PÜSKÜRTMELĠ KURUTMA (Spray Drying)

1. Deneyin amacı ve temel prensipler

2. Deney sisteminin fotoğrafları ve teknik resmi

3. Deney yöntemi

4. Deney sisteminin işletilmesi

5. Deney verilerinin elde edilmesi

6. Verilerin Değerlendirilmesi

7. Sorular

8. Tasarım soruları

9. Kaynaklar

10.Ek bilgiler

KYM454 KĠMYA MÜHENDSĠLĠĞĠ LAB-111 ATOMĠZER DENEYĠ

Prof.Dr.Hasip Yeniova

DENEYİN AMACI:

Bu deneyin amacı, katı-sıvı çözelti ya da süspansiyonlar içerisinde bulunan

katı maddenin kuru olaral 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.

Prof.Dr.Hasip Yeniova

Püskürtmeli kurutma en fazla gıda endüstrisinde uygulanmaktadır.

Örneğin: süttozu, hazır çorba, instant-cafe vb içecekler bu şekilde elde

edilir.

Prof.Dr.Hasip Yeniova

Püskürtmeli kurutucu

Hava

~ 200°C

Hava.girişi

.15°C

Girdinin

püskürtülmesi

Katı madde ve

Nemli hava

Ürün

Çıkan

hava

Siklon

Kurutma

bölgesi

Püskürtmeli kurutucunun (Niro)fotoğrafları

Prof.Dr.Hasip Yeniova

Prof.Dr.Hasip Yeniova

Püskürtmeli Kurutucunun Teknik Resmi

Prof.Dr.Hasip Yeniova

DENEY YÖNTEMĠ

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.

Prof.Dr.Hasip Yeniova

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.

Prof.Dr.Hasip Yeniova

NOT : Deney sistemi, maksimum 350°C lik hava giriş sıcaklığı, maksimum 120°C hava çıkış sıcaklığına göre tasarlanmıştır

DENEY VERĠLERĠNĠN ELDE EDĠLMESĠDeney 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

Prof.Dr.Hasip Yeniova

DENEY VERĠLERĠNĠN DEĞERLENDĠRĠLMESĠ

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

Prof.Dr.Hasip Yeniova

Damla

katı ve

sıvı

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

Sıcak hava

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 spesifiksyonlarınıhesaplayınız.

2. Püskürtmeli kurutma prosesinde katı madde kayıplarının en aza indirilmesiamacıyla sistemde yapılması gerekli değişikleri tasarlayınız.

3. Püskürtmeli kurutma prosesinde enerji kayıplarının en aza indirilmesiamacıyla sistemde yapılması gerekli değişikleri tasarlayınız.

Prof.Dr.Hasip Yeniova

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, 19856. Treybal, R. E., Mass Transfer Opertions, 3rd ed. McGraw Hill, Kogakusha,

Tokyo, 1981.