Mixing in rotating drums
Melanen, Tuomas (2014)
Diplomityö
2014
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2014112846687
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2014112846687
Tiivistelmä
Tämän diplomityön tarkoitus on parantaa meesauunin toiminnallista tehokkuutta tehostamalla lämmönsiirtoa. Lämmönsiirron parantamiseksi kehitetään erilaisia nostinratkaisuja. Kokeita suoritetaan käyttäen eri sekoitinratkaisuja ja erilaisia prosessiparametreja.
Työn kirjallisuusosassa esitetään meesauuni sekä rumpumaisten uunien toiminta. Työssä selvitetään myös sekoituksen analysointiin käytettäviä tapoja ja laskukaavoja. Kirjallisuusosassa keskitytään myös rummussa tapahtuviin fysikaalisiin ilmiöihin sekä erilaisten fluidien reologiaan.
Työn kokeellisessa osassa käytettiin LUT Kemiantekniikalla suunniteltua pilot -kokoluokan rumpu-uunia, jolla kokeitaan suoritettiin, käyttäen erilaisia sekoitinratkaisuja ja sekoitusprosessiparametreja. Kokeissa käytettiin myös eri viskositeetin omaavia materiaaleja. Valitut materiaalit olivat vesi, CMC (karboksimetyyliselluloosa) ja kiinteä meesa.
Kokeiden tuloksena löydettiin nostinratkaisuja, joilla sekoittumista ja lämmönsiirtoa pystytään parantamaan sekä pidentämään viipymäaikaa. The purpose of this master’s thesis is to improve the operating efficiency of a lime kiln by intensifying the heat transfer. In order to find the best heat transfer solu-tions different lifter geometries are designed and tested. Different mixing process parameters and mixing configurations are used in the experiments.
The literature part of the thesis presents the lime kiln and different drum mixers. Different ways to observe mixing including formulas are also presented. Physical phenomena in rotating drums and rheology of different fluids are also presented in the literature part.
In the experimental part a pilot drum was designed. Experiments were carried out by using different lifter geometries and process parameters. Different materials with different viscosities were chosen for the experiments. The chosen materials were water, CMC (Carboxymethyl cellulose) and solid lime mud.
As a result, it was found lifter designs to improve mixing, to improve heat transfer and to increase the residence time.
Työn kirjallisuusosassa esitetään meesauuni sekä rumpumaisten uunien toiminta. Työssä selvitetään myös sekoituksen analysointiin käytettäviä tapoja ja laskukaavoja. Kirjallisuusosassa keskitytään myös rummussa tapahtuviin fysikaalisiin ilmiöihin sekä erilaisten fluidien reologiaan.
Työn kokeellisessa osassa käytettiin LUT Kemiantekniikalla suunniteltua pilot -kokoluokan rumpu-uunia, jolla kokeitaan suoritettiin, käyttäen erilaisia sekoitinratkaisuja ja sekoitusprosessiparametreja. Kokeissa käytettiin myös eri viskositeetin omaavia materiaaleja. Valitut materiaalit olivat vesi, CMC (karboksimetyyliselluloosa) ja kiinteä meesa.
Kokeiden tuloksena löydettiin nostinratkaisuja, joilla sekoittumista ja lämmönsiirtoa pystytään parantamaan sekä pidentämään viipymäaikaa.
The literature part of the thesis presents the lime kiln and different drum mixers. Different ways to observe mixing including formulas are also presented. Physical phenomena in rotating drums and rheology of different fluids are also presented in the literature part.
In the experimental part a pilot drum was designed. Experiments were carried out by using different lifter geometries and process parameters. Different materials with different viscosities were chosen for the experiments. The chosen materials were water, CMC (Carboxymethyl cellulose) and solid lime mud.
As a result, it was found lifter designs to improve mixing, to improve heat transfer and to increase the residence time.