DE202017005231U1 - Quench cooler for dryer exhaust gas measurement - Google Patents
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Abstract
Quench Kühler zur Trocknerabgas-Messung, bei denen ein Wärmetauschmittel eine Flüssigkeit, das andere ein Dampf enthaltendes Gas ist, wobei Temperatursensoren (19, 21) vor und nach dem Wärmeaustausch vorgesehen sind.Quench Cooler for the measurement of the temperature of the exhaust gas, in which one heat exchange medium is a liquid, the other a vapor-containing gas, temperature sensors (19, 21) being provided before and after the heat exchange.
Description
Die Erfindung betrifft einen Quench Kühler zur Trocknerabgas – Messung nach den Merkmalen des Anspruch 1.The invention relates to a quench cooler for drying the exhaust gas according to the features of
Von Emissionen und Feinstaubbildung bei der Verbrennung fossiler Energieträger ist aus belasteten Gebieten z. B. Stuttgart bekannt, dass bei den Pkw, in welchen die Verbrennungsenergie bei Dieselkraftstoff zur Energieumwandlung genutzt wird, eine Emissionsbeschränkung für bestimmte Pkw gelten wird. Weiter ist über die Feinstaubbildung bei Trocknern mit Gas bekannt, dass bei Wäschetrocknern, in welchen die Verbrennungsenergie zur adiabaten Verdampfung und Trocknung genutzt wird, die Effizienz der Wärmenutzung sowie die Emissionen nicht überwacht werden und eine Beschränkung der Folgeschäden bei Wäschetrocknern durch Feinstaub nicht stattfindet.Of emissions and fine dust formation in the combustion of fossil fuels is from polluted areas z. Stuttgart, for example, that in the passenger cars, in which the combustion energy is used in diesel fuel for energy conversion, an emission limit for certain cars will apply. Next is known about the formation of fine dust in dryers with gas, that in tumble dryers, in which the combustion energy is used for adiabatic evaporation and drying, the efficiency of heat utilization and emissions are not monitored and a limitation of consequential damage to dryers by particulate matter does not take place.
Es ist von der nachhaltigen Steigerung der Energieeffizienz bei Wäschetrocknern und einem mit Gas beheizten Trockner Typ PD 270 GWU, des Herstellers Kannegiesser bekannt, dass bei adiabatem Energieeinsatz und Umluft ein Anteil von 60% der Luft im inneren des Systems belassen und ein Anteil von 40% über den Brenner gefahren wird. Hierbei wird gegenüber der Energiemenge in 40% der konvektiven Luft, das 2,5 fache oder 100% der Energie von der Wäsche abgeleitet. (
Weiter ist über die Trocknungsausführung im Trockner PD 270 GWU mit Umluftführung bekannt, dass der Brenner bei der Trocknung von Matten und Wischbezügen mit einer Heißgastemperatur von 180°C eingestellt ist und von der zugeführten Energie im Abgas eine Restwärme von 125 kJ oder 30 kcal pro kg Abgas verblieben ist. (
Weiter ist ein Quench Kühler zur Erwärmung von Wasser aus Abgasen bekannt, bei welchen ein Wärmetauschmittel eine Flüssigkeit und das andere ein Gas oder Dampf ist, und welche fließbettähnlich in einem Quench Kühler unter Erwärmung von zugeführten kaltem Wasser gemischt werden, wobei mehrere Trennstufen (theoretische Böden) eingerichtet sind. (
Der im Schutzanspruch 1 angegebenen Erfindung für Energie Effizienz und Optimierung liegt das Problem zugrunde, in zahlreichen Trocknern die Wärmeverluste in einer Ist-Messung zu diagnostizieren und die Effizienzsteigerung nach einer Reduziereng der Verluste in dem einzelnen Trockner messtechnisch, apparativ gerätescharf, anzuzeigen.The specified in the protection claim 1 invention for energy efficiency and optimization is based on the problem in numerous dryers to diagnose the heat losses in an actual measurement and the efficiency increase after a Reduziereng the losses in the individual dryer metrologically, device sharp, display.
Das Problem wird ausgehend von dem aufgeführten Stand der Technik durch einen Quench Kühler mit den Merkmalen des Anspruch 1 gelöst.The problem is solved on the basis of the cited prior art by a quench cooler with the features of
Vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung sind durch die in den Unteransprüchen genannten Maßnahmen möglich.Advantageous embodiments and modifications of the invention are possible by the measures mentioned in the dependent claims.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere dann, dass anstelle der Datenermittlung, dem Aufwand zur Dokumentation und einem hohen Personalbedarf zur Trocknerabgas-Messung nach dem beschriebenen Stand der Technik (DBU) ein Quench Kühler, bei dem ein Wärmetauschmittel eine Flüssigkeit, das andere das Trocknerabgas ist, und Temperatursensoren vor und nach dem Wärmeaustausch vorgesehen sind und insbesondere ein O2 Sensor für eine Messung von Restsauerstoff O2 im Abgas vorgesehen ist.The advantages achieved by the invention are in particular then that instead of data acquisition, the cost of documentation and a high staffing demand for the exhaust gas measurement according to the described prior art (DBU) a quench cooler, in which a heat exchange medium, a liquid, the other Dryer exhaust is, and temperature sensors are provided before and after the heat exchange and in particular an O 2 sensor for measuring residual oxygen O 2 is provided in the exhaust gas.
Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht in dem Wärmeaustausch und der Ausführung in 2 Stufen, einem Quench mit der Vermischung des Trocknerabgases mit der Flüssigkeit und nachfolgend der Wärmeableitung von dem Gas auf die kältere Flüssigkeit. Wesentlicher Vorteil der Wärmeableitung ist die geringe Gasmenge, die bei der Vermischung in der Flüssigkeit verteilt ist. Entsprechend sind bei einer Ausdehnung der flüssigen Wärmetauschmittel H2O um 50% in 1000 kg H2O eine Abgasmenge von 0,5 kg untergemischt.An essential feature of the invention is the heat exchange and the execution in 2 stages, a quench with the mixing of the dryer exhaust gas with the liquid and subsequent heat dissipation from the gas to the colder liquid. An essential advantage of heat dissipation is the small amount of gas that is distributed in the liquid during mixing. Accordingly, with an expansion of the liquid heat transfer medium H 2 O by 50% in 1000 kg H 2 O an amount of exhaust gas of 0.5 kg mixed.
Vorteil ist eine adiabate Wärmeableitung innerhalb der Flüssigkeit, die um den Faktor 2000 größer ist, in Verbindung mit exakten Temperaturmesswerten. Wobei die Kühlung (delta)T der Abgase durch die kleinere spezifische Wärme cp der Gase begünstigt ist. Advantage is an adiabatic heat dissipation within the liquid, which is larger by a factor of 2000, in conjunction with exact temperature readings. Wherein the cooling (delta) T of the exhaust gases is favored by the smaller specific heat c p of the gases.
Ein wesentlicher Vorteil besteht in den physikalischen Unterschieden der Wärmetauschmittel des Quench Kühlers: Wasser, H2O und Abgase.A significant advantage consists in the physical differences of the heat exchange medium of the quench cooler: water, H 2 O and exhaust gases.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist in Anspruch 2 angegeben. Die Weiterbildung nach Anspruch 2 ermöglicht es, aus dem Messwert für Restsauerstoff O2, und dem Sauerstoffumsatz in der Brennkammer der Heizstufe die Energiezufuhr und die Adiabate am Eingang der Trocknung zu bestimmen. Es ist nämlich so, dass bei Gastrocknern die Verbrennung nach dem Sauerstoffumsatz mit dem Brennstoff verläuft:
In dieser Gleichung (1) ist der Umsatz von 1 CH4 mit 2 O2 der Bildung von 44 kg CO2 und 36 kg flüssigen H2O + der Bildungswärme von 212.400 kcal gleichgesetzt. Demgemäß wird bei einem Umsatz von 1 vol.-% O2 eine Wärme von 1062 kcal in 29 kg Luft oder (1062/29) 36,6 kcal/kg-Luft freigesetzt.In this equation (1), the conversion of 1 CH 4 with 2 O 2 equates to the formation of 44 kg CO 2 and 36 kg liquid H 2 O + the heat of formation of 212,400 kcal. Accordingly, at a conversion of 1 vol% O 2, a heat of 1062 kcal is released in 29 kg of air or (1062/29) 36.6 kcal / kg air.
Wesentlicher Vorteil: Die Adiabaten für eine verlustfreie Zustandsänderung im Trockner.The main advantage: the adiabats for a loss-free change of state in the dryer.
Weitere Vorteile bestehen insbesondere dann, dass die Emissionen an Feinstaub, die beim Trocknen der Fußmatten und schmutzigen Wischbezügen nicht angegeben und übersehen sind, nach Gleichung (1) und der Bilanzierung des Sauerstoff Verbrauches gerätescharf als Sauerstoff Wert vorliegen und Emissionen umgekehrt proportional zu dem Sauerstoff Umsatz aufgetreten sind. Im vorliegenden Fall werden bei einem Verbrauch von 1 CH4 und 1% O2 (2·29 kg)/0,01 oder 5.800 kg pro CH4 belastet mit Feinstaub freigesetzt. Diese Feinstaubemissionen sind das 20 fache der Abgasmengen von Pkw und Dieselfahrzeugen oder 2000%Further advantages are, in particular, that the emissions of particulate matter, which are not specified and overlooked when drying the floor mats and dirty mop covers according to equation (1) and the balance of oxygen consumption device sharp as oxygen value and emissions inversely proportional to the oxygen conversion appeared. In the present case are charged with a consumption of 1 CH 4 and 1% O 2 (2 x 29 kg) / 0.01 or 5,800 kg per CH 4 loaded with particulate matter. These particulate matter emissions are 20 times the exhaust gas volumes of passenger cars and diesel vehicles or 2000%
Der bisher nicht aufgeführte Klimaschaden besteht in der Erdatmosphäre und einem Abgasvolumen mit 5.000 ppm CO2 von 9.270 m3 pro MOL CH4, bezogen auf 0,5 bar und 273 K und dem Umsatz von 16 kg Erdgas oder 22,4 Nm3. Aus 22,4 Nm3 werden 9.200 m3 verschmutzte Atmosphäre, basierend auf Gl. (1).The climate damage not listed so far consists of the earth's atmosphere and an exhaust volume with 5,000 ppm CO 2 of 9,270 m 3 per MOL CH 4 , based on 0.5 bar and 273 K and the conversion of 16 kg of natural gas or 22.4 Nm 3 . From 22.4 Nm 3 , 9,200 m 3 polluted atmosphere, based on Eq. (1).
Eine vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist in Anspruch 3 beschrieben. Die Ausbildung nach Anspruch 3 ermöglicht es, die Abgaswerte in einem Datenprotokoll über die Dauer der Messung aufzutragen. Vorteil ist, dass Wertepaare über einen Messzeitraum für die Ermittlung der Adiabaten A1 und A2 vorhanden sind.An advantageous embodiment of the invention is described in
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist in Anspruch 4 beschrieben. Die Ausbildung nach Anspruch 4 ermöglicht es, in einem Quench Kühler, in welchem eine Flüssigkeit oder Wasser ein Wärmetauschmittel ist und das Abgas das 2te Wärmetauschmittel, das Abgas adiabat (ohne Wärmeaustausch nach außen) zu kühlen und dass auf einfache Weise der gesättigte Zustand des Trockner Abgases als Temperatur aufgezeigt wird. Vorteilhaft werden die Adiabaten A1 und A2 in einem schrägwinkligen Adiabaten Diagramm über dem Wassergehalt x der Luft angezeigt. Wesentlicher Vorteil: Einfachheit und Kennzeichnung von 2 Adiabaten in einem (a)-Diagramm oder a,x-Diagramm für Trockner Abgase.A further advantageous embodiment of the invention is described in
Vorteil ist die einfache Weise, nach welcher in dem Quench Kühler der Temperaturausgleich in der Mischung der ungleichen Medien Flüssigkeit und Abgas gegeben ist.Advantage is the simple way, according to which in the quench cooler, the temperature compensation in the mixture of dissimilar media liquid and exhaust gas is given.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in dem Anspruch 5 beschrieben. Die Weiterbildung nach Anspruch 5 ermöglicht es, die In-effizienz der Trockner, die aus dem Abstand der Adiabaten A1 und A2 besteht, auf einfache Weise in dem (a)-Diagramm festzuhalten und abzulesen.An advantageous embodiment of the invention is described in the
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in Anspruch 6 angegeben. Die Weiterbildung nach Anspruch 6 ermöglicht es, die In-effizienz von einzelnen Trocknern, die auf einfache Weise mit den Adiabaten A1 und A2 aufgezeigt ist, in einem digitalen Speicher als Bild festzuhalten.An advantageous embodiment of the invention is specified in claim 6. The development according to claim 6 makes it possible to record the in-efficiency of individual dryers, which is shown in a simple manner with the adiabatic A1 and A2, in a digital memory as an image.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.An embodiment of the invention is illustrated in the drawing and will be described in more detail below.
Es zeigen:Show it:
In
Weiter ist es so, dass bei einem Trockner mit Umluft, die indirekt erwärmt wird, die Adiabate des Abgases über (oberhalb) der Adiabaten
Neben der Messung in Trocknerabgasen bei Wäschetrocknern sind Abgasmessungen zur Bestimmung der Effizienz in anderen Trocknern möglich, die im Einzelnen nicht aufgeführt sind. Wichtig ist, dass ein Quench Kühler für die Messungen vorgesehen ist, damit die Vorteile der Erfindung erreicht werden, und dass das Ergebnis der Trocknung durch die Bestimmung der Adiabaten der Abgase angezeigt wird und auf einfache Weise das Abgas adiabat gekühlt wird.In addition to measurement in dryer exhaust gases in tumble dryers exhaust gas measurements are possible to determine the efficiency in other dryers, which are not listed in detail. Importantly, a quench cooler is provided for the measurements to achieve the advantages of the invention, and the result of the drying is indicated by the determination of the adiabatic gases of the exhaust gases and the exhaust gas is cooled adiabatically in a simple manner.
In
Die Optimierung ergibt sich aus der In-effizienz der Trockner, die in dem Beispiel dargestellt ist.
Die Wasseraufnahme der Verbrennungsluft, welche bei dem
Vorteil der Trocknerabgas Messung: Nachweis der In-effizienz der adiabaten Energienutzung in Gas Wäschetrockner (
mit Faktor 31,5 oder 3156% Feinstaubimmission gegenüber Pkw pro kWh.Advantage of the dryer exhaust gas measurement: Proof of the efficiency of the adiabatic use of energy in gas dryers (
with factor 31.5 or 3156% particulate matter immission vis-à-vis passenger cars per kWh.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Adiabate A1Adiabatic A1
- 22
- Adiabate A2Adiabatic A2
- 33
- (a)-Diagramm, Adiabaten-(a) -diagram, adiabatic
- 44
- Linie für gesättigte LuftLine for saturated air
- 55
- Abszissen AchseAbscissa axis
- 66
- Senkrechte im Null PunktVertical in the zero point
- 77
- Temperatur 180°CTemperature 180 ° C
- 88th
- Temperatur im Abgas, DBT (Dry Bulb Temperature)Temperature in the exhaust, DBT (Dry Bulb Temperature)
- 99
- Temperatur nach dem Austausch, WTB (Wet Bulb Temp.)Temperature after replacement, WTB (Wet Bulb Temp.)
- 1010
- Quench KühlerQuench cooler
- 1111
- Gehäusecasing
- 1212
- Wasserwater
- 1313
- Zuführleitung für AbgaseSupply line for exhaust gases
- 1414
- Abführleitung für AbgaseDischarge line for exhaust gases
- 1515
- Rohre, VerteilrohrePipes, distribution pipes
- 1616
- Öffnungen, AustrittsöffnungenOpenings, outlet openings
- 1717
- Flüssigkeitsspiegelliquid level
- 1818
- Freiraumfree space
- 1919
- Temperatursensortemperature sensor
- 2020
- O2 Sensor, SauerstoffO 2 sensor, oxygen
- 2121
- Temperatursensortemperature sensor
- 2222
- Niveau, Niveau-anzeigeLevel, level indicator
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 202015005637 [0005] DE 202015005637 [0005]
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- Abschluss Bericht: DBU AZ 28612_01, 2012, Seite 61, Absatz 1 [0003] Final report: DBU AZ 28612_01, 2012, page 61, paragraph 1 [0003]
- AZ 28612_01 2012, Seite 51, Abbildung 7 und 28 [0004] AZ 28612_01 2012, page 51, Figure 7 and 28 [0004]
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2017
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Non-Patent Citations (5)
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Abbildung 7, AZ 28612 |
Abschluss Bericht: DBU AZ 28612_01, 2012, Seite 61, Absatz 1 |
AZ 28612_01 2012, Seite 51, Abbildung 7 und 28 |
DBU AZ 28612 |
DBU AZ 28612-01 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE102018003144A1 (en) | 2018-04-18 | 2019-10-24 | Fritz Curtius | Diesel vehicles with nitrous gases in the exhaust gas |
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