Een vacuümpomp selecteren voor droogtoepassingen
In principe moeten we een onderscheid maken tussen kortstondige droogprocessen en droogprocessen die meerdere uren of zelfs dagen in beslag kunnen nemen. Onafhankelijk van de droogduur verlopen alle droogprocessen ongeveer zoals beschreven op de betreffende pagina.
Als voorbeeld van een toepassing wordt het drogen van zout (kortstondig drogen) beschreven, dit is een reeds bewezen droogproces.
Drogen van zout
Eerst moet 881 lbs (400 kg) fijn gesplitst zout met een watergehalte van ongeveer 8% massa in de kortst mogelijke tijd (ongeveer 1 uur) worden gedroogd tot het watergehalte minder dan 1% massa bedraagt. De verwachte waterevolutie bedraagt circa 61lbs (28kg). Het zout in de kamer wordt tijdens het droogproces continu geroerd en verwarmd tot ongeveer 80 °C (176 °F). Het vacuümsysteem is schematisch weergegeven in Afb. 2,78.
Fig. 2,78 Vacuümschema voor het drogen van zout. Pompcombinatie bestaande uit stuwpomp, condensor en roterende plunjerpomp voor stapsgewijze omschakeling van het pompproces.
- Vacuümkamer met zoutvulling
- Stuwpompen
- Condensatoren
- Smoorkleppen
- Draaischuifpomp
Tijdens het eerste kwartaal van de droogtijd ontstaat veel meer dan de helft van de hoeveelheid waterdamp. Dan is de condensor de eigenlijke hoofdpomp. Door de hoge waterdamptemperatuur en bij het begin van het drogen de zeer hoge waterdampdruk wordt het condensatierendement van de condensor aanzienlijk verhoogd. In Fig. 2,78 wordt begrepen dat een condensor met een condensatieoppervlak van 2 m2 ongeveer 15 l (3 gallon) water kan condenseren bij een inlaatdruk van 100 mbar in 15 min. Tijdens dit initiële proces moet er echter voor worden gezorgd dat de waterdampdruk bij de inlaatpoort van de roterende pomp de waterdamptolerantie van 60 mbar niet overschrijdt. Dit wordt gewaarborgd door de inlaatdruk van de draaischuifpompen te regelen met behulp van de smoorklep. Aangezien de hulppomp in dit stadium slechts het kleine deel van de niet-condenseerbare gassen hoeft weg te pompen, is een draaischuifpomp SOGEVAC SV65B voldoende. Naarmate de procestijd toeneemt, neemt de evolutie van de waterdamp af, evenals de waterdampdruk in de condensor. Nadat de waterdruk in de kamer onder 27 mbar is gedaald, wordt de stuwpomp ingeschakeld. Hierdoor wordt de waterdamp sneller uit de kamer gepompt, neemt de druk in de condensors toe en neemt hun condensatie-efficiëntie weer toe. De condensors worden geïsoleerd door een klep wanneer hun waterdamp de verzadigingsdampdruk bereikt. Op dit punt is er een waterdampdruk in de kamer van slechts ongeveer 4 mbar en wordt het pompen uitgevoerd door de stuwpomp met een gasballasthulppomp totdat de waterdampdruk ongeveer 0,65 mbar bereikt. Uit ervaring kan worden aangenomen dat het zout nu de gewenste droogtegraad heeft bereikt.
Dankzij de huidige drooglopende pomptechnologie kan hetzelfde proces worden uitgevoerd zonder de smoorklep. Bijvoorbeeld, met behulp van een droge schroefpomp VARODRY VD65, kon het proces worden uitgevoerd zonder de complexe noodzaak van drukregeling. Tijdens de eerste fasen van het proces wordt de damptolerantie van de pomp kortstondig overschreden. Dit veroorzaakt enige condensatie van water in de pomp. Deze worden weggepompt door de VARODRY, die later gewoon uitdroogt wanneer de druk afneemt.
Papier drogen
Als de pompen de juiste grootte moeten hebben voor een langere procescyclus, is het zinvol om de procescyclus in karakteristieke secties op te delen. Als voorbeeld wordt hierna het drogen van papier uitgelegd, waarbij het papier een aanvankelijk vochtgehalte van 8% heeft en het vat het volume V heeft.
1. Evacuatie
De hulppomp moet geschikt zijn voor het volume van het vat en de gewenste afpomptijd. Deze afpomptijd is ingedeeld volgens de gewenste procesduur: als het proces na 12-15 uur moet worden voltooid, mag de afpomptijd niet langer dan 1 uur duren. De grootte van de hulppomp kan eenvoudig worden berekend aan de hand van de pagina over dat onderwerp.
2. Voordrogen
Tijdens het voordrogen wordt – afhankelijk van de drukregio waarin het werk wordt uitgevoerd – ongeveer 75% van het vocht afgevoerd. Deze voordroging moet het eerste derde van de droogtijd in beslag nemen. De snelheid waarmee de voordroging opbrengt, hangt bijna uitsluitend af van de toereikendheid van de warmtetoevoer. Voor het voordrogen van 1 ton papier in 5 uur moet 132 lbs (60 kg) water worden verdampt; d.w.z. er is een energieverbruik van ongeveer 40 kWh nodig om water te verdampen. Aangezien het papier tegelijkertijd moet worden verwarmd tot een temperatuur van ongeveer 120 °C (248 °F), moet er gemiddeld ongeveer 20 kW worden geleverd. De gemiddelde dampontwikkeling per uur bedraagt 12 kg (26 lbs). Daarom moet een condensor met een capaciteit van 33lbs (15kg)/h voldoende zijn. Als het papier voldoende voorverwarmd is (eventueel door luchtcirculatiedroging) voordat het wordt geëvacueerd, moet er tijdens het eerste uur van het drogen rekening worden gehouden met een dubbele dampontwikkeling.
3. Hoofddroging
(2,37)
(2,38)
Als in de tweede fase de druk in nog eens 5 uur van 20 tot ongeveer 5,3 mbar moet dalen en 75% van het totale vocht (d.w.z. 19% van het totale vocht van 33 lbs (15 kg) moet worden afgevoerd, moet de pomp volgens de vergelijkingen (2,37) en (2,38) een pompsnelheid hebben van
Volgens vergelijking 1,7 komt 33 lbs (15 kg) waterdamp bij 15 °C (59 °F) overeen met een hoeveelheid waterdamp van
Daarom is de stuwpomp de geschikte pomp. Het toegestane restvocht in het product bepaalt de haalbare einddruk. De relatie tussen de einddruk en het restvocht is voor elk product vast, maar verschilt van product tot product. Leybold heeft vele jaren ervaring met toepassingen op dit gebied. Stel dat een restvochtgehalte van 0,1% vereist is, waarvoor de vereiste einddruk 6 · 10 -2 mbar is. Gedurende de laatste 5 uur wordt de resterende 6% van het vochtgehalte, of 11 lbs (5 kg) water, verwijderd. Bij een gemiddelde druk van ongeveer 0,65 mbar ontstaat 2000 m3 /h damp. Er zijn twee mogelijkheden:
a)Een blijft werken met de bovengenoemde stuwpomp. De totale einddruk stabiliseert zich op een waarde die overeenkomt met de evoluerende hoeveelheid waterdamp. Men wacht tot een druk van ca. 6,5 · 10-2 mbar is bereikt, wat natuurlijk langer duurt.
b)Vanaf het begin wordt een iets grotere stuwpomp gekozen (bv. een stuwpomp met een pompsnelheid van 2000 m3 /h is geschikt). Voor grotere hoeveelheden papier (bijvoorbeeld 11.023 lbs of 5000 kg) is een dergelijk pompsysteem geschikt dat bij een pompsnelheid voor waterdamp tot 20.000 m3 /h de druk automatisch verlaagt van 27 tot 10 -2 mbar. De totale droogtijd neemt aanzienlijk af bij het gebruik van dergelijke pompen.
Grondbeginselen van vacuümtechnologie
Download ons eBook 'Grondbeginselen van vacuümtechnologie' om de basisprincipes en processen van vacuümpompen te ontdekken.
Referenties
- Vacuümsymbolen
- Verklarende woordenlijst
- Referenties en bronnen
Vacuümsymbolen
Vacuümsymbolen
Een woordenlijst van symbolen die vaak worden gebruikt in vacuümtechnologieschema's als visuele weergave van pomptypen en onderdelen in pompsystemen
Verklarende woordenlijst
Verklarende woordenlijst
Een overzicht van de meeteenheden die in vacuümtechnologie worden gebruikt en wat de symbolen betekenen, evenals de moderne equivalenten van historische eenheden
Referenties en bronnen
Referenties en bronnen
Referenties, bronnen en verdere lectuur met betrekking tot de fundamentele kennis van vacuümtechnologie
Vacuümsymbolen
Een woordenlijst van symbolen die vaak worden gebruikt in vacuümtechnologieschema's als visuele weergave van pomptypen en onderdelen in pompsystemen
Verklarende woordenlijst
Een overzicht van de meeteenheden die in vacuümtechnologie worden gebruikt en wat de symbolen betekenen, evenals de moderne equivalenten van historische eenheden
Referenties en bronnen
Referenties, bronnen en verdere lectuur met betrekking tot de fundamentele kennis van vacuümtechnologie