Trocknen und Verdampfen Skript 7

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Def. Trocknen:	Abtrennung der Flüssigkeit aus Feststoff-Flüssigkeit-System durch Verdunsten oder Abdampfen der Flüssigkeit.
Konvektionstrocknen:	Um- / Durchströmung, Aufwirbelung, Zerstäubung des Feuchtgutes von erwärmtem ungesättigtem Gas → Gas reichert sich mit Feuchtigkeit an und wird abgeleitet.
Kontakttrocknung:	Feuchtgut wird durch Kontakt mit Heizplatten erwärmt. Dämpfe (Brüden) werden abgesaugt.
Strahlungstrocknen:	: Aufbringen der Wärme durch Strahlung (z.B. Infrarot, Mikrowelle). Geringe Eindringtiefen.
Gefriertrocknung:	Aufwendiges Spezialverfahren zur Trocknung sehr empfindlicher Güter. Sublimierung des Wassers unter Vakuum.
Aggregatszustände	Image: Capture (image/png)
Verdunsten:	Sattdampfdruck der feuchtigkeitsabgebenden Oberfläche ist kleiner als Umgebungsdruck.
Trocknugsschritte Darstellung Diagramm:	Image: Capture (binary/octet-stream)
Verdampfen:	Sattdampfdruck der feuchtigkeitsabgebenden Oberfläche ist gleich Umgebungsdruck.
Trocknungsvorgang hygroskopischer Rohstoffe: Erster Trocknungsabschnitt:	• Konstante Trocknungsgeschwindigkeit • Gutsoberfläche enthält freie Feuchte → Verdunstung an Oberfläche • Gesetzmäßigkeiten des Wärme- und Stoffübergangs gelten • Schrumpfen des Produktes • Nach Abtrocknung der freien Feuchte an Oberfläche → Flüssigkeitstransport durch Kapillarkräfte aus dem Inneren an Oberfläche. Kein weiteres Schrumpfen.
Zweiter Trocknungsabschnitt:	• Fallende Trocknungsgeschwindigkeit. • Absinken des Feuchtegehalts an der Oberfläche. • Wärmeübertragung zusammengesetzt aus Wärmeübergang an Oberfläche und Wärmeleitung im Gut. • Zunehmende Isolierwirkung der trockenen Außenzonen → stärker werdender Einfluss der Wärmeleitung und des Diffusionswiderstandes auf Trocknungsgeschwindigkeit. • bereits teilweise Entfernung sorptiv gebundener Feuchte.
Dritter Trocknungsabschnitt:	• Entfernung sorptiv gebundener Feuchte. • Weiter gegen Null fallende Trocknungsgeschwindigkeit • Kleiner werdende Dampfdruckdifferenz → Null
Container- (Satz-) Trockner	• Unkomplizierte Zwischenlagerung • Arbeitssparende Logistik • nur chargenweiser Betrieb • eher für Kleinmengen geeignet
Schubwendetrockner	universelles Trocknungsgerät • kontinuierlicher Betrieb möglich • geeignet für rel. feuchte Güter • Leistungsbereich 1000 – 15000 kg/24h • Verdampfungsleistungen bis 15 t Wasser/Stunde • Große Durchsatzleistungen mit konstanter Endfeuchtigkeit, auch bei wechselnder Anfangsfeuchtigkeit des Gutes. z.B. Holzhackschnitzel
Wagentrockner	• nur chargenweiser Betrieb • nur für Kleinmengen geeignet
Dächer-/Schichttrockner Erklährung	• Trocknungsprodukt durchläuft Trockner durch Schwerkraft von oben nach unten. • senkrechte Produktschächte von waagrechten Warm- und Abluftkanälen durchzogen. Dachkanäle nach unten offen. • Warmluft strömt auf Stirnseite der Warmluftdächer ein und durchflutet Produktschüttung. • Produkt wird erwärmt und gibt Feuchtigkeit an die vorbeistreichende Luft ab. • Luft kühlt ab und feuchtet je nach Produkt bis zur Sättigungsgrenze auf. • Feuchte Luft entweicht durch benachbarten Abluftdächer.
Dächer-/Schichttrockner Eigenschaften:	• nur rieselfähige Produkte • sehr hohe Durchsätze • kontinuierliche Prozessführung • gleichmäßige Trocknung • hohe Produktschonung • Energierückgewinnung möglich • Durchsätze bis 150 t/h
Bandtrockner	• Umwerfen/Wenden bei Mehrbandtrockner → homogene Feuchtigkeitsverteilung • Unterschiedliche Bandgeschwindigkeiten je nach Anforderung des Trockenabschnitts • Warmlufterzeugung frei wählbar
Solare Gewächshaustrockner	Für Klärschlämme (kleine bis mittelgroße Kläranlagen 5.000 … 100.000 EWG) • Ähnliches Vorschubprinzip wie Schubwendetrockner • Energie für Trocknung durch Sonneneinstrahlung • geeignet für Schlämme > 20 % TS • Kapazitäten 400 – 3600 T/a
Wirbelschicht-/Fließbetttrockner	• Feuchtgut wird durch Heißluftzufuhr im Schacht aufgewirbelt und getrocknet • intensive Durchmischung der Produktteilchen • sehr gleichmäßige Trocknung
Verdampfen erklähren:	Abtrennung von Flüssigkeit aus Flüssigkeitsgemischen bzw. nichtflüchtiger Feststoff/Flüssigkeitsgemisch durch Erhöhung Temperatur und/oder Druckabsenkung und damit verbundener Verdampfung.
Ziele:	• Rückgewinnung des Lösemittels (z.B. Methanolabdampfung Biodiesel) • klassische Destillation/Rektifikation (z.B. Bioethanolherstellung, Mineralölraffination) • Herstellung aufkonzentrierter Lösungen
Verdampfungswärme:	→ Mit zunehmenden Druck wird Verdampfungswärmekleiner und verschwindet am kritischen Punkt komplett (H2O 225 bar, 374 °C)
Positive Einflüsse auf Verdampferleistung:	• geringer Flüssigkeitsinhalt • große Temperaturdifferenz • hoher k-Wert (saubere Heizflächen) • große Flüssigkeitsoberfläche
Walzentrockner: Image: Capture (image/png)	• für dünnflüssige, hochviskose bis pastöse Produkte • Walzen meist von innen mit kondensierendem Dampf beheizt • Produkt trocknet als dünner Film durch Kontakt mit Walzenoberfläche
Vakuumtrockenschrank: Image: Capture (image/png)	• Trockengut auf Blechen / Schälchen • auf Heizplatten / Heizstäben • Beheizung elektrisch bzw. über Dampf bei größeren Bauarten
Rührwerksverdampfer bzw. der Rührkessel als Verdampfer:	• klassische, einfachste Verdampferbauart • diskontinuierliches Chargenverfahren • bestehender Rührkessel kann u.U. direkt zum Abdampfen von Lösemittel genutzt werden (z.B. Methanolabdampfung aus Biodieselreaktor bei dezentralen Anlagen)
Mehrkörperverdampfer:	• mehrerer Verdampferkörper, dampfseitig (und oft auch lösungsseitig) hintereinandergeschaltet • deutliche Reduzierung des Heizdampfverbrauchs (z.B. – ca. 40 % bei Dreikörperverdampferanlage)
Dünnschichtverdampfer:	• kontinuierliche Prozessführung • dünner Film mit relativ kurzen Kontaktzeiten • große Verdampferfläche mit hohen Volumendurchsätzen • Produktschonende Verdampfung
Fallstromverdampfer:	• Röhrenbündel als wärmeaustauschende Fläche • Röhren werden von fallendem Produktfilm vertikal durchflossen (Schwerkraft) • gleichmäßige Produktverteilung im Kopfraum nötig → gleichmäßige Beaufschlagung der Röhren (z.B. mittels Verteilerwanne, Vollkegeldüse)
Umlauf- bzw. Steigrohrverdampfer:	Naturumlauf: • Flüssigkeit steigt durch Dichteunterschied (ΔT) und Angetrieben durch Dampfblasen nach oben Zwangsumlauf: • hohe Umlaufgeschwindigkeiten (- 3 m/s) führen zu besseren konvektiven Wärme- Übergang
Plattenverdampfer:	• große Wärmeaustauscherfläche auf kleinen Raum bei geringer Bauhöhe • Aufbau vgl. Plattenwärmetauscher • Einsatz auch für hochviskose Produkte • gute Leistungsanpassung • gute Reinigbarkeit

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