DE19509013A1 - Sorption dryer for gases - Google Patents
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Abstract
Description
Der Sorptionstrockner gemäß Fig. 1 besteht aus zwei Gehäusen 1 und 2, mit einer gasleitenden Verbindung 3, die in den beiden Richtungen T und R von Luft durchströmt werden können.The Sorptionstrockner according to Fig. 1 consists of two housings 1 and 2, with a gas-conducting connection 3 which can be flowed through in both directions T and R of air.
Das Gehäuse 1 dient als Sonnenstrahlungsabsorber zur Erwärmung der in Richtung R durchströmenden Luft. Um bei Sonneneinstrahlung ein rasches Aufheizen auf hohe Temperaturen zu erreichen, muß das Gehäuse 1 eine gut strahlungsabsorbierende, eventuell selektive Oberfläche aufweisen und zudem eine möglichst geringe Wärmekapazität haben (z. B.: dünnwandiges Kupferblech).The housing 1 serves as a solar radiation absorber for heating the air flowing through in the R direction. In order to achieve rapid heating to high temperatures when exposed to sunlight, the housing 1 must have a radiation-absorbing, possibly selective surface and also have the lowest possible heat capacity (e.g. thin-walled copper sheet).
Das Gehäuse 2 enthält ein regenerationsfähiges Sorptionsmittel 4, welches bei hinreichend kleinem Druckverlust in beiden Richtungen R und T durchströmt werden kann. Je nach Bauweise und Sorptionsmittel kann an einem oder beiden Enden des Sorptionsmittelbettes 4 ein gasdurchlässiges Stützmaterial 5 vorgesehen werden, welches auch die Funktion eines Luftfilters haben kann. Wärmekapazität und Wärmeleitfähigkeit von Gehäuse 2 und Stützmaterial 5 sollten sehr gering sein, damit die im Gehäuse 1 aufgeheizte und in Richtung R strömende Luft ihre Wärme zu einem möglichst großen Teil an das Sorptionsmittel abgeben kann. The housing 2 contains a regenerable sorbent 4 , which can be flowed through in both directions R and T with a sufficiently small pressure loss. Depending on the design and sorbent, a gas-permeable support material 5 can be provided at one or both ends of the sorbent bed 4 , which can also function as an air filter. The heat capacity and thermal conductivity of the housing 2 and the support material 5 should be very low, so that the air heated in the housing 1 and flowing in the R direction can give off as much of its heat as possible to the sorbent.
Der Sorptionstrockner gemäß Fig. 2 besteht aus einem Gehäuse 6, welches in den beiden Richtungen R und T durchströmt werden kann.The Sorptionstrockner FIG. 2 consists of a housing 6, which can be flowed through in both directions R and T.
Das Gehäuse 6 enthält ein regenerationsfähiges Sorptionsmittel 4, welches bei hinreichend kleinem Druckverlust in beiden Richtungen R und T durchströmt werden kann. Die Oberfläche des Gehäuses 6 dient als Absorber für Sonnenstrahlung zur Erwärmung des Sorptionsmittelbettes 4. Um hohe Temperaturen für die Regeneration des Sorptionsmittels zu erreichen, muß das Gehäuse 6 eine gut strahlungsabsorbierende, eventuell selektive Oberfläche aufweisen und eine gute Wärmeleitfähigkeit haben. Um die ein Richtung R strömende Luft auf einer möglichst kurzen Strecke auf hohe Temperaturen vorzuwärmen, kann als Vorwärmzone ein poröses Stützmaterial 7 mit hoher Wärmeleitfähigkeit vorgesehen werden. Auf einer oder beiden Seiten der Sorptionsmittelfüllung kann zudem ein gasdurchlässiges Stützmaterial 5 mit Filterfunktion eingebaut werden. The housing 6 contains a regenerable sorbent 4 , which can be flowed through in both directions R and T with a sufficiently small pressure loss. The surface of the housing 6 serves as an absorber for solar radiation for heating the sorbent bed 4 . In order to achieve high temperatures for the regeneration of the sorbent, the housing 6 must have a good radiation-absorbing, possibly selective surface and have good thermal conductivity. In order to preheat the air flowing in a direction R to the highest possible temperature over the shortest possible distance, a porous support material 7 with high thermal conductivity can be provided as the preheating zone. A gas-permeable support material 5 with a filter function can also be installed on one or both sides of the sorbent filling.
Die zu trocknende Luft durchströmt das Sorbergehäuse 2 in Richtung T. Der in der Luft enthaltene Wasserdampf wird beim Durchströmen des Sorptionsmittelbettes 4 von diesem zum großen Teil adsorbiert. Je kühler das Sorptionsmittel ist, desto größer ist seine Wasserkapazität und desto kleiner ist die Wasserdampfkonzentration in der entfeuchteten Luft.The air to be dried flows through the sorcerer housing 2 in the direction T. The water vapor contained in the air is largely adsorbed by the sorbent bed 4 as it flows through it. The cooler the sorbent, the greater its water capacity and the lower the water vapor concentration in the dehumidified air.
Gehäuse 1 hat durch Absorption von Sonnenstrahlung eine hohe Temperatur erreicht. Kühle, eventuell vorgewärmte Luft strömt in Richtung R durch das Gehäuse 1, wo sie auf hohe Temperaturen aufgeheizt wird. Danach gelangt die aufgeheizte Luft über die gasführende Verbindung 3 in das Sorbergehäuse 2 und heizt ihrerseits das Sorptionsmittelbett auf, wodurch die während der Trocknungsphase adsorbierte Feuchtigkeit wieder ausgetrieben wird. Je höher die Regenerationstemperatur ist, desto tiefer ist die Taupunkttemperatur der entfeuchteten Luft in der nachfolgenden Trocknungsphase. Trocknung und Regeneration erfolgt meist im oben beschriebenen Gegenstrombetrieb. Auf diese Weise wird das Sorptionsmittelbett geschont und seine Kapazität am besten ausgenützt.Housing 1 has reached a high temperature due to absorption of solar radiation. Cool, possibly preheated air flows in the direction R through the housing 1 , where it is heated to high temperatures. The heated air then passes through the gas-carrying connection 3 into the sorcerer housing 2 and in turn heats up the sorbent bed, as a result of which the moisture adsorbed during the drying phase is expelled again. The higher the regeneration temperature, the lower the dew point temperature of the dehumidified air in the subsequent drying phase. Drying and regeneration mostly takes place in the counter-current mode described above. In this way, the sorbent bed is protected and its capacity is best used.
Möglich ist aber auch der Gleichstrombetrieb, bei welchem die zu trocknende Luft und die regenerierende Luft den Sorptionstrockner in Richtung R durchströmt. However, direct current operation is also possible, in which the one to be dried Air and the regenerating air move the sorption dryer towards R flows through.
Die zu trocknende Luft durchströmt das Sorbergehäuse 6 in Richtung T. Der in der Luft enthaltene Wasserdampf wird beim Durchströmen des Sorptionsmittelbettes 4 von diesem zu großen Teil adsorbiert. Je kühler das Sorptionsmittel ist, desto größer ist seine Wasserkapazität und desto geringer ist die Wasserdampfkonzentration in der entfeuchteten Luft.The air to be dried flows through the Sorbergehäuse 6 in the direction T. The water vapor contained in the air is adsorbed while flowing through the sorbent bed 4 of this too large a part. The cooler the sorbent, the greater its water capacity and the lower the water vapor concentration in the dehumidified air.
Kühle oder erwärmte Luft strömt in Richtung R in das durch Sonnenstrahlung erwärmte Gehäuse 6, wo sie in der Vorheizzone 7 bzw. im Sorptionsmittelbett 4 auf hohe Temperaturen aufgeheizt wird. Das Sorptionsmittel gibt die während der vorhergegangenen Trockungsphase adsorbierte Feuchtigkeit an die durchströmende Luft ab. Je höher die Regenerationstemperatur ist, desto tiefer ist die Taupunkttemperatur der entfeuchteten Luft in der nachfolgenden Trocknungsphase. Trocknung und Regeneration erfolgt meist im oben beschriebenen Gegenstrombetrieb. Auf diese Weise wird das Sorptionsmittel geschont und seine Kapazität am besten ausgenützt. Möglich ist aber auch der Gleichstrombetrieb, bei welchem die zu trocknende Luft und die regenerierende Luft den Sorptionstrockner in Richtung R durchströmt. Cool or heated air flows in the direction R into the housing 6 heated by solar radiation, where it is heated to high temperatures in the preheating zone 7 or in the sorbent bed 4 . The sorbent releases the moisture adsorbed to the air flowing through during the previous drying phase. The higher the regeneration temperature, the lower the dew point temperature of the dehumidified air in the subsequent drying phase. Drying and regeneration mostly takes place in the counter-current mode described above. In this way, the sorbent is protected and its capacity is best used. However, direct current operation is also possible, in which the air to be dried and the regenerating air flow through the sorption dryer in the direction R.
Die Sorptionstrockner nach Fig. 1 oder Fig. 2 eignen sich überall dort, wo in ausreichendem Maße Sonnenenergie vorhanden ist.The sorption dryers according to FIG. 1 or FIG. 2 are suitable wherever there is sufficient solar energy.
Beispiele der Anwendung:Examples of use:
- - Sonnenkollektoren zur Warmwasseraufbereitung und Heizung- Solar panels for water heating and heating
- - Systeme mit transparenter Isolation, Energiefassaden- Systems with transparent insulation, energy facades
- - Trocknung von Lagerräumen und Gütern- Drying of storage rooms and goods
- - Klimaanlagen- air conditioners
- - Trocknung von Lufträumen bei Fenstersystemen- Drying air spaces in window systems
Das Luftvolumen 12 thermischer Sonnenkollektoren steht meist mit der Umgebung in Verbindung. Dadurch ist eine drucklose thermische Expansion und Kontraktion des Luftvolumens 12 über die dafür vorgesehenen Öffnungen im Sonnenkollektorgehäuse möglich.The air volume of 12 thermal solar collectors is usually connected to the environment. A pressure-free thermal expansion and contraction of the air volume 12 is possible via the openings provided for this purpose in the solar collector housing.
Ein großer Nachteil dieses Luftaustausches ist das Eindringen von feuchter Luft, die im Innern des Sonnenkollektorgehäuses 10, vor allem an der Innenseite der transparenten Abdeckung 11, zu Kondensatbildung führt. Dies hat Korrosion, Verschmutzung durch Kondensationskeime und Staub zur Folge, was den Wirkungsgrad und die Lebensdauer des Sonnenkollektors erheblich vermindert. Die Lösung des Feuchtigkeitsproblems besteht in der Entfeuchtung der im Sonnenkollektorgehäuse 10 vorhandenen bzw. in das Sonnenkollektorgehäuse 10 eindringenden Luft durch den Sorptionstrockner gemäß Fig. 1 oder Fig. 2.A major disadvantage of this air exchange is the penetration of moist air, which leads to the formation of condensate in the interior of the solar collector housing 10 , especially on the inside of the transparent cover 11 . This results in corrosion, contamination from condensation nuclei and dust, which considerably reduces the efficiency and the service life of the solar collector. The solution to the moisture problem is the dehumidification of existing in the solar collector housing 10 and penetrating the solar collector housing 10 through the air Sorptionstrockner of FIG. 1 or FIG. 2.
Je nach Sonnenkollektorbauart und Betriebsbedingungen ist eines der beiden
folgenden Prinzipien für den Luftaustausch besonders geeignet:
Der Luftaustausch zwischen Sonnenkollektorvolumen 12 und Umgebung erfolgt
nicht direkt, sondern über einen Sorptionstrockner gemäß Fig. 1 oder Fig. 2, der
die einströmende, kühle Luft trocknet und von der ausströmenden, warmen Luft
regeneriert wird.
Der Luftaustausch zwischen Sonnenkollektorvolumen 12 und Umgebung erfolgt
direkt bzw. über einen Luftfilter. Die Luft im Sonnenkollektorgehäuse 10 wird
über einen Sorptionstrockner gemäß Fig. 1 oder Fig. 2 umgewälzt und so getrocknet.
Die Regeneration erfolgt durch Ausblasen von Luft über den Sorptionstrockner
gemäß Fig. 1 oder Fig. 2 in die Umgebung. Die zur Regeneration
benötigte Luft stammt aus der Umgebung oder aus dem
Sonnenkollektorvolumen 12.
Depending on the type of solar collector and the operating conditions, one of the following two principles is particularly suitable for air exchange:
The air exchange between the solar collector volume 12 and the surrounding area is not direct, but via a Sorptionstrockner of FIG. 1 or FIG. 2, which dries the incoming cool air and is regenerated by the outflowing warm air.
The air exchange between the solar collector volume 12 and the environment takes place directly or via an air filter. The air in the solar collector housing 10 is circulated via a Sorptionstrockner of FIG. 1 or FIG. 2 and so dried. The regeneration is carried out by blowing air into the environment via the sorption dryer according to FIG. 1 or FIG. 2. The air required for regeneration comes from the environment or from the solar collector volume 12 .
Die Luftbewegung über den Sorptionstrockner kann wie folgt erreicht bzw. beeinflußt werden:The air movement over the sorption dryer can be achieved or influenced as follows become:
- - durch thermisch bedingte Expansion und Kontraktion der Luft im Sonnenkollektorvolumen 12 - due to thermal expansion and contraction of the air in the solar collector volume 12
- - durch ein oder mehrere Gebläse 13, gesteuerte Ventile und/oder Rückschlagventile 14.- By one or more blowers 13 , controlled valves and / or check valves 14 .
Fig. 3: Sonnenkollektor mit eingebautem Sorptionstrockner nach Fig. 2. Fig. 3: solar panel with built Sorptionstrockner of Fig. 2.
Fig. 4: Sonnenkollektor mit eingebautem Sorptionstrockner nach Fig. 1. FIG. 4: solar collector with built-in sorption dryer according to FIG. 1.
Fig. 5: Sonnenkollektor mit eingebautem Sorptionstrockner nach Fig. 2 und einem umschaltbaren Ventilator 13. Die Trocknung der Luft im Sonnenkollektorvolumen 12 erfolgt durch Umwälzung über den Sorptionstrockner. Die Regeneration erfolgt durch Ausblasen der Luft aus dem Sonnenkollektorvolumen 12 in die Umgebung. Der Luftstrom wird jeweils mittels Ventilen 14 umgeleitet. Ein eventueller Unterdruck wird über spezielle Öffnungen im Sonnenkollektorgehäuse 10 ausgeglichen. Fig. 5: solar panel with built Sorptionstrockner of Figure 2 and a reversible fan 13.. The air in the solar collector volume 12 is dried by being circulated through the sorption dryer. The regeneration is carried out by blowing the air out of the solar collector volume 12 into the environment. The air flow is redirected by means of valves 14 . A possible negative pressure is compensated for through special openings in the solar collector housing 10 .
Fig. 6: Sonnenkollektor mit eingebautem Sorptionstrockner nach Fig. 2 und zwei Ventilatoren 13R und 13T für die beiden Förderrichtungen R und T. Die Trocknung der Luft im Sonnenkollektorvolumen 12 erfolgt durch Umwälzung über den Sorptionstrockner in Richtung T. Die Regeneration erfolgt mit Umgebungsluft, welche durch den Sorptionstrockner in Richtung R gefördert wird. Der Luftstrom wird jeweils mittels Ventilen 14 umgeleitet. Fig. 6: Solar collector with built-in sorption dryer according to Fig. 2 and two fans 13 R and 13 T for the two conveying directions R and T. The drying of the air in the solar collector volume 12 is carried out by circulation via the sorption dryer in the direction T. The regeneration is carried out with ambient air , which is conveyed in the R direction by the sorption dryer. The air flow is redirected by means of valves 14 .
Fig. 7: Eine Anlage, bestehend aus drei Sonnenkollektoren, die über eine gasleitende Verbindung 18 miteinander verbunden sind, wobei einer der Sonnenkollektoren mit einem Sorptionstrockner nach Fig. 1 ausgerüstet ist. Der Luftwechsel wird durch thermische Expansion und Kontraktion der Luft in den drei Sonnenkollektorvolumen 12 erreicht. Fig. 7: A system consisting of three solar panels, which are connected to one another via a gas-conducting connection 18 , one of the solar panels being equipped with a sorption dryer according to Fig. 1. The air change is achieved by thermal expansion and contraction of the air in the three solar collector volumes 12 .
Fig. 8: Eine Anlage, bestehend aus drei Sonnenkollektoren, die über eine gasleitende Verbindung 18 seriell miteinander verbunden sind, wobei einer der Sonnenkollektoren mit einem Sorptionstrockner nach Fig. 5 ausgerüstet ist. Die Trocknung erfolgt durch Umwälzung der Luft in den drei Sonnenkollektorvolumen 12 über den Sorptionstrockner in Richtung T. Die Regeneration des Sorptionsmittelbettes 4 erfolgt durch Expansion der Luft in den drei Sonnenkollektorvolumen 12 in Richtung R durch den Sorptionstrockner in die Umgebung. Der Luftstrom wird jeweils durch Ventile 14 umgeleitet. Fig. 8: A system consisting of three solar panels, which are serially connected to one another via a gas-conducting connection 18 , one of the solar panels being equipped with a sorption dryer according to FIG. 5. Drying is carried out by circulating the air in the three solar collector volumes 12 via the sorption dryer in the direction T. The regeneration of the sorbent bed 4 is carried out by expanding the air in the three solar collector volumes 12 in the direction R through the sorption dryer into the environment. The air flow is redirected through valves 14 .
Fig. 9: Eine Anlage, bestehend aus drei Sonnenkollektoren, die über eine gasleitende Verbindung 18 seriell miteinander verbunden sind, wobei einer der Sonnenkollektoren mit einem Sorptionstrockner nach Fig. 6 ausgerüstet ist. Die Trocknung erfolgt durch Umwälzung der Luft in den drei Sonnenkollektorvolumen 12 über den Sorptionstrockner in Richtung T. Die Regeneration erfolgt mit Umgebungsluft, welche durch den Sorptionstrockner in Richtung R gefördert wird. Der Luftstrom wird jeweils durch Ventile 14 umgeleitet. Fig. 9: A system consisting of three solar panels, which are serially connected to one another via a gas-conducting connection 18 , one of the solar panels being equipped with a sorption dryer according to Fig. 6. The drying takes place by circulating the air in the three solar collector volumes 12 via the sorption dryer in the direction T. The regeneration takes place with ambient air, which is conveyed in the R direction by the sorption dryer. The air flow is redirected through valves 14 .
Fig. 10: Sorptionstrockner nach Fig. 1, welcher in ein separates Gehäuse mit transparenter Abdeckung 11 eingebaut ist. Fig. 10: Sorption dryer according to Fig. 1, which is installed in a separate housing with a transparent cover 11 .
Fig. 11: Sorptionstrockner nach Fig. 2, welcher in ein separates Gehäuse mit transparenter Abdeckung 11 eingebaut ist. Fig. 11: Sorption dryer according to Fig. 2, which is installed in a separate housing with a transparent cover 11 .
Fig. 12: Eine Anlage, bestehend aus drei Sonnenkollektoren, und einem Sorptionstrockner nach Bauart Fig. 10, deren Gehäuse über eine gasleitende Verbindung 18 miteinander verbunden sind. Der Luftwechsel wird durch thermische Expansion und Kontraktion der Luft in den drei Sonnenkollektorvolumen 12 erreicht. Fig. 12: A system consisting of three solar panels and a sorption dryer of the type shown in Fig. 10, the housing of which are connected to one another via a gas-conducting connection 18 . The air change is achieved by thermal expansion and contraction of the air in the three solar collector volumes 12 .
Fig. 13: Eine Anlage, bestehend aus zwei Sonnenkollektoren, einem Sorptionstrockner nach Bauart Fig. 11 und zwei Ventilatoren 13R und 13T für die beiden Förderrichtungen R und T. Die Gehäuse sind über eine gasleitende Verbindung 18 miteinander verbunden. Die Trocknung der Luft in den zwei Sonnenkollektorvolumen 12 erfolgt durch Umwälzung über den Sorptionstrockner in Richtung T. Die Regeneration erfolgt mit Umgebungsluft, welche durch den Sorptionstrockner in Richtung R gefördert wird. Der Luftstrom wird jeweils durch Ventile 14 umgeleitet. . FIG. 13 shows two fans 13 R 13 and T for the two conveying directions R and T. A plant consisting of two solar panels, a Sorptionstrockner on design 11 and the housings are connected to each other via a gas-conducting compound 18. The air in the two solar collector volumes 12 is dried by being circulated via the sorption dryer in the direction T. The regeneration is carried out with ambient air, which is conveyed in the R direction by the sorption dryer. The air flow is redirected through valves 14 .
Claims (15)
- - zur Lufttrocknung in einem Sonnenkollektor zur Warmwasseraufbereitung,
- - in einem System zur transparenten Isolation,
- - in Lagerräumen,
- - in Klimaanlagen, oder
- - bei Fenstersystemen.
- - for air drying in a solar collector for hot water preparation,
- - in a system for transparent insulation,
- - in storage rooms,
- - in air conditioning systems, or
- - for window systems.
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8127 | New person/name/address of the applicant |
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |