DE2616280A1

DE2616280A1 - Verfahren und vorrichtung zur trocknung von garnfoermigem textilgut in wickelkoerperform

Info

Publication number: DE2616280A1
Application number: DE19762616280
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Christ
Original assignee: RUDOLF THEN FAERBEREIMASCHINEN; RUDOLF THEN FAERBEREIMASCHINENFABRIK GmbH
Current assignee: Then Maschinen und Apparatebau GmbH
Priority date: 1976-04-13
Filing date: 1976-04-13
Publication date: 1977-11-03

Description

Palentanwälte Dipl.- Ing. W. Scherrmann Dr.- Ing. R. Rüger

7300 Esslingen (Neckar). Webergasse 3, Postfach 348 13. April 1976

Telefon

PA 6 rÜkU Stuttgart IO7H)356539

Telex 07 256610 smru

Telegramme Patentschutz Esslingenneckar

Rudolf Then, Färbereimaschinenfabrik GmbH 7170 Schwäbisch Hall - Hessental

Verfahren und Vorrichtung zur Trocknung von garnförmigem Textilgut in Wicke!körperform

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Trocknung von garnförmigem Textilgut in Wickelkörperform, bei dem die Garnwickelkörper von einem unter überatmosphärischen Druck stehendem Dampf-Luft-Gemisch radial durchströmt werden und das im geschlossenen Kreislauf geführte Dampf-Luft-Gemisch nach dem Austritt aus don Garn v/i cke lkörpern mit einem Kühlmedium gekühlt, die darin enthaltene Feuchtigkeit kondensiert und abgeschieden werden, worauf die Luft wieder verdichtet und erhitzt sowie anschließend wiederum durch die Wickelkörper hindurchgeleitet wird.

Daneben bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, mit einem die Garnwickelkörper enthaltenden geschlossenen Trockenbehälter, der in einem geschlossenen Dampf-Luft-Gemisch-Kreislauf liegt,welcher einen dem Trockenbehälter nachgeschalteten, von einem Kühlmedium durchströmten Luftkühler, einem diesem ηachgeordneten Wasserabscheider, ein diesem in Kreislaufrichtung folgendes Gebläse, sowie einen dem Trockenbehälter vorgeschalteten Lufterhitzer enthält.

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Beispielsweise in der Zeitschrift "Textilveredelung" Nr. 9 (1974, Seite 412 bis 419) ist u. a. ein sogenannter Drucktrockner beschrieben, der zum Trocknen von garnförmigem Textilgut in Wickelkörperform mit einem unter überatmosphärischen Druck stehenden Dampf-Luft-Gemisch dient, wobei das die Garnwickelkörper radial durchströmende Dampf-Luft-Gemisch innerhalb der Vorrichtung in einem geschlossenen Kreislauf geführt ist. Wegen dieser Kreislaufführung des Dampf-Luft-Gemisches brauchen für eine Trockenpartie lediglich die erste Auffühllung und die auftretenden Leckverluste durch eine Druckluftstation gedeckt zu werden. Die zur Ausscheidung der Feuchtigkeit des aus den Garnwickelkörpern austretenden Dampf-Luft-Gemisches erforderliche Rückkühlung erfolgt in einem Luftkühler auf die durch das jeweilige Trocknungsverfahren festgelegte Rückkühltemperatur. Die bei der Taupunktunterschreitung kondensierende Feuchtigkeit koalesziert in dem nachgeschalteten Wasserabscheider; sie wird ohne Luftverlust durch einen Kondensatableiter abgeschieden.

Um eine wirtschaftliche Trocknung zu erzielen, soll der Energieverbrauch möglichst gering sein. Dieser Energieverbrauch setzt sich zusammen aus der für die Lufterhitzung erforderlichen Wärmemenge, der elektrischen Arbeit entsprechend dem Energieverbrauch der ilotore und insbesondere des Gebläusemotors sowie des Kompressormotors für die Erzeugung der Druckluft sowie aus der der benötigten Kühlmediumsmenge zugeordneten Energie. Diese dem Kühlmediumsbedarf zugeordnete Energiemenge ergibt sich aus der Rückkühlung des aus den Garnwickelkörpern abströmenden Dampf-Luft-Gemisches sowie durch die Kondensierung der in dem Gemisch enthaltenen Feuchtigkeit als Kondensationswärme, die über das Kühlmedium abgeführt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, ausgehend von diesem Stand der Technik die ^rocknung. wijr±schaftlicher zu gestalten,

d.h. bei wesentlich herabgesetztem Energieverbrauch eine hohe Trockenleistung zu erzielen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren derart vorgegangen, daß die Luft nach der Kühlung und der Wasserabscheidung vor der Erhitzung unter Ausnutzung der an das Kühlmedium abgegebenen Wärmemenge vorgewärmt wird.

Auf diese Weise wird der Wärmebedarf bei der Lufterhitzung wesentlich herabgesetzt, weil die erforderliche Temperaturdifferenz bei der Lufterhitzung um den Anteil im Lufterhitzer verringert wird, der infolge der Temperaturerhöhung über die Vorwärmung der Luft erreicht wird. Der Wärmemengenbedarf für diese Temperaturerhöhung bei der Vorwärmung wird aus dem Kühlmedium entnommen, das bei der Rückkühlung des Dampf-Luft-Gemisches u.a. die Kondensationswärme der kondensierenden Feuchtigkeit aufgenommen hat.

Dabei ist es zur Erzielung höchster Wirtschaftlichkeit zweckmäßig, wenn die Vorwärmung der Luft vor ihrer Verdichtung erfolgt.

Das Kühlmedium kann, nachdem es seine Wärme bei der Luftvorwärmung an die Luft abgegeben hat, und damit abgekühlt wurde, abströmen; es kann jedoch aber auch derart vorgegangen werden, daß das Kühlmedium bei der Kühlung des Dampf-Luft-Gemisches verdampft und bei der Vorwärmung der Luft sodann kondensiert wird, wobei das Kühlmedium dabei im geschlossenen Kreislauf geführt wird. Aufgrund der Verdampfung und der Kondensation des Kühlmediums in dem Kühlkreislauf wird die pro Zeiteinheit zirkulierende Kühlmediumsmenge gegenüber dem offenen Kühlmediumsstrom reduziert, während andererseits die bei der Luftvorwärmung erzielbare Temperaturerhöhung höher ist als bei offenem Kühlmediumsstrom. Damit läßt sich die bei der Lufterhitzung im Lufterhitzer

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erforderliche Temperaturdifferenz weiter reduzieren, so daß der dazu erforderliche Wärmebedarf weiter verkleinert ist.

Als Kühlmedium kann zweckmäßigerweise entsalztes Kesselspeisewasser verwendet werden.

Um den Vorteil der Wärmeübertragung bei der Verdampfung und bei der Kondensation im Kühlmediumskreislauf auch für Eintrittstemperaturen des Luft-Dampf-Gemisches in den Luftkühler von kleiner 100 C zu erhalten, ist es zweckmäßig, daß der Druck in dem Kühlmediumskreislauf auf die jeweils gewünschte Verdampfungsteinperatur eingesteuert, d.h. erniedrigt, wird.

Eine zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete Vorrichtung mit den eingangs genannten Merkmalen ist gemäß v/eiterer Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß in dem Dampf-Luft-Kreislauf in Kreislaufrichtung hinter dem Wasserabscheider sekundärseitig ein Luftvorwärmer liegt, der primärseitig von dem aus dem Luftkühler abströmenden aufgeheizten Kühlmedium beheizt ist. Der Luftvorwärmer liegt hierbei mit Vorteil zwischen dem Wasserabscheider und dem Gebläse.

Die Anordnung kann in einer zweckmäßigen Ausführungsform derart getroffen sein, daß für das Kühlmedium der Luftkühler zum Teil als Verdampfer und der Luftvorwärmer entsprechend zum Teil als Kondensator arbeiten und der Luftkühler und der Luftvorwärmer auf der Kühlmediumsseite in einem geschlossenen Kreislauf geschaltet sind, der eine Umwälzpumpe enthält. Dieser Kühlmediumskreislauf kann eine Druckregelungseinrichtung enthalten, durch die der Sättigungspunkt des Kühlmediums ansteuerbar ist.

Ein weiterer Vorteil der neuen Vorrichtung liegt

neben der Verringerung des für die Trocknung notwendigen $09844/0094

Energiebedarfes,darin, daß bei der Verdichtung des gesättigten Dampf-Luft-Gemisches in dem Gebläse der übersättigte Wasseranteil nicht verdampft zu werden braucht, so daß die entsprechende Wärmemenge nicht aufgebracht v/erden muß. Dadurch treten auch die sonst mit der Feuchteausscheidung bei der Verdichtung zwangsläufig sich ergebenden Erosionen im Gebläuse und in dem nachgeschalteten Lufterhitzer nicht auf, weil die dem Gebläse zuströmende Luft nicht gesättigt ist.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorrichtung gemäß der Erfindung in einer ersten Ausführungsform, in schematischer Darstellung,

Fig. 2 eine Vorrichtung gemäß der Erfindung in einer zweiten Ausführungsform, ebenfalls in schematischer Darstellung und

Fig. 3 ein I/x-Diagramm zur Veranschaulichung der thermodynamischen Verhältnisse des erfindungsgemäßen Trocknungsverfahrens.

Bei der in den Fig. 1 und 2 in zwei verschiedenen Ausführungsformen dargestellten Trocknungsvorrichtung ist jeweils ein geschlossener, druckfester Trocknungsbehälter vorgesehen, in dem ein Materialträger 2 angeordnet ist, auf welchem beispielhaft bei 3 angedeutete Garnwickelkörper aufgesteckt sind. In dem Trocknungsbehälter 1 kann über eine bei 30angedeutete Umschalteinrichtung aus einer Leitung 4 Heißluft eingeführt v/erden, die in an sich bekannter Weise die Garnwickelkörper 3 innen und außen durchströmt und

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trocknet, d.h. die in den Garnwickelkörpern enthaltene Feuchtigkeit aufnimmt. Das mit Feuchtigkeit beladene Dampf-Luft-Gemisch strömt über eine Leitung 5 aus dem Trockenbehälter 1 ab; es wird in einen dem Trockenbehälter 1 nachgeschalteten Luftkühler 6 geleitet, in dem es auf eine Temperatur von z. B. 60 C abgekühlt wird. Dabei kondensiert zum Teil die in dem Dampf-Luft-Gemisch enthaltene Feuchtigkeit; das bei der Kondensation anfallende Wasser wird in einem dem Lufterhitzer 6 ηachgeschalteten Wasserabscheider 7 abgeschieden und über einen Kondensatableiter 8 in einen Auslaß 9 abgeleitet. Der Wasserabscheider 7 kann beispielsweise als Lamellenabscheider ausgebildet sein. Die Wasserabscheidung kann bis zu 99,9 % betragen.

Das nahezu wasserfreie Dampf-Luft-Gemisch am Ausgang des Wasserabscheiders 7 v/ird durch einen nachgeordneten, im einzelnen noch zu beschreibenden Luftvorwärmer 10 der Saugseite eines Gebläses 11 zugeleitet, in dem es auf einen Druck verdichtet wird, der von dem Widerstand bei dor Durchströmung des Zirkulationssystems,dem Widerstand bei der Durchströmung der Gamwickelkörper etc. abhängig ist, bevor es einem nachgeschalteten Lufterhitzer 12 zuströmt, in dem es auf die für die Trocknung der Garnwickelkörper 3 erforderlichen Temperatur von z. B. 110 - 125 C aufgeheizt wird, bevor es über die Leitung 4 wieder in den Trockenbehälter 1 eintritt. Die Wärmezufuhr zu dem Lufterhitzer 12 geschieht über ein bei 13 zugeführtes Heizmedium, dessen Durchsatz durch ein Regelventil 140 gesteuert ist. An den Lufterhitzer 12 ist ebenso wie an den Luftkühler 6 ein Kondensatabscheider 14 bzw. 15 angeschlossen, der zu dem Kondensatauslaß 9 führt.

Dem Luftkühler 6 wird über ein Regelventil 16 und eine Leitung 17 in Pfeilrichtung ein Kühlmedium, d.h. in der Regel Kühlwasser, zugeleitet, das die in dem Luftkühler dem durchströmenden feuchtigkeitsbeladenen Dampf-Luft-Gemisch entzogene Wärme abführt. Das dadurch aufgeheizte Kühlmedium

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strömt über eine Leitung 18 über die Primärseite des Luftvorwärmers 10,der sekundärseitig in der Leitung 5 liegt, d.h. von dem trockenen Dampf-Luft-Geraisch, wie es aus dem Wasserabscheider 7 austritt, durchströmt ist. Das in dem Luftvorwärmer abgekühlte Kühlmedium strömt schließlich bei 19 ab.

Das zur Trocknung der Garnwickelkörper 3 benutzte Dampf-Luft-Gemisch ist somit in einem aus dem Trockenbehälter 1, der Leitung 5, dem Lufterhitzer 6, dem Wasserabscheider 7, dem Luftvorwärmer 10, dem Gebläse 11, dem Lufterhitzer 12 und der Leitung 4 bestehenden geschlossenen Kreislauf geführt. Lediglich zur ersten Auffühllung und zur Deckung unvermeidlicher Leckverluste ist über ein Absperrventil 20 und eine Leitung 21 eine nicht weiter dargestellte Druckluftquelle an diesen Kreislauf angeschlossen.

Die insoweit beschriebene Vorrichtung arbeitet wie folgt: das zur Trocknung der Garnwickelkörper 3 dienende Dampf-Luft-Gemisch wird durch das Gebläse 11 in dem erwähnten Kreislauf umgewälzt. Dabei durchströmt es die Garnwickelkörper 3, wobei es mit deren Feuchtigkeit beladen wird. In dem Luftkühler 6 wird das feuchtigkeitsbeladene Dampf-Luft -Gemisch auf bei spiel sv/eise 60 C abgekühlt, worauf das kondensierte Wasser in dem Wasserabscheider 7 abgeschieden wird. Die von dem Dampf-Luft-Gemisch bei der Kühlung im Luftkühler 6 an das Kühlmedium abgegebene Wärme wird in dem Luftvorwärmer 10 dazu benutzt, das trockene Dampf-Luft-Gemisch um eine Temperaturdifferenz von ca. 1O - 2O C zu erwärmen. Damit wird erreicht, daß in dem Lufterhitzer 12 das durch das Gebläse 11 verdichtete Dampf-Luft-Gemisch lediglich um eine entsprechend kleinere Temperaturdifferenz zu der Eintrittstemperatur von etwa 110 - 125°C in den Trockenbehälter 1 erwärmt werden muß, wobei die in dem Gebläse 11 durch die

Verdichtung auftretende Temperaturdifferenz von ca. 7 C zu berücksichtigen ist.

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Die in den Fig. 1 und 2 dargestellten beiden Ausführungsformen der neuen Vorrichtung arbeiten grundsätzlich nach dem gleichen beschriebenen Verfahren. Während aber bei der Ausführungsform nach Fig.ri ein offener Kühlmediumsstrom vorhanden ist, d.h. das in dem Luftvorwärmer 10 ausgekühlte Kühlmedium bei 19 frei abströmt, ist die Vorrichtung nach Fig. 2 mit einem geschlossenen Kühlmediumskreislauf versehen, d.h. die Kühlmediums-Austrittsleitung 19 und die Kühlmediums-Eintrittsleitung 17 sind über eine Umwälzpumpe 22 und einen Gegenstromkühler 23 miteinander zu einem geschlossenen Kreislauf verbunden. Als Kühlmedium wird zweckmäßigerweise voll entsalztes Kesselspeisewasser verwendet, während der Gegenstromkühler 2 3 sekundärseitig über eine Leitung 2 4 mit Kühlwasser durchströmt ist. Der Vorteil dieser Anordnung liegt darin, daß der Kühlwasserbedarf gegenüber dem Kühlmediumsbedarf der Vorrichtung nach Fig. 1 wesentlich reduziert wird. Sie ist insbesondere für Betriebe mit eigener Stromerzeugung geeignet, bei der minderwertige Wärme zur Erzeugung von Warmwasser zur Verfügung steht.

In dem Kühlmediumskreislauf G, 18, 1O, 19, 22, 23, 17/ 16, 6 v/erden solche Druckverhältnisse eingesteuert, daß der Luftkühler 6 zum Teil als Verdampfer für das Kühlmedium arbeitet, während der Luftvorwärmer 1O entsprechend zum Teil als Kondensator für das Kühlmedium wirkt. Der Kühlmediumskreislauf wird durch die Umwälzpumpe 22 aufrechterhalten, während die Abfuhr der Restwärme an das bei 2 4 zugeführte Kühlwaser durch den Gegenstromkühler 23 erfolgt. Zufolge der in dem Kühlmediumskreislauf erfolgenden Verdampfung und Kondensation des Kühlmediums wird die pro Zeiteinheit zirkulierende Kühlmediumsmenge gegenüber dem offenen Kühlmediumsstrom der Vorrichtung nach Fig. 1 reduziert, was eine entsprechende Herabsetzung der bei 24 zuzuführenden Kühlwassermenge mit sich bringt.

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Zufolge der Ausbildung des Luftvorwärmers 10 als Kondensator liegt bei dem kondensierenden Dampf die mittlere Temperaturdifferenz höher als bei dem offenen Kühlmediumsstrom der Vorrichtung nach Fig. 1, so daß auch die in dem Luftvorwärmer 10 stattfindende Erwärmung des Dampf-Luft-Gemisches vergrößert wird, was seinerseits dazu führt, daß die in dem Lufterhitzer zu erzeugende Temperaturdifferenz weiter herabgesetzt wird, so daß der Wärmebedarf des Lufterhitzers 12 noch kleiner wird.

Um den Vorteil der Wärmeübertragung durch teilweise Verdampfung des Kühlmediums in dem Luftkühler 6 und durch entsprechende teilweise Kondensation des Kühlmediums in dem Luftvorwärmer 10 auch bei Eintrittstemperaturen des Dampf-Luft-Gemisches in den Luftkühler 6 von kleiner als 100 C wahrnehmen zu können, ist es zweckmäßig, den Druck in dem Kühlmediumskreislauf zu steuern, d.h. auf die jeweils notwendige Verdampfungstemperatur zu erniedrigen. Dies kann durch entsprechende Eingriffnahme auf das Regelventil 13 geschehen.

Der bei dem neuen Verfahren sich ergebende Trockenverlauf läßt sich in einfacher Weise im I/x-Diagramm feuchter Luft darstellen:

In Fig. 3 ist der Trocknungsverlauf für einen bestimmten Trocknungsabschnitt im I/x-Diagramm für Feuchtluft dargestellt. Bei der Erhitzung des Dampf-Luft-Gemisches von A nach B ändert sich der Feuchtegehalt nicht, so daß sich ein senkrechter Verlauf der Zustandsänderung einstellt. Die Erhitzung von A nach B ist in drei Abschnitte unterteilt:

Abschnitt 1 - die Vorwärmung der Luft in dem Luftvorwärmer 10, Abschnitt 2 - die Erwärmung der Luft bei der Verdichtung in dem Gebläse 11 und

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Abschnitt 3 - die Erwärmung der Luft in dem Lufterhitzer

Die Zustandsänderung von B nach C stellt die Zustandsänderung bei der Durchströmung der Luft durch das Trockengut dar, wobei die Zustandsänderung auf der Linie gleicher Kühlgrenze in Richtung Sättigungslinie erfolgt, deren Schnittpunkt C die Kühlgrenztemperatur darstellt, die das Textilgut bei vollständiger Sättigung des abströmenden Dampf-Luft-Gemisches erreicht. Die Zustandsänderung von C nach D und von D nach A stellt die Zustandsänderung des Dampf-Luft-Gemisches in dem Luftkühler 6 dar, und zwar in dem Abschnitt 5 als Abkühlung ohne Zustandsänderung des Feuchtegehalts und in dem Abschnitt 6 von D nach A mit Kondensation auf der Sättigungslinie, d.h. die Zustandsänderung des Feuchtegehaltes von D nach A stellt die Wassermenge dar, die in dem Wasserabscheider 7 zur Ausscheidung gelangt.

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Claims

P aten t an sp rü ehe

.) Verfahren zur Trocknung von garnförmigem Textilgut in Wickelkörperform, bei dem die Garnwickelkörper von einem unter überatmosphärischen Druck stehendem Dampf-Luft-Gemisch radial durchströmt werden und das im geschlossenen Kreislauf geführte Dampf-Luft-Gemisch nach dem Austritt aus den Garnwickelkörpern mit einem Kühlmedium gekühlt, die darin enthaltene Feuchtigkeit kondensiert und abgeschieden werden, worauf die Luft v/ieder verdichtet und erhitzt sowie anschließend wiederum durch die Garnwickelkörper hindurchgoleitet v/ircl/ dadurch gekennzeichnet, daß die Luft nach der Kühlung und der Wasserabscheidung vor der Erhitzung unter Ausnutzung der an das Kühlmedium abgegebenen Wärmemenge vorgewärmt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorwärmung der Luft vor ihrer Verdichtung erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmedium bei der Kühlung des Dampf-Luft-Gemisches verdampft und bei der vorv/ärmung der Luft sodann kondensiert wird und daß das Kühlmedium dabei im geschlossenen Kreislauf geführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Kühlmedium entsalztes Kesselspeisewasser verwendet "wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck in dem Kühlmediumskreislauf auf die jeweils gewünschte Verdampfungstemperatur eingesteuert wird.

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ORIGINAL INSPECTED

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6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem die Garnwickelkörper enthaltenden geschlossenen Trockenbehälter, der in einem geschlossenen Dampf-Luft-Cemisch-Kreislauf liegt, welcher einen dem Trockenbehälter nachgeschalteten, von einem Kühlmedium durchströmten Luftkühler, einen diesem nachgeordneten Wasserabscheider, ein diesem in Kreislaufrichtung folgendes Gebläse sowie einen dem Trockenbehälter vorgeschalteten Lufterhitzer enthält, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Dampf-Luft-Gemisch-Kreislauf in Kreislaufrichtung hinter dem Wasserabscheider (7) sekundärsei tig ein Luftvorwärmer (10) liegt, der prinärseitig von dem aus dem Luftkühler (G) abströmenden aufgeheizten Kühlmedium beheizt ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftvorwärmer (10) zwischen dem Uasserabscheider (7) und dem Gebläse (11) liegt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 odor 7, dadurch gekennzeichnet, daß für das Kühlmedium der Luftkühler (6) zum Teil als Verdampfer und der Luftvorwärmer (10) entsprechend zum Teil als Kondensator arbeiten und der Luftkühler (6) sowie der Luftvorwärmer (10) auf der Kühlmediumsseite in einem geschlossenen Kreislauf geschaltet sind, der eine Umwälzpumpe (22) enthält.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlmediumskreislauf eine Druckregelungseinrichtung (16) enthält, durch die der Sättigungspunkt des Kühlmediums ansteuerbar ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Kühlmediumskreislauf ein dem Luftvorwärmer (10) nachgeschalteter Kühler (2 3) für das Kühlmedium liegt.

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