DD211400A1 - Anordnung fuer die gesteuerte kuehlung von erhitztem gut mit gleichzeitiger waermerueckgewinnung - Google Patents

Abstract

Ziel der Erfindung ist eine Anordnung, bei der unter Gewaehrleistung eines variablen Kuehlregimes mit geringem anlagentechnischem Aufwand eine weitgehende Rueckgewinnung der Abwaerme erreichbar ist. Aufgabe der Erfindung ist es, den Hauptteil der Waerme des einen Kuehltunnel durchlaufenden Kuehlgutes zu sammeln und einer oekonomischen Verwertung zuzufuehren, wobei sowohl ein variables Kuehl- als auch ein von diesem weitgehend unabhaengiges variables Abwaermeverwertungsregime gewaehrleistet wird. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Absorptionsflaechen des verwendeten Kuehltunnels mit einer aeusseren Waermedaemmschicht umkleidet und Mittel vorgesehen sind, die das gasfoermige Kuehlmittel an einer Anschlussstelle an der die von den beiden offenen Stirnflaechen des Kuehltunnels zustroemenden Teilluftstroeme die gleiche Temperatur aufweisen und unter wahlweiser Beimischung von Raumluft mindestens einen Waermeuebertrager zur Verwertung der Abwaerme durch nachgeschaltete Waermeverbraucher zufuehren und das die Kuehlluft ueber Rueckfuehrkanaele den Stirnflaechen wieder zugefuehrt wird sowie durch die Verwendung regelungstechnischer Mittel, die nach Massgabe eines vorgegebenen Kuehlregimes die Menge und Temperatur der im Kreislauf sowie die Temperatur der dem Waermeuebertrager zugefuehrten Kuehlluft regeln.

Description

Titel der Erfindung

Anordnung für die gesteuerte Kühlung von erhitztem Gut mit gleichzeitiger Wärmerückgewinnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Anordnung für die gesteuerte Kühlung von erhitztem Gut mittels der stückige Güter, insbesondere aus den Formen ausgepackte Gußstücke in Gießereien nach einem vorgegebenen technologisch bestimmten Kühlregime zwangsweise gekühlt werden und durch die in dem Kühlgut enthaltene Wärme weitgehend zurückgewonnen wird,

Charakteristik der bekannten techn. Lösungen Im DDR-Wirtschaftspatent 143 947 (F24J) wird eine Möglichkeit der Kühlung von Produkten durch den Austausch von Wärmestrahlung und dadurch realisierbarer Wärmerückgewinnung vorgestellt, wobei über den vorwiegend auf Förderbändern transportierten heißen Produkten plattenförmige Wärmeübertrager (Sonnenkollektoren) angeordnet werden»

Mit dieser Anordnung ist der Nachteil verbunden, daß die Abkühlungsgeschwindigkeit der Gußstücke nicht wesentlich beeinflußbar ist und die zurückgewinnbare Wärmemenge hauptsächlich nur durch Wärmestrahlung übertragen wird, während der konvektive Anteil im wesentlichen ungenutzt bleibt, was insbesondere bei niedrigeren Temperaturen

der Produkte au geringen spezifischen Leistungen der V/ärmerückgev/innungseiiirichtung führt· In der BRD-Offenlegungsschrift 2923160 (F25D13/06) wird eine theoretisch effektive Lösung zur Wärmerückgewinnung von Gußstücken vorgestellt, die jedoch in der praktischen Handhabbarkeit durch die Kombination eines separaten Wärmetransporteurs, welcher die Wärme der Gußstücke mit Hilfe verschiedener Kühlmedien (Wasserdampf, Luft) auf mehrere Wärmeübertrager überträgt und den damit verbundenen beträchtlichen apparativen Aufwand benachteiligt erscheint·

Das DDR-Wirtschaftspatent HS 847 (P24D9/00) gestattet eine relativ effektive Abkühlung von empfindlichen nicht wälzbaren und schlagempfindlichen Gegenständen» Bei dem hierzu beschriebenen Kühltunnel ist auch die Rückgewinnung der nutzbaren Wärme aus der Abluft und ihre beiepielsweise Verwendung zur Beheizung von Arbeitsräumen vorgesehen· Jedoch kaiin bei der vorgeschlagenen Anordnung nur ein Teil der Anfallenergie genutzt werden·

Ziel der Erfindung

Die Erfindung stellt sich das Ziel, eine Anordnung zum Kühlen von erhitztem Gut zu schaffen, bei dem unter Gewährleistung eines variab-len Kühlregimes mit geringem anlagentechnischen Aufwand eine weitgehende Rückgewinnung der Abwärme erreichbar und damit eine Verbesserung der Rentabilität der Gesamtanlage erzielbar ist.

Darlegung des Wesens der Erfindung Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine Anordnung zu schaffen, mittels der der Hauptteil der Wärme des einen Kühltunnel durchlaufenden Kühlgutes gesammelt und einer ökonomischen Verwertung zugeführt werden kann,wobei sowohl ein variables Kühl- als auch ein von diesem weit-

gehend unabhängiges, variables Abwärmeverwertungsregime gewährleistet wird*

Das Wesen der Erfindung an einer Anordnung für die gesteuerte Kühlung von erhitztem Gut mit gleichzeitiger Wärmerückgewinnung, insbesondere für Gußstücke, die mittels einer Fördereinrichtung durch einen Kühltunnel transportiert werden, der mit metallischen Absorptions-

YO flächen zur Umwandlung der Strahlung in Konvektionswärrne ausgestattet ist, besteht darin, daß die die Abaorptionsf lache- bildende metallische Innenhaut dea Kühltunnels :v>it einer äußeren War me dämmschicht umkleidet ist, daß Mittel vorgesehen sind, die das gasförmige

Y5 Kühlmittel an einer Anschlußstelle entnehmen, an der die von den beiden offenen Stirnflächen des Kühltunnels zuströmenden Teilluftströme des Kühlmittels etwa die gleiche Temperatur aufweisen und unter wahlweiser Beimischung von Raumluft mindestens einem Wärmeübertrager zur Verwertung der Abwärme durch nachgesehaltete Wärmeverbraucher zuführen, daß die Kühlluft nach völliger oder teilweiser Abgabe ihrer Nutzwarme neben wahlweise alternative Abgabe in das Freie über Rückführkanäle zu den Stirnflächen des Kühltunnels derart zurückgeführt wird, daß bei deren Eintritt in den Kühltunnel in bekannter. Y/eise neben der Wirkung des Ventilators durch Ejektorwirkung Raumluft angesaugt wird sowie das regelungstechnische Mittel vorgesehen sind, die nach Maßgabe eines vorgegebenen Kühlregimes die Menge und Temperatur der durch die Rückführkanäle im Kreislauf geführten Kühlluft sowie in Abhängigkeit vom Wärmebedarf der/des Abwärmeverbrauchers die Temperatur der dem Wärmeübertrager augeführten, erwärmten Kühlluft regeln.

9i? Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unterpunkten des Erfindungsanspruches zu entnehmen·

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher dargestellt·

Ausführungsbeispiel

Die zugehörige Zeichnung zeigt einen Aufriß der errindungsgem. Anordnung in schematischer Darstellung·

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Die erfindungsgemäße Anordnung besteht aus dem Kühltunnel 1, dessen metallische Innenhaut 2 mit einer Wärmedämmschicht 3 versehen ist, dem Stetigförderer 4, der sich in Richtung 5 bewegend, die ausgepackten Gußstücke, das Kühlgut 6 durch den Kühltunnel 1 transportiert, dem die Warmluft abführenden Absaugkanal 7, dem in diesen einmündenden Ansaugkanal 8 mit Drosselorgan 9, dem Ventilator 10 mit iiachgeschaltetem Wärmeübertrager 11, dem zu diesem im Bypaß schaltbaren Umgehungckanal 12 mit dem Auslaßkanal 13, den Drosselbzw· Absperrorganen 14, 1.5» 16» 17, 18, dem Mischkanal 19 und den zu den Stirnflächen 27, 28 des Kühltunnels 1 führenden Rückführkanälen 20, 21.

Durch die Anschlüsse 22 und 23 wird die zurückgewonnene Wärme vorzugsweise mittels Wasser als Transportfluid den nachgeschalteten Wärmeverbrauchern 29 bzw, -speichern 30 im Kreislauf zugeleitet· Der Anpassung und Koordinierung des Wärmebedarfs mit dem Wärmeaufkommen dienen die Regler 33, 34, 35, 36 im Zusammenwirken mit den Temperaturmeßfühlern 32 und den Drossel- bzw· Absperrorganen 9, 14, 15, 16, 17, 18· 5 Der technologische Ablauf des Abkühlens des Kühlgutes 6 bzw· der linear gekoppelten Wärmebehandlung und der Wärmerückgewinnung ist folgender:

Im Durchfahrtsbereich des Kühlgutes 6 durch den Kühltunnel 1 wird dieser bis zur Erreichung eines quasistationären Strahlungsaustausches aufgeheizt, ohne daß der Kühltunnel 1 auch nur annähernd die Temperatur des Kühlgutes .6/erreicht· Die vom Ventilator 10 aus>dem

Kühltunnel 1 abgesaugte Luft, die das Kühlgut 6 im Kühltunnelabschnitt 24 im Gleichstrom und im Kühltunnelabschnitt 25 im Gegenstrom umströmt, nimmt die Konvektionswärme auf, welche durch den quasistationären Strahlungsaustausch, der durch die Entwärmung des Kühlgutes 6 und der Innenhaut 2 des Kühltunnels 1 determiniert wird, und führt diese über den Absaugkanal 7 dem Wärmeübertrager 11 zu.

Die Anschlußstelle 26 des Absaugkanals 7 an dem Kühltunnel 1 wird so gewählt, daß aus den Kühltunnelabschnitten 24 und 25 Luft mit etwa gleicher Temperatur in den Absaugkanal 7 strömt. Die Abkühlung des Kühlgutes 6 ist bei gleichem Volumenstrom der Kühlluft in beiden Kühltunnelabschnitten gleich· Die im Verhältnis zur Strömungsgeschwindigkeit der Kühlluft kleinen Transportgeschwindigkeiten des Kühlgutes 6 auf dem Stetigförderer 4 gestatten es, die Y/ärmeübergangszahl in beiden Kühltunnelabschnitten 24 und 25 gleich zu setzen.

Außerdem ist der Anteil der Strahlungswärmeabgabe der Produkte gegenüber dem konvektiven Anteil geringer, so daß für praktische Verhältnisse davon ausgegangen werden kann, daß die Längen der Kühltunnelabschnitte 24 und 25 im reziproken Verhältnis zu den mittleren Temperaturdifferenzen ( ^m-, ^m₂) zwischen dem Kühlgut 6 und der Kühlluft stehen. Somit gilt:

I₁ 1? ra_p

' ₌ —£ worin 1-, = Kühltunnelabschnitt 24

I₉ of Qi₁ » 1 .

^ ' I₂ = Kühltunnelabschnitt 25.

Sollte die Temperatur der abgesaugten Kühlluft für die nachgeschalteten Aggregate wie Ventilator 10 oder y/armeübertrager 11 zu hoch sein, so kann durch Betätigung des Drosselorgans 9 über den Ansaugkanal 8

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kühlere Uragebungsluft zugemischt werden. Die Dosierung der zugemischten kühleren Luft erfolgt in Abhängigkeit von der Lufttemperatur im Absaugkanal 7 nach der Mischstelle, zweckmäßig nach dem Ventilator 10, mittels eines bekannten Regelkreises mit Regler 34 und Temperature ßfühler 32 in Verbindung mit dem Drosselorgan 9_# Woer die Anschlüsse 22 und 23 wird vom Wärmeübertrager 11 durch das darin aufgeheizte gasförmige oder flüssige Medium nach Maßgabe des Wärmemengenmessers 37 in Verbindung mit dem Regler 35 und den Drosselklappen 14, 16, 17 der Wärmeverbraucher 29 aufgeheizt. In diesen Stromkreis kann ein f/ärmespeicher geschaltet werden, der je nach der positiven oder negativen Leistungsdifferenz zwischen Wärmeangebot und Wärmebedarf ge- bzw. entladen wird. Als Variante ist auch die Bereitung von Gebrauchswarmwasser möglich, deren Bereiter an sich schon einen Speicher darstellen*

1st das Wärmeangebot aus dem Kühltunnel- 1 trotz vorhandener Speicher 30 o, ä, geeigneter Maßnahmen größer als die ¥/ärme abnähme über die Anschlüsse 22, 23, so wird Luft mit der überschlüssigen Wärme veranlaßt durch den Regler 36, der in Abhängigkeit von der Medientemperatur an den Anschlüssen 22, 23 auf die ge- £-ensinnig arbeitenden Drosselorgane 14 und 17 einwirkt, im entsprechenden Verhältnis über die Kanäle 12 und 13 abgeleitet.

Mit der erfindungsgemäßen Anordnung wird erreicht, daß sowohl die im Wärmeübertrager 11 dem Kühlgut 6 zum Zwecke der ökonomisch vorteilhaften Nutzung entzogene Wärme, weitergenutzt als auch, daß die hierbei zurückgekühlte durch die Rückführkanäle 20, 21 zu den

offenen Stirnflächen 27, 28 des Kühltunnels 1 geleitete Kühlluft im Kreislauf gefahren werden kann. Je nach den Erfordernissen des Kühlprozesses kann als Vorrangschaltung vor der Wärmerückgewinnung die gekühlte Luft aus dem Mischkanal 19 und die nicht gekühlte, im Bypaß über den Kanal 12 geführte Luft, mittels Regler 33 in Verbindung mit den Drosselklappen 14, 15, 16, 17, 18, gemischt und in vollem Umfange in die Kanäle 20 und 21 geleitet oder in einem solchen Teilstromverhältnis über den Auslaßkanal 13 abgeleitet werden, wie dies für die definierte Abkühlung des Kühlgutes 6 notwendig ist. Die Regelung dieser Vorgänge erfolgt über die Drosselklappen H, 15, 17 und 18.

* So kann im Extremfall eine maximale Kühllufttemperatur ohne Wärmerückgewinnung bei einer Luftführung über die Kanäle 7, 12, 19, 20 und 21 und andererseits eine minimale Kühllufttemperatur ohne V/ärmerückgewinnung bei einer Luftzuführung über die Kanäle 7, und 13 bzw«, mit Wärmerückgewinnung bei einer Luftführung über die Kanäle 7, 19, 12 und 13 erzielt werden, wobei an den Stirnflächen 27, 28 des Kühltunnels 1 dann nur kühlere Umgebungsluft angesaugt wird. Da der·Ventilator 10 mit praktisch konstantem Förderstrom arbeitet, wird der über den Auslaßkanal . 13 aus dem Kreislauf abgeführte Volumenstrom durch die Ansaugung kühler Umgebungsluft durch die offenen Stirnflächen 27, 28 des Kühltunnels 1 ersetzt.

Für den Fall, daß das aus dem Kühlgut 6 stammende Wärmeaufkommen und der aus dem vorgegebenen Kühlregime des Kühltunnels 1 abgeleitete, primär zu befriedigende Wärmebedarf den weiteren Wärmebedarf der nachgeschalteten Wärmeverbraucher 29 nicht abzudecken vermag, sind in dem Kreislauf 22, 23 zwischen.dem

T/ärme Übertrager 11 Und den Wärmeverbrauchern 29, Mittel 31, bevorzugt eine Zusatzheizung zum Ausgleich eines möglichen Defizits vorgesehen, Durch diese beschriebene Verknüpfung wird mit ebenso geringem schaltungstechnischen wie apparativen Aufwand eine betriebssichere Anlage geschaffen, welche es gestattet, das Kühlgut, in wahlweise einzuregulierenden definierten Temperaturdifferenzen abzukühlen und die äquivalente Wärmemenge ebenso einfach wie zuverlässig und kostengünstig Wärme be darfs trägem zuzuführen.

.Bei einer Temperaturabsenkung des Kühlgutes 2 von 500 auf 320° C und einer Lufterwärmung von 150 auf 200° C lassen sich schon bei einer Luftgeschwindigkeit von nur 4 m/s bei einem Massedurchsatζ an Kühlgut von 10 t/h Leistungen der Wärmerückgewinnungsanlage von 17 kW/lfdm und mehr erzielen

Durch die Erfindung wird ein ununterbrochener Produktfluß im Kühlprozeß garantiert und gesichert, daß bestimmte nach der Abkühlung notwendige Warmbehandlungen infolge der definierten Abkühlung eingespart werden können und unabhängig davon gleichzeitig effizient und auf einfache, nicht aufwendige Weise die in den Produkten gespeicherte Wärme nahezu vollständig zurückgewonnen und dem Produktionsprozeß wieder direkt oder indirekt zugeführt werden kann.

Claims (7)

1. E r i'ind ma s;s an s ό ru ch

   β Anordnung für die gesteuerte Kühlung von erhitztem Gut mit gleichzeitiger Wärmerückgewinnung, insbesondere für Gußstücke, die mittels einer_Fördereinrichtung durch einen mindestens aus einem Abschnitt bestehenden Kühltunnel transportiert v/erden mit in diesem enthaltenen metallischen A'bsorptionso'berflächen zur Umwandlung der Strahlungs- in Konvektionswärme, dadurch gekennzeichnet, daß die die Absorptionsfläche bildende metallische Innenhaut (2) des Kühltunnels (1) mit einer äußeren Wärmedämmschicht (3) umkleidet ist, daß Mittel vorgesehen sind, die das gasförmige Kühlmittel an einer Anschlußstelle (26) entnehmen, an der die von den beiden offenen Stirnflächen (2?_$ 28) des Kühltunnels (1) zuströmen— ' den Teilluftströme des Kühlmittels etwa die gleiche Temperatur aufweisen und unter wahlweiser Beimischung von Raumluft mindestens einem Wärmeübertrager (11) zur Verwertung der Abwärme durch nachgeschaltete Wärmeverbraucher (29) zuführen und daß die Kühlluft nach völliger oder teilweiser Abgabe ihrer Nutzwärme neben wahlweise alternativer Abgabe in das Freie über Rücliführkanäle (20,21) zu den Stirnflächen (2?, 28) des Kühltunnels (1) derart zurückgeführt wird, daß bei deren Eintritt in den Kühltunnel (1) in b.e-5 kannter Weise durch Ejektorwirkung Raumluft angesaugt Wird sowie daß regelungstechnische Mittel (32, 33, 34, 35, 36, 9, 14, 15, 16, 17, 18, 37) vorgesehen sind, die nach Maßgabe eines vorgegebenen Kühlregimes die Menge und Temperatur der durch die Rückführkanäle (20_s 21) i:n Kreislauf geführten Kühlluft' sowie in Abhängigkeit vom Wärmebedarf der/des Wärmeverbraucher/s (29) die Temperatur der dem Wärmeübertrager (11) zugeführten erwärmten Kühlluft regeln«
2. 2. Anordnung nach Punkt 1, .dadurch gekennzeichnet, daß regelungstechnisehe Mittel (32, 34, 9) zur Betätigung des Drosselorgans (9) zv/ecks Zufuhr kühler Raumluft nach Maßgabe der im Kanal (7) vor Eintritt in den Ventilator (10) vorgegebenen zulässigen Maximaltemperatur vorgesehen sind,
3. 3. Anordnung nach den Punkten 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Rückführkanäle (20, 21) vorhanden sind, die die durch den 'Wärmeübertrager (11) bzw. an diesem

   TO über den Umgehungskanal (12) vorbeigeleitete, aus dem Kühltunnel (1) abgesaugte, erwärmte Kühlluft zu den offenen Stirnflächen (27, 28) des Kühltunnels (1) zurückleiten.
4. 4. Anordnung nach den Punkten 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß regelungstechnisehe Mittel vorgesehen sind, die die Menge und Temperatur der durch die Rückführkanäle (20, 21) dem Kühltunnel (1) zugeführten Kühlluft nach Maßgabe des für das jeweilige Kühlgut (6) vorgegebenen Kühlregimes in einem weiten Bereich regeln,
5. 5» Anordnung nach den Punkten 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß regelungstechnisciie Mittel (32, 35, 14, 16, 17» 37) zur Betätigung der Drosselorgane (14, 16, 17) zur völligen oder teilweisen !Freigabe des Bypaßweges über den Umgehungskanal (12) nach Maßgabe der/ des dem Wärmeübertrager (11) angeschlossenen Wärmeverbraucher/s (29, 30) vorgesehen sind,
6. 6. Anordnung nach den Punkten 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß regelungstechnisehe Mittel (32, 36, 14, 15, 16, 17) vorgesehen sind, die im Zusammenwirken mit den in den Punkten 2, 4 und 5 vorgesehenen regelungstechnischen Mitteln nach Maßgabe der Erfordernisse des vorgegebenen Kühlregimes des Kühltunnels (1) sowie des Wärmebedarfs der/des dem Wärmeüber-

   trager (11) nachgeschalteten Wärmeverbraucher/s (29, 30) durch Betätigung der Drosselorgane (·14₉ 15» 16» 17) die Ableitung überschüssiger Wärme durch den Aus· laßkanal (13) bestimmen«
7. 7· Anordnung nach den Punkten 1 bis 6, dadurch gekenn« zei-chnet, daß eine Zusatzheizung (3i)_f im Kreislauf (22, 23) zwischen dem Wärmeübertrager (11) und dem Wärmeverbraucher (29) _f vorgesehen ist, zum Ausgleich eines Defizits zwischen dem Wärmeaufkommen aus dem Kühlgut (6) und dem Wärmebedarf zur Realisierung des Kühlregimes des Kühltunnels (1) und der/des Wärme**» verbraucher/s (29? 30).