Trocknen von Dispersionen -2- Sprühtrocknung Flashcards
(18 cards)
Upstream beim Sprühtrockner?
o Konditionieren der Trocknungsluft (erhitzen, entfeuchten): Wärmetauscher, Kondensator
o Aufkonzentrieren des Fluids, um weniger Wasser durch Trocknen entfernen zu müssen
beim Eindampfen kann Wärme besser rückgewonnen werden1: i.d.R. Fallstromverdampfer o Vorerwärmung des Fluids zur besseren Zerstäubung Viskosität ↓: Wärmetauscher
Downstream beim Sprühtrockner?
o Feingutabscheidung1: Zyklon
o Feingutrückführung
o Evtl. Nachtrocknen des Pulvers: Fließbett intern und/oder extern (s. Kapitel 2.4) o Evtl. Agglomeration des Pulvers: Fließbett, evtl. Strahlagglomerationsdüse2
o Luftrückführung: Ventilator Konditionierung aus Upstream
Ziel des Zerstäubens beim Sprühtrocknen?
Ziel: Oberfläche vergrößern → schnellerer Wärme- und Stoffübergang kurze Trocknungs- & damit Verweilzeit in der Trocknungszone (Sekunden)
Was ist wichtig bei der Partikelgrößenverteilung beim Sprühtrocknen?
- enge Tropfengrößenverteilungen beim Zerstäuben
-> gleichmäßige Trocknung aller Tropfen
!kleine Tropfen übertrockenen und werden heiß. Große tropfen trocknen nicht vollständig!
Welche Kräfte müssen bei der Zerstäubung von Flüssigkeiten überwiegen?
Prinzipiell müssen zur Zerstäubung der Flüssigkeit die deformierenden Kräfte die formerhaltenden Kräfte überwiegen.
Woraus resultieren die deformierenden und formhaltenden Kräfte?
Deformierende Kräfte resultieren aus der Strömungsgeschwindigkeit des Fluids (charakterisiert durch die Re-Zahl). Formerhaltende Kräfte werden in der Oh-Zahl beschrieben.
Welches Diagramm zeit an, wann es zur welcher Tropfenbildung beim Zerstäuben kommt?
Das Ohnesorgediagramm zeigt, wann es zum Zertropfen, Zerwellen oder Zerstäuben kommt.
Der Volumenstrom ist über die Bernoulli-Gleichung an den Druck gekoppelt und Mit steigendem Viskosität des Feedstroms nimmt der Druckverlust zu was hat das zur Folge?
- Variation im Durchfluss bedingt Änderung der TropfengrößeAbhilfe nur durch Zu- und Ab- schalten von einzelnen Düsen
- Kleine Tropfen nur bei kleinen Düsenauslassdurchmessern (Verblockungsgefahr) oder hohen Drücken (Energiebedarf)
- Feed-Viskosität ist beschränkt.
Charakteristika von Hohlkegel-Druckdüsen sind?
- Kleine Tropfen, enge Tropfengrößenverteilung
- Energieeffiziente Zerstäubung
- Geringe Verstopfungsneigung
- Einfacher Aufbau (ein bischen wie hydrozyklon)
- Limitiert auf geringe Viskositäten des Feeds (ca. 60 mPa.s bei Zerstäubungsbedingungen)
Wie funktionieren pneumatischen Düsen?
Zerstäubungsgas expandiert bei austritt und überträgt einen impuls an die Flüssigkeit und zerreißt damit den Strahl.
Relativgeschwindigkeit entscheidend -> hohe Gasmassenströme benötigt
Wie funktionieren pneumatischen Düsen?
Zerstäubungsgas expandiert bei austritt und überträgt einen impuls an die Flüssigkeit und zerreißt damit den Strahl. Im Strahl sind die Tropfengrößen sehr unterschiedlich.
Relativgeschwindigkeit entscheidend -> hohe Gasmassenströme benötigt
Vorteil von pneumatischen Düsen?
Die resultierenden Tropfendurchmesser d sind deutlich kleiner als der Düsenauslass
» eignet sich gut für Materialien, die höher viskos sind und/oder die Düsen leicht verstopfen.
Vorteile der innenmischenden pneumatischen Düsen?
• sehr wartungsarm, da geringe Verstopfungsneigung (‚flexibler‘ Düsendurchmesser)
• geringe Gasmengen und Flüssigkeitsdrücke (Kosten)
• Durchsatz und gebildete Tropfengröße über weiten Bereich unabhängig von Viskosität des
Feeds
• Geeignet zur Zerstäubung von Feed-Strömen mit deutlich erhöhten Viskosität
! ausreichend hohe ALR!
Wie funktionieren Zentrifugalzerstäuber?
die Flüssigkeit wird zentral zugeführt und über Zentrifugalkräfte nach außen beschleunigt.
Es bilden sich Flüssigkeitslamellen beim Austritt aus dem Zerstäuber, die in Tropfen zerfallen.
Mit steigendem Flüssigkeitsvolumenstrom kommt es bei Zentrifugalzerstäubern zu?
- Rinnsalbildung»_space; große, unregelmäßige Tropfen
- Abtropfen mit Flüssigkeitsfaden»_space; große und kleine Tropfen
- Fadenbildung»_space;Rayleighzerfall des Fadens
- Randwulstbildung
- Aerodynamisches Zerwellen
- Turbulentes Zerstäuben
Wie wirken sich die verschiedenen Düsen auf die Turmbauweise aus?
- Zentrifugalzerstäuber: Um ein Anhaften der Partikel an der Sprühturmwand zu vermeiden, werden hohe Trocknungsluft-Massenstöme benötigt . Die Türme sind entsprechend auch eher breit als hoch „Scheibenturm“
- Druck- oder pneumatische Düsen: „Düsentürme“ sind hoch und dünn
Was ist der energetische Wirkungsgrad?
wird definiert über die Leistung, die in der neu geschaffenen Oberfläche der Tropfen steckt bezogen auf die Leistung, die technisch dafür aufgebracht wird.
Hierbei addiert man die Anteile, die in die flüssige Phase (PL) und in die Gasphase (PG) gesteckt werden. Bei der Druckzerstäubung ist beispielsweise nur PL, bei pneumatischer Zerstäubung nur PG relevant.
Wie sind die Werte für typische energetische Wirkungsgrade?
Typische Wirkungsgrade liegen bei e ≈ 0,05 für Druck- und 0,001 < e < 0,005 für pneumatische Düsen und damit im Prozent- bzw. Promille-Bereich.
