DENEYİN AMACI: Bu deneyin amacı, katı-sıvı çözelti ya da süspansiyonlar içerisinde bulunan katı maddenin kuru olarak elde edilmesidir. Atomizer deneyinde püskürtmeli kurutma gerçekleştirilmektedir. Püskürtmeli kurutmada kurutulacak ürün çok küçük damlacıklar halinde sıcak hava akımı içine gönderilerek, çözeltinin buharlaşması sağlanır. Bu tip bir kurutma cihazının en önemli birimi atomizerdir. Atomizer, kurutulacak olan sıvıyı, çeşitli faktörlere bağlı olarak 50-500µm çapında küçük zerreciklere parçalayan cihazdır. Atomizerde ne kadar küçük damlacıklar elde edilirse, o kadar hızlı kurutma gerçekleşir. Kurutulacak olan çözelti, atomizerde zerreciklere ayrılarak sıcak gaz akımı içine püskürtülür. Sikloidal hava hareketiyle önce damlacık, birkaç saniye içinde katı partiküle dönüşerek ilerleyen ürün, siklonda gaz akımından ayrılarak ürün toplama kabında elde edilir.
Püskürtmeli kurutma en fazla gıda endüstrisinde uygulanmaktadır. Örneğin: süttozu, hazır çorba, instant-cafe vb içecekler bu şekilde elde edilir.
Püskürtmeli kurutucu Hava.girişi .15°C Hava Girdinin püskürtülmesi ~ 200°C Kurutma Çıkan bölgesi hava Siklon Katı madde ve Nemli hava Ürün
Püskürtmeli kurutucunun (Niro) fotoğrafları
Püskürtmeli Kurutucunun Teknik Resmi
DENEY YÖNTEMİ Besleme çözeltisi, 5-6 kg/cm2 lik hava basıncında, 40.000 devir/dakika hızla çalışan atomizer adı verilen birimde çok ince zerrecikler halinde pulverize edilir. Sıcak hava akımı ile konik bölgeye sürüklenen bu zerrecikler içindeki çözücü buharlaşarak gaz faza geçer ve kuru tanecikler şekline dönüşür. Kurutulmuş tanecikler sıcak hava akımı ile (pnömatik) taşınmakta ve bir siklon yardımı ile ayrılarak ürün toplama kabında biriktirilmektedir.
DENEY SİSTEMİNİN İŞLETİLMESİ 1. Sisteme enerji veren düğme açılır. Kurutma odası (26) ve panelin (13) lambaları yanar. 2. Çalışma düğmesi (14) “0” konumundan “ M” konumuna getirilir. Fan çalışmaya başlar. İstenilen hava giriş sıcaklığına göre düğme I, II veya III konumuna getirilir 4. İstenilen hava giriş sıcaklığı elde edilinceye kadar zaman ayarlayıcı (15) ile hava sıcaklığı ayarlanır. Isıtıcı ve fan çalışır durumdayken panelin üzerindeki mavi vana açılarak atomizer çalıştırılır. Bu sırada, atomizer son hızına ulaşıncaya kadar (basınç 5-6 kg/cm2) şiddetli bir ses çıkarır. Göstergeden izlenen hava basıncı sabit tutulmalıdır. Basınçtaki azalma, atomizerin hızının düşmesine neden olur. Atomizerin etkin çalışabilmesi için hızının sabit tutulması gerekir. 5. Atomizer çalışmaya başladıktan 30 saniye sonra son hızına ulaşır. İstenen hava çıkış sıcaklığı elde edilinceye kadar atomizere saf su beslenir. (Hava çıkış sıcaklığı kurutulan ürüne bağlıdır. Bir çok ürün için bu sıcaklık 85°C dir. 6. İstenen hava çıkış sıcaklığı elde edildikten ve bu sıcaklığın sabit kalması sağlandıktan sonra atomizere saf su yerine sıvı besleme gönderilir. Böylece kurutma işlemi başlamış olur.
NOT : Deney sistemi, maksimum 350°C lik hava giriş sıcaklığı, maksimum 120°C hava çıkış sıcaklığına göre tasarlanmıştır
DENEY VERİLERİNİN ELDE EDİLMESİ Deney sırasında hesaplamalarda kullanılmak üzere aşağıdaki veriler elde edilecektir: · Boş ve dolu piknometre tartımlarıın alınması · Çözelti ve ortam sıcaklığının ölçülmesi · Başlangıçtaki besleme çözeltisinin hacminin ölçülmesi (ml) · Havanın giriş ve çıkış sıcaklıklarının ölçülmesi · Besleme çözeltisi akış hızının ölçülmesi · Yatışkın koşullarda işletme süresinin belirlenmesi · Ürün toplama şişesinin boş ve dolu tartımlarının alınması · Sistem basıncının ölçülmesi · Havanın ısıtılmasında kullanılan elektrik enerjisi · Disk dönüş hızının ölçülmesi · Disk çapının ölçülmesi
DENEY VERİLERİNİN DEĞERLENDİRİLMESİ · Ürün veriminin bulunması · Sistem için enerji dengesinin kurulması ve enerji kaybının hesabı · Ortalama damlacık çapının hesaplanması · Maksimum damlacık çapının hesaplanması · Üründeki en küçük tanecik çapının hesaplanması
SORULAR 1.Püskürtmeli kurutma (Atomizör) deneyinin amaçları nelerdir 2.Püskürtmeli kurutucuların kullanıldığı sektörlere örnekler veriniz 3.Deney sisteminin elementer akım şemasını çiziniz Kütle denkliğini yazınız. Enerji denkliğini yazınız. 4. Mutlak Nem ve Bağıl Nem’in tanımını yapınız 5. Aşağıdaki şemayı göz önüne alarak sıcak hava ortamına püskürtülen bir damlacık ile sıcak hava arasındaki kütle ve ısı aktarım olaylarını irdeleyiniz. İlgili kütle ve ısı aktarım denkliklerini yazınız Damla katı Sıcak hava ve sıvı 6. Damlacık büyüklüğüne etki eden parametreler nelerdir irdeleyiniz. Prof.Dr.Hasip Yeniova
TASARIM SORULARI 1. Yılda 100 ton SÜT TOZU üretmek için kuruluşu yapılacak olan bir fabrikada grekeli olan püskürtmeli kurutucunun spesifiksyonlarını hesaplayınız. 2. Püskürtmeli kurutma prosesinde katı madde kayıplarının en aza indirilmesi amacıyla sistemde yapılması gerekli değişikleri tasarlayınız. 3. Püskürtmeli kurutma prosesinde enerji kayıplarının en aza indirilmesi amacıyla sistemde yapılması gerekli değişikleri tasarlayınız.
KAYNAKLAR 1. Yeniova, H.., Akay, B. , Katıların Kurutulması, Ankara Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Kimya Mühendisliği Bölümü Ders notları, Mayıs 1990, Ankara. 2. Perry, R.H., Green. D., Perry’s Chemical Engineers’ Handbook”, 6th ed., pp. 18,48, 18-57 and 20-51, 20-63, McGraw Hill, 1985. 3. Geankoples, C. J., Transport Process and Unit Operations, Prentice-Hall International, Inc 3rd ed.,1993. 4. Master, K., Spray Drying Handbook, 3rd ed., George Godwin, London 1979. 5. Mc Cabe, W.L., Smith, J. C., Unit Operations of Chemical Engineering, 4th ed., McGraw Hill, 1985 6. Treybal, R. E., Mass Transfer Opertions, 3rd ed. McGraw Hill, Kogakusha, Tokyo, 1981.
…
