DE69203457T2

DE69203457T2 - Methode und vorrichtung zur verbesserung der wirksamkeit eines lufttrockenverfahren.

Info

Publication number: DE69203457T2
Application number: DE69203457T
Authority: DE
Inventors: Knut Claesson
Original assignee: Corroventa AB
Current assignee: Corroventa AB
Priority date: 1991-08-30
Filing date: 1992-08-25
Publication date: 1996-01-25
Anticipated expiration: 2012-08-26
Also published as: EP0605482B1; DK0605482T3; JPH06509987A; US5443624A; SE9102488D0; NO940652D0; FI940729A0; FI940729A; ATE124880T1; DE69203457D1; NO940652L; WO1993004764A1; SE9102488L; SE467290B; NO302558B1; JP2958117B2; FI112445B; EP0605482A1

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung der Ausbeute eines Lufttrocknungsverfahrens, bei dem von einem Gebläse getriebene Prozeßluft, die einem Entfeuchter zugeführt wird, während eines Wärmetauschprozesses mit warmer Regenerationsluft entfeuchtet und getrocknet wird.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens.
Ein Problem mit Verfahren und Vorrichtungen dieser Art ist, daß die vorhandene Feuchtigkeit aus dem feuchten Luftstrom herausgezogen und abgeführt werden muß. Dies kann normalerweise durch Ableiten des feuchten Luftstromes in einen Raum oder in die Umgebung, beispielsweise mit Hilfe eines Schlauches, erreicht werden. Es gibt jedoch Fälle, bei denen diese bekannte Technik nur mit Schwierigkeiten und relativ hohen Kosten eingesetzt werden kann, beispielsweise, wenn Kellerluft oder die Luft in einem Banktresor entfeuchtet und getrocknet werden soll.
Dieses Problem wird normalerweise durch Anschluß eines Kondensators an einen Entfeuchter gelöst.
Prinzipiell ist ein Kondensator ein Wärmetauscher, in dem feuchte Luft in Wärmetauschkontakt mit kalter Luft gebracht wird, um dadurch die Feuchtigkeit in der feuchten Luft herauszuziehen und zu sammeln, während die kalte, dem Wärmeaustauscher zugeführte Luft erwärmt wird.
In der Praxis kann die feuchte Luft, die aus dem Entfeuchter austritt, eine Temperatur von ungefähr 35ºC und auch eine hohe Feuchte aufweisen. Die verwendete kalte Luft ist Luft bei Raumtemperatur, z.B. 20 ºC, die die Feuchtigkeit der feuchten, warmen, dem Wärmetauscher zugeführten Regenerationsluft dazu veranlaßt, auf der anderen Seite des Wärmetauschers zu kondensieren.
Die entfeuchtete Luft wird anschließend in den Entfeuchter zurückgeschickt, in dem sie erwärmt und zum Regenerieren des feuchten Rotors verwendet wird.

Stand der Technik

In bekannten Verfahren und Vorrichtungen dieser Art ist die Kondensator/Wärmeaustauschereinheit vollständig vom Entfeuchter getrennt. Die Kondensator/Wärmeaustauschereinheit könnte somit ein separates Kaltluftgebläse und ebenso einen separaten elektrischen Anschluß oder eine ähnliche Verbindung aufweisen. Diese zwei Einheiten sind verhältnismäßig platzraubend und schwer zu handhaben, sogar bei relativ beschränkter Leistungsfähigkeit.
Die Kosten eines solchen Kondensators sind zusammen mit dazugehörigen Rohrleitungen darüber hinaus hoch und ein System mit einer verhältnismäßig beschränkten Leistungsfähigkeit würde heute mindestens 10.000, -- SEK kosten.
Ein Beispiel des vorhandenen Standes der Technik ist in SE-B-335.323 (Munters) beschrieben. Nach den Lehren dieser Veröffentlichung wird die Energie nicht der zu trocknenden Luft zugeführt, sondern einem separaten Kühlfluid.
Ein anderes Verfahren und eine hierfür benötigte Vorrichtung sind in GB-A-1.400.255 (British Titan) beschrieben. Dieses Verfahren verwendet u.a. erste und zweite Säulen, einen Kondensator, ein Gebläse und eine Heizung bei einem Trocknungsprozeß. Wie in dem vorhergehenden Fall wird der zu trocknenden Prozeßluft keine Energie aus der feuchten Luft zugeführt.

Aufgabe der Erfindung

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, so daß dadurch Wirkungsgrad der dem Prozeß zugeführten Energie erhöht und die Handhabung der Vorrichtungskomponenten erleichtert wird.
Ein anderes Ziel ist die Bereitstellung einer prozeßlufttrocknenden Vorrichtung, die weniger Komponenten als die für denselben Zweck vorgesehenen bekannten Vorrichtungen und einen einfacheren und kompakteren Aufbau als auf diesem Gebiet vorbekannte Vorrichtungen aufweist.
Ein weiteres Ziel dieser Erfindung ist die Bereitstellung eines Lufttrocknungsverfahrens und einer Lufttrocknungsvorrichtung, bei der aus einem Entfeuchter austretende Regenerationsluft ökonomischer verwendet wird als in vorbekannten Verfahren und Vorrichtungen der vorhergehenden Art.

Zusammenfassung der Erfindung

Diese und andere Aufgaben werden durch ein erfindungsgemäßes Verfahren mit den in Anspruch 1 dargelegten Merkmalen und durch eine Vorrichtung mit den in Anspruch 7 dargelegten Merkmalen erreicht.
Demzufolge wird erfindungsgemäß die zu trocknende Prozeßluft mit Hilfe von der feuchten Regenerationsluft gelieferten Energie erwärmt. Demzufolge wird die aus dem Entfeuchter austretende trockene Luft einen wesentlich geringeren relativen Feuchtigkeitsanteil aufweisen als mittels konventioneller Trocknungsverfahren getrocknete Luft.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist auch wesentlich wirtschaftlicher als die bekannten Verfahren, was teilweise auf die verbesserte Wärmebilanz als auch auf die Tatsache zurückzuführen ist, daß das erfindungsgemäße Trocknungsverfahren in einer Vorrichtung ausgeführt werden kann, welche weniger Komponenten als bekannte Vorrichtungen dieser Art aufweist.
Folglich bestehen in der Praxis die zwei Hauptvorrichtungsteile, nämlich der Entfeuchter und der Kondensator/Wärmeaustauscher, aus zwei separaten, relativ leichtgewichtigen Einheiten (zusammen wiegen diese um die 28 kg im Gegensatz zu einem sonst üblichen Gewicht von ungefähr 50 kg), die relativ leicht an eine Verwendungsstelle gebracht und zusammengebaut werden können, um eine vollständige Vorrichtung mit wenigen einfachen Handgriffen aufzubauen.
Ein mit einem Entfeuchter und einer 1,5 kw-Batterie verbundener Kondensator dieser Art, z.B. gemäß WO-A-9006165 (Corroventa), mit einem Luftdurchflußvolumen von ungefähr 300 m³/h, weist eine Wasserextraktionskapazität von ungefähr 15 kg/Tag (vierundzwanzig Stunden) bei 20ºC und einer relativen Luft- Feuchtigkeit von 50% auf. Die warme trockene Luft weist eine Trocknungskapazität auf, die ungefähr 80% größer als die Kapazität des gleichen Entfeuchters ist, der keinen Kondensator/- Wärmeaustauscher aufweist, wobei diese Trocknungskapazität die Trocknungszeit folglich fast halbiert.
Aus diesem Grund wird bevorzugt, die feuchte Regenerationsluft mit demselben Gebläse in den Kondensator/Wärmeaustauscher zu saugen, das die Prozeßluft in den Entfeuchter einzieht. Dies macht ein Gebläse mit den dazugehörigen elektrischen Kabeln und anderen Komponenten entbehrlich.
Die aus dem Kondensator/Wärmetauscher aus tretende Regenerationsluft kann abgeführt oder zurückgeführt und auf verschiedenen Wegen bearbeitet werden, entsprechend den derzeitigen Anforderungen und Notwendigkeiten. Die Regenerationsluft könnte z.B. einem Wärmeemittierungs- und Wasserkondensationsverfahren unterworfen werden und anschließend in den Raum, dessen Luft getrocknet werden soll, zugeführt werden.
Alternativ dazu kann die Regenerationsluft einem Wärmeemittierungs- und Wasserkondensationsverfahren unterworfen werden und anschließend entweder zu einem Lüftungssystem gelenkt oder zu einem Ort außerhalb des Raumes, in dem die Luft getrocknet worden ist, geleitet werden, z.B. in die Atmosphäre.
Eine andere Alternative ist, nach Kondensation der sich in der Regenerationsluft befindenden Feuchtigkeit Regenerationsluft zum Prozeßluftstrom zuzuführen.
Eine weitere Alternative ist das Zuführen austretender feuchter Luft zu ankommender Regenerationsluft mittels eines separaten Gebläses. Jedoch benötigt das System in diesem Fall im Vergleich zu anderen, normalen Fällen ein zusätzliches Gebläse.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird im folgenden detaillierter beschrieben; unter Bezugnahme auf einige beispielhafte Ausgestaltungen und begleitende Zeichnungen. In der Zeichnung zeigen:
Figur 1 eine teilweise freigeschnittene perspektivische Ansicht eines in der erfindungsgemäßen Vorrichtung enthaltenden Luftentfeuchters;
Figur 2 eine perspektivische Ansicht eines Kondensators/Wärmetauschers zur Verbindung mit dem in Figur 1 dargestellten Luftentfeuchters;
Figur 3 eine perspektivische Ansicht eines in Figur 1 gezeigten Luftentfeuchters, wobei Pfeile die verschiedenen Luftströme, die dem Entfeuchter zugeleitet werden und aus diesem austreten, darstellen;
Figur 4 eine perspektivische Ansicht der sich in Betrieb befindenden erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Figur 5 eine Innenansicht einer ersten Ausführung eines Kondensators/Wärmetauschers der in den Figuren 1 bis 4 dargestellten Vorrichtung; und
Figur 6 eine zur Ansicht von Figur 5 entsprechende Ansicht, die eine alternative Ausgestaltung des Kondensators/Wärmetauschers zeigt.

Beste Ausführungsform der Erfindung:

Die in den Figuren 1 bis 4 dargestellte Lufttrocknungsvorrichtung 1 weist einen Luftentfeuchter 2 und einen Kondensator/- Wärmetauscher 3 auf. Der Luftentfeuchter 2 ist von mehr oder weniger konventioneller Art und weist ein Gehäuse oder Behältnis 4 auf, das mit einem Prozeßlufteinlaß 5 und einem Trockenluftauslaß 6 ausgestattet ist. Der Entfeuchter enthält ebenso einen Auslaß 7 für feuchte Regenerationsluft.
Innerhalb des Gehäuses 4 ist ein Rotor 8 drehbar gelagert, der mit Kanälen 8a versehen ist, die Feuchtigkeitsabsorbentien, z.B. Silicagel-Kristalle, aufweisen. Obwohl nicht gezeigt, ist ein elektrischer Motor zum Antrieb des Rotors 8 und ein konzentrisch angebrachtes Gebläse 10, das durch einen Elektromotor 9 angetrieben wird, in dem Gehäuse 4 eingebaut.
Das Gebläse 10 arbeitet zum Verdichten von durch den Einlaß 5 geführter Prozeßluft, so daß die Luft durch mindestens einen Teil des Rotors 8 fließt und nach anschließender Entfeuchtung durch den Auslaß 6 entweicht.
Das Gehäuse 4 beherbergt weiterhin Heizeinrichtungen, die durch einen anderen Teil des Rotors strömende Regenerationsluft erwärmen. Die dargestellte Ausgestaltung könnte ebenso separate Leitvorrichtungen (nicht gezeigt) enthalten, z.B. mit einer Haube (nicht gezeigt), die nahe, angrenzend an den Rotor auf dessen Niederdruckseite angebracht ist und mit wärmeemittierenden Vorrichtungen (nicht gezeigt) versehen ist, die in einer axialen Richtung Strahlungswärme liefern und direkt an die in den Rotorkanälen 8a vorhandenen feuchtigkeitsabsorbierenden Mitteln Strahlungswärme abgeben.
Alternativ dazu kann die Regenerationsluft dem Gehäuse 5 durch einen separaten Einlaß (nicht gezeigt) zugeführt und innerhalb des Gehäuses 4 in einer geeigneten Art und Weise erwärmt werden.
Der in Figur 2 dargestellte Kondensator/Wärmetauscher 3 weist im allgemeinen eine viereckige Box 12 auf, in der Lamellen 32 angebracht sind, die den Wärmeaustausch zwischen feuchter Regenerationsluft, die aus dem Auslaß 7 des Luftbefeuchters durch einen Schlauch oder einen Kanal 14 zugeführt wird, und Prozeßluft, die zentral dem Kondensator/Wärmetauscher zugeführt wird, bewirken. Der Kondensator/Wärmetauscher weist einen Einlaß 15 und einen Auslaß 16 auf. Der Kondensator/Wärmetauscher kann lösbar am Luftentfeuchter 2 angebracht und dort mit Hilfe von Flügelmuttern 18, die mit Schrauben 19 an der Vorderseite des Entfeuchters 2 zusammenwirken, gesichert werden, d.h., in derselben Art und Weise wie bei Filterklappen, die mit dem Kondensator/Wärmetauscher ausgetauscht werden.
Zur Energiezuführung zu der der Vorderseite der Einheit zugeführten Prozeßluft - wie durch Pfeil 21 gezeigt wird feuchte, aus dem Auslaß 7 des Entfeuchters 2 austretende Regenerationsluft über den Schlauch 14 zum Einlaß 15 des Kondensators/Wärmetauschers geführt.
Die Prozeßluft wird damit zu Kühlzwecken verwendet und wird leicht erwärmt sein, wenn diese Luft Energie von der feuchten Regenerationsluft aufnimmt, die enthaltene Flüssigkeit dadurch kondensiert und am Boden des Kondensators/Wärmetauschers 3 gesammelt und von dort durch eine Röhre 25 entfernt werden kann. Die leicht erwärmte und getrocknete Prozeßluft erreicht anschließend den Entfeuchter 2, in dem die Luft entfeuchtet und anschließend während ihres Durchtritts durch die Rotorkanäle 8a weiter getrocknet wird.
Um den Kondensator effektiver zu gestalten, kann eine Reihe von Zellen nacheinander geschaltet werden, so daß die Effizienz des Kondensators einem Gegenstrom-Wärmetauscher entsprechen wird, obwohl jede Zelle im Kreuzstrom arbeitet. Sogar wenn nur zwei Zellen verbunden sind, wird die Effizienz erheblich gesteigert.
Die feuchte Regenerationsluft wird in den Kondensator/Wärmetauscher durch dasselbe Gebläse 10 eingezogen, das die Prozeßluft in den Entfeuchter einzieht.
Die Figuren 5 und 6 stellen unterschiedliche Ableitwege der feuchten Regenerationsluft nach deren Wärmeabgabe im Kondensator/Wärmetauscher 3 dar.
In Figur 5 wird die aus dem Auslaß 16 austretende Regenerationsluft dem Raum zugeführt, dessen Luft durch die erfindungsgemäße Vorrichtung getrocknet wird.
Figur 6 stellt eine abgewandelte Ausführung dar, bei der die Regenerationsluft nach Kondensation dem Prozeßluftstrom durch den Schlitz oder die Spalte 38 zugeführt wird.
Bei Verwendung von zwei Zellen kann dieser Luftstrom zwischen den zwei Zellen nach Passieren des Kondensators und Kondensieren der vorhandenen Feuchtigkeit im besagten Luftstrom dem Prozeßluftstrom zugeführt werden.
Obwohl nicht zu sehen, könnte die Regenerationsluft alternativ dazu einem Lüftungssystem oder z.B. der Atmosphäre außerhalb des getrockneten Raumes durch einen dafür vorgesehenen Kanal oder Schlauch zugeführt werden.
Gemäß einer weiteren Alternative könnte die austretende feuchte Regenerationsluft an ankommende Regenerationsluft durch ein separates Gebläse abgegeben werden. Trotz höchster Wärmeausnutzung dieser Anordnung werden zwei Gebläse benötigt, um die gewünschte Arbeitsweise zu bewerkstelligen.
Die auftretenden Luftströme sind in den verschiedenen Figuren durch entsprechende Pfeile gekennzeichnet. Wie vorhin schon erwähnt, zeigt der Pfeil 21 in die Vorrichtung eingezogene Prozeßluft an. Der Pfeil 28 kennzeichnet trockene, aus dem Luftentfeuchter austretende Luft, während der Pfeil 29 feuchte Regenerationsluft anzeigt, die aus dem Entfeuchter austritt. In Figur 4 kennzeichnet der Pfeil 30 die Abgabe von Regenerationsluft an den entsprechenden Raum oder an die Umgebung nach Wärmeaustausch mit der Prozeßluft.

Claims

1. Verfahren zur Erhöhung der Ausbeute eines Lufttrocknungsverfahrens, bei dem von einem Gebläse getriebene Prozeßluft einem Entfeuchter zugeführt und dort während eines Wärmeaustausches mit erwärmter Regenerationsluft entfeuchtet und getrocknet wird, gekennzeichnet durch Zuführen feuchter Regenerationsluft, die aus dem Entfeuchter an einer Seite eines Kondensators oder Wärmeaustauschers austritt, um auf der anderen Seite des Kondensators oder Wärmeaustauschers zugeführten Prozeßluft Wärme zuzuführen, und um die feuchte Regenerationsluft zu kühlen; Sammeln und/oder Abführen von aus der Regenerationsluft erhaltenem Kondensat; und Zuführen der in dem Kondensator oder Wärmeaustauscher erwärmten und getrockneten Prozeßluft zum Entfeuchter, um Feuchtigkeit aus der Prozeßluft herauszuziehen und diese weiter zu trocknen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Ansaugen der feuchten Regenerationsluft in den Kondensator/Wärmeaustauscher mit Hilfe desselben Gebläses, das zum Ansaugen von Prozeßluft in den Entfeuchter verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Zuführen der Regenerationsluft in den Raum, in dem Luft zu trocknen ist, nachdem die Regenerationsluft dem Wärmeaustausch und Feuchtigkeitskondensationsprozeß ausgesetzt war.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Zuführen der Regenerationsluft nach dem Wärmeaustausch und Feuchtigkeitskondensationsprozeß zu einem Lüftungs- system oder durch Abführen dieser Luft an eine Stelle außerhalb des Raumes, dessen Luft getrocknet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Regenerationsluft dem Kondensationsprozeß unterworfen und diese Luft dann dem Prozeßluftstrom zugeführt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Zuführen aus dem Kondensator oder Wärmeaustauscher austretender feuchter Luft zur in den Entfeuchter eintretender Regenerationsluft mit Hilfe eines separaten Gebläses.

7. Lufttrocknungssystem, mit einem Luftentfeuchter und

a) einem Gehäuse (4) mit einem Einlaß (5) und einem Auslaß (6);

b) einem Rotor (8), der in dem Gehäuse (4) gelagert und mit Kanälen (8a) oder Feuchtigkeitsabsorbentien, vorzugsweise Silicagel-Kristallen, enthaltenden Betten ausgestattet ist;

c) einem Motor zum vorzugsweise kontinuierlichen Antreiben des Rotors (8);

d) einem Gebläse (10) zum Verdichten von Prozeßluft, die durch den Einlaß (5) eintritt, so daß die Luft durch zumindest einen Abschnitt des Rotors strömt und nach Entfeuchten durch den Auslaß (6) austritt;

e) Einrichtungen zur Erwärmung von Regenerationsluft, die durch einen anderen Abschnitt des Rotors strömt; und

f) einem Feuchtregenerationsluftauslaß (7);

dadurch gekennzeichnet, daß dieses System zusätzlich

g) einen Kondensator/Wärmeaustauscher mit Lamellen (32) für einen Wärmeaustausch zwischen feuchter Regenerationsluft (29) und Prozeßluft (21) aufweist, wobei beide durch einen entsprechenden Einlaß zugeführt werden; weiter

h) einen Auslaß für aus dem Kondensator/Wärmeaustauscher austretende Prozeßluft, wobei der Auslaß mit dem Einlaß des Luftentfeuchters verbunden oder verbindbar ist; und

i) Einrichtungen, vorzugsweise einen Schlauch oder eine Röhre (14), zum Verbinden des Feuchtregenerationslufteinlasses (15) des Kondensators/Wärmeaustauschers mit dem entsprechenden Auslaß (7) des Luftentfeuchters (2);

j) einen Auslaß auf dem Kondensator/Wärmeaustauscher (3) für Regenerationsluft, die einem Wärmeaustausch mit Prozeßluft unterworfen worden ist;

k) Einrichtungen (18, 19) zum entweder starren oder wieder-lösbaren Verbinden des Kondensators/Wärmeaustauschers (3) mit dem Luftentfeuchter (2); und

l) Einrichtungen zum Sammeln und/oder Abführen von Kondensat aus dem Kondensator/Wärmeaustauscher.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftentfeuchtungsgebläse (10) vorgesehen ist, um Prozeßluft (21) durch den Kondensator/Wärmeaustauscher einzuziehen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Auslaß (16), durch den die Regenerationsluft aus dem Kondensator/Wärmeaustauscher austritt, zu dem Raum, zur Atmosphäre oder zur Prozeßluft hin öffnet.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein separates Gebläse vorgesehen ist, um die aus dem Feuchtluftauslaß des Kondensator/Wärmeaustauschers (3) austretende feuchte Luft der in den Entfeuchter (2) eintretenden Regenerationsluft zuzuführen.