مواد پردازش شده توسط تجهیزات خشک کن بی شمار هستند. علاوه بر تفاوت در خواص فیزیکوشیمیایی مواد مختلف و الزامات محصول، خواص ترموفیزیکی مواد در طول فرآیند خشک کردن و مواد مورد نیاز برای تجهیزات سیستم خشک کردن در طول گرمایش نیز ملاحظات کلیدی برای طراحان است. این مقاله روش هایی را برای انتخاب مواد در تجهیزات خشک کن برای مرجع طراحان پیشنهاد می کند.
ویژگی های تجهیزات خشک کن
تا به امروز، صدها نوع از تجهیزات خشک کن با موفقیت توسعه یافته اند که بیش از صد مورد آن معمولاً در تولید صنعتی استفاده می شود. همچنین روش های مختلفی برای طبقه بندی تجهیزات خشک کن وجود دارد. بر اساس روش انتقال حرارت در فرآیند خشک کردن، می توان آنها را به خشک کن های همرفتی (مانند خشک کن های جریان هوا، خشک کن های اسپری، خشک کن های سریع چرخشی، خشک کن های بستر سیال و غیره)، خشک کن های رسانایی (مانند خشک کن های چنگکی، خشک کن های غلتکی) و خشک کن های تشعشعی (مانند خشک کن های مایکروویو، خشک کن های مادون قرمز دور{3}) تقسیم کرد. علاوه بر این، تجهیزات خشک کردنی وجود دارد که چندین روش انتقال حرارت را ترکیب می کند، مانند خشک کن های پارویی.
اکثریت قریب به اتفاق خشک کن ها تجهیزات غیر استاندارد هستند، عمدتاً به این دلیل که هر خشک کن مواد مختلفی را پردازش می کند، و بسیاری از شرایط خشک کردن بسته به ماده تغییر می کند که منجر به تغییر در ساختار و مواد خشک کن می شود. بنابراین، برای تعیین پارامترهای مختلف خشک کن، لازم است که پارامترهای خاص ماده ای که قرار است خشک شود، مانند حالت ماده، انواع رطوبت، توان عملیاتی، ویژگی های مواد در طول فرآیند خشک کردن، وجود خورندگی، قابلیت اشتعال و انفجار، تولید الکتریسیته ساکن، الزامات خاص محصول و دمای حساس به حرارت مواد، به وضوح تعریف شود. به همین دلیل، بسیاری از خشک کن ها نمی توانند-تولید انبوه شوند. بنابراین، در فرآیند طراحی باید به ویژگی مواد و سازگاری آن با شرایط کاری توجه شود.
روش انتخاب مواد مورد استفاده در تجهیزات خشک کردن-به خوبی شناخته شده است. مواد تجهیزات خشک کن یک عنصر حیاتی در هزینه واحد خشک کن است و انتخاب مواد معقول وسیله مهمی برای کنترل قیمت تجهیزات است. به طور کلی، هنگام انتخاب مواد برای تجهیزات خشک کردن باید جنبه های زیر در نظر گرفته شود: برآوردن نیازهای مواد در حال پردازش. وظیفه اصلی تجهیزات خشک کردن خشک کردن یک ماده معین است. از آنجایی که خشک کن ها انواع مختلفی از مواد را مدیریت می کنند و زمینه های بسیاری مانند غلات، مواد غذایی، داروسازی، مواد شیمیایی، محصولات جنگلی، کاغذ و متالورژی را پوشش می دهند، تعداد محصولات بی شمار است. الزامات برای مواد خشک شده بسیار متفاوت است. به عنوان مثال، معرف های شیمیایی، داروها، مواد الکترونیکی و مواد سرامیکی الکتریکی نباید در طول فرآیند خشک کردن با یون های آهن مخلوط شوند. بنابراین، در انتخاب تجهیزات باید از مواد فولاد کربنی اجتناب شود. علاوه بر این، اگر رطوبت موجود در مواد حاوی اسیدها، قلیایی ها، نمک ها یا حلال های آلی باشد، می تواند مواد فلزی مختلف را خورده کند. این خوردگی به ویژه در هنگام گرم شدن تشدید می شود. بنابراین، مواد مناسب باید بر اساس ویژگی های رطوبت موجود در مواد انتخاب شوند.
در مورد انتخاب مواد بر اساس نوع خشک کن، همانطور که قبلا ذکر شد، انواع مختلفی از خشک کن ها وجود دارد که هر کدام اصول کار متفاوتی دارند. بنابراین، هنگام انتخاب مواد باید به طور کامل در نظر گرفته شود. به عنوان مثال، هنگام خشک کردن اکسید منیزیم در خشک کن جریان هوا، سرعت بالای مواد در لوله جریان هوا و سختی اکسید منیزیم باعث سایش شدید در خم لوله خشککن میشود. بنابراین، یک ساختار{3}}مقاوم در برابر سایش یا مواد مقاوم در برابر سایش باید برای این ناحیه طراحی شود. علاوه بر این، فولاد ضد زنگ رسانایی حرارتی قابل توجهی کمتری نسبت به فولاد کربنی دارد. بنابراین، در تجهیزات خشک کردنی که رسانش روش اصلی انتقال حرارت است، اگر فولاد ضد زنگ به عنوان ماده اصلی انتخاب شود، منطقه تبادل حرارتی باید بر اساس هدایت حرارتی فولاد ضد زنگ محاسبه شود. مثالهای مهندسی نشان میدهند که هنگام انتخاب مبدلهای حرارتی بخار، فولاد ضد زنگ به 30 درصد مساحت سطح بیشتری نسبت به فولاد کربنی نیاز دارد.
انتخاب مواد برای فرآیند خشک کردن بسته به مواد و شرایط خشک کردن متفاوت است. من زمانی یک خشک کن با دمای بالا طراحی کردم که به طور همزمان نمک های معدنی را خشک می کند و واکنش پلیمریزاسیون را آغاز می کند. دمای هوای خشک کردن مورد نیاز بالای 800 درجه بود که استفاده از فولاد ضد زنگ گران قیمت- مقاوم در برابر درجه حرارت بالا را ضروری می کرد. با این حال، با توجه به اینکه همه محفظههای خشککن در ناحیه دمای بالا قرار ندارند، محاسبات نشان داد که مواد مقاوم در برابر درجه حرارت بالا فقط در ناحیه دمای بالا استفاده میشوند. اکنون بیش از یک سال است که به طور عادی کار می کند.
انتخاب متریال بر اساس محیط نصب تجهیزات: در بسیاری از موارد حتی در صورت رعایت شرایط فوق، الزامات محیط نصب تجهیزات بر روی مصالح باید در نظر گرفته شود. اگر تجهیزات در یک کارخانه شیمیایی نصب شده باشد، خورندگی محیط برای تجهیزات، سیستم کنترل و سیستم الکتریکی باید به دقت در نظر گرفته شود تا یک راه حل طراحی معقول ایجاد شود.
روش های حفاظت در برابر خوردگی تجهیزات خشک کن: بیشتر تجهیزات خشک کن از قطعات، صفحات و سیلندرهای جوش داده شده تشکیل شده است. عملیات محافظت در برابر خوردگی برای خشک کن ها با کاربردهای مختلف ضروری است. در زیر برخی از تجربیات در حفاظت از خوردگی مواد و روش های ساخت آورده شده است.
فسفاته کردن{0}}فرایند غیرفعال سازی: در ساخت خشک کن های بستر سیال ارتعاشی، 70 درصد قطعات از فولاد کربنی ساخته شده است. زمان چرخش طولانی بین فرآیندها منجر به تشکیل مقدار زیادی زنگ روی سطح می شود که نیاز به کار دستی قابل توجهی برای زدودن زنگ قبل از رنگ آمیزی دارد. فسفاته کردن-غیرفعال کردن، از طریق یک واکنش الکتروشیمیایی، زنگزدگی-قطعات فولادی پوشیده شده را در یک مرحله درمان میکند و رنگ فلزی اصلی را آشکار میکند و همزمان یک لایه ضد زنگ متراکم تشکیل میدهد. این فیلم می تواند بیش از ده روز در معرض هوای مرطوب بدون زنگ زدن مقاومت کند. عملکرد آن ساده است، محیط کار را بهبود می بخشد، شدت کار را کاهش می دهد و باعث صرفه جویی در نیروی انسانی و منابع می شود. محلول غیرفعالسازی{10}}فسفاته حاوی امولسیفایرها، مولیبداتها، فسفاتهای محلول و اسیدهای مختلف است. این روش نه تنها برای انواع ماشین های فوق الذکر قابل استفاده است، بلکه می تواند برای حفاظت در برابر خوردگی سایر سازه ها یا قاب های مشابه نیز مورد استفاده قرار گیرد.
کاربرد پوشش پودری الکترواستاتیک در ساخت تجهیزات خشک کن: رنگ های سنتی مایعاتی هستند که حاوی مقادیر زیادی استر، کتون و هیدروکربن هستند و مشکلات متعددی را در تولید، ذخیره سازی، حمل و نقل و ساخت و ساز ایجاد می کنند. آنها قابل اشتعال، انفجاری و بسیار ناایمن هستند. به دلیل سمی بودن آنها در اتمسفر فرار می شوند و محیط را به شدت آلوده می کنند. بنابراین، تولیدکنندگان داخلی و بینالمللی پوششها به توسعه انواع جدیدی از پوششها که کمتر یا بدون راهحل استفاده میکنند، متعهد هستند. یکی از این نوع پوشش های جدید، پوشش پودری است.
روکش بالایی یک خشک کن بستر سیال ارتعاشی عمدتاً از فولاد ضد زنگ سرد-نوردیده شده است که در نتیجه هزینه بالایی دارد. دلیل استفاده از فولاد ضد زنگ به جای فولاد کربن معمولی این است که تجهیزات در حین کار با مواد و گازهای مختلف خورنده در تماس خواهند بود و فولاد ضد زنگ دارای مقاومت در برابر خوردگی عالی است. بنابراین، از فولاد ضد زنگ نورد سرد-استفاده می شود.
پاشش الکترواستاتیک پوشش های پودری رزین پلی استر روی فولاد کربن معمولی مقاومت خوردگی قابل مقایسه با فولاد ضد زنگ را به دست می آورد. از آنجایی که این نوع پوشش پودری سخت، بادوام و دارای خواص تزئینی خوب و همچنین مقاومت عالی در برابر آب و هوای بیرونی و مقاومت در برابر حرارت، همراه با مقاومت عالی در برابر خوردگی، مقاومت در برابر گچ، براقیت و عملکرد رنگ است، پاشش پودر الکترواستاتیک برای محافظت در برابر خوردگی پوسته های خشک کن کاملا مناسب است.
بحث در مورد جوشکاری نیکل آستنیتی-فولاد ضد زنگ کروم بسیاری از اجزای تجهیزات خشک کردن سازه های فلزی جوش داده شده هستند، که اکثر ورق ها 1Cr18Ni9Ti (نوع 18-8) هستند. مشکلات خوردگی و شکست اغلب در طول فرآیند جوشکاری رخ می دهد. این به طور جدی طول عمر و عملکرد محصول را تحت تاثیر قرار می دهد. تفاوت بین فولاد زنگ نزن آستنیتی و فولاد کربن معمولی در هدایت حرارتی ضعیف، ضریب انبساط حرارتی زیاد در طول گرمایش و مقاومت الکتریکی بالا نهفته است. با توجه به این ویژگی ها، فرآیندهای جوشکاری خاصی برای فولاد آستنیتی مورد نیاز است. خوردگی بین دانه ای یکی از مشکلات اصلی فولادهای پر آلیاژ است. در حالی که این فولاد خود مقاومت به خوردگی بالایی دارد، فرآیند جوشکاری این مقاومت را کاهش می دهد. اشکال خوردگی در حین جوشکاری فولاد آستنیتی عبارتند از: خوردگی کلی، موضعی و بین دانه ای. یک کارخانه داخلی تجهیزات خشک کن را از خارج وارد کرد. روش های جوشکاری نامناسب به ریزساختار قاب فولادی ضد زنگ فیلتر کیسه ای آسیب رسانده و باعث خوردگی بین دانه ای می شود. در طول فرآیند خشک کردن، مواد حاوی اجزای اسیدی بود که منجر به شکستن سریع قاب فولادی شد.
نتیجه گیری از آنجایی که فناوری خشک کردن به وضعیت فعلی خود رسیده است، به عنوان یک فناوری مهندسی، موفقیت آن نه تنها به سطح تئوری خشک کردن، بلکه به ساختار تجهیزات، انتخاب مواد و روش های ساخت نیز بستگی دارد. با توجه به عوامل مختلف، تدوین یک برنامه تولید معقول از اهمیت اقتصادی قابل توجهی برخوردار است.