat konev pod cyklonem a “neusušenou” vodu nalít do odměrného válce. Odečíst její množství a teplotu.
8. Změnit počet zapnutých topných těles a celý postup opakovat. Doporučený postup, který je časově nejvýhodnější je: 1.měření – 1 TT, 2.měření – 2 TT. 3.měření – 3 TT, 4.měření – 3 TT, 5.měření – 2 TT, 6.měření – 1 TT. Tak dochází k postupnému ohřevu a ochlazování sušícího vzduchu.

1. Pokud se suší roztok, tak se do nádržky nalije voda (ev. se sací hadice přehodí do nádoby s vodou) a zvýší se průtok na cca “0,6 až 0,7 l/min.” Tím se sušárna promyje. Teplota sušícího vzduchu postačí cca 130 °C (1 TT).
2. Otvorem ve dveřích sušárny ev. jejich otevřením zkontrolovat čistotu stěn a stropu sušárny. Sušárnu ev. mechanicky dočistit.
3. Vypnout topná tělesa.
4. Snížit výkon čerpadla na 0 a vypnout pohon jeho motoru.
5. Snížit otáčky rozprašovacího kotouče na 0 a vypnout pohon jeho motoru.
6. Vyčkat až se teplota sušícího vzduchu sníží na cca 80 °C (nebezpečí poškození ev. přehřátých TT).
7. Vypnout ventilátor.
8. Otevřít sušárnu a zkontrolovat její stav (ev. ji znovu propláchnout podle bodu 1).
9. Odpojit přívod proudu.

t_A0 (°C) teplota vzduchu v hale

t_A1 (°C) teplota vzduchu na vstupu do sušárny

t_A2 (°C) teplota vzduchu na výstupu ze sušárny (teploměr sušárny + Therm)

j _A0 (%) relativní vlhkost vzduchu v hale

j _A2 (%) relativní vlhkost vzduchu na výstupu ze sušárny

V_V1 (l) objem vstupující sušené vody (5 l v nádržce)

t_V1 (°C) teplota vstupující vody

V_V2 (l) objem vystupující neusušené vody (v konvi pod cyklonem)

t_V2 (°C) teplota vystupující neusušené vody

t (s) doba měření při nastavených parametrech

V (l/min.) nastavený výkon zubového čerpadla

I (A) intenzita proudu pro pohon rozprašovacího kotouče

d (m) průměr výstupního potrubí (pouze při měření anemometrem)

w_A2 (m/s) rychlost vzduchu ve výstupním potrubí (pouze při měření anemometrem)

Pozn.: ev. poznámka k průběhu měření

V_SK = 1,688 m³ objem sušící komory

Hmotnost vody vstupující do sušárny M_V1 = V_V1 * r _V1 / t (kg/s)

Hmotnost vody vystupující ze sušárny M_V2 = V_V2 * r _V2 / t (kg/s)

Množství odpařené vody M_OV = M_V1 – M_V2 (kg/s)

Měrná odpařivost O = M_OV * 3600 / V_SK (kg o.v./m³h)

Tepelná účinnost sušárny h _T = (t_A1 – t_A2) / (t_A1 – t_A0) (%)

Odpařovací účinnost sušárny h _O = (t_A1 – t_A2) / (t_A1 – t_AMT2) (%)

Množství sušícího vzduchu (z tepelné bilance) M_A = M_OV / (x₂ – x₁) (kg/s)

Teplo potřebné na ohřev sušícího vzduchu Q_A = M_A * (h_A1 – h_A0) (kW)

Měrná spotřeba vzduchu m_A = 1 / (x₂ – x₁) (kg s.v./kg o.v.)

Kontrola určení množství vzduchu (z rychlostního profilu)

M_A2 = p * d² / 4 * w_A2 * r _A2 (kg/s)

Pozn.: Hustoty vody a vzduchu jsou odečteny z tabulek, entalpie a měrné vlhkosti vzduchu a

teplota mokrého teploměru z Mollierova h – x diagramu vlhkého vzduchu.

Hodnoty h _T, h _O a O vyneste do grafu v závislosti na t_A1. Zakreslete do Mollierova diagramu průběhy sušení (viz obr. 2).

Množství sušené kapaliny M₁ (kg/h) = 500 1000 1500 800

Koncentrace sušené kapaliny (sušina) S₁ (%) = 50 45 50 48

Požadovaná vlhkost prášku w₂ (%) = 5 10 3 7

Teplota okolního vzduchu t_A0 (°C) = 20 25 30 23

Měrná vlhkost okolního vzduchu x₀ = x₁ (kg/kg s.v.) = 0,01 0,01 0,01 0,01

Teplota sušícího vzduchu vstupní t_A1 (°C) = 220 250 200 175

Teplota sušícího vzduchu výstupní t_A2 (°C) = 90 95 90 92

Obr. 2: Průběh sušení v h - x diagramu (Mollierův) a označení stavů vzduchu.

Množství sušícího vzduchu M_A (kg/s) = ?

Teoretickou spotřebu tepla pro ohřev sušícího vzduchu Q_A (kW) = ?

Rozměry sušárny D = H (m) = ?

Celková hmotnostní bilance

M₁ = M₂ + M_OV

Hmotnostní bilance sušiny

S₂ = 100 – w₂ (%) M₁ * S₁ = M₂ * S₂

M₂ = M₁ * S₁ / S₂ (kg/s)

M_OV = M₁ – M₂ (kg o.v./h)

Množství sušícího vzduchu

M_A = M_OV / (3600*(x₂ – x₁)) (kg/s)

Q_A = M_A * (h_A1 - h_A0) (kW)

Pozn.: Hodnoty x₂, h_A0 a h_A1 odečteme z h – s diagramu. Předpokládáme ideální izoentalpický

Ze získaného grafu závislosti měrné odpařivosti na teplotě vstupujícího vzduchu určíme pro zadanou teplotu t_A1 odpovídající měrnou odpařivost O_odp = ?

Objem navrhované sušárny

V_S = M_OV / O_odp (m³)

Pro sušárnu uvažujeme že D = H a vrcholový úhel spodní kuželové části je 60 °.

Průměr navrhované sušárny