Verfahren zur thermischen Behandlung feuchten Gutes mit Luft und Einrichtung zur Ausübung dieses Verfahrens. Wird feuchtes Gut durch Zuführung von Wärme getrocknet, so nimmt es eine verhält nismässig hohe Temperatur an, was oft bei der weiteren Verarbeitung des Trockengutes nachteilig ist: Ausserdem geht Wärme ver loren.
Beide Nachteile werden vermieden, wenn man -gemäss dem Verfahren nach der Erfin dung eine thermische Behandlung feuchten Gutes, d.
h, nicht nur seine Beheizung, son dern auch seine Abkühlung unter Um gebungstemperatur, mit einer Luft-Wärme- pumpen@gruppe, System Kompression-aEgpan- sion, in der Weise vornimmt, dass die von .der Wärmepumpengruppe abgegebene Wärme zur Beheizung des Gutes und die von der Wärme pumpend uppe aufgenommene Umweltwärme zur Abkühlung des getrockneten Gutes unter Umgebungstemperatur benützt wird.
Die Einrichtung zur Ausübung des er- findungsgemässen Verfahrens weist einen mit in Wanderung,sTichtung des Gutes hinterein ander angeordneten Heiz- und Küh@lvorrich- Lungen versehenen Behälter als Trockner und Kühler für das ihn durchwandernde Gut auf, ferner einen Verdichter, der die Heizvorrich tung mit warmer Luft versorgt, eine Ent spannungsturbine, die dazu beiträgt, die Kühlvorrichtung mit kalter Luft zu versor gen,
Wärmeaustauschapparate zur Herab setzung der Temperatur,der Kühlluft für das erwärmte Gut und Wärmeaustauschapparate zur Vorwärmumg der Heizluft sowie Regu lierorgane zur Temperaturregelung, zur Ver teilung und zur Umleitung .der einzelnen Sträme.
An Hand der Zeichnung, .die eine bei spielsweise Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens mach der Erfindung darstellt, wird auch das Verfahren beispielsweise er läutert.
A ist ein Behälter zur Aufnahme des zu behandelnden feuchten Gutes, z. B. Getreide, <I>B, C, D</I> sind WärmeaustauscheT, <I>E, F,</I> G ist eine Wärmepumpengruppe auf gemeinsamer Welle, und zwar ist E ein Verdichter, Feine Entspannungsturbine und G ein Antriebs motor, hier ein Elektromotor.
Das zu behandelnde Gut tritt oben bei 1 in den Behälter A ein, wandert nach unten und verlässt ihn bei 2. Dabei wird es zuerst beheizt und nach Absenkung in den untern Teil des Behälters A .gekühlt. Heizung und Kühlung erfolgen durch Luft. Die Heizluft wird durch gelochte, von rechts kommende Rohre 3 im obern Teil des Behälters A eingeführt, wäh rend die entstehenden feuchten Schwaden durch ebensolche Rohre 4 abziehen können.
Die Kühlluft tritt im untern Teil des Behäl ters A durch ähnliche Rohre 5 ein und wird zwecks möglichst tiefer Abkühlung des Gutes im Gegenstrom von unten nach oben durch das Gut getrieben; sie verlässt zum Teil ,den Behälter A durch die gelochten Rohre 6 und wird, wie nachher beschrieben, im Wärme pumpenprozess wieder verwendet.
Die Schwa den ziehen durch die Leitung 7 über einen Staubabscheider H durch den Vorwärmer C und geben dort ihre Wärme an aus dem Küh ler B durch Leitung 8 kommende Kaltluft ab, um durch Leitung 9 die Anlage zu ver lassen. Diese Kaltluft kommt von der Expan sionsturbine F, der sie durch Leitung 10 einen mit Wasserkühlung versehenem Kühler D und Leitung 11 zuströmt.
Von dieser Lei- tung 11 zweigt eine Leitung 12 ab, die Luft vom Kühler D her unmittelbar zum Kühler B führt, wo sie in Wärmeaustausch mit der tiefgekühlten Abluft der Turbine F gerät und dann durch Leitung 13 zur Kühlvo.rrich- tung 5 des Behälters A strömt. Eine Leitung 14 mit Schaltorgan 15 gestattet die Umschal- tung der im Vorwärmer C ausgenutzten Schwaden nach Leitung 11.
Eine Umfüh- runbleiturig 16 mit Schaltorgan 17 gestattet die Umgehung der Kühlvorrichtung 5 und Führung der Kaltluft unmittelbar in die Ab- luftleitun:g 18, in die ein Ventilator J einge baut ist. Dieser drückt sie je nach Stellung des Schaltorganes 19 entweder in den Strahl apparat K zwecks Beimischung mit der Wärmeipumpenluft oder ins Freie. Die Zu teilung dieser Luft kann von Hand oder selbsttätig erfolgen.
Bei genügender Druck- erzeugung kann der Stra.h,lapparat entbehr lich werden. Die Abluft kann auch zwecks Wärmerückgewinnung einer Vorstufe 20 des Vorwärmers C zugedrückt werden.
Die Wirkungsweise der Einrichtung ist wie folgt: Atmosphärische Luft wird in dem mit Wasser beaufschlagten Kühler D vorge kühlt und expandiert hierauf in der Turbine F, z. B. auf 0,572 ata und - 8 C. Mit dieser kalten, unter Unterdruck stehenden Wärme pumpenluft wird nun über den Kühler D ge leitete, atmosphärische Luft, .die durch Lei tung 12 unmittelbar zum Luftkühler B strömt, auf z.
B. -I- 5 C abgekühlt und entfeuchtet Siphonablauf 21 - und der Kühlvor richtung 5 des Behälters A zugeführt. Damit die in .der Turbine F zu Schnee gewordene Feuchtigkeit den Luftkühler B nicht ver stopft, wird die Luftgeschwindigkeit auf beiden Seiten der Rohre so gewählt, dass die Rohroberfläche selbst auch am Kühlerende mit - 8 C Eintritt und -I- 5 C Austritt über<B>O' C</B> bleibt,
so dass der anfallende Schnee schmilzt und als Kondensat bei 21' über einen Siphon oder dergleichen dem System entzogen werden kann. Bei .diesem Kühlvor gang hat sich die Turbinenabluft von - 8 C auf -I- 9" C aufgewärmt. Eine weitere Erwär mung auf 30 C erfolgt im VoTwärmer C durch die den Behälter A durch die Rohre 4 verlassenden Schwaden von 40 C, welche sich dabei auf 25 C abkühlen.
Die so in B und C vorgewärmte und unter Unterdruck stehende Wärm-epumpenluft wird nun vom Verdichter E angesaugt und wieder auf Atmosphärendruck verdichtet, wobei sie sich z. B. auf 123 C erwärmt.
Da das Druck verhältnis der Wärmepumpengruppe durch die gewünschte Kühllufttemperatur in Lei tung 13: festgelegt wird, erfordert die Anpas sung :der Heizluft beim Eintritt in die Heiz- vorrichtung 3 eine besondere Massnahme, die in der Anordnung des Strahlappa-rates K be steht. Wenn z.
B. die Heiztemperatur von 123 C zu hoch ist, saugt der Strahlapparat die Abluft von 2'7 C des Gutkühlers aus Lei- tu@ng 18 ab und mischt sie der vom Verdich ter E kommenden Wärmepumpenluft mit Hilfe des Schaltorganes 19 selbsttätig oder von Hand in einer solchen Menge bei, dass die 3'lischtemperatur beim Eintritt in die Heiz vorriohtung 3 ,die gewünschte Höhe, z. B. 85 C, hat.
Die Überschüssige Luft wird bei 22 durch den Ventilator J ins Freie ausge- stossen oder zwecks Wärmerückgewinnung über Leitung 23 der Vorstufe 20,des Vorwär- rners C zugedrückt.
Wird die Gutkühlung nicht gebraucht, so wird mittels des Umschaltorganes 17 und der TTmführüngsleitung 16 die Kühlluft am Be hälter A vorbeigeleitet.
Ein weiteres Regelorgan 15 ermöglicht die Umstellung des "offenen" Wärmepum- penbetriebes in einen "geschlossenen" oder in beliebige Zwischenstellungen, wobei die Um laufluf t über Leitung 14 wieder der Turbine F zugeleitet wird. Diese Schaltung kann-dann erwünscht sein, wenn das Gut nur beheizt und nicht getrocknet oder nur teilweise ge trocknet werden muss.
Der Wärmepumpenprozess kann auch, statt mit Unterdruck, mit Überdruck durchgeführt werden. Die bei atmosphärisch betriebenem Behälter A unter Überdruck stehende Heiz- Luft vom Verdichter E überträgt dann ihre Heizwärme über einen Wärmeaustaueeher auf atmosphärische Luft, welche nun dem Behäl ter A zugedrückt wird. Anderseits kann die auf Atmosphäre entspannte Heizluft nun in unmittelbarem Kontakt der Kühlvorrichtung 5 zuströmen.
Am Prinzip ist damit nichts ge ändert; an Stelle der Kälteübertragung nach der Turbine auf atmosphärischeIntft tritt die Heizwämmeübertragung nach der Verdichtung auf atmosphärische Luft.
Bei der "offenen" Wärmepumpe ,sind keine besonderen Elüssigkeitsabscheider nötig wie bei der geschlossenen Ausführung, und es wird die Schwa & nwärme wenigstens teil- weise doch wieder nützlich dem Pro.zess zuge führt.
Man hat also mit dieser Einrichtung die Möglichkeit, mittels Wärmepumpe Gut zu trocknen und unter Umgehungstemperatur zu kühlen oder auch das Gut nur zu beheizen, wobei in allen Fällen der Vomteil der Wärme- pumpe, Umweltwärme dem System zuzufüh ren, günstig zur Auswirkung kommt.
Der Antriebsmotor G,der W'ärmepumpen gruppe weist eine Drehzahlverstellmöglich- keit auf.
Process for the thermal treatment of moist material with air and equipment for carrying out this process. If moist material is dried by adding heat, it takes on a relatively high temperature, which is often disadvantageous in the further processing of the dry material: In addition, heat is lost.
Both disadvantages are avoided if, according to the method according to the invention, a thermal treatment of moist goods, d.
h, not only its heating, but also its cooling below the ambient temperature, with an air-heat pump group, compression-tensioning system, in such a way that the heat given off by the heat pump group is used to heat the goods and the ambient heat absorbed by the heat pump unit is used to cool the dried material below ambient temperature.
The device for carrying out the method according to the invention has a container provided with heating and cooling devices arranged one behind the other as a dryer and cooler for the goods moving through it, and also a compressor which controls the heating device supplied with warm air, a relaxation turbine that helps to supply the cooling device with cold air,
Heat exchange devices to reduce the temperature, the cooling air for the heated goods and heat exchange devices to preheat the heating air as well as regulators for temperature control, distribution and redirection of the individual streams.
With reference to the drawing,. Which represents a device for performing the method at example of the invention, the method is also explained, for example.
A is a container to hold the moist material to be treated, e.g. B. Grain, <I> B, C, D </I> are heat exchangesT, <I> E, F, </I> G is a heat pump group on a common shaft, namely E is a compressor, Feine expansion turbine and G is a Drive motor, here an electric motor.
The material to be treated enters container A at the top at 1, moves downwards and leaves it at 2. It is first heated and, after being lowered into the lower part of container A, cooled. Air is used for heating and cooling. The heating air is introduced through perforated pipes 3 coming from the right in the upper part of the container A, while the resulting damp vapor can be drawn off through pipes 4 of this type.
The cooling air occurs in the lower part of Behäl age A through similar tubes 5 and is driven in countercurrent from bottom to top through the material for the purpose of cooling the material as deep as possible; it partially leaves the container A through the perforated tubes 6 and is, as described below, reused in the heat pump process.
The Schwa pull through the line 7 via a dust separator H through the preheater C and there give their heat to cold air coming from the Küh ler B through line 8 in order to leave the system through line 9. This cold air comes from the expansion turbine F, to which it flows through line 10 to a water-cooled cooler D and line 11.
A line 12 branches off from this line 11, which leads air from the cooler D directly to the cooler B, where it exchanges heat with the deep-frozen exhaust air from the turbine F and then through line 13 to the cooling device 5 of the container A flows. A line 14 with a switching element 15 allows the steam used in the preheater C to be switched to line 11.
A bypass circuit 16 with switching element 17 allows the cooling device 5 to be bypassed and the cold air to be guided directly into the exhaust air duct 18, in which a fan J is built. This pushes it depending on the position of the switching element 19 either in the jet apparatus K for the purpose of admixture with the heat pump air or out into the open. This air can be distributed manually or automatically.
With sufficient pressure generation, the jet apparatus can be dispensed with. The exhaust air can also be compressed to a preliminary stage 20 of the preheater C for the purpose of heat recovery.
The operation of the device is as follows: Atmospheric air is pre-cooled in the water-loaded cooler D and then expands in the turbine F, z. B. to 0.572 ata and - 8 C. With this cold, underpressure heat pump air is now directed through the cooler D ge, atmospheric air, .the device 12 flows through Lei device directly to the air cooler B, on z.
B. -I- 5 C cooled and dehumidified siphon drain 21 - and the Kühlvor direction 5 of the container A is supplied. So that the moisture that has turned into snow in the turbine F does not clog the air cooler B, the air speed on both sides of the pipes is chosen so that the pipe surface itself at the cooler end with -8 C inlet and -I- 5 C outlet above < B> O 'C </B> remains,
so that the resulting snow melts and can be withdrawn from the system as condensate at 21 'via a siphon or the like. During this cooling process, the turbine exhaust air has warmed up from -8 C to -I- 9 "C. A further heating to 30 C takes place in VoTwärmer C through the vapors of 40 C leaving container A through pipes 4, which are cool to 25 ° C.
The heat pump air, preheated in B and C and under negative pressure, is now sucked in by compressor E and compressed again to atmospheric pressure. B. heated to 123 C.
Since the pressure ratio of the heat pump group is determined by the desired cooling air temperature in line 13:, the adjustment: the heating air upon entry into the heating device 3 requires a special measure which is the arrangement of the jet apparatus K. If z.
For example, if the heating temperature of 123 C is too high, the jet device sucks the exhaust air of 27 C from the material cooler from line 18 and mixes it with the heat pump air coming from the compressor E using the switching element 19 automatically or by hand in such an amount that the 3'lisch temperature on entering the heating vorriohtung 3, the desired level, z. B. 85 C.
The excess air is expelled into the open at 22 by the fan J or is pressed in via line 23 of the preliminary stage 20, the preheater C, for the purpose of heat recovery.
If the product cooling is not needed, the cooling air at the container A is bypassed by means of the switching element 17 and the TTmleitüngsleitung 16.
Another control element 15 enables the "open" heat pump operation to be switched to a "closed" or any intermediate position, with the circulating air being fed back to the turbine F via line 14. This circuit can be desirable when the item only has to be heated and not dried or only partially dried.
The heat pump process can also be carried out with positive pressure instead of negative pressure. The heated air from the compressor E, which is under overpressure when the container A is operated at atmospheric pressure, then transfers its heat via a heat exchanger to the atmospheric air, which is now closed to the container A. On the other hand, the hot air relaxed to atmosphere can now flow in direct contact with the cooling device 5.
This does not change the principle; Instead of the transfer of cold after the turbine to atmospheric air, heat transfer occurs after the compression to atmospheric air.
With the "open" heat pump, no special liquid separators are necessary as with the closed version, and the swan heat is at least partially fed back into the process.
With this device you have the possibility to dry the goods by means of a heat pump and to cool them at bypass temperature or to just heat the goods, whereby in all cases the part of the heat pump, which supplies environmental heat to the system, has a beneficial effect.
The drive motor G of the heat pump group has a speed adjustment facility.