CS251301B1 - Equipment for energy-saving heating and drying with heat pumps - Google Patents

Equipment for energy-saving heating and drying with heat pumps Download PDF

Info

Publication number
CS251301B1
CS251301B1 CS825916A CS591682A CS251301B1 CS 251301 B1 CS251301 B1 CS 251301B1 CS 825916 A CS825916 A CS 825916A CS 591682 A CS591682 A CS 591682A CS 251301 B1 CS251301 B1 CS 251301B1
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
heat
heating
heat exchanger
drying
energy
Prior art date
Application number
CS825916A
Other languages
Czech (cs)
Other versions
CS591682A1 (en
Inventor
Zdenek Smely
Karel Kolomaznik
Antonin Blaha
Original Assignee
Zdenek Smely
Karel Kolomaznik
Antonin Blaha
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zdenek Smely, Karel Kolomaznik, Antonin Blaha filed Critical Zdenek Smely
Priority to CS825916A priority Critical patent/CS251301B1/en
Publication of CS591682A1 publication Critical patent/CS591682A1/en
Publication of CS251301B1 publication Critical patent/CS251301B1/en

Links

Landscapes

  • Drying Of Solid Materials (AREA)

Abstract

Zařízení řeší problém využití veškeré tepelné energie plynů vystupujících z ohřívacího nebo sušicího prostoru. Jeho podstata spočívá v aspoň dvoustupňové soustavě tvořené tepelnými čerpadly, ohří­ vacími prostory nebo sušírnami, kompresory a na ně napojenými tepelnými výměníky. K pohonu aspoň jednoho z těchto kompresorů jsou v těchto vícestunňových soustavách vestavěný motor anebo expanzní stroj, například turbina, pro přeměnu energie stlačeného plynného media na mechanickou práci.The device solves the problem of utilizing all the thermal energy of gases exiting the heating or drying space. Its essence lies in at least a two-stage system consisting of heat pumps, heating spaces or dryers, compressors and heat exchangers connected to them. To drive at least one of these compressors, these multi-stage systems have a built-in motor or expansion machine, for example a turbine, for converting the energy of the compressed gaseous medium into mechanical work.

Description

Vynález se týká zařízení k energeticky úspornému ohřevu a sušení substrátů nejrůznějšího druhu pomocí tepelných čerpadel.The invention relates to a device for energy-saving heating and drying of substrates of various types using heat pumps.

Ohřevu a sušení jako technologických operací se používá téměř ve všech odvětvích národního hospodářství. Jejich účelem je bud jen uvést substrát - výrobky, polotovary, hmoty - popřípadě i atmosféru v určitém uzavřeném prostoru na potřebnou teplotu - pak jde o ohřev -, anebo snížit podíl vody a jiných těkavých složek či je odstranit vůbec ze substrátů podrobených této operaci - a pak jde o sušení. Obě operace jsou energeticky zpravidla značně náročné, což platí ve zvýšené míře o sušení, poněvadž zde největší podíl spotřebované energie připadá na odpaření kapalné fáze nehledě na to, že je třeba vynaložit tepelnou energii na prohřátí hmoty sušeného substrátu a že je třeba počítat s energií, jež se musí vynaložit na krytí tepelných ztrát. Při sušení jde sice převážně o nízkoúrovňové teplo, avšak i toto se ve velké většině případů vyrábí s využíváním vysoce ušlechtilých druhů energií a paliv. Energetická náročnost sušicího procesu vynikne zvlášt, vezmeme-li v úvahu obrovská množství nejrůznějších substrátů sušených v průmyslu a zemědělství .Heating and drying as technological operations are used in almost all sectors of the national economy. Their purpose is either to bring the substrate - products, semi-finished products, materials - or even the atmosphere in a certain closed space to the required temperature - then it is heating - or to reduce the proportion of water and other volatile components or remove them altogether from the substrates subjected to this operation - and then it is drying. Both operations are usually quite energy-intensive, which is especially true for drying, since the largest share of the energy consumed here is for the evaporation of the liquid phase, regardless of the fact that thermal energy must be spent on heating the mass of the dried substrate and that it is necessary to take into account the energy that must be spent on covering heat losses. Drying mainly involves low-level heat, but even this is produced in the vast majority of cases using highly noble types of energy and fuels. The energy intensity of the drying process stands out especially when we consider the huge amounts of various substrates dried in industry and agriculture.

Dosud známé technologie sušení, spočívající v přímém či nepřímém zahřívání sušených substrátů a v přenášení přitom vzniklých par z prostoru sušárny do atmosféry, byly postupně zdokonalovány s cílem zmenšovat ztráty energie, k nimž docházelo v důsledku zmíněného unikání par bez užití. Přitom je třeba ovšem počítat i se ztrátami v důsledku odvádění tepla kouřovými plyny, sáláním atp., takže celková energetická bilance - zvláště u velkokapacitních sušáren - ukazuje, že tato zařízení pracují s nízkým koeficientem účinnosti.The previously known drying technologies, consisting of direct or indirect heating of the dried substrates and the transfer of the resulting vapors from the drying room to the atmosphere, have been gradually improved with the aim of reducing energy losses resulting from the aforementioned escape of vapors without use. However, losses due to heat dissipation by flue gases, radiation, etc. must also be taken into account, so the overall energy balance - especially for large-capacity dryers - shows that these devices operate with a low efficiency coefficient.

Jeden směr uvedených zdokonalení sleduje využití tepla unikajícího ze sušáren popsaným způsobem, a to tím, že plynná fáze teplonosných látek je vedena do tepelných čerpadel obdobně, jak je obvyklá aplikace těchto termodynamických zařízení při využívání nízkopotenciálního tepla z atmosféry, z říčních toků i přírodních vodních nádrží popřípadě z podzemních prostorů v určité hloubce pod povrchemOne direction of the mentioned improvements follows the utilization of heat escaping from dryers in the described manner, namely by the gaseous phase of heat transfer substances being fed into heat pumps similarly to the usual application of these thermodynamic devices when utilizing low-potential heat from the atmosphere, from river flows and natural water reservoirs or from underground spaces at a certain depth below the surface.

- 2 251 301- 2,251,301

Komprese této plynné fáze, k níž dochází v tepelném čerpadle, si sice vyžádá vynaložení určité mechanické energie, například z elektric kého nebo plynového motoru, avšak umožňuje využití dosud ztrátového odpadního tepla přivedeného na vyšší úroveň jak k opětnému sušení tak k vytápění nebo jinému ohřevu. Při sušicím procesu se vlhký vzduch vystupující ze sušárny po filtraci a po zmíněné kompresi recirkuluje přes tepelný výměník, kde odevzdá část svého tepla do expandéru, popřípadě expanzní turbiny, kde nas.talou expanzí dojde jednak k dodání části síly potřebné pro pohon kompresoru jednak k ochlazení plynu pod saturační teplotu, a tím i ke kondenzaci vodních par na vodu, jež se pak odvádí z okruhu do separátoru. Vysušený vzduch popřípadě plyn se ohřeje v tepelném výměníku tepelného čerpadla na vyšší teplotu pro opětný vstup do sušárny.The compression of this gas phase, which occurs in the heat pump, requires the expenditure of some mechanical energy, for example from an electric or gas engine, but it allows the use of the previously lost waste heat brought to a higher level for both re-drying and heating or other heating. During the drying process, the moist air exiting the dryer after filtration and the aforementioned compression is recirculated through a heat exchanger, where it transfers part of its heat to the expander or expansion turbine, where the resulting expansion both supplies part of the power needed to drive the compressor and cools the gas below the saturation temperature, thereby condensing the water vapor into water, which is then removed from the circuit to the separator. The dried air or gas is heated in the heat exchanger of the heat pump to a higher temperature for re-entry into the dryer.

Tento systém představuje sice podstatné zhospodárnění tepelného sušicího procesu oproti dřívějšímu stavu, avšak neumožňuje využití veškeré tepelné energie plynné fáze vystupující ze sušicího prostoru včetně kondenzačního tepla složek schopných kondenzace za podmínek výměny tepla, například vodní páry. Rovněž v případě, kdy je účelné rozčlenit sušicí popřípadě ohřívací proces na několik větví či stupňů podle toho, zda se požaduje sušení či ohřev za různých teplot nebo za jiných rozrůzněných podmínek, například míry vlhkosti, nelze dosud známými systémy dosáhnout zmíněných vyšších a náročnějších účinků aplikace tepelných čerpadel.Although this system represents a significant cost-effectiveness of the thermal drying process compared to the previous state, it does not allow the use of all the thermal energy of the gas phase emerging from the drying space, including the condensation heat of components capable of condensation under heat exchange conditions, for example water vapor. Also, in the case where it is expedient to divide the drying or heating process into several branches or stages depending on whether drying or heating is required at different temperatures or under other different conditions, for example humidity levels, the previously known systems cannot achieve the aforementioned higher and more demanding effects of the application of heat pumps.

Podle vynálezu se tyto systémy zdokonalí tím, že se v zařízeních s tepelnými čerpadly upraví aspoň dvoustupňové soustavy sestávající z ohřívacích prostorů anebo sušíren aspoň z dvou kompresorů a na ně napojených tepelných výměníků, přičemž k pohonu těchto kompresorů jsou vestavěny jednak motory jednak expanzní stroje, například turbiny, pro přeměnu energie stlačeného plynného media na mechanickou· práci . V zařízeních jsou zabudovány kompresory pro stlačování bučí atmosférického vzduchu, nebo vzduchu, popřípadě plynů vystupujících ze sušáren, na něž jsou napojena výtlačná potrubí vedoucí bud do ohřívacího prostoru popřípadě sušírny nebo do tepelného výměníku. Obdobně, tj. na výstupu z ohřívacích prostorů nebo ze sušíren, jsou upravena sací a dále výtlačná potrubí u kompresorů v dalších stupních, přičemž bučí jsou tepelné výměníky umístěny uvnitř sušíren nebo vně sušíren umístěné tepelné výměníky jsou napojeny naAccording to the invention, these systems are improved by arranging at least two-stage systems in heat pump devices consisting of heating spaces or dryers with at least two compressors and heat exchangers connected to them, whereby both motors and expansion machines, for example turbines, are built in to drive these compressors for converting the energy of the compressed gaseous medium into mechanical work. Compressors are built into the devices for compressing atmospheric air or air or gases exiting the dryers, to which discharge pipes leading either to the heating space or dryer or to a heat exchanger are connected. Similarly, i.e. at the outlet from the heating spaces or dryers, suction and discharge pipes are arranged for compressors in further stages, whereby heat exchangers are located inside the dryers or heat exchangers located outside the dryers are connected to

- 3 251 301 radiátory umístěné uvnitř sušíren^popřípadě ohřívacích prostorů.- 3,251,301 radiators located inside drying rooms or heating rooms.

Při srovnání s dosud známými systémy pro sušení, využívajícími k ohřevu tepelná čerpadla, pracující s vlastním teplonosným me?diem, které cirkuluje v uzavřeném kruhu mezi expandérem a kondenzátorem, se ukazuje přednost zařízení podle vynálezu, jež spočívá v tom, že v něm je možno používat jako teplonosné medium přímo plynnou fázi vystupující ze sušírny, tj. vzduch, vlhký vzduch, vodní páru a působící tudíž v okruhu, který není uzavřen; to umožňuje zjednodušenou konstrukci zařízení a snížení investičních nákladů i tepelných ztrát v sušicím procesu. Kromě toho lze v zařízení podle vynálezu působit na sušené substráty i za zvýšeného tlaku vzduchu či jiného plynného media, vháněného přímo do sušicího, popřípadě ohřívacího prostoru výtlačným potrubím kompresoru. Právě tak je možné provádět sušení i v podtlaku.When compared with previously known drying systems using heat pumps for heating, operating with their own heat transfer medium , which circulates in a closed loop between the expander and the condenser, the advantage of the device according to the invention is that it is possible to use as a heat transfer medium the gaseous phase directly emerging from the dryer, i.e. air, moist air, water vapor and therefore operating in a circuit that is not closed; this allows for a simplified design of the device and a reduction in investment costs and heat losses in the drying process. In addition, in the device according to the invention, it is possible to act on the dried substrates even under increased air pressure or another gaseous medium, blown directly into the drying or heating space through the discharge pipe of the compressor. It is also possible to carry out drying in a vacuum.

Vyšší účinky, jichž se dosahuje zařízením podle vynálezu /B/ ve srovnání s dosud známým jednostupňovým řešením /A/, jsou zřejmé z energetických bilancí v těchto případech přímého i nepřímého ohřevu, které byly provedeny na gottwaldovském pracovišti technologické fakulty Vysokého učení technického v Brně.The higher effects achieved by the device according to the invention /B/ compared to the previously known single-stage solution /A/ are evident from the energy balances in these cases of direct and indirect heating, which were carried out at the Gottwald workplace of the Faculty of Technology of the Brno University of Technology.

251 301251 301

Přímý ohřev substrátu horkým plynným mediem, například vzduchem, přehřátou vodní parou popřípadě jinými plyny:Direct heating of the substrate with a hot gaseous medium, such as air, superheated steam or other gases:

' SS°3t’«TePiota ' SS° 3tTe P iota Tlak Pressure -,- Energie |/druh, množství/ -,- Energy |/type, quantity/ I 1 1 I 1 1 ; dodané /+/ ; delivered /+/

odčerpané /-/ drained /-/ 1. Vstupní hodnoty 1. Input values 1 kg vzduchu 1 kg of air 0° C 0°C 0,1013 MPa 0.1013 MPa 2. Komprese 2. Compression + 134 KJ /mechanická/ + 134 KJ /mechanical/ 3. Nové hodnoty a/ po kompresi b/ odčerpání tepla c/ po odčerpání tepla 3. New values a/ after compression b/ heat extraction c/ after heat extraction 133° C 40° C 133°C 40°C 0,4053 MPa 0,4053 MPa 0.4053 MPa 0.4053 MPa - 94 KJ /tepelná/ - 94 KJ /thermal/ 4. Expanze na tlak původní /vnější atmosféry/ 4. Expansion to the original /outer atmosphere/ pressure 0,1013 MPa 0.1013 MPa - 103 KJ /mechanická na pohon kompresoru/ - 103 KJ /mechanical to drive the compressor/ 5. Výstupní hodnoty 5. Output values 1 kg vzduchu 1 kg of air -62° C -62°C 0,1013 MPa 0.1013 MPa Energetická bilance : 1 η λ τζτ Energy balance: 1 η λ τζτ

/tepelné energie/ + 134 - 103 KJ s +31 KJ /mechanické energ./ takže celkový poměr činí 94 : 3.1 « 3,03/thermal energy/ + 134 - 103 KJ with +31 KJ /mechanical energy/ so the total ratio is 94 : 3.1 « 3.03

Závěr: Na 31 KJ vynaložené energie mechanické připadlo 94 KJ získané energie tepelné, takže vklad 1 KJ mechanické energie přinesl 3,03 KJ tepelné energie.Conclusion: For every 31 KJ of mechanical energy expended, 94 KJ of thermal energy was obtained, so an input of 1 KJ of mechanical energy yielded 3.03 KJ of thermal energy.

251 301251 301

Β/B/

Nepřímý ohřev substrátu sdílením tepla přes stěny zařízení, prostřednictvím radiátorů atp.:Indirect heating of the substrate by sharing heat through the walls of the device, through radiators, etc.:

a. při vstupu meZdia o tlaku rovném vnější atmosféře:a. at the inlet of a medium with a pressure equal to the external atmosphere:

Hmotnost, látka Mass, substance Teplota Temperature Tlak Pressure Energie /druh, množství/ dodané /+/ odčerpané /-/ Energy /type, quantity/ delivered /+/ withdrawn /-/ 1. Vstupní hodnoty 1. Input values 1 kg vodní páry 1 kg of water vapor 110° 110° C C 0,1013 0.1013 MPa MPa 2. První komprese 2. First compression + 170 KJ /mechanická/ + 170 KJ /mechanical/ 3. Nové hodnoty a/ po první kompresi 3. New values and/or after the first compression 200° 200° C _ C _ 0,24 0.24 MPa MPa b/ odčerpání tepla b/ heat extraction - 124 KJ /tepelná/ - 124 KJ /thermal/ c/ po odčerpání tepla c/ after heat extraction 140° 140° C C 0,24 0.24 MPa MPa 4. Druhá komprese 4. Second compression + 105 KJ /mechanická/ + 105 KJ /mechanical/ 5. Nové hodnoty 5. New values a/ po druhé kompresi a/ after the second compression 195° 195° C C 0,4 0.4 MPa MPa b/ odčerpání tepla b/ heat extraction - 2256 KJ /tepelná/ - 2256 KJ /thermal/ c/ po odčerpání tepla /výstupní hodnoty/ c/ after heat extraction /output values/ 1 kg vody 1 kg of water 140° 140° c c 0,4 0.4 MPa MPa Energetická bilance: - /124 + 2256/ KJ /tepelné energie/ = 2380 KJ Energy balance: - /124 + 2256/ KJ /thermal energy/ = 2380 KJ

170 + 105 KJ /mechanic.energ./ = 275 KJ takže celkový poměr činí 2380 : 275 «8,65170 + 105 KJ /mechanical energy/ = 275 KJ so the total ratio is 2380 : 275 «8.65

Závěr: Na 275 KJ vynaložené energie mechanické připadlo 2380 KJ získané energie tepelné, takže vklad 1 KJ mechanické energie přinesl 8,65 KJ tepelné energie /nehledě na možnost dalšího využití výstupního tlaku 0,4 MPa, např. na pohon kompresoru/.Conclusion: For 275 KJ of mechanical energy expended, 2380 KJ of thermal energy was obtained, so the input of 1 KJ of mechanical energy brought 8.65 KJ of thermal energy /regardless of the possibility of further use of the output pressure of 0.4 MPa, e.g. to drive a compressor/.

IAND

251 301251 301

b. při vstupu media z podtlakové sušírny o tlaku 0,04 MPa:b. when the medium enters from a vacuum dryer with a pressure of 0.04 MPa:

Hmotnost, látkaWeight, substance

TeplotaTemperature

TlakPressure

Energie /druh, množství/ dodané /+/ odčerpané /-/Energy /type, quantity/ delivered /+/ drawn off /-/

Vstupní hodnoty kg vodní páryInput values kg water vapor

80° C80°C

0,04 MPa0.04 MPa

2. První komprese + 498 KJ /mechanická/2. First compression + 498 KJ /mechanical/

3. Nové hodnoty a/ po první kompresi b/ odčerpání tepla c/ po odčerpáni tepla3. New values a/ after first compression b/ heat extraction c/ after heat extraction

337° C337°C

140° C140°C

0,4 MPa0.4 MPa

0,4 MPa0.4 MPa

- 2510 KJ /tepelná/- 2510 KJ /thermal/

Druhá komprese + 208 KJ /mechanická/Second compression + 208 KJ /mechanical/

5. Nové hodnoty a/ po druhé kompresi b/ odčerpání tepla c/ po odčerpání tepla /výstupní hodnoty/5. New values a/ after the second compression b/ heat extraction c/ after heat extraction /output values/

248° C248°C

0,4 MPa kg vody0.4 MPa kg of water

140° C140°C

0,4 MPa0.4 MPa

- 2370 KJ /tepelná/- 2370 KJ /thermal/

Energetická bilance: - /2510 + 2370/ KJ /tepelné energie/ = 4880 KJEnergy balance: - /2510 + 2370/ KJ /thermal energy/ = 4880 KJ

498 + 208 KJ /mechanic.energ./ «=. 706 KJ takže celkový poměr činí 4880 : 706 « 6,9498 + 208 KJ /mechanical energy/ «=. 706 KJ so the total ratio is 4880 : 706 « 6.9

Závěr: Na 706 KJ vynaložené energie mechanické připadlo 4880 KJ získané energie tepelné, takže vklad 1 KJ mechanické energie přinesl 6,9 KJ tepelné energie /nehledě na možnost dalšího využití výstupního tlaku 0,4 MPa, např. na pohon kom.presoru/.Conclusion: For 706 KJ of mechanical energy expended, 4880 KJ of thermal energy was obtained, so the input of 1 KJ of mechanical energy brought 6.9 KJ of thermal energy /regardless of the possibility of further use of the output pressure of 0.4 MPa, e.g. to drive a compressor/.

-7 2S1 301-7 2S1 301

Na výkrese jsou uvedeny 3 příklady provedení vynálezu ve schematických řezech, přičemž obr. 1 znázorňuje zařízení o dvou stupních a s kombinací přímého ohřevu v první sušírně s nepřímým ohřevem v druhé sušírně, obr. 2 znázorňuje rovněž dvoustupňové zařízení s jedinou sušírnou s dvěma vestavěnými radiátory a na obr. 3 je znázorněno třístupňové zařízení opět s jednou sušírnou, avšak se třemi vestavěnými radiátory.The drawing shows 3 examples of embodiments of the invention in schematic sections, with Fig. 1 showing a two-stage device with a combination of direct heating in the first dryer with indirect heating in the second dryer, Fig. 2 also showing a two-stage device with a single dryer with two built-in radiators, and Fig. 3 showing a three-stage device again with one dryer, but with three built-in radiators.

Obr. 1. První sací potrubí 1. pro přívod atmosférického vzduchu ústí do prvního kompresoru 2^, na nějž je napojeno první výtlačné potrubí _3 vedoucí ohřátý stlačený vzduch do sušírny _4, v níž jsou rozloženy hmoty 4a určené k vysoušení. Z prostoru nad těmito hmotami 4a vychází sací potrubí 5a pro přívod vzduchu ochuzeného o teplo odevzdané hmotám 4a a obohaceného o vodu a těkavé komponenty vypařené z hmot 4a do druhého kompresoru 5. Odtud je vedeno druhé výtlačné potrubí 2»ústící uvnitř ohřívacího prostoru 8_, který je opatřen otvorem 8b pro únik těkavých komponentů, do tepelného výměníku 9./ a pokračující spojkou 7a do turbiny 10, upravené na hřídeli 11 spolu s prvním kompresorem _2 a s druhým kompresorem 5. Týž hřídel 11 je spojen převodem 12 s motorem 13, zatímco turbina 10 je odvodní trubicí 14a spojena se separátorem 14 pro odstraňování vody kondenzované z plynného média při ochlazení a kondenzaci.Fig. 1. The first suction pipe 1 for supplying atmospheric air opens into the first compressor 2^, to which is connected the first discharge pipe _3 leading the heated compressed air to the dryer _4, in which the materials 4a intended for drying are distributed. From the space above these masses 4a, a suction pipe 5a emerges for supplying air depleted of heat given off to the masses 4a and enriched with water and volatile components evaporated from the masses 4a to the second compressor 5. From there, a second discharge pipe 2 is led, opening inside the heating space 8_, which is provided with an opening 8b for the escape of volatile components, to the heat exchanger 9./ and continuing via a coupling 7a to the turbine 10, arranged on a shaft 11 together with the first compressor _2 and the second compressor 5. The same shaft 11 is connected by a gear 12 to a motor 13, while the turbine 10 is connected by a discharge pipe 14a to a separator 14 for removing water condensed from the gaseous medium during cooling and condensation.

V sušírně 4^ rozložené hmoty 4a se ohřívají vzduchem vháněným tam z prvního kompresoru 2, v němž dochází k jeho kompresi a zvýšení teploty. Tím nastává i vypařování vody a těkavých komponentů z hmot 4a rozložených v sušírně _4, jež se tím zároveň postupně vysoušejí. Vzduch odváděný sacím potrubím 5a je v druhém kompresoru _5 dále stlačován a zároveň je tím zvyšována jeho teplota, takže prostřednictvím druhého výtlačného potrubí 7_ se přenáší do druhého tepelného výměníku 9b zvýšená teplota, která způsobuje nepřímý ohřev hmot 8a obklopujících tento tepelný výměník 9. Pokud je v nich ještě voda nebo jiné těkavé komponenty vypařují se a unikají otvorem 8b v plášti ohřívacího prostoru £5. V tepelném výměníku 2 se sníží teplota vzduchu, který v turbině 10 expanduje na tlak blízký vnější atmosféře; tato expanze dodá část síly potřebné pro pohon obou kompresorů 2, 5j? zbytek síly dodá motor 13. Expanze zároveň ochladí vzduch pod saturační hodnotu, což způsobí, že voda odstraněná ze hmot 4a rozložených v sušírně 4 se kondenzuje a odvádí se z okruhuIn the dryer 4^ the decomposed materials 4a are heated by air blown in from the first compressor 2, in which it is compressed and the temperature increases. This also causes the evaporation of water and volatile components from the materials 4a decomposed in the dryer _4, which are gradually dried at the same time. The air discharged through the suction pipe 5a is further compressed in the second compressor _5 and its temperature is increased at the same time, so that through the second discharge pipe 7_ the increased temperature is transferred to the second heat exchanger 9b, which causes indirect heating of the materials 8a surrounding this heat exchanger 9. If there is still water or other volatile components in them, they evaporate and escape through the opening 8b in the shell of the heating space £5. In the heat exchanger 2, the temperature of the air is reduced, which expands in the turbine 10 to a pressure close to the external atmosphere; this expansion will supply part of the power required to drive both compressors 2, 5j? the rest of the power will be supplied by the motor 13. At the same time, the expansion will cool the air below the saturation value, which will cause the water removed from the masses 4a decomposed in the dryer 4 to condense and be removed from the circuit

- 8 trubicí 14a do separátorů 14. 2Sí 301- 8 tubes 14a into separators 14. 2Sí 301

Ohřívací prostor £ může být uspořádán obdobně jako sušírna £, pokud bude třeba pouhý ohřev nahradit sušením a naopak sušírna £ může obdobně změněným uspořádáním být upravena k pouhému ohřevu. Podle potřeby lze pak různě kombinovat přímý ohřev s nepřímým tak, že se nahrazuje tepelný výměník 2 tím, že se teplý plyn nebo vzduch vhání pod tlakem přímo do prostoru sušírny nebo že atmosférický vzduch je v podtlaku nasáván do prostoru sušírny, za níž je teprve v činnosti kompresor.The heating space £ can be arranged similarly to the dryer £, if it is necessary to replace mere heating with drying, and conversely the dryer £ can be similarly modified to be adapted for mere heating. As needed, direct heating can then be combined in various ways by replacing the heat exchanger 2 by forcing warm gas or air under pressure directly into the dryer space or by drawing atmospheric air under vacuum into the dryer space, after which the compressor is only in operation.

Obr. 2 znázorňuje jiné řešení dvoustupňového sušicího nebo ohřevného procesu, přičemž však oba stupně jsou upraveny pro funkci v jednom sušicím resp. ohřívacím prostoru. Do sušírny £ ústí přívod £ plynného media, k jehož odvádění je upraveno první sací potrubí £ ústící do prvního kompresoru 2, na který je napojeno první výtlačné potrubí 2a vedoucí do prvního tepelného výměníku 9a uvnitř sušírny £. Odtud je upraveno druhé sací potrubí 5a do druhého kompresoru £, na nějž navazuje druhé výtlačné potrubí T_ vedoucí do druhé tepelného výměníku 9b umístěného rovněž uvnitř sušírny £. Též zde - obdobně jako v případě podle obr. 1 - je upravena spojka 7a pro přívod plynného media z druhého tepelného výměníku 9b do turbiny 10 a dále je vše stejné jako v prvním popsaném řešení.Fig. 2 shows another solution of a two-stage drying or heating process, however, both stages are adapted to function in one drying or heating space. A supply £ of gaseous medium flows into the dryer £, for the discharge of which a first suction pipe £ is arranged, flowing into the first compressor 2, to which a first discharge pipe 2a leading to the first heat exchanger 9a inside the dryer £ is connected. From there, a second suction pipe 5a is arranged to the second compressor £, to which a second discharge pipe T_ leading to the second heat exchanger 9b also located inside the dryer £ is connected. Here too - similarly to the case according to Fig. 1 - a coupling 7a is arranged for the supply of gaseous medium from the second heat exchanger 9b to the turbine 10 and everything else is the same as in the first described solution.

Obr. 3 ukazuje příklad třístupňového sušicího nebo ohřevného procesu. Do sušírny £ ústí přívod £ plynného media, k jehož odvádění je upraveno první sací potrubí £ ústící do prvního kompresoru _2, na který je napojeno první výtlačné potrubí 2a vedoucí do prvního tepelného výměníku 9a umístěného vně sušírny £ a spojeného s radiáto rem 9d, uloženým uvnitř sušírny £. Z prvního tepelného výměníku 9a vede druhé sací potrubí 5a do druhého kompresoru £, na nějž navazuje druhé výtlačné potrubí ]_, vedoucí do druhého tepelného výměníku 9b umístěného rovněž vně sušírny £ a spojeného s radiátorem 9e, uloženým uvnitř sušírny £. Z druhého tepelného výměníku 9b vede třetí sací potrubí 6a do třetího kompresoru £, na nějž navazuje třetí výtlač né potrubí 7fe vedoucí do třetího tepelného výměníku 9c, umístěného též vně sušírny £. Také v tomto příkladě provedení vynálezu - obdobně jako v obou předcházejících příkladech - je upravena spojka 7a oro přívod plynného media z třetího tepelného výměníku 9c do turbiny 10 a dále je vše stejné jako v prvním popsaném řešení.Fig. 3 shows an example of a three-stage drying or heating process. A gaseous medium feed £ flows into the dryer £, for the removal of which a first suction pipe £ is arranged, flowing into the first compressor _2, to which a first discharge pipe 2a is connected, leading to the first heat exchanger 9a located outside the dryer £ and connected to a radiator 9d, located inside the dryer £. From the first heat exchanger 9a, a second suction pipe 5a leads to the second compressor £, to which a second discharge pipe ]_ follows, leading to a second heat exchanger 9b also located outside the dryer £ and connected to a radiator 9e, located inside the dryer £. From the second heat exchanger 9b, a third suction pipe 6a leads to the third compressor £, which is connected to a third discharge pipe 7fe leading to the third heat exchanger 9c, also located outside the dryer £. Also in this embodiment of the invention - similarly to the two previous examples - a coupling 7a is provided for the supply of the gaseous medium from the third heat exchanger 9c to the turbine 10 and everything else is the same as in the first described solution.

251 301251 301

Ke konstrukci zařízení obecně je třeba dodat, že není rozhodu jící, zda sušené substráty jsou umístěny na dopravnících, v kontěj nerech či uloženy volně nebo jinak umístěny. Ohřev je v sušárnách^ popřípadě vytápěných prostorech prováděn radiátory nebo stěnami su šáren otopného zařízení, které tu zastávají funkci radiátorů. Více stupňovité uspořádání pak umožňuje různé kombinace přímého a nepři mého ohřevu podle účelu ohřevu popřípadě podle druhů a vlastností sušených materiálů.It should be added to the general design of the device that it is not decisive whether the dried substrates are placed on conveyors, in containers or stored loose or otherwise placed. Heating is carried out in the dryers or heated spaces by radiators or by the walls of the dryers of the heating device, which here perform the function of radiators. A multi-stage arrangement then allows various combinations of direct and indirect heating according to the purpose of heating or according to the types and properties of the materials being dried.

PŘEDMĚT VYNÁLEZUSUBJECT OF THE INVENTION

Claims (3)

PŘEDMĚT VYNÁLEZUSUBJECT OF THE INVENTION 251 301251 301 1. Zařízení k energeticky úspornému ohřevu a sušení pomocí tepelných čerpadel napojených na zdroje odpadního, atmosférického a/nebo jiného nevyužitého tepla, vyznačující se tím, že sestávají z aspoň jednoho ohřívacího prostoru /8/ a/nebo sušírny /4/, tvořících spolu s aspoň dvěma kompresory /2, 5, 6/ a na ně napojenými tepelnými výměníky /9, 9a, 9b, 9c/ aspoň dvoustupňové soustavy, přičemž k pohonu aspoň jednoho z těchto kompresorů /2, 5, 6/ jsou v těchto vícestupňových soustavách vestavěny motor /13/ a/nebo expanzní stroj, například turbina /10^ pro přeměnu energie stlačeného plynného media na mechanickou práci.An apparatus for energy-efficient heating and drying by means of heat pumps connected to waste, atmospheric and / or other unused heat sources, characterized in that they consist of at least one heating space (8) and / or a drying oven (4) forming together with at least two compressors (2, 5, 6) and heat exchangers connected thereto (9, 9a, 9b, 9c) of at least a two-stage system, which are built-in to drive at least one of these compressors (2, 5, 6) in these multistage systems a motor (13) and / or an expansion machine, for example a turbine (10) for converting the energy of the compressed gaseous medium into mechanical work. 2. Zařízení podle bodu 1, vyznačující se tím, že první sací potrubí /1/ pro přívod atmosférického vzduchu nebo*plynného media přenášející teplo, ústí do prvního kompresoru /2/, na nějž je napojeno první výtlačné potrubí /3,- 2a/ vedoucí do ohřívacího prostoru^ popřípadě sušírny /4/ bud přímo,nebo do tepelného výměníku /9, 9a/ tam umístěného anebo do tepelného výměníku /9a/ umístěného mimo ohřívací prostor, popřípadě sušírnu /4/, avšak napojeného na radiátor /9d/ tam umístěný pomocí potrubí s nuceným oběhem teplonosného media, zatímco druhé sací potrubí /5a/ vede bud z ohřívacího prostoru popřípadě sušírny /4^ nebo z prvního tepelného výměníku /9a/ do druhého kompreso ru /5/, z něhož pokračuje druhé výtlačné potrubí /7/ bud přímo do sušírny /4, nebo do tepelného výměníku /9b/ uvnitř ohřívacího prostoru /8/, přičemž odsud vede spojka /7a/ k expanzi stlačeného tepelného média do turbiny /10/, v níž je upraven hřídel /11/ k přenosu rotačního pohybu jak z turbiny /10/, tak z motoru /13/ do kompresorů /2, 5/.Device according to claim 1, characterized in that the first suction line (1) for supplying atmospheric air or heat transfer gas flows into a first compressor (2) to which the first discharge line (3, 2a) is connected. leading directly to the heating chamber or dryer (4) or to a heat exchanger (9, 9a) placed there or to a heat exchanger (9a) located outside the heating chamber or dryer (4) but connected to a radiator (9d) there located by means of a forced-circulation piping of the heat transfer medium, while the second suction line (5a) runs either from the heating space or drying chamber (4) or from the first heat exchanger (9a) to the second compressor (5) from which the second discharge line (7) either directly to the drier (4) or to the heat exchanger (9b) within the heating space (8), from where the coupling (7a) leads to the expansion of the compressed heat m A medium for a turbine (10) in which a shaft (11) is provided for transmitting rotational movement from both the turbine (10) and the engine (13) to the compressors (2,5). 3. Zařízení podle bodu 1 a 2( vyznačující se tím, že mezi tepelným výměníkem /9b/, do nějž ústí druhé výtlačné potrubí /7/, a spojkou /7a/ vedoucí do turbiny /10/ je zařazeno třetí sací potrubí /6a/ . s třetím kompresorem /6/, z něhož vede třetí výtlačné potrubí /TniDevice according to Claims 1 and 2 ( characterized in that a third suction pipe (6a) is arranged between the heat exchanger (9b) into which the second discharge pipe (7) opens and the coupling (7a) leading to the turbine (10). with a third compressor (6) from which a third discharge line (Tni) extends 11 251 301 do tepelného výměníku /9c/, umístěného vně nebo uvnitř sušírny^ popřípadě ohřívacího prostoru /4/, zatímco hřídel /11/ je upraven k přenosu rotačního pohybu jak z turbiny /10/^ tak z motoru /13/ té do třetího kompresoru /6/, přičemž na tepelné výměníky /9b, 9c/, umístěné vně. sušírny popřípadě ohřívacího prostoru /4/ jsou nápoje ny radiátory /9e, 9f/ pomocí potrubí s nuceným oběhem teplonosného11 251 301 to a heat exchanger (9c) located outside or inside the drying chamber (4), while the shaft (11) is adapted to transmit rotational movement from both the turbine (10) and the engine (13) to the third one. of the compressor (6), wherein outside the heat exchangers (9b, 9c). driers or heating space (4) are beverages with radiators (9e, 9f) by means of forced circulation piping
CS825916A 1982-08-09 1982-08-09 Equipment for energy-saving heating and drying with heat pumps CS251301B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS825916A CS251301B1 (en) 1982-08-09 1982-08-09 Equipment for energy-saving heating and drying with heat pumps

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS825916A CS251301B1 (en) 1982-08-09 1982-08-09 Equipment for energy-saving heating and drying with heat pumps

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CS591682A1 CS591682A1 (en) 1986-11-13
CS251301B1 true CS251301B1 (en) 1987-06-11

Family

ID=5405038

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS825916A CS251301B1 (en) 1982-08-09 1982-08-09 Equipment for energy-saving heating and drying with heat pumps

Country Status (1)

Country Link
CS (1) CS251301B1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
CS591682A1 (en) 1986-11-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4194296A (en) Vacuum drying kiln
CN104792065A (en) Heat pump system for heating drying medium and recovering waste heat in stepped mode
JPS58501473A (en) Method and apparatus for reducing start-up losses, increasing the available output and improving control capabilities of thermal power plants
WO2015011497A2 (en) System, method and apparatus
WO2013115073A1 (en) Energy-saving device and energy-saving method which utilize self-heat recuperation
US11506057B2 (en) Tesla-type turbine, method for operating a Tesla-type turbine, apparatus for converting thermal energy into mechanical energy, method for converting thermal energy into mechanical energy and method for converting thermal energy into electrical energy
WO2020127023A1 (en) Heat pump apparatus and district heating network comprising a heat pump apparatus
SE1050552A1 (en) Heat exchange systems
JP5568838B2 (en) Industrial drying system
JP5615020B2 (en) Drying equipment with continuous box dryer
CS251301B1 (en) Equipment for energy-saving heating and drying with heat pumps
EP3821112B1 (en) System and method for increasing power output from an organic vapor turbine
US2496602A (en) Air-conditioning system
KR20170105659A (en) Dehimidifier by used heat pump with switch fuction of condenser
CN115540578A (en) Heat pump type indirect drying device
JP7543324B2 (en) Air conditioning equipment
CN222698138U (en) Drying device
JP5347685B2 (en) Industrial heating system
CN114933404A (en) Multistage energy-saving closed dehumidification heat pump system
JP5515421B2 (en) Industrial heating system
RU2121747C1 (en) Hydrogen drier for electric generator cooling system
RU2219449C1 (en) Beet pulp drying plant
KR900000532B1 (en) Heat pump dryer
EP1998128A1 (en) System for organic substances dehydration at low temperature and vacuum conditions
US20250297805A1 (en) Heat pipe dryer with oscillating heat pipe energy recovery unit and method of use