ONTWERP VAN LUCHTTECHNISCHE SYSTEMEN

GTI FIB Industriële bedrijven bv GTI Luchttechniek

Opgesteld door Studentnr. Studentnummer School

T.R. Straatsma 165058 Hogeschool van Amsterdam

Rapport

ONTWERP VAN LUCHTTECHNISCHE SYSTEMEN Afstudeerrapport Afstudeerrapport

Onderwerp Opleiding Datum Datum

Luchttechniek Werktuigbouwkunde 23 mei 2005 23 mei 2005

Rapport Datum Pagina

Afstudeerrapport 23 mei 2005 5/38

VOORWOORD Voor u ligt het rapport dat de uitwerking van mijn afstudeeropdracht weergeeft. Deze opdracht is uitgevoerd in de periode van februari tot en met mei 2005 bij het bedrijf GTI FIB Industriële Bedrijven b.v. te Leeuwarden en dient als afsluiting van mijn studie werktuigbouwkunde aan de Hogeschool van Amsterdam. De opdracht is omschreven als het vastleggen van het ontwerpproces van luchttechnische systemen in een ontwerptool, dat ontwerpers in de toekomst moet helpen om in korte tijd tot een goed systeemontwerp te komen. De opdracht spreekt mij erg aan omdat het hierdoor mogelijk werd om veel kennis van luchttechniek op te doen en de samenhang tussen verschillende componenten te ontdekken. Het gehele ontwerpproces wordt van begin tot einde doorlopen. Vooral doordat het mogelijk is om praktijkvoorbeelden te betrekken bij de opdracht is de luchttechniek voor mij erg gaan leven. Ik heb met zeer veel plezier aan de opdracht gewerkt en ben erachter gekomen dat luchttechniek een gespecialiseerd vakgebied is, waarbij alle aspecten van de werktuigbouw aan de orde komen. Door de vele informatie die ik tot mijn beschikking heb gehad uit documentatie, maar grotendeels ook door de technische knowhow van ervaren werknemers in het bedrijf heb ik heel veel geleerd in een relatief kort tijdsbestek. Ik wil dan ook alle werknemers van de afdeling luchttechniek bedanken voor de kennis die ze aan mij hebben willen overdragen en de tijd die ze daarvoor hebben vrijgemaakt. In het bijzonder de heer Harold Bröking die mij gedurende de afstudeerperiode van veel hulp en informatie heeft voorzien. Maar ook de heer Herman Treurniet en Hans Sikkema die de opdracht hebben opgesteld en mij de mogelijkheid hebben gegeven om hier in het bedrijf mijn afstudeeropdracht uit te voeren. Daarnaast wil ik de heer Bonsema bedanken voor de begeleiding vanuit de HvA.

Thijs Straatsma Leeuwarden, 13 mei 2005

5



SAMENVATTING GTI Luchttechniek is gespecialiseerd in het ontwerp, de installatie en het onderhoud van industriële luchttechnische systemen. Daarbij moet gedacht worden aan bijvoorbeeld dampen geurbestrijding, filtering van stof uit lucht en ventilatoren. Binnen het bedrijf is in de loop der jaren veel kennis ontwikkeld. Wegens toenemende complexiteit en de korte doorlooptijd voor projecten bestaat de behoefte aan een ontwerptool die de aanwezige kennis op eenduidige wijze vastlegt en systeemontwerpers ondersteund bij het maken van een optimaal systeemonterp. Aan deze tool zijn verschillende eisen gesteld. Zo moet het geheel geschikt zijn voor gebruik op de PC, geschreven voor ontwerpers met basiskennis op het gebied van luchttechniek en universeel toepasbaar voor problematiek op het gebied van luchttechniek. Om de hoeveelheid informatie overzichtelijk te houden wordt de ontwerptool beperkt tot de informatie die benodigd is voor het maken van een componentenkeuze en de bijbehorende variabelen zoals materiaal en afmetingen. Uit inventarisering is gebleken dat de meeste behoefte bestaat aan informatie ten behoeve van het kanalenwerk, afscheiders en ventilatoren. Simpelweg omdat een luchtsysteem in de meeste gevallen met deze componenten is uitgerust. In eerste instantie zijn door literatuurstudie en overleg met ervaren werknemers per onderdeel de functies bepaald. Daarna zijn de componenten bepaald die de functies kunnen vervullen en is in het kort de werking beschreven. Aan de hand van de onderscheidende kenmerken wordt beschreven hoe de keuze voor een bepaalde component tot stand komt. De keuze voor bepaalde componenten is in eerste instantie afhankelijk van het medium, of het gaat om een afzuigsysteem of een ventilatiesysteem en de industrie waarin de toepassing voorkomt. Vervolgens zijn er bepaalde beginvoorwaarden (concrete waardes) die door metingen of door gegevens van de klant achterhaald kunnen worden waarvan de keuze afhankelijk is. Voor ontstoffing bestaat de keuzemogelijkheid bijvoorbeeld uit cycloonafscheider, filter en natwasser. De keuze is onder andere afhankelijk van de beginvoorwaarden zoals deeltjesgrootte, stofhoeveelheid en maximale restemissie. Daarnaast zijn omgevingsfactoren, inbouwmogelijkheden en eisen en wensen van de klant van invloed. Dit zijn gegevens die per situatie verschillen en die naar inzicht en creativiteit van een luchttechnicus opgelost moeten worden. Met deze informatie is de vertaalslag naar de ontwerptool gemaakt. Om aan de eis te voldoen dat het geheel toepasbaar is op de PC is besloten om gebruik te maken van Excel. De mogelijkheden van Excel worden uitgebreid door de toepassing van Visual Basic for Applications (VBA). Zo ontstaat de mogelijkheid om door middel van keuzelijsten een voorselectie te maken, waardoor elke willekeurige situatie teruggekoppeld kan worden naar een standaardsituatie. De voorselectie wordt gemaakt aan de hand van de aard van het medium (stof, produkt of damp + gas), het soort systeem (afzuigsysteem of ventilatiesysteem) en de industrie waarin de toepassing voorkomt. Hierin zijn papieren tabaksindustrie opgenomen omdat deze toepassingen veel voorkomend zijn. Daarnaast kan gekozen worden voor ‘overig’. Vervolgens kan een lijst met benodigde beginvoorwaarden ingevuld worden en verschijnen de overwegingen ten behoeve van de componentenselectie. De keuze kan in een keuzelijst geselecteerd worden. De te volgen ontwerpprocedure, die bestaat uit te volgen stappen en te maken overwegingen, komt tevoorschijn. Voor deze opbouw is gekozen om het probleem op te lossen dat ontstaat doordat bepaalde variabelen (inbouwruimte, omgevingsfactoren e.d.) niet in te programmeren zijn. Soms wordt verwezen naar opgenomen hulptools die de benodigde informatie bevatten, zoals capaciteitstabellen en grafieken. Op deze manier ontstaat een systeem waarbij de ontwerpprocedure is vastgelegd. Wanneer de complete tool is ingevuld kan een overzicht met de geselecteerde componenten uitgeprint worden. Om de werking van de ontwerptool te controleren wordt het geheel getest door toepassing op twee projecten, te weten een luchtsysteem t.b.v. het transport van meelstof en een systeem voor dampafzuiging in de tapijtindustrie. Beide systemen zijn uitgewerkt, gecontroleerd en goedgekeurd door een ervaren ontwerper. De conclusie is dan ook dat aan alle gestelde eisen is voldaan en dat de opdracht met succes is afgerond. De ontwerptool biedt een goede ondersteuning aan ontwerpers van luchttechnische systemen.

6



INHOUDSOPGAVE

INLEIDING ............................................................................................................................9 1.1 1.2 1.3 1.4

PROBLEEMBESCHRIJVING.............................................................................................................10 DOELSTELLING................................................................................................................................10 AFBAKENING ...................................................................................................................................10 PROGRAMMA VAN EISEN ...............................................................................................................10

2

VERDIEPING ONTWERP LUCHTTECHNISCHE SYSTEMEN .................................11

2.1 WANNEER EEN LUCHTSYSTEEM? .................................................................................................11 2.1.1 VENTILATIESYSTEMEN ................................................................................................................11 2.1.2 AFZUIGSYSTEMEN .......................................................................................................................11 2.2 KANALENONTWERP........................................................................................................................12 2.2.1 FUNCTIEONDERZOEK ..................................................................................................................12 2.2.2 ONTWERPMOGELIJKHEDEN........................................................................................................12 2.2.2.1 Leidingwerk.......................................................................................................................12 2.2.2.2 Luchtinlaat ........................................................................................................................13 2.2.3 KEUZEBEPALING ..........................................................................................................................13 2.2.3.1 Leidingwerk.......................................................................................................................13 2.2.3.2 Luchtinlaat ........................................................................................................................15 2.3 ONTSTOFFING..................................................................................................................................16 2.3.1 FUNCTIEONDERZOEK ..................................................................................................................16 2.3.2 ONTWERPMOGELIJKHEDEN........................................................................................................17 2.3.2.1 Cycloonafscheider.............................................................................................................17 2.3.2.2 Filters................................................................................................................................18 2.3.2.3 Natwassers .......................................................................................................................19 2.3.3 KEUZEBEPALING ..........................................................................................................................20 2.3.3.1 Cycloonafscheider.............................................................................................................21 2.3.3.2 Filters................................................................................................................................22 2.3.3.3 Natwassers .......................................................................................................................23 2.4 GEUR- EN DAMPBESTRIJDING .......................................................................................................25 2.4.1 FUNCTIEONDERZOEK ..................................................................................................................25 2.4.2 ONTWERPMOGELIJKHEDEN........................................................................................................25 2.4.2.1 Gaswassers ......................................................................................................................25 2.4.2.2 Biofilters............................................................................................................................25 2.4.2.3 Actief koolfilters.................................................................................................................26 2.4.3 KEUZEBEPALING ..........................................................................................................................26 2.4.3.1 Gaswassers ......................................................................................................................26 2.4.3.2 Biofilters............................................................................................................................26 2.4.3.3 Actief Koolfilters ................................................................................................................26 2.5 VENTILATOREN................................................................................................................................27 2.5.1 FUNCTIEONDERZOEK ..................................................................................................................27 2.5.2 ONTWERPMOGELIJKHEDEN........................................................................................................27 2.5.3 KEUZEBEPALING ..........................................................................................................................28

3

VERTALING NAAR ONTWERPTOOL ......................................................................32

3.1 OPSTELLEN VAN ONTWERPTOOL .................................................................................................32 3.1.1 BEGINVOORWAARDEN ................................................................................................................33 3.1.2 VOORSELECTIE ............................................................................................................................33 3.1.3 ONTWERPPROCEDURE ...............................................................................................................33

7



3.2 TESTEN ONTWERPTOOL OP CONCRETE PROJECTEN................................................................34 3.2.1 DROOGSYSTEEM ZETMEELSTOF ...............................................................................................34 3.2.1.1 Beginvoorwaarden ............................................................................................................35 3.2.1.2 Voorselectie ......................................................................................................................35 3.2.1.3 Ontwerpprocedure ............................................................................................................36 3.2.2 DAMPAFVOER TAPIJTINDUSTRIE ...............................................................................................39 3.2.2.1 Beginvoorwaarden ............................................................................................................40 3.2.2.2 Voorselectie ......................................................................................................................40 3.2.2.3 Systeemontwerp ...............................................................................................................40 3.3 CONCLUSIE ......................................................................................................................................42

8



INLEIDING Het bedrijf GTI FIB Industriële bedrijven bestaat uit verschillende onderdelen, waaronder de afdeling luchttechniek. Deze afdeling is gespecialiseerd in het ontwerpen van luchttechnische systemen. De kennis van dergelijke systemen ligt vast in literatuur, documentatie, selectieprogramma’s en parate kennis van ervaren werknemers. Om het ontwerp van deze luchttechnische systemen te optimaliseren bestaat de behoefte om de aanwezige kennis op eenduidige wijze vast te leggen in een expertsysteem, dat de ontwerpers helpt bij het ontwerpen van een optimale installatie. Dit rapport geeft in drie hoofdstukken weer hoe dit expertsysteem ontwikkeld wordt. Daartoe wordt eerst de opdracht uitgebreider beschreven en wordt aangegeven welke grenzen er gesteld worden om het geheel overzichtelijk te houden. Ook zijn er eisen en wensen vanuit het bedrijf (1). Vervolgens wordt bekeken uit wat voor componenten een luchtsysteem kan bestaan en welke variaties daarin kunnen optreden. Door deze verscheidenheid in componenten is er een groot toepassingsgebied voor luchttechnische systemen. Uitgezocht wordt in welke situatie het beste voor bepaalde componenten gekozen kan worden (2). Aan de hand van deze gegevens wordt de opzet van het uiteindelijke expertsysteem (ontwerptool) bepaald en geprogrammeerd. Het geheel wordt getest op twee concrete projecten om te bepalen of het geheel naar behoren functioneert (3). De belangrijkste bronnen die zijn gebruikt zijn: Industrial Ventilation (1992) en Fan Engineering (1983). Daarnaast is veel gebruik gemaakt van de kennis van ervaren werknemers. Een volledige literatuurlijst is te vinden op pagina 38. In de bijlagen zijn onder andere grafieken en tabellen te vinden die de capaciteit en efficiëntie van bepaalde componenten weergegeven. Ook formules en berekeningen zijn in de bijlagen opgenomen. De volledige bijlagenlijst is te vinden op pagina II.

9



1. OPDRACHTFORMULERING Binnen GTI is GTI Luchttechniek gespecialiseerd in het ontwerp, de installatie en het onderhoud van industriële luchttechnische systemen. De projecten van GTI Luchttechniek richten zich voornamelijk op: - Damp en geurbestrijding - Filtering van stof en damp uit lucht - Industriële klimaatbeheersing - Geluidbeheersing - Ventilatoren - Warmteterugwinning Een uitgebreidere beschrijving van het bedrijf is opgenomen in Bijlage 3. 1.1

PROBLEEMBESCHRIJVING

De kennis van de hierboven genoemde gebieden is in de loop der jaren ontwikkeld binnen diverse bedrijven waaruit GTI Luchttechniek is ontstaan. Deze kennis is aanwezig in selectieprogramma’s, documentatie, projecthistorie, algemene vakliteratuur en parate kennis van de medewerkers. Vanwege toenemende complexiteit van projecten, de korte doorlooptijd voor systeemontwerpen en de op handen zijnde pensionering van een ervaren ontwerper bestaat behoefte aan een ontwerptool die de aanwezige kennis op een eenduidige wijze vastlegt en (nieuwe) systeemontwerpers ondersteunt bij het maken van een optimaal systeemontwerp. 1.2

DOELSTELLING

De doelstelling is om een expertsysteem te ontwerpen, dat de ontwerper ondersteunt bij het maken van een optimaal systeemontwerp. Hierbij dient in eerste instantie de aanwezige en aan te vullen kennis geïnventariseerd te worden, om vervolgens onderscheidende kenmerken van bekende technologieën op te stellen. Aan de hand van deze kenmerken zullen selectievoorwaarden opgesteld moeten worden, om deze vervolgens te programmeren tot een expertsysteem. Uiteindelijk moet de programmatuur op een concreet project getest worden. 1.3

AFBAKENING

Het is de bedoeling dat het een overzichtelijke tool zal worden. Er moet daarom een manier gevonden worden waarop de enorme hoeveelheid informatie beperkt wordt tot de noodzakelijke informatie met betrekking op het ontwerpproces. Om het overzicht te behouden is daartoe besloten alleen informatie te geven die belangrijk is voor het maken van keuzes voor bepaalde componenten en de bijbehorende variabelen. Dat betekent dat niet elke component van de luchttechnische systemen in zijn geheel wordt uitgewerkt, maar alleen wordt aangegeven welke afweging gemaakt moet worden om tot een keuze te komen. Er is een beginsituatie en een (gewenste) eindsituatie en daartussen zit een ‘black box’ die ingevuld moet worden. Daarnaast is besloten om een selectie te maken van de belangrijkste (meest toegepaste) componenten. Op deze manier is de hoeveelheid informatie te overzien en te verwerken binnen de betreffende periode. 1.4

PROGRAMMA VAN EISEN

Aan de ontwerptool worden verschillende eisen gesteld door de opdrachtgever. Zo moet het geheel geschikt zijn voor gebruik op de PC. Het moet geschreven zijn voor ontwerpers met basiskennis op het gebied van luchttechniek. Er moet ook een mogelijkheid zijn om de ontwerptool eenvoudig uit te kunnen breiden. Het systeem moet universeel toepasbaar zijn voor problematiek op het gebied van luchttechniek. Ten slotte moet het mogelijk zijn om de ontwerptool te gebruiken voor een geheel systeem, maar ook voor losse componenten.

10


2


VERDIEPING ONTWERP LUCHTTECHNISCHE SYSTEMEN

Uit de opdrachtomschrijving blijkt dat de aanwezige kennis over luchttechnische systemen op eenduidige wijze vastgelegd moet worden en als ondersteuning dient bij het maken van een optimaal systeemontwerp. Uit inventarisatie blijkt dat de grootste behoefte bestaat aan informatie over luchtkanalen, ontstoffingstechnieken, dampen geurbestrijdingstechnieken en ventilatoren. Simpelweg omdat deze componenten bijna altijd toegepast worden in een luchtsysteem. In eerste instantie wordt kort beschreven wanneer een luchtsysteem toegepast wordt (2.1), om vervolgens de onderscheidende kenmerken van de verschillende componenten te bepalen (2.2). Aan de hand van deze kenmerken wordt bepaald voor welke situaties de bepaalde componenten wel en niet in aanmerking komen. Deze informatie is uiteindelijk van belang voor het expertsysteem, dat als doel heeft om op verantwoordelijke wijze tot de keuze van een bepaalde component te komen (2.3). 2.1

WANNEER EEN LUCHTSYSTEEM?

Een schone onvervuilde lucht in industriële werkomgevingen is belangrijk. In de moderne industrie met de bijbehorende complexe processen worden steeds meer chemische componenten en substanties toegepast, waarvan er veel schadelijk zijn. Het gebruik van deze bestanddelen resulteert in deeltjes, gassen en/of dampen in de werkomgeving die de toegestane concentraties in verband met een veilige of comfortabele werkomgeving overschrijden. Effectieve, goed ontworpen luchtsystemen kunnen een oplossing bieden voor deze problemen. Niet alleen vervuiling, maar ook product kan verplaatst worden door middel van een luchtsysteem. In dit geval wordt gesproken over materiaaltransport. Lucht wordt in deze situatie gebruikt als transportmiddel. Luchtsystemen zijn in twee hoofdgroepen in te delen: ventilatiesystemen en afzuigsystemen. Wat de verschillen zijn in de twee soorten systemen wordt beschreven in de volgende paragrafen. Het materiaaltransport wordt ondergebracht bij de afzuigsystemen, omdat de principes verder gelijk zijn. In een compleet ontwerpproces van luchttechnische systemen moeten beide soorten overwogen worden. 2.1.1

VENTILATIESYSTEMEN

Wanneer de verhouding van bepaalde bestanddelen in de lucht in een werkruimte verschilt van de buitenlucht, dan zal door natuurlijke convectie de lucht gaan stromen om weer in evenwicht te komen. Door een ventilatiesysteem kan dit effect versterkt worden. Een ventilatiesysteem levert schone lucht aan een bepaalde ruimte. Het doel van dit systeem is om de gemiddelde concentratie van de bestanddelen in de ruimte beneden een vastgestelde waarde te krijgen. Een ander principe is dat de lucht uit de ruimte gezogen wordt, vervolgens wordt gereinigd en weer teruggeblazen in de ruimte. Het gevolg van een ventilatiesysteem is dat de lucht in een bepaalde ruimte continu wordt ververst. Het aantal keren dat de ruimte per uur wordt ververst is het ventielatievoud. Een ventilatiesysteem bestaat uit een luchtinlaat en leidingwerk, componenten om de lucht te reinigen en een ventilator. 2.1.2

AFZUIGSYSTEMEN

Een afzuigsysteem wordt gebruikt om verontreinigde stoffen die vrijkomen bij een bepaald proces te verwijderen. Het kan om afzuiging van een ruimte gaan of om afzuiging van een bepaald proces. Ruimteafzuiging wordt bijvoorbeeld toegepast bij werkruimtes waar in de gehele ruimte veel stof vrij komt of aanwezig is. Vaak wordt een dergelijk systeem toegepast in combinatie met een ventilatiesysteem. Dergelijke systemen worden alleen toegepast als plaatselijke afzuiging onhandig is. Plaatselijke afzuigsystemen werken volgens het principe om de vervuiling op of vlak bij de bron op te vangen.

11



Dit principe heeft de voorkeur omdat deze methode effectiever is en de kleinere vervuilde luchtstromen resulteren uiteindelijk in lagere kosten voor luchtreinigingssystemen. Een afzuigsysteem bestaat in principe uit een afzuigkap, een leidingsysteem, componenten om de lucht te reinigen en een ventilator. Luchtsystemen die gebruikt worden voor materiaaltransport komen in grote lijnen overeen met systemen voor procesafzuiging. Het doel is nu echter niet om vervuilde lucht op te vangen en te reinigen, maar om materiaal op te pakken en te transporteren van een beginpunt naar een eindpunt. 2.2

KANALENONTWERP

Het luchtkanaal is een onderdeel van een luchttechnische installatie dat niet kan ontbreken. Deze paragraaf geeft weer welke functie het kanalenwerk moet vervullen en welke variabelen er kunnen optreden in de luchtkanalen. Vervolgens wordt beschreven waarvan de keuze voor deze variabelen afhankelijk is. 2.2.1

FUNCTIEONDERZOEK

De functie van het luchtkanaal is het geleiden van lucht van een beginpunt naar een eindpunt. Het kan om schone of vervuilde lucht gaan, maar er kunnen ook materiaaldeeltjes in de lucht aanwezig zijn (materiaaltransport). De toestand en samenstelling van de lucht blijft tijdens dit transport ongewijzigd. Tot het leidingwerk behoort ook de luchtinlaat, waar de lucht het leidingwerk binnenkomt. 2.2.2 2.2.2.1

ONTWERPMOGELIJKHEDEN Leidingwerk

Hoe het luchtkanaal eruit komt te zien is afhankelijk van het te transporteren medium. Verschillen die in de leidingen kunnen voorkomen zijn diameter, wanddikte en materiaal (leidingsoort). Ook de vorm van de leiding kan verschillen. Ronde buis geeft de voorkeur, maar ook vierkante buis wordt toegepast. Voor 80% volstaan de standaardmaten die leverbaar zijn. Voor de leidingsoort kan gekozen worden uit een aantal veel voorkomende: - Gegalvaniseerde spiraalgewonden leiding: De minst hoogwaardige variant en is slechts beperkt toepasbaar. Deze leiding is gemaakt van spiraalgewonden plaatmateriaal. De sluitnaad van de buis is niet in langsrichting, maar spiraalvormig langs de omtrek van de buis. De bevestiging tussen de buisdelen bestaat uit een mof waar de buisdelen aan beide kanten overheen geschoven worden. Met een klemband wordt het geheel bij elkaar gehouden. Deze bevestiging en de sluitnaden zijn niet goed afgedicht, wat de nodige problemen kan opleveren. - Gegalvaniseerde leiding met langsnaad: Door het galvaniseren is via elektrolytische weg een zinklaag aangebracht, waardoor de corrosievastheid hoger is. De buis wordt gevormd en gelast na het galvaniseren. - Gelaste verzinkte leiding: Bij de fabricage van deze leidingen wordt eerst de buis gevormd uit staal en wordt vervolgens het geheel ondergedompeld in een zinkbad, waardoor een stevigere (slijtvaste) zinklaag ontstaat. - Gecoate gelaste leiding: Een leiding voorzien van een coating die per situatie anders gekozen kan worden. Een voorbeeld is een poedercoating, die het kanaaloppervlak slijtvast maakt. - RVS leiding: Meestal wordt gekozen voor RVS 304 of RVS 316. Het voordeel van deze leidingen is dat ze een oplossing bieden voor veel corrosieve problemen. RVS heeft echter net als de andere materialen ook zijn beperkingen. Voor speciale gevallen kan ook een ander materiaal gekozen worden. Verschillende leidingaccessoires zoals bochten, T-stukken en kruispunten kunnen ervoor zorgen dat het leidingsysteem altijd de gewenste weg kan volgen. Per leidingsoort zijn deze componenten in standaardmaten leverbaar. De verbinding tussen leidingdelen kan een klembus- of een flensverbinding zijn. Daarnaast zijn flexibele verbindingen mogelijk. Het materiaal waaruit deze verbindingen zijn vervaardigd is afhankelijk van de toepassing en kan variëren van eenvoudig katoen tot hoogwaardige weefsels van nylon, polyester en

12



aramide. Deze zijn door coatingen van kunststoffen als PE, PVC, polyurethaan en nagenoeg alle rubbersoorten geschikt voor zeer uiteenlopende bedrijfsomstandigheden. 2.2.2.2

Luchtinlaat

De luchtinlaat kan qua vorm oneindig variëren. Dit begint al bij een inlaatrooster in het dak of in de wand. Meer complexe uitvoeringen zijn afzuigkappen. Deze zijn in twee hoofdgroepen onder te verdelen: ingesloten of niet-ingesloten kappen. De ingesloten variant is een afzuigkap die een proces of de bron van verontreinigde lucht geheel of deels insluit. Een niet-ingesloten variant is een afzuigkap die aangrenzend aan een proces of bron van verontreinigde lucht is geplaatst, zonder dat het ingesloten wordt. De vorm, de grootte en de plaats van de kap en de grootte van luchtstromen zijn variabelen die op kunnen treden t.b.v. het kapontwerp. Als de verhouding tussen lengte en breedte van de inlaat 0,2 of minder is, wordt gesproken over een sleufinlaat. In een afzuigkap kunnen ook meerdere sleuven boven of naast elkaar gemaakt worden. Een variant op de niet-ingesloten kap is het push-pull systeem. In dat geval wordt een luchtstroom dwars door een verontreiniging heen geblazen richting de stroming van de afzuigkap. Het voordeel hiervan is dat de uitgeblazen lucht over een grotere afstand gecontroleerd kan worden dan wanneer alleen een afzuigkap gebruikt wordt. 2.2.3

KEUZEBEPALING

Luchttechnische installaties worden per situatie ontworpen, omdat de omstandigheden nooit exact gelijk zijn. Belangrijk is dat de beginvoorwaarden bekend zijn. Dit is een gegeven van de klant. In eerste instantie zijn dit de bestanddelen in de lucht. Naar aanleiding van deze gegevens kan een richtwaarde voor de luchtsnelheid bepaald worden. Aan de hand van bepaalde of verkregen luchtsnelheid wordt de leidingdiameter berekend door gebruik te maken van de hoeveelheid te verplaatsen lucht. In de toe te passen leidingsoort kan een standaarddiameter gekozen worden die de aangegeven luchtsnelheid het dichtst benaderd. 2.2.3.1

Leidingwerk

Voor de meeste omstandigheden geeft ronde buis de voorkeur. In vergelijking met vierkante heeft ronde buis minder wrijvingsverliezen tot gevolg. De toepassing van rechthoekige buis moet beperkt worden tot situaties waarbij de toepassing van ronde buis onmogelijk is. De buis dient zo vierkant mogelijk gekozen te worden om wrijvingsverliezen te beperken. Bij grote lengtes wordt aangeraden om een overgang naar ronde buis te gebruiken. Luchtsnelheid Voor verschillende situaties is een richtwaarde voor de luchtsnelheid aan te geven. De genoemde richtwaardes zijn ervaringsgetallen. - Schone lucht: Het gaat dan vaak om ventilatie van een bepaalde ruimte. Als dit een ruimte is waar mensen aan het werk zijn dan kan het storend zijn als de installatie hoorbaar is. De luchtsnelheid mag dan niet boven de 8m/s gekozen worden in verband met stromingsgeluid. Het kan echter ook om ventilatie gaan van industriële ruimtes. Daarvoor wordt een luchtsnelheid gekozen van 12m/s, omdat de verontreinigingen in dergelijke ruimtes groter is en de lucht vaker ververst moet worden. Om de te verplaatsen luchthoeveelheid te bepalen van dergelijke te ventileren ruimtes wordt vaak uitgegaan van een aantal verversingen per uur, ook wel ventilatievoud genoemd. Dit is het aantal keren per uur dat de gehele luchtinhoud van de ruimte ververst moet worden. De ventilatievouden zijn ervaringsgetallen en zijn te vinden in de verschillende literatuur.

13



- Vervuilde lucht: Bijvoorbeeld bij afzuiginstallaties. Bij machines kan de lucht vervuild zijn met dampen of stof, zoals cementstof of meelstof. Machineafzuiging gaat gepaard met een luchtsnelheid van 20m/s, wat uitzakking van stof in de kanalen voorkomt. Is de stof zwaarder of grover, zoals staalstof of houtstof, dan wordt dit meer gezien als productafzuiging. Hiervoor geldt een richtlijn voor de luchtsnelheid van 24m/s. Dit geldt ook voor ander licht materiaaltransport zoals houtkrullen of stansafval van aluminium verpakking. Bij een lagere snelheid is er een kans op verstopping van de leidingen. Apart genoemd worden de papieren tabaksindustrie, omdat deze gevallen veel voorkomen. Zo is de benodigde luchtsnelheid voor het afzuigen (afvaltransport) van lichte rijfels van bijvoorbeeld verpakkingsmateriaal of closetpapier 30m/s. Ter plaatse van de omroller moet echter de luchtsnelheid met een factor 2,5 verhoogd worden ten opzichte van de benodigde rijfelsnelheid. Het materiaal wordt anders niet goed opgepakt. Afzuiging van zware rijfels zoals die voorkomen in de kartonindustrie, gaat gepaard met een luchtsnelheid van 36m/s. Ook hier geldt dat ter plaatse van de omroller de snelheid verhoogt dient te worden, namelijk met een factor 3 ten opzichte van de rijfelsnelheid. Stansafval in de kartonindustrie dient afgezogen te worden met een snelheid van 28m/s. De snelheid ter plaatse van de opvangbak van de machine iets hoger, namelijk 30m/s omdat hier meer materiaal aanwezig is. Voor de dampafzuiging van een papiermachine of de afzuiging van vacuümwalsen moet een snelheid van ongeveer 20m/s gekozen worden. In de tabaksindustrie worden vaak luchtsystemen toegepast voor het transport van het product. Voor het transport van tabaksstof vanaf de onderzijde van de filters naar het verzamelpunt moet de luchtsnelheid ongeveer 20m/s zijn. Dit geldt eveneens voor het tabakstransport van de feeders naar de sigarettenmachines. Voor de afzuiging van de sigarettenmachine geldt een snelheid van 18m/s. Dan is er nog de afzuiging van de trommels en/of drogers die geschied met een luchtsnelheid van 16 tot 18m/s. Om de hoeveelheid af te zuigen lucht bij dergelijke situaties te bepalen dienen MAC-waarden gehanteerd te worden. De MAC-waarde, die uitgedrukt wordt in mg/m³, geeft de maximaal toelaatbare concentratie aan van diverse stoffen voor werkruimten waarin gedurende acht uur continu gewerkt wordt. Ieder jaar worden deze waarden herzien. Leidingsoort De wanddikte van de luchtkanalen is afhankelijk van de optredende drukken en de optredende abrassieve slijtage in combinatie met het toegepaste materiaal. In het geval van abrassieve slijtage kan gekozen worden voor een grotere wanddikte (grotere slijtagemarge) of voor de toepassing van een slijtvast materiaal. Het gebruik van spiraalgewonden buis dient zoveel mogelijk vermeden te worden. De sluitnaad, die spiraalvormig langs de omtrek loopt, is inwendig niet glad waardoor ophoping van product kan ontstaan. De spiraal gewonden buis kan daardoor alleen voor schone lucht gebruikt worden. Doordat de sluitnaden niet goed afgedicht zijn, kan de leidingsoort alleen bij lage drukken toegepast worden. Bij de materiaalkeuze moet rekening gehouden worden met bestanddelen die het materiaal mogelijk corrosief of abrassief aantasten. Ook optredende drukken en temperaturen zijn van invloed. Er zal een beschermlaag aangebracht moeten worden of er moet resistent materiaal gekozen worden. Bepaalde materialen zullen niet toegepast kunnen worden. Niet alleen de omstandigheden in de leidingen moet bekend zijn maar ook de omgevingsfactoren zijn van invloed. Het is belangrijk deze gegevens te achterhalen en met een materiaaldeskundige tot een materiaalkeuze te komen. Leidingverliezen In de luchtkanalen ontstaan drukverliezen door de weerstand die erin optreed. Deze weerstand kan onderverdeeld worden in leidingverliezen en montageverliezen. De leidingverliezen zijn afhankelijk van de snelheid door de buizen, de diameter, de dichtheid van de lucht, de viscositeit van de lucht en de ruwheid van het leidingmateriaal. Een lagere snelheid, een grotere diameter,

14



een lagere dichtheid van de lucht, een lagere viscositeit en een gladdere buis kunnen zorgen voor minder leidingweerstand en dus minder drukverlies. In literatuur zijn vele manieren gegeven om deze weerstand te berekenen. Echter is voor de standaard geleverde buizen en componenten de weerstand vaak gegeven als ξfactor. De leidingaccessoires hebben ook een bepaalde weerstand. Deze weerstand wordt eveneens vaak als ξ-factor gegeven. Deze waarde is afhankelijk van de vorm en afmetingen van de betreffende component. Bij afwijkende luchtdichtheid, viscositeit of ruwheid van de buis kunnen correctiefactoren toegepast worden. Montageverliezen ontstaan door toepassing van leidingaccessoires. Om de weerstand te beperken en om de werking te optimaliseren moeten de leidingaccessoires op de juiste plaats en op de juiste manier gemonteerd worden. Bochten moeten ruim genoeg zijn, vooral als het gaat om abrassief stof. Overgangen naar andere leidingdiameters moeten geleidelijk zijn en splitsingen mogen niet haaks zijn. De snelheidsveranderingen mogen niet dusdanig zijn dat ze gevolgen hebben voor de werking van het systeem. Vooral als meerdere leidingen bij elkaar komen of splitsen moet de diameterverandering voldoende zijn om snelheids- en drukverliezen te voorkomen. In Bijlage 5 is een aantal ontwerpmogelijkheden gegeven dat de voorkeur geeft en een aantal dat absoluut voorkomen moet worden. Verbindingen De verbinding tussen leidingdelen is afhankelijk van de leidingdiameter en de bestanddelen in de lucht. Wanneer het om schone lucht gaat dan voldoet bij diameters kleiner dan 500mm een klembusverbinding. Wanneer er stof of damp in de lucht zit dan voldoet een klembus tot een diameter van 350mm. Bij grotere diameters dicht een klembus niet voldoende af of is moeilijk te bevestigen. Wanneer de concentratie bestanddelen groot is dan wordt het gebruik van een klembus helemaal afgeraden. Voor grotere diameters kan beter gekozen worden voor een flensverbinding, voorzien van een pakking voor voldoende afdichting. Lekkage van de pakking bij hogere drukken, trillingen, slijtage en/of chemische aantasting is niet uit te sluiten. Daarom worden in deze situaties vaak flensbeschermers gebruikt. Deze voorwaarden zijn niet van toepassing voor spiraalgewonden buismateriaal, omdat dit een eigen verbindingssysteem heeft. Voor het opvangen van trillingen en bewegingen en het voorkomen van geluidsoverdracht in de leidingen, worden flexibele verbindingen (manchetten) gebruikt. Het is dus meestal de verbinding tussen een trillende component en het leidingwerk. Flexibele verbindingen kunnen ook gebruikt worden wanneer er grote temperatuurverschillen in de leiding optreden, waardoor de leiding uitzet (in dit geval compensatoren genoemd). 2.2.3.2

Luchtinlaat

Het te gebruiken type luchtinlaat hangt af van de aard van de verontreiniging. Bij ventilatiesystemen voldoet meestal een rooster in het dak of in de wand. Bij afzuigsystemen wordt meestal overgegaan op afzuigkappen. De ingesloten kap geeft de voorkeur voor zover het proces en omgevingsfactoren dat toelaten. De plaats van de luchtinlaat hangt af van de gewenste richting van de luchtstroom. Deze richting hangt af van de omstandigheden. Zo kan de inlaat aan de zijkant aan de onderkant of boven de bron gepositioneerd worden. Als de verontreiniging gas, damp of fijn stof is en niet met snelheid in een bepaalde richting uitgeblazen wordt, dan maakt de richting van de afzuigkap niet veel uit. Echter als het om grotere deeltjes gaan die wel in een bepaalde richting worden uitgeblazen, dan moet de afzuigkap in de baan van de uitstoot geplaatst worden. Als het om hete lucht gaat dan zal de lucht opstijgen. Het gebruik van een aan de zijkant geplaatste afzuiging kan dan niet goed werken omdat de geproduceerde afzuigluchtstroom de omhooggaande beweging van de hete lucht niet voldoende kan beïnvloeden. In dergelijke gevallen werkt een afzuigkap die de bron aan de bovenkant overkapt het beste. Alleen als dit door omstandigheden niet mogelijk is wordt voor een andere oplossing gekozen. De snelheid van de luchtstroom richting de kap moet voldoende hoog zijn om de verontreiniging te controleren tot de kap bereikt is. Externe luchtbewegingen kunnen de luchtstroom richting de kap verstoren. De afzuigsnelheid zal hoger gekozen moeten worden om deze verstoring te overwinnen.

15



Belangrijke bronnen die luchtbeweging tot gevolg hebben zijn: Thermische luchtstromen, bewegingen van machines, beweging van materiaal zoals bij het dumpen van afval in een container en bewegingen van de bediener. De benodigde stromingssnelheid loopt over het algemeen kwadratisch op met het toenemen van de afstand tussen afzuigkap en bron bij gelijkblijvende kapafmetingen. Vandaar dat de kap zo dicht mogelijk bij de bron geplaatst moet worden. Niet alleen de positie, ook de grootte en vorm van de afzuigkap hebben invloed op de benodigde stromingssnelheid. De formules voor het berekenen van de luchthoeveelheid in verschillende situaties zijn gegeven in Bijlage 6. De luchtinlaat kan worden voorzien van een flens of van schotten. Een flens heeft tot gevolg dat ongewenste luchtstroming van achter de inlaat tegengehouden wordt (zie afbeelding 1). De afbeelding geeft de snelheidscontouren bij een wel en een niet geflenste inlaat weer als percentage van de snelheid bij de inlaat. Schotten hebben hetzelfde effect, maar dan voor ongewenste stromingen van de voor- of zijkanten van de luchtinlaat. De benodigde snelheid van de luchtstroming wordt hierdoor tot 25% beperkt. Vandaar dat flensen en schotten indien mogelijk toegepast moeten worden. Een sleufinlaat kan toegepast worden om een gelijke luchtstroom met een relatief hoge snelheid te veroorzaken over een grote lengte, bijvoorbeeld langs de rand van een grote container. De sleufsnelheid heeft verder geen effect op de vangstsnelheid. De vangstsnelheid hangt af van de lengte van de sleuf en het luchtvolume. Een push-pull systeem wordt vaak toegepast bij grote open bakken, zoals dompeltanks. Het komt regelmatig voor dat de bron te groot is om procesafzuiging toe te passen. De ruimte kan dan in zijn

geheel

Afb.1

geventileerd worden, zodat een luchtstroming in een bepaalde richting ontstaat waarin de materiaaldeeltjes meegevoerd worden. Het is belangrijk dat de afzuiginlaat en de luchttoevoer zo zijn geplaatst dat de luchtstroming ook daadwerkelijk de ‘vervuiling’ meeneemt. 2.3

ONTSTOFFING

Wanneer er deeltjes in de lucht zitten die afgescheiden moeten worden, wordt een ontstoffingscomponent toegepast. In deze paragraaf wordt beschreven welke functies een ontstoffingscomponent moet uitvoeren. Onder een functie wordt hier een handeling verstaan die nodig is om een bepaald doel te bereiken (3.2.1). Er zijn verschillende componenten die gebruikt kunnen worden voor de ontstoffing, maar ook per component zijn er verschillende variabelen die de toepassingsmogelijkheden beïnvloeden (3.2.2). Het is belangrijk de voor- en nadelen van de componenten tegen elkaar af te wegen om tot een juiste keuze te komen voor een bepaalde toepassing (3.2.3). 2.3.1

FUNCTIEONDERZOEK

De hoofdfunctie van een ontstoffingscomponent is om materiaal- of stofdeeltjes af te scheiden van de lucht. Er kunnen verschillende beweegredenen zijn om dit te doen. Bij materiaaltransport wordt de lucht als transportmiddel gebruikt. De bedoeling is dat een materiaal ergens in de lucht opgenomen wordt, om het vervolgens bij het eindpunt weer af te geven. Het kan ook om afvalstoffen gaan, waarin deeltjes zitten die niet uitgestoten mogen worden in verband met de Arbo- en milieuwetten. Voordat de lucht door de schoorsteen afgevoerd wordt, moeten de deeltjes dan afgescheiden worden. In beide gevallen wordt gesproken over ontstoffing.

16



Ingelaten wordt lucht met materiaaldeeltjes en uitgelaten wordt ‘schone’ lucht, gescheiden van de materiaaldeeltjes. Onder schone lucht wordt hier lucht verstaan met een acceptabele hoeveelheid materiaaldeeltjes.

2.3.2

ONTWERPMOGELIJKHEDEN

Er zijn verschillende componenten die geplaatst kunnen worden voor de stofafscheiding. Deze werken allen volgens een ander principe. In deze paragraaf worden de volgende componenten beschreven: cycloonafscheider, filters en natwassers, inclusief de verscheidenheid die er per component kan zijn. Er zijn ook andere componenten mogelijk, maar die hebben een gering toepassingsgebied. De beschreven componenten bieden in de meeste gevallen uitkomst. 2.3.2.1

Cycloonafscheider

Een cycloonafscheider werkt volgens het principe van verschil in massatraagheid. Het is een cilindrische kamer met de bedoeling om een spiraalvormige stroming te veroorzaken aan de bovenkant en vervolgens het stof op te vangen aan de onderkant. De rondgaande stroming wordt veroorzaakt doordat de inlaat zo geplaatst is, dat de lucht tegen de wand van de cycloon aangeblazen wordt. Daardoor gaat de lucht rondspinnen. Door het verschil in dichtheid komen de materiaaldeeltjes tegen de wand aan te liggen waarlangs ze naar een opvangbak aan de onderkant zakken (zie afbeelding hiernaast). De onderkant van de cycloon is trechtervormig om te voorkomen dat er stof teruggezogen wordt in het systeem. Door de trechtervorm wordt de lucht geleidelijk naar de middellijn van de cycloon geleid. Hier krijgt de lucht een omhooggaande beweging door de zuigende werking van de uitlaat, die eveneens aan de bovenzijde van de cycloon geplaatst is (axiaal).

Een variabele van een cycloonafscheider is de diameter. Bij kleine diameters is de radiale versnelling die veroorzaakt wordt in de cycloon een stuk hoger dan bij grote diameters (bij eenzelfde inlaatsnelheid). Er is ook een mogelijkheid om meerdere (vaak kleinere) cyclonen achter elkaar te plaatsen. Dit wordt een multicycloon genoemd. De verschillende cyclonen hebben een gezamenlijke in- en uitlaat (zie afbeelding 3). Als het gaat om de in- en uitlaat van lucht kan er onderscheid gemaakt worden in een blazende of een zuigende Afb. 3 Multicycloon cycloon. Bij een blazende cycloon wordt de lucht via een ventilator de cycloon ingeblazen en wordt aan de onderzijde de druk opgebouwd door de trechtervorm. De weerstand voor de lucht om via de uitlaat aan de bovenkant uit te treden wordt nu vele malen kleiner dan om via de onderkant uit te treden, waardoor een natuurlijke stroming ontstaat. Bij een zuigende cycloon wordt de lucht aan de uitlaatzijde aangezogen, waardoor de lucht de cycloon ingetrokken wordt. Dit kan echter alleen als het gat van de trechter afgesloten wordt, omdat anders geen onderdruk ontstaat aan de inlaatzijde. De afsluiter is zo ontworpen dat eens in de zoveel tijd het materiaal afgevoerd kan worden (sluis). Separator

17



Naar wens kan de cycloon aan de onderkant worden voorzien van een separator. Een separator is niet meer dan een extra trechter die aan de trechtermond van de cycloon wordt bevestigd. Deze zorgt ervoor dat het materiaal snel bij de trechtermond weg is, zodat er minder kans is op terugintrede van het materiaal. Vervolgens heeft het materiaal in de separator meer tijd (meer oppervlak) om langs de wand weg te zakken.

Cyclocondensor Een cyclocondensor is in sommige gevallen een alternatief voor de cycloonafscheider (3.2.3). Een cyclocondensor is een cilindrische kamer die aan de binnenkant is voorzien van een trechtervormige wand. Deze wand is geperforeerd en fungeert als zeef (gaten zijn kleiner dan product). De lucht met materiaaldeeltjes wordt aan de bovenkant toegevoerd en de lucht wordt aan de buitenkant van de trechter afgezogen. Het materiaal komt terecht op de trechterwand en zakt daarlangs naar beneden in een opvangbak (afb. hiernaast). Er zijn ook andere vormen mogelijk, maar het principe blijft gelijk. 2.3.2.2

Filters

Stoffilters worden in de meeste gevallen uitgevoerd als doekfilters en werken volgens verschillende principes. Het doel is om stof op te vangen en op het doek achter te laten. De principes die daarvoor zorgen zijn het zeef-, inertie, interceptie en diffusie-effect (zie Bijlage 9). In het kort komt het zeefeffect erop neer dat deeltjes met een grotere diameter dan de afstand tussen de vezels het doek niet kunnen passeren. Het inertie-effect is gebaseerd op verschil in massatraagheid. De luchtstroom gaat om de doekvezels heen terwijl de stofdeeltjes rechtdoor gaan en op de vezels botsen. Het interceptie-effect wordt veroorzaakt door de aantrekkingskracht tussen de stofdeeltjes en de doekvezels. Wanneer de stofdeeltjes dicht in de buurt komen van de vezels, worden ze onderschept en vastgehouden. Het diffusie-effect wordt veroorzaakt doordat stofdeeltjes kleiner dan 1μm niet de stromingslijnen van de lucht volgen, maar door de luchtmoleculen in trilling worden gebracht. De stofdeeltjes botsen op de doekfilters en worden vastgehouden. Filtertypes De doekfilters kunnen in klassen ingedeeld worden: voorfilters, fijnfilters en hepa-filters (high efficiency particulate airfilters). Deze indeling is gebaseerd op de fabricage van de verschillende filtermaterialen, de methode van en de capaciteit voor het vangen van deeltjes. Het doek kan in principe van ieder vezelachtig materiaal vervaardigd worden, zowel natuurlijke als synthetische. De vezels kunnen geweven, gevlochten of gelijmd zijn. De capaciteit van een doek om lucht door te laten wordt gedefinieerd als ‘doordringbaarheid’ en wordt gegeven in kubieke meters lucht dat per minuut een vierkante meter doek kan passeren.De vezels kunnen in diameter en onderlinge afstand variëren, afhankelijk van de benodigde efficiëntie. Het doek kan de meest uiteenlopende vormen hebben om het doekoppervlak zo gunstig mogelijk te maken. Voorbeelden zijn slangenfilters, enveloppenfilters en patronenfilters (zie afbeelding 5).

18



Afb. 5 Patronenfilter, Slangenfilter en Enveloppenfilter

Bij patronenfilters is het doek als lange buizen gevormd, die zowel horizontaal als verticaal kunnen hangen met een gesloten en een open kant. De vervuilde lucht komt binnen in de open kant van de patronen en passeert het doek van de binnenkant naar de buitenkant. Bij enveloppenfilters is het doek in de vorm van naast elkaar geplaatste enveloppen in een frame gemonteerd. Op deze wijze wordt het doekoppervlak vele malen groter dan het doorstroomoppervlak. Bij slangenfilters passeert de vervuilde lucht het doek van buiten naar binnen, waarbij het doek eveneens als lange buizen gevormd is. Echter is de gesloten zijde nu aan de onderkant en de open zijde aan de bovenkant. In de loop van tijd vormt zich op het filterdoek een stofkoek, wat drukopbouw en uiteindelijk rendementsverlies tot gevolg heeft. Wanneer de eindweerstand bereikt is dient het filter vervangen of gereinigd te worden. Automatische filterreiniging Het afreinigen kan geautomatiseerd worden. Hiervoor zijn verschillende mogelijkheden. Een mogelijkheid is mechanische reiniging door schudden van het filter. Hiervoor dient de ventilator gestopt te worden. Er mag geen luchtstroming plaatsvinden om ervoor te zorgen dat het stof naar beneden valt. Reiniging van het doek vindt dan ook meestal plaats aan het einde van een afzuigcyclus. Een schudmotor zorgt voor de schudbeweging van het filter. Het stof of product valt hierdoor naar beneden in een stofemmer of weer terug in het proces. Voor patronenfilters is deze methode niet geschikt. Een andere mogelijkheid is pneumatische reiniging door een persluchtstoot in tegengestelde richting als die van de luchtstroom. Bij deze toepassing kan het systeem blijven draaien. De interval en de luchtdruk van de persluchtstoten kan per situatie worden afgesteld. Ook in deze situatie valt het stof of product naar beneden om opgevangen te worden en eventueel terug te voeren in het proces. De luchtstroming in de filterkast moet zo afgestemd worden dat het stof ook daadwerkelijk naar beneden valt. Elektrofilters In speciale gevallen worden elektrofilters toegepast. Het werkingsprincipe zal hier kort beschreven worden, maar het toepassingsgebied is te klein om er uitgebreid op in te gaan. De te filtreren lucht passeert eerst een ionisatie-eenheid. Deze bestaat uit negatief geladen platen, waartussen draden met grote positieve lading zijn aangebracht. Deze geven de stofdeeltjes een positieve lading. Vervolgens stroomt de lucht door de collectoreenheid van positief en negatief geaarde platen. De stofdeeltjes worden door het elektrische veld gedwongen om tussen deze tegengesteld geaarde platen te stromen en worden hier vastgehouden doordat ze op de collectorplaten neerslaan. De platen worden door eenvoudig wassen gereinigd, hetgeen automatisch of handmatig gedaan kan worden. 2.3.2.3

Natwassers

19



Natwassers zijn in grote verscheidenheid leverbaar. Het voert te ver om ze hier allen uitvoeringen te beschrijven. Het principe van de verschillende natwassers is wel gelijk. Vervuilde lucht wordt ingelaten, waarna de lucht in aanraking komt met water. De stofdeeltjes worden opgenomen door het water en vervolgens met het water afgevoerd. Het water komt terecht in bijvoorbeeld een bezinkbak. De schone lucht wordt afgezogen. De variaties in natwassers zit vaak in de manier waarop het stof in contact wordt gebracht Afb. 6 Verschillende werkingsprincipes natwassers met het water. Afbeelding 6 geeft twee mogelijkheden weer. De eerste variant is een soort cycloon, waarbij de vervuilde lucht tijdens de wervelingen wordt gemengd met waterdruppeltjes. Het water wordt vervolgens met de opgenomen stofdeeltjes naar de wand geslingerd, waarlangs het naar beneden wordt afgevoerd. Onderaan wordt het water in een bassin opgevangen, waar het stof kan bezinken. Bij de tweede variant wordt het stof door grofkorrelig materiaal gezogen, dat van bovenaf bevochtigd wordt met water. Dit wordt een scrubber genoemd. Het grofkorrelige materiaal heeft als functie om de oppervlakte waar stof en water met elkaar mengen wordt vergroot. De schone lucht wordt bovenaan afgezogen, terwijl de stofdeeltjes met het water naar onderen zakken. 2.3.3

KEUZEBEPALING

Zoals hiervoor beschreven is er een grote verscheidenheid in de verschillende ontstoffingscomponenten. Alvorens per component het toepassingsgebied beschreven wordt, eerst een aantal factoren dat in overweging genomen moet worden bij het selecteren van een afscheider. De hoeveelheid stof in de lucht kan enorm verschillen. Concentraties kunnen uiteenlopen van enkele tienden tot honderden deeltjes per kubieke meter, waarbij de deeltjes in grootte kunnen variëren van een duizendste tot duizenden microns. De afwijking van de gemiddelde grootte kan enorm verschillen en is mede afhankelijk van het materiaal. De benodigde afscheidingsgraad hangt af van de situatie en of de gereinigde lucht teruggevoerd moet worden in het systeem of dat het naar buiten wordt afgevoerd. Als de gereinigde lucht naar buiten wordt afgevoerd is de toegestane uitstoot afhankelijk van de omgeving waarin de fabriek staat. Daarbij speelt ook de massastroom aan af te scheiden deeltjes een rol. Bij eenzelfde concentratie met een hogere volumestroom is een betere afscheider nodig dan bij een lagere volumestroom. Een aanbeveling is om de afscheider te selecteren die de minste uitstoot tot gevolg heeft en acceptabele kosten en onderhoud met zich meebrengt. Er moet daarbij natuurlijk wel aan de milieueisen voldaan worden. In sommige gevallen is het de vraag of kosten en onderhoud wel op mogen wegen tegen vervuiling en gezondheid. De eigenschappen van de lucht en de materiaaldeeltjes hebben invloed op de componentenselectie. Zo kan de temperatuur van de lucht de materiaalkeuze beperken. Abrassieve materiaaldeeltjes kunnen grote gevolgen hebben voor bepaalde componenten. Grootte, vorm en dichtheid van de deeltjes hebben invloed op de selectie van een afscheider. De kosten en beschikbaarheid van energie moeten in overweging genomen worden voor elke afscheider die de gewenste prestaties kan bereiken. Dan is er nog het verschil in verwijdering van het afgescheiden materiaal die in overweging genomen moet worden.

20



In het volgende zal beschreven worden welk component voor bepaalde situaties wel of niet geschikt is en waar rekening mee gehouden dient te worden. 2.3.3.1

Cycloonafscheider

Een cycloonafscheider wordt het meest toegepast als voorafscheider of eindafscheider bij over het algemeen grote materiaalstromen in voedingsmiddelen-, hout-, vezel-, metaal-, papieren tabaksindustrie. Allemaal relatief grote materiaaldeeltjes. Het materiaal is te duur om zomaar weg te gooien en kan bovendien nog hergebruikt worden in het proces. De cycloon is een geschikte oplossing voor dergelijke toepassingen. Wanneer het echter om klevend stof gaat dan is de toepassing minder geschikt. Het stof glijdt dan niet goed via de wand naar beneden. Ook als het gaat om zeer lichte deeltjes dan is de toepassing van een cycloon minder geschikt, omdat deze niet goed naar de buitenkant worden gevoerd. Hoe groter en zwaarder de deeltjes zijn, hoe beter het rendement van de cycloon (zie Bijlage 8). Een cycloon wordt vooral gebruikt bij relatief veel stof in de materiaalstroom, omdat het rendement dan groter is dan bij materiaalstromen met relatief weinig stof. De dichter bij elkaar liggende deeltjes nemen elkaar dan mee in de beweging naar buiten. De cycloon wordt dan ook alleen voor kleine lichte materialen toegepast als het rendement van de afscheiding niet hoog hoeft te zijn. Dat is bijvoorbeeld het geval bij een gesloten systeem, waardoor de niet afgescheiden deeltjes net zolang in het systeem blijven totdat ze wel afgescheiden zijn. Een kleinere diameter van de cycloon heeft een grotere versnelling van de lucht tot gevolg bij eenzelfde inlaatsnelheid. Dit in combinatie met de kortere weg die de deeltjes moeten afleggen om de wand te bereiken maakt dat een kleinere diameter het rendement van de cycloon verhoogd als het gaat om kleine materiaaldeeltjes. Verhoging van de inlaatsnelheid heeft een positief effect op het rendement door de hogere radiale versnellingen die dan ontstaan. Wanneer de snelheid echter te extreem wordt verhoogd, kan dit nadelige effecten hebben omdat de kans dat materiaaldeeltjes in de lucht blijven zitten dan groter is. Een cycloon heeft in vergelijking met andere ontstoffingstechnieken een lage drukval tot gevolg. Tevens is de cycloon relatief goedkoop, vooral omdat er weinig onderhoud nodig is. Toepassing standaardtypes GTI FIB fabriceert een viertal types cyclonen, die afhankelijk van de luchthoeveelheid en de grootte van de deeltjes gekozen kunnen worden. Deze gegevens zijn vastgelegd in tabellen (zie Bijlage 7 voor een voorbeeldtabel). Het type R.C. is een smalle stofcycloon die een maximale luchthoeveelheid van 6000 m³/h (<3 ton/h) kan verwerken. Het is een compacte variant die geschikt is voor samenbouw tot multicycloon. De deeltjes in de lucht moeten groter zijn dan 3μ om de cycloon goed te laten werken. Een multicycloon wordt toegepast als het om een stof gaat dat zich in grote hoeveelheden niet goed laat afscheiden. Door toepassing van een multicycloon wordt de hoeveelheid stof verdeeld over de verschillende cyclonen, waardoor een betere afscheiding ontstaat. Het type L.J. is een lange slanke uitvoering met een hoge afscheidingsgraad, met een maximale capaciteit van 18000 m³/h (<7 ton/h). De deeltjes in de lucht moeten groter zijn dan 5μ om de cycloon goed te laten werken. De types N.C. en S.C. zijn ruimte cyclonen geschikt voor de afscheiding van grove materialen, zoals papieren kartonafval. Beiden kunnen ze maximaal 50000 m³/h (<15 ton/h) lucht verwerken. Het verschil is de grootte van de deeltjes die respectievelijk meer dan 7μ en 12μ dient te zijn. Als de capaciteit van een cycloon niet voldoende is kunnen meerdere cyclonen naast elkaar gebruikt worden, waardoor de lucht verdeeld wordt (cycloonbatterij). De cyclonen kunnen naar wens zuigend of blazend gemaakt worden. In de meeste gevallen wordt echter gekozen voor een cycloon die aangezogen wordt, omdat er dan geen product door de ventilator heen hoeft.

21



Een separator wordt alleen toegepast om lichte stoffen direct aan de onderkant van de cycloon goed af te kunnen voeren. Dit voorkomt dat de stof terug het systeem ingevoerd wordt. Bij grotere materiaaldeeltjes heeft een separator geen effect. Cyclocondensor Een cyclocondensor wordt alleen toegepast als het materiaal ongeschikt is om door een cycloon afgescheiden te worden. Een voorbeeld hiervan is stansafval van aluminium verpakking, dat in elkaar gaat haken en zich daardoor in de cycloon ophoopt (verstopping). Een cyclocondensor biedt dan uitkomst. 2.3.3.2

Filters

Een doekfilter heeft een groot toepassingsgebied door de variatie die erin kan optreden. Vaak is het de laatste filtertrap achter de mechanische afscheiders, vooral omdat die een laag rendement hebben. Doekfilters zijn dan ook het meest geschikt voor een relatief lage stofconcentratie. Wanneer het stof eenmaal in een filter terecht is gekomen kan het niet meer hergebruikt worden in het proces. Een willekeurig doek kan efficiënter gemaakt worden door kleinere vezeldiameters te gebruiken en door de vezels dichter tegen elkaar aan te fabriceren. De keuze voor een voorfilter, fijnfilter of hepafilter wordt bepaald door de afmetingen van de materiaaldeeltjes in de lucht en het rendement dat het filter daarbij heeft. Voorfilter Het voorfilter kent een toepassingsgebied voor deeltjes van 3μm en groter. Daarbij spreekt het voor zich dat het rendement oploopt bij toename van de deeltjesgrootte. Een voorfilter wordt vaak toegepast als eerste trap voor een fijnfilter of hepafilter. De belasting van de fijnfilters wordt dan lager en dus de levensduur langer. Het voorfiltermedium bestaat uit glasvezel of synthetische textielvezels met een vezeldiameter vanaf 20μm en een vezeltussenruimte van ongeveer 200 á 400μm. De luchtsnelheid door het medium bedraagt ongeveer 0,5 tot en met 2m/s. Het stofvangstmechanisme van het voorfilter is hoofdzakelijk het inertie-effect. De vezels kunnen naar wens van kleefmiddel worden voorzien, dat helpt om de stofdeeltjes vast te houden. Fijnfilter Het fijnfilter wordt toegepast bij stofdeeltjes met een grootte tussen de 0,1 en 100μm. Het fijnfilter wordt gewoonlijk vervaardigd van glasvezel met een vezeldiameter kleiner dan 1μm en een vezeltussenruimte van 10μm. De luchtsnelheid door het medium varieert tussen de 1 en 10m/s. Het rendement van deze media wordt hoofdzakelijk toegeschreven aan het interceptie- en diffusie-effect. Bij deze filters is het daarom niet nodig om het doek met kleefmiddel te behandelen. Hepafilters Hepafilters worden toegepast bij deeltjes van 10 tot 0,001μm. Het doekmateriaal bestaat uit glasvezels met een diameter van ongeveer 1μm. De luchtsnelheid door het filter is gewoonlijk niet meer dan 0,025m/s, waardoor zelfs voor de kleinste deeltjes een hoge afscheidingsgraad ontstaat (bijna 100%). Deze filters worden veel toegepast bij processen waarbij de lucht retour geblazen wordt in de ruimte. Hoewel de efficiëntie toeneemt door het verminderen van de vezelafstand en het gebruik van kleinere vezeldiamaters, bemoeilijkt dit het reinigen van het filter. Een doek met een hoge efficiëntie dat niet gereinigd kan worden heeft een ontoelaatbare drukval tot gevolg en is om economische redenen niet geschikt. Er moet dus een overweging gemaakt worden tussen efficiëntie en reinigingsmogelijkheden. De keuze voor een doek met betere reinigingseigenschappen en grotere doorlaatbaarheid is minder ongunstig dan het lijkt. Alleen op het moment dat een nieuw filter wordt gemonteerd is de efficiëntie wat lager, maar in

22



de loop van tijd zorgt de vorming van een stofkoek weer voor een hogere efficiëntie. De opgenomen stofdeeltjes trekken andere stofdeeltjes naar zich toe, waardoor de efficiëntie toeneemt. De vorming van de stofkoek kan echter niet oneindig doorgaan, omdat de drukval (eindweerstand) over het doek op een gegeven moment te groot wordt. Eindweerstand De eindweerstand moet van te voren worden vastgesteld en is van verschillende factoren afhankelijk. In principe kan de einddruk opgevoerd worden tot de mechanische sterkte van het filter is bereikt. Bij voorfilters loopt de stofvangst echter terug als gevolg van een hoge eindweerstand. Materiaaldeeltjes die door het filter gevangen worden kunnen dan loslaten en door de luchtstroom worden meegevoerd. Hierbij speelt de aard van de stof een grote rol. Bij vezelachtig stof mag de weerstand van 200 Pa niet overschreden worden. Bij korrelig stof, zoals vaak onder industriële omstandigheden, mag het drukverlies niet groter worden dan 100 á 150 Pa. Fijnfilters en hepafilters zijn minder gevoelig voor een dergelijke verandering. Een hogere maximale eindweerstand betekend dat er meer tijd mag zitten tussen filterwisseling of filterreiniging. Automatische filterreiniging De maximale eindweerstand kan als instelpunt voor de automatische reiniging worden gebruikt. Welk reinigingssysteem wordt toegepast hangt van het proces en eveneens van de filterbelasting. Een schudinrichting is het meest geschikt voor enveloppen-, of slangenfilters van geweven doekmateriaal en voor niet-continue processen, omdat de luchtstroom moet stoppen om het stof goed naar beneden te laten vallen. Het geweven materiaal heeft voldoende sterkte om de krachten die op het doek komen te overwinnen. Als de schudinrichting gebruikt wordt voor continue processen dan moet het filter in compartimenten opgedeeld worden, die afzonderlijk van elkaar gesloten en gereinigd kunnen worden. Er moet voldoende overcapaciteit aanwezig zijn om de capaciteit van het gesloten compartiment op te vangen. De mogelijke filterbelasting voor een schudfilter ligt tussen de 1 en 1,5m³/m²/min. Een persluchtreiniging is meer geschikt voor continue processen, omdat de luchtstroom niet gestopt hoeft te worden. Enveloppen-, patronen- en slangenfilters van niet geweven doek zijn het meest geschikt voor persluchtreiniging. Per luchtstoot wordt normaal gesproken niet meer dan 10% van het doek gereinigd. Doordat er maar een klein gedeelte per keer wordt gereinigd en omdat de perslucht de normale luchtstroom tegenhoudt, kan reiniging plaatsvinden tijdens bedrijf. Daarbij is het niet nodig om het doek in compartimenten op te delen. Reiniging kan zo vaak gebeuren als gewenst, doordat een persluchtstoot maar kort hoeft te duren. Daardoor kan de filterbelasting een stuk hoger worden dan die van een schudfilter. De mogelijke filterbelasting voor persluchtgereinigde filters ligt tussen de 1,5 en 2,5m³/m²/min. Deze getallen geven aan dat er al snel grote doekoppervlakken benodigd zijn. De verschillende doekvormen die in de vorige paragraaf beschreven zijn kunnen ervoor zorgen dat er op een compacte wijze toch een groot doekoppervlak gecreëerd wordt. De filterbelasting, de luchtsnelheid door het filter, heeft een belangrijke invloed op de levensduur. De beginweerstand van het filter wordt groter bij een hogere snelheid, waardoor minder stof opgenomen kan worden voordat de maximale weerstand (eindweerstand) bereikt is (zie Bijlage 10). Elektrofilter Een elektrofilter kan alleen toegepast worden bij geleidende stofdeeltjes en kent daarom een gering toepassingsgebied. Deeltjes met een grootte van 100 tot 0,01μm kunnen afgescheiden worden, maar de afscheidingsgraad is niet hoog, waardoor nafiltering meestal noodzakelijk is. 2.3.3.3

Natwassers

23



Een natwasser kan in vergelijking met een cycloon wat kleinere stofdeeltjes afscheiden. Het toepassingsgebied ligt tussen deeltjesgroottes van 0,5 en 100μm. De natwasser kent echter alleen een grote toepassing voor nat of kleverig stof dat door andere afscheidingsmethoden moeilijk af te scheiden is (dichtslippen). De natwassers kunnen hoge temperaturen aan en bieden een oplossing voor stoffen die in droge vorm of explosie gevaarlijk zijn. Er moet daarentegen rekening gehouden worden met corrosie door het water en met bevriezing van het water als de installatie buiten geplaatst is. Ook moet rekening gehouden worden met de problemen die kunnen ontstaan met het afgevoerde water (reiniging of behandeling vaak noodzakelijk). Door de hoge energiekosten wordt de toepassing van natwassers beperkt tot situaties waar andere afscheidingsmethodes niet toegepast kunnen worden. Een groot nadeel van een natwasser is dat er vaak vocht meegetrokken wordt in het systeem, waardoor de lucht niet hergebruikt kan worden. Voordeel is dat het systeem onderhoudsvrij is, waardoor een constante werking mogelijk is (gelijk aan cycloonafscheider).

24


2.4


GEUR- EN DAMPBESTRIJDING

Niet alleen vaste stofdeeltjes, maar ook gassen en dampen kunnen in de lucht voorkomen. Hiervoor kunnen geuren dampbestrijdingscomponenten toegepast worden. In deze paragraaf wordt beschreven welke functies deze componenten uit moeten voeren (3.3.1). Er zijn verschillende componenten die gebruikt kunnen worden voor dampen geurbestrijding, maar ook per component zijn er verschillende variabelen die de toepassingsmogelijkheden beïnvloeden (3.3.2). Het is belangrijk de voor- en nadelen van de componenten tegen elkaar af te wegen om tot een juiste keuze te komen voor een bepaalde toepassing (3.3.3). 2.4.1

FUNCTIEONDERZOEK

Tegenwoordig worden steeds meer eisen gesteld aan de lucht die vrijkomt bij diverse processen. Wanneer er dampen en gassen in deze lucht voorkomen kan dit geurlast met zich meebrengen. Een geuren/of dampbestrijdingscomponent heeft als functie om deze gassen of dampen uit de lucht te verwijderen. Geuroverlast is meestal niet zozeer bedreigend voor de gezondheid maar zorgt voor overlast en tast het welzijn aan. Na uitstoot wordt de vervuilde lucht verspreid in de omringende lucht. Dit zorgt voor een bepaalde concentratie, die de geurdrempel mogelijk overschrijdt. Het uiteindelijke doel van een dergelijk component is om ervoor te zorgen dat de uitstoot niet hoger is dan de toegestane concentratie, vastgelegd in milieu- en Arbowetgevingen. 2.4.2


Er zijn verschillende componenten die geplaatst kunnen worden voor de stofafscheiding. Deze werken allen volgens een ander principe. In deze paragraaf worden de volgende componenten beschreven: gaswassers, biofilters en actief koolfilters. De componenten worden beperkt behandeld, omdat de selectie van deze componenten vaak wordt uitbesteed. Er zijn ook andere componenten mogelijk, maar die hebben een gering toepassingsgebied. De beschreven componenten bieden in de meeste gevallen uitkomst. 2.4.2.1

Gaswassers

De werking van een gaswasser is in grote maten gelijk aan die van de natwasser. Het werkingsprincipe berust op het absorberen van gas- en vloeistofvormige verontreinigingen vanuit de lucht in een vloeistofstroom. Meestal is deze vloeistof water, maar ook andere vloeistoffen of een toevoeging van neutraliserende of chemische bestanddelen zijn mogelijk. Het absorptieproces wordt mogelijk gemaakt door de verontreinigde lucht en het water zo intensief mogelijk met elkaar in contact te laten komen. Dit gebeurt door de lucht door een met contactlichamen gevulde wassectie te voeren. Net als bij een natwasser worden de verontreinigingen weggevoerd met het water en wordt de schone lucht uitgelaten. De snelheid waarmee de lucht door de wassectie gevoerd wordt kan verschillen, evenals het oppervlakte van de wassectie. 2.4.2.2

Biofilters

Een biofilter maakt gebruik van micro-organismen om de te verwijderen moleculen te elimineren. Het principe berust op het biologisch afbreken van de vervuiling. De deeltjes worden geheel afgebroken. De lucht wordt door een filter geleid, dat meestal vervaardigd is van ruwe stof die rijkelijk voorzien is van allerlei natuurlijke micro-organismen. De in de lucht aanwezige componenten is de enige voedingsbron voor de micro-organismen. Na een korte opstartperiode zal zich een stabiele microbiële cultuur ontwikkelen die zichzelf in stand kan houden. Aangezien de microbiële activiteit het hoogst is in een vochtige omgeving, worden de componenten geabsorbeerd in een vochtige omgeving.

25


2.4.2.3


Actief koolfilters

Actief kool is een microporeuze inerte koolstofmatrix met een zeer groot intern oppervlak. Dit interne oppervlak is zeer geschikt voor adsorptie. De gassen/dampen worden door de actieve kool geleid, waar de te verwijderen componenten door adsorptie worden gebonden aan de actieve kool totdat deze verzadigd is. Na het bereiken van de verzadigingsgraad wordt de actieve kool vervangen of geregenereerd. Het filter kan bestaan uit losse patronen gevuld met actief kool of uit los gestorte kool. Voor speciale toepassingen kan de actieve kool een chemische behandeling krijgen om reactie met bepaalde bestanddelen te stimuleren. 2.4.3

KEUZEBEPALING

In het kort wordt aangegeven wanneer voor een bepaalde afscheider gekozen wordt. Wanneer het om de keuze van een oplosmiddel of chemicaliën gaat dan wordt dit vaak uitbesteed, omdat dit een scheikundige aangelegenheid is. 2.4.3.1

Gaswassers

In principe kunnen gaswassers zo gebouwd worden dat de gewenste afscheidingsgraad bereikt kan worden. Theoretisch is de efficiency alleen beperkt tot het evenwicht tussen wassectie en vervuiling. Praktisch spelen economische overwegingen ook een rol. Voor een hogere afschieding is een grotere installatie nodig, zodat kosten en efficiëntie tegen kosten afgezet moeten worden. Voor een gegeven percentage afscheiding zal het systeem groter worden als de oplosbaarheid van de vervuiling in het oplosmiddel daalt. De doorstroomsnelheid kan eveneens aangepast worden, vooral als de beschikbare ruimte beperkt is. Voor ieder type vervuiling kunnen bepaalde bestanddelen of chemicaliën aan het oplosmiddel toegevoegd worden om de opname te verbeteren. Chemicaliën worden vaak toegevoegd bij gesloten systemen. De chemicaliën breken de vervuiling af, waardoor voorkomen wordt dat het oplosmiddel verzadigd raakt met afvalstoffen. 2.4.3.2

Biofilters

De toepassing van biofilters is beperkt tot het afscheiden van biologisch afbreekbare vervuilingen. Het voordeel van een biofilter is dat het meestal goed te combineren is met andere installaties. De installatie is vrij van draaiende delen, waardoor het onderhoudsniveau laag is. Het filter moet eens in de zoveel jaar vervangen worden, afhankelijk van de toepassing. Door de het waterverbruik zijn de energiekosten van een biofilter relatief hoog. De capaciteit hangt af van het oppervlak en kan toenemen naar mate de biologische afbreekbaarheid en de oplosbaarheid van de af te breken componenten groter wordt. 2.4.3.3

Actief Koolfilters

Actief koolfilters worden vaak ingezet bij biologisch slecht of niet afbreekbare stoffen. Een goed werkende installatie kan een rendement van 95-98% halen. Kwik, dioxines, geur en H2S zijn voorbeelden van stoffen die door een actief koolfilter opgenomen kunnen worden. Er zijn verschillende voorwaarden waaraan moet worden voldaan om een goed adsorptierendement te halen. De luchttemperatuur mag niet hoger dan 50 graden zijn, de relatieve luchtvochtigheid niet boven de 70% en het stofgehalte mag niet al te hoog zijn om verstopping te voorkomen. Het voordeel van een actief koolfilter is dat het energieverbruik laag is. Echter moet het actieve kool regelmatig vervangen worden.

26


2.5


VENTILATOREN

Om de lucht de benodigde snelheid en drukopbrengst te geven is een ventilator nodig. De ventilator wordt pas nu beschreven, omdat het vermogen, de uitvoering en de afmetingen afhankelijk zijn van al het voorgaande. In dit hoofdstuk wordt de functie van de ventilator gedefinieerd (3.4.1). Er zijn verschillende ventilatortypes die toegepast kunnen worden, maar ook per type is er variatie mogelijk (3.4.2). Uiteindelijk wordt ernaar gekeken waarvan de keuze voor een bepaalde ventilator of uitvoering afhankelijk is (3.4.3). 2.5.1

FUNCTIEONDERZOEK

De functie van een ventilator is om een luchtstroom te veroorzaken en daardoor de te transporteren lucht (met eventuele bestanddelen) in beweging te brengen. Dit gebeurd door toegevoerd vermogen om te zetten in een schoepenrotatie. De drukval die ontstaat in het systeem moet overwonnen worden door de ventilator. Binnen de ventilator wordt een drukverhoging veroorzaakt, waardoor aan de inlaatzijde een relatieve onderdruk en aan de uitlaatzijde een relatieve overdruk ontstaat. Een ventilator is gedefinieerd als een roterende machine voorzien van schoepen, die door omzetting van het toegevoerde vermogen een continue luchtstroom veroorzaakt. 2.5.2


Ventilatortypes kunnen ingedeeld worden in twee hoofdgroepen: axiaalventilatoren en centrifugaalventilatoren (ook wel radiaalventilatoren). In het geval van de axiaalventilator wordt door de vorm en instelhoek van de onderscheidenlijke bladen door het lifteffect een drukverschil en luchtstroom veroorzaakt. De luchtverplaatsing is in de richting van de hartlijn (axiaal). Een axiaalventilator kan uitgevoerd worden als düse- of als buisventilator. Een düse ventilator wordt toegepast bij ventilatiesystemen. Het kan een dak- of wandventilator zijn, die vrij aanzuigend en vrij uitblazend is. Een buisventilator wordt opgenomen in een leidingsysteem. Belangrijk is dat het luchtkanaal voor- en na een axiaalventilator rond is, omdat er een spiraalvormige luchtstroming ontstaat aan de blaaszijde. Wanneer het kanaal vierkant wordt uitgevoerd wordt de weerstand erg hoog. Axiaalventilator

In het geval van de centrifugaalventilatoren wordt de lucht aangezogen in de richting van de hartlijn en wordt uitgeblazen in de richting haaks op de hartlijn. De vorm van het luchtkanaal is nu minder belangrijk, omdat de luchtstroming gewoon rechtdoor is. De centrifugaalventilator kan met verschillende schoepen worden uitgevoerd. Er wordt onderscheid gemaakt in achterover gebogen, achterover liggende en rechte radiale schoepen. Allen hebben ze een eigen toepassingsgebied (3.4.3). Het materiaal waaruit de ventilator wordt vervaardigd kan aan de omstandigheden aangepast worden. Er zijn meerdere technische aspecten die variabel zijn: de draairichting, de ventilatorstand, aandrijfregeling en motorpositie. De draairichting kan linksom of rechtsom zijn. Dit heeft op de werking van de ventilator geen effect. Het verschil is, bij Centrifugaalventilator

centrifugaalventilatoren, dat de rechtsdraaiende uitvoering het spiegelbeeld is van de linksdraaiende als het gaat om de plaats van de uitlaat en de plaatsing van de rotor. Bij axiaalventilatoren is het niet belangrijk of er een linksdraaiende of een rechtsdraaiende uitvoering toegepast wordt, omdat de werking er niet door veranderd. Alleen de schoepen zijn aangepast aan de draairichting. Onder de ventilatorstand wordt de hoek verstaan die de uitlaat met de verticaal maakt. Voor de technische werking heeft ook dit geen effect.

27



Materiaal De ventilatoren worden normaliter uitgevoerd in staal. Afhankelijk van het medium kunnen oppervlaktebehandelingen aangebracht worden zoals verfbehandelingen, anodiseren, beitsen, verzinken enz. Daarnaast is toepassing van RVS, aluminium of andere legeringen mogelijk. De axiaalventilatoren worden uitgevoerd met standaard gegoten waaiers van Silumin (225G-AlSi6Cu4) tot een maximale diameter van 1600mm. Het ventilatorhuis kan eveneens uit alle gangbare materialen en/of oppervlaktebehandelingen gefabriceerd worden. Directe of indirecte aandrijving De overbrenging tussen de aandrijving (meestal elektromotor) kan direct of indirect zijn. Een directe aandrijving houdt in dat de aandrijfas van de motor direct doorloopt als waaieras. Een indirecte aandrijving kan inhouden dat de waaier koppelinggedreven of door middel van een snaaroverbrenging. De huis- en waaierafmetingen kunnen variëren en samen met verschillende toerentallen zorgt dit voor een groot capaciteitsbereik. Asafdichting Indien vereist kunnen de ventilatoren van diverse typen asafdichting worden voorzien. De eentraps standaardafdichting wordt gerealiseerd met een schijf van keramisch board direct om de as. Deze schijf wordt opgesloten tussen enerzijds het ventilatorhuis en anderzijds een aluminium drukplaat. Absolute afdichting kan gerealiseerd worden door de toepassing van Espay-afdichting. Deze afdichting bestaande uit één of meerdere trappen wordt gevormd door een over de as slepende koolring die wordt opgesloten in een kamer. In deze kamer kan eventueel vet of een ander spermedium ingespoten worden om de absolute afdichting te realiseren. Door op de waaier rugschoepen aan te brengen wordt t.p.v. de asdoorvoer altijd een onderdruk gerealiseerd. Hierdoor wordt de lucht van buiten via de aanwezige spleet naar binnen gezogen. Dit voorkomt dus dat lucht vanuit het waaierhuis naar buiten kan ontsnappen.

Eentraps standaardafdichting

2.5.3

Espay-afdichting

Rugschoepen op waaier

KEUZEBEPALING

Als basisregel voor de selectie van een ventilator kan gesteld worden dat een axiaalventilator meestal geselecteerd wordt voor grote stromen bij lage systeemweerstand en een centrifugaalventilator bij kleiner stromen en hoge weerstand. Deze regel is echter lang niet voldoende om tot een ventilatorselectie te komen.

28



In het onderstaande wordt beschreven welke afwegingen gemaakt moeten worden om tot een keuze te komen. De ventilator moet voldoen aan de gevraagde capaciteit, gebaseerd op de systeemeisen en uitgedrukt in kubieke meter per uur aan de inlaatzijde van de ventilator. Ook de gevraagde drukopbrengst moet geleverd kunnen worden die bestaat uit de statische druk en de dynamische druk (zie Bijlage 13). Dit is een optelling van de drukval in het leidingsysteem en de componenten. De axiaal- en centrifugaalventilatoren hebben beiden een bepaald capaciteitsbereik (zie Bijlage 11). De eigenschappen van de luchtstroom hebben eveneens invloed op de ventilatorselectie. Afhankelijk van de bestanddelen in de lucht die door de ventilator heen gaat kan een schoepvorm gekozen worden. Bij schone en licht verontreinigde lucht is toepassing van achterover gebogen schoepen mogelijk. Bij meer verontreinigde lucht worden achterover liggende schoepen aangeraden omdat deze het product beter af kunnen voeren. Als het om sterk verontreinigde lucht of lucht met aanladend stof gaat moeten rechte radiale schoepen gebruikt worden. Bij materiaaltransport kan een open waaier toegepast worden (Bijlage 14). Dit is alleen van toepassing als de ventilator voor de afscheider geplaatst wordt. Indien de omstandigheden het toelaten wordt daarom de ventilator achter de afscheider geplaatst. De grootte van de ventilator wordt bepaald door de prestatievereisten. Over de grootte van de inlaat, het gewicht en het onderhoud moet echter ook nagedacht worden. De op basis van prestatie geselecteerde ventilator mag fysiek niet groter zijn dan de beschikbare ruimte. Aandrijving De keuze voor directe of indirecte aandrijving wordt gemaakt op basis van de benodigde flexibiliteit van het systeem. Bij een directe overbrenging heeft als voordeel dat de bouwwijze compact is, maar de ventilatorsnelheid is beperkt tot de motorsnelheid (indirect van de netfrequentie). Een koppeling wordt gekozen bij grote vermogens en hoge temperaturen. Bij een directe aandrijving maakt de waaieras als het ware gebruik van de lagers van de elektromotor. Bij grote vermogens worden deze lagers te zwaar belast, waardoor een apart lagerhuis geplaatst wordt voor de waaieras. Ook als door omstandigheden de afstand tussen de motor en de waaier groot wordt, dient een koppeling toegepast te worden. Door indirecte aandrijving (snaaroverbrenging) is meer flexibiliteit mogelijk. Dit kan belangrijk zijn in sommige systemen om veranderingen in systeemcapaciteit en drukopbrengst op te kunnen vangen, evenals proceswijzigingen of verandering van componenten. In plaats van een snaaroverbrenging worden tegenwoordig ook vaak frequentie geregelde motoren toegepast. Het voordeel hiervan is dat er geen slijtage en rendementsverlies optreedt zoals wel het geval is bij een snaaroverbrenging. Materiaalkeuze De ventilatoren kunnen in principe uit elk gangbaar materiaal vervaardigd worden met de daarbij behorende oppervlaktebehandelingen. De keuze wordt gemaakt op basis van de in het medium aanwezige bestanddelen en de procestemperatuur. Daarnaast moet rekening gehouden worden met gewicht. De axiaalventilatoren worden met standaard gegoten waaiers van Silium uitgevoerd (aluminiumlegering). Het materiaal waaruit het huis vervaardigd is staat echter niet vast. De materiaalkeuze voor centrifugaalventilatoren staat helemaal open, al worden ze standaard in staal uitgevoerd. Asafdichting Voor asafdichting wordt gekozen indien het om een gesloten systeem gaat, of een systeem dat binnen is opgesteld en waarbij het ongewenst is dat lucht via de ventilator ontsnapt. Dit kan bijvoorbeeld het geval zijn indien er schadelijke stoffen door de ventilator gaan. Het type asafdichting dat gekozen wordt is afhankelijk van de kosten en de mate van afdichting die gerealiseerd dient te worden. Het aanbrengen van rugschoepen brengt de minste kosten met zich mee.

29



Daarbij komt het voordeel dat de levensduur onbeperkt is. Nadeel is dat er lekkage ontstaat indien de ventilator stilstaat. De Espay-afdichting is de duurste oplossing, maar heeft ook de beste afdichting tot gevolg. Combinatie van ventilator en systeem Meestal worden ventilatoren geselecteerd voor toepassing in vaste omstandigheden of werkpunt. Het systeem en de ventilator hebben beide een karakteristiek die grafisch weergegeven kan worden. Het werkpunt van de ventilator en het systeem liggen steeds op deze grafiek. Drukopbrengst en luchthoeveelheid worden in deze grafiek tegen elkaar uitgezet. De ventilatorkarakteristiek ligt per ventilator vast. De systeemkarakteristiek ontstaat in de loop van het ontwerp. Om het werkpunt van de ventilator-systeem combinatie te bepalen, moeten de beide karakteristieken gecombineerd worden. Het snijpunt van beide grafieken geeft het werkpunt. Zo kan dus in de systeemkarakteristiek een gewenst werkpunt aangegeven worden, om daar vervolgens een geschikte ventilator bij te zoeken. De ventilatorkarakteristiek vertoont bij een bepaalde druk en luchthoeveelheid een top. De ventilator dient zo geselecteerd te worden, dat het werkpunt achter deze top komt te liggen om stabiliteit van het systeem te garanderen. Naast de druk, kan ook het rendement weergegeven worden als functie van de capaciteit. Het is voor de hand liggend dat de ventilator met het hoogste rendement de voorkeur heeft. Het is mogelijk om meerdere ventilatoren parallel of in serie aan elkaar te schakelen, waardoor nog meer variatie in capaciteit ontstaat. Wanneer twee ventilatoren parallel geschakeld worden is de verplaatste luchthoeveelheid de som van de twee afzonderlijke ventilatoren, gemeten bij gelijke druk. Wanneer de ventilatoren in serie zijn geschakeld is de drukopbrengst de som van de twee afzonderlijke ventilatoren gemeten bij gelijke luchthoeveelheden, min de drukverliezen in de ventilatorverbindingen. Bij het aan elkaar schakelen van ventilatoren moeten de karakteristieken van beide ventilatoren met elkaar gecombineerd worden tot een nieuwe curve. Het kan voorkomen dat bij een onjuiste ventilatorkeuze de aan elkaar geschakelde ventilatoren samen minder capaciteit hebben dan één van beide ventilatoren apart. Een belangrijke variatie die in een ventilator kan optreden is of de ventilator vrij aanzuigend of vrij uitblazend is, of dat er zowel aan in- als uitlaatzijde een leiding is aangesloten (zuigen persleiding). In veel situaties komt het voor dat door systeemafwijkingen, ventilatorselectie, fabricatie en installatie ervoor zorgen dat het werkpunt anders komt te liggen dan in eerste instantie in het ontwerpproces is vastgesteld. Hoe deze veranderingen doorwerken in de ventilator kan bepaald worden door middel van de ventilatorwetten. De wetten geven de invloed van verandering in toerental, waaierdiameter en soortelijk gewicht van de lucht op luchthoeveelheid, drukken en opgenomen vermogen (zie Bijlage 12). Ventilatorselectie op basis van luchthoeveelheid, drukopbouw en vermogen geschieden op basis van ideale omstandigheden, wat inhoudt dat wordt uitgegaan van een uniforme rechte luchtstroming bij de in- en uitlaat van de ventilator. Wanneer in de praktijk leidingverbindingen niet-uniforme luchtstroming veroorzaken, zullen ventilatorprestaties en efficiëntie beïnvloed worden. De plaats en de installatie van de ventilator moeten zo gekozen worden dat ongunstige leidingverbindingen zo min mogelijk gebruikt hoeven te worden om deze verliezen te beperken. Dit kan bijvoorbeeld door de ventilatorstand of draairichting aan de omstandigheden aan te passen. Als door omstandigheden ongunstige verbindingen toch gebruikt moeten worden dient dit in de ventilatorberekening meegenomen te worden. Dergelijke situaties ontstaan bijvoorbeeld als de lucht aan uitlaatzijde vrij uitgeblazen wordt of als er een bocht te dicht op de ventilator zit.

30



De eerder berekende leidingweerstand dient met een gestelde factor verhoogd te worden, waardoor een nieuw werkpunt ontstaat voor de ventilator. De ventilator wordt geselecteerd voor dit nieuwe werkpunt, zodat hij vervolgens door de optredende verliezen in bedrijf volgens het eerder berekende (gewenste) werkpunt zal functioneren.

31


3


VERTALING NAAR ONTWERPTOOL

In het voorgaande zijn de onderscheidende kenmerken opgesteld van de componenten die vastgelegd moeten worden in het expertsysteem. Per component is aangegeven voor welke toepassing het geschikt is en welke overwegingen gemaakt moeten worden voor de selectie. Dit alles dient vastgelegd te worden in een expertsysteem. Het expertsysteem dient ontwerpers te ondersteunen bij het maken van een optimaal systeemontwerp. Daarnaast staat in de eisen dat het geheel geschikt moet zijn voor mensen met ervaring op het gebied van luchttechniek en gebruikt kan worden op de PC. In dit hoofdstuk wordt beschreven hoe tot de ontwerptool eruit komt te zien en hoe de informatie vastgelegd wordt (3.1). Vervolgens wordt het geheel op werking getest door de toepassing op twee concrete projecten die gedurende de stageperiode binnengekomen zijn (3.2). Hieruit kan geconcludeerd worden of het systeem naar behoren functioneert en of het aan de gestelde eisen voldoet (3.3). 3.1

OPSTELLEN VAN ONTWERPTOOL

Omdat het expertsysteem universeel toepasbaar moet zijn en daarnaast geschikt voor gebruik op de PC is besloten om het geheel te programmeren in Excel. Zo kan de ontwerptool naar iedere willekeurige computer overgezet worden en daarnaast is de werking van Excel voor iedere werknemer bekend. Het eerste idee is om een schema op te zetten, wat door middel van het beantwoorden van vragen doorlopen kan worden. De vragen zijn zo geformuleerd dat alleen ‘ja’ of ‘nee’ beantwoord kan worden. Op deze manier geeft de vraag een voorwaarde weer en kan door middel van het antwoord aangegeven worden of er aan de voorwaarde voldaan wordt. In de loop van het schema wordt per variabele gegeven welke keuze gemaakt moet worden en waarom. Een opzet van een dergelijk schema, waarbij alleen de luchtsnelheid bepaald wordt, is weergegeven in Bijlage 25. Hieruit blijkt dat het aantal keuzemogelijkheden en te beantwoorden vragen al snel groot wordt, waardoor er waarschijnlijk niet veel gebruik van de tool gemaakt zal worden. Om de mogelijkheden van Excel uit te breiden is daarom gebruik gemaakt van de programmeertaal Visual Basic for Applications (VBA). Door deze toepassing is het mogelijk om de vragen en voorwaarden in te programmeren. Hiertoe is gebruik gemaakt van de VBA-instructies If..Then..Else. Met ‘If’ kan een voorwaarde gesteld worden, met ‘Then’ wordt aangegeven wat er gebeurt wanneer aan de voorwaarde voldaan wordt en met ‘Else’ wat er gebeurd als niet aan de voorwaarde voldaan wordt. Enkele eenvoudige voorbeeldcodes zijn weergegeven in Bijlage 24. Ook hier blijkt echter dat het systeem bij bepaalde overwegingen niet goed kan functioneren. Bepaalde variabelen (zoals omgevingsfactoren en inbouwmogelijkheden) verschillen per situatie en het is onmogelijk om alle situaties op te nemen in een dergelijk programma. Er moet een oplossing bedacht worden voor deze problemen. Besloten is om vanuit beginvoorwaarden (3.1.1) een voorselectie te maken met behulp van VBA (3.1.2). Op deze manier kan toegewerkt worden naar een beperkt aantal standaardsituaties. Na het maken van de voorselectie kan per standaardsituatie de te volgen ontwerpprocedure gegeven worden. Alleen de benodigde informatie wordt zichtbaar. De benodigde informatie die het ontwerpproces ondersteunt bestaat uit selectievoorwaarden, handelingen en overwegingen die gemaakt dienen te worden tijdens de ontwerpprocedure. Op deze manier wordt het ontwerpproces op eenduidige wijze vastgelegd. Wanneer de procedure doorlopen wordt kan in principe voor iedere willekeurige situatie tot een goed systeemontwerp gekomen worden (3.1.3).

32


3.1.1


BEGINVOORWAARDEN

Een ontwerpprocedure kan pas beginnen wanneer het uitgangspunt bekend is. Het uitgangspunt bestaat uit vaste gegevens (procesgegevens) die door middel van informatie van de klant of door metingen achterhaald kunnen worden. De te achterhalen informatie bestaat uit de volgende punten: - Gegevens van het medium - Gegevens van de transportlucht - Omgevingsfactoren - Overzichtstekeningen / principeschema’s Al deze gegevens zijn van invloed op het ontwerpproces. In de ontwerptool is een lijst weergegeven met gegevens die achterhaald dienen te worden. De gegevens kunnen ingevoerd worden in het programma. De in het rood weergegeven waardes worden automatisch bepaald en hoeven in principe niet gewijzigd te worden. Wanneer een betreffende waarde niet naar wens is kunnen deze handmatig veranderd worden. In veel gevallen komt het voor dat de toestanden in de loop van het systeem veranderen. De ‘beginvoorwaarden’ veranderen dan ook, waardoor de ontwerptool (deels) opnieuw ingevuld moet worden. 3.1.2

VOORSELECTIE

Bepaalde variabelen zijn niet in getallen uit te drukken zoals de hiervoor benoemde beginvoorwaarden, maar zijn wel terug te koppelen naar standaardsituaties. Door het gebruik van VBA is het mogelijk om een keuzelijst te maken, waarin de verschillende standaardsituaties zijn opgenomen. De keuzemogelijkheden voor bepaalde componenten kunnen kleiner worden door deze voorselectie. Daarnaast is het hierdoor mogelijk om iedere situatie terug te koppelen naar een standaard ontwerpprocedure. Hierdoor reduceert het aantal te maken overwegingen (compact systeem). De voorselectie bestaat uit de volgende punten: - Het medium (stof / produkt / damp + gas) - Het soort systeem (afzuigsysteem / ventilatiesysteem) - De betreffende industrie (papier / tabak / overig) Wanneer een bepaalde selectie gemaakt is komt er in bepaalde gevallen een scherm tevoorschijn om de selectie te verfijnen. Wanneer bijvoorbeeld de sheet ‘stof’ gebruikt wordt en voor industrie wordt ‘overig’ ingevoerd, dan wordt vervolgens gevraagd of het om licht stof of om zwaar industriestof gaat. Voor twee veelvoorkomende industrieën (tabak en papier) zijn de standaardsituaties opgenomen zoals beschreven in hoofdstuk 2. Door het maken van deze voorselectie wordt de richtwaarde voor de luchtsnelheid automatisch ingevuld. Daarnaast wordt voor ieder te selecteren component (leidingwerk, afscheider en ventilator) aangegeven hoe de keuze voor een bepaald soort component tot stand komt. Hierbij wordt verwezen naar de beginvoorwaarden. Daarnaast verwijst het programma in sommige gevallen naar hulptools die zijn aangebracht in het systeem. Deze hulptools geven de informatie weer die voor bepaalde overwegingen benodigd is. Zo wordt er bijvoorbeeld bij de stofafscheiders aangegeven dat op basis van deeltjesgrootte en efficiëntie bepaald moet worden welke componenten in aanmerking komen. In de bijbehorende hulptool is een overzicht weergegeven waarin deeltjesgroottes en toe te passen afscheider tegen elkaar zijn uitgezet. Door de gegeven stappen te ondernemen kan een componentenselectie gemaakt worden. De uiteindelijke keuze dient vervolgens ingevoerd te worden in de bijbehorende keuzelijst. De keuzemogelijkheden zijn beperkt tot de in het verslag behandelde componenten. 3.1.3

ONTWERPPROCEDURE

Niet alle beginvoorwaarden zijn zo concreet dat ze in cijfers of standaardsituaties uitgedrukt kunnen worden.

33



Voorbeelden zijn inbouwruimte, eisen en wensen van de klant en bepaalde omgevingsfactoren. Deze variabelen zorgen ervoor dat niet de gehele componentenselectie geautomatiseerd kan worden. Het kan bijvoorbeeld voorkomen dat voor een bepaalde situatie een cycloonafscheider geselecteerd moet worden met een bepaalde capaciteit. In principe is het mogelijk om met de gegeven capaciteit een type te selecteren. Echter wanneer een hoge afscheidingsgraad gewenst is kan het gunstiger zijn om twee kleinere cyclonen naast elkaar te gebruiken. Deze overweging kan niet meegenomen worden als het geheel geprogrammeerd wordt. Wel kunnen de te nemen stappen en te maken overwegingen weergegeven worden. Op deze manier kan de gehele ontwerpprocedure doorgewerkt worden. Ook hier wordt het geheel beperkt tot de in het verslag behandelde componenten. De ontwerpprocedure is weergegeven in de volgorde die gebruikelijk is. Net als bij de componentenselectie verwijst het programma in bepaalde gevallen naar de aangebrachte hulptools. Voor de cycloonafscheiders zijn bijvoorbeeld capaciteitstabellen van de verschillende types weergegeven. Uit deze tabellen kan een (of meerdere) geschikte cycloon geselecteerd worden. Wanneer vervolgens op de ‘terug’ knop gedrukt wordt verschijnt een scherm waarin gevraagd wordt of uit de betreffende lijst een cycloon geselecteerd is. Het typenummer kan dan ingevoerd worden. Wanneer het gehele proces doorlopen is, kan een overzicht van de geselecteerde componenten afgedrukt worden door op de knop ‘afdrukken’ te drukken. Er verschijnt een scherm waar bedrijfs- en projectgegevens ingevoerd kunnen worden. Indien er in het proces een component geselecteerd is dat als standaardtype bij GTI FIB gefabriceerd wordt (zoals cycloonafscheiders) dan wordt van de betreffende component eveneens een afdruk gemaakt. 3.2

TESTEN ONTWERPTOOL OP CONCRETE PROJECTEN

Om te bepalen of het ontwerpsysteem naar behoren werkt, wordt het geheel getest op concrete projecten. Het gaat om aanvragen die gedurende de afstudeerperiode zijn binnengekomen. Getest wordt of er door middel van de ontwerptool een goed functionerend systeem ontworpen kan worden. In het kort wordt per project de aanvraag beschreven, hoe de ontwerptool toegepast wordt en hoe het systeem eruit komt te zien. 3.2.1

DROOGSYSTEEM ZETMEELSTOF

Voor een fabriek in de voedingsmiddelenindustrie wordt een geheel nieuwe fabriekshal gebouwd, waardoor ook het luchttechnische systeem geheel vernieuwt. Het gaat hier om zetmeelstof, dat als grondprodukt opgeslagen is in tanks. Het grondprodukt is vochtig en moet voor verdere verwerking gedroogd worden. Daartoe wordt het vochtige stof door middel van een luchtsysteem door drogers geleidt, waarna het gedroogde stof wordt afgescheiden voor verdere bewerking. De drogers behoren niet tot de aanvraag, maar wel het leidingwerk, de afscheiders en de bijbehorende ventilator. Door de opdrachtgever is documentatie geleverd waarin gegevens staan over het zetmeelstof, de luchttemperaturen en luchthoeveelheden. Buitenlucht wordt aangezogen, gefilterd en vervolgens voorverwarmt door een warmtewisselaar tot 75°C. Het produkt wordt ingelaten en vervolgens gedroogd. Door de drogers loopt de luchttemperatuur verder op tot 140°C (door de temperatuursverhoging wordt het vocht opgenomen in de lucht). Dit gedeelte van het systeem is geen deel van de aanvraag, maar is wel van belang als het gaat om de ventilatorselectie. Na de drogers dient het produkt afgescheiden te worden en wordt de lucht (met het vocht) weer naar buiten uitgelaten. Een ventilator geleidt de lucht door het systeem. Het onderstaande blokschema geeft het principe weer.

34


3.2.1.1


Beginvoorwaarden

De benodigde gegevens van de klant, gegeven in de betreffende documentatie: Gegevens stof Hoeveelheid Dichtheid Min. Grootte Max. Grootte Eigenschappen Explosiedruk Max. restemissie Gegevens lucht Luchtsnelheid Luchthoeveelheid Temperatuur Dichtheid Luchtvochtigheid Omgeving Temperatuur Luchtvochtigheid

5000 550 0 95 Explosief 20 20

kg/h kg/m³ μm μm

20 16500 140 0,85 80

m/s m³/h °C kg/m³ %

mbar mg/Nm³

20 °C 70 %

Deze gegevens komen overeen met de toestand van lucht en produkt na de drogers. Zoals aangegeven gaat het om 5000kg/h zetmeelstof, waarvan nog 20mg/m³ over mag blijven na afscheiding. Dit is in verband met de emissie-eisen. In de eisen van de klant is verder gegevens dat alle componenten die in aanraking komen met het produkt vervaardigd moeten worden van RVS 316Ti en de componenten die niet in aanraking komen met het produkt van RVS 304. Dit alles met een wanddikte van 4mm. Verder staat de plaats van de afscheider en de ventilator al min of meer vast, waardoor de leidingloop al is bepaald door de opdrachtgever. Er zijn alleen principeschema’s van het systeem beschikbaar. Overzichtstekeningen zijn niet aanwezig. Deze zullen pas geleverd worden indien de aanvraag ook een opdracht wordt. 3.2.1.2

Voorselectie

De voorselectie bestaat uit de volgende stappen: - Keuze voor de sheet ‘stof’ (het gaat hier om zetmeelstof) - Soort systeem is ‘afzuigsysteem’ (procedure voor transportsysteem is gelijk aan die van afzuigsysteem) - Industrie is ‘overig’ (voedingsmiddelenindustrie is niet als standaard opgenomen in het programma) - Soort stof is ‘licht stof’ - Doel van het stof is ‘hergebruik’ (afscheiding geschiedt om produkt vervolgens verdere bewerkingen te laten ondergaan)

35



Per component is nu de overweging gegeven die tot een componentenselectie moet leiden. Voor de leidingsoort komt alleen RVS in aanmerking omdat dit door de klant vereist is. De stofcycloon is de enige afscheider die in aanmerking komt omdat het stof afgescheiden wordt voor verdere bewerkingen. Wanneer het stof in een filter verdwijnt is dit onmogelijk. Vandaar dat dit ook als enige mogelijkheid is gegeven in het programma. Door middel van de hulptool ‘Afscheider / deeltjesgrootte’ wordt bevestigd dat de keuze van deze afscheider ook mogelijk is op basis van deeltjesgrootte. De selectie van de ventilator is nog niet zeker omdat deze afhankelijk is van de totale drukval in het systeem. Waarschijnlijk is de drukval te groot voor een axiaalventilator, waardoor de keuze automatisch neerkomt op een centrifugaalventilator. 3.2.1.3

Ontwerpprocedure

Door de voorselectie komt de te volgen ontwerpprocedure tevoorschijn. De ontwerpprocedure die gegeven wordt in deze situatie is opgenomen in Bijlage 15. In het volgende worden deze stappen opgevolgd en gevormd tot een systeemontwerp. Kanalenontwerp Het kanalenwerk valt als geheel onder de aanvraag, wat inhoudt dat ook het gedeelte vóór de droger bepaald moet worden. Omdat het materiaal van de kanalen een eis is van de klant vervalt de materiaalkeuze. In de voedingsmiddelenindustrie wordt in principe alles uit RVS vervaardigd, waardoor zonder deze eis de keuze ook op RVS zou zijn uitgekomen. In het gedeelte voor de produkttoevoer komt het leidingwerk niet in aanraking met het produkt, waardoor dit gedeelte in RVS 304 uitgevoerd kan worden. Vanaf de produkttoevoer wordt overgegaan op RVS 316Ti. Bemating Met behulp van bovenstaande gegevens kan de bemating van het luchtkanaal bepaald worden. Voor de wanddikte is 4mm vereist, maar de diameter is nog niet bepaald. Als richtwaarde voor de luchtsnelheid (voor licht stof) wordt door het selectieprogramma 20m/s gegeven. De luchthoeveelheid ter plaatse van de afscheiders is 16500m³/h bij een luchttemperatuur van 140°C. De temperatuur is echter niet in het gehele systeem constant zoals hiervoor beschreven. Hierdoor veranderd de dichtheid van de lucht en dus ook de hoeveelheid lucht in het systeem: Luchtinlaat  Filter + Warmtewisselaar: Filter + WW  Heaters: Heaters  Luchtuitlaat:

T = 20°C  ρ = 1,2kg/m³  Q = 11700m³/h T = 75°C  ρ = 1,0kg/m³  Q = 14000m³/h T = 140°C  ρ = 0,85kg/m³  Q = 16500m³/h

De luchtleidingen worden berekend op 14000m³/h, omdat dit de kleinste luchthoeveelheid is waarbij de richtwaarde van 20m/s gehaald dient te worden (produkt aanwezig). De overige leidingen worden in dezelfde maten gefabriceerd:     Q 14000 *2    * 2  498mm Dleiding    20 * 3600 *   v * 3600 *      De standaarddiameter die deze waarde het dichtst benaderd is 500mm. Met dit gegeven kan de luchtsnelheid voor de produkttoevoer en na de heaters bepaald worden:

36


v luchtinlaat  v luchtuitlaat 

20m / s 14000m 3 / h 20m / s 14000m 3 / h


*11700m 3 / h  16,7m / s *16500m 3 / h  23,6m / s

Deze gegevens zijn benodigd voor de berekening van de leidingweerstand. Het selectieprogramma geeft aan dat bij een diameter groter dan 350mm de kanaaldelen door middel van flenzen met elkaar verbonden dienen te worden. In dit geval wordt dan ook gekozen voor flensverbindingen. Verder moet rekening gehouden worden met de hoge luchttemperatuur door de leidingen. Dit heeft tot gevolg dat het leidingwerk gaat uitzetten en er compensatoren in het leidingwerk opgenomen moeten worden. Leidingloop Zoals aangegeven is de leidingloop door de opdrachtgever vastgesteld. Er zullen uiteindelijk enkele wijzigingen ontstaan doordat de luchtinlaat van een component op een bepaald punt is gepositioneerd of dat de componenten qua afmetingen anders zijn dan vooraf aangenomen. Aangezien geen overzichtstekeningen aanwezig zijn kunnen deze wijzigingen pas aangebracht worden indien de aanvraag tot een opdracht komt (detail- engineering). Daarom wordt in eerste instantie uitgegaan van de door de opdrachtgever vastgestelde routing. De afwijkingen zullen in verhouding tot het uiteindelijke ontwerp verwaarloosbaar zijn. De routing is schematisch weergegeven en komt neer op: Luchtinlaat  Filter + wamtewisselaar: 11000mm recht; 2x90° bocht (R = 2D) Filter + warmtewisselaar  Produktinlaat: 13000mm recht; 1x90° bocht (R = 2D); 1x45° bocht (R = 2D) Produktinlaat  Heaters: 650mm recht Heaters  Afscheiders: 1400mm recht Afscheiders  Ventilator: 25500 mm recht; 2x90° bocht (R = 2D) Ventilator  Luchtuitlaat: 8500mm recht; 1x90° bocht (R = 2D) Drukval leidingwerk De drukval van de leidingen kan bepaald worden aan de hand van de hierboven genoemde leidingloop. De berekende waarde zal uiteindelijk naar boven afgerond worden omdat er nog montageverliezen bij zullen komen door bijvoorbeeld benodigde verloopstukken t.p.v. de componenten. De drukval wordt bepaald door middel van de in het programma opgenomen hulptool ‘drukval leidingwerk’. De berekening is opgenomen in Bijlage 17. De totaalweerstand van het leidingwerk is berekend op 660 Pa. Omdat hier nog wat bij op komt wordt uitgegaan van 700 Pa. Afscheider De stofconcentratie voor afscheiding bij een stofhoeveelheid van 5000kg/h en een luchthoeveelheid van 16500m³/h komt neer op: 5000  0,303kg / m 3  303000mg / m 3 16500

De toelaatbare restconcentratie na afscheiding is 20mg/m³, wat inhoudt dat het totaalrendement van de afscheiding bijna 100% moet zijn. Op basis van deeltjesgrootte (5-95μ) zijn er meerdere mogelijkheden voor de afscheiding van het zetmeelstof.

37



Omdat het produkt hier afgescheiden wordt om vervolgens verdere bewerkingen te ondergaan en omdat de concentratie stof hoog is, geeft het selectieprogramma aan dat voor deze toepassing gekozen moet worden voor een stofcycloon (type R.C. of L.C.). Op basis van de luchthoeveelheid komen alleen de L.C.-cyclonen type 1900 en 2000 in aanmerking. Omdat de afscheiding zo groot mogelijk moet zijn kan het beste gekozen worden voor het type 1900 (smallere cycloon zorgt voor meer afscheiding). Daarnaast wordt in het selectieprogramma aangegeven dat een cycloonbatterij toegepast kan worden, waarbij meerdere kleinere cyclonen naast elkaar zijn geplaatst, wat een positief effect heeft op de afscheiding. De kosten en het resultaat moeten dan wel tegen elkaar opwegen. In dit geval kunnen 2 cyclonen van het type L.C. 1400 gebruikt worden. In de documentatie van de klant is een grafiek weergegeven, waarin de deeltjesgroottes (stof) uitgezet zijn tegen het gewicht (zie Bijlage 15). Met deze verdeling kan de afscheiding berekend worden. Beide opties zijn in de berekening meegenomen (zie Bijlage 16). Uit deze berekening blijkt dat de restemissie van de dubbele cycloon 3x lager is dan die van de enkele. Om deze reden wordt gekozen voor de dubbele cycloon. De berekende restemissie van 364mg/m³ ligt nog ver boven de toegestane 20mg/m³, wat inhoudt dat nafiltering noodzakelijk is. Voor de nieuwe situatie moet een deel van de ontwerptool opnieuw ingevuld worden. De stofhoeveelheid wordt nu 364mg/m³ * 16500m³/h = 6kg/h. Daarnaast veranderd het doel van het stof in afval, omdat afscheiding ten behoeve van het proces al is geschied (de resthoeveelheid zou anders in de atmosfeer verdwijnen). In het selectieprogramma wordt aangegeven dat bij grote stofhoeveelheden gebruik gemaakt dient te worden van een cycloonafscheider en bij kleine stofhoeveelheden van een doekfilter. In dit geval is al gebruik gemaakt van een cycloon als voorafscheider en zal het weinig effect hebben als er nog een cycloon achter geplaatst zal worden. Daarnaast hebben de overgebleven stofdeeltjes een grootte van 5-15μm, waarbij het rendement van de cycloon laag is. De restemissie van maximaal 20mg/m³ kan dan niet gegarandeerd worden. Vandaar dat gekozen wordt voor de toepassing van een doekfilter als eindafscheider. De deeltjesgrootte bepaalt dat een fijnfilter voor deze toepassing in aanmerking komt. Voor deze filters geldt een doorstroomsnelheid van 1 – 10 m/s. Hieruit volgt het benodigde doorstroomoppervlak voor het filter: Adoorstroom 

16500m 3 / h  1m 2 3600s * 5m / s

Uit filterdocumentatie blijkt dat een stoffilter zonder automatische reiniging gemiddeld maximaal 2500g stof per m² filteroppervlak vast kan houden voordat de eindweerstand bereikt is. Uit dit gegeven blijkt dat bij 6kg/h het filter (zonder oppervlaktevergroting) dus al na 20 minuten zijn eindweerstand bereikt heeft. Vandaar dat er oppervlaktevergroting nodig is door middel van enveloppen-, patronen of slangenfilters. Ook zal door de relatief hoge stofbelasting het filter automatisch gereinigd moeten worden. Omdat het hier een continu proces betreft zal dit door middel van een persluchtsysteem gebeuren. Bij de filterselectie dient verder rekening gehouden te worden met de relatief hoge temperatuur en luchtvochtigheid. Daarnaast gaat het om explosief stof, waardoor het inbouwen van een explosiebeveiliging noodzakelijk is. In principe zal het filter buiten opgesteld worden, waardoor de ruimtebeperking in eerste instantie niet aan de orde is. In overleg met een leverancier is het nu mogelijk om een filter te selecteren voor de betreffende toepassing. Ventilator Voor het selecteren van de ventilator dient eerst de weerstand van het totale systeem bepaald worden. Daaronder vallen de componenten en het leidingwerk dat de componenten met elkaar verbindt. De totaalweerstand (opvoerhoogte) komt daarmee op:

38


Leidingwerk: Heaters: Filters + WW: Cyclonen: Fijnfilter: TOTAAL:


700 Pa 1900 Pa 400 Pa 800 Pa 200 Pa 4000Pa

Deze waarde bepaalt dat een axiaalventilator de gevraagde druk bij de gegeven capaciteit niet kan halen, waardoor de keuze automatisch terecht komt op een centrifugaalventilator. Bij voorkeur is de plaats van de ventilator buiten de produktstroom. In dit geval is dat vóór de produkttoevoer of na de afscheiders. Vooral omdat het hier om explosief stof gaat heeft dit de absolute voorkeur. Voor de produkttoevoer is de temperatuur van de lucht 75°C, waardoor de ventilator daar 14000m³/h lucht zou moeten verplaatsen. Na de afscheiders is de luchttemperatuur 140°C, waardoor de ventilator daar 16500m³/h zou moeten verplaatsen. Beide opties worden ingevuld in het ventilator selectieprogramma. Er blijkt dat de ventilator voor de produkttoevoer 4kW lichter uitgevoerd kan worden (20%). Dit kan als volgt worden aangetoond: Ventilator in koude gedeelte: P 

V * p 14000 * 4000   18,86kW v 3600 * 0,8245

Ventilator in warme gedeelte: P 

V * p 16500 * 4000   22,89kW v 3600 * 0,8013

De ventilatorrendementen zijn opgemaakt uit de ventilatorkarakteristieken. Er worden door het ventilator selectieprogramma meerdere mogelijke ventilatoren geselecteerd. Door de ontwerptool wordt gegeven dat de meest gunstige ventilator gekozen moet worden aan de hand van rendement, toerental en geluiddruk. Dit is de CMAE 12 met een aanzuigdiameter van 560mm, een vermogen van 18,8kW en een rendement van 82,45%. Het werkpunt ligt achter de top van de ventilatorkarakteristiek waardoor de gekozen ventilator aan alle eisen voldoet. Omdat het systeem nog niet helemaal vast staat en er mogelijk lichte wijzigingen aangebracht worden is het verstandig om een motor met frequentieregeling toe te passen, waardoor de flexibiliteit in het systeem opgevangen kan worden. Omdat er geen stof door de ventilator komt is het niet nodig om asafdichting toe te passen. De ventilator wordt verder uitgevoerd in RVS 304 (ventilator komt niet in aanraking met produkt). Flexibele manchetten verbinden het leidingwerk met de ventilator. De gegevens van de geselecteerde ventilator zijn opgenomen in Bijlage 19. Het overzicht van alle geselecteerde componenten, dat het resultaat van de ontwerptool is, staat in Bijlage 18. 3.2.2

DAMPAFVOER TAPIJTINDUSTRIE

Dit bedrijf dat deel uitmaakt van de tapijtindustrie fabriceert Heuga-tegels (vloerbedekking). Bij het fabricageproces wordt een lijmlaag aangebracht bij hoge temperatuur. Hierbij komen dampen vrij. Een koelsectie zorgt ervoor dat, na het aanbrengen van de lijmlaag, de temperatuur weer omlaag gebracht wordt. Twee centrifugaalventilatoren zorgen ervoor dat de lucht door deze koelsectie geleid wordt. De ventilatoren hebben beiden een drukopbrengst van 3000Pa. Daarnaast wordt de ruimte waarin deze machines zijn opgesteld geventileerd door middel van twee dakventilatoren (axiaal) met een drukopbrengst van 170Pa. Voor het gehele systeem wordt dus op vier punten damp uitgeblazen (dakdoorvoer). Echter zijn er problemen ontstaan met de milieu-eisen, waardoor de opdrachtgever wenst dat de vier punten samengebracht worden tot een enkele leiding en vervolgens op één punt uitgeblazen wordt op 10m boven de huidige uitblaaspunten. Hierdoor wordt de damp meer verspreidt in de atmosfeer, waardoor de milieueis wel gehaald wordt.

39


3.2.2.1


Beginvoorwaarden

Per punt is gegeven hoeveel damp er vrij komt (luchthoeveelheid) en wat de temperatuur van de lucht is: Punt 1: 17000m³/h bij 40°C Punt 2: 6500 m³/h bij 107°C Punt 3: 27000m³/h bij 40°C Punt 4: 5000m³/h bij 115°C Concentratie, dichtheid en verdere eigenschappen van de damp zijn niet van belang omdat deze geen gevolgen hebben voor het materiaal. De luchtvochtigheid van de transportlucht is 100% verzadigd. De omgevingslucht is buitenlucht. Per punt dienen de gegevens apart ingevuld te worden in het selectieprogramma. Een overzichtsschets van de situatie en de beschikbare ruimte is aanwezig. Er zijn geen specifieke eisen gesteld door de klant, behalve dat de kosten niet hoog mogen zijn. 3.2.2.2

Voorselectie

De voorselectie bestaat uit de volgende stappen: - Keuze voor de sheet ‘damp + gas’ - Soort systeem is ‘ventilatiesysteem’ - De toepassing is ‘ventilatiesysteem t.p.v. machines en installaties’ (industriële luchttoevoer) - Industrie is ‘overig’ (tapijtindustrie niet als standaard opgenomen) Per component is wederom de overweging gegeven die tot een componentenselectie moet leiden. Voor de leidingsoort zijn alle opties mogelijk. Er is echter wel een beperking door de kosten. In de overwegingen staat gegeven dat het bij lage drukken mogelijk is om spiraalgewonden buismateriaal toe te passen. De richtwaarde voor de snelheid 12m/s. Daarnaast is uit de overzichtstekeningen op te maken dat de te overbruggen afstand niet al te groot is. Onder voorbehoud wordt daarom gekozen voor spiraalgewonden buismateriaal. De maximale druk in dergelijke leidingen is ongeveer 1250Pa bij een wanddikte van 1mm. Indien later blijkt dat de druk hoger wordt dan deze waarde dan zal de keuze moeten worden herzien. De temperatuur van de damp vormt geen belemmering voor het spiraalgewonden buismateriaal, dat thermisch verzinkt is. De keuze van een afscheider komt voor deze toepassing te vervallen en wordt met die reden niet ingevuld. De huidige ventilatoren zijn berekend op de capaciteit die ze op dit moment moeten leveren bij de gegeven druk. Omdat het leidingwerk nu langer wordt, zal er dus een ventilator geselecteerd moeten worden die de extra drukval kan overwinnen. 3.2.2.3

Systeemontwerp

Kanalenontwerp Door het selectieprogramma wordt een richtwaarde voor de luchtsnelheid gegeven van 12m/s. Met deze gegevens kunnen de kanaaldiameters bepaald worden voor de verschillende punten: (berekening gelijk aan vorige voorbeeld; richtwaarde gegeven door selectieprogramma) Punt 1: Richtwaarde 708mm  Standaarddiameter 710mm Punt 2: Richtwaarde 438mm  Standaarddiameter 500mm Punt 3: Richtwaarde 892mm  Standaarddiameter 900mm Punt 4: Richtwaarde 384mm  Standaarddiameter 400mm De totale luchthoeveelheid op het moment dat alle kanalen bij elkaar komen is 55000m³/h bij een gemiddelde temperatuur van 60°C. De richtwaarde voor de diameter is dan 1275mm, waardoor voor de standaarddiameter van 1250mm gekozen wordt.

40



Leidingloop Uit gegevens van metingen ter plaatse is een overzichtstekening gemaakt van de verschillende punten. Er moet rekening gehouden worden met de hoogteverschillen in het dak die overwonnen moeten worden. Aan de hand van de overzichtstekening zijn verschillende schetsen gemaakt van mogelijke kanaalontwerpen (Bijlage 20). De eerste mogelijkheid is om de vierkante gaten in een rechte lijn met elkaar te verbinden door middel van een rechthoekig kanaal en vervolgens de sub-leidingen daarop aan te sluiten. Vervolgens een overgang naar rond kanaal die naar de uitlaat loopt. Door het vierkante kanaal is dit echter een relatief dure oplossing en is het lastig de ventilator te plaatsen. Om het leidingwerk zo eenvoudig en goedkoop mogelijk te houden is besloten een centrale (ronde) leiding op het dak van de vachthal te laten lopen en daar de uitlaatpunten (die 1500mm lager liggen op het dak van de precoathal) op uit te laten komen. Een schets van het ontworpen leidingwerk is opgenomen in Bijlage 21. Bij het ontwerp is zoveel mogelijk uitgegaan van standaard leidingstukken. Om de snelheid in de leidingen overal gelijk te houden is een verloop in de hoofdleiding gemaakt. Het verloop is op gelijke wijze bepaald als de overige leidingdiameters. Drukval Ten behoeve van de ventilator dient de weerstand van het systeem berekend te worden. De drukval in het leidingwerk is gelijk aan de leiding met de meeste weerstand. Dit is automatisch het punt dat het verste weg ligt. De te drukval in deze leiding is gelijk aan: Totaal 4m recht kanaal Ø 710: Totaal 5m recht kanaal Ø 1000: Totaal 20m recht kanaal Ø 1250: Bocht 90° Ø 710 (1x): Bocht 90° Ø 1250 (1x): Verloopstuk vergrotend (3x) Verloopstuk verkleinend (1x) Totaal:

5 5,75 22 10 5 165 65 280

Pa Pa Pa Pa Pa Pa Pa Pa (afgerond)

Bij deze berekening is uitgegaan van gegevens van de leverancier van het leidingwerk. De overige leidingstukken, die een kleinere drukval tot gevolg hebben dienen met kleppen zodanig afgesteld te worden dat de drukval overeenkomt met deze 280 Pa. Wanneer dit niet het geval is zal de lucht de weg van de minste weerstand kiezen en zullen de overige kanalen niet werken. Ventilator In het selectieprogramma wordt aangegeven dat in eerste instantie de plaats van de ventilator bepaald dient te worden. Aangezien slechts één ventilator benodigd is wanneer de ventilator in de hoofdleiding geplaatst wordt (na alle sub-leidingen) wordt ervoor gekozen om de ventilator hier te plaatsen. Dit houdt in dat de ventilator een totale drukopbrengst van 280 Pa moet leveren bij een capaciteit van 55000m³/h. Wanneer de capaciteitstabel van zowel axiaal- als centrifugaalventilatoren geraadpleegd wordt, is te zien dat geen enkele ventilator de gevraagde (lage) druk bij de gegeven capaciteit kan leveren. Er moet naar een manier gezocht worden waardoor de drukval van het systeem hoger wordt. Daartoe zijn twee mogelijkheden: Het inbouwen van kleppen waardoor de weerstand verhoogt, of het laten vervallen van de twee axiaalventilatoren in het huidige systeem. Wanneer kleppen ingebouwd worden heeft dat tot gevolg dat een deel van de energie niet nuttig gebruikt wordt. Er wordt daarom besloten om de twee bestaande axiaalventilatoren te laten vervallen, om vervolgens één nieuwe te plaatsen die zowel de leidingweerstand als de drukval van de huidige ventilatoren levert.

41



Hiermee wordt de totale drukval 280 + 170 = 450 Pa. Wanneer de gegevens ingevoerd worden in het ventilator selectieprogramma dan blijkt dat maar één ventilator voldoet aan de eis: type SMR 10-10 (axiaal), aanzuigdiameter 1000mm met leidschoepen aan zuigen perszijde. Flexibiliteit in het systeem is geen noodzaak, omdat de luchthoeveelheden en drukken in principe constant zijn. Vandaar dat gekozen wordt voor een directe aandrijving. Flexibele manchetten worden gebruikt om het leidingwerk met de ventilator te verbinden. Dit om te voorkomen dat de trillingen van de ventilator worden overgenomen door het leidingwerk. Wanneer alle gegevens op de juiste manier ingevuld worden, wordt het overzicht verkregen dat is opgenomen in Bijlage 22. Alleen het overzicht t.b.v. de hoofdleiding waarin de ventilator geplaatst wordt is opgenomen. Daarnaast is een overzicht van de geselecteerde ventilator verkregen uit het ventilator selectieprogramma (Bijlage 23). 3.3

CONCLUSIE

Vooraf is de eis gesteld dat de ontwerptool als doel heeft om benodigde informatie ten behoeve van het ontwerpproces op eenduidige wijze vast te leggen en ontwerpers ondersteunt bij het maken van een optimaal systeemontwerp. De voornaamste reden hiervan is het versnellen van het ontwerpproces omdat aan de doorlooptijd van projecten steeds hogere eisen gesteld worden. Het geheel moet geschikt zijn voor gebruik op de PC. Aan deze eisen is voldaan door in eerste instantie het inventariseren van de ontwerpmogelijkheden en vervolgens de onderscheidende kenmerken van de verschillende componenten op te stellen. Dit is de informatie die benodigd is voor de ontwerpers, omdat hiermee de keuzebepaling van de componenten en de bijbehorende variabelen te maken is. Om het geheel geschikt te maken voor gebruik op de PC is besloten om gebruik te maken van Excel. De werking van dit programma is voor iedere werknemer bekend. Het systeem is universeel toepasbaar en kan op iedere computer geïnstalleerd worden. Ondanks de enorme hoeveelheid informatie en keuzemogelijkheden is de eis om de informatie op overzichtelijke wijze vast te leggen. Om het overzicht te behouden is daarom besloten om gebruik te maken van VBA, waarmee door middel van een voorselectie naar een beperkt aantal standaardsituaties toegewerkt kan worden. Hierdoor wordt de niet van toepassing zijnde informatie gefilterd en komt alleen de benodigde informatie tevoorschijn. De benodigde informatie is als ontwerptool geprogrammeerd door (voor elke standaardsituatie) de te nemen stappen en te maken overwegingen in ‘ontwerpvolgorde’ vast te leggen. Extra informatie die benodigd is voor bepaalde stappen is op een snelle manier te raadplegen door gebruik te maken van de hulptools. Uit testen die zijn uitgevoerd op concrete projecten blijkt dat in relatief korte tijd de componenten en variabelen van het betreffende luchtsysteem geselecteerd kunnen worden, waardoor een goed functionerend luchtsysteem ontstaat (beoordeeld door ervaren ontwerper). Hieruit blijkt dat de ontwerptool als ondersteuning voor ontwerpers naar behoren werkt. Voor ieder willekeurig project is de tool toepasbaar. Dit rapport kan daarbij functioneren als naslagwerk. Hiermee kan geconcludeerd worden dat aan alle gestelde eisen is voldaan en dat de opdracht met succes is afgerond.

42



BIJLAGENLIJST 4 BIJLAGE 1:

PLAN VAN AANPAK (PVA) III

BIJLAGE 2: PLANNING……………………………………………………………………………… ……… IV

BIJLAGE 3: HET BEDRIJF GTI………………………………………………………………………………… BIJLAGE 4:

V

ORGANIGRAM GTI FIB LEEUWARDEN……………………………………………………...VII

BIJLAGE 5: ONTWERP LEIDINGACCESSOIRES…………………………………………………………

VIII

BIJLAGE 6:

FORMULES VOOR BEREKENING LUCHTHOEVEELHEID

51

BIJLAGE 7:

VOORBEELD CAPACITEITSTABEL VOOR GTI – CYCLONEN 53

BIJLAGE 8:

EFFICIENTIE CYCLONEN 54

BIJLAGE 9:

WERKINGSPRINCIPES DOEKFILTERS 55

BIJLAGE 10: EINDWEERSTAND DOEKFILTERS

55

BIJLAGE 11: RENGST VENTILATORTYPES…………….………………… BIJLAGE 12: VENTILATORWETTEN BIJLAGE 13:

DRUKOPB 56

58

VENTILATORDRUKKEN………………………………………………………………………XVI

BIJLAGE 14: WAAIERTYPES

61

43



BIJLAGE 15: GEGEVEN ONTWERPPROCEDURE DOOR ONTWERPTOOL62 BIJLAGE 16: VERDELING DEELTJESGROOTTE BIJLAGE 17:

64

BEREKENING CYCLOONRENDEMENT……………………………………………………. XX

BIJLAGE 18: BEREKENING LEIDINGWEERSTAND

67

BIJALGE 20: OVERZICHT VENTILATOR MEELSTOF 72 BIJLAGE 21: SCHETSEN MOGELIJKE KANAALONTWERPEN DAMPAFVOER 75 BIJLAGE 22: SCHETS UITEINDELIJKE KANALENONTWERP DAMPAFVOER 76 BIJLAGE 23: OVERZICHT COMPONENTEN DAMPAFVOER 77 BIJLAGE 24: VENTILATOREIGENSCHAPPEN DAMPAFVOER BIJLAGE 25:

79

VOORBEELDCODE VBA…………………………………………………………………XXXVIII

BIJLAGE 26: VOORBEELD VRAAG-/ ANTWOORD SCHEMA 83 5

44


6


BIJLAGE 1: PLAN VAN AANPAK (PVA)

DEFINITIEVE OPDRACHTOMSCHRIJVING Binnen GTI is GTI Luchttechniek gespecialiseerd in het ontwerp, de installatie en het onderhoud van industriële luchttechnische systemen. De projecten van GTI Luchttechniek richten zich voornamelijk op: - Damp en geurbestrijding - Filtering van stof en damp uit lucht - Industriële klimaatbeheersing - Geluidbeheersing - Ventilatoren - Warmteterugwinning De kennis van de hierboven genoemde gebieden is in de loop der jaren ontwikkeld binnen diverse bedrijven waaruit GTI Luchttechniek is ontstaan. Deze kennis is aanwezig in selectieprogramma’s, documentatie, projecthistorie, algemene vakliteratuur en parate kennis van de medewerkers. Vanwege toenemende complexiteit van projecten, de korte doorlooptijd voor systeemontwerpen en de op op handen zijnde pensionering van een ervaren ontwerper bestaat behoefte aan een ontwerptool die de aanwezige kennis op een eenduidige wijze vastlegt en (nieuwe) systeemontwerpers ondersteunt bij het maken van een optimaal systeemontwerp. De doelstelling is om een expertsysteem te ontwerpen, dat de ontwerper ondersteunt bij het maken van een optimaal systeemontwerp. Hierbij dient in eerste instantie de aanwezige en aan te vullen kennis geïnventariseerd te worden, om vervolgens onderscheidende kenmerken van bekende technologieën op te stellen. Aan de hand van deze kenmerken zal vervolgens het expertsysteem geprogrammeerd worden. Uiteindelijk moet de programmatuur op een concreet project getest worden. STAPPENPLAN VAN UIT TE VOEREN WERKZAAMHEDEN De volgende stappen zullen moeten worden afgewerkt voor het uitvoeren van de opdracht: - Inventariseren van aanwezige en aan te vullen kennis - Opstellen van onderscheidende kenmerken van bekende technologieën (literatuurstudie) - Opstellen van selectievoorwaarden aan de hand van hierboven genoemde kenmerken - Programmeren van gevonden informatie tot een expertsysteem - Testen van de programmatuur op een concreet project TIJDPLANNING VAN WERKZAAMHEDEN Zie planning (Bijlage 2). OMSCHRIJVING NIVEAU (DIEPGANG) WERKZAAMHEDEN Onder het inventariseren van aanwezige en aan te vullen kennis wordt verstaan dat in overleg met het bedrijf bepaald wordt aan welke informatie de meeste behoefte bestaat. Daartoe wordt een selectie gemaakt van de belangrijkste componenten, omdat de hoeveelheid informatie anders niet te overzien is (afbakening). Literatuurstudie moet er vervolgens toe leiden dat per component de mogelijkheden en de onderscheidende kenmerken opgesteld worden. Aan de hand van deze informatie moet onderzocht worden welke factoren van invloed zijn op de componentenselectie. Deze informatie zal vervolgens vastgelegd worden in een expertsysteem dat een systeemontwerper kan ondersteunen bij het maken van een systeemontwerp. Om de werking van het systeem te testen wordt het geheel toegepast op een concreet project.

45


BIJLAGE 2:

Ta k:


PLANNING

we k5 we k6 we k7 we k8 we k9 we k10 we k1 we k12 we k13 we k14 we k15 we k16 we k17 we k18 we k19 we k20 we k21 di wodovr madi wod vr madi wodovr madi wod vr madi wodovr madi wodo vr madi wod vr madi wodovr madi wod vr madi wodovr madi wod vr madi wodovr madi wod vr madi wodovr madi wodo vr madi wod vr madi wodovr

Ken ismakingmet bedrijf Afbakeni g afstude ropdracht Opstel n planvan a npak Bepalenverslagstructu r Verdiepingso rtenluchtsy temen Literatu rstudieluchtkan len(LK) Opstel n onderscheidende kenmerkenLK Verwerking LKin rap ort Literatu rstudieontsofing(OS) Opstel n onderscheidende kenmerkenOS Verwerking OSin rap ort Literatu rstudiev ntilaoren(VT) Opstel n onderscheidende kenmerkenVT Verwerken VT inverslag Inventariser nuitgangspuntontwerpto l

HC EO ML EL LE VC AT AI RE TF

P I N K S T E R E N

Opstel n vra g- antwo rdschema Excel Inventariser nmogelijkhed nVBA Aanler nprogram e rta lVBA Informatie prog am er nto ntwerpto l Hulpto lsa nbrengeni ontwerpto l

V R I J

Verdiepingprojectenvo r test Testeno twerpto lop concret projecten Controleuitkomst ontwerpto l Verwerken ontwerpto linverslag Toevoeg n vanbijlagena nverslag Vo rwo rd/Inleidng /Conclusie/Samenv. Inhoudsopgave/bijlagen /bijlagenlijst Inlev renconceptverslag Aanbrengenverbet ringeni verslag Pres ntaieontwerpto lbin enbedrijf Afdruk en+Inbindenverslag

46


BIJLAGE 3:


HET BEDRIJF GTI

7 GTI is een groot bedrijf dat in veel markten en producten thuis is. Om duidelijk te maken hoe het bedrijf in elkaar zit en waar zich de afdeling Luchttechniek bevindt binnen de organisatie volgt hier een bedrijfsomschrijving. PROFIEL GTI GTI richt zich op technische dienstverlening in de utiliteit, industrie en infrastructuur in de Benelux. Het bedrijf ontwikkelt integrale oplossingen: van ontwerp tot en met realisatie, management, onderhoud en beheer, in alle voorkomende technische disciplines. Deze functies worden voor opdrachtgevers vervuld via een netwerk van eigen werkmaatschappijen en samenwerkingsverbanden. Daarbij worden de meest uiteenlopende projecten uitgevoerd. GTI ontwikkeld zich tot een marktgerichte organisatie waarin alle aspecten van technische dienstverlening geïntegreerd of op deelgebieden kunnen voorkomen. Er worden zowel grote en complexe projecten als kleinere en eenvoudigere projecten behandeld. GTI FIB LEEUWARDEN

8 De vestiging van GTI FIB in Leeuwarden levert verschillende producten en diensten. In Bijlage 4 is een organigram van de vestiging opgenomen. De vestiging bestaat uit verschillende product-markt combinaties (PMC). De PMC apparatenbouw bouwt binnen de gestelde eisen apparaten voor zeer diverse markten. Uiteenlopende bedrijfstakken zijn onder andere zuivel, papier, voedingsmiddelen, horeca en energiewinning. De geleverde producten zijn onder andere tanks, drukvaten, kolommen, filters en warmtewisselaars. GTI Luchttechniek ontwerpt en produceert een breed pakket aan industriële centrifugaal- en axiaalventilatoren en levert luchttechnische systemen, inclusief service en onderhoud. Ook akoestiek, zoals dempers, behoort tot het vakgebied. Het gehele proces van advies en engineering tot bouw, montage en inbedrijfstelling van systemen wordt uitgevoerd. De afdeling Biersystemen levert producten en diensten aan de grootste bierbrouwers ter wereld. GTI FIB levert onder meer speciaal ontwikkelde distributievrachtwagens en bieropslagtanks voor gebruik in de horeca. Hierbij wordt rekening gehouden met de eisen die een product als bier stelt aan de kwaliteitskritische factoren die met opslag en distributie te maken hebben. GTI FIB Handelmij is een groothandel in componenten en appendages die worden toegepast in verschillende industrieën zoals de voedingsmiddelenindustrie, de zuivelindustrie en de chemie. Het gaat hierbij hoofdzakelijk om roestvaststalen componenten, appendages en halffabrikaten.

9 GTI LUCHTTECHNIEK

10 GTI Luchttechniek is voortgekomen uit de samenvoeging van Asselbergs & Nachenius ventilatoren (sinds 1900) uit Breda en FIB-Betece lucht- en milieutechniek (sinds 1919) uit Leeuwarden. GTI Luchttechniek realiseert efficiënte luchttechnische oplossingen voor elk productieproces. Het gehele proces van advies, engineering tot bouw, montage en inbedrijfstelling van systemen wordt uitgevoerd. Het gaat hierbij om een breed pakket aan luchtsystemen. Naast verschillende soorten axiaal- en centrifugaalventilatoren, gaat het hierbij ook om akoestiek en andere luchttechnische systemen. Door gewijzigde procesomstandigheden of gewijzigde normen kunnen geluidsproblemen ontstaan. GTI brengt deze problemen systematisch in kaart en zorgt voor oplossingen in de vorm van akoestische kasten en geluiddempers. Overige luchttechnische systemen zijn dampen geurbestrijding, ontstoffing, materiaaltransport en industriële luchtbehandeling.

47



Bij productieprocessen komen soms hete, toxische, agressieve en corrosieve dampen vrij. Maar ook hinderlijke geuren kunnen de werkomgeving behoorlijk 'vergiftigen'. Hier bieden diverse dampen geurbestrijdingstechnieken uitkomst. Voor iedere productieomgeving kan een passende stofafzuiginstallatie ontwikkeld worden die aan de Arbo-wetgeving of milieueisen voldoet. De markten waarin de ontstoffing plaatsvindt, zijn onder andere de voedings- en genotsmiddelenindustrie en bedrijven in chemie, plastics, milieu of pulp en papier. GTI Luchttechniek ontwerpt en installeert lagedruk pneumatische transportinstallaties voor de verplaatsing van verschillende soorten productstromen zoals poeder, tabak, papier, snippers en spanen. Materiaaltransportinstallaties van GTI Luchttechniek worden toegepast bij luchttransport van lichte, moeilijk beet te pakken producten die in grote volumes verwerkt worden. Industriële luchtbehandeling kan zowel in de werkomgeving als met proceslucht geschieden. Elke productieruimte waar lucht wordt afgezogen of geconsumeerd moet worden voorzien van toevoerlucht om de luchtbalans in het gebouw te herstellen. Deze veelal gefilterde lucht kan onverwarmd, verwarmd of gekoeld worden toegevoerd. GTI adviseert over de beste oplossing en realiseert vervolgens de complete installatie. Proceslucht kan verwarming of koeling vragen, hiervoor worden de systemen door GTI luchttechniek geleverd. Ook energiebesparende systemen voor bijvoorbeeld warmteterugwinning vallen onder de afdeling.

48


11 BIJLAGE 4:


ORGANIGRAM GTI FIB LEEUWARDEN

12 13 14 15 16 17

49


18 BIJLAGE 5: 19 20


ONTWERP LEIDINGACCESSOIRES

21 22 23 24 25

50


26 27 BIJLAGE 6:


FORMULES VOOR BEREKENING LUCHTHOEVEELHEID

51



28

52



BIJLAGE 7:

TYPE Luchtcap. R.C. m³/h 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1000 1050 1100 1150 1200 1250

250 - 360 410 - 595 505 - 730 780 - 1120 935 - 1350 1140 - 1640 1350 - 1960 1590 - 2300 1850 - 2670 2180 - 3150 2475 - 3575 2800 - 4050 3200 - 4600 3620 - 5240 4000 - 5780 6200 6800 7400 8000 8500

VOORBEELD CAPACITEITSTABEL VOOR GTI – CYCLONEN

Lucht- Inlaat snelh. a x b m/s 18-26 70x55 18-26 115x55 18-26 130x60 18-26 150x80 18-26 170x90 18-26 175x100 18-26 190x110 18-26 205x120 18-26 220x130 18-26 240x140 18-26 255x150 18-26 270x160 18-26 290x170 18-26 310x180 18-26 325x190 18-26 18-26 18-26 18-26 18-26

H

L

M

400 475 525 600 675 750 825 900 975 1050 1125 1200 1275 1350 1425 1500 1575 1650 1725 1800

1125 1330 1510 1690 1900 2075 2250 2425 2600 2815 3000 3175 3375 3550 3800

750 875 1000 1125 1250 1375 1500 1625 1750 1875 2000 2125 2250 2375 2500 2625 2750 2875 3000 3125

N

O 25 25 25 25 25 35 35 35 35 35 45 45 45 45 45 55 55 55 55 55

P 50 50 50 50 50 75 75 75 75 75 100 100 100 100 100 125 125 125 125 125

45 55 60 70 75 85 90 100 105 115 120 130 135 145 150 155 160 165 170 175

R

T

320 365 410 455 500 570 615 660 705 750 820 865 910 955 1000 1045 1090 1135 1180 1225

1575 1855 2030 2340 2625 2900 3150 3400 3650 3950 4225 4475 4750 5000 5325

U

V 100 120 135 150 170 185 200 215 230 250 265 280 300 315 340

W 150 175 200 225 250 275 300 325 350 375 400 425 450 475 500 525 550 575 600 625

180 210 240 270 300 330 360 390 420 450 480 510 540 570 600 630 660 690 720 750

d 150 175 200 225 250 275 300 325 350 375 400 425 450 475 500 525 550 575 600 625

Datum: 4 - 4 - 2005 Getek: T.R. Straatsma

ROTA CYCLONEN TYPE R.C.

Gecontr: Gezien:

29

Tek.nr: C.4

GTI FIB Industriële bedrijven b.v.

53


30 BIJLAGE 8: 31


EFFICIENTIE CYCLONEN

32

54


BIJLAGE 9:


WERKINGSPRINCIPES DOEKFILTERS

33

55


BIJLAGE 10:


EINDWEERSTAND DOEKFILTERS

34 35

Weergave opbouw eindweerstand in Pa, uitgezet tegen de tijd in uren bij verschillende luchthoeveelheden.

56


BIJLAGE 11:


DRUKOPBRENGST VENTILATORTYPES

36 37

Axiaalventilator

Radiaalventilator

57


38 BIJLAGE 12:


VENTILATORWETTEN

VENTILATORWETTEN A. Verandering van het toerental bij gelijkblijvende ventilatorafmetingen en bij gelijkblijvend soortelijk gewicht

B. Verandering van het soortelijk gewicht bij gelijkblijvende ventilator-

C. Verandering van de waaierdiameter (en bijgevolg de ventilatorafmetingen)

afmetingen en toerental.

bij gelijkblijvend toerental.

1. De luchthoeveelheid blijft constant

1. De luchthoeveelheid verandert

van het verplaatste medium

1. De luchthoeveelheid verandert evenredig met het toerental.

evenredig met de derde macht

Q1  Q 2

Q1 n  1 Q2 n2

van de diameter.

Q1  d 1  Q1  d 2

   

3

2. De drukken (totaal, statisch en



dynamisch) veranderen evenredig



met het kwadraat van het toerental.

met het soortelijk gewicht.

met het kwadraat van de diameter.

P1  1 T 2   P2  2 T1

P1  d 1    P2  d 2 

3. Het opgenomen vermogen

3. Het opgenomen vermogen veran-

3. Het opgenomen vermogen

verandert evenredig met de derde

dert evenredig met het soortelijk

verandert evenredig met de vijfde

macht van het toerental.

gewicht.

macht van de diameter.

N1  1 T   2 N2  2 T1

N 1  d1  N 2  d 2

P1  n1    P2  n 2 

N1 N2

n   1  n2

2

  

3

2

  

5

58


BIJLAGE 13:


BEPALING VENTILATORDRUKKEN

59



Axiaalventilatoren

Centrifugaalventilatoren

60


39 BIJLAGE 14:


WAAIERTYPES

61


40 BIJLAGE 15:


GEGEVEN ONTWERPPROCEDURE DOOR ONTWERPTOOL Componentenselectie GTI FIB INDUSTRIËLE BEDRIJVEN BV

Soort systeem:

Afzuigs ys teem Afzuigsysteem

Industrie:

Overig

Doel stof:

Afval

Toepassing: Licht stof

BENODIGDE GEGEVENS KLANT / TE ACHTERHALEN GEGEVENS GEGEVENS STOF Hoeveelheid Dichtheid

5000 [kg/h] 550 [kg/m³]

Min. Grootte

5 [μm]

Max. Grootte

95 [μm]

Verdeling Eigenschappen

bijlage [aantal van bepaalde grootte in %] explosief [abrassief / corrosief / explosief / kleverig enz.]

Explosiedruk

20 [mbar]

Max. restemissie

20 [mg/Nm³]

(Van toepassing zijn de ATEX-richtlijnen)

GEGEVENS LUCHT Richtw. Luchtsnelh. Luchthoeveelheid Temperatuur Dichtheid Luchtvochtigheid

20 [m/s]

ivm uitzakken in leidingen

16500 [m³/h] 140 [°C] 0,85 [kg/m³] 99 [%]

OMGEVING Temperatuur

20 [°C]

Luchtvochtigheid

70 [%]

OVERIGE GEGEVENS Overzichtstekeningen en / of principeschema installatie (NOODZAKELIJK!!) Eisen en wensen van de klant KANALENONTWERP

Indien luchtstroom over bepaalde afstand gecontroleerd moet worden

1. Bepaal in samenwerking met materiaaldeskundige de toe te passen leidingsoort * Gegalvaniseerd langsnaad; gelast verzinkt; gelast gecoat; gelast RVS * Rekening houden met bestanddelen die materiaal mogelijk aantasten + omgevingsfactoren * Kosten + eisen en wensen klant meenemen in de overweging

RVS 2. Bemating leidingwerk en leidingaccessoires * Bepaal de benodigde leidingdiameter m.b.v. luchthoeveelh. en richtwaarde luchtsnelheid * Bij voorkeur ronde buis toepassen (vooral bij grote lengtes, ivm luchtweerstand) * Indien vierkante buis noodzakelijk, buis zo vierkant mogelijk kiezen (luchtweerstand) * Uit toe te passen leidingsoort standaardmaat kiezen benodigde D het dichtst benaderd * Diameter > 350mm --> Flensverbindingen; Diameter < 350mm --> Klembusverbindingen * Wanddikte bepalen in overleg met leverancier * Hoge temp: compensatoren in leidingwerk opnemen om materiaaluitzetting op te vangen. * Statisch stof: Leidingwerk aarden i.v.m. elektrisch laden * M.b.v. overzichtstekeningen benodigde leidinglengtes + leidingaccessoires bepalen * Leidingverloop van/naar componenten in overeenstemming brengen met gewenste luchtrichting * Bepaal drukval over leidingwerk (leiding- + montageverliezen) [H]

62


AFSCHEIDER


Indien concentratie boven toelaatbare / indien gewenst

1. Bepaal a.d.v. stofconcentratie of afscheiding noodzakelijk / gewenst is * Bepaal a.d.v. deeltjesgrootte welke afscheiders in aanmerking komen [H]. Voor grote hoev. stof

Cycloonafscheider

stof cycloon (type R.C. of L.C.), voor kleine hoeveelh.doekfilter, voor stof met vocht / kleverig stof natwasser toepassen

2. Bepaal eigenschappen cycloonafscheider * Bepaal a.d.v. deeltjesgrootte (efficiëntie) en luchthoeveelheid (capaciteit) welke cyclonen in aanmerking komen [H] * Bepaal a.d.v. gegeven intredesnelheid en oppervlakte inlaat de meest geschikte cycloon [H] * Gebruik evt. cycloonbatterij voor hogere afscheidingsgraad (kleinere cyclonen hebben hoger rendement --> cycloon niet te groot kiezen) * Maak optimale keuze wat betreft grootte/rendement en kostprijs * Gebruik separator voor directe afvoer van lichte stoffen aan onderzijde cycloon [H] * Bij materiaalkeuze rekening houden met eigenschappen stof en luchttemperatuur * Voor explosief stof evt. explosievoorzieningen inbouwen * Bepaal de stofconcentratie na afscheiding * Bepaal a.d.v. toelaatbare concentratie of nafiltering noodzakelijk is (evt. met doekfilter) * Indien ventilator achter cycloon --> cycloon voorzien van pendelklep / sluis

VENTILATOR

Indien lucht in beweging gebracht dient te worden

1. Bepaal ventilatortype * Bereken de totale drukval over het systeem (componenten + leidingwerk) * Bepaal a.d.v. drukval en luchthoeveelheid (capaciteit) of axiaal- en/of centrifugaalventilatoren in aanmerking komen. * Indien beiden mogelijk: Maak keuze a.d.v. inbouwmogelijkheden en kosten

Centrifugaalventilator 2. Bepaal afmetingen en eigenschappen ventilator * Plaats bij voorkeur de ventilator buiten de produktstroom (na afscheiders of voor produkttoevoer; voorkom explosief stof door ventilator) * Indien ventilator buiten produktstroom --> ventilatorselectieprogramma gebruiken * Indien ventilator in produktstroom --> waaiertype aanpassen * Bepaal a.d.v. vereiste drukopbr. en luchthoeveelh. de types centrifugaalventilatoren die aan de gegeven eisen voldoen [selectieprog. of overzicht a&n] * Bepaal a.d.v. rendement, toerental en geluiddruk de meest gunstige ventilator * Zorg dat het werkpunt achter de top van de ventilatorkarakteristiek komt te liggen (i.v.m. stabiliteit ventilator) * Wanneer ventilator vrij aanzuigend, vrij uitblazend of wanneer leidingaccessoires in de buurt van de ventilator --> correctiefactor voor ventilatordruk toepassen [literatuur] * Voor flexibiliteit in systeem (systeemcapaciteit, proceswijzigingen e.d.) indirecte aandrijving (v-snaar) of motor met frequentieregeling toepassen * Voor grote vermogens, hoge luchttemperatuur of grote afstand tussen motor en waaier koppeling gebruiken * Voor compacte bouwwijze waarbij flexibiliteit niet noodzakelijk: directe aandrijving * Bepaal draairichting en ventilatorstand op basis van inbouwruimte * Indien gewenst / noodzakelijk asafdichting d.m.v. rugschoepen, Espay- of eentrapsafdichting * Materiaalkeuze op basis van eigenschappen lucht en stof * Pas flexibele manchetten toe voor verbinding ventilator / leidingwerk

41 42 43 44

63


45 BIJLAGE 16:


VERDELING DEELTJESGROOTTE

64


BIJLAGE 17:


BEREKENING CYCLOONRENDEMENT

Gegevens: Q stof  5000kg / h Qlucht  16500m 3 / h 

5000  0,303kg / m 3  303000mg / m 3 16500

Maximale restemissie:  20mg / m 3 Verdeling deeltjesgrootte / massa (verhoudingsgetal): 0  5 m  1 5  10 m  6 10  15 m  12 15  20 m  15  20  332

Totaal: 366 (verhoudingsgetal)

1 Cycloon: L.C. 1900  20 m   100% 15  20 m   99% 10  15 m   97 5  10 m   94% 0  5 m   54%

 332 *1  332  15 * 0,99  14,85  12 * 0,97  11,64  6 * 0,94  5,64  1* 0,54  0,54

 rest  0  rest  0,15  rest  0,36  rest  0,36  rest  0,46

Totaal: 364,67 (verhoudingsgetal)

 cycloon1 

364,67 *100%  99,64% 366

Restemissie na cycloon: 303000 * 0,0036  1101mg / m 3

65



2 Cyclonen: L.C. 1400  20m    100% 15  20m    100% 10  15 m    99% 5  10m    98% 0  5 m    80%

 332 *1  332  15 *1  15  12 * 0,99  11,88  6 * 0,98  5,88  1* 0,8  0,8

 rest  0  rest  0  rest  0,12  rest  0,12  rest  0,2

Totaal: 365,56 (verhoudingsgetal)

 cycloon2 

365,56 * 100%  99,88% 366

Restemissie na cycloon: 303000 * 0,0012  364mg / m 3

66


46 BIJLAGE 18:


BEREKENING LEIDINGWEERSTAND

Voor de berekening van de leidingweerstand wordt uitgegaan van de in het verslag aangegeven routing en temperaturen. Bij de berekening wordt uitgegaan van de bijbehorende hulptool. Weerstand luchtinlaat tot filter + warmtewisselaar (T=20°C, Q = 11700m³/h) Totaal 11m recht Ø500: p  Totaal 2 x 90° bocht:

l v2 11000 16,7 2 * * *   * 0,015 * *1,2  55Pa d 2 500 2

p   *

v2 16,7 2 *   0,2 * *1,2 * 2  67 Pa 2 2

Weerstand filter + warmtewisselaar tot heaters (T=75°C, Q = 14000m³/h) Totaal 14m recht Ø500: p  Totaal 1 x 90° bocht: Totaal 1 x 45° bocht:

l v2 14000 20 2 * * *   * 0,015 * *1,0  84 Pa d 2 500 2

v2 20 2 *   0,2 * *1,0  40 Pa 2 2 16,7 2 v2 p   * *   0,1* *1,0  20 Pa 2 2 p   *

Weerstand heaters tot luchtuitlaat (T=140°C, Q = 16500m³/h) Totaal 35,5m recht Ø500: Totaal 3 x 90° bocht:

p   *

p 

l v2 35500 23,6 2 * * *   * 0,015 * * 0,85  252 Pa d 2 500 2

v2 23,6 2 *   0,2 * * 0,85 * 3  142 Pa 2 2

TOTAAL: 55 + 67 + 84 + 40 + 20 + 252 + 142 = 660 Pa

67



BIJLAGE 19: OVERZICHT COMPONENTEN MEELSTOF

68



69



70



71


47 BIJALGE 20:


OVERZICHT VENTILATOR MEELSTOF

72



73



74


48 BIJLAGE 21: DAMPAFVOER


SCHETSEN MOGELIJKE KANAALONTWERPEN

1e mogelijkheid:

2e mogelijkheid:

75


49 BIJLAGE 22: DAMPAFVOER


SCHETS UITEINDELIJKE KANALENONTWERP

76


50 BIJLAGE 23:


OVERZICHT COMPONENTEN DAMPAFVOER

77



78


51 BIJLAGE 24:


VENTILATOREIGENSCHAPPEN DAMPAFVOER

79



80


BIJLAGE 25: Voorbeeld 1:


VOORBEELDCODES VBA Opdrachtknop (CommandButton)

Private Sub CommandButton1_Click() ‘Aangegeven wordt dat gedefinieerd wordt wat er moet gebeuren bij het klikken op CommandButton1 If Sheets("Stof").Range("Z1") = "Stof" Then ‘Als voorwaarde wordt gesteld dat cel ‘Z1’ op de sheet ‘Stof’ de waarde ‘Stof’ moet hebben ‘Als aan deze voorwaarde voldaan wordt dan: Sheets("Stof").Select ‘wordt de sheet ‘stof’ geselecteerd ElseIf Sheets("Stof").Range("Z1") = "Produkt" Then ‘Als niet aan deze voorwaarde voldaan wordt, maar als de waarde van deze cel ‘Produkt’ is dan: Sheets("Produkt").Select ‘wordt de sheet ‘Produkt geselecteerd ElseIf Sheets("Stof").Range("Z1") = "Damp + Gas" Then ‘Als niet aan deze voorwaardes wordt voldaan, maar als de waarde van deze cel ‘Damp + Gas’ is dan: Sheets("Damp + Gas").Select ‘wordt de sheet ‘Damp + Gas’ geselecteerd End If ‘Einde van de voorwaarde End Sub

‘Einde van het initialiseren van de opdrachtknop

81


Voorbeeld 2:


Keuzelijst

‘Keuzemogelijkheden toevoegen aan keuzelijst (ComboBox): ComboBox1.AddItem Empty ComboBox1.AddItem "t.p.v. personen in werkplaatsen (omgevingslucht)" ComboBox1.AddItem "t.p.v. machines / installaties (industriële luchttoevoer)" ‘Er zijn nu drie keuzemogelijkheden in de keuzelijst weergegeven ComboBox1.Style = fmStyleDropDownList ComboBox1.BoundColumn = 0 ComboBox1.ListIndex = 0 ‘Enkele gegevens t.b.v. de vormgeving van de keuzelijst ‘Aangeven wat er gebeurd bij het selecteren van de verschillende keuzemogelijkheden: Private Sub ComboBox1_Click() Select Case ComboBox1.Value ‘De verschillende keuzemogelijkheden worden weergegeven als Case 0 t/m Case 2. Voor elke keuze wordt aangegeven wat er met bepaalde cellen dient te gebeuren. Case 0 'Leeg Sheets("Stof").Range("D5") = Empty Sheets("Stof").Range("D6") = Empty Sheets("Stof").Range("B20") = Empty Sheets("Stof").Range("D20") = Empty ‘Alle betreffende cellen zijn leeg wanneer de 1e optie gekozen wordt. Case 1 't.p.v. personen Sheets("Stof").Range("D5") = "Ventilatie t.p.v. personen" Sheets("Stof").Range("D6") = "in werkplaatsen" Sheets("Stof").Range("B20") = "8" Sheets("Stof").Range("D20") = "ivm stromingsgeluid" Sheets("Stof").Range("A36") = " * Eventueel toepassing van spiraalgewonden leidingen mogelijk bij lage druk" Case 2 't.p.v. machines Sheets("Stof").Range("D5") = "Ventilatie t.p.v. machines /" Sheets("Stof").Range("D6") = "installaties (industriëel)" Sheets("Stof").Range("B20") = "12" Sheets("Stof").Range("D20") = Empty End Select End Sub

82


52 BIJLAGE 26:


VOORBEELD VRAAG-/ ANTWOORD SCHEMA

LUCHTSNELHEID

Gaat het om een werkplaats of ruimte waarin gewerkt wordt?

JA

Gaat het om een luchtafzuigsysteem t.p.v. personen of afzuiging van omgevingslucht in werkplaatsen, waarbij het storend is als de installatie hoorbaar is?

JA

Luchtsnelheid: (richtlijn) 8 m/s i.v.m. stromingsgeluid

1

JA

Luchtsnelheid: (richtlijn) 12 m/s

2

NEE NEE NEE

Gaat het om machineafzuiging of materiaaltransport

Gaat het om industriele luchttoevoer of ruimteafzuiging bij machines of installaties?

JA

Gaat het daarbij om een toepassing in de tabaksindustrie? JA

Gaat het om tabaksstof vanaf onderzijde filters tot aan verzamelmelpunt? NEE

JA


3

Gaat het om tabakstransport van de feeders naar de sigarettenmachines? NEE

JA


4

Gaat het om tabaksstof van de sigarettenmachines?

JA


5

Gaat het om afzuiging van de drogers / trommels?

JA

Luchtsnelheid: (richtlijn) 16 t/m 18 m/s

6

Gaat het om afzuiging van lichte rijfels? (verpakking/closetpapier) NEE

JA

Luchtsnelheid: (richtlijn) 30 m/s tpv. Omroller v=2,5*v(rijfel)

7

Gaat het om afzuiging van zware rijfels? (karton) NEE

JA

Luchtsnelheid: (richtlijn) 36 m/s tpv. Omroller v=3*v(rijfel)

8

Gaat het om stansafval in de kartonindustrie?

JA

Luchtsnelheid: (richtlijn) 28 m/s in opvangbak machine 32m/s

9

JA


10

JA


11


12

NEE

Luchtsnelheid: (richtlijn) 20 m/s i.v.m. uitzakken in leidingen

13

JA

Luchtsnelheid: (richtlijn) 22 t/m 24 m/s i.v.m. verstoppingen leiding

14

Luchtsnelheid: (richtlijn) 24 m/s (algemeen) i.v.m. verstopping leiding

15

NEE

NEE NEE

Gaat het daarbij om een toepassing in de papier- of kartonindustrie?

NEE

NEE

NEE Gaat het om de dampafzuiging van een papiermachine? NEE NEE

Gaat het om afzuiging van dampen?

Gaat het om de afzuiging van de vacuumwalsen?

JA

NEE Gaat het om afzuiging van stof?

JA

NEE Gaat het om produktafzuiging of produkttransport?

Gaat het daarbij om staalstof of houtstof? JA

JA

Gaat het om staalstof, houtstof, houtkrullen of stansafval alu verpakking

NEE NEE Toepassing niet in schema opgenomen

83



84



BRONVERMELING

American Conference of Governmental Indistrial Hygienists, “Industrial ventilation” (21st edition) Cincinnati, 1992 ISBN 0-936712-97-X Eck, B. “Ventilatoren” (fünfte Auflage) Köln, 1971 Hendriks, J, “VBA voor Word, Excel en Access” 2004 ISBN 90-430-1015-4 Jonge, de L. en J. van Iperen “Ontstoffing en stofbestrijdingstechnieken” Syllabus Jorgensen, R. “Fan engeneering” (eighth edition) Buffalo Forge Company New York, 1983 Tersteeg, A.G. “Selectie en gebruik van ventilatoren” Asselbergs & Nachenius bv Breda, 2003

Informatie van ervaren werknemers Internet

85

ONTWERP VAN LUCHTTECHNISCHE SYSTEMEN

Recommend Documents