مقایسه تکنولوژی خشک کن های رادیو فرکانسی با خشک کن های مرسوم برای محصولات نساجی
مقایسه تکنولوژی خشک‌کن های رادیو فرکانسی با خشک‌کن های مرسوم برای محصولات نساجی
تهیه و تنظیم: بهرام حریری
دبیر و عضو هیئت مدیره جامعه متخصصین نساجی ایران
در زمان خرید ماشین آلات و تجهیزات مختلف و مقایسه آنها با یکدیگر، معمولا نکاتی همچون هزینه‌های ایجاد شده در اثر استفاده از آن ماشین و کیفیت محصولات نهایی ایجاد شده از آن دستگاه را مد نظر قرار می‌دهیم. در واقع، این مقایسه در زمانیکه سازندگان ماشین آلات از یک تکنولوژی استفاده می‌کنند، مورد توجه قرار می‌گیرد؛ لذا، اهمیت آن زمانی چشمگیر می‌شود که ماشین آلات با تکنولوژی‌های متفاوت مورد مقایسه قرار گیرند. به عنوان مثال، زمانی خشک کردن الیاف یا نخ را پس از عملیات رنگرزی یا هر عملیات دیگری ارزیابی می‌نماییم که، تکنولوژی‌های متفاوتی برای این عملیات وجود داشته باشد. در روش مرسوم، محصول نساجی به توسط دمیدن هوای گرم خشک شده و در تکنولوژی دیگر، این فرآیند توسط تکنولوژی رادیو فرکانسی صورت می‌گیرد که محصول در یک محدوده الکترومغناطیسی واقع می‌گردد.
نتایج حاصل از مطالعات انجام یافته توسط موسسات تحقیقاتی و همچنین، گزارشات میدانی صورت گرفته از کارخانجاتی که از سیستم‌های متفاوتی برای خشک کردن محصولات نساجی استفاده می‌کنند، حاکی از این امر است که خشک کردن به روش رادیو فرکانسی، بهترین راه حل در مقایسه با خشک‌کن های مرسوم در اکثر موارد بوده است.
مطالب ارائه شده زیر، دلائل برتری سیستم خشک‌کن رادیو فرکانسی از لحاظ تئوری و عملی نسبت به سیستم‌های خشک‌کن مرسوم را بیان می‌کند که در ادامه، به مقایسه این دو نوع سیستم پرداخته می‌شود.
تکنولوژی‌های مرسوم خشک کردن
اصل اولیه‌ای که در تمامی متدهای خشک‌کن مرسوم وجود دارد، حرارتی است که برای فرآیند تبخیر آب بایستی در بیرون از محیط محصول تولید گردد و سپس، به وسیله یک Transfer مناسب، این گرما انتقال یابد. در حقیقت، تمامی این نوع سیستم‌ها دارای چهار بخش زیر می‌باشند:
– منبع حرارت که می‌تواند توسط یک تغذیه کننده مستقیم و یا تغییر دهنده حرارت با یک مایع گرم (بخار یا آب بسیار گرم شده یا روغن داغ و غیره) از یک بویلر انجام شود.
– دمش هوا که در واقع می‌توان جهت خشک کردن محصول از یک موتور الکتریکی استفاده نمود و حرارت حاصله را توسط هوا، از مبدأ به محصول منتقل کرد.
– حمل کننده محصول که باید از یک طراحی مناسب برای ارسال محصول به منطقه گردش هوا برخوردار باشد. این حمل کننده می‌تواند یک گاری نخ یا یک تسمه نقاله و یا هر چیز دیگری باشد.
– مخزن خروجی آن می‌تواند یک کابینت بسته نخ یا حمل کننده و یا یک تونل باز و یا هر چیز دیگری باشد که مناسب برای محصول و حمل کننده آن و محدودکردن حجم گردش هوای گرم است.
آنچه که موجب وجه تمایز ماشین آلات خشک‌کن مرسوم در صنعت نساجی علاوه بر شکل ظاهری و عملکرد مکانیکی آنها شده، میزان انرژی مصرفی است که جهت تولید گرما مورد استفاده قرار می‌گیرد و در حالتی که خشک کردن نخ مورد نظر باشد، خشک‌کن‌های فوق به صورت زیر طبقه‌بندی می‌شوند:
جدول ۱- طبقه‌بندی خشککنها بر اساس نوع گرمای مصرفی
| قدرت و میزان جریان هوا | نوع جریان هوا
(انتقال گرما) |
مقدار نیروی مکانیکی مورداستفاده | میانگین زمان موردنیاز جهت خشک کردن |
| جریان ضعیف هوا ناشی از اتاق خشک‌کن یا کابینت | مقدار زیاد هوا، فشار بسیار پائین با گرم کردن سطحی | ۵ تا ۱۵ کیلووات | ۶ تا ۲۴ ساعت |
| جریان متوسط هوا ناشی از مخزن خشک‌کن‌های نیمه سریع | مقدار متوسط هوا، مقدار متوسط فشار بوسیله گرم کردن در یک جهت | ۲۰ تا ۶۰ کیلووات | ۲ تا ۸ ساعت |
| جریان قوی هوا ناشی از خشک‌کن‌های سریع و تحت فشار | نیازمند فضای زیاد و فشار بسیار بالا به وسیله گرم کردن در دو جهت | ۸۰ تا ۲۵۰ کیلووات |
۱ تا ۳ ساعت |
نتایج حاصل از مقایسه سه خشک‌کن ارائه شده در جدول ۱، حاکی از این امر است که برای تبخیر آب تولیدی از منبع حرارت (بویلر) و انتقال آن به محصول، انرژی مکانیکی موردنیاز است که هرچه این انتقال سریعتر باشد، هزینه ناشی از انرژی مکانیکی و برق مصرفی نیز افزایش می‌یابد. بدین ترتیب، می‌توان اظهار کرد که هزینه میزان انرژی مورد مصرف با مدت زمان عملیات خشک کردن، نسبت معکوس دارد.
حال، در ادامه جزئیات هر یک از روش‌های فوق به تفصیل ارائه می‌گردد:
- اتاق یا کابینت‌های خشک‌کن
امروزه استفاده از ساده‌ترین و قدیمی‌ترین سیستم‌های خشک‌کن، به دلیل بروز مشکلاتی همچون زمان خشک کردن بسیار طولانی و بدون ثبات، کنترل ضعیف میزان رطوبت باقیمانده در محصول، بهره وری پائین انرژی و اشغال فضای زیاد جهت دستیابی به یک خروجی قابل قبول، در کارخانجات مورداستفاده قرار نمی‌گیرد. درواقع، استفاده از اتاق یا کابینت‌های خشک‌کن، زمانی به صرفه است که محصول نیازمند انرژی بالای حرارتی و مکانیکی نباشد و این مهم، زمانی امکان‌پذیر است که ظرفیت کالای تولیدی بسیار پائین و ظرافت آن بسیار بالا باشد.
- مخزن خشک‌کن (روش نیمه سریع)
این نوع خشککنها به دلیل اینکه نیازمند سرمایه‌گذاری و مدت زمان کمتری جهت انجام فرآیند خشک کردن است اما، در سیستم رنگرزی مدرن، روش ایده‌آلی به شمار نمی‌آید؛ چرا که، بسته‌بندی محصولات بسیار متراکم و فشرده است و همین امر، مدت زمان طولانی‌تر و میزان فشار هوای بیشتری را جهت خشک شدن نیاز دارد؛ همچنین، چنانچه از نخ‌های ظریف‌تر با قطر بیشتر و یا نخ رنگ روشن و سفیدگری شده استفاده گردد، جهت جلوگیری از زرد شدن محصول، نیاز به درجه حرارت و فشار پایین‌تری است که همین امر، مدت زمان عملیات را افزایش می‌دهد و باعث می‌شود تا انرژی بیشتری صرف خشک شدن گردد.
از طرف دیگر، این روش، نیاز به دقت بالا در تغذیه گاز به محفظه دارد تا از اتلاف انرژی جلوگیری شود و میزان بازدهی را افزایش دهد، اما، از سوی دیگر، باعث می‌شود تا انرژی بیشتری صرف گردد و مدت زمان فرآیند هم افزایش یابد. از طرف دیگر، شرایط محیط خارجی (دما و رطوبت محیط) به شدت بر راندمان خشک کردن تاثیر می‌گذارد و در این حالت، میزان و مدت زمان خشک کردن از لاتی به لات دیگر متفاوت می‌باشد. این تفاوت هم، میزان رطوبت موجود در یک بسته از یک لات، با توجه به محل قرار گرفتن آن، احساس می‌گردد و درصورتی که، بسته‌های نخ دارای دانسیته و یا قطرهای متفاوتی باشند، عملیات خشک کردن آنها هم یکنواخت نخواهد بود؛ چرا که، رطوبت باقیمانده در هر بسته بطور مساوی توزیع نمیگردد.
با توجه به اینکه مدت زمان خشک کردن در این روش، به پارامترها و متغیرهای زیادی که، گاهاً غیرقابل کنترل است، بستگی دارد، لذا، معمولاً مدت زمان خشک کردن برای جلوگیری از بروز مشکلات فوق‌الذکر، بیشتر در نظر گرفته می‌شود. به طور معمول، سطح رویی بسته‌های حاوی نخ‌های سفید و یا رنگ روشن به دلیل عبور بالای هوا و علیرغم سیستم فیلتراسیون، کثیف‌تر می‌باشد؛ از این رو، نیازمند به سیستم نگهداری با دقت بالایی است. همچنین، در صورت عدم استفاده از سیستم اتوماسیون، عملیات تخلیه و بارگذاری نیازمند نیروی انسانی است.
لازم به ذکر است که در این روش، امکان خشک کردن محصولات دیگر مانند الیاف یا پارچه وجود ندارد. از طرفی، میزان بیش از حد خشک کردن به منظور مطمئن شدن از عدم وجود بسته‌های مرطوب لازم می‌باشد و جهت تثبیت نخ، به مدت زمان بیشتری پس از خشک کردن نیاز است. همچنین، استفاده از مخزن خشک‌کن، امکان جابجایی مواد شیمیایی و نرم کننده‌ها را فراهم می‌سازد و چنانچه، از لات‌ها با مقدار کم استفاده گردد، به دلیل لکه‌گذاری و آلودگی رنگ، امکان بهره برداری از ظرفیت خشک‌کن با مشکل مواجه می‌گردد و مدت زمان خشک کردن را متفاوت می‌سازد. لذا، ظرفیت‌های تغذیه شده به خشک‌کن گوناگون می‌گردد و موجب می‌شود تا هزینه فرآیند افزایش یابد.. با توجه به موارد ذکر شده، این روش برای خشک کردن بسته‌های نخ کوچک با نمرات نخ ضخیم‌تر و همچنین، نخ‌های مخلوط با الیاف مصنوعی راه حل مناسبی است اما، اگر از بسته‌هایی استفاده شود که بسیار متراکم است و حاوی نخ‌هایی ظریف با قطر یکسان، جذب رطوبت بالا و به رنگ روشن باشد، این روش به هیچ عنوان توصیه نمی‌شود.
شکل۱- نمونه‌ای از مخزن خشک‌کن
- خشک‌کن تحت فشار (روش سریع)
بسیاری از سازندگان ماشین آلات رنگرزی در رنج تولیدات خود، خشک‌کن سریع یا تحت فشار را قرار می‌دهند تا کریرهای رنگرزی مستقیماً به خشک‌کن تغذیه شوند و عملیات رنگرزی و خشک‌کن ، تحت یک مرحله انجام شود. از این رو، از مزایای این روش می‌توان به هزینه پائین نیروی انسانی به دلیل یک مرحله‌ای بودن فرآیند اشاره نمود. همچنین، این روش در مقایسه با روش‌های قبلی، به مدت زمان کمتری جهت خشک کردن نیاز دارد که شاید از چند ساعت تجاوز نکند و با توجه به اینکه سیستم از نوع بسته می‌باشد، از نفوذ آلودگی و کثیفی جلوگیری می‌شود.
به طور کلی، عملیات خشک کردن بسیار پر سر و صدا می‌باشد و ضمناً مقدار زیادی از گرما در محیط آزاد می‌شود و با توجه به اینکه در این روش، درجه حرارت و فشار، بالا می‌باشد لذا، نخ از لحاظ مکانیکی و حرارتی تحت استرس بوده و تاثیر منفی بر روی خصوصیات فیزیکی نخ اعم از استحکام، نرمی و ازدیاد طول تا حد پارگی آن می‌گذارد. همچنین، امکان مهاجرت و تغییر رنگ و زردی نخ را نیز فراهم می‌نماید و به علت جریان زیاد هوا، موئینگی نخ افزایش پیدا می‌کند و منجر به بروز مشکلاتی در فرآیند کشبافی و بافندگی می‌گردد. این روش، همچون روش نیمه سریع، اگر از بسته‌های نخ با قطر متفاوت استفاده گردد، فرآیند را دچار مشکل می‌کند و چون در فرآیند خشک کردن، پرزهای نخ در دستگاه انباشته می‌شود، نیاز به تمیز کردن و شستشوی مکرر آن نیز افزایش می‌یابد؛ مخصوصاً در زمانی که رنگ‌های روشن خشک می‌شوند.
جدا از تمامی موارد ذکر شده، از مشکلات اساسی این روش می‌توان به هزینه بسیار بالای برق و تاسیسات آن اشاره نمود که علت آن هم نیاز به صرف انرژی بالای مکانیکی و برقی جهت گرفتن آب موجود در بسته نخ‌های ارسالی از مرحله رنگرزی است. چرا که، در این روش از دستگاه سانتریفیوژ که ارزان‌ترین دستگاه خروج آب از بسته نخ است، استفاده نمی‌شود و همان گونه که اشاره گردید، تنها اگر محصولات به حرارت و فشار مکانیکی بالا حساس نباشند (همچون نخ پلی‌استر مورد مصرف در صنایع خودرو)، از دانسیته پایین برخوردار باشند و همچنین، هزینه نیروی انسانی مهم باشد، استفاده از این روش توصیه می‌گردد. در غیر اینصورت، به علت هزینه بالای برق و نگهداری، این روش توصیه نمیگردد.
- تکنولوژی خشک‌کن رادیو فرکانسی
در دو دهه گذشته، با توجه به معرفی سیستم خشک‌کن رادیو فرکانسی، اغلب واحدهای رنگرزی این روش را به دلیل رفع مشکلات قبلی برگزیده‌اند. از مزایای اصلی این روش، می‌توان به مدت زمان کوتاه و ثابت (عموماً بین ۱۵ تا ۵۰ دقیقه بسته به میزان رطوبت) برای تمام محصولات بدون توجه به نوع فشردگی، نمره، سایز، شید رنگ، کنترل دقیق و یکنواخت عملیات و میزان خروج آب بطور ثابت در تمامی بسته‌های نخ تغذیه شده از یک بسته به بسته دیگر و از یک لات به لات دیگر، بدون نیاز به عملیات طولانی‌تر، استفاده از لات‌ها و سایزهای متفاوت بدون تغییر در بهره وری، راندمان بالای انرژی (حدودا ۶۵ تا ۷۰ درصد از کل انرژی مصرفی) بدون انتقال گرما به محیط، عدم تاثیر دما و رطوبت محیط در کیفیت و مدت زمان عملیات خشک کردن، عدم برخورداری از زردی و یا آلودگی به علت استفاده از شیدهای متفاوت، عدم نیاز به برنامه‌ریزی از لحاظ ترتیب عملیات خشک کردن به دلیل سایز و یا رنگ لات، عدم نیاز به آماده‌سازی اولیه گرمایی، عدم ایجاد آلودگی ناشی از جریان هوا بر روی سطح نخ، عدم مهاجرت مواد شیمیایی و یا نرم‌کننده‌ها در محیط خشک‌کن، برخورداری از کیفیت فیزیکی نخ به دلیل مدت زمان کمتر فرآیند، درجه حرارت پایین‌تر و عدم ایجاد استرس در نخ اشاره نمود. همچنین، بدون توجه به نوع بسته، امکان خشک کردن انواع الیاف، نخ، کلاف و پارچه در این سیستم وجود دارد و در بیشتر موارد، برگردان نمودن نخ مورد نیاز نمی‌باشد.
شکل۲- نمونه‌ای از خشک‌کن رادیوفرکانسی
در مقایسه سیستم سریع و رادیو فرکانسی از لحاظ عملیاتی و اقتصادی، در سیستم سریع کریر نخ، مستقیماً از رنگرزی به خشک‌کن منتقل می‌شود، اما، در سیستم رادیو فرکانسی پس از رنگرزی، عملیات آبگیری در دستگاه آبگیر انجام می‌شود. سپس، به خشک‌کن رادیو فرکانسی توسط کارگر منتقل می‌شود و در این حالت، نیروی انسانی بیشتری مورد نیاز است و علیرغم این موضوع، حتی در کشورهای اروپایی که هزینه کارگر بیشتر است، هزینه خشک کردن در سیستم رادیو فرکانسی پائین‌تر می‌باشد.