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Trockenverfahren, bei dem die auf das Trockengut einwirkende Luftmenge
und deren spezifischer Wärmeinhalt verändert werden Es ist eine bekannte Tatsache,
daß eine mit Heißluft als Trockenmittel arbeitende Trockenanlage um so höhere Wirtschaftlichkeit
besitzt, je höher die Temperaturen der Luft im Verlauf des Trockenvorganges liegen
und je mehr der Endzustand der Trockenluft sich der Sättigung nähert. Die Temperatur
des Trockengutes wird im Beharrungszustande, solange es feucht ist, durch den spezifischen
Wärmeinhalt der Luft bzw. die damit festliegende, durch das feuchte Thermometer
angezeigte Lufttemperatur - Kühlgrenze - bedingt, bei zunehmender Trockenheit wegen
des hygroskopischen Verhaltens jedoch durch die der Anzeige des trockenen Thermometers
entsprechende Lufttemperatur. Hierdurch sind Grenzen für die Vorwärmung und Aufheizung
der Trockenluft gezogen, weil im allgemeinen das Trockengut eine bestimmte Höchsttemperatur
nicht überschreiten darf.
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Der Forderung, den Wärmeinhalt der Luft hochzuhalten und ihren Endzustand
der Sättigung nahezubringen, wird bisher durch verschiedene Mittel nachzukommen
angestrebt, entweder durch einmalige starke Vorwärmung oder Aufheizung zwischen
den einzelnen Stufen der zonenweise unterteilten Trockenvorrichtung oder durch Nachheizung
innerhalb der Trockenvorrichtung selbst, ferner dadurch, daß die Luft nicht von
einem zum anderen Ende durchströmt, sondern quer zu der Hauptrichtung durch Hilfslüfter
umgewälzt wird. Bezeichnend für die Wirkung ist hierbei, daß der Wärmeinhalt der
Luft und damit ihre Kühlgrenze entweder gleichbleibt oder bei Zwischen- und Innenheizung
zunimmt.
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Die praktisclie Durchführung der bekannten Verfahren wird dadurch
erschwert und unwirtschaftlich gemacht, daß das Trockengut in die Trockenvorrichtung
mit einer Temperatur eintritt, die niedriger liegt, als der Kühlgrenze der Luft
an der Eintrittsstelle entspricht. Dies bedingt eine Abnahme des Wärmeinhaltes der
Luft entsprechend der fortschreitenden Erwärmung des Naßgutes, bis schließlich der
Beharrungszustand erreicht wird und die zuvor beschriebenen Verhältnisse maßgebend
werden. Während dieser Vortrocknung wird die Trockengutstemperatur nicht durch den
Wärmeinhalt der auf das eintretende Naßgut auftreffenden Trockenluft bestimmt, sondern
durch den Wärmeinhalt der Trockenluft, die mit dem Trockengut nach genügender Annäherung
an den Beharrungszustand zusammentrifft.
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Ein wesentlicher Fortschritt wird dem Bekannten gegenüber durch das
Trockenverfahren gemäß der Erfindung herbeigeführt, dessen wichtigsten Merkmale
die folgenden sind Um die Vorwärmung des Trockengutes
möglichst
rasch durchzuführen, wird der Trokkenluft erfindungsgemäß eine sehr hohe Temperatur
erteilt, wobei die Kühlgrenzen der Luft wesentlich über der höchst zulässigen Temperatur,
die das Trockengut annehmen darf, liegt. Es besteht also während der Vorwärmung
ein sehr hohes Temperaturgefälle von der Luft zum Trockengut, so daß die Vorwärmung
außerordentlich rasch vonstatten geht. In dem Augenblick, in welchem das Trockengut
im Laufe der Vorwärmung die höchst zulässige Temperatur erreicht hat, wird der Trockenluft
Luft von niedrigerem Wärmeinhalt, vorzugsweise Frischluft, in solcher Menge beigefügt,
daß die Kühlgrenze dieses so gebildeten Luftgemisches gleich der höchst zulässigen:
Temperatur des Trockengutes wird. Eine Zunahme der Trockengutstemperatur kann infolgedessen
im Verlaufe des weiteren Trockenverfahrens so lange nicht eintreten, als das Trockengut
mechanisch .anhaftende Feuchtigkeit enthält. Der zweite ' auf die Vorwärmung des
Trockengutes folgende Abschnitt des Trockenverfahrens dauert demnach so lange an,
bis das aus der ursprünglichen Heißluft und der zugesetzten Luft niedrigeren Wärmeinhaltes
gebildete Luftgemisch unter Beibehaltung seines Wärmeinhaltes die mechanisch anhaftende
Feuchtigkeit des Trockengutes zur Verdampfung gebracht hat. Nachdem diese Feuchtigkeit
verdampft ist, ist für die Temperatur, welche das Trockengut infolge der Berührung
mit der Trockenluft annimmt, nicht mehr von der Kühlgrenze der Trockenluft abhängig,
sondern von der eigentlichen Temperatur der letzteren. Soll also einerseits-auch
die hygroskopische Feuchtigkeit dem Trockengut ganz oder teilweise entzogen und
andererseits die Temperatur des letzteren nicht über die höchst zulässige Grenze
gesteigert werden, so ist beim Eintritt des Trockengutes in das hygroskopische Gebiet
eine abermalige Beimischung von Luft niedrigeren spezifischen Wärmeinhaltes in der
Menge notwendig, daß eine Temperatursteigerung des Trockengutes vermieden wird.
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Durch das vorstehend beschriebene Verfahren wird erreicht, daß einerseits
die höchste für das Trockengut zulässige Temperatur niemals überschritten wird und
andererseits der Wirkungsgrad des Verfahrens der denkbar günstigste wird. Ferner
zeichnet sich das Verfahren durch große Schnelligkeit der Trocknung und damit durch
die Möglichkeit einer Verkleinerung der Trockenvorrichtung für eine bestimmte Trockenleistung
aus. Ganz besonders eignet sich das Verfahren für Gleichstromtrockner in Kanal-
oder T£ammerform.
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Bei der Durchführung des neuen Verfahrens wird, wie aus Abb. r der
Zeichnung hervorgeht, der Wärmeinhalt der Luft durch die Heizvorrichtung a vor oder
in der bzw. den ersten Stufen auf ein solches Maß gebracht, daß die Kühlgrenze der
Luft beliebig höher liegt als die Höchsttemperatur der Trockenluft. An einer Stelle
b, wo das Trokkengut seine Höchsttemperatur im Verlaufe der Vorwärmung noch nicht
ganz erreicht hat, erfolgt die Beimischung von Luft niedrigeren Wärmeinhaltes, z.
B. Frischluft, derart, daß die Kühlgrenze der entstehenden Mischluft nicht mehr
höher liegt als die Höchsttemperatur des Trockengutes.
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Die Zuführung der Luft niedrigeren Wärmeinhaltes kann an einer oder
mehreren Stellen erfolgen. Sie geschieht zweckmäßig ein andermal an der Stelle c,
wo das Trockengut aufhört, feucht zu - sein, und es daher nötig ist, die Trockenlufttemperatur,
gemessen am trockenen Thermometer, allmählich auf die zulässige Höchsttemperatur
des Trockengutes herabzumindern.
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Im I.,#-Bild (vgl. M o l 1 i e r , Ein neues Diagramm für Dampf-Luft-Gemische,
Zeitschrift des Vereins Deutscher Ingenieure, Band 67, S. 869 ff.) wird derbeschriebene
Vorgang durch Abb. a wiedergegeben. Es stellt hierbei A den Anfangszustand des Trockengutes
bei der Temperatur t" dar, B dessen Zustand während der eigentlichen Trocknung
mit der Temperatur 1b, solange das Trockengut noch feucht ist. Punkt B rückt nach
Punkt C, wenn die Trocknung weit genug getrieben wird, wobei der Vorgang B-C sich
bei hygroskopischem Zustand des Trockengutes vollzieht. tb stellt die Höchsttemperatur
des Trockengutes dar. Der Frischluftzustand entspreche dem Punkt D, die Vorvvärmung
erfolge bis zum Punkt E mit der Temperatur 1e, deren Wärmeinhalt durch Punkt F bzw.
die ihm entsprechende Kühlgrenze tf gekennzeichnet ist. Während das Trockengut von
Punkt A nach Punkt B sich bewegt, geht die Trockenluft von Punkt E nach Punkt G,
dessen Temperatur t, und dessen Kühlgrenze ti, entspricht. il, liegt noch höher
als tb. In Punkt G erfolgt Beimischung von Frischluft in einem Verhältnis, daß der
Zustand der Mischluft dem Punkt J entspricht, dessen Kühlgrenze mit ib zusammenfällt.
Während des Trockenvorganges im Beharrungszustande bewegt sich der Zustand der Luft
von J nach X. Sobald die Trocknung so weit fortgeschritten ist, daß.
die Temperatur des trockenen Thermometers für die Höchsttemperatur des Trockengutes
maßgebend wird, erfolgt abermals Beimischung von Frischluft in einem Verhältnis,
daß. der Zustand der Mischluft etwa dem Punkt L entspricht. Während der Zustand
des Trokkengutes
sich von Punkt B nach C bewegt, wandert der Zustand
der Trockenluft von Punkt L nach Punkt M.
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Der auf i kg Wasserverdampfung bezogene spezifische Wärmeverbrauch
ist bedingt durch das Verhältnis des Abstandes N-D zu dem Abstand M-0. Es
bezeichnet nämlich N-D den auf i kg austretende Reinluft entfallenden Wärmeaufwand
und M-0 die auf i kg austretende Reinluft entfallende Feuchtigkeitsaufnahme. Hierbei
ist von dem durch die Entfernung E-P und die Menge der hochgeheizten Luft bedingten
Wärmeaufwand für die Vorwärmung des Trockengutes abgesehen, da dieser bei dem neuen
Verfahren die gleiche Höhe besitzt wie bei den bisher bekannten. Für die Schnelligkeit
der Vorwärmung ist zu Anfang der Temperaturunterschied t,-t", zum Schlusse der Temperaturunterschied
t, -tb maßgebend, für.die Schnelligkeit der Trocknung während des Beharrungszustandes
zu Anfang der Temperaturunterschied ti-tb, zum Schlusse der Temperaturunterschied
il, -tb. Für die Geschwindigkeit der Nachtrocknung kann mit genügender Annäherung
zu - Anfang das Maß L, Q, zum Schlusse das Maß M, R genommen werden.
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Zum Vergleich ist ein Verfahren eingetragen, bei dem Nachheizung erfolgt.
Der jeweilige Zustand des Trockengutes muß den gleichen Punkten wie zuvor entsprechen.
Der Anfangszustand der Heißluft liege bei S. Sie bewege sich während der Vorwärmung
nach Punkt T, während der Haupttrocknung zunächst nach U. Hier werde sie auf das
durch, Punkt V gekennzeichnete Maß aufgeheizt und bewege sich während der Haupt-und
Nachtrocknung von V über L nach M. Fehlt die Nachtrocknung, so kann der Linien-zug
S-T-U-V z. B. nach W-V-X-J rücken und die Luft sich von J nach
Y bewegen. Würde nur eine einmalige Vorheizung erfolgen, so könnte der Anfangszustand
der angeheizten Luft statt bei S bei W liegen, wenn Nachtrocknung folgt, bzw. bei
Z, wenn Nachtrocknung fehlt. Wird auch hier von dem Wärmeaufwand für die Vortrocknung
abgesehen, so stellt die Entfernung N-D- bzw. a-D das Maß des Wärmeaufwandes, die
Entfernung M-0 bzw. 3-Y das Maß der Feuchtigkeitsaufnahme dar. Das Verhältnis beider
ist unter sich gleich und auch gleich dem bei dem neuen Verfahren sich ergebenden
Verhältnis der Strecken N-D : M-0. Der spezifische Wärmeaufwand ist daher
in beiden Fällen gleich, wenn der Endzustand der Luft im gleichen Punkt M bzw. bei
fehlender Nachtrocknung im Punkt Y liegt.
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Da bei fehlender Beimischung von Luft niedrigeren Wärmeinhaltes die
Punkte V und T bzw. W und V bzw. Z und J niedriger liegen als die Punkte E und ('z,
erfolgt die Vortrocknung bei dem neuen Verfahren schneller. Wird von der Nachtrocknung
abgesehen, so vollzieht sich die Haupttrocknung in beiden Fällen mit der durch die
Lage der Punkte J und I( gekennzeichneten Schnelligkeit. Wird jedoch mit Nachtrocknung
gerechnet, so liegen die den Punkten T, U, V, X
und L entsprechenden
Temperaturen im Durchschnitt niedriger als die den Punkten J, I( und
L zukommenden Temperaturen. Die Geschwindigkeit der Haupttrocknung ist daher
bei dem Verfahren der Erfindung eine höhere. Hand in Hand mit der höheren Trockengeschwindigkeit
ergibt sich aber die Möglichkeit einer Verkleinerung der Trockenvorrichtung für
eine bestimmte Trockenleistung. Das neue Verfahren ist deshalb geeignet, die Wirtschaftlichkeit
zu steigern. Daneben stellt die Beimischung von Frischluft eine Vereinfachung gegenüber
den ähnliche Zwecke anstrebenden Vorrichtungen mit Rufheizung oder Innenheizung
sowohl bezüglich Bauweise als auch des Betriebes dar.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung kann auch Anwendung in solchen Fällen
finden, wo der Betrieb nicht, wie bei dem Kanaltrockner, kontinuierlich vor sich
geht, sondern wie bei Trockenkammern, Trockenschränken, Darren usw. absatzweise.
Die Regelung in Stufen erfolgt im letzten Falle nicht örtlich, sondern zeitlich.
Es wird z. B. zunächst mit hocherwärmter Luft vorgetrocknet, danach durch Beimengung
von frischer Luft der spezifische Wärmeinhalt der verbleibenden Luftmenge herabgesetzt
und in einem späteren-Zeitpunkt, z. B. sobald das Trockengut aufhört feucht zu sein,
die Beimengung frischer Luft wiederholt.