De fabricage van maltose

I \ I

t

J

..

-,

.'

}

.'

, \ r". ---~=~.~" .. '-- _.' ... ,

iGQ

~

DE FABRICAGE VAN MALTOSE

L.E.M. Mudde

H • .T. Fontein

,.

INHOUD.

I. Inleiding'.

II. De bereiding van maltose uit aardappe~en.

A. Chemisch. -B. Technisch.

IIT. Beschrijving van het proces' en de appara.tuur.

IV~ Ma,teria.alba.la.ns.

Vi .. A. Berekening van de. droogtunnel.

B. Berekening va.n de verdamper.

VI. Literatuur.

I-1

INLEIDING.

1,

. ""'1

Maltose is een disaccharide, dat gevormd wordt bij de inwerking van

V

a.II\Y""lasenop z:e.tmeel.

J ' De belangrijkste bronnen van zetmeel zijn aardappelen en granen. He.t

o

o

eersta product komt vo0t: Nederland het measte in aanmerking. Ons land is een van de grootste aardappelproducenten ter wereld, terwijl granen ge.-importeerd moe;ten worde.n. Bovendien is da zetmeelproductie van aardappelen

16,5

ton per ha, hetgeen aanmerkelijk hoger is dan die van graan. Voor de zetmeelbereiding worden aardappelen met hoog zetmeelgehalte gekweekt; dit zijn de zogenaamde fabrieksaarda.ppelen. De samenstelling hiervan is de volgende: zetmeel eiwitten a.norganisch.v

~

water 11 - 28

%

2

%

1 2 %

68 - 80'%

De knollen Z1Jn dikwijls zeer groot. De productie van fabrieksaardappelen bedroeg in ons land in 1948 1.600.000' ton. Zij zi.jn slechts beperkt houd-baar: door rotting en door de lavensfuncties gaat ca

15

1>

van de oogst verloren.

Aardappelmeel is- zeer zuiver zetmeel. Het seiz;oen, gedurende welk

aardappelen verwerkt kunnen worden, duurt ongeveer een half jaar. De

meelindustrie in ons land kan per week ongeveer 65.000 ton aardappelen

tot zetmeel verwerken.

De aardappelen worden steeds, per schip aangevoerd en mechanisch gelost; Re,t droge meel wordt naar korrelgrootte gesorteerd door 'lbuilen" en ver-pakt. in balen van 100 kg.

Uit het voorgaande blijkt, dat de fabriek he.t gunstigst geplaatst kan

worden in de prOvincie Groningen in. de laagveengebieden, waar men zich speciaal toelegt op de verbouw van fabrieksaardappelen •. Dit gebied heeft tevens de voordelen van gunstige verbindingen te. water en een ruime arbeids-markt.

Maltose is een belangrijk tussenproduct in verschillende biochemi.s·che processen ( bierbereiding, alcoholfabricage ). Als eindproduct vindt het

slechts beperkte afzet. Het wordt gebruikt. in versterkende middelen,

o

o

I-2

Glucosestroop wordt in ons land vrij veel toegepast, omdat zij vr1J is

van accijns. Maltose kan niet concurreren met glucose: de ~drolyse van

zetmeel tot glucose is minder kostbaar dan de biochemische tot' maltose. In de Verenigde Staten wordt jaarlijks ongeveer 100.000 ton maltosestroop bereid uit tarwe en mais; enige alcohol- en bierfabrieken hebben hun

productie omgeschakeld. D.e: stroop is helder van kleur en vindt toepassing iD

lekkernijen ("cooki~s") en is ook geschikt voor huishoudelijk gebruik.

Uit het bovenstaande moge duidelijk blijken, dat slechts een kleine

pl.'oductie verantwoord kan zijn; deze is gesteld op 1200 kg 80 f,-i~f3i

stroop per etmaal. De aflevering geschiedt in de vorm van stroop, daar het kristalliseren grote moeili jkheden oplevert en de maltose in dez:e

vom het gemakkelijkst verwerkt kan worden. Teneinde een fabriek van

redelijke grootte te verkrijgen, is ontworpen een aardappelmeelfabriek ( productie 21,4 ton per 24 uur', d.i. 1:50 ton per week), die maltose als nevenproduèt levert.

Aardappelmeel wordt gebruikt als. voedingsmiddel, voor de bereiding van - stijfsel en in de industrie voor het apprêteren van goedkope weefsels:

an, papier. Tevens wordt het verwerkt op dextrine, dat als plakmiddel dienst doet, en op glucose.

o

o

II-1

,

DE BEREIDING VAN MALTOSE UIT AARDAPPELEN.

A. CHEMISCH.

Aardappel~eel is zuiver zetmeel, ( C

6H100₅

)x'

?Letmeel komt in de

natuur.' in planten voor in Rarrels., die in grootte variëren van O,5 tot

110

tl,

bi j aardappelen van 20 tot 50.~. Het is zeer weinig oplosbaar in

water; bij verwarming hiermede echter zwellen de korrels op tot een gel ( stijfsel ); bij voortgeze:tte verwarming en in aanwezigheid van vol-doende water ontstaat een colloïdale: oplossing, een sol, die bij

af-koeling tot een gel stolt. Deze gelvorming is bekend onder de naam verstij~=

seling.

Het moleculairge~cht en de structu~' van zat~êell zijn niet nau~­

keurig bekend. Het bestaa t uit amylose, ( opgebouwd uit langgerekte moleculen met een moleculairgewicht van 10.000 tot 60.000 ) en

amylo-pectine ( sterk v~rtakte moleculen met een moleculairgewicht van 50.000

tot 1.000.000 ). Amylose wordt door jodium blauw gekleurd.

Zetmeel wordt door amylase,n - vooral die uit mout - snel afgebroken tot maltose ( moutsuiker ); door verhoging van Ret moutgehalte wordt de afbraak bevorderd, althans tot eep zekere moutconcentratie. Zetmeel-korrels als zodanig worden weinig aangetast. Zij moeten eerst opensprin-gen. Dit kan geschieden met een,chemische ( met bijvoorbeeld chloor ), thermische ( uitgieten in kokend water) of mechanische behandeling

( zêêr fijn malen ).

De moutamylase , diastase geheten, bevat twee componenten: (X en ~

amylase.

~ a~lase breekt het zetmeel af via, allerlei tussenproducten met lager moleculairgewicht ( dextrinen ). Het proces is te volgen door de kleursverandering van jodium, toegevoegd aan het reactiemengsel:

amylose - amylodextrinen - erythrodextrinen - achrodextrinen -

maltose-bl?uw rood. kleurloos

De ~ component komt in zuivere vorm voor in het dierli jk organisme

o

~

,\

II-2

~ amylase ontleedt het zetmeelmolecule door van de ~eten steeds

mal-tose-eenheden af te breken. Er ontstaan hier dus geen tussenproducten.

Volgens Pringsheim is het voor een volledige omzetting noodzakelijk een amylasecomplement toe te voegen; hij gebruikte hiervoor zekere gist-praeparaten en albumine.

Het disaccharide: maltose ( in 1'84-7 door Dubrunfaut: ontdekt)

k:L':is-talliseert in fijne witte naalden en heeft in vaste vorm de formule C12H22P11+H20. Het is sterk rechtsdraaiend en behoort tot de reducerende

suikers. Het is opgebouwd uit· twee d-glucose-resten,~-glucosidisch

ge-bonden.

B. TECHNISCH.

Daar zetmeel als zodanig in de aardappel aanwezig is, is de

berei-ding van aardappelmeal geen chemisch doch een pbysisch proces, t.w.

scheiding van het zetmeel van de overige bestanddelen.

Hiertoe dienen de aardappels - na verwijdering van aanklevende ver-ontreinigingen - fijngewreven te worden, z.odat de celwanden openbreken en de zetmeelkorrels meer toegarucelijk worden.

De scheiding van eiwitten en ~norganische bestanddelen berust op het

feit,. dat deze in tegenstelling tot zetmeel oplosbaar zijn in water. Vroeger werd het zetmeel op zeefdoeken uitgewassen met water; tegenwoor-dig gebruikt men centrifuges, hetgeen een aanmerkelijke besparing aan tijd en water betekent. De door de centrifuges geleverde suspensie

wordt gefiltreerd ep een roterend vacuumfilter en vervolgens gedroogd in ee~

droogtunnel tot het gewenste vochtgehalte. Tot voo:ft enkele jaren gebruik-te men v.oor deze concentratie sedimengebruik-teertafeIs.

Het voor het proces benodigde water mag niet harder zijn dan 15°D en dient tevens volkomen vrij van ijzer te zijn. Het afgewerkte water draagt aanzienlijk bij tot de vervuiling van de kanalen; tegenwoordig wordt het.

geklaard door toevoegen van kalkmelk, waardoor' de eiwitten ui~n.

r

o

:II-3

Alle processen voor de bereiding van maltose berusten op de bioche.-mische omzetting van zetmeel met behulp van amylase; slechts zijn mogelijk variaties in de wijze van oplossen, de temperatuur, de tijdsduur, de pH en

de" soort a~lase. Het volgende wil hiervan een overzicht gevem.

Volgens H.e.Gore (13) wordt zetmeel in oplossing gebracht" door

inwer-king van een extra hoeveelheid diastase op een zwakzure zetmeelsuspensie.

Een tweede methode, die hier toegepast wordt, is het uitgieten van een

zetmeelsuspensie in kokend water

(7).

De hydrolyse van zetmeel kan teweeggebracht worden door chloorgas; er

er ontstaa.t hierbij maltose naast allerlei andere afbraakproducten (14).

Voor de bereiding van zuivere maltose dient men gebruik te maken van

a.IIljtlase. Meestal gebruikt men hiervoor mOJl.t of moutextract (15, t6).

In het eerste geval wordt alleen de temperatuur vermeld ( 6000 ). H~t

tweede~ïrermeld(een

pH van

5,

een"temperatuur van 60°C en een

hoe-veelheid van 10 tot 15

%

aan de lucht gedrlbogde mout. De omzetting

ver-loopt dan in ongeïreer 48 uur. Dit systeem is hier toegepast.

P.Kohlbach en H.Maas bevelen aan de extra toevoeging van diverse

gist~oorten

C'

Froh9è~ggist

)'19).

H.Behmenburg

(18)

voegt een extract

van varkensspeekselklieren toe.

Maltose kan ook rechtl:.~treek~::l uit aardappelen bereid worden (11).

o

III-1

BESCHRIJVING VAN HEl' PROCES: EN DE APPARATUUR.

De aardappelen, die in hopen opgeslagen zijn, worden met behulp vàn een sterke waterstraal in een hellende betonnen goot gespoten. Hierbij worden de aanklevende verontreinigingen losgemaakt. Het geheel wordt met een speciale centrifUgaalpomp naar het hoogste punt van de fabriek gepompt, zodat het stof transport in het verdere proces door de zwaar-tekracht kan plaats vinden.

De massa komt nu in een hellende goot met geperforeerde bodem. De openingen én de bodem moeten zo groot zijn, dat eventuele kiezelstenen verwijderd worden samen met de modder' en het waswater. Indien deze reiniging onvoldoende is, kunnen de laatste vuilresten nog afgespoten worden.

De aardappelen rollen nu in een slagmolen, waar Z1J fijngemalen en

de celwanden stukgewreven worden. Met water, afkomstig van de afzetbak en de tweede centrifuge ( zie hieronder ), wordt de brei weggespoeld.

. ~ .

Deze slagmolen ( merk "Alpine" ) kan 8 ton per uur verweken. Het aantal

omwentelingen per minuut bedraagt ca 2000. De aandrijving geschiedt via drijfriemen door een motor met een vermogen van 6 tot 8 PK.

De suspensie, die door de molen geleverd wordt, stroomt in een bak, die tot doel heeft de zetmeelconcentratie te verhogen, zodat de centri-fuges niet onnodig groot behoeven te zijn. De bodem van de bak is hel-lend, zodat de horizontale stroomsnelheid van links naar rechts afneemt

( zie teke;ning ) en het zetmeel zich in de rechterhoek afzet, te,rwijl het bovenstaande waswater via een centrifugaalpomp naar de slagmolen wordt teruggevoerd. Be afmetingen van de bak moeten zodanig zijn, dat hij een zekere bufferende werking heeft in geval een van de centrifuges of pompen uitvalt.

Vervolgens stroomt de suspensie naar twee parallel staande centrifuges. naar een constante voedingssnelheid voor een goede werking van de centri-fuges belangrijk is, controleert men deze met een rotameter.

Zwaveldioxyde wordt vanuit een bombe geïnjecteerd als antisepticum en om het zetmeel te,bleken.

In de continu wJkende centrifuges vinden twee betwerkingen plaats: ne zetmeelsuspensie wordt ingedikt en tevens uitgewassen met water, waarbij alle nietzetmeela.chtige bestanddelen voornamelijk eiwitten

III-2

eventueel de eiwitten in grote afzetbakken terugwinnen. Daar het

eiwit-geh~lte van aardappelen echter zeer laag is, zal dit waarschijnlijk niet lonend zijn.

De centrifuges ( merk "Merco" centrifugal separator, model 16 ) hebben

een capaciteit van 15 tot 100 gallon per minuut. Het aantal omwentelingen

bedraagt ca 2500 per minuut. Dit type onderscheidt zich doordat de

sus-pensie gerecirculeerd wordt, zodat deze homogeen blijft en in intens

V

contact met het waswater i s . . .

~"-:---~-~uspensie

in een tweede centrifuge nogmaals

; (

Het zetmeel afkomstig uit deze centrifuges is nog verontreinigd met

c-J~ aan beide bovenvermelde bewerkingen onderworpen. Het hiervan afkomstige

~ waswater, dat in veel geringere mate eiwitten bevat dan dat afkomstig

o

van de eerste centrifuges, daarentegen wel enig zetmeel, wordt opnieuw in het proces benut en teruggepompt naar de slagmolen.

Een gedeelte van de aldus gezuiverde zetmeelsuspensie dient voor de maltosebereiding. Het overblijvende en grootste deel wordt bewerkt op

aar.dappelmeel, hetgeen inhoudt scheiding van z~tmeel en water.

Dit geschiedt in twee trappen: met behulp van een roterend

vacuum-filter wordt het zetmeelgehalte gebracht op

56

%,

terwijl het ~ochtge­

halte daarna in een droogtunnel g,ereduceerd wordt tot 12

%.

D1t roterend vaouumfilter bestaat uit een trommel, opgehangen in een bak,waarin de zetmeelsuspensie gebraoht wordt. Teneinde bezinking te

voor-komen wordt de suspensie voortdurend in beweging gehouden. Om de trommel

is een filterdoek aangebraoht. De werking van het:~apparaat bemst op het

vaouum, dat binnen de trommel in stand gehouden wordt. Het gedeelte vanhet

doek, dat zioh onde~ he~,vloeistofniveau in de bak bevindt, werkt als

filter; hier zet zich e~h dunne laag zetmeel op de trommel af. Wanneer

deze ten gevolge van de rotatie boven het vloeistofniveau kom,j wordt hij

.

,

aan de luoht verder gedroogd. Hij wordt van de trommel verw:ijderd door een

d"'=9.de.", .

"'-stel ledli:j liêel~ zoa.er einde, die over de trommel en een tweetal rollen

lopen. Een aantal mesjes zórgt ervoor,dat de zetmeelkoek terwille van het goed funotionneren van de droogtronmiel gesneden wordt in kleine stukjes

( i"

groot ), welke op d,e band van dit laatste apparaat vallen.

Een buffertank is verbonden met de aanvoerleiding van het filter en met de overloop van de filterbak.

De droogtunnel (merlt "Prootor & SOhwartz") is een "through oiroulation

dryer"'. Hierin wordt hete luoht geblazen door een poreus bed, dat door een band zonder einde door de tunnel bewogen wordt. De droogsnelheid is

J\<

o

III-3

hoog door de grote oppervlakte van het bed en door ~et intense contact

tussen de hete lucht en de te drogen stof. Het warmteverlies van de

lucht tijdens het drogen wordt ge~ompenseerd met behulp ,van

warmtewisse-laars, die met stoom gevoed worden. Het gehele apparaat is tegen warmte-verlies naar buiten geïsoleerd.

De tunnel is opgebouwd uit compartimenten, 6 voet lang, ieder voorzien van een warmtewisselaar, bestaande uit buizen met ringvormige ribben

loodrecht op de lengteas, en een ventilator, voor de c~rculatie van de

lucht. Om het vochtigheidsgehalte van de luoht niet te zeer te laten

oplopen, wordt een gedeelte continu ververst. In de eerste compartimenten

beweegt de lucht zich door het bed in opwaartse richting,in de over~e

in tegenovergestelde richting. ,

Het gedroogde zetmeel valt aan het einde van de tunnel van de band

in een schroefgoot, die het vervoert naar de verpakkirisafdeling~

Het gedeelte van de zetmeelsuspensie, dat bestemd is voor de bereiding

van maltose, laat men gedurende 16 uur in een tank lopen van zoda~ge

inhoud ( 1.600liter ), dat hij na deze tijd gevuld is. Daar de zetmeelkorrels

vrij snel bezinken, zal men de concentratie tot 50

%

kunnen verhogen door

een gedeelte van het bovenstaande water te verwijderen, hetgeen geschiedt via een overloop.

Nadat de inhoud opnieuw gehomogeniseeiid is door roeren, wordt deze naar een reactietank ( merk "pfaudler" ) gepompt, waarin zich kokend water bevindt. ( De hoeveelheid hiervan verhoudt zich tot die van de toe te

voe-gen suspensie als

1

tot

4.)

Hierbij gaat het zetmeel <in

toevoeging' van zoutzuur wordt de pH met behulp op 5 gebracht en gehouden,

De tank is voorzien van een mantel gevoed met stoom.' Deze heeft de

warmte geleverd benodigd voor het aan de kook brengen van het water en

tevens wordt met behulp hiervan de temperatuur van de inhoud va~ de tank

o

na toevoeging van de suspensie op 60 C gehouden; een regelapparatuur controleert de stoomtoevoer.,

'Hebben zich de vereiste temperatuur en de gewenste pH ingesteld, dan

wordt mout toegevo'egd tot een hoeveelheid 'van 15

%

van het zich in de

tank bevindende zetmeel.

Na ca

41

uur is het zetmeel volledig tot maltose afgèbroken.

o

o

III-4

van de tank bedraagt 1000 gallons ( 3785 liter).

Er zijn twee opvangtanks nodig, terwijl er vier reactietanks naast

elkaar moeten worden opgesteld, zoals in het schema op pagina III-4t _.

is toegelicht. Een cyclus duurt 64 uur. Terwille van de duidelijkheid

zijn de tijdstippen van ledigen van de tanks I

tlm

IV tweemaal aangegeven:

met zwart in uren na het begin Van de aangegeven cyclus, met rood in uren na het begin van de daarop volgende cyclus. Opgemerkt kan nog worden, dat het vullen van de tanks I tlm IV met water en het aan de kook brengen hiervan

in vijf kwartier dient te geschieden, terwijl de bezinktijd in de tanks A en B een kwartier bedraagt.

De verdere zuivering en het indikken van het 'sap vindt nu weer con-tinu plaats: zoals uit het schema blijkt leveren de reactietanks een ononderbroken stroom maltosesap, die echter verontreinigd is met mout-resten. Voor de afscheiding hiervan wordt het sap door een filterpers gepompt. Hiervan zijn er twee parallel geplaatst teneinde reinilJing Z.on-der onZ.on-derbreking van het proces mogelijk te, maken.

Vervolgens wordt het sap door een met stoom verwarmde tank gevoerd

( inhoud ca 52: liter ), waarin het gedurende 15 minuten onder roeren

met norit gekookt wordt. Het norit wordt gedoseerd in een hoeveelheid

van 3,5

$

van die van de maltose in het sap. Deze behandeling 'is

nood-zakelijk voor de ontkleuring van het sap.

De norit wordt verwijderd in een filterpers, gelijk aan de bovenbe-schrevenen, maar van kleiner formaat.

Het aldus gezuiverde sap wordt via een buffertank naar een verdamper geleid, waarin het onder verlaagde druk geconcentreerd wordt. Deze verdamper is er een met verticale lange buizen en vrije circulatie. De bij het indampen gevormde damp wordt gedeeltelijk. met behulp van een stoominjecteur afgezogen, z:odat de gewenste onderdruk gehanàhaaft blijft.

---Het hierbij ontstane stoommengsel levert de energie nodig voor de

ver-damping. •

De van het àap afkomstige damp ~ezit een lage calorische waarde en

kan niet in zijn geheel via de injecteur verwijderd worden. Er zou stoom

van te hoge druk hiervoor nodig zijn, daar de voor de verdamping beno- , . digde hoeveelheid stoom slechts weinig groter is dan de hièrbij gevormde hoeveelheid. Een deel van de damp wordt daarom in een aparte condensor tot condensatie gebracht.

Het sap beweegt zich door de buizen door het verschil in soortelijk gewicht van het damp-sap mengsel in opwaartse richting. Door deze bewe-ging wordt de warmteoverdracht bevorderd en is het Sap kortere tijd op

o

o

III-5

verhoogde temperatuur, hetgeen de kwaliteit. ten goede komt.

In een afscheider wordt het sap van de damp gescheiden. De damp gaat naar de injecteur en de condensor. Het sap wordt gerecirculeerd en

ge-deeltelijk afgetapt. De ingangsconcentratie van het sap is 20~ ~

·st~~,· die van de stroop BOd.

______ _. JO

Teneinde een constante vloeistofbelastihgte handhaven wordt het peil in

de verdamper gecontroleerd. De toevoer wordt nu ZO geregeld, dat dit

peil constant blijft.

Druk, temperatuur en vloeistofpeil van de afscheider worden gemeten met resp. manometer, thermometer en peilglas •.

De stoomtoevoer voor de injecteur wordt met de hand geregeld.

Het condensaat wordt verwijderd via een condenspot, die· volgens het volgende principe werkt: Het condensaat stroomt in een vat met een vlot-ter. Bij het stijgen van de vlotter wordt op een gegeven ogenblik de condensaattoevoer afgesloten en een toevoer voor hogere druk stoom

( hoger dan 1 ata ) geopend. Deze stoom perst het condensaat naar

bui-ten; ~e vlotter daalt, etc.

De verdamping vindt plaats onder onderdruk, zodat men voor de afvoer van de stroop een pomp nodig heeft. Daar de stroop zeer visceus is, kan

..

m~n geen centrifugaalpomp gebruiken; men past derhalve een

verdringings-pomp toe.

Aan het slot van deze beschrijving moge nog opgemerkt worden, dat de:

~/f.

[~.r:apparaten uitgevoerd zijn in roestvrij staal, behalve ~ tanks, die ge-.:; ... .:.ëmaileerd zijn.

Ondanks de hiermee verbonden hoge invesseringen, is dit noodzake-lijk geacht in verband met de aan voedingsmiddelen te stellen eisen vam j .. ~.kWàlit$i t. Het onderscheidt zich bovendien Van andere materialen door

o

o

IV l'

1.Aardappelmeelfabriek.

4050 kg aardappelen met een zetmeelgehalte van .20

%

worden met een

gelijk gewioht aan water naar de slagmolen geleid. het zetmeelgehalte

van )Iet mengsel is dus 10 %.Door.· bezinking verhoogt men dit tot 13,.3

fa.

1944 kg water wordt per uur naar. de molen teruggevoerd.

6156 kg/uur(13,3 fo zetmeel) wordt gelijkelijk over twee parallel staande

oentrifuges verdeeld. In deze oentrifuges wordt de· suspensie ingedikt

tot 27,4

%

zetmeelgehalte. Aan iedere oentrifuge.wordt per uur 1280 kg

waswater.toegevoerd en in totaal wordt 5160 kg glutenwater afgevoerd.

Bij een eiwitgehalte van 2

fa

geeft dit 81 kg eiwitten in 5760 kg water

op-gelost.

In de tweede oentrifuge wordt deooncentratie verhoogd van 27,4

%

tot

38 %~ Er wordt met 1280 kg/u water uitgewassen; 2106 kg/u water gaat

te-rug naar de molen.

, Van de 2130 kg zetmeelsuspensie, die de tweede oentrifuge verlaat, gaat

100 kg (38 fo) naar de maltoàe·fabriek.

D'e rest (2030 kg/u) wordt op een vacuumfil ter ingedikt tot 56

%

zetmeel,.

(18,5 kg water per 100 kg aetm.eel~:.,:a:et zetmeel verlaat de droger met een n1:

voohtgehalte van 12

fa.

(13,6 kg water per 1.00 kg zetmeel)

De productie is 816 kg per uur, hetwelk overeenkomt met 21 ton per et-maal.

2'. Ma I tosefabriek.

,Men laat een vat gedurende 16 uur met een snelheid van 100 kg per uur vollopen met de bovengenoemde 38 %-ige zetmeelsuspensie. Het zetmeel zakt

ui t en van het bovenstaande water wórdt, 16

z

24 kg = 384 kg verwijderd. De·

ingedikte suspensie (50

rtJ

wordt nu toegevoegd aan 2128 kg water, dat kookt.

Men voegt 90 kg mout toe. Bij de omzetting ontstaat uit 608 kg zetmeel 643 kg

maltose.

Dit vat wordt nu in 16 uur leeggepompt.De moutresten worden afgefil-treerd (hoogstens 6 kg/u). Men voegt norit toe en verwijdert dit weer door

filtratie met een snelheid van 1 kg per uur.

Tot slot wordt het sap ingedampt van een concentratie van ongevee~ 20

%

°.0/

~

o

V A-1

BEREKENING' VAN DE' DROOGTUNNEL.

Wanneer men een vaste stof droogt en de droogsnelheid.uitz:et als funotie van de tijd, dan verkrijgt men een grafiek als fig. 1 ( pag.

V A-1' ), waarin men onderscheidt de periode van constante droogsnelheid

C

AB:) en die van afnemende droogsnelheid ( BO ). Punt B, de overgang tussen beide perioden, is het knikpunt en correspondeert met het cri-tisch voohtgehalte.

Voor de

droo~tijd

in. een

~OUgh-Oiroulation

dryer geldt de: volgende

formule (1): waarin

et

= E, ( Vf - Vi o c. W' - W c e droogtijd, + In

w

-W' C e W - W _e )

B· :: een constante, afhankelijk van de stof en de

omstandig-w: ::

_o

heden, waaronder gedroogd wordt, beginvochtigheidsgehalte,

We =- evenwichtsvoohtigheidsgehalte,

w.

_c :: ori tisch vochtigheidsgehalte en

W- '= .: voohtigheidsgehalte na tijd

Elt. •

: " . t ' •

. '. y

De droogtijd is dus voorgesteld als de som van twee termen, die resp.

betrekking hebben op de periode van constante en op die van afnemende

droog-snelheid. De.oonstante B: kan berekend worden uit:

waarin B ""

e

À DO, 42 (w -

w )

s p 'c e o a GO ,59 ( ~ t ) s m

es ~ sohijnbare diohtheid van het droge korrelige bed,

À ~ latente verdampingswarmte',

Dp e. gemiddelde diameter van de deeltjes,

Cs

=

soortelijke warmte van de vochtige luoht

a ~ drogend oppervlak,

cr

=

luchtsnelheid per eenheid van oppervlak.

Daar de waarden van de grootheden, die betrekking hebben op de

aardappel-meel, niet bekend. ~ijn, is

B

berekend uit de volgende experimentele

o

o

V A-2 Wo

-

0',851 lbs/lb droge s.tof, W = 0,42.

,

,

,

~ W ,::;. 0,082

,

,

:Begintemp, van de lucht => 250 oF,

Dikte van het bed ::: _{2. in,}

Ladingsdichtheid ;:::: 3,62 Ibs produc~/sq.ft;

Luchtsnelheid :::; 185 _ft/min,

Droogtijd ::::. _{25 min.}

Neemt men aan, dat W~

=

0, dan volgt hieruit :B:= 9,33.

Wenst men de st~jfsel onder bovengenoemde omstandigheden te drogen

van W

O

=

10,1/t2.,9 =- 0,785 tot W' =,1,8/12,9

=

0,136 ( 3ie mai:eriaalba,lans ),

dan vindt men:

9,33' (0,18~,42.o,42. + I _{n 0,t36} 0,42. :\ _{J =} 1 8 _{, +} 10 5 _{, ~} 18 3 . _{, m1n.}

Uit een grafiek (3.), die aangeeft de totale lengte van de droogtunnel

en het aantal compartimenten als fuctie van de droogtijd an het quotient ,van opbrengst, ( in, Ibs/u) en la,dingsdichtheid ( in lbs/sq.ft ) vindt

men vóor het onderhavige geval resp. 53 ft en

7

compartimenten, ieder

6 ft lang. :Begin- en eindstuk zijn dus samen 11: ft lang.

Daar het drogen uitsluitend plaats vindt in de

7

compartimenten is de

bandsnelheid 1 x 6/~= 42/18,3 :: 2.,30 ft/min. De opbrengst is 1:4,7

kig/min, of in Engelse eenheden 32.,5 Ibs/min. Uit de bandsnelheid, de

opbrengst en de ladingsdichtheid ( 3,62. lbs/sq.ft ) vindt men de breedte

van de b~nd: 32,5/2,3x3,62.·;: 3,9 ft.

,'; Men kan als volgt de hoeveelheid water, die per minuut in de

compar-timenten verdampt, berekenen:

I.

Voor de periode van constante

Hoeveelheid verdampt water Aantal compartimenten

Hoeveelheid verd. water per comp. Verdampingssnelheid dW/d$ droogsnelheid. ( 0,185 - 0,42 ) 12,9 = 4,7 kg/min. 1 x 1,8/18,3 =' 3,00 4,7/3 =. t,57 kg/min. ( 0,785 - 0,42 )/7,8

=

0,047 min-1•

o

o

v

A-3

II. Voo~ de periode van afnemende droogsnelheid.

Voert men de vereenvoudiging in, dat in deze periode de droogsnelheid even-redig met de tijd afneemt, dan vindt men in een grafiek, waarin men beide tegen elkaar uitzet, een rechte lijn, die gaat door het knikpunt B en een

punt-:M, dat door de gemiddelde waarde van de droogsnelheid over de ge~ele

periode vastgelegd wordt ( fig. 2. ). Men kan dan de gemiddelde waarde van

de: .:~ogsnelheid over ieder compartiment uit de grafiek aflezen;

vermenig-vuldigt men deze waarden met de verblijf tijd per compartiment ( 2,625 min) en de opbrengst aan droge stof per minuut ( 12,9 kg/min ), dan vindt men de hoeveelhèid water, die per minuut in ieder compartiment verdampt.

compartiment 4

5

6 7 droogsnelheid . -1 m1.n 0,042 0,032 0,022 0,.012 hoeveelheid verdampt water kg/min

1,4

1,1 0,7 0,4

In het volgende zal de warmtewisselaar berekend worden voor een compar-timent, en wel een van de eerste drie, waarin het aardappelmeel dus nog in de periode van constante droogsnelheid is.

De luchtsnelheid bedraagt 185 tt/min; daar de breedte van de band 3,9 ft

en de lengte van een compartiment 6 ft bedragen, komt dit overeen met

185 x 3,9 x 6

=

4330 ca.tt/min of 4330/ 16,6

=

261 Ibs/min. Per minuut

verdampt 1,57 kg water, d. i . 3,48 Ibs. Wordt dus volkomen droge lucht

gebruikt, dan is het vochtgehalte hiervan na passeren van het bed

3,48/261

=

0,013 lbs/lb ~roge lucht. Stelt men de vochtigheid van de

bui-tenlucht op 0,01 lbS/lb droge lucht en de recirculatie op 80

%,

dan kan men

de twee volgende vergelijkingen opstellen, waarin x

1 en ~ het vochtgehalte

resp. v66r en na passeren van het bed aangeven:

Hieruit volgt:

:1C₁ + 0,013

=

x2'

4/5 x₂ + 1/5. 0,01 = Jet.

Xz

=

0,075.

Voor de soortelijke warmte van de te verwarmen lucht vindt men

Cs

=

0,25 + 0,45.0,075 = 0,28 B.T.U./lb droge lucht. OF. (soortelijke

warmte van droge lucht bij 225 OF: 0,25 B.T.U"./lb.oF; van waterdamp$

0,45 B.T.U./lb.oF.). Voor het verdampen van 1 lb water bij 250 OF is nodig .1

o

o

v

A-4

980 B.T.U.; per minuut verliest de lucht dus in het bed 3,48 x 980

=

3410 B.T.U.; deze moeten door de warmtewisselaar dus geleverd worden. Hat temperatuurverschil tussen de inkomende en de uitgaande lucht

bedraagt $ 3410/o,28x26t = 47 oF.

Wanneer men de definitievergelijkingen voor de

warmteoverdrachts-coëfficient 0( en het warmtegeleidingsvermogen À toepas.t op een ribbe,

krijgt men een tweedegraads differentiaalvergelijking, die men met

behulp van functies van Bessal kan oplossen. Men vindt dan de efficiency

van de ribbe Q ,die, gedefinieerd is als Q =D<b/C<.f ,waarin O<f

de warmteoverdrachtscoëfficient, zowel naar de ribbe als naar de buis

en Q(b de warmteoverdrachtscoëfficient alleen naar de ribbe en

betrok-ken op het basisoppervlak van de ribbe voorstellen ( fig.3 ), als functie

van re/rb en van ( re - r_b

)~O(f/À

Yb ( voor betekenis van de symbolen, zie

fig.

J;

een accent bij een warmteoverdrachtscoëfficient geeft aan, dat

erin verrekend is een eve~tuele, vuillaag). Betrekt men nu de totale

warmteoverdracht aan de buitenzijde van de buis op het binnenoppervladc,

dan kan men hiertoe invoeren een coëfficient ~fi , die, blijkt te

vol-doen aan

ofwel

waarin

Af =- oppervlak van de ribbe,

Ao

=

buitenoppervlak van de buis, niet door ribben bedekt: en

A.

=

binnenoppervlak van de buis.

~

Er wordt gebruikt verzadigde stoom van 1"00 lb/sq.in; deze heeft een

o

temperatuur' van 328 F en levert, wanneer men aanneemt, dat de

tem-. 0

peratuur van het condenswater eveneens 328 F is, per lb

11"87,2 - 2~8,4

=

888,8 B.T.lIJ.; dat 'is het verschil van de enthalpieën

van stoom en water in de genoemde toestanden. Per minuu~ is nodig

3450/888,8

=

3,88 Ibs s,toom.

De afmetingen van de buizen is als aangegeven in fig. 4; hun lengte is 4 ft; zij zijn geplaatst in rijen van afwisselend 21 en 29 stuks. De hydraulische straal is nu volgens. Jameson

o

o

D

e =

v

A-5

P

=

projec.tie van de omtrek. Af::

~

( 1,752 _12 ) Je 2. x 8 Je: 12 = 310 inZjt:t.

~o

= 11' x 1 x 12 - ïC x t x 8 x 0,935 x t2

=

27,2: in2jft. P

=

2. x: ~ x 2. Je 8 Je 12. ~ :2 ( 12. -

a

Je 0,035 x 12) :: 161,3 in/ft. 2. ( 3tO + 27,2. ) D e

=

- - - =

1,33 in

=

0,111 ft. 1"C' x- 161,3

Daar' de tunnel

3,9

ft breed is, is het stromingsoppervlak

as =

4

x

3,9 -

21 % t

Je1.!

x 4- - 2.1 x 2: % 0,035 Je

~

x 8 Je

1~

x 4 :; 6,35 sq.

~t

He:t Reynoldsge.tal volgens J"a.meson is. D • G R :::. _e ___ _ e

11

waarin G::: massasnelheid in 1 b!hr'. rt2. en 1) = visc.osi tei t in 1 b/hr.. ft. G

=

261 Je 60

I

6,35·

=

2470 lb!hr.ft2•

Bij 225 OF is de viscositeit van lucht 0,0215 centipoises, d.i •.

0,052 lb/hr.ft.

R :: 2470 x 0,111

I

0,052

=

5270.

e

Jameson hee,ft het verband gelegd tussen jF

=

Nu. Pr

-1/

3• co

=

-t/3

-0 14 1" S

{XfDel À (

c11

/À )

(l1/1{w)' en Re ( zie,~.

5).

Voor: Re.

=

5270 vindt men jF :: 47. Bij 225 0'F geldt voor lucht:

~

=

0,0183 B.T.U./hr.·.rt2.. OF/rt. c :: 0,25 B.T.U./lb.oF.

'l/-qw=

1. OCf= jF ('A/D

)(Cl1/À)1!3

=

47

(0,0183/0,111)(0,25 %0,052/0,0183)t/3:: e ' 2 7,05 B.T.U./hr.ft .oF.

o

o

v

A-6

Voor condenserende dampen aan de binnenzijde van een horizontale buis heeft Nusselt de volgende betrelcking afgeleid:

waarin

1\~

)1/3

<X(-

_A3

e.

2'g

=

( _ 4 Gil )-1/3 1,51

,

11

e

=

soortelijk gewicht in lbs/cub.ft.

g ,~ versnelling van de zwaartekracht in ft/hr2.

G"= belasting per buis in Ibs/hr. lin ft.

G"=W/LNt •

W'

=

totale massastroom in Ibs/hr.

L

= lengte van de buisen in lin ft

Nt

=

aantal buisen.

'-Men heeft gevonden, dat bij de condensatie van stoom voor de berekening

van Gil gebruikt dient te worden de betrekking Gil

=

2 W/LN

t • Substitutie van de volgende waarden

~ =- 0,25 lbs/ft.hr, À =, 0,47 B.T.U. 'hr. ft. F,

j

'

0

g =

1/0,0177 lbs/cub.ft, 5

I

2 g

=

1,16.10 ft hr , W = 3,88 x: 60 lbs/hr, L

=

4 ft, N t = 21 '

geeft, wanneer men de warmteoverdrachtscoëfficient aan de binnenzijde

,van de buis ~\ noemt en aanneemt, dat de stoom volkomen schoon is:

I . / 2 0

<Xi

=

<Xi =-<X =- 288 B,.T. U. hr.ft • F.

De verwarmingsbuisen zijn uitgevoerd in staal; hiervoor geldt

,\ = 26 B.T.U./hr.ft.oF.

o

o

v

A-7 Hierui t volgt:

=

0,875 - 0,500 1.2 6,90 / 26 Je 0,00146 C' 0,427. r / r_b :: 0,875 / 0,500 = 1.,75. r e

Ui t graf"iek

g

bli jkt ZIll

Q

=

0,92

CX;i ::

(Q

Je Af' + Ao )

O<f/

Ai :: ( 0,92

X1.~O

of 27,2) 6,90 / 0,218 ==

. 2. 0

68,.6 B.T.U./hr.ft, • F. Voor de overall-coë·fficient, betrokken op het binnenoppervlak van de buis, vindt men:

/

<Xfi X (Xi 68,6 _X' 288

=

68,6 + 288

Het benodigde oppervlak is

=

55,4. A ..

=

:t. -=_Q=.~-:-

=

3450 Je 60

=

37,2 ft 2,

u.

)fAt 55,4 Je 101 :t.

waarin 6 t voorstelt het logarithmisch geniddelde tussen de

temperatmurs-verschillen tussen stoom en lucht aan het begin en het einde van de 1ni

warmtewisselaar:

At _ (

328 - 200) - ~ 328 - 250 ) :: 101 OF.

- 32 - 200

2,303 log 328 _ 250

Het oppervlak per "bank" is

21 Je

4-

Je 0,2t8

=

18,3

rt

2•

Hieruit volgt voor het aantal "banks": 37,2/18,3

=

2,02.

o

o

V B-1

Berekening van de verdamper.

Een stofbalans opgesteld over het gehele apparaat geeft: In:"40 kg maltose + 168 kg water

uit:C40kg ma1tDsa + 10 kg water)

'*

158 kg water"

Per uur moet dus 158 kg water verdampt worden. Stel:we dampen in bij ongeveer 140°F (60°0) •

Bij. een vaouum van 25"~ (overeenkomend met een absolute druk van 125

mm Hg,) kookt water bij 56,20C. Volgens 3) is dekookpuntsverhoging van

een 80 %ige suikeroplossing 7,10C. Daar voor maltose geen gegevens be~

kend zijn w.erd een kookpunt van 56,2°+ 7,1°0= 63,3°0 (147,5°F)

aangehou-den. Per uur moet dus 158 kg (349 ibs) water bij 147,5°F verdampt worden.

De verdampingswarmte bij deze temperatuur is 1010 BTUflbso De benodigde energie is dus 353000 BTU/hr door condenserende stoom te leveren.

In 4) zijn gegevens te vinden voor de overall waarde van de warmte-overdrachtscoëfficient voor verdampers met verticale buizen.

Bij een kookpunt van 147,5°F en een gestelde temperatuurval over het totaal van film (van de condenserende stoom aan de buitenzijde van de buizen) en metalen wand naar het sap van 30°F vindt men een overall-coëfficient

u=

305 BTU/hr. oF. sqJ't.

.,--Het: oppervlak benodigd om de noodzakelijke hoeveelheid verdampings-warmte toe te voeren is dus:

Oppervlak SË" 353000 sq.ft. s 38,9 sq.ft .•

3.0-5"%30

Neemt men voor de buizen van de: warmtewisselaar' buizen van 9 ft lengte,

ti'"

uitwendige diameter, t,08'" inwendig, wanddikte: t,083"i e,n doorsnede

0,923 sq.ft, dan is het aantal buizen bij een oppervlak van 0,284 sq.ft

per strekkende voet: 38,9/9 Je 0,284 = 16,9.

Men neme dus 17 buizen.

Warmte balaas:

Te verdampen 349 Ibs/hr.

°

Stoomtemperatuur- in verdamplicha~m 117,5 F.

:Bij deze: t.emperatuur is stoom.van 7,2 Ibs/sq. inch verzadigd.

De warmte die vrijkpmt bij condensatie is 991,5 BTU/Ibs.Er- is dus nodig voor

verdamping: 349 Je: t010 ;;:. 354 lbs/hr verzadigde s:toom van 7,2 Ibs/sq.in.

o

o

V

R-2

De stoominjeoteur$ (zie tekening V B-2'). '

Het prinoipe van een stoominjeoteur is als volgt: Stoom expandeer~

en verlaat de opening C met een zeer hoge snelheid~Het mengt: zioh dan met de damp en draagt een hoeveelheid van beweging aan deze over. De damp komt bij B binnen ten gevolge van de Jhage druk, ontstaan door , de hoge snelheid van de stoom. In de dif'fuseur D wordt de stoom

geoom-primeerde

Het resultaat is de oompressie van de dallP ten koste van de energie van de stoom. _f

Als H₁ de enthalpie van de binnentredende stoom bij een druk P1 is en H

2 de enthalpie: na omkeerbare expansie tot P2 ( de druk van de aange-' aogen damp), dan is per- definitie de ef'fioienoy van de vernauwing A:

,

waarbij H₂'· de werkelijke enthalpie na expansie is. Is H

4

de enthalpie van het mengsel voor 'de dif'f'useur en H3 die van het

isentropisoh geoomprimeerde mengsel en e

2 de e'f'fioienoy van de oompressie

dan is hèt werkelijke en~halpieversohil H

4 -

H

3

/e'2.

Men noemt de, hoeveelheid stoom m

1 ( l~s )

en de hoeveelheid damp m

2 (

1 be: ).

Noemt men de effioienoy- van de bewegingsoverdraoht e

3 ' dan is de hoe-veelheid besohikbare energie:m

1 % e1 % e'2 % e] % (H1 - H2) -De hoeveelheid energie nodig voor oompressie is eohter:

,

[K4 -

H3]':

( mt + m_{2 ).,} &2 .

Men krjjgt dus:

~. /"

H3 en H

4 z'ijn niet bekend, zolang men de kwaliteit van de stoom in het

der-de stadium (' %3 ) niet, weet. en de bovenstaande vergeljjldng moe.t met op-eenvolgende benaderingen opgelost worden.

~ls %2~ de kwalitàit van de! stoom na expanSie tot P2 en verlies van

kinetisohe energi,e mÉl en x

"

~.. .. ~

...

. '... . ... ·~llim··

'''j' ....

I.. . ...

I· .. · ...

··:-lt· .. · ....

·tr 'I' .... tH'rt' 1 " " , . d . . . , . . . !" ..

. ::.:: .. ~ :.:::::r: !;::;::o: :!t: :::: ::.: ::::: : 10

" : . . . . , H" ~! .. :::: !::.: ;oH !!!+ :!~: !:!!:t±~!!.:. r.tr: -;:r:·~~"W

..

t~!l: :~:: 0::: ::'"; h::!:':, :::: :::: :::' ~::.

, ... ···u· .. ·· ... ... ~ .. .. ···t···· ~ ... .... ~ ... :1 •••• L!..!.!:!.!lli w.:.~r· .. · t t ~rtt, t t ... • .. f:;ff.! ... ~! .•.••• , . • +!~ ' ...•. a . ' • • • • Lt ... 0 . '

:-::1:1': ::::1::;-; .::,.:::, :': ... : ':::F": :':':::::: ::!: :!:: :':;:-:-::::,<, ... ···'t .. t; .... ·t1 'ti '~W+ ,tt- tt'lltm tr:: :;-;; ::::d;-;::'!;::: :;::,,::: ::::; .. :,

o

o

x = '3 ~1II.m1 + x40ma m 1 + m2 '1 '}., I ',I 1

Het verband tussen x 2

1t _{en X}

t

t,

de kwaliteit· na expansie maar voor

over-dracht van kinet.ische energie is:

(1 - e

3). (H1 - H2') "" (z2"1 - ~ ,) .L, (L verdampingswarmte) Het verband tussen x

2' en x2 ,de kwaliteit na isentropische expansie, is

analoog:

(1 - e₁). (H₁ - Ha) ::: (X_2' -~).L

De3e vergelijkingen zijn energiebalans en. Berekenmng:

Voor de effici~ncies 9:

t , &2 en e3 neemt men resp. de waarden O,85 ;

0,80 en 0,65 aan, die ook in de vermelde litteratuur- toegepast worden.

De enthalpie van H

1 (de inje.cteurstoom) is 1143 BID/IbS: voor verzadigde

stoom bij 10 lbs/sq.in. Na ise·ntropische expansie tot p2 (125 mm Hg of

2,4 lbs/sq.in~) ge-lijk aan 1025 BTlJflbs.

Als: &1:::; 0,85 is:! volg.tj

hie~t.

de waarde van

Hz'

.Deze is t043

BTU/sq.in~

Verder is (t -e

1);(H1 - Ha) ==. (~. - Xz).L .

0,15 x 118 =.(x_{2' - O,9t)} 1011·

De waarde van

%z

is te vinden uit )let Mollierdiagram voor stoom.

Men vindt dus x₂t :::;

0,93-Evenzo heeft: men: (1 - e

3)(H1 -Ha'):::; (Xz"~

-

x2')·L.

0,35 x 100 ::1

(%z'" -

0,93) .101.1.

Xz" :::;

0,96.

Men heeft nu twee vergelijkingen;te weten:

m₁ H_{4 -} HJ ' ~

::: ...

CH

...

1---H ... a .... )..:.a-1 e-2-e=-3

---C

H ....

4

---

H .... 3 ... ) 1131 - H3 .. en Xzlt.m₁ .+ x 4·m2 m 1 ... m2

Er bestaat een direct verband tussen x

3 en HJ. H3 moet n.l. liggen op de

isentroop,die door H

4 gaat in het Mollierdiagram e·n bovend.,ien voldoen

aan de waarde ~.

Neemt men voor de kwaliteit van x

o

o

VB'-4 12 52 - 12 ::. 0,40 waaruit- m

1

en

m2 berekend kunnen worden, daar hun som bepaaldiils.

m

1:::. 82 lbs/hr ~n m2::. 212 Ibs/hr.

Dez.e· waarden voldoen aan:

0,96 z 82 + 272 :::. 354

18,8 + 212 ;::::

354 0,992

Bovenstaande uitkomst.en zijn uiteraard door opeenvolgende benaderingen

verkregen, die echter niet vermeld zijn.

_.

De condensor.

Va.n de 349 Ibs damp, die per uur gevormd wordt, gaat 212 1 ba naar de

injecteur. De overige 11 Ibs moet dus gecondenseerd worden. Hiervoor is

het nOdig, dat 11

z

1010 BTU/hr = 18860 BTU/hr afgevoerd wordt.

Meestal past men een verticale condensor toe, waarbij de stoom op de pijpen condenseert en als koelmiddel water gebruikt wordt.

Men kan natuurl~"k ook de stoom in direct contact brengen met het

koelwater, maar in het eerder genoemde geval krijgt men condensaat, dat vrij is van verontreinigingen en op diverse plaatsen gebruikt kan worden.

o 0

Neemt men aan dat het koelwater opgewarmd wordt van 60 F tot 90 F , dan kan men de volgende warmtebalans opstellen:

18800 BTU/hr::: 30

z

2630 BTU/hr.

Men heeft dus 2630 Ibs koelwater per uur nodig.

In de condensor spelen dus de volgende temperatuurbègrenzingen een rol:

Stoom: Water: Verschil:

141,50 Hoge temperatuur 900 51,50

141,50 Lage temperatuur 600 81,50

0,00 Verschil 300 30,00

Het logarithmisch gemiddelde temperatuursverschil over de condensor is:

o

De gemiddelde watertemperatuur is ta == 15,0 F.

o

o

v

B-5

AfWisselend in rijen boven elkaa~ geplaatst, dan vormen deze een eenheid

met een inwendige diameter van 8" (zie 5)).

Men laat het water 8 maal door de warmtewisselaar stromen. De doorsnede a' t= 0,302 sq.in. De massastroom G_t in lbs/hr,sq.ft. is nu: 2630 G :; t 18 z 0,302

=

560000 lbs/hr.sq.ft.

8

144

De lineaire snelheid is: 560000/8600 x 62,5= 2,49 ft/seo

. (e :: 62,5 lbs!oub.ft )

Bij t ::: 150F' is de

viscositeit'~

= 0,96 e.p. =. 0,96 z 2,4?::: 2,33 lbs/hr.ft.

a .

D == 0,62/12 ft :::. 0,0517 ft

Re .. 0,0517

z

560000 - 12350

2,33

-Uit figuur 5 (vlg~5)) is de warmteoverdraohtscoëfficient o(i:; 610 BTU/h.gqft •.

• F

0( 0< i~wendi~e di~met er ::. 61 0 x 0,62

=-

500 BTUjhr ~s • ft. OF

io ::. i Je Ul. twendJ.ge dl.amet er 0,15 . q .

Per.uur condenseert er per strekkende voet van de omtrek van de buizen:

G' - 11/ft Z 18 x 0,0625

=

21,8 lbs/hr.linf't:.

1 '

Neemt men, een '2" Cl( ;:; ~o.... 1250 aan,

dan vindt men voor de wandtemperatuur:

t

=

t +

~o

(T - t ) == 121°F (Tv is temp.van de damp.)

w a. <Xg+CXio v a.

De filmtemperatuur wordt dan:

t_f =

iC

Tv +

t~

= 131°F

Hierbij hoort een warmtegeleidingsvermogen Àf en een viscositeit I1f.

Het soortelijk gewicht van de film sf= 1,0 , terwijl\-= 0,38 @n Tl f

=

0,5 e.p.

Uit grafiek 12-9 van 5) vo\t hieruit nu een eX.:, 0(0

=

1300BTU/hr.sq.ft~F

Er zal een zekere vervuiling optreden. Neemt man de vervuilingsfactor

0,003, dan vindt men voor de werkelijke overall coëfficient U ,als de

w

theoretische U

c bekend is een kleinere waarde.

u

=

500 x 1300 ;:::. 361 BTU/hr.oF.sq.ft.

o

o

361 - Uw 361 Je Uw

=

v:s-6 0,003 Uw =

174BTU!hr.

oF.sq.rt.

Het benodigde oppervlak A is dus:

W' "'" _7~8:.;8;.=;0---:~

A = . - =

tI _m Je U _w 71,2 Je 174

Delengte van de buizen wordt: •

:=. 6,42 sq. ft.

6,42

18 Je 0,1963 ;immers het oppervlak per strakkende voet

is 0,1963 sq.ft.