تعیین اثر پارامترهای عملیاتی بر میزان انرژی مصرفی در خشک کن های پاششی

تعداد صفحات : ۴۴

فرمت : word

اصول کار و طراحی خشک‌کن پاششی
مرکز تحقیقات مهندسی فارس انواع مختلف سیستم های خشک کن پاششی را طراحی ساخته، نصب و راه اندازی می کند. سیستم های ساخته شده توسط این مرکز هم اکنون در دهها کارخانه در سراسر کشور با ظرفیت ۱۰۰ الی ۱۰۰۰ کیلوگرم در ساعت تبخیر مشغول به کار هستند. کنترل کامل بر خواص محصول، راندمان بالا در مصرف انرژی، عملیات آسان و…. از ویژگی های مهم این خشک کن هاست.
– اصول کار خشک‌کن پاششی
فرآیند خشک کردن توسط خشک‌کن پاششی، عبارت است از تبدیل خوراک از حالت محلول، به ذرات خشک جامد توسط اسپری کردن آن در محیطی که گرمای لازم جهت خشک‌کردن با استفاده از هوای گرم تامین شده است. این سیستم، یک فرآیند مداوم و پیوسته است و خوراک مورد نظر می‌تواند محلول، دوغاب و یا حتی خمیر باشد. براساس خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خوراک، محصول بدست آمده پودری متشکل از ذرات منفرد و ذرات بهم چسبیده می‌باشد. مهمترین ویژگی پودر بدست آمده، یکنواختی ذرات آن است، که باعث بوجودآمدن خصوصیاتی نظیر روان بودن، حل شدن سریع، آسانی در مخلوط شدن با دیگر مواد و همچنین سهولت انجام عملیات بعدی بر روی آن می‌شود.
به طور کلی در یک سیستم خشک‌کن پاششی چهار مرحله زیر به ترتیب صورت می‌گیرد:
الف) اسپری‌کردن خوراک
ب ) تماس بین فاز هوای داغ و مایع اسپری شده
ج) خشک شدن قطرات اسپری شده
د) جدا سازی محصول خشک شده از هوا
هر یک از مراحل فوق براساس خصوصیات محصول مورد نظر و خواص فیزیکی شیمیایی خوراک بررسی و طراحی می‌شود و چگونگی قرارگرفتن دستگاه‌‌ها و تجهیزات لازم نسبت به هم به عوامل مذکور بستگی دارد.
اسپری‌کردن مایع و تبخیر سریع رطوبت از قطرات اسپری باعث می‌شود که دمای محصول خشک‌شده به¬طور قابل توجهی از دمای هوای ورودی محفظه خشک‌کن کمتر باشد، بنابراین محصول تحت تاثیر دماهای بالا قرار نگرفته و به هنگام جدا شدن از هوای گرم هیچگونه آسیب حرارتی نمی‌بیند. از این رو استفاده از این روش برای محصولات حساس به دما توصیه می گردد.
شکل(۱) مراحل مختلف خشک کردن در یک خشک‌کن پاششی را نشان می‌دهد.

شکل۱- مراحل مختلف خشک کردن در یک خشک‌کن پاششی
خوراک از طریق یک مخزن و به¬وسیله پمپ، به دستگاه اتمایزر که در بالای محفظه‏ خشک‌کن قراردارد، منتقل می‏شود و به قطرات ریز مایع تبدیل می‏گردد. در محفظه خشک‌کن این قطرات در تماس با هوای داغ قرار می‌گیرند. معمولا‌‌ً هوا با توجه به نوع محصول، توسط هیتر بخار یا مشعل گرم شده و توسط یک فن به داخل محفظه فرستاده می‌شود. تبخیر سریع مایع (که اغلب آب می‏باشد) باعث می‏شود که خشک شدن به سرعت و طی چند ثانیه انجام گیرد. پودر بعد از خروج از محفظه خشک‌کن توسط سیستم‌های جداساز نظیر سیکلون و فیلترکیسه‌ای از هوا جدا می‏شود. پودر بدست آمده قبل از بسته‌بندی خنک می‌شود، این عمل توسط هوای خنک انجام گرفته و تواماً می‏توان پودر را توسط این سیستم به قسمتهای دیگر، منتقل نمود. جهت کنترل عملکرد خشک‌کن و تولید محصول مناسب، کنترل پارامترهایی نظیر درجه حرارت هوای ورودی و خروجی، کنترل میزان خوراک و درصد مواد جامد آن ضروری است.
این سیستم عموماً شامل اجزاء اصلی زیر می‌باشد و در موارد بخصوص، تجهیزات جانبی دیگری نیز در کنار آن قرار می‏گیرند.
– محفظه خشک‌کن
– فن‌های هوا
– سیستم تولید هوای گرم
– توزیع کننده هوا
– سیستم خوراک دهی
– سیستم اسپری کننده
– سیستم جداسازی پودر
– سیستم انتقال و خنک کردن پودر
– سیستم کنترل و ابزار دقیق
-اصول طراحی خشک‌کن‌های پاششی
به منظور طراحی یک واحد تولید پودر توسط خشک‌کن، نکات بسیاری باید مورد توجه قرار گیرند، که از آن جمله می‏توان به موارد مهم ذیل اشاره کرد:
– مشخصات خوراک
اصولا‌‌ً مشخصات خوراک و محصول مهمترین پارامترها در طراحی خشک‌کن هستند. جهت خشک کردن اغلب مواد، اطلاعات فرآیندی مهم در مراجع مختلف از قبیل کتب و امتیازنامه‌ها، موجود می‌باشد. به این وسیله، طراح می‌تواند به سادگی و با استفاده از تجربیات موجود بعضی از پارامترهای مهم نظیر درجه حرارت خشک شدن، درصد ماده جامد در خوراک، درجه حرارت خوراک و … را بدست آورده و حتی مکانیسم خشک‌کن و تجهیزات اصلی و جانبی آن را انتخاب نماید.