乾燥用途用の真空ポンプの選択方法

基本的には、数時間または数日かかることがある短期乾燥と乾燥プロセスを区別する必要があります。乾燥時間に関係なく、すべての乾燥プロセスは、ほぼ該当するページに記載されているとおりに進行します。

用途の例として、塩の乾燥（短期乾燥）について説明します。これはすでに十分に実証済みの乾燥プロセスです。

塩の乾燥

最初に、400 kg（881 lbs）の、水分含有量が質量で約8%の細かく分割された塩を、水含有量が質量で1%未満になるまで、可能な限り短時間（約1時間）乾燥させます。予想される水の発生量は約28 kg（61 lbs）になります。チャンバー内の塩は乾燥プロセスで連続的に撹拌され、約80℃（176℉）まで加熱されます。真空システムの概略図2.78に描かれています。

図2.78塩の乾燥の真空図。ポンプの組み合わせは、ポンププロセスを段階的に切り替えるためのルーツポンプ、コンデンサ、およびロータリープランジャポンプで構成されています。

塩を入れた真空チャンバー
ルーツポンプ
コンデンサ
スロットルバルブ
ロータリーベーンポンプ

乾燥時間の最初の4分の1の間に、水蒸気量の半分以上が発生します。コンデンサは実際のメインポンプです。水蒸気の温度が高いため、乾燥の開始時に水蒸気の圧力が非常に高くなると、コンデンサの凝縮効率が大幅に向上します。図2.78では、2 m²の凝縮面のコンデンサは、15分で100 mbarの入口圧力で約3ガロン（15 l）の水を凝縮できることがわかっていますが、この初期プロセスでは、ロータリーポンプの入口ポートの水蒸気圧が60 mbarの水蒸気許容値を超えないようにする必要があります。これは、スロットルバルブを使用してロータリーベーンポンプの入口圧力を調整することによって確実に行われます。バッキングポンプは、この段階では非凝縮ガスのごく一部を排出するだけでよいため、ロータリーベーンポンプSOGEVAC SV65Bで十分です。プロセス時間が長くなると、コンデンサ内の水蒸気圧と同様に水蒸気の発生が減少します。チャンバー内の水圧が27 mbarを下回ると、ルーツポンプがオンになります。これにより、水蒸気がチャンバーからより速く放出され、コンデンサの圧力が上昇し、凝縮効率が再び上昇します。コンデンサは、水蒸気が飽和蒸気圧に達するとバルブによって隔離されます。この時点で、チャンバー内の水蒸気圧は約4 mbarで、水蒸気圧が約0.65 mbarに達するまで、ガスバラストバッキングポンプを備えたルーツポンプによって圧送されます。経験から、塩が希望の乾燥度に達したと見なすことができます。
今日のドライポンプ技術により、スロットルバルブを必要とせずに同じプロセスを実行できます。例えば、ドライスクリューポンプVARODRY VD65を使用すると、圧力調整が複雑になることなくプロセスを実行できます。プロセスの最初の段階では、ポンプの蒸気許容値を短時間で超えます。これにより、ポンプ内に水がある程度凝縮されます。これらはVARODRYによってポンプで送出され、圧力が低下するとすぐに乾燥します。

紙の乾燥

ポンプのサイズがプロセスの実行時間を長くするのに適している場合は、プロセスの実行を特性セクションに分割すると便利です。たとえば、紙の乾燥については、次のように説明します。ここでは、紙の初期水分含有量は8%で、容器の容積はVです。

1.発生

バッキングポンプは、容器の容量と目的のポンプダウン時間に関して適切な定格を持つ必要があります。このポンプダウン時間は、目的のプロセス時間に従って調整されます。12～15時間後にプロセスを終了する場合、ポンプダウン時間は1時間を超えないようにしてください。バッキングポンプのサイズは、そのトピックのページに従って簡単に計算できます。

2.予備乾燥

予備乾燥中–作業を行う圧力領域に応じて、水分の約75%が除去されます。この予備乾燥は、乾燥時間の最初の3分の1を占める必要があります。予備乾燥の進行する速度は、熱供給の十分性に依存します。5時間で1トン分の紙を乾燥させるには、60kg（132lbs）の水を蒸発させる必要があります。つまり、水を蒸発させるには約40　kWhのエネルギー消費が必要です。紙は120℃（248℉）の温度まで加熱する必要があるため、平均約20 kWを供給する必要があります。1時間あたりの蒸気の平均発生量は12kg（26lbs）です。したがって、容量が15 kg（33lbs）/hのコンデンサで十分です。排出前に（空気循環乾燥により）十分に予熱された紙の場合、乾燥の最初の1時間で二重の蒸気発生を予期する必要があります。

3.主乾燥

（2.37）

（2.38）

第2段階で、さらに5時間の圧力が20 mbar～約5.3 mbarに低下し、全水分の75%（つまり、15 kg（33 lbs）の全水分の19%）が排出される場合、ポンプは、式（2.37）および（2.38）によると、ポンプ速度は

方程式1.7によると、15 kg（33 lbs）の水蒸気は、15℃（59℉）での水蒸気量に相当します。

そのため、ルーツポンプが適切なポンプになります。製品内の許容残留水分によって、達成可能な到達圧力が決まります。到達t圧力と残留水分の関係は、製品ごとに決まっていますが、製品ごとに異なります。ライボルトはこの分野での用途に関して長年の実績があります。0.1%の残留水分量が必要で、必要な到達圧力は6 · 10^-2 mbarであると仮定します。最後の5時間中、水分含有量の残りの6%、つまり5 kg（11 lbs）の水分が除去されます。平均圧力約0.65 mbarでは、2000 m³/hの蒸気が発生します。次の2つの方法があります。

a）前記のルーツポンプでの作業を継続します。到達全圧力は、発生する水蒸気量に応じた値に落ち着きます。圧力が約6.5 · 10-2 mbarに達するまで待機します。これには通常より長い時間がかかります。

b）最初から、いくらか大きいルーツポンプを選択します（例：ポンプ速度2000 m³/hのものが適しています）。大量の紙（例：5000 kgまたは11,023 lbs）の場合、このようなポンプシステムは、最大20,000 m³/hの水蒸気のポンプ速度で圧力を自動的に27から10^-2 mbarに下げるのに適しています。このようなポンプを使用すると、乾燥時間全体が大幅に短縮されます。

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