NO831732L - Fremgangsmaate og apparat til regulering av fuktighet paa eller i materialer - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse har befatning med styringen av tørkings- eller fuktighetsreguleringsprosesser hvorved luft eller annen, egnet gass ledes langs eller gjennom et materiale, for regulering av fuktigheten i eller på dette.

Evnen hos relativt tørr luft til å ekstrahere vann fra flatepartier som luftstrømmen bringes i berøring med, utnyttes

i stor utstrekning i industrielle og andre tørkeprosesser. Luftens tørkekapasitet er utelukkende avhengig av dens temperatur

og aktuelle fuktighetsgrad, og tørkeprosesser kan derfor varme-J reguleres, og blir ofte varmeregulert, på nøyaktig måte, i et forsøk på å oppnå optimal virkningsgrad.

Men uansett viktigheten av den termiske virkningsgrad, må hensynet til produktkvalitet alltid komme i første rekke, og den foreliggende oppfinnelse er, uten derved å begrenses, basert på en betraktning av forhold hvorunder regulering av tørke-luftens tørkekapasitet er av største betydning for produktets kvalitet.

Ifølge et trekk ved oppfinnelsen er det angitt en fremgangsmåte for regulering av fuktigheten i eller på materialer, ved leding av gass langs eller gjennom materialene, hvorved gassens spesifikke entalpi reguleres uavhengig av dens tørkepotensiell. Verdien av den spesifikke entalpi i forhold til tørkekapasiteten kan reguleres ved overvåking av temperatur og fuktighetsgrad

under tilsetting av varme og fuktighet i nødvendig utstrekning.

Fremgangsmåten kan anvendes for tørking av materialer eller, eventuelt, for opprettholdelse av en kontrollert fuktig-hetstilstand på eller i materialer.

Et annet trekk ved oppfinnelsen omfatter opprettelse av fuktighet på eller i materialer, ved leding av gass langs eller gjennom materialene, under anvendelse av midler for regulering av gassens spesifikke entalpi, uavhengig av dens tørkepotensiell.

Tilsettingen av varme og fuktighet reguleres fortrinnsvis automatisk ved signaler som angir temperatur og fuktighetsgrad.

Oppfinnelsen vil bli nærmere beskrevet i det etterfølgende under henvisning til et antall ikke-begrensende eksempler og den medfølgende tegning hvis eneste figur viser et skjematisk diagram av en installasjon for tørking av materialer ved leding av luft gjennom disse.

Materialet som skal tørkes, består i det beskrevne, ikke-begrensende eksempel av grønnmalt som er en substans som kan beskadiges under påvirkning av sprangvise forandringer, utover forutbestemte verdier, i entalpi og tørkehastighet. Det antas at malten har en opprinnelig fuktighetsgrad av 45%, som ønskes redusert til ca. 4%.

Videre kan det som eksempel antas at den omgivende luft har en temperatur av 15°C og et duggpunkt av 10°C, selv om fuktighetsgraden kan synke til et duggpunkt av 0°C dersom tørke-perioden fortsetter om natten, og temperaturen som også har sunket til ca. 0°C, kan typisk stige til ca. 30°C i løpet av den etterfølgende morgen.

For enkelthets skyld vil fremgangsmåten for tørkingen i det foreliggende eksempel bli beskrevet som bestående av tre atskilte faser, men det bør bemerkes at i praksis vil fasene kunne overlappe hverandre i hvert fall i viss grad.

Som det fremgår av figuren, omfatter tørkeanlegget et kammer 2 for opptakelse av en materialmengde 4, i dette eksempel grønnmalt, som skal tørkes. Ved hjelp av en vifte 8 ledes luft inn i kammeret 2 gjennom et innløp 6, og etter å ha passert langs eller gjennom materialet 4, strømmer luften ut gjennom utløpet 10 for enten å avledes til atmosfæren gjennom en åpning 12 eller tilbakeføres til viften 8 gjennom en grenledning 14, for resir-kulering. En ventil 16 regulerer den del av luftstrømmen som resirkuleres i forhold til den del som avledes til atmosfæren.

Luften som strømmer fra viften 8 til innløpet 6, kan opp-varmes ved hjelp av et varmeelement 18. I banen mellom viften 8 og innløpet 6 er det anordnet et blanderaggregat 20 som mulig-gjør innføring av fuktighet, eksempelvis i form av damp eller vann i væskeform, gjennom et innløp 22 som kontrolleres av en ventil 24.

Luftmengden som leveres av viften 8, reguleres av en kon-troller 26, og i den grad viftens utblåsningsside ikke er mettet med tilbakeført luft fra grenrøret 14, innføres luft gjennom et innløp 28 og gjennom en ventil 30. Luften som innstrømmer gjennom innløpet 28, vil vanligvis bestå av fuktig omgivelsesluft, men kan under visse omstendigheter bestå av relativt eller absolutt tørr luft.

Temperaturen t av luften som sirkulerer i apparatet, bestemmes i ulike posisjoner ved hjelp av følere Tl, T2, T3 og T4. Fuktighetsgraden m av den sirkulerende luft bestemmes like-ledes i motsvarende soner ved anvendelse av fuktighetsmålere Ml, M2, M3 og M4.

I den første og innledende fase av tørkeprosessen, blir omgivelsesluft innsuget fra innløpet 28 og gjennom ventilen 30 ved hjelp av viften 8, oppvarmet i varmeaggregatet 18 og tilsatt fuktighet i nødvendig grad i blanderaggregatet 20 for oppnåelse av ønsket entalpi og tørkepotensiell, og ledet inn i materialet

.4 i kammeret 2 gjennom innløpet 6.

I fortsettelsen av den innledende fase økes entalpien av den tilførte luft gradvis under kontrollering av tørkepotensiel-let, for å unngå beskadigelse av materialet 4.

Oppvarmingen av materialet 4 øker avgivelsen av fuktighet

i materialet, men selv om luftens spesifikke entalpi økes, tillates ingen økning av luftens tørkekapasitet i dette eksempel. Prosessen er trinnløs og i andre tilfeller kan tørkekapasiteten tillates å øke, men ikke i motsvarighet til en økende, spesifikk entalpi.

Dette er i kontrast til vanlig tørking hvorved omgivelsesluft, f.eks. med en temperatur av 15°C og et duggpunkt av 10°C, utelukkende blir oppvarmet innen den passerer gjennom malten. Duggpunktet kan i løpet av natten synke til 0°C, og under slike forhold vil regulering av inngangstemperaturen alene ikke være tilstrekkelig for tilfredsstillende kontrollering av tørkepro-sessen, og produktet kan derfor beskadiges.

Tørkekapasiteten kan reguleres uavhengig av den spesifikke entalpi ved at luften som innføres i kammeret, tilsettes fuktighet i mengder som kontrolleres av et signal ml som avgis av føleren Ml. Fuktigheten som skal tilføres, kan leveres av atmosfæren og av tilbakeført utløpsluft eller den kan, i overveiende grad i denne fase, injiseres i blanderaggregatet 20, og inngangs-luftens fuktighetssignal benyttes derfor til styring av ventilene 16, 24 og 30.

Innledningsfasen fortsetter følgelig med gradvis oppvar-ming, uten tørking, av materialet. Den utstrømmende luft som forlater kammeret 2 gjennom utløpet 10, kan resirkuleres eller avledes til atmosfæren. Prosessen fortsettes helt til betingelsene som registreres av følerne M3 og T3 har nådd forutbestemte verdier, eller til de betingelser i en forutvalgt sone i materialet 4, som registreres av følerne M2 og T2, har nådd forutbestemte verdier. Temperaturen og fuktighetsgraden av luften i materialet 4 kan i praksis bestemmes med en rekke sonder i ulike nivåer, og de viste følere T2 og M2 er representative for slike sonder.

Under den andre fase av prosessen foregår fri tørking.

Den spesifikke entalpi øker ytterligere, men på dette stadium tillates også luftens tørkekapasitet å øke i overensstemmelse med krav i forbindelse med prosessen og materialet, eksempelvis hvorvidt det først og fremst må tas hensyn til den termiske virkningsgrad eller til produktets beskyttelse. Det bør bemerkes at kravene kan variere i løpet av prosessen.

Under denne fase blir økningen i tørkekapasitet fremdeles kontrollert uavhengig av økningen i spesifikk entalpi. I hvert fall en del av utløpsluften blir gjerne tilbakeført under denne prosess, med derav følgende justering av kravet om injisering av fuktighet gjennom ventilen 24. Under eksepsjonelle forhold vil det innføres tørr luft gjennom innløpet 28. Data som benyttes for styring av ventilene, kan følgelig innbefatte signaler som angir fuktighetsgraden så vel for den innstrømmende luft som for den tilbakeførte utløpsluft på det aktuelle tidspunkt.

Evaporerende avkjøling under fritørkingsfasen innebærer

at produktet har lavere temperatur enn innløpsluften. Derimot vil en økning i produkttemperaturen, målt av sonden T2, uten en motsvarende luftfuktighetsøkning, målt avM2, i materialet angi avslutningen av fritørkingsstadiet og innledningen av den tredje fase, dvs. begrenset tørking, hvorunder vannavleding ikke kan fortsette med den tidligere hastighet. På' dette stadium kan materialet ha en typisk fuktighetsgrad av 7%, og denne kan redu-seres til de ønskete 4% ved å øke luftens tørkepotensiell og derved forkorte prosessen. Dette kan gjennomføres (a) ved ytterligere økning av temperaturen av den sirkulerende luftstrøm ved drift av varmeaggregatet 18 under opprettholdelse av fuktighetsgraden,

(b) ved opprettholdelse av temperaturen og, eksempelvis

ved innføring av tørr luft gjennom innløpet 28, redusering av fuktighetsgraden, eller

(c) ved forandring av temperaturen, fuktighetsgraden og strømningshastigheten av den sirkulerende luft ved hjelp av kon-trolleren 26. • I det ovenstående eksempel er de to prosessfaser beskrevet som helt atskilt fra hverandre, men i praksis kan fritørkings-fasen være integrert med innledningsfasen, idet en viss tørking kan foregå fra begynnelsen. Likevel vil luftens tørkekapasitet reguleres sammen med, men uavhengig av, den spesifikke entalpi.

Hvis fritørkingsprosessen fortsetter til et punkt hvor materialets fuktighetsgrad er redusert til det ønskete nivå,

vil den tredje fase selvsagt kunne utelates.

Det er i det ovenstående beskrevet et eksempel på porsjons-tørking, hvorved de tre tørkefaser gjennomføres atskilt eller overlappende i samme, romslige sone men i ulike (atskilte eller overlappende) tidsrom. Oppfinnelsen er imidlertid like egnet for anvendelse ved kontinuerlig behandling, hvorved en porsjon av et materiale gjennomgår en første behandlingsfase i en første sone og deretter overføres suksessivt til en andre og en tredje sone med rådende betingelser i overensstemmelse med henholdsvis den andre og .tredje fase. Den førstnevnte materialporsjon etter-følges av flere porsjoner gjennom de tre soner. I den kontinuer-lige prosess kan faseoverlappingen i porsjonsprosessen erstattes ved at det, mellom de ovennevnte soner, opprettes soner med rådende betingelser i overgang til betingelsene i de tilgrensende soner.

Oppfinnelsen er primært beskrevet i tilknytning til tør-king, og dette antas å bli dens viktigste anvendelsesområde.

Ved lagring av visse produkter såsom frukt eller grønsaker kan det imidlertid være nødvendig å bevare eller endog øke fuktighets-innholdet i produktet ved hjelp av luft eller annen gass som strømmer over eller gjennom dette, og en slik anvendelse anses å ligge innenfor oppfinnelsens ramme.

Det bør videre bemerkes, at selv om den ovenstående beskriv-else hovedsakelig har befatning med regulering av fuktighet i materialer, er oppfinnelsen like egnet for regulering av fuktighet på overflaten av materialer.

Claims (8)

1. Fremgangsmåte til regulering av fuktigheten på eller i materialer ved leding av gass over eller gjennom materialene, karakterisert ved at gassens spesifikke entalpi reguleres uavhengig av dens tørkepotensiell.

2. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1, karakterisert ved at nevnte, uavhengige regulering gjennomføres ved overvåking av gassens temperatur og fuktighetsgrad under tilføring av varme og fuktighet i nødvendig utstrekning.

3. Fremgangsmåte i samsvar med krav 2, karakterisert ved at gassens duggpunkt registreres som et mål på fuktighetsgraden.

4. Fremgangsmåte til regulering av fuktigheten på eller i materialer ved leding av gass over eller gjennom materialene, karakterisert ved at tørkeforholdene er trinn-løst variable, forutsigbare og fullt kontrollerbare.

5. Fremgangsmåte i samsvar med et av kravene 1-4, karakterisert ved at den anvendes for tørking av materialene .

6. Apparat til regulering av fuktigheten på eller i materialer ved leding avgass over eller gjennom materialene, karakterisert ved midler for kontrollering av gassens spesifikke entalpi i uavhengighet av gassens tørkepotensiell.

7. Apparat i samsvar med krav 6, karakterisert ved at kontrolleringsmidlene omfatter anordninger for måling av gassens temperatur og fuktighetsgrad, og anordninger for tilsetting av varme og fuktighet i gassen i overensstemmelse med målingsresultatene.

8. Apparat i samsvar med krav 6 eller 7, karakterisert ved at det anvendes eller kan anvendes for tørking av materialer.