Česky
Více témat

A.M. spol. s r.o. - Sušení navlhavých materiálů suchým vzduchem vs. ve vakuu

A.M. spol. s r.o. - Sušení navlhavých materiálů suchým vzduchem vs. ve vakuu

Konvenční sušičky pracující na principu sušení materiálu suchým, ohřátým vzduchem mají při zpracování navlhavých plastů dlouhodobě zcela výsadní postavení. Osvědčený systém sušícího agregátu jako zdroje suchého vzduchu se sušícím silem je odlišný u mnoha různých výrobců pouze v detailech.

V roce 2000 uvedla firma Maguire na trh první vakuovou sušičku LPD se třemi rotujícími kanystry a v roce 2015 gravitační vakuovou sušičku ULTRA se třemi oddělenými komorami. Obě verze pracují ve třech postupných krocích. Ohřev materiálu - sušení materiálu ve vakuu - retence.

Obecnými podmínkami pro vysušení navlhavých materiálů jsou ohřev materiálu na sušící teplotu, kdy dochází k uvolnění molekulárních vazeb mezi vodou a polymerem a vytvoření takového okolního prostředí, aby jeho tlak byl nižší, než je tlak na povrchu a uvnitř granulí. Vodní pára pak migruje z vnitřku granulí na povrch a dále do okolního prostředí do doby dosažení rovnovážného stavu. Vyšší rozdíl tlaků přirozeně vyvolává vyšší účinnost a rychlost sušení.

Nabízí se objektivní srovnání obou typů sušení materiálu v mnoha ohledech. Pro toto srovnání použijeme příklady požadavku sušení 100 kg/hod PC s objemovou hmotností 0,7 kg/l a teplotou sušení 120 °C
a PA6 s objemovou hmotností 0,65 kg/l a teplotou sušení 80°C. Doba sušení materiálu je ale daná počáteční a jeho požadovanou konečnou vlhkostí, my použijeme v obou případech typické hodnoty.

Princip sušení

Suchý vzduch

Suchý vzduch ohřátý na sušící teplotu prochází sušícím silem, kde odebírá vlhkost materiálu. Vlhký vzduch se vysouší průchodem odvlhčovačem, což může být pomalu se otáčející rotor ze spékaného silikagelu nebo patrona s náplní granulátu s molekulovým sítem. Pro účinné sušení materiálů musí být vzduch vysušen na teplotu rosného budu min. -40°C. Otáčející se rotor průběžně a dvojice patron cyklicky se musí regenerovat/vysušit. Při relativně nízké teplotě vysoušedlo absorbuje velké množství vody, které při vyšších teplotách regenerace uvolní. Vlhký, teplý regenerační vzduch se vyfukuje do okolí.

A.M. spol. s r.o. - vakuové sušení plastů, sušičky Maguire 
  

Vakuum

Vakuová gravitační sušička je rozdělena na tři samostatné komory, oddělenými ventily.
OHŘEV - VAKUOVÁNÍ - RETENCE
Podmínkou účinného vysušení materiálu je jeho ohřev na sušící teplotu a vytvoření vakua na hodnotu -930 mbar. Při tomto podtlaku je bod varu vody 56°C. Rozdílem tlaků dochází k vytlačení vodní páry uvnitř granulí na povrch. Voda rychle migruje do okolí. 

Ohřívací násypka má trojnásobný objem oproti vakuové komoře a jen spodní třetina materiálu je vyhřáta na sušící teplotu. Směrem nahoru postupně klesá. Polštář suchého vzduchu nad hladinou materiálu v retenční komoře zabraňuje dodatečnému navlhání materiálu. Vakuová a retenční komora jsou váženy, jejich množství materiálu se automaticky přizpůsobí skutečné spotřebě stroje.

A.M. spol. s r.o. - vakuové sušení plastů, sušičky Maguire 
  

Skutečná doba sušení materiálu

Suchý vzduch

Skutečná doba sušení materiálu je doba jeho prodlevy v sušícím sile. Relativně dlouhá doba sušení je dána nízkým rozdílem tlaků vodní páry uvnitř i vně granulí a okolního suchého vzduchu a tedy pomalou migrací molekul vody. U materiálů s vysokou počáteční vlhkostí a velmi dlouhou dobou sušení vzniká riziko jejich degradace.

Typická doba sušení PC je 2-3 hod.
Typická doba sušení PA6 je 3-5 hod.

Vakuum

Průběžná skutečná doba sušení materiálu je doba jeho prodlevy ve vakuové komoře. Podtlak -930 mbar a tedy velmi vysoký rozdíl parciálních tlaků vytváří podmínky pro velmi rychlé vysušení materiálu. Voda je z granulí doslova vysáta. Vzhledem ke krátké době sušení i velmi vlhkých materiálů, je riziko degradace materiálu vyloučené.

Typická doba sušení PC je 15-30 min.
Typická doba sušení PA6 je 30-40 min.

Studený start

Doba sušení nového materiálu. 

Suchý vzduch

Doba studeného startu je identická se skutečnou dobou sušení materiálu. Výměna materiálu je časově náročná. Znamená odčerpání zbytkového materiálu ze sila, vyčištění sila a naplnění novým materiálem.

Typická doba studeného startu PC je 2-3 hod.
Typická doba studeného startu PA6 je 3-5 hod.

Vakuum

Doba studeného startu je dána dobou předehřevu, což je ohřev spodní třetiny objemu materiálu v ohřívací násypce a dobou vakuování. Typická doba předehřevu je 30 minut.

Typická doba studeného startu PC je 45-60 min.
Typická doba studeného startu PA6 je 60-70 min.

Množství materiálu v procesu

Celkové množství materiálu v sušičce  při 100 kg/hod.

Suchý vzduch

Relativně dlouhá doba sušení je důvodem velkého objemu sušícího sila.

Množství PC při 2,5 hod. sušení je 250 kg
Množství PA6 při 4 hod. sušení je 400 kg

Vakuum

Velmi krátká doba sušení znamená malé množství materiálu v procesu. Odvažování vakuové a retenční komory navíc umožňuje automatické přizpůsobení množství materiálu v těchto komorách.

Množství PC při 23 min. sušení je 161 kg
Množství PA6 při 4 hod. sušení je 218 kg

Nároky na údržbu

Suchý vzduch

Odvlhčovadlo (molekulové síto) dvoupatronového systému má omezenou životnost a přibližně každé dva roky je nutná jeho poměrně nákladná výměna. Pokud není sušička vybavena měřením rosného bodu, není možné zjistit stav molekulového síta. Procesní filtr se zanáší prachem z materiálu v sušícím sile a je nutné jeho pravidelné čištění.

Vakuum

K vysušení materiálu dochází vytvořením vakua jako okolního prostředí. Kontrola vakua a jeho  kalibrace jsou automatické a není potřeba jeho nastavování. Musí být pouze zaručena úroveň provozního tlakového vzduchu min. 5,5 bar. Neobsahuje žádný filtr, který by mohl být zanášen prachem z materiálu.

Zástavbová plocha

Suchý vzduch

Systém je sestaven ze dvou funkčních částí vedle sebe, agregátu na přípravu suchého vzduchu a sušícího sila s materiálem.

Vakuum

Vertikální gravitační vakuová sušička má všechny funkční části seřazené pod sebou. Zástavbová plocha je podle velikosti přibližně o 25-50% menší.

Nároky na spotřebu energií - společné vlastnosti

Spotřeba energie pro ohřev materiálu je pro oba typy sušiček shodná a je dána vztahem: 

Q = m . cp . (t2 – t1),

kde jsou: m hmotnost materiálu, cp jeho měrná tepelná kapacita a t2 – t1 rozdíl sušící teploty a vstupní teploty studeného materiálu. V případě některých semikrystalických materiálů jako je PET nebo PBT je energie snížena o latentní teplo přechodu. V každém případě je však energie nutná k ohřevu shodná pro oba typy sušiček. Spotřeba energie pro ohřev 1 kg materiálu za 1 hodinu je například u PA6 41 W, u PC 44 W a u PET 80 W.

Co započítáváme do spotřeby energie na vysušení materiálu

Ohřev materiálu v konvenční sušičce je zcela uzavřený systém, ohřev materiálu ve vakuové sušičce je otevřený systém s určitou, malou ztrátou tepla výstupního vzduchu, jehož teplota je relativně velmi nízká. V zájmu objektivity tuto ztrátu a ztrátu energie na provoz generátoru vakua zohledňujeme v porovnání spotřeby energie na vysušení materiálu. Tyto ztráty jsou připočítány u vakuové sušičky ke spotřebě na vysušení.

Suchý vzduch

- Velká tepelná energie na regeneraci odvlhčovadla
- Energie na provoz dmychadla regenerace
- Energetické ztráty prouděním a sáláním

Vakuum

- Energie potřebná k provozu generátoru vakua
- Energie na provoz dmychadla
- Ztráta tepla výstupního vzduchu ohřívací násypky
- Energetické ztráty prouděním a sáláním

Energie potřebná k vysušení 1 kg materiálu

Suchý vzduch

Typická celková energie na vysušení: 100 W/kg/hod
PC: 130 W/kg/hod
PA 6: 100 W/kg/hod

Vakuum

Typická celková energie na vysušení: 8 W/kg/hod
PC: 11 W/kg/hod
PA 6: 8 W/kg/hod

 A.M. spol. s r.o. - vakuové sušení plastů, sušičky Maguire 
  

Celkové srovnání
Při sušení 100 kg/hod, 6000 provozních hodin za rok, náklady 6,- Kč na 1 kWh

 A.M. spol. s r.o. - vakuové sušení plastů, sušičky Maguire 
  
  • autor:
  • Ing. Libor Hošic, A.M. spol. s r.o.
  • A.M. spol. s r.o.

    A.M. spol. s r.o.

    Technologické poradenství, projektování a prodej periferních strojů a zařízení pro plastikářské provozy, dávkovače - gravimetrické a volumetrické.



Mohlo by vás také zajímat



Zpátky na články
 

Nejnovější inzeráty

Více inzerátů Přidat inzerát
Více inzerátů Přidat inzerát
Více inzerátů Přidat inzerát

Nejbližší výstavy a semináře

Další výstavy

Nabídky práce

Více nabídek prací

Plastikářský slovník