DE1935605A1 - Drying fibres and yarns by closed cycle - intermittent heating and evacuation - Google Patents

Drying fibres and yarns by closed cycle - intermittent heating and evacuation

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DE1935605A1 DE19691935605 DE1935605A DE1935605A1 DE 1935605 A1 DE1935605 A1 DE 1935605A1 DE 19691935605 DE19691935605 DE 19691935605 DE 1935605 A DE1935605 A DE 1935605A DE 1935605 A1 DE1935605 A1 DE 1935605A1
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    • F26B5/00—Drying solid materials or objects by processes not involving the application of heat
    • F26B5/04—Drying solid materials or objects by processes not involving the application of heat by evaporation or sublimation of moisture under reduced pressure, e.g. in a vacuum

Abstract

In the drying process, the circulating gas acting as the heat-carrier is continuously moistened during the heating process, such that the partial vapour pressure is approx. equal to the partial vapour pressure of the gas boundary layer at the capillary surface of the drying material.

Description

PATENTANWÄLTE DIPL·. ING. C. STOEPBL· · DIPL. INO. W. GOLLWITZEB · DIPL·. INO. HULL·PATENT LAWYERS DIPL ·. ING. C. STOEPBL · · DIPL. IN O. W. GOLLWITZEB · DIPL ·. IN O. HULL

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10. Juli 1969July 10, 1969

Obermaier & CIe., Neustadt a.d. WeinstrasseObermaier & CIe., Neustadt a.d. Wine Route

"Verfahren zur Trocknung, insbesondere von Fasern und Garnen""Process for drying, especially of fibers and yarns"

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Trocknung, insbesondere von Pasern und Garnen. The invention relates to a method for drying, in particular of pastes and yarns.

Bei bekannten Verfahren werden die Pasern und Garne z.B. in Form von Kreuzspulen oder Flaschenspulen oder auch lose dem Trockenmittel z.B. Heissluft oder leicht überhitztem Dampf ausgesetzt werden. Beim Einsatz von Heissluft wird dabei die im Trockengut befindliche Feuchtigkeit bei einem Partialdampfdruck verdunstet, der geringer ist als der Gesamtdruck und mit der Heissluft abtransportiert. Bei der Anwendung von leicht überheiztem Dampf verdampft dagegen die im Trockengut enthaltene Feuchtigkeit bei einem Partialdampfdruck, der gleich ist dem Gesamtdruck· Unter Gesamtdruck wird der Klimadruck des Trockners verstanden.In known processes, the fibers and yarns, for example in the form of cross-wound bobbins or bottle bobbins or also loosely, are exposed to the desiccant, for example hot air or slightly superheated steam. When using hot air, the moisture in the dry goods is evaporated at a partial vapor pressure that is lower than the total pressure and is transported away with the hot air. When using slightly overheated steam, on the other hand, the moisture contained in the dry goods evaporates at a partial steam pressure that is equal to the total pressure. Total pressure is understood to be the climatic pressure of the dryer .

3ei den hier infrage stehenden Trocknungsvorgängen findet zwischen dem Trockengut und dem Trockenmedium sowohl ein Wärme* transport als auch ein Stofftransport statt. Das Optimum des Stofftransportes (die maximale Wasseraufnahmekapazität der Trockenluft) liegt dabei bei einem bestimmten absoluten Druck, der verschieden ist von dem Druck, bei welchem das Optimum des Wärmetransportes liegt. Da Wärme- und Stofftransport vollständig miteinander verquickt sind, besteht die Notwendigkeit, die Trockenanlage für ein solches Druck- und Feuchtigkeitsniveau so auszulegen, dass unter Inkaufnahme von mancherlei Nachteilen im einzelnen, insgesamt aber doch ein im wesentlichen vorteilhafter Kompromiss gefunden wird.In the drying processes in question here, there is both heat * transport as well as a mass transport take place. The optimum of the Material transport (the maximum water absorption capacity of the Dry air) is at a certain absolute pressure, which is different from the pressure at which the optimum of the Heat transport lies. Because heat and mass transport are complete are intertwined, there is a need that To design the drying system for such a pressure and humidity level that accepting various disadvantages in detail, but overall an essentially advantageous one Compromise is found.

Die Erfindung will den erwähnten, bisher inkauf genommenen Nachteilen begegnen. The invention aims to counteract the disadvantages mentioned, which have been accepted up to now.

Dabei könnte zwar erwogen werden, den Wärmetransport vom Stofftransport vollkommen zu trennen und beide Vorgänge in ein jeweils durch die gegebenen physikalischen Gesetze vorgegebenes Druck- und Feuchtigkeitsniveau zu verlagern, die jeweils ein Optimum ergeben. Hierbei würde der Wärmetransport unter möglichst vollkommener Eliminierung der Dampfströmung vom Innern des Trockengutes oder der Oberfläche desselben zum Wärmeträger Luft erfolgen. (Verdunstung/Verdampfung) Der Wärmetransport würde weiterhin bei Überdruck und künstlicher Befeuchtung der Luft erfolgen, die in diesem Falle nur als Wärmeträger zu betrachten wäre. Der Stofftransport (Dampfströmung) würde dagegen aufgrund absoluter Dampfdruckunterschiede unter Unterdruck und möglichster Ausschaltung des Wärmetransportes er-, folgen, um vor allem eine Örtliche Wbentrocknung zu vermeiden.It could be considered to completely separate the heat transport from the mass transport and to relocate both processes to a pressure and moisture level given by the given physical laws, each of which results in an optimum. Here, the heat transfer would take place with as complete elimination as possible of the steam flow from the inside of the dry material or the surface of the same to the heat carrier air. (Evaporation / evaporation) The heat transport would continue to take place with overpressure and artificial humidification of the air, which in this case would only be regarded as a heat transfer medium. The material transport (steam flow), on the other hand, would take place due to absolute differences in steam pressure under negative pressure and the possible elimination of heat transport, in order to avoid local drying of the basket.

Hierdurch wäre eine schnelle und wirtschaftliche Wärmezufuhr, d.h. eine wirtschaftliche Ausnutzung der hierzu auf' zuwendenden Energie, weiterhin eine rasche Stoffabfuhr, eine optimale Wasserausnutzung» eine vollkommene! Beseitigung eier Abluftverluste und schliesslich eine schnelle und schonende , Trocknung zu erreichen. This would result in a quick and economical supply of heat, ie an economical use of the energy used for this purpose, furthermore a rapid removal of material, an optimal use of water - a perfect one! Eliminate exhaust air losses and finally achieve quick and gentle drying.

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Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe auf anderem Weg, nämlich durch ein Verfahren, bei welchem von einem bekannten intermittierenden Erwärmungs- und Evakuierungsprozess ausgegangen wird. In diesem Prozess wird die Wärme durch Konvektion dem Trocknungsgut übertragen, wobei*als Wärmeträger ein warmes feuchtes Gas dient, und zwar geschieht dies erfindungsgemäss in einem geschlossenen Kreislauf, der ist an eine Evakuierungs einrichtung angeschlossen, durch die periodisch evakuiert wird... Nachdem das Trocknungsgut auf eine bestimmte Temperatur erwärmt worden ist, setzt der Evakuierungsvorgang ein, wobei die im feuchten Trocknungsgut aufgespeicherte Wärme dazu herangezogen wird, einen Teil des Wassers zu verdampfen. Der entsprechende Dampf wird von der Evakuierungsvorrichtung abgesaugt und in einem Kondensator niedergeschlagen.The invention solves the problem in a different way, namely by a method in which a known intermittent heating and evacuation process is assumed. In this process, the heat is transferred to the material to be dried by convection, where * a warm humid gas serves as the heat carrier, according to the invention this takes place in a closed circuit, which is connected to an evacuation device through which evacuation is carried out periodically ... If the material to be dried has been heated to a certain temperature, the evacuation process begins, whereby the heat stored in the moist material to be dried is used to evaporate part of the water. The corresponding vapor is sucked off by the evacuation device and deposited in a condenser.

Für die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens ist dabei die vollkommene Eliminierung der Dampfströmung während der Erwärmungsperiode wichtig. Um dies zu erreichen, wird erfindungsgemass, ausgehend von dem vorbeschriebenen Verfahren, vorgeschlagen, den Wärmeträger (ein beliebiges Gas, z.B. Luft) ständig anzifeuchten', und zwar so viel, dass sein Partialdampfdruck ungefähr gleich dem Partialdampfdruck der Gasgrenzsehicht an der Oberfläche des Trocknungsgutes ist, der seinerseits von der Temperatur des Trocknungsgutes entsprechend der Dampfkurve abhängt, wobei unter Oberfläche des Trocknungsgutes dessen Kapillaroberfläche zu verstehen Ist. Die Anfeuchtung erfolgt während der gesamten Erwärmungsperiode. The complete elimination of the steam flow during the heating period is important for the economy of the process. To achieve this, According to the invention, starting from the process described above, proposed that the heat transfer (any gas, eg, air) 'constantly anzifeuchten, and so much so that its partial vapor pressure approximately equal to the partial vapor pressure of Gasgrenzsehicht on the surface of the material to be dried is , which in turn depends on the temperature of the material to be dried according to the steam curve, whereby the surface of the material to be dried is to be understood as its capillary surface. The moistening takes place during the entire warming period.

Durch das hierdurch bedingte Fehlen eines Partialdampfdrjckgefalles zwischen der Feuchtigkeit des Trocknungsgutes und derjenigen des Wärmeträgers kann eine Dampfdiffusion bzw. Dampfströmung (Verdunstung während des Erwärmungsprozesses) nicht stattfinden.Due to the lack of partial vapor pressure drop between the moisture of the material to be dried and that of the heat transfer medium, vapor diffusion or vapor flow (evaporation during the heating process) cannot take place.

Vorteilhafterweise wird das Verfahren in einem gegenüber der umgebenden Atmosphäre abgedichteten Kreislauf durchgeführt, so dass die relative Feuchtigkeit, bzw. der partiale Dampfdruck The method is advantageously carried out in a circuit that is sealed off from the surrounding atmosphere, so that the relative humidity or the partial vapor pressure

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des Wärmeträgers tells bedingt durch die zusätzliche Befeuchtung, teils durch die FeuchtigkeitsVerdunstung des Trocknungsgutes,' noch steigt. Demzufolge steigt auch der Gesamtdruck des Gas-Dampf gemisches . Hierdurch nimmt die Feuchtigkeitsaufnahmefähig- keit des Gases, bezogen auf ein kg Trockengas, verglichen mit einem offenen Kreislauf, noch stärker ab.of the heat carrier tells due to the additional humidification, partly due to the evaporation of moisture from the items to be dried, ' still rising. As a result, the total pressure of the gas-vapor mixture also increases. As a result, the moisture absorption speed of the gas, based on one kg of dry gas, compared to an open circuit, decreases even more.

Vorteilhaft ist es noch, einen Schritt weiterzugehen und den gesamten geschlossenen Kreislauf aufzupumpen, so dass sich die Trockenkapazität des als Wärmeträger dienenden Gases noch mehr verringert. .It is also advantageous to go a step further and inflate the entire closed circuit so that the drying capacity of the gas serving as a heat carrier is reduced even more. .

Vorzugsweise wird die Erwärmung so lange fortgesetzt, bis die Abgastemperatur gleich der Helesgastemperatur ist, so dass das ganze Trocknungsgut unabhängig von seiner Dichte die gleiche Temperatur annimmt. Damit wird eine gleichmässige Verdampfung und demgemäss. eine gleichmässige Restfeuchtigkeit Innerhalb des Trocknungsgütes erreicht. ■The heating is preferably continued until the exhaust gas temperature is equal to the Heles gas temperature, so that the entire material to be dried assumes the same temperature regardless of its density. This ensures even evaporation and accordingly. a uniform residual moisture within the Drying quality achieved. ■

Die wesentlichen Vorteile des erfindungsgemässen Verfahrens sind darin zu sehen, dass Abgasverluste, die bisher entweder durch die Abluft oder durch Kühlwasser an die umgebende Atmosphäre abgeleitet wurden, vollkommen beseitigt werden. Das Gewicht des umgewälzten. Gas-Dampfgemisches 1st wegen der zusätzlichen Befeuchtung und/oder unter Umständen eintretenden Verdunstung grosser als das Gewicht des Trockengases bei den bisherigen bekannten Verfahren. Die spezifische Wärme dieses Gemisches nimmt im Verhältnis zum Trockengas zu. Durch eine Verhinderung der Verdunstung erreicht das Dampf^Gasgemisch beim Durchströmen des Trocknungsgutes die Sättigungsgrenze bei' niedrigerer Temperatur als bei einem gekuppelten Wärme- Stoffaustausch: dadurch wird ein grösseres Gastemperaturgefälle .verarbeitet*The main advantages of the method according to the invention are to be seen in the fact that exhaust gas losses that were previously caused either by the exhaust air or by cooling water to the surrounding Atmosphere derived, can be completely eliminated. That Weight of the circulated. Gas-vapor mixture is due to the additional humidification and / or may occur Evaporation is greater than the weight of the dry gas at the previous known method. The specific heat of this mixture increases in relation to the dry gas. By preventing evaporation, the vapor ^ gas mixture reaches the The material to be dried flows through the saturation limit at ' lower temperature than with a coupled heat mass transfer: this results in a greater gas temperature gradient .processed *

Dem Kreislauf npss lediglich die Verdampfungswärme der verdampften Feuchtigkeit mittels Kühlwasser in einem Kondensator entzogen werden. Es entfällt die bisher erforderliche Kühlung des Dampf trägers (des Gase»), v?as die gesamte Kühlleistung etwa verdreifacht. Die Qualltat der Trocknung wird verbessert, dieOnly the heat of evaporation of the circuit npss evaporated moisture by means of cooling water in a condenser be withdrawn. The previously required cooling of the vapor carrier (the gas ”) is no longer necessary, especially the entire cooling capacity tripled. The quality of drying is improved

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Endfeuchtigkeit ist durch die Anzahl der Evakuierungsprözesse genau einstellbar. Die Feuchtigkeitsetreuung innerhalb eine« Bereiches des Trocknungsgutes z.B. innerhalb einer Spule» liegt in engen Grenzen, da der Erwärmungsprozess erst unterbrochen wird, wenn die Temperatur des Trocknungsgutes der Heissgastemperatur entspricht, so dass die nachfolgende Verdampfung gleichmässig über das ganze Trocknungsgut erfolgt.Final moisture is determined by the number of evacuation processes precisely adjustable. The moisture diffusion within a « The area of the goods to be dried, e.g. within a coil »is within narrow limits, since the heating process is only interrupted when the temperature of the material to be dried corresponds to the hot gas temperature, so that the subsequent evaporation is carried out evenly over the entire item to be dried.

Weitere Merkmale der Erfindung und Einzelheiten der durch dieselbe erzielten Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer in der beigefügten Zeichnung rein schematisch wiedergegebenen Vorrichtung zur Durchführung des erflndungsgemassen Verfahrens, Das zu behandelnde Trocknungsgut, das bei dem in der Zeichnung dargestellten Beispiel in Form von Spulen 2 angedeutet ist, befindet sich in einem Behänd lungs kessel-'/.Further features of the invention and details of by the same advantages achieved result from the following description of a purely schematic in the accompanying drawing reproduced device for carrying out the method according to the invention, the material to be treated, the the example shown in the drawing in the form of coils 2 is indicated, is located in a Behänd treatment boiler - '/.

Das Innere des Kessels 1 wird in einem geschlossenen Kreislauf 3 mi't einem Dampf-Gasgemisch beaufschlagt. In dem Kreislauf sind ein Gebläse 4 und ein Erhitzer 5 angeordnet. Der Kessel 1 bzw. der Kreis 5 stehen über einen weiteren Kreis 6, unter Zwischenschaltung eines Kondensators 8, mit einer Evakuierungevorrichtung 7 in Verbindung.The interior of the boiler 1 is acted upon in a closed circuit 3 with a steam-gas mixture. In the cycle a fan 4 and a heater 5 are arranged. The boiler 1 or the circuit 5 are connected to an evacuation device 7 via a further circuit 6 with the interposition of a capacitor 8.

An den Kreis > ist zwischen Gebläse 4 und Erhitzer 5 ein« Befeuchtungsvorrichtung 9 angeschlossen. Am Kessel 1 Ist ein Belüftungsventil 10 vorgesehen.On the circle> there is a «between fan 4 and heater 5 Humidifier 9 connected. At boiler 1 is on Ventilation valve 10 is provided.

Das im Behändlungskesse1 1 angeordnete Trocknungegut 2 wird von einem Dampf-Gasgemisch beaufschlagt, welches durch das Gebläse 4 im Kreislauf ? gefördert, jtm Erhitzer 5 erhitzt und durch die Vorrichtung 9 mit Feucntigjtelt aufgeladen wird.. Wenn ein festgesetzter. Temperaturunterschied zwischen Heiz- und Abgastemperatur erreicht ist, wird über eine bekannte» und daher nicht näher dargestellte Steuerungsschaltung, die Evakuierungsvorrichtung 7 eingeschaltet und so der gesamte Kreislauf evakuiert« Die dabei entstehenden Dämpfe werden im Kondensator 8 niedergeschlagen, ist das vorgesehene Vakuum erreicht, so schaltet die Evakuierungsvorrichtung aus und das Belüftungsventil 10 wirdThe goods to be dried 2 arranged in the treatment kettle 1 is acted upon by a vapor-gas mixture, which is caused by the Fan 4 in the circuit? promoted, heated jtm heater 5 and is charged by the device 9 with fire dough .. If a fixed one. Temperature difference between heating and exhaust gas temperature is reached via a known »and therefore control circuit not shown in detail, the evacuation device 7 switched on and thus the entire circuit evacuated « The resulting vapors are deposited in the condenser 8, if the intended vacuum is reached, the switches Evacuation device off and the ventilation valve 10 is

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geöffnet, bis der Kreislauf mit Frischgas, z.B. Luft, aus der Atmosphäre gefüllt ist. Dann schllesst das Ventil 10. Der Kreislauf wird durch einen vorgesehenen Überdruck aufgepumpt und der Erwärmungsprozess beginnt von neuem.opened until the circuit with fresh gas, e.g. air, is removed from the Atmosphere is filled. Then the valve closes 10. The circuit is inflated by a provided overpressure and the The warming process starts all over again.

Zur Verhinderung von Kondensatbildung in nicht erwünschten Bereichen können die Wandungen des Kreislaufes mit einer Wärmequelle, z.B. einer elektrischen Heizschlange 11, wie im oberen Bereich des Kreises 3 angedeutet, ausgerüstet und darüber hinaus in geeigneter Welse Isoliert sein*To prevent condensation in unwanted Areas can be the walls of the circuit with a heat source, e.g. an electric heating coil 11, as in the above Area of circle 3 indicated, equipped and also be isolated in suitable catfish *

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Claims (8)

PatentansprücheClaims 1.) Verfahren zur Trocknung, insbesondere von Pasern und Garnen in einem sich in geschlossenem Kreislauf vollziehenden intermittierend arbeitenden Erwärmungs- und Evakuierungevorgang, dadurch gekennzeichnet, dass das als Wärmeträger dienende zirkulierende Gas während des Erwärmungsprozesses ständig angefeuchtet wird, und zwar so stark, dass der Partialdampfdruck ungefähr gleich ist dem Partialdampfdruck der Gasgrenzschicht an der Kapillaroberfläche des Trocknungsgutes, der seinerseits von der Temperatur dea Trocknungsgutes entsprechend der Dampfkurve abhängt.1.) Process for drying, especially of pastes and yarns in an intermittently operating heating and evacuation process taking place in a closed circuit, characterized in that the one serving as a heat transfer medium circulating gas is constantly humidified during the heating process, so much that the partial vapor pressure is approximately equal to the partial vapor pressure of the gas boundary layer on the capillary surface of the material to be dried, which in turn depends on the temperature of the goods to be dried according to the steam curve. 2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es zur Herabsetzung der Trockenkapazität der Luft in einem gegenüber der umgebenden Atmosphäre abgedichteten Kreislauf durchgeführt wird.2.) The method according to claim 1, characterized in that it is used to reduce the drying capacity of the air in one against the surrounding atmosphere sealed circuit is carried out. 3.) Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herabsetzung der Trockenkapazität der Luft' der abgeschlossene Kreislauf aufgepumpt wird.3.) Method according to claim 1 and 2, characterized in that to reduce the drying capacity of the air ' the closed circuit is inflated. 4.) Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass,die Erwärmung fortgesetzt wird, bie die Abgaetemperatur gleich der Heissgastemperatur ist.4.) The method according to claim 1 to 3, characterized in that the heating is continued, bie the discharge temperature is equal to the hot gas temperature. 5.) Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 4 mit einem Kessel (1), einem an diesen angeschlossenen Kreis (3) und einem weiteren angeschlossenen Kreis (6), dadurch gekennzeichnet, dass im Kreis (3) ein Gebläse (4)* ein Erhitzer (5) und eine Befeuchtungsvorrichtung (9) angeordnet ist, während der Kreis (6) zu einer Evakuierungsvorrichtung (7) führt, welcher ein Kondensator (8) vorgeschaltet ist.5.) Device for performing the method according to claim 1 to 4 with a boiler (1), a circuit (3) connected to this and a further connected circuit (6), characterized in that a fan (4) * is in the circle (3) The heater (5) and a humidifying device (9) are arranged, while the circuit (6) leads to an evacuation device (7), which a capacitor (8) is connected upstream. 009886/0878009886/0878 6.) Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, dass die Befeuchtungsvorrichtung (9) im Kreislauf (3) zwischen dem Gebläse (4) und dem Erhitzer (5) angeordnet ist.6.) Device according to claim 5 »characterized in that that the humidifying device (9) is arranged in the circuit (3) between the fan (4) and the heater (5). 7.) Vorrichtung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandungen des Kreises (3)* zumindest zum Teil mit einer Beheizung (11) ausgerüstet und gegen die Umgebung wärmeisoliert sind.7.) Device according to claim 5 and 6, characterized in that that the walls of the circle (3) * at least partially equipped with a heater (11) and against the environment are thermally insulated. 8.) Vorrichtung nach Anspruch 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Evakuierungsvorrichtung (7) über den Kreis (6) sowohl von aussen, als auch von innen her mit dem Trocknungsgut in Verbindung steht. ' 8.) Device according to claim 5 to 7, characterized in that the evacuation device (7) via the circle (6) is in connection with the material to be dried both from the outside and from the inside . ' 009886/0878009886/0878
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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