متى تكون دفعة المجفف التفريغي جاهزة؟

نقطة النهاية قرار وليست قراءة على عدّاد

لا يملك المجفف التفريغي عدّاداً واحداً يعلن انتهاء الدفعة. نقطة النهاية حكم يُبنى من أربع إشارات تفشل بطرق مختلفة: درجة حرارة الطبقة، وتدفق البخار، وحمل المُقلِّب، والعينة المسحوبة. عندما تتفق الإشارات تنتهي الدفعة، وعندما تتناقض فإن إحداها تُضلّلك، ومعرفة أيّها أرخص من شحن منتج رطب.

السبب فيزيائي. تحت التفريغ يخرج الماء عند درجة حرارة يحددها الضغط المطلق لا الغلاف الحراري. وعندما تنتهي الرطوبة الحرة يبقى الماء المتبقي داخل الحبيبة وعليه أن ينتشر إلى السطح قبل أن يتبخّر. هذا الانتقال يغيّر كل الإشارات في وقت واحد، ولذلك لا يُعتمد على رقم واحد بينما يُعتمد على مجموعة من أربعة.

حدّد أولاً الرطوبة المستهدفة وأساسها

لا يمكن قياس شيء قبل كتابة «جاف» كرقم مع أساس. نصف بالمئة رطوبة تعني شيئين مختلفين على الأساس الرطب وعلى الأساس الجاف، والمواصفة التي تغفل الأساس ستكون موضوع جدل عند الاستلام. ثبّت الهدف والأساس والطريقة وحجم العينة قبل الدفعة الأولى، وسجّل الأربعة في سجل الدفعة.

الطريقة لا تقل أهمية عن الرقم. الفقد بالتجفيف في الفرن يطرد كل المواد المتطايرة، وهذا صحيح لكعكة ترشيح غير عضوية مبللة بالماء ومضلّل لراتنج مبلل بمذيب أو لهيدرات يطلق الماء فوق درجة حرارة معينة. أما المعايرة بطريقة كارل فيشر فتقيس الماء تحديداً. اختر الطريقة التي تطابق سبب رفض العميل للمنتج.

الإشارة الأولى: اقتراب حرارة الطبقة من حرارة الغلاف

طالما تتبخّر الرطوبة الحرة تبقى الطبقة قريبة من درجة غليان السائل عند ضغط التشغيل وتسحب الحرارة بسرعة إمداد الغلاف. قِس الطبقة لا مخرج الغلاف. وعندما تنتهي الرطوبة الحرة لا يجد الإمداد الحراري نفسه هدفاً فترتفع حرارة الطبقة نحو حرارة الغلاف. الاقتراب هو الإشارة وليس القيمة المطلقة.

في مجفف ZPG يُحدَّد ضغط الوعاء من -0.096 إلى 0.15 ميغاباسكال، لذا يكون الضغط المطلق في التشغيل العادي بضعة كيلوباسكال ويغلي الماء أقل بكثير من 40 درجة مئوية. الطبقة التي ظلّت ثابتة ساعات ثم بدأت ترتفع تُبلّغ بانهيار حِمل التبخير. وهي أول مؤشر مفيد وأكثر ما يُقرأ خطأً، لأن تغيير الغلاف أو الضغط يحرّكها أيضاً.

الإشارة الثانية: تدفق البخار ومنظومة التفريغ

البخار الخارج من الوعاء يجب تكثيفه أو ضخّه، لذا يمثّل تدفقه قياساً مباشراً لمعدل التبخير. في منظومة مزوّدة بمكثّف يكون معدل المكثَّف أصدق رقم في المنشأة: يمكن وزنه أو قراءته من مستوى الخزان، ولا يمكن لانحراف المستشعر تزييفه. وعندما يهبط تدفق المكثَّف إلى جزء صغير من قيمته في بداية الدفعة بينما يبقى الغلاف ساخناً، يكون ما تبقّى للدفعة قليلاً.

مستوى التفريغ وحده إشارة ضعيفة وكثيراً ما يُساء استخدامه. التفريغ المستقر يعني فقط أن المضخة تتعامل مع معدل التسريب إضافة إلى حِمل البخار. فإذا تحسّن التفريغ بحدة مع غلاف ثابت فقد هبط حِمل البخار، وهذا مفيد. وإذا تدهور فابحث عن مانع تسريب العمود أو مرشّح مسدود أو مكثّف لم يعد بارداً بما يكفي قبل أن تلوم المادة.

يحمل مخرج البخار في ZPG وسائط ترشيح قابلة للتخصيص وُجدت لمنع وصول المسحوق الناعم إلى المضخة. المرشّح المسدود يبدو تماماً كدفعة رطبة: يهبط التفريغ ويتباطأ التبخير فيضيف المشغّل حرارة. افحص فرق الضغط على ذلك المرشّح قبل تغيير الوصفة.

الإشارة الثالثة: حمل المُقلِّب

توجد أذرع كاسحة لإبقاء مادة طازجة على الجدار الساخن، والعزم المطلوب يعتمد على طريقة سريان الطبقة. المعجون الرطب يلتصق ويتسلق، والمسحوق الجاف يتفتّت وينزلق. في معظم المنشآت يرسم تيار المحرك منحنى على مدى الدفعة، ويكون شكل ذلك المنحنى في نهايتها قابلاً للتكرار لمادة معينة.

تعامل معه كتأكيد لا كقياس أساسي. التيار يتغيّر أيضاً مع درجة الملء وحرارة الغلاف وتآكل الريش، فالقيمة المطلقة نفسها تعني أشياء مختلفة في دفعات مختلفة. ما ينتقل بين الدفعات هو تغيّر الميل نسبةً إلى الهضبة السابقة للدفعة نفسها.

سرعة التقليب في الطرازات التسعة القياسية من ZPG تتراوح بين 8 و18 دورة في الدقيقة، والعزم عند هذه السرعات يحكمه مقاومة المادة لا القصور الذاتي. ولهذا تكون إشارة الحمل قابلة للاستخدام على آلة بهذا البطء.

الإشارة الرابعة: العينة، تُسحب دون إفشاء تفريغ الدفعة

لا تكون العينة ممثِّلة إلا إذا أُخذت من طبقة متحركة وبقيت محكمة الإغلاق. السحب من فتحة التفريغ لدفعة ساكنة يعطيك أجفّ مادة في الوعاء. اسحب بأداة معاينة من الطبقة الدائرة، وأغلق الوعاء فوراً، واتركه يبرد قبل الوزن حتى لا تتبخّر الرطوبة في غرفة الميزان.

اسحب حيث تنقل الأذرع الكاسحة المادة فعلاً. في ZPG الأفقي تشكّل الأذرع حلقة دوران وتنظّف جدار الأسطوانة الساخن، لذا تكون المادة قرب العمود والمادة عند الصفائح الطرفية في نقطتين مختلفتين على المنحنى. عينتان محكمتان من موضعين تجيبان عن سؤال لا تجيب عنه عينة واحدة.

قراءة الإشارات الأربع معاً

قيمة وجود أربع إشارات أنها تفشل بطرق مختلفة. الحرارة يمكن خداعها بتغيير الغلاف، والمكثَّف بتسريب في ماء التبريد، وحمل المُقلِّب بدرجة الملء، والعينة بموضع سحبها. لذلك يكون جدول التناقضات أنفع من جدول التوافقات.

لماذا تستغرق النسب الأخيرة أطول وقت

ذيل الدفعة التفريغية محدود بالانتشار داخل الحبيبة لا بإمداد الحرارة. رفع حرارة الغلاف في هذه المرحلة يزيد حرارة المنتج وخطر التلف الحراري دون تقصير الذيل بشكل معتبر. الرافعتان اللتان تعملان بعد هما الزمن وزمن المكوث، مع تقليل ارتفاع الطبقة ليقصر مسار البخار.

في هذه المرحلة يكون المشغّل أقرب ما يكون إلى إعلان انتهاء الدفعة، وهنا تستحق قاعدة الإشارات الأربع وجودها. إذا ارتفعت حرارة الطبقة ولم يهبط تدفق المكثَّف فالدفعة لم تنتهِ، بل تُسخَّن زيادة عن اللزوم.

ما يجب تدوينه في سجل الدفعة

سجل يمكّنك من تقصير الدفعة التالية أثمن من سجل يثبت المطابقة فقط. سجّل حرارة الغلاف وحرارة الطبقة والضغط المطلق وكتلة المكثَّف وتيار المُقلِّب على فترات ثابتة، وسجّل كل عينة مع موضعها وطريقتها. بعد ثلاث دفعات يصبح شكل تلك المنحنيات وصفة، وبعد دفعة واحدة يبقى مجرد حكاية.

• حرارة الغلاف عند الدخول والخروج: تُظهر القوة الدافعة الحقيقية لا قيمة الضبط.
• حرارة الطبقة عند نقطة ثابتة واحدة: الاتجاه يحمل معلومات أكثر من القيمة.
• الضغط المطلق: التفريغ المقروء على المقياس يخفي الفرق بين 5 و20 كيلوباسكال مطلقاً.
• كتلة المكثَّف لكل فترة: أقرب شيء إلى قياس مباشر لمعدل التبخير.
• تيار المُقلِّب: إشارة التأكيد، تُقرأ كتغيّر في الميل لا كمستوى.
• نتيجة العينة مع الموضع والطريقة: بدون الاثنين لا يمكن تكرار الرقم.

• مجفف ZPG التفريغي بأذرع كاسحة
• المجفف التفريغي المخروطي SZG
• المجفف التفريغي الشريطي DZG أحادي المخروط

أسئلة تُطرح عن نقطة النهاية

تتكرر هذه الأسئلة الخمسة من كل فريق تشغيل تجريبي. الإجابات تنطبق على المجففات التفريغية المقلّبة عموماً وعلى سلسلة ZPG خصوصاً.

هل يكفي مقياس التفريغ لمعرفة انتهاء الدفعة؟

لا. التفريغ المستقر يعني فقط أن المضخة تتعامل مع معدل التسريب إضافة إلى حِمل البخار. يصبح المقياس مفيداً عندما يهبط حِمل البخار ويتحسّن التفريغ بحدة عند حرارة غلاف ثابتة، وحتى ذلك الحين تحتاج حرارة الطبقة والعينة للتأكيد.

كم مرة يجب سحب عينة من الدفعة؟

على فترة ثابتة تقصر كلما اقتربت الدفعة من الهدف، ومن الموضعين نفسيهما دائماً حتى تكون النتائج قابلة للمقارنة بين الدفعات. السحب في النهاية فقط يعطي رقماً بلا اتجاه، وبلا اتجاه لا يمكن معرفة إن كانت الدفعة التالية ستنتهي أبكر أم أبطأ.

هل يعني الذيل الطويل أن المجفف أصغر من اللازم؟

ليس بالضرورة. الذيل الطويل تجفيف محدود بالانتشار عادة، ولا تزيله أي مساحة غلاف. إذا استجاب الذيل لارتفاع طبقة أقل أو لزمن مكوث أطول عند الحرارة نفسها فالآلة تؤدي عملها؛ وإذا استجاب للحرارة فقط فمساحة انتقال الحرارة تستحق إعادة النظر.

هل كارل فيشر أفضل دائماً من الفقد بالفرن؟

هو أكثر تحديداً لا أفضل دائماً. يقيس كارل فيشر الماء ويكون الطريقة الصحيحة عندما يمكن للمنتج احتجاز مذيب أو عندما يتحلل هيدرات في الفرن. الفقد بالفرن أسرع وأرخص ويكفي لمادة غير عضوية مبللة بالماء بلا مكوّن متطاير.

هل يمكن أتمتة نقطة النهاية في مجفف تفريغي بأذرع كاسحة؟

جزئياً. يمكن تسجيل حرارة الطبقة والضغط المطلق وكتلة المكثَّف وتيار المُقلِّب كاتجاهات مع حدود إنذار، ويمكن لمزيج منها إيقاف الدفعة آلياً. تبقى العينة ضرورية لأن أياً من الإشارات الأربع لا يثبت المحتوى المائي؛ كلها تُظهر فقط أن الدفعة توقفت عن التغيّر.