Como selecionar uma bomba de vácuo para aplicações de secagem
Fundamentalmente, devemos distinguir entre processos de secagem e processos de secagem de curto prazo que podem exigir várias horas ou até mesmo dias. Independentemente da duração da secagem, todos os processos de secagem ocorrem aproximadamente conforme descrito na página pertinente.
Como exemplo de uma aplicação, a secagem de sal (secagem de curto prazo) é descrita, sendo este um processo de secagem já comprovado.
Secagem de sal
Primeiro, 881 lbs (400 kg) de sal finamente dividido com um teor de água de cerca de 8% em massa devem ser secos no menor tempo possível (cerca de 1 hora) até que o teor de água seja inferior a 1% em massa. A evolução esperada da água é de cerca de 61 lbs (28 kg). O sal na câmara é agitado continuamente durante o processo de secagem e aquecido a cerca de 80 °C (176 °F). O sistema de vácuo é desenhado esquematicamente na Fig. 2.78.
Fig. 2.78 Diagrama de vácuo para secagem de sal. Combinação de bombas composta de bomba tipo roots, condensador e bomba de êmbolo rotativo para comutação gradual do processo de bombeamento.
- Câmara de vácuo com enchimento de sal
- Bomba tipo roots
- Condensadores
- Válvula de estrangulamento
- Bomba de palheta rotativa
Durante o primeiro quarto do tempo de secagem, muito mais da metade da quantidade de vapor de água é liberada. Então, o condensador é a principal bomba real. Devido à alta temperatura do vapor de água e, no início da secagem, à pressão muito alta do vapor de água, a eficiência da condensação do condensador aumenta significativamente. Na Fig. 2.78 entende-se que um condensador de 2 m2 de superfície de condensação pode condensar cerca de 3 galões (15 l) de água a uma pressão de entrada de 100 mbar em 15 minutos. No entanto, durante esse processo inicial, é necessário garantir que a pressão de vapor de água na porta de entrada da bomba rotativa não exceda sua tolerância a vapor de água de 60 mbar. Isso é garantido pela regulagem da pressão de entrada das bombas de palheta rotativa usando a válvula de estrangulamento. Como a bomba de apoio precisa bombear apenas a pequena parte dos gases não condensáveis nesta fase, uma bomba de palheta rotativa SOGEVAC SV65B será suficiente. Com o aumento do tempo de processo, a evolução do vapor de água diminui, assim como a pressão do vapor de água no condensador. Depois que a pressão da água na câmara cai abaixo de 27 mbar, a bomba tipo roots é ligada. Assim, o vapor de água é bombeado mais rapidamente para fora da câmara, a pressão aumenta nos condensadores e a sua eficiência de condensação aumenta novamente. Os condensadores são isolados por uma válvula quando seu vapor de água atinge sua pressão de vapor de saturação. Nesse ponto, há uma pressão de vapor de água na câmara de apenas cerca de 4 mbar, e o bombeamento é realizado pela bomba tipo roots com uma bomba de apoio de lastro de gás até que a pressão de vapor de água atinja cerca de 0,65 mbar. A partir da experiência, pode-se supor que o sal atingiu agora o grau desejado de secura.
A tecnologia de bomba a seco de hoje permite fazer o mesmo processo sem a necessidade da válvula de estrangulamento. Por exemplo, usando uma bomba de parafuso a seco VARODRY VD65, o processo pode ser feito sem a necessidade complexa de regulagem de pressão. Durante as primeiras fases do processo, a tolerância de vapor da bomba será excedida em pouco tempo. Isso causará alguma condensação de água dentro da bomba. Eles serão bombeados para fora pelo VARODRY, que simplesmente secará mais tarde quando a pressão diminuir.
Secagem de papel
Se as bombas tiverem o tamanho correto para uma execução de processo mais longa, é conveniente dividir a execução do processo em seções características. Como exemplo, a secagem de papel é explicada a seguir, onde o papel tem um teor de umidade inicial de 8%, e o reservatório tem o volume V.
1. Evacuação
A bomba de apoio deve ser adequadamente dimensionada em relação ao volume do reservatório e ao tempo de bombeamento desejado. Esse tempo de bombeamento é organizado de acordo com a duração desejada do processo: se o processo tiver que ser concluído após 12 -15 horas, o tempo de bombeamento não deve durar mais de 1 hora. O tamanho da bomba de apoio pode ser facilmente calculado de acordo com a página desse tópico.
2. Pré-secagem
Durante a pré-secagem – dependendo da região de pressão na qual o trabalho é realizado – cerca de 75% da umidade é retirada. Essa pré-secagem deve ocupar o primeiro terço do tempo de secagem. A taxa na qual a pré-secagem é realizada depende quase exclusivamente da suficiência do fornecimento de calor. Para a pré-secagem de 1 tonelada de papel em 5 h, 132 lbs (60 kg) de água devem ser evaporados; ou seja, é necessário um gasto de energia de cerca de 40 kWh para evaporar a água. Como o papel deve ser aquecido a uma temperatura de cerca de 120 °C (248 °F) ao mesmo tempo, uma média de cerca de 20 kW deve ser fornecida. A evolução média do vapor por hora é de 26 lbs (12 kg). Portanto, um condensador com uma capacidade de 33 lbs (15 kg)/h deve ser suficiente. Se o papel for suficientemente pré-aquecido (talvez por secagem com circulação de ar) antes da evacuação, na primeira hora de secagem, deve-se prever uma dupla evolução do vapor.
3. Secagem principal
(2.37)
(2.38)
Se, no segundo estágio, em mais 5 horas, a pressão cair de 20 para cerca de 5,3 mbar e 75% da umidade total (isto é, 19% da umidade total de 33 lbs (15 kg) deve ser retirada, a bomba deve, de acordo com as equações (2.37) e (2.38), tenha uma velocidade de bombeamento de
De acordo com a equação 1.7, 33 lbs (15 kg) de vapor de água corresponde a 15 °C (59 °F) a uma quantidade de vapor de água de
Portanto, a bomba tipo roots seria a bomba adequada. A umidade restante permitida no produto determina a pressão máxima atingível. A relação entre a pressão máxima e a umidade restante é fixa para cada produto, mas diferente de produto para produto. A Leybold possui muitos anos de experiência em aplicações nessa área. Suponha que seja necessário um teor de umidade residual de 0,1%, para o qual a pressão máxima necessária seja de 6 · 10-2 mbar. Durante as últimas 5 horas, os 6% restantes do teor de umidade, ou 11 lbs (5 kg) de água, são removidos. A uma pressão média de cerca de 0,65 mbar, 2000 m3/h de vapor são liberados. Duas possibilidades são oferecidas:
a) Continua-se trabalhando com a bomba tipo roots mencionada acima. A pressão total máxima se estabelece em um valor de acordo com a evolução da quantidade de vapor de água. Aguarda-se até atingir uma pressão de cerca de 6,5 · 10-2 mbar, o que naturalmente demora mais tempo.
b) Desde o início, é escolhida uma bomba tipo roots um pouco maior (por exemplo, uma com velocidade de bombeamento de 2000 m3/h é adequada). Para quantidades maiores de papel (11.023 lbs ou 5000 kg, por exemplo), esse sistema de bombeamento será adequado, o que, a uma velocidade de bombeamento de vapor de água de até 20.000 m3/h, reduz automaticamente a pressão de 27 para 10-2 mbar. Todo o tempo necessário para secagem é significativamente reduzido ao usar essas bombas.
Fundamentos da tecnologia de vácuo
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Referências
- Símbolos de vácuo
- Glossário de unidades
- Referências e fontes
Símbolos de vácuo
Um glossário de símbolos normalmente usados em diagramas de tecnologia de vácuo como uma representação visual dos tipos de bomba e peças em sistemas de bombeamento
Glossário de unidades
Uma visão geral das unidades de medida usadas na tecnologia de vácuo e o que os símbolos significam, bem como os equivalentes modernos das unidades históricas
Referências e fontes
Referências, fontes e leitura adicional relacionadas aos conhecimentos fundamentais da tecnologia de vácuo
