EP0737772A2 - Verfahren zum Trocknen sowie einer Trockeneinrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

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EP0737772A2
EP0737772A2 EP96105519A EP96105519A EP0737772A2 EP 0737772 A2 EP0737772 A2 EP 0737772A2 EP 96105519 A EP96105519 A EP 96105519A EP 96105519 A EP96105519 A EP 96105519A EP 0737772 A2 EP0737772 A2 EP 0737772A2
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06F—LAUNDERING, DRYING, IRONING, PRESSING OR FOLDING TEXTILE ARTICLES
    • D06F58/00—Domestic laundry dryers
    • D06F58/20—General details of domestic laundry dryers 
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    • D06F58/20—General details of domestic laundry dryers 
    • D06F58/24—Condensing arrangements

Definitions

  • the invention relates to a method for drying dry material and a drying device for performing the method.
  • the invention also relates to a method for drying laundry and a clothes dryer for carrying out the method.
  • Drying processes in which a blower promotes a flow of dry air through a drying chamber which is loaded with dry material and the process air laden with moisture is then passed over a heat exchanger, and devices for carrying out these processes are sufficiently known from the prior art.
  • the dry air is heated by a heater and passed through the drying chamber, in which it is enriched with moisture, which is then removed from the process air stream by condensation in the heat exchanger.
  • the dehumidified process air is heated again via the heating and fed to the drying chamber.
  • a disadvantage of such drying devices and methods is that the process air has to be constantly cooled in the heat exchanger for the condensation of the moisture and then heated again in the heating, which leads to increased energy consumption.
  • the drying air generated by a fan is heated by a heater and passed as process air through the drum with the wet laundry items. Subsequently, the moisture-laden air is passed outside in so-called exhaust air dryers, while in so-called condensation dryers it is passed through a condensation device for the removal of moisture, in order then to be passed through the drum again. In both cases, heating is provided to heat the process air flow and no measures are taken to recover the heat.
  • condensation tumble dryers with heat recovery devices in which the process air is passed in a closed circuit over the drum with the wet laundry, then dehumidified in a heat exchanger and then heated again by a heater.
  • Such condensation clothes dryer have a heat pump device with a refrigerant circuit, in which refrigerant circulates in a line system with an evaporator, a compressor, a condenser and a throttle and the heat exchanger contains the evaporator and the heater contains the condenser of the heat pump.
  • a dryer is known from DE-GM 18 27 021.
  • a high difference between the condenser output and the evaporator output must be supplied in the start phase of the drying process. This leads to increased energy supply in the heating phase.
  • the object of the invention is to optimize a drying process with regard to the energy requirement and to design a drying device for carrying out the process with a simple and effective device for heat recovery.
  • the advantages that can be achieved with the invention are, in particular, that the water vapor is separated from the exhaust air by using a membrane module and that heat is economically recovered by vapor compression. No separate heating for heating the process air flow is required for the method for drying laundry according to the invention. The amount of heat required to heat the process air is generated solely by compression of the separated water vapor and the subsequent condensation of the compressed water vapor, which then serves to heat the actual process air stream via the heat exchanger.
  • An embodiment of the invention is shown in the drawing and will be described in more detail below.
  • the method is shown in FIG. 1 in a simplified flow diagram.
  • the ambient air is sucked in by a process air blower (1), flows through a heat exchanger (2) and saturates with water vapor in the rotatable drum (3) of the tumble dryer.
  • water vapor is preferably absorbed in the hydrophilic membrane (4). Due to a predetermined negative pressure on the permeate side (5), the water vapor molecules diffuse through the membrane (4) and are desorbed on the permeate side (5). The air molecules are discharged as dried exhaust air on the retentate side (6) of the membrane (4). Due to the selectivity of the membrane (4), there is a gas mixture (vapors) consisting of approx.
  • FIG 2 shows the simplified flow diagram for any drying device.
  • the drying chamber for the dry goods is designated (9).
  • a blower for promoting the dry air flow can be arranged at any point in the process air flow.
  • the procedure is as already described for Figure 1.
  • the drying air is passed through the drying chamber (9) and through a membrane module with a hydrophilic membrane (4).
  • the dry exhaust air is discharged on the retentate side of the membrane (4) and can also be reintroduced into the process air flow.
  • the water vapor is compressed on the permeate side (5) and heats the process air flow in the heat exchanger (2).
  • the condensate is drained off.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trocknen von Trockengut sowie eine Trockeneinrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Trocknen von Wäsche sowie einen Wäschetrockner zur Durchführung des Verfahrens.
Um ein Trockenverfahren in bezug auf den Energiebedarf zu optimieren sowie eine Trockeneinrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einer möglichst einfachen und effektiven Einrichtung zur Wärmerückgewinnung auszubilden, wird die aus der Trocknungskammer austretende mit Feuchtigkeit beladene Prozeßluft über ein Membranmodul mit einer hydrophilen Membran geleitet, in der Luftmoleküle auf der Retentatseite der Membran abgeleitet werden und in der Wasserdampfmoleküle absorbiert und auf der Permeatseite des Membranmoduls desorbiert werden. Danach wird der Wasserdampf in einen Kompressor komprimiert und zur Erwärmung der Trocknungsluft über den Wärmetauscher geführt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trocknen von Trockengut sowie eine Trockeneinrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Trocknen von Wäsche sowie einen Wäschetrockner zur Durchführung des Verfahrens.
  • Trockenverfahren, bei denen ein Gebläse einen Trockenluftstrom durch eine mit Trockengut beschickte Trockenkammer fördert und die mit Feuchtigkeit beladene Prozeßluft anschließend über einen Wärmetauscher geführt wird sowie Einrichtungen zur Durchführung dieser Verfahren sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt. In der Regel wird die Trockenluft von einer Heizung erwärmt und durch die Trockenkammer geführt, in der sie sich mit Feuchtigkeit anreichert, die dann im Wärmetauscher durch Kondensation aus dem Prozeßluftstrom entfernt wird. Die entfeuchtete Prozeßluft wird wieder über die Heizung erwärmt und der Trockenkammer zugeführt. Ein Nachteil derartiger Trockeneinrichtungen und Verfahren liegt darin, daß die Prozeßluft ständig im Wärmetauscher zwecks Kondensation der Feuchtigkeit abgekühlt und dann in der Heizung wieder erwärmt werden muß, was zu erhöhtem Energieverbrauch führt.
  • Bei Wäschetrocknern wird die von einem Gebläse erzeugte Trocknungsluft durch eine Heizung erwärmt und als Prozeßluft durch die Trommel mit den feuchten Wäschestücken geführt. Im Anschluß daran wird die feuchtigkeitsbeladene Luft bei sogenannten Ablufttrocknern ins Freie geleitet, während sie bei sogenannten Kondensationstrocknern über eine Kondensationseinrichtung zum Ausscheiden der Feuchtigkeit geleitet wird, um dann erneut durch die Trommel geführt zu werden. In beiden Fällen ist eine Heizung zur Erwärmung des Prozeßluftstromes vorgesehen und es werden keine Maßnahmen zur Rückgewinnung der Wärme getroffen.
  • Es sind auch Kondensationswäschetrockner mit Einrichtungen zur Wärmerückgewinnung bekannt, bei denen die Prozeßluft in geschlossenem Kreislauf über die Trommel mit der feuchten Wäsche geführt wird, dann in einem Wärmetauscher entfeuchtet und danach durch eine Heizung wieder erwärmt wird. Derartige Kondensationswäschetrockner weisen eine Wärmepumpeneinrichtung mit einem Kältemitteikreislauf auf, bei dem Kältemittel in einem Leitungssystem mit einem Verdampfer einem Kompressor, einem Verflüssiger und einer Drossel zirkuliert und der Wärmetauscher den Verdampfer und die Heizung den Verflüssiger der Wärmepumpe enthält. Ein solcher Trockner ist aus der DE-GM 18 27 021 bekannt. Um bei Trocknern dieser Art kurze Erwärmungszeiten zu erreichen, muß in der Startphase des Trockenprozesses eine hohe Differenz zwischen Verflüssigerleistung und Verdampferleistung zugeführt werden. Dies führt in der Erwärmungsphase zu erhöhter Energiezufuhr.
  • Es ist außerdem aus der DE 31 16 697 A1 ein Wäschetrockner bekannt, bei dem der Wäsche Feuchtigkeit unter Wärmezufuhr entzogen wird, wobei die Wäsche in der Trommel auf die Verdampfungstemperatur des Wassers erwärmt und der Wasserdampf aus der Trommel abgeführt wird. Bei diesem Trockner wird die Verdampfungstemperatur durch Verminderung des Druckes in der Trommel herabgesetzt. Anschließend wird der abgesaugte Wasserdampf komprimiert und die dabei entstehende Wärme wieder an die Trommel abgegeben. Bei diesem Trockner muß die Trommel annähernd luftdicht ausgebildet sein.
  • Aufgrund dieses umfangreichen vorbekannten Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Trockenverfahren in bezug auf den Energiebedarf zu optimieren sowie eine Trockeneinrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einer möglichst einfachen und effektiven Einrichtung zur Wärmerückgewinnung auszubilden.
  • Diese Aufgabe wird bei dem erfindungsgemäßen Gegenstand durch Verfahren nach den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche 1 und 4 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Verfahren ergeben sich aus den darauf rückbezogenen Ansprüchen 2 und 5. Die Ansprüche 3 und 6 beschreiben die erfindungsgemäßen Einrichtungen zur Durchführung der Verfahren.
  • Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile liegen insbesondere darin, daß durch den Einsatz eines Membranmoduls der Wasserdampf von der Abluft getrennt wird und eine wirtschaftliche Rückgewinnung der Wärme durch Brüdenkompression erreicht wird. Für das erfindungsgemäße Verfahren zum Trocknen von Wäsche ist keine separate Heizung zur Erwärmung des Prozeßluftstromes erforderlich. Die erforderliche Wärmemenge zur Erwärmung der Prozeßluft entsteht allein durch Komprimieren des abgetrennten Wasserdampfes und der nachfolgenden Kondensation des verdichteten Wasserdampfes, was dann über den Wärmetauscher zur Erwärmung des eigentlichen Prozeßluftstromes dient.
    Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
  • Es zeigen:
    • Figur 1
    Schaubild für einen Wäschetrockner,
    Figur 2
    Schaubild für eine beliebige Trockeneinrichtung.
  • In der Figur 1 ist das Verfahren im vereinfachten Fließbild dargestellt. Die Umgebungsluft wird von einem Prozeßluftgebläse (1) angesaugt strömt durch einen Wärmetauscher (2) und sättigt sich in der drehbar gelagerten Trommel (3) des Wäschetrockners mit Wasserdampf an. Im nachfolgenden Membranmodul wird bevorzugt Wasserdampf in der hydrophilen Membran (4) absorbiert. Aufgrund eines vorgegebenen Unterdruckes auf der Permeatseite (5) diffundieren die Wasserdampfmoleküle durch die Membran (4) und werden auf der Permeatseite (5) desorbiert. Die Luftmoleküle werden auf der Retentatseite (6) der Membran (4) als getrocknete Abluft abgeleitet. Aufgrund der Selektivität der Membran (4) liegt ein Gasgemisch (Brüden) bestehend aus ca. 90-95% Wasserdampf bei einem Druck von ca. 20 mbar vor. Im Kompressor (7) wird der Brüden auf einen Druck von ca. 1 bar verdichtet und der überhitzte Wasserdampf kann im Wärmetauscher (2) im Gegenstrom zunächst die fühlbare Wärme und dann bei Erreichen der Sättigungstemperatur die Kondensationswärme an die einströmende Luft "L" abgeben. Die gesättigte Restluft "R" kann der Prozeßluft zugegeben oder an die Umgebung abgegeben werden. Das Kondensat "K" wird abgeleitet. Die getrocknete Abluft "A" mit einer Temperatur von ca. 40°C kann darüber hinaus wieder dem Prozeßluftstrom zugeführt werden. Das dafür evtl. erforderliche Hilfsgebläse (8) ist in dem Umluftweg angeordnet.
  • Figur 2 zeigt das vereinfachte Fließbild für eine beliebige Trockeneinrichtung. Hier ist die Trockenkammer für das Trockengut mit (9) bezeichnet. Ein Gebläse zur Förderung des Trockenluftstromes kann an beliebiger Stelle im Prozeßluftstrom angeordnet sein. Der Verfahrensablauf ist wie schon zu Figur 1 beschrieben. Die Tocknungsluft wird durch die Trockenkammer (9) geleitet und über ein Membranmodul mit einer hydrophilen Membran (4) geführt. Die trockene Abluft wird auf der Retentatseite der Membran (4) abgeleitet und kann auch hier wieder in den Prozeßluftstrom eingeführt werden. Der Wasserdampf wird auf der Permeatseite (5) komprimiert und erhitzt im Wärmetauscher (2) den Prozeßluftstrom. Das anfallende Kondensat wird abgeführt.

Claims (6)

  1. Verfahren zum Trocknen von mit Feuchtigkeit beladenem Trockengut in einer Trockeneinrichtung mit einer Trockenkammer zur Aufnahme des Trockenguts und einem Prozeßluftgebläse zur Förderung des Trocknungsluftstromes sowie mit einem Wärmetauscher zur Erwärmung der Trocknungsluft,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die aus der Trocknungskammer (9) austretende mit Feuchtigkeit beladene Prozeßluft über ein Membranmodul mit einer hydrophilen Membran (4) geleitet wird, in der Luftmoleküle auf der Retentatseite (6) der Membran (4) abgeleitet werden und in der Wasserdampfmoleküle absorbiert und auf der Permeatseite (5) des Membranmoduls desorbiert werden und danach in einem Kompressor (7) komprimiert werden und daß der dadurch erhitzte Wasserdampf zur Erwärmung der Trocknungsluft über den Wärmetauscher (2) geführt wird.
  2. Verfahren zum Trocknen nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die auf der Retentatseite (6) der Membran (4) abgeleitete getrocknete Abluft wieder dem Trocknungsluftstrom zugeführt wird.
  3. Trockeneinrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 mit einer Trockenkammer zur Aufnahme des Trockenguts und einem Prozeßluftgebläse zur Förderung des Trocknungsluftstromes sowie mit einem Wärmetauscher zur Erwärmung der Trocknungsluft,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß im Prozeßluftstrom hinter der Trockenkammer (9) ein Membranmodul mit einer hydrophilen Membran (4) angeordnet ist und daß auf der Permeatseite (5) der Membran (4) ein Kompressor (7) angeordnet ist, dem ein Wärmetauscher (2) nachgeschaltet ist über den die Trocknungsluft vor Eintritt in die Trockenkammer (9) erwärmt wird.
  4. Verfahren zum Trocknen von Wäsche in einem Wäschetrockner mit einer drehbar gelagerten Trommel zur Aufnahme der zu trocknenden Wäsche, mit einem Wärmetauscher sowie mit einem Umluftgebläse zur Förderung des Prozeßluftstroms,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Prozeßluftstrom aus der Trommel (3) über ein Membranmodul mit einer hydrophilen Membran (4) geleitet wird, in der Luftmoleküle auf der Retentatseite (6) der Membran (4) abgeleitet werden und in der Wasserdampfmoleküle absorbiert und auf der Permeatseite (6) der Membran (6) desorbiert werden und danach in einem Kompressor (7) komprimiert werden und daß der dadurch erhitzte Wasserdampf zur Erwärmung der Prozeßluft über den Wärmetauscher (2) geführt wird.
  5. Verfahren zum Trocknen von Wäsche in einem Wäschetrockner nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die auf der Retentatseite (6) abgeleitete getrocknete Abluft aus dem Membranmodul wieder dem Prozeßluftstrom zugeführt wird.
  6. Wäschetrockner zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 4 oder 5 mit einer drehbar gelagerten Trommel zur Aufnahme der zu trocknenden Wäsche, mit einem Wärmetauscher sowie mit einem Umluftgebläse zur Förderung des Prozeßluftstroms,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß im Prozeßluftstrom hinter der Trommel (3) ein Membranmodul mit einer hydrophilen Membran (4) angeordnet ist und daß auf der Permeatseite (5) der Membran (4) ein Kompressor (7) angeordnet ist, dem ein Wärmetauscher (2) nachgeschaltet ist über den die Trocknungsluft vor Eintritt in die Trommel (3) erwärmt wird.
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