شبیه‌سازی خشک‌کردن پاششی پودر شوینده

نوع مقاله: یادداشت فنی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر

2 پژوهشگاه توسعه فرآیندها- پژوهشگاه صنعت نفت

چکیده

برای خشک‌کردن پاششی پودر شوینده، یک گاز مثل هوای داغ با قطرات خوراک به‌صورت ناهمسو تماس داده می‌شود. طی این تماس پدیده‌های انتقال گشتاور، جرم و حرارت به‌صورت هم‌زمان انجام می‌گیرد. در این شبیه‌سازی مدلی برای پیش‌بینی پارامترهای عملیاتی، زمان خشک‌شدن و ارتفاع برج مورد نظر ارائه شده و تأثیر پارامترهای مختلف در عملکرد خشک‌کن پاششی مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور معادلات موازنه‌ی جرم و انرژی و گشتاور حول یک المان کوچک از برج و برای هر دو فاز ذرات و گاز، نوشته شد، و اعداد بدون بعد و ضرایب انتقال جرم و حرارت محاسبه شدند. سپس با نوشتن یک برنامه‌ی رایانه‌یی مناسب و تلفیق معادلات گشتاور و موازنه‌های جرم و انرژی، و با روش تفاضل اجزاء محدود دستگاه معادلات حل شده و یک مدل ریاضی ارائه شد. به‌کمک این مدل یک پروفیل نزولی برای دمای گاز و روند صعودی برای دمای ذرات پیش‌بینی شد. پروفیل رطوبت گاز و ذرات نیز بررسی شد و روند کاهشی برای ذرات و روند افزایشی برای رطوبت گاز به دست آمد. نتایج حاصله حاکی از آن است که سرعت شعاعی ذرات خروجی از اتم‌ساز در کسری از ثانیه به صفر، و سرعت محوری ذرات نیز به مقداری ثابت می‌رسد. اثر قطر ذرات خروجی از اتم‌ساز نیز مورد بررسی قرار گرفته است. برای بررسی صحت این مدل از داده‌های یک برج خشک‌کن پودر شوینده استفاده شده و توافق خوبی بین نتایج تئوری و تجربی مشاهده شده است. از نتایج این شبیه‌سازی می‌توان در بهینه‌سازی واحدهای موجود، تغییر شرایط عملیاتی آنها، و نیز در طراحی واحدهای جدید استفاده کرد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

SIMULATION OF DETERGENT SPRAY DRYING

نویسندگان [English]

  • M. Kalbasi 1
  • M. Mohammadi 2
1 Dept. of Chemical Engineering Amirkabir University of Technology
2 Process Development and Engineering Division-Research Institute of Petroleum Industry
چکیده [English]

Nowadays, most chemical and food products are offered in powder or granular form, such as detergent powders, and, for this, factories use a spray dryer tower in their processes. For spray drying, a hot gas contacts with droplets and, during this contact, momentum, heat and mass transfer are carried out simultaneously. In this simulation, a model has been presented to predict operational conditions, including drying time and the height of the tower and the effect of various parameters has been studied. For this purpose, equations of momentum, heat and mass balance have been derived and dimensionless numbers and heat and mass transfer coefficients are calculated. Then, all the equations are composed in a computer spreadsheet program. For solving the driven differential equations, a time step was considered and solved using a finite-difference method. The model was verified using industrial data and good agreement between them was achieved. The results of this simulation are useful for new dryer designs, the optimization of existing units and for evaluation of the changes in their operating conditions.

کلیدواژه‌ها [English]

  • -