NL1013395C2 - Drooginrichting/ wasdroger. - Google Patents

Description

Drooginrichting/ wasdroger 5 De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het drogen van materialen, welke met lucht of een ander gas als drogend medium in een open of gesloten systeem werkt, in het bijzonder een wasdroger, omvattende een droogkamer c.q. droogtrommel met een luchtinlaat en een luchtuitlaat, een in het 10 luchtinlaatkanaal aangebracht verwarmingselement voor het verwarmen van de ingaande lucht, een in het luchtuitlaatkanaal geplaatst stof- en pluizenfilter en een condensor met -afvoer, alsmede een ventilator om het drogende medium door de inrichting te laten stromen.

15 In deze aanvraag wordt de toepassing in een huishoudelijke wasdroger beschreven.

Een dergelijke wasdroger is bekend uit het Duitse offenlegungsschrift 2933513 en octrooi 109682.

De onderhavige uitvinding beoogt een drooginrichting van het 20 hiervoor genoemde type zodanig te verbeteren dat deze met een geringer energieverbruik hetzelfde resultaat geeft.

Dit oogmerk wordt volgens de uitvinding bereikt door: lste de ventilator te vervangen door een in het uitlaatkanaal geplaatste turbocompressor/-expander combinatie met 25 aandrijfmotor op één as, welks toerental electronisch geregeld wordt.

2de de condensor te vervangen door een warmtewisselaar waarvan de koude zijde in het inlaatkanaal en de warme zijde in het kanaal tussen compressor en expander geplaatst is.

30 3de een achter de expander in het kanaal geplaatste condensaatafscheider met -opvang en -afvoer.

Een onder 1 genoemde turbocompressor / -expander combinatie wordt o.a. toegepast in de cryotechniek. ( zie Perry's chemical engeneering handbook onder "expansion turbines".) 35 Voor toepassing in de onderhavige uitvinding is deze aangepast.

De compacte bouw van een turbocompressor / -expander maakt het mogelijk het geheel onder te brengen binnen de behuizing van een wasdroger van de gebruikelijke afmetingen.

1013395 2

Om het doel, energiebesparing, te bereiken kan ook gebruik gemaakt worden van een koelcircuit in de circulatiekanalen zoals beschreven in Octrooi No. 8402014.

Ook kan een vacuumpomp / compressor combinatie worden 5 toegepast. Het drogend medium doorloopt hierin in thermodynamische zin een positief kringloopproces, waarbij de droogruimte onder hogere druk staat.

Dit type drooginrichting wordt beschreven in het blad "Drying technology" 14 ( 2 ) 271-288 ( 1996) onder de titel 10 "Thermodynamic analyses of various dehumidifying dryers for wood".

Werking van de onderhavige drooginrichting.

In figuur 1 is het schema overeenkomstig de uitvinding weergegeven.

15 Omgevingslucht of circulerende lucht of een mengsel hiervan met temperatuur Tl wordt aangezogen bij A. Deze lucht passeert een tegenstroom warmtewisselaar B en eventueel een gasgestookt of electrisch verwarmingselement C. Dit element C is bedoeld voor het snel opwarmen aan het begin van het droogproces of als 20 bijverwarming. De temperatuur van de lucht aan de uitlaatzijde van dit element is T2.

Deze warme lucht, met lage relatieve vochtigheid, wordt in de droogruimte c.q. -trommel D gevoerd. Hier staat de lucht warmte af aan het vocht dat aanwezig is in het te drogen 25 materiaal en aan het materiaal zelf. Als gevolg hiervan verdampt vocht uit het materiaal en daalt de temperatuur van de lucht. Na passage van pluizen- en stoffilter E komt de vochtige lucht met temperatuur T3 bij de aanzuigopening van de turbocompressor F.

De Compressor F comprimeert het lucht / dampmengsel isentroop 30 tot druk P4 en temperatuur T4. De temperatuur T4 dient zo hoog te zijn dat de lucht bij een tweede passage door de warmtewisselaar B een hoeveelheid energie kan afgeven, die gelijk is aan de hoeveelheid energie die nodig is om de bij A aangezogen lucht te verwarmen van Tl tot T2. Na de tweede 35 passage door de warmtewisselaar B heeft het lucht / dampmengsel nog dezelfde druk P4 doch een lagere temperatuur T5. Een deel van de waterdamp kan in de warmtewisselaar condenseren. Na de warmtewisselaar B expandeert de lucht deels isentroop deels 1 01 3395 3 polytroop of geheel polytroop via de expansieturbine G. Tijdens deze expansie koelt het lucht / dampmengsel sterk af en condenseert het grootste deel van de damp terwijl een groot deel van de compressie energie en de verdampingswarmte wordt 5 teruggewonnen.

Na de expansieturbine passeert het lucht / dampmengsel condensafscheider H en komt bij wisselklep A weer geheel of gedeeltelijk in de omgeving. Uit condensafscheider H wordt het condens d.m.v. een pompje naar het gebruikelijke condens-10 reservoir of een afvoer gepompt.

In de onderhavige uitvinding beschrijft het drogende medium in thermodynamische zin een negatief kringloop proces. Zie P.V. diagram van figuur 2.

Hierin zijn de volgende trajecten te onderscheiden.

15 Traject 1-2. Opwarmen van de bij A aangezogen lucht door de warmtewisselaar B en eventueel het verwarmingselement C. Het volume van de lucht stijgt hierbij van VI naar V2.

Traject 2-3. Afgifte van warmte aan het te drogen materiaal 20 in de droogruimte D waarbij vocht uit het materiaal verdampt. Het vochtgehalte in de lucht stijgt, de temperatuur en het volume dalen van T2, V2 naar T3 en V3.

Traject 3-4. De compressor F comprimeert het lucht / 25 dampmengsel isentroop naar een hogere druk P4 en hogere temperatuur T4. Het volume neemt hierbij af tot V4.

Traject 4-5. Het gecomprimeerde lucht / dampmengsel staat een hoeveelheid energie af in de warmtewisselaar B, 30 waarbij Q af = Q op / η waarin: Q af = afgegeven hoeveelheid energie in traject 4-5.

Q op = opgenomen hoeveelheid energie in traject 1-2.

35 η = rendement van de warmtewisselaar.

1013395 4

Traject 5-6. Het lucht / dampmengsel expandeert deels isentroop, deels polytroop of geheel polytroop via de expansieturbine G van druk P5 en volume V5 naar atmosferische druk van 1 Bar.

5 In de expansieturbine koelt het lucht / dampmengsel sterk af en condenseert het grootste deel van de damp. De compressie-energie en een deel van de condensatiewarmte wordt door de expansieturbine omgezet in mechanische energie en afgegeven aan de compressor. De electromotor M dient de resterend benodigde 10 arbeid te leveren. Deze arbeid wordt voorgesteld door het gearceerde oppervlak 1-2-3-4-5-6-1.

Voor het verdampen van 0,7 gram water per seconde, zoals gebruikelijk in gangbare wasdrogers, moet in de onderhavige uitvinding de electromotor een theoretisch vermogen leveren van 15 ca. 390 Watt.

Rekening houdend met de rendementen van de diverse onderdelen en het vermogen dat gelevered dient te worden voor het laten draaien van de droogtrommel, het condenspompje en de overige electronica is een totaal vermogen nodig van ca. 1050 Watt, na 20 de opwarmperiode.

Een gangbare electrische wasdroger met dampafvoer gebruikt daartoe ca. 2030 Watt.

De onderhavige uitvinding gebruikt dus ca.

(2430-1050) x 100% / 2430 = 57% minder energie.

25 Het rendement wordt sterk beïnvloed door de kwaliteit van de compressor / expander combinatie alsmede de kwaliteit van de warmtewisselaar.

Regeling van het droogproces:

Teneinde de belangrijkste temperaturen T2, T3 en T6 te 30 beïnvloeden zijn; A. De compressieverhouding te regelen d.m.v. verstelbare straalpijpen in de expander.

B. Het luchtvolume te wijzigen door het toerental van de compressor / expander electronisch te regelen.

35 C. Gedurende de opwarmperiode element C in te schakelen.

D. De lucht wel of niet te laten circuleren door klep A om te schakelen.

1013395 5

In de bovenstaande beschrijving is een voorkeurs uitvoeringsvorm weergegeven van de drooginrichting overeenkomstig de uitvinding toegepast op een wasdroger.

Het zal voor deskundigen duidelijk zijn dat voren beschreven 5 principe ook op andere processen, met eventuele modificaties, bruikbaar is, zonder de beschermingsomvang van dit octrooischrift te verlaten.

10 15 20 25 30 35 1013395

Claims (6)

1. Inrichting voor het drogen van materialen welke met lucht of een ander gas als drogend medium in een open- of 5 gesloten systeem werkt, in het bijzonder een wasdroger , omvattende een droogkamer met een luchtinlaat en een luchtuitlaat, een in het luchtinlaatkanaal aangebracht verwarmingselement voor het verwarmen van de ingaande lucht, een in het luchtuitlaat-kanaal geplaatst stof- en pluizenfilter en een condensor met 10 afvoer alsmede een ventilator om het drogende medium door de inrichting te laten stromen, met het kenmerk, dat de inrichting is voorzien van een turbocompressor/ -expander combinatie met aandrijfmotor op één as en een warmtewisselaar waarbij het verwarmingselement de koude zijde van de warmtewisselaar is en 15 de warme zijde tezamen met de expander de condensor vormen, terwijl de compressor de functie van de ventilator vervult.

2. Inrichting volgens conclusie 1. , met het kenmerk, dat de aandrijfmotor van de turbocompressor / -expander wordt gekoeld door de aangezogen lucht.

3. Inrichting volgens conclusie 1. , met het kenmerk, dat in het luchtinlaatkanaal na de warmtewisselaar een extra verwarmingselement is geplaatst voor het snel verwarmen van het te drogen materiaal of voor bijverwarming.

4. Inrichting volgens conclusie 1. , met het kenmerk, dat 25 middelen aanwezig zijn voor het meten van de luchttemperatuur na de warmtewisselaar in het inlaatkanaal T2, de luchttemperatuur bij het verlaten van de droogtrommel T3 en de luchttemperatuur bij de uitlaat T6.

5. Inrichting volgens conclusie 1 en 4, met het kenmerk, 30 dat middelen aanwezig zijn om met behulp van de in conclusie 4 genoemde temperaturen het toerental van de turbocompressor / -expander te regelen alsmede de compressieverhouding door middel van straalpijp verstelling.

6. Inrichting volgens conclusie 1, 4 en 5, met het kenmerk, 35 dat het drogende medium in thermodynamische zin, een negatief kringloopproces doorloopt. 1013395