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Numerische Simulation eines Sprühtrockners
 
 Sprühtrocknungsprozesses mit Gleichstrom-Prinzip
 
 
 
Dargestellt sind die Ergebnisse einer CFD Simulation für einen Sprühtrockner mit den aufgeführten Randbedingungen . Der Sprühtrockner wird von einer Ein-Kanal-Sprühtrocknungsdüse, Typ SDX im Gleichstromverfahren von oben nach unten bedüst. Der Turm hat einen Durchmesser vom 1,60 m im Zylinder und eine Höhe im Zylinder von 6 m. Zerstäubt wird ein Produkt (anorganisch) mit Wasser als Lösemittel. Die Heissluft wird über einen Flächenluftverteiler in der Decke eingeblasen, das Pulver verläßt den Sprühtrockner nach unten über die Abluftleitung und wird dann zum Filtersystem geführt. Das Filtersystem ist nicht dargestellt.
 

 

zum Vergrößern bitte Bilder anklicken

Turmgeometrie des Sprühtrockners:


Durchmesser im Zylinder: ca. 1,60 m
Höhe im Zylinder: ca. 6,00 m
Lufteintrag: Flächenluftverteiler über gesamten Durchmesser
Die Zerstäubungsdüse ist ca. 0,4... 0,50 m vom Flächenluftverteiler angeordnet, eingedüste und verdampfte Wassermenge 300 kg/h zzgl. Feststoffgehalt
Maßstab: 1 Gitterraster in Realität 0,50 m

 

Verteilung der Geschwindigkeiten des Trocknungsgases im Sprühtrockner

Die Gasgeschwindigkeiten betragen kurz unterhalb des Flächenluftverteilers ca. 0,50 m/s. Im Bereich der Eindüsung und des Impulsaustausches zwischen Spray und Gasphase kommt es zu Beschleunigungen der Gasphase. Im Konus und dem Gasauslass kommt es auf Grund der verkleinerten Geometrie ebenfalls zu höheren Strömungsgeschwindigkeiten.

 

 

 

Verteilung der Lufttemperatur im Sprühtrockner.

Die rote Farbe verdeutlicht die Heissluft (mehrere 100°C) und die blaue Farbe die kalte Luft, hier über 100°C. Da die Flüssigkeit von oben nach unten eingedüst wird, befindet sich der kalte Kern zwischen Turmkopf und Zylindermitte. Die Zylinderwand erfährt über etwa eine Bauhöhe von 2,50 m, die hohen Gastemperaturen wie am Eintritt, da die Verwirbelung mit kühlerem Gas wie bei Ring- oder Punktluftverteilern fehlt.

 

 

 

Dichteverteilung im Sprühtrockner.

Äquivalent zur Verteilung im Sprühtrockner verhält sich in etwa die Verteilung der Dichte. Die höchsten Werte für die Gasdichte ergeben sich in dem Bereich mit der höchsten Verdampfung und den niedrigsten Lufttemperaturen, hier in gelb uund rot eingefärbt.

 

 

 

Verteilung des Wasseranteils im Sprühtrockner.

Die Verteilung des Wassers aus dem Verdampfungsprozess erfolgt in der vorliegenden Anwendung homogen. Die untere Hälfte des Sprühtrockners ist im Wesentlichen für die Verdampfung verantwortlich, relativ kühl und mit feuchter Luft gefüllt.

 

 

 

Partikelbahnen und Verteilung von Tropfen und Pulverpartikeln.

Die hohe Partikeldichte im unteren Teil des Sprühtrockners ergibt sich aus der Position der Düse. Der Lufteintrag von oben bedingt eine Zone von geringer Ausbreitung der Tropfen und Partikel in der oberen Hälfte des Sprühtrockners. Der Sprühtrockner ist im oberen Teil quasi nicht vollständig ausgenutzt und es kommt zu "Under-Drying"-Effekten. Bei zu kurzer Bauform des Sprühtrockners besteht ein hohes Risiko, dass unvollständig getrocknete Partikel die Zylinderwand im unteren Bereich, und den Konus treffen. 

 

 
 
 
Diese Berechnungen wurden von Firma HANS G. WERNER Industrietechnik GmbH durchgeführt, Copyright vgl. Impressum, unberechtigte Verwendung oder Vervielfältigung ist nicht gestattet. Auszugsweise nur nach schriftlicher Genehmigung des Copyright-Inhabers.