Zakład produkujący żywność tracił prawie 4 procent każdej partii w postaci pyłu i połamanych granulek podczas przenoszenia z mieszalnika na linię pakującą. Problemem nie był etap mieszania; była to linia transportująca fazę rozcieńczoną, pracująca z szybkością 22 m/s, pozwalająca każdej cząstce uderzać w ściankę rury i każde jej zagięcie. Po przejściu na transport pneumatyczny w fazie gęstej straty produktu spadły poniżej 0,5 procent, a żywotność rur wydłużyła się z około jednego roku do ponad czterech. Wynik ten jest typowy dla materiałów, które są ścierne, kruche lub podatne na segregację: faza gęsta przemieszcza te same ciała stałe z ułamkiem prędkości, więc cząstki przesuwają się po linii w postaci upakowanych ślimaków, zamiast zderzać się z armaturami z dużą prędkością.
Co to jest transport pneumatyczny w fazie gęstej?
Przenoszenie pneumatyczne w fazie gęstej to metoda przenoszenia sypkich proszków i granulek przy niskiej prędkości i wysokim ciśnieniu. Materiał nie jest zawieszony w strumieniu powietrza. Zamiast tego sprężarka lub dmuchawa dostarcza powietrze pod ciśnieniem około 2 do 8 barów (30 do 100 psig), przepychając wypełnioną kolumnę produktu przez rurociąg. Materiał przemieszcza się w postaci wydm wzdłuż dna rury lub w postaci ślimaków o pełnym przekroju oddzielonych kieszeniami powietrznymi.
Gęstość przenoszenia w linii wynosi zazwyczaj około 50 procent gęstości nasypowej materiału w stanie spoczynku, dlatego też metodę tę nazywa się „gęstą”. Prędkości produktu zwykle mieszczą się w zakresie od 1 do 8 m/s, w porównaniu z 15 do 35 m/s w przypadku transportu w fazie rozcieńczonej. To połączenie wysokiego ciśnienia i małej prędkości chroni zarówno produkt, jak i rurę.
Faza gęsta a faza rozcieńczona: co właściwie się zmienia
Najprostszym sposobem porównania obu metod jest sposób przemieszczania się produktu. W fazie rozcieńczonej materiał jest całkowicie zawieszony i podąża za strumieniem powietrza, dzięki czemu poszczególne cząstki przemieszczają się szybko i zderzają się ze ścianką rury. W fazie gęstej materiał jest wypychany do przodu w postaci wolno poruszających się korków, a większość energii powietrza zamieniana jest na ciśnienie, a nie na prędkość.
| Parametr | Faza rozcieńczona | Faza gęsta |
|---|---|---|
| Prędkość produktu | 15-35 m/s | 1-8 m/s |
| Ciśnienie powietrza | 0,2-1 bara | 2-8 barów |
| Stosunek produktu do powietrza | Niski | Wysoka |
| Zużycie komponentów | Wysoka | Niski |
| Degradacja produktu | Wysoka | Niski |
| Koszt sprężania powietrza | Niskier | Wysokaer |
| Typowa odległość transportu | Krótkie do średnich | Średnie do długie |
Wyższy koszt sprężania powietrza jest głównym powodem, dla którego faza gęsta nie jest instalowana wszędzie. Oszczędności wynikają ze zmniejszonego zużycia, mniejszego uszkodzenia produktu i mniejszej konserwacji łuków, przełączników i zaworów obrotowych.
Jak działa system gęstej fazy
System fazy gęstej składa się z trzech podstawowych elementów: zbiornika ciśnieniowego lub zbiornika rozdmuchowego, który podaje materiał do linii, źródła sprężonego powietrza i punktów wtrysku powietrza wzdłuż rurociągu. Cykl operacyjny jest prosty:
- Zbiornik rozdmuchowy jest napełniany podczas odpowietrzania do atmosfery.
- Zawór wlotowy zamyka się, a sprężone powietrze zwiększa ciśnienie w naczyniu.
- Gdy ciśnienie w zbiorniku pokona opór rurociągu, materiał zostanie wypchnięty ze zbiornika do rurociągu.
- Punkty wtrysku powietrza wzdłuż rury uwalniają powietrze w pewnych odstępach, utrzymując kolumnę materiału w ruchu w postaci korków i zapobiegając jej zbrylaniu.
Punktem, który wciąż powoduje zamieszanie, jest różnica między zbiornikiem przedmuchowym a pracą w prawdziwej fazie gęstej. Użycie samego zbiornika przedmuchowego nie gwarantuje zachowania w gęstej fazie. Jeśli prędkość powietrza jest wystarczająco duża, aby zawiesić materiał, system działa w fazie rozcieńczonej, nawet jeśli jest zasilany ze zbiornika ciśnieniowego. Decydującym czynnikiem jest prędkość, a nie rodzaj podajnika.
Które materiały przynoszą największe korzyści
Faza gęsta nie jest właściwym wyborem dla każdego produktu. Zarabia na kosztach operacyjnych na materiałach, które w przeciwnym razie uległyby uszkodzeniu lub uszkodziłyby linię. Szczególnie dobrze nadają się cztery kategorie:
- Produkty ścierne takie jak tlenek glinu, piasek krzemionkowy i wiele innych półprodukty chemiczne . Niska prędkość oznacza mniejszą erozję rur, zwłaszcza na zakrętach.
- Produkty kruche i delikatne w tym granulki farmaceutyczne , kawa rozpuszczalna i cząstki powlekane. Delikatne działanie pchające zachowuje wielkość cząstek i redukuje kurz.
- Mieszane partie które mają tendencję do segregacji, gdy przepływa przez nie powietrze. Gęsta faza minimalizuje klasyfikację cząstek typową dla strumieni o dużej prędkości.
- Miękkie i ściśliwe materiały takich jak wiele proszków spożywczych i granulatów polimerowych, które odkształcają się lub rozmazują pod wpływem uderzenia w fazie rozcieńczonej.
Głównym wyjątkiem są drobne, bardzo spoiste proszki. Zamiast czystych ślimaków mogą tworzyć stabilne łuki. Z tego powodu próba przenoszenia rzeczywistego produktu nie jest opcjonalna; jest to jedyny niezawodny sposób sprawdzenia, czy faza gęsta będzie działać i prawidłowego dobrania rozmiaru linii.
Dopasowanie sposobu transportu do Twojej linii
Przed podjęciem decyzji o zastosowaniu systemu z pełną fazą gęstą inżynierowie instalacji powinni porównać odległość przenoszenia i zachowanie produktu z prostszym sprzętem. W przypadku krótkich odległości przenoszenia przenośnik próżniowy stanowi niedrogą alternatywę pneumatyczną i jest szeroko stosowany do przenoszenia proszków z worków, pojemników lub małych urządzeń procesowych bez wydostawania się pyłu.
Transport próżniowy jest zwykle ograniczony do odległości poniżej 30 metrów, ale w tym zakresie pozwala uniknąć wydatków kapitałowych związanych ze zbiornikiem ciśnieniowym i stacją kompresorową, a także można go łatwo wyczyścić pomiędzy zmianami produktu.
Od strony mechanicznej przenośnik ślimakowy zapewnia niezawodny, zamknięty sposób podawania materiału z kontrolowaną szybkością do blendera, granulatora lub maszyny pakującej. Przenośniki ślimakowe są często używane do krótkich, poziomych lub pochyłych transportów, gdzie produkt przepływa swobodnie, a układ jest stały.
Przenośnik ślimakowy granulatu spożywczego LS do transportu materiałów na małe odległości Ten przenośnik ślimakowy ze stali nierdzewnej nadaje się do kontrolowanego podawania sypkich suchych proszków i granulek na krótkich, poziomych lub nachylonych trasach, uzupełniając dłuższe systemy fazy gęstej w zakładach spożywczych, chemicznych i farmaceutycznych. Zobacz produkt → W przypadku długich serii, dużej wydajności lub produktów, które nie tolerują obsługi mechanicznej, preferowanym wyborem pozostaje faza gęsta. Wiele zakładów spożywczych, chemicznych i farmaceutycznych stosuje kombinację: transport próżniowy lub ślimakowy dla krótkich odcinków, faza gęsta dla głównej linii między budynkami lub silosami.
Kluczowe uwagi przed zakupem
W przypadku specyfikacji systemu z gęstą fazą dyskusja z dostawcą powinna rozstrzygnąć co najmniej cztery punkty przed wyceną jakiegokolwiek sprzętu.
- Dopływ powietrza. Faza gęsta wymaga źródła powietrza pod wyższym ciśnieniem niż faza rozcieńczona. Zdecyduj, czy uruchomić dedykowaną sprężarkę, czy skorzystać z powietrza zakładowego. Dedykowane zasilanie jest zwykle bardziej niezawodne, ponieważ ciśnienie powietrza w instalacji zmienia się podczas uruchamiania i zatrzymywania innych urządzeń.
- Układ linii. Każde zagięcie zwiększa opór i zapewnia ślimakom miejsce do przeciągnięcia. Utrzymuj zagięcia na minimalnym poziomie, używaj kolanek o dużym promieniu, a w przypadku produktów ściernych instaluj wymienne elementy ścieralne lub łuki z wyściółką ceramiczną.
- Testowanie materiałów. Nigdy nie wymiaruj linii gęstej fazy na podstawie samej gęstości nasypowej. Rozkład wielkości cząstek, zawartość wilgoci, spójność i kruchość wpływają na tworzenie się czopów. Kontrolowana próba na rzeczywistym produkcie to jedyny niezawodny sposób na ustawienie średnicy przewodu, przepływu powietrza i ciśnienia.
- Jakość komponentów. Zawór spustowy zbiornika przedmuchowego, złączki wtrysku powietrza i łuki rurociągu ulegają uszkodzeniu najwcześniej w przypadku pracy ze ścierniwem. Określ komponenty przystosowane do ciśnienia roboczego i zaprojektowane z myślą o szybkiej wymianie.
Koszty operacyjne również należy ocenić uczciwie. Układy fazy gęstej zwykle wymagają większych sprężarek i większej ilości energii na przenoszoną tonę niż faza rozcieńczona. Zwrot kosztów wynika z mniejszych strat produktu, niższych kosztów konserwacji i mniejszej liczby blokad linii. Zakłady wytwarzające produkty ścierne lub delikatne zazwyczaj odzyskują różnicę w pierwszym pełnym cyklu produkcyjnym.
Decydujące pytanie jest proste: co robi Twój produkt, gdy porusza się z prędkością 25 m/s? Jeśli odpowiedzią jest pęknięcie, kurz, segregacja lub szybkie zużycie rur, transport pneumatyczny w fazie gęstej jest wart wyższej inwestycji w sprężarkę. Jeśli produkt jest solidny, sypki, a odległość jest niewielka, wystarczy prostszy system próżniowy lub śrubowy. W każdym przypadku prędkości, ciśnienia i zachowanie materiału zmierzone podczas próby z własnym produktem powinny mieć wpływ na ostateczną specyfikację.
