In dit artikel zal worden ingegaan op:
- De eigenschappen die pneumatisch transport beïnvloeden
- De invloed van massa, oppervlakte en dichtheid van poederdeeltjes
- De invloed van de oppervlaktegesteldheid op het transport
- Hoe botsingen voorkomen kunnen worden
- Vocht, luchtvochtigheid en hygroscopische eigenschappen van poederdeeltjes
- De invloed van fluïdisatie op transport
De experts van Dinnissen Process Technology staan klaar voor al uw vragen:
Neem contact op met Juul Jenneskens 077 467 3555
De eigenschappen die pneumatisch transport beïnvloeden
Er zijn een groot aantal variabelen die invloed uitoefenen op het pneumatische transport. De verschillende transport typen zoals Vliegtransport en de verschillende typen Dense Phase hebben allemaal andere eigenschappen. Verschillende materiaaleigenschappen hebben ook invloed op het transport. De keuze voor het transporttype wordt veelal bepaald door de eigenschappen van het te transporteren product. Daarnaast zijn specifieke omstandigheden op de locatie waar het pneumatisch transport gerealiseerd moet worden belangrijk. Tot slot spelen Capex en Opex een rol bij de afweging die gemaakt moet worden.
Er zijn veel materiaaleigenschappen die invloed hebben op het pneumatische transport. Deeltjesgrootte, impactweerstand, massa, volume en oppervlak van de poederdeeltjes, vochtgehalte, vetgehalte, stollingstemperatuur van eventueel aanwezig vet, hygroscopiciteit, cohesie, abrasiviteit, adhesie en fluïdisatie zijn allemaal eigenschappen die een rol spelen bij de keuze die gemaakt wordt.

Dense Phase transport
De invloed van massa, oppervlakte en dichtheid van poederdeeltjes
Massa en oppervlak van het poederdeeltje hebben invloed op het transport. Hoe groter de oppervlakte van het deeltje is ten opzichte van de massa, hoe makkelijker het te transporteren is.
De dichtheid van het te transporteren product bepaalt de vliegeigenschappen van het poeder. Een hogere dichtheid heeft tot gevolg dat de vliegeigenschappen van het poeder zullen afnemen. Net zoals geldt voor de deeltjes met een klein oppervlakte, zal een poeder met grotere dichtheid normaliter niet middels Vliegtransporttransport verplaatst worden. De snelheid die nodig is om de poederdeeltjes vliegende te houden is dan te hoog. Tevens is het rendement dan zeer laag omdat er een groot luchtvolume nodig is voor een klein volume poeder. Daarnaast zal een dichter poeder meer druk nodig hebben om te transporteren. Het is echter onrealistisch om te zeggen dat alle poederdeeltjes even groot zijn. Vandaar dat de deeltjesgroottedistributie en de gemiddelde deeltjesgrootte relevant zijn. Des te groter het verschil ten opzichte van de gemiddelde deeltjesgrootte, des te meer onderlinge snelheidsverschillen plaats kunnen vinden. Algemeen geldt dat een poeder met een smallere spreiding in deeltjesgrootte beter geschikt is voor Dense Phase. De reden daarachter is dat bij gelijke deeltjesgrootte, de luchtdoorlaat eigenschappen gelijk zijn. Daardoor zal de poeder zich meer als een eenheid gedragen en blijft dus goed bij elkaar. Hieruit blijkt dat materiaaldichtheid en deeltjesgrootte een belangrijke relatie met elkaar hebben.
De combinatie van de grootte van het poederdeeltje en de dichtheid van het poeder beïnvloeden de keuze voor het transporttype. Voor Vliegtransport is een kleine dichtheid en een klein gemiddelde deeltjesgrootte ideaal. Voor Dense Phase transport is een grotere dichtheid en een grotere gemiddelde deeltjesgrootte ideaal.

Massa en dichtheid van poeders
Er zijn een groot aantal variabelen die invloed uitoefenen op het pneumatische transport. Behalve de verschillende transport typen zoals Vliegtransport en de verschillende typen Dense Phase die allemaal andere eigenschappen hebben, hebben ook verschillende materiaaleigenschappen invloed op het transport
De invloed van de oppervlaktegesteldheid op het transport
Zoals hiervoor genoemd heeft de oppervlaktemaat van het poeder invloed op het transport. Ook de oppervlaktegesteldheid heeft invloed op het transport. Een poreus oppervlak van het poeder zal als effect hebben dat het eenvoudiger in een luchtstroom wordt meegenomen. Als de leidingwanden een poreus oppervlakte hebben dan zorgt dit ervoor dat poederdeeltjes sneller aan de leidingwanden zullen blijven hangen. De wrijvingsweerstand is dan namelijk groter.
Voor Vliegtransport is een poreus deeltjesoppervlak in een systeem met gladde leidingwanden ideaal. Bij een poederdeeltje met een glad oppervlak zal de lucht naast het deeltje stromen zonder het deeltje mee te nemen. Dit soort poederdeeltjes is dan weer minder geschikt voor Vliegtransport. Dense Phase transport kan zowel deeltjes met een glad als een poreus oppervlak transporteren. Ook kan Dense Phase transport poeder door een gladde en een poreuze leiding transporteren.
Hoe kunnen botsingen voorkomen worden
De impactweerstand is de bestandheid van het poeder tegen stoten en botsingen tijdens het transport. Des te brosser het product, des te eenvoudiger het uit elkaar kan vallen bij een eventuele impact. De snelheid waarmee het poeder getransporteerd wordt, beïnvloedt de impactkracht en het aantal botsingen. Bij een fragiel poeder wordt altijd voor Dense Phase gekozen. Hierbij is de snelheid het laagst en de beladingsgraad het grootst. Daardoor zullen er weinig tot geen botsingen plaatsvinden tussen het poeder en de leidingwand. De botsingen die dan alsnog plaats kunnen vinden zullen door de lage snelheid minder degradatie veroorzaken
Vocht, luchtvochtigheid en hygroscopische eigenschappen van poederdeeltjes
Vocht, relatieve luchtvochtigheid en de hygroscopische eigenschappen van poederdeeltjes zijn een belangrijke factor in de mogelijkheid tot pneumatisch transport. Bij een natter of vetter poeder is het altijd aan te raden om droge lucht te gebruiken om het product te transporteren. Als de lucht droog is zal het poeder met alle transport typen verplaatst kunnen worden. Echter is de relatieve luchtvochtigheid in het systeem moeilijker te beïnvloeden. Deze is namelijk afhankelijk van de temperatuur en de druk. Als de luchtvochtigheid te groot wordt zal het dauwpunt worden bereikt. In het dauwpunt zal waterdamp zich op de leidingwanden afzetten en zo het poeder tijdens transport nat maken. Omdat dit punt afhankelijk is van de temperatuur en de druk kan dit een vervelend en moeilijk te overkomen probleem zijn. Dit probleem wordt groter als het te transporteren poeder van nature water(damp) kan opnemen. Het poeder is dan hygroscopisch.
Een poeder wat natter is, heeft een grotere aantrekkingskracht tot de wanden. Die adhesie kan bij alle transporttypen voor problemen zorgen. Zowel bij Dense Phase als bij Vliegtransport kan door een te grote adhesie opstopping ontstaan. Vliegtransport is extra gevoelig voor adhesiewerking. Zodra er materiaal afzet op de wanden zal het Vliegtransport langzaam dichtslibben. Bij Dense Phase transport hoeft materiaal afzetting niet altijd een probleem te zijn. Als de druk opgevoerd kan worden kan het materiaal transporteerbaar blijven. Indien het poeder hygroscopisch is kan er cohesie ontstaan in het poeder. Door opgenomen vocht kan het poeder gaan klonteren. Daardoor neemt de dichtheid en het volume van de deeltjes toe. De transporteigenschappen veranderen dan volledig. Doordat bij Dense Phase de poederdeeltjes al bij elkaar getransporteerd zijn ontstaat hier geen probleem. Bij Vliegtransport echter wel.
Ondanks dat het lijkt alsof een natter product niet of nauwelijks met Vliegtransport verplaatst kan worden, is dit niet het geval. In een vacuüm Vliegtransport zal vocht een veel kleiner probleem zijn. De druk is minder dan één bar, waardoor het dauwpunt moeilijker bereikt kan worden. Als dat punt niet bereikt wordt en er een droog poeder wordt aangevoerd zal vocht geen probleem zijn. Ook niet voor een hygroscopisch poeder.
De invloed van fluïdisatie op het transport
Een andere belangrijke variabele is fluïdisatie. Fluïdisatie is het gedrag van een bulk solid die zich als een vloeistof gedraagt. Dit gebeurt bij de juiste luchtdruk, een goede beluchting door het poeder en de juiste deeltjesgrootte en dichtheid. Het is mogelijk om een inschatting te maken van het fluïdisatie gedrag aan de hand van een Geldart diagram. In het diagram zijn de poeders gedeeld in vier gebieden: A, B, C en D. In het Geldart diagram is de dichtheid tegen de gemiddelde deeltjesgrootte uitgezet.
In gebied A vallen de poeders met een kleinere gemiddelde deeltjesgrootte en een lagere dichtheid. De poeders in gebied A vertonen sneller vloeistofgedrag als de overige gebieden. Over het algemeen zijn poeders in gebied A ideaal voor Dense Phase transport. Dit vanwege de goede fluïdisatie eigenschappen. Omdat de deeltjesgrootte en de dichtheid beide klein zijn, is Vliegtransport ook een goed transportsysteem.
In gebied B bevinden zich poeders met een grotere gemiddelde korrelgrootte en grotere dichtheid. Deze poeders zullen alleen fluïdiseren als er extra systemen worden toegepast in het transport, zoals extra air-injectors of extra fluïdisatielucht. Vandaar dat deze poeders zowel met Dense Phase getransporteerd kunnen worden, als er extra voorzieningen voor zijn ingebouwd, als met Vliegtransport getransporteerd kunnen worden, omdat daar altijd voldoende luchttoevoer is.
Gebied D bevat alle poeders met een grotere dichtheid en/of een grotere gemiddelde korrelgrootte dan de poeders in gebied B. Deze poeders zijn over het algemeen te groot of te zwaar om via Vliegtransport getransporteerd te worden. Het is ook niet ideaal om deze poeder Dense Phase te transporteren vanwege de slechte fluïdisatie eigenschappen. Dense phase proppentransport is echter ideaal voor dit soort poeders. Bij proppen met een korte lengte speelt fluïdisatie in mindere mate een rol, omdat de lengte waar de lucht doorheen zou moeten korter is als bij volledig Dense Phase en Duinen Transport.
De poeders in gebied C zijn zeer klein en zeer licht. Als gevolg daarvan hebben deze poeders over het algemeen een hoge onderlinge cohesie. Zoals eerder vermeld zijn poeders met hoge cohesie eigenschappen minder geschikt voor Vliegtransport en meer voor Dense Phase transport. Dus in het kort geldt dat gebied C geschikter is voor Dense Phase transport.

Het Geldert diagram moet gezien worden als een eerste indicatie. Van een poeder kan niet één op één worden aangenomen dat als ze in een gebied vallen en ze conform deze richtlijnen getransporteerd kunnen worden. Dit komt omdat het diagram geen rekening houdt met het oppervlak van het poeder. Daarnaast houdt het geen rekening met de brosheid en de kwaliteitseisen van het poeder. Ook vochtgehalte en hygroscopische eigenschappen van het poeder worden niet meegenomen, met cohesie wordt wel rekening gehouden. De eigenschappen van het systeem, zoals leidingdiameter, ruwheid en het aantal in- en uitvoerpunten komen ook niet terug in het diagram. Het diagram is dus een goed begin, maar geeft zeker geen uitsluitsel over het ideale transporttype, daarvoor zijn er nog meer variabelen en factoren.
Voor een aantal variabelen geldt dat ze zeer moeilijk en niet eenduidig te kwantificeren zijn. De variabelen zijn op een of andere manier allemaal afhankelijk van elkaar en ze hebben allemaal invloed op het transport. Daardoor is een eenduidige kwantificatie waar een poeder idealistisch aan moet voldoen voor elk soort transporttype niet te bepalen. Daarbij zullen er bij een theoretische benadering altijd aannames gemaakt moeten worden, waardoor de resultaten in de praktijk niet overeenkomen met de theorie. Door het groot aantal factoren waar rekening mee gehouden moet worden, die ook nog eens invloed op elkaar hebben, is de juiste keuze voor een pneumatisch transport complex en is het verstandig hier specialisten bij te betrekken.

Naam: Juul Jenneskens
Adviseur
Neem gerust contact op als u vragen heeft over dit onderwerp. Samen met mijn collega's sta ik klaar om u te helpen!
Neem contact op met Juul Jenneskens 077 467 3555 [email protected]
Liever direct een adviesgesprek aanvragen?