Пищевой завод терял почти 4 процента каждой партии в виде пыли и разбитых гранул во время транспортировки из смесителя на упаковочную линию. Проблема заключалась не в этапе смешивания; это была линия транспортировки разбавленной фазы, работающая со скоростью 22 м/с, позволяющая каждой частице ударяться о стенку трубы и каждый изгиб. После перехода на плотную фазу пневматической транспортировки потери продукта упали ниже 0,5 процента, а срок службы труб увеличился примерно с одного года до более четырех. Такой результат типичен для материалов, которые являются абразивными, рыхлыми или склонными к сегрегации: плотная фаза перемещает те же сыпучие твердые вещества со скоростью, незначительной от скорости, поэтому частицы скользят по линии упакованными порциями, а не сталкиваются с фитингами на высокой скорости.
Что такое пневматическая транспортировка плотной фазы?
Плотнофазная пневматическая транспортировка — это метод перемещения сыпучих порошков и гранул с низкой скоростью и высоким давлением. Материал не взвешивается в потоке воздуха. Вместо этого компрессор или воздуходувка подает воздух под давлением примерно от 2 до 8 бар (от 30 до 100 фунтов на квадратный дюйм, ман.), проталкивая по трубопроводу набитый столб продукта. Материал перемещается дюнами по нижней части трубы или полнопроходными пробками, разделенными воздушными карманами.
Плотность транспортировки в линии обычно составляет около 50 процентов от объемной плотности материала в состоянии покоя, поэтому метод называется «плотным». Скорость продукта обычно составляет от 1 до 8 м/с по сравнению с 15–35 м/с при транспортировке разбавленной фазы. Такое сочетание высокого давления и низкой скорости защищает как продукт, так и трубу.
Плотная фаза против разбавленной фазы: что на самом деле меняется
Самый простой способ сравнить два метода — посмотреть, как движется продукт. В разбавленной фазе материал полностью взвешен и следует за потоком воздуха, поэтому отдельные частицы быстро перемещаются и сталкиваются со стенками трубы. В плотной фазе материал выталкивается вперед в виде медленно движущихся пробок, и большая часть энергии воздуха преобразуется в давление, а не в скорость.
| Параметр | Фаза разбавления | Плотная фаза |
|---|---|---|
| Скорость продукта | 15-35 м/с | 1-8 м/с |
| Давление воздуха | 0,2-1 бар | 2-8 бар |
| Соотношение продукта и воздуха | Низкий | Высокий |
| Износ компонентов | Высокий | Низкий |
| Деградация продукта | Высокий | Низкий |
| Стоимость сжатия воздуха | Низкийer | Высокийer |
| Типичное расстояние транспортировки | Короткий и средний | Средне-длинный |
Более высокая стоимость сжатия воздуха является основной причиной, по которой плотная фаза не применяется повсеместно. Экономия достигается за счет меньшего износа, меньшего повреждения продукта и меньшего объема технического обслуживания колен, отводных клапанов и поворотных клапанов.
Как работает система плотной фазы
Плотнофазовая система состоит из трех основных элементов: сосуда под давлением или продувочного резервуара, который подает материал в линию, источника сжатого воздуха и точек впрыска воздуха вдоль трубопровода. Рабочий цикл прост:
- Продувочный бак заполняется при выпуске в атмосферу.
- Впускной клапан закрывается, и сжатый воздух создает давление в резервуаре.
- Когда давление в резервуаре превышает сопротивление трубопровода, материал выталкивается из резервуара в линию.
- Точки впрыска воздуха вдоль трубы выпускают воздух через определенные промежутки времени, поддерживая движение столба материала в виде пробок и предотвращая его уплотнение.
Один момент, который до сих пор вызывает путаницу, — это разница между продувочным резервуаром и работой в настоящей плотной фазе. Использование только продувочного резервуара не гарантирует поведение плотной фазы. Если скорость воздуха достаточно высока, чтобы суспендировать материал, система работает в разбавленной фазе, даже если она подается из сосуда под давлением. Решающим фактором является скорость, а не тип питателя.
Какие материалы приносят больше всего пользы
Плотная фаза не является правильным выбором для каждого продукта. Компания получает свои эксплуатационные расходы на материалы, которые в противном случае были бы повреждены или повредили бы линию. Особенно хорошо подходят четыре категории:
- Абразивная продукция такие как глинозем, кварцевый песок и многие химические промежуточные продукты . Низкая скорость означает меньшую эрозию труб, особенно на изгибах.
- Рыхлые и хрупкие изделия в том числе фармацевтические гранулы , растворимый кофе и частицы с покрытием. Мягкое толкающее действие сохраняет размер частиц и уменьшает количество пыли.
- Смешанные партии которые имеют тенденцию отделяться, когда через них продувается воздух. Плотная фаза сводит к минимуму классификацию частиц, типичную для высокоскоростных потоков.
- Мягкие и сжимаемые материалы например, многие пищевые порошки и полимерные гранулы, которые деформируются или размазываются под воздействием удара в разбавленной фазе.
Основным исключением являются мелкие, высококогезионные порошки. Вместо чистых слизней они могут образовывать устойчивые арки. По этой причине испытание на транспортировку реального продукта не является обязательным; это единственный надежный способ убедиться в работоспособности плотной фазы и правильно подобрать размер линии.
Соответствие способа транспортировки вашей линии
Прежде чем переходить к системе с полной плотностью фазы, инженеры завода должны сопоставить расстояние передачи и поведение продукта с более простым оборудованием. Для коротких расстояний транспортировки вакуумный конвейер представляет собой недорогую пневматическую альтернативу и широко используется для перемещения порошков из мешков, бункеров или небольшого технологического оборудования без утечки пыли.
Вакуумная транспортировка обычно ограничивается расстояниями менее 30 метров, но в этом диапазоне она позволяет избежать капитальных затрат на сосуд под давлением и компрессорную станцию, а также ее легко чистить между сменами продукта.
С механической стороны винтовой конвейер обеспечивает надежный, закрытый способ подачи материала с контролируемой скоростью в блендер, гранулятор или упаковочную машину. Винтовые конвейеры часто используются для коротких горизонтальных или наклонных перемещений, когда продукт движется свободно и его расположение фиксировано.
Шнековый конвейер пищевых гранул LS для транспортировки материалов на короткие расстояния Этот винтовой конвейер из нержавеющей стали подходит для контролируемой подачи сыпучих сухих порошков и гранул по коротким горизонтальным или наклонным маршрутам, дополняя более длинные системы с плотной фазой на пищевых, химических и фармацевтических предприятиях. Посмотреть продукт → Для длинных тиражей, высокой производительности или продуктов, которые не переносят механическую обработку, плотная фаза остается предпочтительным выбором. Многие пищевые, химические и фармацевтические заводы используют комбинацию: вакуумную или винтовую транспортировку для коротких сегментов, плотную фазу для основной линии между зданиями или силосами.
Ключевые соображения перед покупкой
Когда вы определяете систему с плотной фазой, обсуждение с поставщиком должно решить не менее четырех вопросов, прежде чем предлагать какое-либо оборудование.
- Подача воздуха. Плотная фаза требует источника воздуха более высокого давления, чем разбавленная фаза. Решите, использовать ли специальный компрессор или использовать заводской воздух. Выделенное снабжение обычно более надежно, поскольку давление воздуха на заводе колеблется при запуске и остановке другого оборудования.
- Линейная компоновка. Каждый изгиб увеличивает сопротивление и дает слизнякам возможность остановиться. Сведите изгибы к минимуму, используйте колена с длинным радиусом, а для абразивных изделий устанавливайте сменные изнашиваемые колена или колена с керамической футеровкой.
- Тестирование материала. Никогда не измеряйте линию плотной фазы только по объемной плотности. Распределение частиц по размерам, содержание влаги, когезия и рыхлость — все это влияет на образование пробок. Контролируемые испытания реального продукта — единственный надежный способ установить диаметр линии, расход воздуха и давление.
- Качество компонентов. Выпускной клапан продувочного бака, фитинги подачи воздуха и изгибы трубопровода выходят из строя раньше всего при работе с абразивом. Укажите компоненты, рассчитанные на рабочее давление и предназначенные для быстрой замены.
Эксплуатационные расходы также следует оценивать честно. Системы с плотной фазой обычно требуют более мощных компрессоров и большего количества энергии на тонну транспортируемой жидкости, чем системы с разбавленной фазой. Окупаемость достигается за счет меньших потерь продукции, меньшего объема технического обслуживания и меньшего количества засоров линий. Заводы, производящие абразивную или хрупкую продукцию, обычно компенсируют разницу в течение первого полного производственного цикла.
Решающий вопрос прост: что будет делать ваш продукт, когда он движется со скоростью 25 м/с? Если ответом является поломка, пыль, сегрегация или быстрый износ труб, то пневматическая транспортировка в плотной фазе оправдает более высокие инвестиции в компрессор. Если продукт прочный, сыпучий, а расстояние небольшое, подойдет более простая вакуумная или винтовая система. В каждом случае скорость, давление и поведение материала, измеренные во время испытаний вашего собственного продукта, должны определять окончательную спецификацию.
