CS251301B1

CS251301B1 - Device for energy-saving heating and drying by means of heat pumps

Info

Publication number: CS251301B1
Application number: CS825916A
Authority: CS
Inventors: Zdenek Smely; Karel Kolomaznik; Antonin Blaha
Original assignee: Zdenek Smely; Karel Kolomaznik; Antonin Blaha
Priority date: 1982-08-09
Filing date: 1982-08-09
Publication date: 1987-06-11
Also published as: CS591682A1

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 recovery all the thermal energy of the gases exiting heating or drying space. His the essence is at least two-stage heat pump system dryers, compressors and heat exchangers connected to them. To drive at least one of these compressors they are in these multistage systems built-in motor or expansion machine for example, a turbine for energy conversion compressed gaseous medium to 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 the energy-efficient heating and drying of substrates of various kinds by means of 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, masses - or even the atmosphere in a certain confined space to the required temperature - then to heat - or to reduce the proportion of water and other volatile components or remove them at all from the substrates subjected to this operation. then it's about drying. Both operations are generally very energy intensive, which is increasingly desirable for drying, since the largest part of the energy consumed is due to the evaporation of the liquid phase, regardless of the need to heat energy to heat the mass of the dried substrate and energy, which must be spent to cover heat losses. While drying is mostly low-level heat, this is also produced in the vast majority of cases using high-grade energy and fuel. 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 hitherto known drying technologies, consisting in direct or indirect heating of the dried substrates and in transferring the resulting vapors from the dryer space to the atmosphere, have been progressively improved in order to reduce the energy losses due to said vapor leakage without use. However, losses due to the removal of heat from flue gases, radiation, etc. must also be taken into account, so that the overall energy balance - especially for large-capacity driers - 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 improvements follows the use of the heat escaping from the drying kilns in the manner described by the gaseous phase of the heat transfer medium being directed to the heat pumps in a manner similar to the conventional application of these thermodynamic devices using low potential heat from the atmosphere, rivers and 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.Compressing this gaseous phase in a heat pump, while requiring some mechanical energy, for example from an electric or gas engine, allows the utilization of the waste heat that has been lost to a higher level for both re-drying and heating or other heating. In the drying process, the humid air exiting the dryer after filtration and after said compression is recirculated through a heat exchanger, where it transfers some of its heat to the expander or expansion turbine, where the intake expands both to supply some of the power needed to drive the compressor gas below saturation temperature and thereby condensation of water vapor to water, which is then discharged 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 to re-enter 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.While this system represents a substantial cost-effectiveness of the thermal drying process compared to the prior art, it does not allow the use of all thermal energy of the gas phase exiting the drying space, including the condensation heat of condensable components under heat exchange conditions such as water vapor. Also, when it is expedient to divide the drying or heating process into several branches or stages, depending on whether drying or heating at different temperatures or other different conditions, such as moisture levels, is desired, the higher and more demanding application effects cannot be achieved by known systems. 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 providing at least two-stage systems consisting of heating rooms or drying ovens of at least two compressors and the heat exchangers connected thereto in heat pump systems, with engines on the one hand and expansion machines, e.g. turbines, to convert the energy of the compressed gaseous medium into mechanical work. Compressors are installed in the devices to compress either the atmospheric air or the air or gases exiting the driers, to which the discharge pipes leading either to the heating space or the drier or to the heat exchanger are connected. Similarly, ie at the outlet of the heating rooms or drying rooms, the suction and discharge lines of the compressors are provided in further stages, where either the heat exchangers are located inside the drying rooms or the heat exchangers placed outside the drying rooms are connected to

- 3 251 301 radiátory umístěné uvnitř sušíren^popřípadě ohřívacích prostorů.3 251 301 radiators located inside the driers 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.In comparison with the prior art drying systems using heat pumps for heating, they operate with their own heat transfer medium ^. The diode which circulates in a closed circle between the expander and the condenser shows the advantage of the device according to the invention, in which it is possible to use as the heat transfer medium directly the gas phase leaving the dryer, ie air, humid air, water vapor and thus operating in a non-closed circuit; this allows for simplified plant design and reduced investment costs and heat loss in the drying process. In addition, in the apparatus according to the invention, the dried substrates can also be treated at elevated pressure of air or other gaseous medium injected directly into the drying or heating space through the compressor discharge line. It is also possible to carry out drying under 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 one-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 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 hot gaseous medium, such as air, superheated steam or other gases:

' SS°^3t’«^TeP^iota 'SS ° ^{3 t'} ^«Te P ^iota Tlak Pressure -,- Energie |/druh, množství/ -, - Energy | type, quantity / I 1 1 AND 1 1 ; dodané /+/ ; delivered / + /

odčerpané /-/ withdrawn / - / 1. Vstupní hodnoty 1. Input values 1 kg vzduchu 1 kg of air 0° C Low: 14 ° 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 and / after compression b / heat removal c / after heat removal 133° C 40° C 133 ° C Deň: 32 ° 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 pressure of original / external atmosphere / 0,1013 MPa 0.1013 MPa - 103 KJ /mechanická na pohon kompresoru/ - 103 KJ / mechanical for compressor drive / 5. Výstupní hodnoty 5. Output values 1 kg vzduchu 1 kg of air -62° C -61 ° 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 overall 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: 31 KJ of mechanical energy expended accounted for 94 KJ of thermal energy obtained, so the input of 1 KJ of mechanical energy produced 3.03 KJ of thermal energy.

251 301251 301

Β/Β /

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

a. při vstupu me^Zdia o tlaku rovném vnější atmosféře:a. at an inlet of ^{Z Z} at a pressure equal to the external atmosphere:

Hmotnost, látka Weight, fabric 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 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 / after the first compression 200° 200 ° C _ C _ 0,24 0.24 MPa MPa b/ odčerpání tepla b / heat removal - 124 KJ /tepelná/ - 124 KJ / thermal / c/ po odčerpání tepla c / after heat removal 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 and / after the second compression 195° 195 ° C C 0,4 0.4 MPa MPa b/ odčerpání tepla b / heat removal - 2256 KJ /tepelná/ - 2256 KJ / thermal / c/ po odčerpání tepla /výstupní hodnoty/ c / after heat removal / output value / 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 overall 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: 275 KJ of the mechanical energy expended amounted to 2380 KJ of the thermal energy obtained, so the input of 1 KJ of mechanical energy brought 8.65 KJ of thermal energy (despite the possibility of further utilization of the output pressure of 0.4 MPa, eg for compressor drive).

IAND

251 301251 301

b. při vstupu media z podtlakové sušírny o tlaku 0,04 MPa:b. at the inlet of the media from the vacuum drier at a pressure of 0,04 MPa:

Hmotnost, látkaWeight, fabric

TeplotaTemperature

TlakPressure

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

Vstupní hodnoty kg vodní páryInput values kg of 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 removal c / after heat removal

337° C337 ° C

140° C140 [deg.] C

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 removal c / after heat removal / output values /

248° C248 ° C

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

140° C140 [deg.] 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 power / «=. 706 KJ so the overall 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: At 706 KJ of mechanical energy expended there were 4880 KJ of thermal energy obtained, so the input of 1 KJ of mechanical energy yielded 6.9 KJ of thermal energy (despite the possibility of further utilization of the output pressure of 0.4 MPa, eg for compressor drive).

-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.1 shows a two-stage apparatus with a combination of direct heating in a first dryer with an indirect heating in a second dryer; FIG. 2 also shows a two-stage apparatus with a single dryer with two built-in radiators; Fig. 3 shows 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.Giant. 1. The first suction line 1 for supplying atmospheric air flows into a first compressor 2, to which is connected a first discharge line 3 leading heated compressed air to a drier 4, in which the materials 4a to be dried are distributed. From the space above these masses 4a, a suction line 5a for supplying the heat-depleted air to the masses 4a and enriched with water and the volatile components vaporized from the masses 4a extends to the second compressor 5. is provided with a port 8b for leakage of volatile components into the heat exchanger 9. / ^{and a} continuing clutch 7a to the turbine 10 provided on the shaft 11 together with the first compressor 2 and the second compressor 5. The same shaft 11 is connected by gear 12 to the engine 13 10 is connected to a separator 14 to remove water condensed from the gaseous medium upon cooling and condensation through the discharge tube 14a.

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 drying chamber 4, the decomposed masses 4a are heated by the air injected there from the first compressor 2, in which it is compressed and the temperature is raised. This also results in the evaporation of the water and the volatile components from the masses 4a distributed in the dryer 4, which are simultaneously gradually dried. The air discharged by the suction line 5a is further compressed in the second compressor 5 and at the same time its temperature is increased, so that by means of the second discharge line 7 an elevated temperature is transferred to the second heat exchanger 9b. the water or other volatile components still evaporate therein and escape through the opening 8b in the jacket of the heating space 65. In the heat exchanger 2 ^, the temperature of the air ^is reduced, which in the turbine 10 expands to a pressure close to the external atmosphere; this expansion will supply some of the force required to drive both compressors 2, 5j? the rest of the power is supplied by the motor 13. At the same time, the expansion cools the air below the saturation value, causing the water removed from the masses 4a distributed in the dryer 4 to condense and be discharged from the circuit

- 8 trubicí 14a do separátorů 14. 2Sí 301- 8 tubes 14a to separators 14. 2Si 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 6 may be arranged similarly to the drying oven 6, if mere heating needs to be replaced by drying, and conversely, the drying oven 6 may be adapted to just heating by a similarly altered configuration. If desired, direct heating and indirect heating can be combined in various ways by replacing the heat exchanger 2 by injecting the hot gas or air under pressure directly into the drying chamber or by atmospheric air being sucked into the drying chamber under vacuum. compressor.

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.Giant. 2 shows another solution of a two-stage drying or heating process, but both stages are adapted to function in a single drying or heating process. heating space. Inlet to the dryer 6 is a gas inlet 6, to which a first suction line 6 extends into a first compressor 2, to which a first discharge line 2a leading to a first heat exchanger 9a inside the dryer 4 is connected. From there, a second suction line 5a is provided to a second compressor 6, to which a second discharge line 7 extends, leading to a second heat exchanger 9b also located inside the dryer. Here, too - as in the case of FIG. 1 - a coupling 7a is provided for supplying the gaseous medium from the second heat exchanger 9b to the turbine 10 and furthermore it 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.Giant. 3 shows an example of a three-stage drying or heating process. Inlet duct 6 leads to a gaseous medium inlet 6, to which a first suction line 6 extends into a first compressor 2 and is connected to a first discharge line 2a leading to a first heat exchanger 9a located outside the drier 6 and connected to a radiator 9d. inside the drier £. From the first heat exchanger 9a, a second suction line 5a leads to a second compressor 8, followed by a second discharge line 7, leading to a second heat exchanger 9b located also outside the dryer 8 and connected to a radiator 9e housed inside the dryer. From the second heat exchanger 9b, a third suction line 6a leads to a third compressor 8, to which a third discharge line 7fe extends, leading to a third heat exchanger 9c, also located outside the dryer. Also in this exemplary embodiment of the invention - as in the two preceding examples - the coupling 7a oro is provided with the supply of gaseous medium from the third heat exchanger 9c to the turbine 10 and furthermore it 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 construction of the apparatus in general that it is irrelevant whether the dried substrates are placed on conveyors, in containers or laid loosely or otherwise positioned. Heating is carried out in the driers or in the heated rooms by radiators or through the walls of the driers of the heating equipment which act as radiators. The multi-stage configuration then allows different combinations of direct and indirect heating according to the purpose of heating or the types and properties of the materials to be dried.

PŘEDMĚT VYNÁLEZUSUBJECT OF THE INVENTION

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

251 301

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.

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).

Device 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 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