ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΚΑΙ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΝΕΩΝ ΠΡΟΪΟΝΤΩΝ ΚΑΙ ΣΧΗΜΑΤΩΝ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΚΑΙ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΝΕΩΝ ΠΡΟΪΟΝΤΩΝ ΚΑΙ ΣΧΗΜΑΤΩΝ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ Ισοζύγια μάζας & ενέργειας Διαστασιολόγηση – προδιαγραφές εξοπλισμού Αθανασία Γούλα Τομέας Επιστήμης και Τεχνολογίας Τροφίμων Γεωπονική Σχολή Α.Π.Θ.

ΒΑΣΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ Προσδιορισμός του απαιτούμενου εξοπλισμού και των συνθηκών λειτουργίας του εξοπλισμού Τεχνικά δεδομένα Οικονομικά δεδομένα

ΑΡΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ ΑΡΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ

Ισοζύγια μάζας & ενέργειας Μεθοδολογία Διάγραμμα ροής Τί ζητάμε; Τί γνωρίζουμε; Σημειώνουμε στο διάγραμμα ροής εισόδους, εξόδους και συνθήκες κάθε σταδίου Εκλέγουμε βάση υπολογισμών π.χ. 100 kg/h προϊόντος, 100 kg/h μίας πρώτης ύλης Σημειώνουμε τυχόν χημικές αντιδράσεις Απομονώνουμε κάθε στάδιο και το μελετάμε ξεχωριστά Συνδέουμε τα αποτελέσματα όλων των σταδίων (σημειώνουμε ενδιάμεσα αποτελέσματα) Συνεπείς μονάδες! Λογικά αποτελέσματα;

Διάγραμμα ροής παραγωγικής διαδικασίας

Ισοζύγια μάζας Σύστημα εξισώσεων

Ισοζύγια μάζας Ισοζύγια ενέργειας Απαιτήσεις σε υλικά, πρώτες ύλες → κόστος παραγωγής Ανακύκλωση παραπροϊόντων, μέγεθος εγκαταστάσεων επεξεργασίας αποβλήτων Προσδιορισμός ή έλεγχος απόδοσης μίας γραμμής παραγωγής Προσδιορισμός προδιαγραφών αγοράς μηχανολογικού εξοπλισμού και κατασκευής αποθηκευτικών χώρων Πληροφορίες απαραίτητες για τα ισοζύγια ενέργειας Ισοζύγια ενέργειας Καθορισμός αναγκών σε λειτουργικά μέσα (ατμός, θερμό ή κρύο νερό, ηλεκτρική ενέργεια) → κόστος παραγωγής Προσδιορισμός προδιαγραφών αγοράς εξοπλισμού εναλλαγής θερμότητας Προσδιορισμός προδιαγραφών αγοράς εξοπλισμού παραγωγής λειτουργικών μέσων (ατμολέβητες, αεροσυμπιεστές)

Ισοζύγια ενέργειας πτώση πίεσης λόγω τριβών συνήθως αμελητέα m*Cp*(T-Tref) ή m*Hκορεσμένου ατμού ή κορεσμένου υγρού P: πίεση ρ: πυκνότητα h: ύψος α: συντελεστής εξαρτώμενος από το είδος ροής και τον τύπο ρευστού v: μέση ταχύτητα ρευστού

Ισοζύγια μάζας & ενέργειας

Προβλήματα κατά την εφαρμογή ισοζυγίων π.χ. απουσία μετρητή ή βλάβη οργάνου Ανεπαρκή δεδομένα Ανακριβή ή χαμηλής ποιότητας δεδομένα Ασαφή δεδομένα Αλληλοσυγκρουόμενα δεδομένα Απαιτείται βελτίωση δεδομένων πριν προχωρήσουμε ή πραγματοποίηση υποθέσεων ή χονδρικών εκτιμήσεων π.χ. μη καταλληλότητα οργάνου π.χ. αβεβαιότητα για σταθερότητα α΄ ύλης ασυμφωνία υπολογισμένων και μετρούμενων ποσοτήτων

Παράδειγμα ισοζυγίου μάζας σε διάγραμμα ροής

Εφαρμογή ισοζυγίων στα επιμέρους στάδια Άλεση και σύνθλιψη Εκχύλιση 872,3 = Χ2 + Ψ2 872,3 * 0,06 = Χ2 + Ψ2 * 0,005 Το εξάνιο δεν λαμβάνεται υπόψη, γιατί ανακυκλώνεται Χ2 = 48,3 kg λαδιού στο εξάνιο Ψ2 = 824 kg σογιόπιττας

Ξήρανση εξάνιο 824 = Χ3 + Ψ3 1000 * 0,105= Χ3 * 0,08 + Ψ3 Με βάση την τροφοδοσία Χ3 = 781,5 kg πίττας Ψ3 = 42,5 kg νερού

Παράδειγμα ισοζυγίων μάζας & ενέργειας Χυμός φρούτων θερμοκρασίας 88οC και περιεκτικότητας σε στερεά 10% οδηγείται μέσα σε ένα σύστημα ανάκτησης αρωματικών ουσιών που διατηρείται σε κενό 29inHg. Οι ατμοί που παράγονται υγροποιούνται για παραγωγή συμπυκνωμένου αρώματος (essence) και ο χυμός χωρίς τα αρωματικά του συστατικά προωθείται σε έναν εξατμιστήρα για συμπύκνωση.

Κενό  Απόλυτη πίεση ( ΤΒρασμού)  Παρακράτηση  Συνθήκες Ισορροπίας Βίαια εξάτμιση 1 μέρους (y kg)  TT(Συστήματος) = 75,8oF Ατμοί  Συμπ. άρωμα y kg ατμών ΤΑτμών = 75,8οF Χυμός Φρούτων z kg χυμού ΤT(Χυμού) = 75,8οF k στερεά Χυμός Φρούτων x kg χυμού ΤΑ(Χυμού) = 88οC 0,1 στερεά P = 29 inHg Κενό (x – y) kg χυμού ΤΤ(Συστήματος) = 75,8οF k στερεά Σύστημα Ανάκτησης Αρωματικών Ουσιών Ρ = 29 inHg Κενό PΑπόλυτη = PΑτμοσφαιρική – PΚενό = 29,9 – 29 = 0,9 inHg  PΑπόλυτη = 0,9(inHg) * [14,696(lbf/in2)/29,9(inHg)] = 0,44236 lbf/in2 Κενό  Απόλυτη πίεση ( ΤΒρασμού) 

Ισοζύγιο ενέργειας (Ταναφοράς = 32oF = 0οC)  Ισοζύγιο μάζας  x = y + z (1) Ισοζύγιο στερεών  0,1*x = k*z (2) Ισοζύγιο ενέργειας (Ταναφοράς = 32oF = 0οC)  Qεισερχομένων = Qεξερχομένων  Qχυμού = Qατμών + Qσυμπ. χυμού  x*Cpx*(ΤΧ – 0) = mΑ*ΗΑ + z*Cpz*(Τz – 0) (3) Πίνακες ατμού (0,44236 lbf/in2 παρεμβολή)  ΗΑ = 1094,636 Btu/lbm CpΧ = 0,2*0,1 + 1*0,9 = 0,92 Btu/lbm*F Cpz = 0,2*k+1*(1 – k) = 1 – 0,8*k Btu/lbm*F

(3)  x*0,92*(190,4 – 32)= y*1094,636+z*(1–0,8*k)*(75,8 – 32)  145,728*x = 1094,636*y + 43,8*z – 35,04*z*k (4) Επίλυση συστήματος εξισώσεων (διαιρώ όλες τις εξισώσεις με z)  (1)  (x/z) = (y/z) + 1 (2)  (x/z) = 10*k (3)  1457,28*k = 10946,36*k – 1094,636 + 43,8 – 35,04*k k = 0,111 (συμπυκνωμένος χυμός με 11,1% στερεά) x = 1,11*z y = 0,11*z x = 100 kg  z = 90,09 kg y = 9,91 kg (εξατμίζονται 9,91 kg)

Παράδειγμα ισοζυγίων μάζας & ενέργειας Θέλουμε να παρασκευάσουμε μια κρέμα με τελική περιεκτικότητα σε στερεά 20%. Το αρχικό μίγμα φεύγει από τη δεξαμενή ανάμειξης σε θερμοκρασία 26,7οC (80οF) και προθερμαίνεται στους 90,56οC (195οF) με εκτόξευση κορεσμένου ατμού (υγιεινής κλάσης – culinary steam) θερμοκρασίας 104,4οC (220οF) πριν υποστεί την τελική θερμική επεξεργασία μέσα σε κλειστό σύστημα και σε θερμοκρασία αποστείρωσης. Στην τελική φάση της θερμικής επεξεργασίας και μέχρι το τέλος της όλης επεξεργασίας δεν παρατηρείται αύξηση ή μείωση του ποσοστού υγρασίας. Το τελικό προϊόν μετά την άμεση θέρμανση με ατμό θα περιέχει 20% στερεά.

Συνολικό ισοζύγιο μάζας  Δεξαμενή ανάδευσης Αρχικό μίγμα Δεξαμενή προθέρμανσης Αρχικό μίγμα (mM) TM = 26,7oC (80oF) x% στερεά Τελικό προϊόν (mΠ) TΠ = 90,56oC (195oF) 20% στερεά Κλειστό Σύστημα: Χωρίς ↑↓ Υγρασίας Αποστείρωση Έγχυση ατμού & προθέρμανση προϊόντος ? Πίνακες ατμού  ΤΑ Παρεμβολή 4 Αγνώστους 3 Εξισώσεις Άγνωστος (Αναλογία μαζών) ? TΑ = 104,4oC (220oF) Κορ/νος ατμός (mΑ) 0% στερεά Διαιρώ όλες τις εξισώσεις με mπ Άγνωστοι: mΑ/mΠ, mm/mΠ, x Cp  f(Υγρασίας) ? % Στερεών  % Υγρασίας Συνολικό ισοζύγιο μάζας  mΜ + mΑ = mΠ (1) Ισοζύγιο στερεών  (x/100)*mΜ = 0,2*mΠ (2) Ισοζύγιο ενέργειας Qin = Qout (θερμοκρασία αναφοράς Τ = 0οC)  mΜ*CpM*(ΤΜ-0) + mΑ*ΗΑ = mΠ*CpΠ*(ΤΠ-0)

Παράδειγμα ισοζυγίων ενέργειας Ποιο είναι το μέγεθος της αντλίας που απαιτείται για να αντληθεί πουρές τροφίμου από μια δεξαμενή στην οποία η ελεύθερη επιφάνεια βρίσκεται 20 ft ψηλότερα από τον άξονα της αντλίας και να σταλεί σε απόσταση 20 ft μέσω σωλήνα διαμέτρου ½ in; Συνήθως υποθέτουμε συντελεστή απόδοσης αντλίας 75%. Παροχή 10000 lbm/h Συντελεστής συνεκτικότητας b = 60(dyn/cm2)(s)0,454 Δείκτης συμπεριφοράς στην ροή n = 0,454 Πυκνότητα 61 lbm/ft3

Πτώση Πίεσης σε Σωληνοειδή Αγωγό για Μη-Νευτώνεια Ρευστά  Τιμές  Μονάδες Ίδιου Συστήματος  q = 10000(lbm/h) * 1/3600(h/s)  b = 60(dyn/cm2)(s)0,454 * 2,0886*10-3[(lbf/ft2)/(dyn/cm2)]  b = 0,1253 (lbf/ft2)(s)0,454 R = D/2 = 0,5/2(in)*1/12(ft/in)  L = 10 ft, n = 0,454, p = 61 lbm/ft3 Mαζική Παροχή  Ογκομετρική  Q = q/p = 2,78(lbm/s) / 61(lbm/ft3)  Μέση Ταχύτητα Κίνησης Ρευστού στον Αγωγό  v = Q/A = [0,0456(ft3/s)] / [3,14*(0,0208 ft)2]  v = [0,0456(ft3/s)] / [0,0014(ft2)]  v = 33,57 ft/s ΔΡ = – n 2*L*b*v R (n + 1) x 3n + 1 n

2*10(ft)*0,1253(lbf/ft2)(s0,454)*[33,57(ft/s)]  ΔΡ = – n 2*L*b*v R (n + 1) x 3n + 1 n ΔΡ = 0,454 2*10(ft)*0,1253(lbf/ft2)(s0,454)*[33,57(ft/s)] [0,0208(ft)] (0,454 + 1) x 3*0,454 + 1  (ft)*(lbf)(s0,454)*(ft0,454) (ft2)(ft1,454)(s0,454) ΔΡ = 7285,59 (lbf)(s0,454)*(ft1+0,454) (ft2+1,454)(s0,454) = 7285,59  lbf ft2 ΔΡ = 7285,59 x 1 ft2 144 in2  lbf in2 ΔΡ = 50,59

Στροβιλώδη Ροή  GRe ≥ 4000  GRe = 4000   4000 = 8*v(2 – 0,454)*0,02080,454(ft0,454)*61 0,1253 (s0,454) 3*0,454 + 1 0,454 lbf ft2 lbm ft3  GRe = 8*v(2 – n)*Rn*ρ b* 3n + 1 n  v1,546 = 84,0824(ft0,454) 4000*0,2649 (s0,454) lbm ft3 lbf ft2  4000 = 84,0824*v1,546(ft0,454) 0,2649 (s0,454) lbf ft2 lbm ft3  v1,546 = (ft0,454) (s0,454) lbm ft3 lbf ft2 12,602 v1,546 = ft0,454*lbm ft*lbf*s0,454 12,602 lbf*s2 ft*lbm *32,174  v = s1,546 ft1,546 405,46  1,546 v1,546 = ft0,454*s2 ft2*s0,454 405,46  v = s1,546*(1/1,546) ft1,546*(1/1,546) 48,62

Ισοζύγιο Μηχανικής Ενέργειας Bernoulli  Σημεία (1) & (2) P1 ρ + gh1 + P1 = 1 atm P1 ρ + gh1 + v12 α + ws = P2 + gh2 + v22 + ΔP 20 ft x HP d = 1/2 in (2) (1) h1 = 20 ft v1 = 0 ft/s  P1 = P2 = 1 atm (Ελεύθερες Επιφάνειες)  h1 = 20 ft & h2 = 0 ft (Ύψος Αναφοράς)  v1 = 0 ft/s (↑↑Διατομή Δεξαμενής & ↓↓Διατομή Σωλήνα) Μέση Ταχύτητα Κίνησης Ρευστού στον Αγωγό  v = Q/A = [0,0456(ft3/s)] / [3,14*(0,0208 ft)2]  v = [0,0456(ft3/s)] / [0,0014(ft2)]  v = 33,57 ft/s Ισοζύγιο Bernoulli για το Σύστημα gh1 + ws = v22 α + ΔP p v2 = 33,57 ft/s h2 = 0 ft P2 = 1 atm

 Όχι πλήρως στροβιλώδης ροή GRe = 8*v(2 – n)*Rn*ρ b* 3n + 1 n  Όχι πλήρως στροβιλώδης ροή Συντελεστής α α = [(4n + 2)(5n + 3)] / [3(3n + 1)2]  α = 1,2 ΔΡ = 0,454 2*40(ft)*0,1253(lbf/ft2)(s0,454)*[33,57(ft/s)] [0,0208(ft)] (0,454 + 1) x 3*0,454 + 1 = ΔP = 29142,4 lbf/ft2

ΔΡ/ρ = 29142,4(lbf/ft2) / 61(lbm/ft3)  ΔΡ/ρ = 477,74(lbf*ft/lbm) * 32,174(lbm*ft/lbf*s2) ΔΡ/ρ = 15370,92(ft/s)2 Ισοζύγιο Bernoulli για το Σύστημα 32,174(ft/s2) * 20(ft) + ws = 33,572(ft/s)2 / 1,2 + 15171,01(ft/s)2  643,48(ft/s)2 + ws = 884,004(ft/s)2 + 15171,01(ft/s)2  ws = 15666,56 (ft/s)2 gh1 + ws = v22 α + ΔP p Μετατροπή Ισχύος σε hp WHP = ws*q = 15666,56(ft2/s2) * 2,78(lbm/s)*(1/32,174)(lbf*s2/lbm*ft) WHP = 1353,67(lbf*ft/s) * (1/550)(hp*s/lbf*ft)  WHP = 2,46 hp Απόδοση Αντλίας n = 0,75 WHP / BHP = 0,75 2,46 / BHP = 0,75 BHP = 3,28 hp

Επιλογή εξοπλισμού Επιλογή τύπου εξοπλισμού σκοπός χρήσης δυναμικότητα τύπος υλικού που επεξεργάζεται πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα κάθε τύπου κόστος ενεργειακές απαιτήσεις απαιτήσεις υγιεινής αυτοματισμός ευελιξία περιβαλλοντικοί παράγοντες Επιλογή μεγέθους εξοπλισμού χωροταξικές απαιτήσεις Βελτιστοποίηση σχεδιασμού συνθήκες λειτουργίας

Πνευματική μεταφορά Υδραυλική μεταφορά Μηχανική μεταφορά Παράδειγμα επιλογής τύπου εξοπλισμού – Μεταφορά στερεών Συστήματα αρνητικής πίεσης (κενού) Συστήματα θετικής πίεσης Συστήματα πίεσης – κενού Πνευματική μεταφορά Υδραυλική μεταφορά Μηχανική μεταφορά Ταινίες μεταφοράς Μεταφορείς κλειστής ταινίας Αναβατόρια με κάδους Δονούμενοι μεταφορείς Κοχλιωτοί μεταφορείς

Πνευματική μεταφορά (pneumatic transport) Μεταφορά προϊόντων σε μορφή σκόνης ή κόκκων μέσω ρεύματος αέρα (καλαμπόκι, αλεύρι, καφές, ζάχαρη κ.ά.) Σύστημα θετικής πίεσης Σύστημα αρνητικής πίεσης (κενού) Μεταφορά από ένα σημείο σε πολλαπλά σημεία Μεταφορά από πολλαπλά σημεία σε ένα σημείο Υψηλότερο κόστος Καταλληλότερο για προϊόντα σε μορφή σκόνης

Σύστημα πίεσης - κενού Σύστημα κενού Σύστημα πίεσης

Σύστημα θετικής πίεσης

Σύστημα αρνητικής πίεσης (κενού)

Μεταφορά στερεών μέσω ρεύματος νερού Υδραυλική μεταφορά (hydraulic transport) Μεταφορά στερεών μέσω ρεύματος νερού (τομάτες, παντζάρια, πατάτες, καρότα, εσπεριδοειδή κ.ά.)

Μηχανική μεταφορά (mechanical transport) Είδος κίνησης Κατεύθυνση κίνησης Τύπος μεταφορέα Κίνηση με: κινητήρα Σταθερή κίνηση Οριζόντια και υπό κλίση Ταινία Αλυσίδα Κοχλίας Κατακόρυφη Δόνηση Οριζόντια Κατακόρυφη δόνηση Οριζόντια δόνηση Υπό κλίση βαρύτητα Τροχός Ράουλο

Συνεχείς μεταφορικές ταινίες (uniform belt conveyors) Πλεονεκτήματα Υψηλή δυναμικότητα Διατήρηση του προϊόντος σε καλή κατάσταση Σχετικά χαμηλή κατανάλωση ενέργειας Δυνατότητα απομάκρυνσης του προϊόντος σε οποιοδήποτε σημείο Χαμηλό κόστος συντήρησης Χαμηλά επίπεδα θορύβου Μειονεκτήματα Ακαταλληλότητα για καμπύλες διαδρομές ή ανυψώσεις Ακαταλληλότητα για προϊόντα σε μορφή σκόνης

Τμηματικές μεταφορικές ταινίες (segmented belt conveyors) Χρησιμοποιούνται για μεταφορά προϊόντων μεγάλου βάρους ή υψηλής θερμοκρασίας (π.χ. σε παστεριωτήρες ή φούρνους) Κατασκευάζονται κυρίως από πολυπροπυλένιο ή πολυαιθυλένιο (καλή σκληρότητα, αντοχή σε χημικές ουσίες και θερμοκρασίες <104οC) Εύκολη συντήρηση, δύσκολος καθαρισμός a: τύπου δοχείου b: τύπου λεκάνης c: τύπου πλάκας

Μεταφορικές ταινίες με κυλίνδρους (wheel conveyors) Χρησιμοποιούνται για μεταφορά προϊόντων μεγάλου βάρους ή σε συστήματα καθαρισμού και ταξινόμησης φρούτων και λαχανικών Μεγάλο βάρος Υψηλά επίπεδα θορύβου Ακατάλληλες για ανυψώσεις a: «αδρανή» ράουλα b: «οδηγούμενα» από κινητήρα ράουλα c: γραναζωτά ράουλα d: ράουλα οδηγούμενα από αλυσίδα

Μεταφορικές ταινίες αλυσίδας (chain conveyors) Υψηλή δυναμικότητα Καταλληλότητα για οριζόντια, κατακόρυφη ή υπό κλίση μεταφορά Καταλληλότητα για μεταφορά στο εσωτερικό κλειστών θαλάμων Ακαταλληλότητα για κολλώδη προϊόντα Μέτρια καταπόνηση προϊόντος Υψηλά επίπεδα θορύβου. a,b: με άγκιστρα c: με δίσκους d: με κάδους

Μεταφορικές ταινίες κοχλία (screw conveyors) Καταλληλότητα για μεταφορά προϊόντων με χαμηλή ικανότητα ροής Καταλληλότητα για οριζόντια, κατακόρυφη ή υπό κλίση μεταφορά Υψηλή κατανάλωση ενέργειας Μέτρια καταπόνηση προϊόντος Κίνδυνος ανάφλεξης (α, b): κοχλίας τύπου σπιράλ (c): ξεχωριστές λεπίδες (d): συνεχής κοχλίας

Δονούμενες μεταφορικές ταινίες (vibratory conveyors) Αποφυγή δημιουργίας συσσωματωμάτων → περιορισμός απωλειών προϊόντος Δυνατότητα μεγάλων διαδρομών δόνησης → δυνατότητα μεταφοράς «δύσκολων» προϊόντων (κρέας, ψάρια) Δυνατότητα δοσομέτρησης με εγκατάσταση μετατροπέα συχνότητας Εύκολος καθαρισμός Χαμηλό κόστος συντήρησης (α): ηλεκτρομαγνητικός κινητήρας (b): έκκεντρος κινητήρας (c): συνεχής κοχλίας

Παράδειγμα επιλογής τύπου εξοπλισμού – Εκχύλιση υγρών Πρόκληση αντιρροής Διασπορά φάσης Διαφορικής επαφής Επαφής κατά στάδια Βαρύτητα Στήλη καταιονισμού Στήλη με γέμισμα Στήλη με διάτρητους δίσκους Δόνηση Δονούμενη στήλη με δίσκους ή με γέμισμα Στήλη με δονούμενους δίσκους Μηχανική ανάδευση Επαφή με περιστρεφόμενο δίσκο Αναμίκτες-κατακαθιστές Φυγοκεντρική δύναμη De Laval Podbielniak Westfalia Rabatel

Συσκευές εκχύλισης υγρών Πύργος καταιονισμού (spray tower) Το ελαφρύτερο υγρό εισάγεται από τον πυθμένα και κατανέμεται υπό μορφή σταγόνων Οι σταγόνες ανέρχονται μέσα από τη μάζα του βαρύτερου Χαμηλό κόστος Αποφυγή προβλημάτων διάβρωσης

Πύργος με δίσκους και ανακλαστήρες (plate and baffle tower) Το βαρύ υγρό ρέει πάνω από την κορυφή των ανακλαστήρων Το ελαφρύ υγρό ρέει κάτω από κάθε ανακλαστήρα και εγχύεται προς τα πάνω μέσα από τη βαριά φάση Δεν παρέχει αποτελεσματική ανάμιξη Κατάλληλη για υγρά που σχηματίζουν εύκολα γαλακτώματα

Στήλη με δονούμενους δίσκους Αναδευόμενος πύργος (agitated tower) Στήλη με δονούμενους δίσκους (pulse column)

Στήλη Rabatel Μονοβάθμια Πολυβάθμια

Κριτήρια επιλογής συσκευής εκχύλισης υγρών Χημική σταθερότητα προϊόντος Αξία προϊόντος Ρυθμός διαχωρισμού φάσεων Αριθμός απαιτούμενων βαθμίδων Παροχή Κριτήριο επιλογής Μικρή παροχή Μεγάλη παροχή Μικρός αριθμός βαθμίδων Εύκολος διαχωρισμός Χημική σταθερότητα Στήλη καταιονισμού ή με γέμισμα ή με διάτρητους δίσκους Αναμίκτες-κατακαθιστές Επαφή με περιστρεφόμενο δίσκο Μεγάλος αριθμός βαθμίδων Υψηλή αξία προϊόντος Δονούμενη στήλη με δίσκους ή με γέμισμα

Επιλογή μεγέθους εξοπλισμού Υπολογιστικές εξισώσεις (Ν) Υπεισερχόμενες μεταβλητές (Μ) Προδιαγραφές διεργασίας (π.χ. ρυθμός ροής, αρχική θερμοκρασία κ.ά.) (Κ) Σχεδιαστικές μεταβλητές (π.χ. διαστάσεις, θερμοκρασία βοηθητικού ρεύματος κ.ά.) (Μ-Ν-Κ) Υπολογιστικές εξισώσεις (Ν) Ισοζύγια μάζας και ενέργειας Νόμοι θερμοδυναμικής ισορροπίας Φαινόμενα μεταφοράς Γεωμετρικές εξισώσεις

Παραδείγματα επιλογής μεγέθους εξοπλισμού Επιλογή μεγέθους σωλήνων Απώλειες ενέργειας → Πτώση πίεσης (ΔP) f: συντελεστής τριβής L: μήκος αγωγού D: διάμετρος αγωγού ρ: πυκνότητα ρευστού uave: μέση ταχύτητα ρευστού Στρωτή ροή Τυρβώδης ροή

Σχέση συντελεστή τριβής (f) και αριθμού Reynolds (NRe)

Μέθοδος δοκιμής και σφάλματος Υπολογισμός D Υποθετική τιμή f Q: ογκομετρικός ρυθμός ροής Υπολογισμός NRe Διάγραμμα Υπολογισμός f Συμφωνεί με την υποθετική τιμή f ; ΝΑΙ ΟΧΙ Υπολογισμός D

Εμπειρικά διαγράμματα

Παραδείγματα επιλογής μεγέθους εξοπλισμού Καταψύκτης με ρεύμα αέρα

Βελτιστοποίηση εξοπλισμού – κριτήριο κόστους Διαγράμματα μεταβολής κόστους σε σχέση με σχεδιαστικές παραμέτρους

Παραδείγματα βελτιστοποίησης εξοπλισμού με κριτήριο το κόστος