DE3528551A1

DE3528551A1 - Verfahren und vorrichtung zum trocknen von koernigen, kapillarporoesen stoffen und landwirtschaftsprodukten

Info

Publication number: DE3528551A1
Application number: DE19853528551
Authority: DE
Inventors: József Dipl.-Masch.-Ing. Aszlányi; György Dipl.-Masch.-Ing. Budapest Barta; Béla Dipl.-Volksw. Orosháza Hegedüs; János Dipl.-Landw.-Masch.-Ing. Nagyszénás Hudák
Original assignee: MEZOEGAZ TERMELOESZOEVET
Current assignee: MEZOEGAZ TERMELOESZOEVET
Priority date: 1984-08-13
Filing date: 1985-08-08
Publication date: 1986-02-20
Also published as: HUT38715A; FR2571482A1; HU193692B; YU126485A

Description

DR. STEPHAN G. BESZ£DES PATENTANWALT

ZUGELASSENER VERTRETER AUCH BEIM EUROPÄISCHEN PATENTAMT

PROFESSIONAL REPRESENTATIVE ALSO BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE

DACHAU BEI MÖNCHEN

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P 2 527

Patentansprüche und Beschreibung

zur Patentanmeldung

"OKTOBER 6" MEZO^GAZDAs/gI TERMEL^SZÖVETKEZET

Nagyszenäs, Ungarn

betreffend

Verfahren und Vorrichtung zum Trocknen von körnigen, kapillarporösen Stoffen und Landwirt Schaftsprodukten

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trocknen von körnigen, kapillarporösen Stoffen bzw. Materialien und Landwirtschaftsprodukten in einer Konvektionstrockenanlage mit einem Materialfluß infolge von Schwerkraft, die mit zum Ein- und Ausblasen des Trockenmediums dienenden Kanälen ausgebildet ist, wobei das Trockenmedium im Laufe des Verfahrens wenigstens zweimal im Gegenstrom durch den Materialstrom geführt wird. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens in der die Ausblaskanäle an einem Überführungskanal angeschlossen sind.

Die körnigen, kapillarporösen Stoffe, zu welchen im allgemeinen auch Landwirtschaftsprodukte gehören, weisen eine Makro- und Mikrokapillarstruktur auf, wobei der Quer-

? -5

Schnittsdurchmesser der Makrokapillare 10 cm übersteic und der Durchmesser der Mikrokapillare jedoch unterhalb von 10 cm liegt und gleichzeitig beide Kapillararten zur Kornoberfläche hin geöffnet sind.

In der Anfangsphase des Trocknens entweicht die in den beiden Kapillararten befindliche Feuchtigkeit auf folgende Weise:

Zuerst beginnt das im Bereich der Oberfläche des Produktes in den Makrokapillaren befindliche Wasser zu verdampfen, während sich die Menisken in das Innere der Kapillaren zurückziehen und ein Großteil des Wassers aus dem mit Kapillaren durchsetzten Bereich des Produktes entfernt wird. Die Menisken in den Mikrokapillaren befinden sich infolge des kapillaren Druckunterschiedes auf der Oberfläche des Produktes und ziehen sich erst dann in das Korninnere zurück, wenn die Verdampfung durch die Makrokapillaren beendet ist.

In dieser ersten Trocknungsphase spielt sich praktisch eine für die Verdampfung des freien Wasserspiegels charakteristische Erscheinung ab, und die Temperatur der Oberfläche des Produktes erhöht sich infolge des EHhlefEektes der heftigen Verdampfung nicht wesentlich, was im Falle von hitzeempfindlichen Stoffen, z.B. von Landwirtschaftsprodukten, eine qualitätsmäßig erforderliche Bedingung des Trocknens darstellt. Die Trockenleistung kann durch Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit des Trockenmediums, ohne Materialschädigung gesteigert werden. Der Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit sind jedoch durch die Materialbewegung infolge Schwerkraft und die infolge der Gegenströmungsbewegung des Trockenmec?iums erfolgende, eine Fluidisierung bewirkende Strömungsgrenzgeschwindigkeit Grenzen gesetzt, über der das Austragen der Körner aus dem Trockner beginnt.

In der zweiten Phase des Trocknens sind die Makrokapillare bereits mit^Luft gefüllt und die restliche Feuchtigkeit des Stoffes wird durch die Diffusionserscheinung in Form von Dampf entfernt. Der zu trocknende Stoff selbst erwärmt sich währenddessen durch die in seinem Inneren mit abnehmender Intensität verlaufenden Verdampfung immer stärker, wodurch die ertragbare Temperatur des Trockenmediums im Falle von hitzeempfindlichen Stoffen eingeschränkt wird. Die Wärmezufuhr in Richtung Stoffinneres kann jedoch durch Erhöhung der relativen Geschwindigkeit der Kornoberfläche und des Trockenmediums auch hier solange gesteigert werden, solange die Fluidisierungserscheinung nicht auftritt und der Diffusionsfeuchtetransport mit der Wärmezufuhr im Gleichgewicht steht.

Die Leistung eines Trockners wird bei einer kontinuierlichen Durchströmung eines Stoffes mit unveränderten biologischen und anderen Charakteristiken dadurch bestimmt, welchen Zeitraum der zu trocknende Stoff im Falle einer gegebenen Eintritts- und vorgeschriebenen Endfeuchtigkeit im Trockner verbleiben muß, um die für den Trockner

charakteristische Trocknungsgeschwindigkeit (Leistung) zu erreichen. Die Leistung des Trockners kann dementsprechend aus dem Quotient der seinem Fassungsvermögen entsprechenden Stoffmenge und der Trocknungszeit bestimmt werden. Der Massenstrom des zu trocknenden Stoffes ist mit dieser Methode ebenfalls festzusetzen.

Sollte sich der Feuchtegrad des in den Trockner kontinuierlich eingespeisten Stoffes vermindern, so wird diesem Stoff eine größere Wärmemenge als erforderlich solange zugeführt, bis der vorhergehend eingefüllte Stoff mit höherem Feuchtegehalt aus dem Trockner abgezogen worden ist. Die relative Geschwindigkeit zwischen der Stoffbewegung infolge Schwerkraft und der Strömung des heißen Trockenmediums verursacht nämlich eine große Wärmezufuhr für den Stoff mit niedrigerem Feuchtegehalt, und dieser wird dadurch stärker getrocknet als nötig und dieses Übertrocknen ist mit Energieverschwendung verbunden.

Sollte sich' andererseits der Feuchtigkeitsgrad des in den Trockner kontinuierlich eingegebenen Stoffes erhöhen, so wird diesem Stoff eine geringere Wärmemenge alseiforderlich solange zugeführt, bis der vorhergehend eingefüllte trocknere Stoff aus dem Trockner abgeführt ist. Demzufolge wird die Trocknung im vorgeschriebenen Maße nicht erreicht und der kontinuierliche Stoff-Fluß muß abgestellt werden. Der nach dem Abstellen anlaufende Materialfluß hat für eine Weile ein übertrocknetes Produkt zur Folge, da während der Stillegung des Stoffaustrags die ganze im Trockner befindliche Stoffmasse dem Trockenmediumstrom ausgesetzt ist und ununterbrochen weitergetrocknet wird. Demzufolge erfolgt ein ebenfalls mit Energieverschwendung verbundenes Übertrocknen.

Falls sich der Feuchtigkeitsgrad des in den Trockner kontinuierlich einströmenden, zu trocknenden Stoffes im Verhältnis zu einem vorhergehend eingebrachten Stoff ändert, - sei es eine Zu- oder Abnahme der Feuchtigkeit -

zeigt sich dessen Einfluß in der Verlegung der Zone der sixii auf den Menisken der Makrokapillaren abspielenden Verdampfung. Die Zone wird nämlich kürzer, wenn im Vergleich zum vorhergehend eingefüllten Stoff ein Stoff mit garingsrer

Feuchtigkeit, und sie vergrößert sich, wenn

ein Stoff mit größerem Feuchtigkeitsgehalt in den Trockner gelangt. Die im Trockner herrschenden Verhältnisse sind jedoch zum Messen der Stoff-Feuchte unvorteilhaft, weil die Messungen in einer Umgebung mit veränderlichen Temperatur und besonders im Falle von Landwirtschaftsprodukten in der gleichzeitigen Gegenwart von verschiedenen, denIfateriaL-fluß begleitenden Abfällen und Verunreinigungen durchgeführt werden müßten.

Ein gemeinsamer Nachteil der bekannten Trockner besteht darin, daß sie sich des zeitlich veränderlichen Feuchtegehalts des zu trocknenden Stoffes nicht anpassen können; es werden nämlich Produkte mit ungleicher Feuchtigkeit bei gleichzeitiger Energieverschwendung erhalten, bzw. diese Trockner sind für einen kontinuierlichen Betrieb nicht geeignet, was gleichfalls mit Energieverschwendung verbunden ist.

Es ergeben sich besondere Schwierigkeiten, wenn im Trockner verschiedene Stoffe, deren Trocknungsvorgang unterschiedlich abläuft, nacheinander getrocknet werden sollen, da die Verweil zeit der einzelnen Stoffe im Trockner ebenfalls unterschiedlich ist.

In solchen Fällen ist es eventuell möglich, die Menge und Temperatur des Trockenmediums abzuändern. Der Leistuiigsregulierungsbereich der Ventilator und der Feuerungsanlage sowie die Kennlinie der Steuerung sind nur selten ausreichend, um die für das gegebene Produkt charakteristische Trocknungsgeschwindigkeit erforderliche Strömungsgeschwindigkeit und den Wärmegehalt zu gewährleisten. Solche Verhältnisse liegen im Falle des Weitertrocknens gewisser einmal bereits getrockneter und gelagerter Ölsaaten vor

deren Extraktion vor.

Dieser Trockenvorgang erfordert nämlich eine wesentlich kürzere Zeit, als diejenige, die das gegebene Fassungsvermögen des Trockners ermöglicht.

Aus der CH-PS 609.214 ist ein Verfahren bekannt, bei welchem das zu trocknende Produkt in einem geschlossenen System von dem Trockenmedium durchdrungen und die Wärmezufuhr mittels Wärmepumpen gewährleistet wird. Die ÄustazLttsgeschwindigkeit des warmen Trockenmediums und damit auch dessen zirkulierende Menge ist jedoch dadurch stark begrenzt, daß bei einer größeren Strömungsgeschwindigkeit auch das Produkt in den Abführkanal hinüberströmt, wodurch der geschlossene Strömungskreis verstopft wird, überdies werden dort auch die durch die unterschiedlich feuchten bzw. eine abweichende Trocknungszeit erfordernden verschiedenen Stoffe verursachten Schwierigkeiten nicht behoben.

^?

Die GB-PS 1.437.578 beschreibt ein Verfahren, bei welchem der eintretende Trockenmediumstrom über Handbetrieb gedrosselt wird; dort ist eine Steigerung der Trocknungsgeschwindigkeit nicht möglich. Das Verfahren bietet auch keine Maßnahmen, um die unterschiedlichen Trocknungsbedingungen der verschiedenen Stoffe zu berücksichtigen. Diesen Nachteil weist auch das Verfahren nach der FR-PS 2.300.981 auf.

Bei den bekannten Verfahren nach den US-PSen 4,048,727 und 4,241,515, sowie den FR-PSen 2,402,170, 2,444,907 und 2,516,224 besteht weder eine Möglichkeit zur Steigerung der Trocknungsgeschwindigkeit, noch zur Beseitigung der durch den unterschiedlichen Feuchtegehalt der verschiedenen Stoffe verursachten Schwierigkeiten.

Aus der ungarischen Patentschrift 183.005 ist das Messen des Feuchtegehaltes der zugeführten und abgeführten Stoffe,

sowie die Steuerung des Stoffaustrages aufgrund eines aus diesen beiden Werten gebildeten Differentialsignals "bekannt · Diese Steuerung ist erst dann in der Lage die vorangehend geschilderten Aufgaben auszuführen, wenn alle Feuchtegehalt-Zeit und Trocknungsgeschwindigkeit-Zeit Funktionen sämtlicher zu trocknender MaterialSorten in die Speichereinheit der mikroelektronischen Steuerung eingespeist worden sind. Dies ist wegen der großen Zahl der vorkommenden Stoffsorten praktisch ausgeschlossen und macht die Einrichtung kompliziert und kostspielig. Es gibt auch hier keine Möglichkeit, die Trocknungsgeschwindigkeit zu steigern.

Wie es aus vorstehenden Ausführungen hervorgeht, erfüllen die bisher bekannten Konvektionstrockner die optimalen physikalischen und biologischen Bedingungen dieser Trocknungsart nicht. Derartige Trockner sind entweder unnötig überdimensioniert oder übermäßig kompliziert und kostspielig, oder aber sie verbrauchen unnötigerweise viel Energie und ihre Betriebskosten sind hoch.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Trocknen zu schaffen, mit welchen das Konvektionstrocknen von kapillarporösen, körnigen Stoffen und Landwirtschaftsprodukten im großen Maße den theoretisch-biologischen Trocknungsparametern angenähert werden kann, wobei die aus dem zeitlich veränderlichen Feuchtegehalt und aus anderen physikalischen Eigenschaften des dem Trockner zugeführten Stoffes sich ergebenden Energieverluste bei neuen, wie auch bei bereits in Betrieb befindlichen Trocknern vermieden werden können.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die Trocknungsgeschwindigkeit auch in Trocknern mit gegebenen Ausmaßen, den Erfordernissen entsprechend gesteigert und die Trocknungsleistung erhöht werden kann. Im Falle des Einsatzes eines neuen Trockners lassen sich dessen Ausmaße durch Steigerung der Strömungsgeschwindigkeit des Trocken-

mediums über die Fluidisierungsgrenzgeschwindigkeit bei gleichzeitiger Verhinderung des ungewollten Austrags des zu trocknenden Stoffes verringern.

Es wurde ferner erkannt, daß es bei veränderlicher !feuchtigkeit des zu trocknenden Produktes ausreicht, die Tendenz der Änderung auf einfache Weise zu ermitteln, um einen Eingriff vorzunehmen, der der Änderungsrichtung des Feuchtegehaltes entsprechend, die Erhöhung oder Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit oder des Wärmegehaltes des Trockenmediums (beispielsweise heiße Luft) zur Folge hat.

Weiterhin wurde erkannt, daß es insbesondere bei vorhandenen Trocknern möglich ist, das Übertrocknen durch Verringerung des aktiven Fassungsvermögens des Trockners in der Weise zu verhindern, daß das■Trockenmedium das zu trocknende Produkt nur in einem bestimmten Raumteil durchdringt.

Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man die Strömungsgeschwindigkeit des Trockenmediums (z.B. heiße Luft) über die Fluidisierungsgrenzgeschwindigkeit des zu trocknenden Stoffes steigert, während ein ungewolltes Austragen der Körner des zu trocknenden Stoffes verhindert wird, daß der sich ändernde Feuchtegehalt des zu trocknenden Stoffes in zwei verschiedenen Höhen des Trockners ermittelt und der heiße Trockenmediumstrom über das sich aus den zwei Messungen ergebende Differential signal gesteuert wird, und daß der heiße Trockenmediumstrom in direkte Verbindung mit dem Trockenmediumstrom gebracht wird, der das Produkt bereits mindestens einmal durchströmt hat.

Es ist vorteilhaft, daß die Strömungsgeschwindigkeit des Trockenmediums im Austrittsquerschnitt des Trocknerkanals mindestens das zehnfache der Strömungsgeschwindigkeit innerhalb des Produktes zweckmäßigerweise mindestens 13 m/s beträgt.

Um das Übertrocknen des Produktes zu vermeiden, kann das Trocknervolumen z.B. durch Ausschalten bestimmter Trockenmedium-Einblaskanalgruppen vermindert werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit einer Vorrichtung durchgeführt werden, in der die untere geöffnete Seite der Ausblaskanäle , in der Nähe des Trockenmediumaustritts, mit einem sich von unten dicht an die Innenwand des Luftausblaskanals anschließenden Strömungsrichteinsatz abgeschlossen ist, in der der Überführungskanal mit dem das heiße Trockenmedium einführenden Kanal durch einen Zumischungskanal verbunden ist, in der in dem Zumischungskanal eine Absperrvorrichtung, zweckmäßigerweise eine Klappe, vorgesehen ist, in der in zwei verschiedenen Höhen des Trockners die Temperatur und/oder die Feuchte des Produktes durch Fühler gemessen wird, in der mit einem Meßwertwandler aus den Meßwerten der Fühler ein Differential- . signal gebildet wird und in der mit einem vom Meßwertwandler geregelten Servomotor die Absperrvorrichtung gesteuert wird.

Der Neigungshalbwinkel der Seitenflächen der Ein- und Ausblaskanäle ist vorteilhafterweise mindestens so groß wie der natürliche Böschungswinkel des zu trocknenden Produktes, und der Querschnitt der Ein- und Ausblaskanäle ist so groß, daß die Strömungsgeschwindigkeit des Trockenmediums in den Ausblaskanälen mindestens das 10-fache der Strömungsgeschwindigkeit innerhalb des Produktes ist, vorzugsweise mindestens 13 m/s in der Austrittsöffnung.

Um einen Bereich des Gesamtvolumens des Trockners auszuschalten sind vor den einzelnen Einblaskanalgruppen verschließende Abdeckplatten angeordnet.

Der Trockner kann aus Ein- und Ausblaskanäle aufweisende Trocknereiementen zusammengestellt werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbei-

spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Details eines Trocknerelementes,

Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch das Element nach Fig.

1,

Fig. 3 einen Ausschnitt aus Fig. 2 in vergrößertem Maßstab,

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines Luftkanals, Fig. 5 einen Vertikalschnitt eines Trockners, Fig. 6 ein Diagramm der Trocknungsgeschwindigkeit über

der Zeit,

Fig. 7 einen Vertikal schnitt eines abgewandelten Trockners, Fig. 8 ein Diagramm des Feuchtegehalts über der Zeit.

An einer Wand 2 eines wiederkehrend angeordneten Trocknerelementes 1 mit einer Querschnittsfläche F (Fig. 1-3) eines Konvektionstrockners mit Materialfluß infolge Schwerkraft sind Einblaskanäle 3 befestigt. Das eine Ende des Einblaskanals 3 ist geschlossen. Das eingeblasene Trockenmedium tritt von der unteren offenen Seite des Einblaskanals 3 aus und durchdringt auf dem mit Pfeilen 5 bezeichneten Strömungsweg die Produktschichten, strömt anschließend in Ausblaskanäle 4 und verläßt das Trocknerelement 1, indem es am Ende der Kanäle 4 austritt. Das Strömen des Trockenmediums kann durch Druck- oder Saugwirkung eines - nicht dargestellten - Ventilators erfolgen.

Das Trockenmedium durchströmt die Produktschicht zwischen den Einblaskanälen 3 und Ausblaskanälen 4 im Gegenstrom. Dabei muß jedoch zur Aufrechterhaltung optimaler Strömungsgeschwindigkeit des Trockenmediums ein ungewolltes Ajstragen des Materials verhindert werden. Dies kann erreicht werden durch einen Strömungsrichteinsatz 6, mit welchem die untere, offene Seite des Ausblaskanals 4 in Nähe der Abführöffnung abgeschlossen wird. Demzufolge stoßen die infolge der Fluidisierung aus der Produktoberfläche 7 aus!rclondon

Körner in Nähe der Abführöffnungen der Ausblaskanäle 4, wo die Strömungsgeschwindigkeit des Trockenmediums am größten ist, auf den Strömungsrichteinsatz 6 und prallen zurück.
5

Das längs der Wand 2 unterhalb des Strömungsrichteinsatzes 6 und oberhalb der Produktoberfläche 7 des TiOckneiBleman.tes 1 nach oben strömende Trockenmedium strömt kraftvoll in Richtung Trocknerinneres (Fig. 3), und die in diesem Trocknerraum schwebenden Körner werden in Strömungsrichtung 8 zurückgeworfen. Ein weiterer günstiger Effekt des Strömungsrichteinsatzes 6 besteht darin, daß die in den Abführöffnungen der Ausblaskanäle 4 auftretende, durch den Borda'schen-Verlust hervorgerufene Depression nicht imstande ist, die Körner längs der Wand 2 des Trocknerelementes 1 anzuheben, was die Möglichkeit eines Ausschleuderns oder Austragens weiter vermindert.

Das Ausschleudern der Körner kann auch auf eine andere Weise verhindert werden, indem die Einblaskanäle 3 und die Ausblaskanäle 4 sowie der Strömungsrichteinsatz 6 entsprechend dimensioniert werden. Der Neigungswinkel oC der Seitenflächen der Kanäle 3 und 4 wird kleiner als der natürliche Böschungswinkel des Produktes gewählt. Falls der Böschungswinkel des Produktes zum Beispiel 60° beträgt, dann wird ein Neigungswinkel der Seitenflächen der Kanäle von 25° gewählt. Wenn die Höhe des Dreieckquerschnitts des Kanals m beträgt, dann beträgt die untere Breite s = 2m . tg o6 .
30

Die Höhe m kann über den durch die Strömungsgeschwindigkeit V des Ausblasens bestimmten Querschnitt von

m . s 2 . ,
—5— = m . tqoc

bestimmt werden. Die Ausblasgeschwindigkeit V wird aufgrund zweier Bedingungen gewählt, und zwar

V₂. = 13 m/s und V

wobei V„ die Vertikalströmungsgeschwindigkeit des Trockenem mediums im Trockner ist.

Schließlich werden, um die Strömungsrichtung 8 von 45° zu gewährleisten folgende Zusammenhänge zwischen der Länge H der Kanäle 3 und 4, der Höhe L ihrer Vertikalseitenwände q und der Länge h des Strömungsrichteinsatzes 6 eingehalten.

im Falle einer einseitigen Ausblasung m _ . H-h

L " ⁴ h

im Falle einer zweiseitigen Ausblasung m _ . H-2h _n "ΊΓ " ⁴ ~TT~ ^C2

wobei die Werte C, und C„ Konstante sind, deren Größe von dem Oberflächenverhältnis F abhängig ist.

H.S

Der gleichmäßige und energieverlustlose Betrieb des Trockners kann durch Ermitteln der Verschiebung der Trocknungszonengrenze und einen der ermittelten Verschiebung enteprecbenden , Eingriff gesichert werden.

_η£- Das feuchte Produkt 9 wird dem Konvektionstrockner mit 2b

Materialfluß infolge Schwerkraft (Fig. 5) oben zugeführt und das trockene Produkt 10 wird unten durch die Kühl zone 11 abgeführt. Das heiße Trockenmedium tritt durch einen Kanal 12 in den Trockner und gelangt durch die Ausbläser, kanäle 4 in einen Überführungskanal 13. Die Einblaskanäle 3 und Ausblaskanäle 4 können entweder parallel oder zueinander senkrecht angeordnet werden; die Ausblasung des Ausblaskanals 4 kann einseitig oder auch zweiseitig sein. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Kanäle 3 und 4 parallel angeordnet und der Ausblaskanal 4 bläst einseitig aus.

Auf der Ausblasseite des Ausblaskanals 4 befindet sich der

-Ιοί Überführungskanal 13, in dem sich die aus den Ausblaskanälen 4 ausgetretenen, abgekühlten und feuchten Trockenmediumströme mischen. Dieser vermischte Trockenmediumstrom überströmt erneut das zu trocknende Produkt und wird durch einen Kanal 14 aus dem Trockner abgeführt.

Um die Temperatur oder relative Feuchtigkeit des Produkts auf den beiden Höhen des Trockners zu ermitteln, sind zwei Fühler 15, 16 angebracht. Die Trocknungsgeschwindigkeit des Produkts beträgt w
des Produktes bedeutet.

dW
des Produkts beträgt w = -rr— , wobei W den Feuchtegehalt

Die Ausgangstrocknungsgeschwindigkeit (Fig. 6) des Produktes erhöht sich auf Höhe des Fühlers 15 auf einen Wert w,.

Wenn die Höhe des Fühlers 16 erreicht ist, vermindert sich die Geschwindigkeit auf den Wert w„. Wie aus der Fig. 6 ersichtlich, bedeutet der Wert w, die in der Verdampfungszone des Meniskus der Makrokapillare ent stehende TrockruTgsgeschwindigkeit, und der Wert w~ ist die Trocknungsgeschwindigkeit am Anfang der Diffusionsfeuchte-Transportzone (ausgezogene Linie). In einer darauffolgenden Produkteinspeiseperiode beträgt die Trocknungsgeschwindigkeit des makrokapillaren Meniskus des zugeführten Produkts auf der Höhe des Fühlers 15 w-,; bis zur Höhe des Fühlers 16 ändert sich die Trocknungsgeschwindigkeit kaum; ihr Wert beträgt w. (gestrichelte Linie).

Da der absolute Feuchtegehalt des Produktes zu der unterhalb des Diagramms liegenden Fläche proportional ist, ist aus Fig. 6 ersichtlich, daß das trocknende Produkt nach der gestrichelten Linie feuchter ist, als das nach der ausgezogenen Linie trocknende Produkt; dementsprechend muß im ersten Fall in die Verdampfungszone der Makrokapillare mehr Trockenmedium zugeführt werden. Diese Möglichkeit ist durch einen Zumischungskanal 17 durch Öffnen einer durch einen Servomotor 19 betätigten Klappe 18 gegeben.

Es wird von der Trocknungsgeschwindigkeit bestimmt, wieviel

Feuchtigkeit von einer gegebenen Menge des Trockenmediums aufgenommen wird. Dementsprechend erhalten die in den Ausblaskanälen 4 befindlichen Fühler 15 und 16 die zu der Trocknungsgeschwindigkeit von w, , w~, bzw. w-., w. usw.

proportionale Signale, die sowohl Temperaturwerte als auch Werte der relativen Feuchtigkeit sein können. Obwohl Verunreinigungen in der Umgebung der Fühler 15 und 16 die Genauigkeit der Messungen negativ beeinflussen, kann die Tendenz der Änderungen mit richtigen Vorzeichen wahrgenommen werden.

Aus Fig. 6 ist ersichtlich, daß, falls nach einem trockeneren Produkt ein feuchteres Produkt zugeführt wird, der Wert w, in Richtung w-,, der Wert w„ in Richtung w. und der Wert <& w,- in Richtung £± w_. tendiert. Anstelle den genauen Wert der Änderung zu ermitteln, ist es ausreichend, die Richtung der Änderung (Vorzeichen der Differenz) zu ermitteln und an einen Meßwertwandler 20 zu übermitteln, der den Servomotor 19 in der Weise steuert, daß, falls sich Aw vermindert, die Klappe 18 geöffnet wird und aus dem Kanal 12 durch den Zumischungskanal 17 und den Überfuhiungskanal 13 eine erhöhte Menge des heißen Trockenmediums in den Oberteil des Trockners strömt, die die Trocknungsgeschwindigkeit bei größerem Produktfeuchtegehalt erhöht.

Wenn ein trockeneres Produkt zugeführt wird, spielt sich ein umgekehrter Vorgang ab.

Die Regulierung kann auch in einer anderen Weise durchgeführt werden, indem z.B. der Meßwertwandler 20 eine (nicht dargestellte) Feuerungsanlage steuert, die einen Wärmeenergiezuschuß an den oberen Teil des Trockners liefert.

Um ein Übertrocknen zu vermeiden, wird im Falle eines vorhandenen Trockners das vom Trockenmedium durchströmte Fassungsvermögen des Trockners beispielsweise durch eine Abgrenzung eines Trocknerteiles verringert. Der Trockner wird, wie in Fig. 7 gezeigt, ausgebildet und die beiden Trocknungskurven, d.h. Feuchte-Zeit-Kurven der Produkte

mit verschiedenem Feuchtegehalt sind, in einem der des Trockners entsprechenden Zeitmaßstab in Fig. 8 dargestellt.

Das Trocknungsdiagramm des Produktes mit größerer Ausgangsfeuchte ist mit einer gestrichelten Linie, das Diagramm des Produktes mit geringerer Ausgangsfeuchte mit einer ausgezogenen Linie dargestellt, wobei die vorgeschriebene Endfeuchte mit Punkt A bezeichnet ist. Das Produkt mit gestrichelter Linie erreicht die vorgeschriebene Feuchte

J₁O bei Punkt B, und würde, wenn es bis zur Kühlzone 11 des Trockners weitergeführt werden würde, übertrocknen. Das Produkt mit ausgezogener Linie erreicht die vorgeschriebene Feuchte bereits bei Punkt C, und würde, wenn es bis zur Kühlzone 4 des Kühlers weitergeführt werden würde, in einem

lg noch stärkeren Maße übertrocknen.

Das qualitätsvermindernd wirkende Übertrocknen kann in der Weise verhindert werden, daß die unteren Einblaskanäle 3 vor dem durch den Kanal 12 zugeführten Trockenmedium bis zu den durch die Punkte B bzw. C bestimmten Höhen abgesperrt werden. Dies kann durch eine Abdeckplatte 21 bzw. 22 oder durch vor den Zugangsöffnungen der einzelnen Einblaskanäle 3 angeordneten Abdeckplatten durch manuelle oder mechanische Betätigung, oder automatisch aufgrund einer Produktmusterentnahme durchgeführt werden.

In einer anderen beispielsweisen Ausführungsform des Trockners, kann dieser aus Trocknerelementen 1 mit einem beliebigen Ausmaß zusammengestellt werden. Die Einblaskanäle 3 und on die Ausblaskanäle 4 können parallel, auf der gleichen Ebene alternierend, oder auf verschiedenen Ebenen parallel oder zueinander senkrecht angeordnet werden.

Ein großer Vorteil des Verfahrens und der Vorrichtung besteht darin, daß die Ausgangsfeuchte des Produktes im Laufe des Trockenvorgangs berücksichtigt und bei deren Änderung ein auftretender Energieverlust sowohl bei neu installierten, als auch bei bereits vorhandenen Trocknern beseitigt weiden kann.

Liste der Bezugszeichen

1. Trocknereiement

2. Wand

3. Einblaskanal

4. Ausblaskanal

5. Materialstrom

6. Strömungsrichteinsatz

7. Produktoberfläche 8. Stromungsrxchtung

9. feuchtes Produkt

10. trockenes Produkt

11. Kühlzone

12. Kanal

13. Überführungskanal

14. Kanal

15. Fühler

16. Fühler

17. Zumischungskanal 18. Klappe

19. Servomotor

20. Meßwertwandler

21. Abdeckplatte

22. Abdeckplatte 25

Leerseite -

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Trocknen von körnigen, kapillarporösen Stoffen und Landwirtschaftsprodukten in einem Konvektionstrockner mit Materialfluß infolge von Schwerkraft, wobei der Trockner mit Ein- und Ausblaskanälen für das Trockenmedium ausgebildet ist, wobei das Trockenmedium mindestens zweimal im Gegenstrom durch das zu trocknende Material geführt wird, dadurch g e kennzeichnet, daß man die Strömungsgeschwindigkeit des Trockenmediums über die iluidisieriingsgeschwindigkeit des zu trocknenden Materials steigert, während ein ungewolltes Austragen der Körner des zu trocknenden Stoffes verhindert wird, daß der sich ändernde Feuchtegehalt des zu trocknenden Materials in zwei verschiedenen Höhen des Trockners ermittelt und der heiße Trockenmediumstrom über das sich aus den zwei Messungen ergebenden Differenzsignal gesteuert wird, und daß der heiße Trockenmediumstrom in unmittelbare

Verbindung mit dem Trockenmediumstrom gebracht wird,eier | das Produkt bereits mindestens einmal durchströmt hat. ^

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Strömungsgeschwindigkeit des Trockenmediums im Ein- bzw. Austrittsquerschnitt des Trocknerkanals mindestens das zehnfache der Strömungsgeschwindigkeit innerhalb des zu trocknenden Produktes beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Strömungsgeschwindigkeit des Trockenmediums im Ein- bzw. Austrittsquerschnitt des Trockenkanals mindestens 13 m/s beträgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß das Trocknervolumen zur Vermeidung eines Übertrocknens, durch das Ausschalten einiger Trockenmedium-Kanalgruppen verringert -/

BAD

wird.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, wobei die Ausblaskanäle an einem Überführungskanal angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet , daß die untere, offene Seite der Ausblaskanäle (4) in der Nähe der Austrittsöffnung des Trockenrnediums mit einem Strömungsrichteinsatz (6) abgeschlossen ist, daß der Strömungsrichteinsatz (6) sich dicht an die Wand des Ausblaskanals (4) anschließt, daß ein Überführungskanal (13) über einen Zumischungskanal (17) mit einem das heiße Trockenmedium einführenden Einführungskanal (12) verbunden ist, daß der Zumischungskanal (17) mit einer Absperrvorrichtung versehen ist, daß in zwei verschiedenen Höhen Meßfühler (15, 16) zum Messen der Temperatur und/oder Feuchte des Produktes angeordnet sind, und daß ein Meßwertwandler (20) vorgesehen ist, der aus den Meßwerten der Fühler (15, 16) einen die Absperrvorrichtung betätigenden Servomotor

(19) steuert.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Absperrvorrichtung eine Klappe (18) ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet , daß der Neigungswinkel (cc) der Seitenflächen der Einblaskanäle (3) und Ausolaskanäle (4) höchstens so groß ist, wie der natürliche Böschungswinkel des zu trocknenden Produktes und daß der Querschnitt der Ein- und Ausblaskanäle mindestens so groß ist, daß die Strömungsgeschwindigkeit des Trockenmediums in diesen Ein- und Ausblaskanälen (3, 4) mindestens das zehnfache der Strömungsgeschwindigkeit innerhalb des Produktes, vorzugsweise mindestens 13 m/s, beträgt.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß der Strömungsricht-

einsatz (6) geschlossen ausgebildet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Länge des Stromungsrichteinsatz (6) aufgrund der folgenden Zusammenhänge bestimmt wird:

a) für einseitiges Ausblasen b) für zweiseitiges

Ausblasen

m . H - h . C,; m . H - 2h . C_n

wobei C, und C- Konstante sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß vor den Einblaskanälen (3) Abdeckplatten (21, 22) angeordnet sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch 20

gekennzeichnet , daß die Einblaskanäle (3) und die Ausblaskanäle (4) in Form von Trocknereiementen ausgebildet sind.

Beschreibung