Springen naar inhoud

[thermodynamica] koelen van veevoeder in een bandkoeler


  • Log in om te kunnen reageren

#1

Robert van Lieshout

    Robert van Lieshout


  • 0 - 25 berichten
  • 8 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 08 juni 2006 - 21:29

Hallo,

Voor mijn HTS (deeltijd) afstudeerproject heb ik de opdracht gekregen om een regeling te ontwerpen voor de ventilatoren van een bandkoeler waarin het veevoeder wordt gekoeld om schimmelvorming en broei in de eindproductsilo's tegen te gaan.

De bandkoeler is een dubbellaags koeler van ongeveer 15 m lang. Het voer komt vanaf de persen op de bovenste band terecht. Deze band bestaat uit lamellen van geperforeerde plaat waar de korrels op komen te liggen met een laagdikte van ongeveer 8 cm. Deze band transporteerd de korrels naar de achtezijde van de koeler waar ze op de onderste band vallen weer met een laagdikte van ongeveer 8 cm.

Om de korrels te koelen wordt gebruik gemaakt van de buitenlucht waarbij het criterium is dat de korrels bij het verlaten van de koeler ongeveer 5 graden warmer mogen zijn als de buitentemperatuur. De koellucht wordt door twee grote ventilatoren boven op de koeler aangezogen zodanig dat deze lucht door het korrelbed van de onderst band en daarna de bovenste band wordt gezogen. op deze manier worden de korrels gekoeld.

Nu is mijn probleem dat ik elektrisch ben opgeleid en niet zoveel kaas heb gegeten van het natuurkundige aspect van deze opdracht.

Mijn idee is om een zodanige regeling te ontwerpen waarbij het mogelijk is om te voorspellen hoeveel lucht ik nodig heb om de korrels te koelen dit omdat het natuurlijk nogal een traag proces is met een redelijk grote dode tijd.

Alleen dat voorspellen lukt me nog niet. Weet iemand hoe ik het e.e.a het beste kan aanpakken ?

Dit forum kan gratis blijven vanwege banners als deze. Door te registeren zal de onderstaande banner overigens verdwijnen.

#2

Jan van de Velde

    Jan van de Velde


  • >5k berichten
  • 44877 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 08 juni 2006 - 21:42

Dat koelen om broei tegen te gaan lijkt me vreemd. Vochtgehalte verlagen lijkt me dan een eerste vereiste.

Eerste nodige geven zal hoe dan ook toch zijn de warmtecapaciteit van je veevoermateriaal, d.w.z. de hoeveelheid joules nodig om een kg van dat spul 1 C in temperatuur te verhogen.

Verdamping vraagt ook veel warmte. Leidt dit koelproces nog tot vochtverlies van je korrels, of zijn ze al droog?
ALS WIJ JE GEHOLPEN HEBBEN....
help ons dan eiwitten vouwen, en help mee ziekten als kanker en zo te bestrijden in de vrije tijd van je chip...
http://www.wetenscha...showtopic=59270

#3

Robert van Lieshout

    Robert van Lieshout


  • 0 - 25 berichten
  • 8 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 09 juni 2006 - 20:25

@ Jan: het koelen leidt inderdaad ook tot vochtverlies. Bij metingen die ik gedaan heb bij de huidige situatie blijkt dat het vochtpercentage van de korrels die de koeler ingaan ongeveer 14.6 % bedraagt en bij het uitkomen van de koeler is dit nog 12.9 %. In de huidige situatie ishet zo dat er veel lucht door het korrelbed wordt gezogen waardoor er volgens mij veel koeling plaats vindt door convectie. Wanneer er weinig lucht door het korrelbed wordt gezogen zal er meer verdamping op gaan treden lijkt mij.

Verder kan ik inderdaad berekenen hoeveel energie er vrij komt bij het akoelen van de korrels. Ik heb immers de begintemperatuur, de eindtemperatuur, het aantal kg/uur wat door de koeler gaat en de C-waarde van de korrels. Wat ik alleen nog niet kan berekenen is hoeveel lucht er nodig is om de korrels af te koelen als de temperatuur en de relatieve vochtigheid van de lucht bekend zijn. Hierbij denk ik dat je er vanuit moet gaan dat de lucht namelijk nog niet verzadigd is op het moment dat de lucht de koeler uit komt.

#4

Jan van de Velde

    Jan van de Velde


  • >5k berichten
  • 44877 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 10 juni 2006 - 06:35

je hebt:

droog veevoer, water in dat veevoer, droge lucht, en waterdamp in die lucht.


Van elk van die stoffen is bekend de begintemperatuur, de eindtemperatuur, de massa aan het begin en de massa aan het eind, en de warmtecapaciteit in J/(kg.K). De verdampingswarmte van water is ook bekend.
Als ik je goed begrijp is het enige geven dat ontbreekt de massa lucht (en daarmee de massa waterdamp voor en na, die echter via bekende RV's met behulp van het Mollier-diagram een bekende relatie heeft met die massa lucht). Het energiesommetje vr en na moet kloppen. Als we het verlies aan bewegingsenergie van de lucht (die zal worden omgezet in warmte) mogen verwaarlozen, lijkt het sommetje me simpel.
ALS WIJ JE GEHOLPEN HEBBEN....
help ons dan eiwitten vouwen, en help mee ziekten als kanker en zo te bestrijden in de vrije tijd van je chip...
http://www.wetenscha...showtopic=59270

#5

Miels

    Miels


  • >5k berichten
  • 14506 berichten
  • Beheer

Geplaatst op 10 juni 2006 - 09:01

In de huidige situatie ishet zo dat er veel lucht door het korrelbed wordt gezogen waardoor er volgens mij veel koeling plaats vindt door convectie. Wanneer er weinig lucht door het korrelbed wordt gezogen zal er meer verdamping op gaan treden lijkt mij.

Wanneer de luchtvochtigheid (en temperatuur) lager is dan die van de korrels kan je juist beter veel lucht doorvoeren: Hoe groter een verschil (tussen vochtigheid of temperatuur) tussen twee mediums, hoe sneller de aanpassing. Maar hoe langzamer de lucht stroomt, hoe eerder de lucht rond iedere korrel is gestegen in temperatuur en vochtigheid. Meer lucht houdt het lokale verschil van temperatuur en vochtigheid dus groter, waardoor het sneller gaat.

Nog een voordeel van het verdampen: voor verdampen wordt extra energie onttrokken aan de omgeving. Dat geeft dus een extra koeleffect.

Never be afraid to try something new. Remember, amateurs built the ark. Professionals built the Titanic


#6

Jan van de Velde

    Jan van de Velde


  • >5k berichten
  • 44877 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 10 juni 2006 - 17:42

Ik heb op n vraag nog geen antwoord van Robert gekregen. Hij startte met:

een bandkoeler waarin het veevoeder wordt gekoeld om schimmelvorming en broei in de eindproductsilo's tegen te gaan.


verderop zegt hij nog:

waarbij het criterium is dat de korrels bij het verlaten van de koeler ongeveer 5 graden warmer mogen zijn dan de buitentemperatuur.

Ik zie niet hoe je met het nmalig koelen vr definitieve opslag broei voorkomt. Broei is een biologisch proces dat ook bij iets lagere temperatuur wel zachtjes op gang komt en vervolgens zichzelf aanjaagt. De begintemperatuur van het product is van vl geringer belang dan de beginvochtigheid. Die paar graden begintemperatuur meer of minder in de buurt van de gemiddelde buitentemperatuur zullen nauwelijks invloed hebben op het starten van broei. Maar zonder vocht geen leven en dus ook geen broei, bij welke temperatuur het product ook wordt opgeslagen.
ALS WIJ JE GEHOLPEN HEBBEN....
help ons dan eiwitten vouwen, en help mee ziekten als kanker en zo te bestrijden in de vrije tijd van je chip...
http://www.wetenscha...showtopic=59270

#7

Robert van Lieshout

    Robert van Lieshout


  • 0 - 25 berichten
  • 8 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 12 juni 2006 - 21:52

Jan schreef:

Ik heb op n vraag nog geen antwoord van Robert gekregen.


En vervolgens:

Ik zie niet hoe je met het nmalig koelen vr definitieve opslag broei voorkomt. Broei is een biologisch proces dat ook bij iets lagere temperatuur wel zachtjes op gang komt en vervolgens zichzelf aanjaagt. De begintemperatuur van het product is van vl geringer belang dan de beginvochtigheid. Die paar graden begintemperatuur meer of minder in de buurt van de gemiddelde buitentemperatuur zullen nauwelijks invloed hebben op het starten van broei. Maar zonder vocht geen leven en dus ook geen broei, bij welke temperatuur het product ook wordt opgeslagen.


Jan ik denk dat je hier inderdaad een goed punt te pakken hebt en nu ik mijn eerdere berichten nog eens nagelezen heb moet ik bekennen dat ik ook niet volledig ben geweest. De korrels die de koeleruitkomen mogen ongeveer 5 graden celcius warmer zijn dan de omgevingstemperatuur en het vochtpercentage moet zo ongeveer 12,5 % zijn. Het is inderdaad zo dat wanneer het vochtgehalte te hoog is in combinatie met een hoge temperatuur de korrels nogal "plakkerig" zijn en vast gaan zitten in de eindsilo. Dus ja feitelijk is het verdampen van vocht belangrijker als het koelen. Bedenk echter wel dat wanneer we de korrels teveel drogen (vochtigheidsgehalte lager dan van grondstoffen) we een dief zijn van de eigen portemonnee omdat we dan op het einde minder kilo's overhouden dan wat er ingewogen is. Bovendien is het water verreweg de goedkoopste grondstof !

Jan verder schreef je:

je hebt:  

droog veevoer, water in dat veevoer, droge lucht, en waterdamp in die lucht.  


Van elk van die stoffen is bekend de begintemperatuur, de eindtemperatuur, de massa aan het begin en de massa aan het eind, en de warmtecapaciteit in J/(kg.K). De verdampingswarmte van water is ook bekend.  
Als ik je goed begrijp is het enige geven dat ontbreekt de massa lucht (en daarmee de massa waterdamp voor en na, die echter via bekende RV's met behulp van het Mollier-diagram een bekende relatie heeft met die massa lucht). Het energiesommetje vr en na moet kloppen. Als we het verlies aan bewegingsenergie van de lucht (die zal worden omgezet in warmte) mogen verwaarlozen, lijkt het sommetje me simpel.


Wat ik echter van het proces weet is het volgende:
massa veevoeder in
massa van het water van het veevoeder in
temperatuur veevoeder in

massa veevoeder uit
massa van het water van het veevoeder uit
temperatuur veevoeder uit

temperatuur lucht in
relatieve luchtvochtigheid

Nu wil ik berekenen hoeveel lucht ik nodig heb om het voer wat de koeler ingaat te koelen en te drogen volgens de specs. En daar heb ik het licht nog niet gezien !!!

#8

Jan van de Velde

    Jan van de Velde


  • >5k berichten
  • 44877 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 12 juni 2006 - 22:04

massa veevoeder in  
massa van het water van het veevoeder in  
temperatuur veevoeder in  

massa veevoeder uit  
massa van het water van het veevoeder uit  
temperatuur veevoeder uit  

temperatuur lucht in  
relatieve luchtvochtigheid

ontbreekt nog:
massa lucht in
RV uit
temperatuur lucht uit

maar die eerste missende zoek je, en die tweede en derde hangen samen met die eerste plus het massa-en temperatuurverlies(verlaging) van het veevoer.

En dat is relatief simpel te berekenen, maar daarvoor hebben we dan zoals ik eerder zei de warmtecapaciteit van droog (0% vocht) veevoer nodig, bij voorkeur in J/(kg.K), of anders minstens die warmtecapaciteit bij een bekend vochtgehalte......
ALS WIJ JE GEHOLPEN HEBBEN....
help ons dan eiwitten vouwen, en help mee ziekten als kanker en zo te bestrijden in de vrije tijd van je chip...
http://www.wetenscha...showtopic=59270

#9

Robert van Lieshout

    Robert van Lieshout


  • 0 - 25 berichten
  • 8 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 12 juni 2006 - 22:19

Jan schreef:

En dat is relatief simpel te berekenen, maar daarvoor hebben we dan zoals ik eerder zei de warmtecapaciteit van droog (0% vocht) veevoer nodig, bij voorkeur in J/(kg.K), of anders minstens die warmtecapaciteit bij een bekend vochtgehalte......


De warmtecapaciteit van droog veevoeder zou gemiddeld 2,0 kJ/kg.K bedragen.
Ik heb dit zelf met behulp van het programma Costherm gecontroleerd en toen kwam ik uit op 1,96 kJ/kg.K

#10

Jan van de Velde

    Jan van de Velde


  • >5k berichten
  • 44877 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 12 juni 2006 - 23:06

warmtecapaciteiten: kJ/(kg.K)
droog veevoer:........... 2 (NB: wat betekent "droog" in dit verband? silodroog of echt watervrij?)
water:.........................4,2
waterdamp..................2
lucht ..........................1

verdampingswarmte water: 2260 kJ/kg (dat schiet lekker op :roll: )

dan nou de gegevens:
kg 100 % droog veevoer in?
kg water in veevoer in?
T veevoer in
T lucht in
RV lucht in (via Mollier ==> g waterdamp per kg lucht in)
gewenst kg water veevoer uit
wat vergeet ik nou nog? oh ja, verdere condities als maximumtemperaturen lucht en veevoer uit.

Uitgaande van een bepaalde set gegevens is het betrekkelijk eenvoudig. Maar als het resultaat je niet bevalt zul je meer of minder lucht moeten gaan gebruiken, en laten we wel zijn, volgens Erwin Kroll variren die buitenluchtcondities nogal van uur tot uur. Ik denk dat dat een vrij dynamische berekening wordt. De zaak in een rekenblad stouwen is mogelijk het effectiefst.
ALS WIJ JE GEHOLPEN HEBBEN....
help ons dan eiwitten vouwen, en help mee ziekten als kanker en zo te bestrijden in de vrije tijd van je chip...
http://www.wetenscha...showtopic=59270

#11

Robert van Lieshout

    Robert van Lieshout


  • 0 - 25 berichten
  • 8 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 13 juni 2006 - 21:31

warmtecapaciteiten: kJ/(kg.K)  
droog veevoer:........... 2 (NB: wat betekent "droog" in dit verband? silodroog of echt watervrij?)  
water:.........................4,2  
waterdamp..................2  
lucht ..........................1  


Droog betekent in dit geval watervrij:

Ik heb verder nog een meting gedaan en toen kwam ik tot de volgende gegevens:

kg 100 % droog veevoer in? : 10,48 ton/h
kg water in veevoer in? : 1,8 ton/h
T veevoer in : 74 C
T lucht in : 25 C
RV lucht in (via Mollier ==> g waterdamp per kg lucht in) :34 % --> 6,68 g/kg ??
gewenst kg water veevoer uit : 1.5 ton/h
T veevoer uit : 30 C
maximum temperatuur lucht uit : 70 C

De max lucht temperatuur uit moet nog bekeken worden ivm de vervuiling van de cyclonen.

Ikbegrijp dat de berekening misschien niet heel erg nauwkeurig zal zijn, maar het ligt dan ook in de bedoeling om een voorwaartsregeling te gaan bouwen met een terugkoppeling zodat er in eerste instantie een grove instelling plaats vindt die door de terugkoppeling bij geregeld gaat worden

#12

Jan van de Velde

    Jan van de Velde


  • >5k berichten
  • 44877 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 14 juni 2006 - 16:03

Geplaatste afbeelding

groene vakjes invullen

spelen met het getal in het bruine vakje totdat rechtsonder een getal in de buurt van de 0 kJ verschijnt

met de huidige gegevens zou er dus om en nabij de 12300 kg (ca 10000 kuub) lucht nodig zijn om de gegeven hoeveelheid voer te koelen/drogen.

ik ben er van uitgegaan dat de helft van het verdampende water wordt gekoeld als water, de andere helft als waterdamp. Hiervoor heb ik de totale massa af te voeren vocht maar genomen, en daarvoor een gemiddelde warmtecapaciteit laten berekenen. Lijkt me een acceptabele benadering van de praktijk.

Het rekenbladje geeft geen idee of de gevonden hoeveelheid lucht ook inderdaad de af te voeren hoeveelheid vocht kn bevatten. (bij de huidige gegevensset moet dat kunnen overigens) Verder zou met deze hoeveelheid lucht mogelijk meer of minder dan de gewenste hoeveelheid vocht uit de korrels kunnen worden afgevoerd.

Een onbekende grootheid lijkt me verder in hoeverre de korrels snel genoeg vocht afstaan om je gewenste droging te bereiken. Ook het transport van warmte van hart van de korrel naar oppervlakte van de korrel (warmtegeleiding) blijft de vraag. Maar gezien de grootte van de korrels denk ik niet dat beide factoren een rol van betekenis zullen spelen.

disclaimer: bovenstaande is theoretisch, Jan van de Velde noch het Wetenschapsforum.nl aanvaarden enige aansprakelijkheid voor schade voorvloeiend uit het gebruik van bovenstaand rekenblad.... :P

Mocht bovenstaande inderdaad bruikbaar blijken, dan zal Robert van Lieshout het Folding@Home team van Wetenschapsforum.nl komen versterken.... :roll:

http://www.wetenscha...d=141433#141433
ALS WIJ JE GEHOLPEN HEBBEN....
help ons dan eiwitten vouwen, en help mee ziekten als kanker en zo te bestrijden in de vrije tijd van je chip...
http://www.wetenscha...showtopic=59270

#13

Jan van de Velde

    Jan van de Velde


  • >5k berichten
  • 44877 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 15 juni 2006 - 18:09

Geplaatste afbeelding
Ik zit je topicstart nog eens na te lezen en z stel ik me je bandkoeler ongeveer voor. Ik kom dan gelijk tot de conclusie dat mijn rekenblad alleen maar het ideale energiesommetje opmaakt, en dat de praktijk er zoals gewoonlijk wel eens anders zou kunnen gaan uitzien. Z 'n perfecte tegenstroom geeft dit ding (zoals ik hem begrijp) niet, dus een perfect resultaat met 10000 m lucht mag dan waarschijnlijk ook niet worden verwacht.
ALS WIJ JE GEHOLPEN HEBBEN....
help ons dan eiwitten vouwen, en help mee ziekten als kanker en zo te bestrijden in de vrije tijd van je chip...
http://www.wetenscha...showtopic=59270

#14

Robert van Lieshout

    Robert van Lieshout


  • 0 - 25 berichten
  • 8 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 15 juni 2006 - 19:20

Jan

Jouw voorstelling van de koeler is helemaal goed. En wat betreft de berekeningen ga ik hier toch eens mee aan de slag. Mijn bedoeling is om een frequentieregelaar in te bouwen voor de ventilatoren (deze hebben we toevallig liggen dus we hoeven niet veel te investeren) en dan eens een paar proeven te doen met de instellingen zoals die uit jouw berekeningen volgen.

Ik heb al een drietal metingen gedaan en de energiebalans opgemaakt. Deze bleek bij deze metingen ongeveer 5% af te wijken. Bij deze metingen heb ik gewoon alle gegevens zoals temperaturen, vochtigheid en hoeveelheid lucht etc. gemeten.

Ik ben dus wel benieuwd wat dadelijk het resultaat zal zijn

Robert

#15

Jan van de Velde

    Jan van de Velde


  • >5k berichten
  • 44877 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 15 juni 2006 - 19:33

Ik ben dus wel benieuwd wat dadelijk het resultaat zal zijn

anders ik wel. Als je mijn rekenblad wil hebben, stuur me dan je elektropostadres maar even in een persoonlijk bericht (PB)
ALS WIJ JE GEHOLPEN HEBBEN....
help ons dan eiwitten vouwen, en help mee ziekten als kanker en zo te bestrijden in de vrije tijd van je chip...
http://www.wetenscha...showtopic=59270





0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures