NO831748L

NO831748L - CONVECTION DRYER AND PROCEDURE FOR DRYING A MATERIAL.

Info

Publication number: NO831748L
Application number: NO831748A
Authority: NO
Inventors: Peter Leslie Jones
Original assignee: Electricity Council
Priority date: 1982-05-17
Filing date: 1983-05-16
Publication date: 1983-11-18
Also published as: GB2123537A; CA1241537A; FI831711A7; AU565203B2; ATE35454T1; DE3377227D1; AU1458083A; ZA833515B; EP0094825B1; FI831711L; FI831711A0; JPS5932777A; GB2123537B; EP0094825A3; EP0094825A2

Abstract

A convective dryer has nozzle 11 and 13 for directing hot air from a heater 20 at a material 10 to be heated. The nozzles 11 and 13 are electrically conductive and also constitute electrodes energised by an R.F. generator 17 to generate an R.F. field in the region of the material 10 to augment drying.

Description

Denne oppfinnelse angår en fremgangsmåte og et apparatThis invention relates to a method and an apparatus

for konveksjonstørking av materialer, hvor oppvarmet luft eller en annen gass blir rettet mot det materiale som skal tørkes. for convection drying of materials, where heated air or another gas is directed at the material to be dried.

Et slikt tørkeapparat kan omfatte et flertall dyser eller stråler for oppvarmet luft eller gass, og materialet blir ført mellom eller under disse stråler eller dyser. Materialet kan ha form av en bane, f.eks. et tekstilmateriale, som føres mellom strålene eller dysene, eller det kan dreie seg om materiale, f.eks. i form av et arkmateriale eller materialstykkef, som bæres på et belte eller en annen bærer mellom eller under strå-"lene eller dysene. Such a drying apparatus may comprise a plurality of jets or jets for heated air or gas, and the material is guided between or under these jets or jets. The material can take the form of a path, e.g. a textile material, which is passed between the jets or nozzles, or it can be material, e.g. in the form of a sheet material or piece of material, which is carried on a belt or other carrier between or under the jets or nozzles.

I et konveksjons-tørkeapparat med et flertall stråler eller dyser for å rette en oppvarmet gass mot et materiale som føres forbi strålene eller dysene, er ifølge oppfinnelsen disse stråler eller dyser laget av elektrisk ledende materiale og er innrettet til å utgjøre elektrodene eller i det minste noen av elektrodene i en radiofrekvens-varmeanordning som tilveiebringer et radiofrekvens-felt i det område gjennom hvilket det materiale som skal tørkes, blir ført. In a convection drying apparatus with a plurality of jets or nozzles for directing a heated gas towards a material which is passed past the jets or nozzles, according to the invention these jets or nozzles are made of electrically conductive material and are arranged to constitute the electrodes or at least some of the electrodes in a radio frequency heating device which provides a radio frequency field in the area through which the material to be dried is passed.

Ved dette arrangement vil radiofrekvens-varmeanordningen oppvarme materialet innvendig slik at varmeoverføring til materialet skjer inne i det indre av materialet såvel som på overflaten av dette, hvor det bevirkes konveksjonsoppvarmning. With this arrangement, the radio frequency heating device will heat the material internally so that heat transfer to the material takes place inside the interior of the material as well as on its surface, where convection heating is effected.

Den interne oppvarmning av materialet bevirker at fuktighet fra det indre beveges mot materialets overflate slik at denne overflate holdes fuktig og derfor tillater bruk av høyere luft-(eller annen gass-) temperatur enn det som ville være tilfelle ved fravær av radiofrekvens-oppvarmning. Følgelig blir den totale tørkevirkning forhøyet, hvilket resulterer i større tørkehastigheter og redusert tørkelengde og kan medføre forbedret materialkvalitet. The internal heating of the material causes moisture from the interior to move towards the surface of the material so that this surface is kept moist and therefore allows the use of a higher air (or other gas) temperature than would be the case in the absence of radio frequency heating. Consequently, the overall drying effect is increased, which results in greater drying speeds and reduced drying length and can lead to improved material quality.

Oppfinnelsen omfatter videre en fremgangsmåte for tørking av et materiale, omfattende fremføring av materialet gjennom .en oppvarmet gasstrøm og samtidig pålegging av et radiofrekvens-felt på materialet. The invention further comprises a method for drying a material, comprising advancing the material through a heated gas stream and simultaneously imposing a radio frequency field on the material.

Det materiale som skal tørkes, vil vanligvis være elektrisk ikke-ledende og følgelig vil radiofrekvens-feltet gi dielektrisk oppvarmning. Arbeidsfrekvensen kan velges i overensstemmelse med kjent praksis for dielektrisk oppvarmning. The material to be dried will usually be electrically non-conductive and consequently the radio frequency field will produce dielectric heating. The operating frequency may be selected in accordance with known practice for dielectric heating.

Radiofrekvens-oppvarmningen kan være av typen "spredefelt"-oppvarmning hvor elektrodene alle er plassert under det materiale som skal tørkes. Fortrinnsvis blir det imidlertid be-virket en oppvarmning av typen "gjennomgående felt", ved anvendelse av elektroder over materialet i samvirke med elektroder under materialet. Elektrodene i et slikt arrangement er fortrinnsvis innbyrdes forskjøvet, dvs. at de øvre elektroder er plassert over mellomrom mellom de nedre elektroder. The radio frequency heating can be of the "scattered field" type of heating where the electrodes are all placed under the material to be dried. Preferably, however, a heating of the "through field" type is effected by using electrodes above the material in cooperation with electrodes below the material. The electrodes in such an arrangement are preferably mutually offset, i.e. that the upper electrodes are placed over spaces between the lower electrodes.

Fortrinnsvis blir hoveddelen av varmetilførselen 'tiesørget ved oppvarmning av luften eller en annen gass for konveksjons-'tørkingen. Typisk ligger størrelsen av effekttilførselen for radiofrekvens-oppvarmningen mellom 1/5 og 1/10 av den totale energitilførsel til tørkeapparatet. Preferably, the main part of the heat input is provided by heating the air or another gas for the convection drying. Typically, the size of the power input for the radio frequency heating is between 1/5 and 1/10 of the total energy input to the dryer.

Strålemunnstykkene eller dysene for den oppvarmede gass kan på i og for seg kjent måte være arrangert slik at de dan-ner en luftunderstøttelsesinnretning for å bære det materiale som skal tørkes. Et slikt arrangement kan hensiktsmessig brukes for tørking av materialbaner. The jet nozzles or nozzles for the heated gas can be arranged in a manner known per se so that they form an air support device for carrying the material to be dried. Such an arrangement can be suitably used for drying material webs.

For materialer som må bæres gjennom tørkeapparatet påFor materials that must be carried through the dryer on

et belte eller en rem, er det hensiktsmessig å anordne munnstykker eller dyser både over og under beltet, og disse munnstykker eller dyser er innrettet til å utgjøre elektroder i et radiofrekvens-oppvarmningssystem av typen "gjennomgående felt". Et slikt arrangement kan hensiktsmessig anvendes for tørking av arkmateriale, så som isolasjonsplater og gipsplater og andre produkter, så som papirmasse eller fiberstøpestykker. Teknikken kan også anvendes ved baking eller behandling av a belt or belt, it is convenient to provide nozzles or nozzles both above and below the belt, and these nozzles or nozzles are adapted to form electrodes in a radio frequency heating system of the "through field" type. Such an arrangement can be suitably used for drying sheet material, such as insulation boards and gypsum boards and other products, such as paper pulp or fiber castings. The technique can also be used for baking or processing

et vidt spektrum av matvarer.a wide range of foodstuffs.

I den følgende beskrivelse av en utførelsesform ifølge oppfinnelsen skal det henvises til vedlagte tegning som skjematisk illustrerer et tørkeapparat for banemateriale, In the following description of an embodiment according to the invention, reference must be made to the attached drawing which schematically illustrates a drying device for track material,

sett i oppriss.seen in elevation.

Det materiale som skal tørkes, er skjematisk vist somThe material to be dried is schematically shown as

.en bane 10 av elektrisk ikke-ledende materiale som blir beveget gjennom tørkeapparatet i retning av pilen'Ml. Over material-.banen er det vist et flertall innbyrdes adskilte dysebokser .a web 10 of electrically non-conductive material which is moved through the dryer in the direction of the arrow'M1. A plurality of mutually separated nozzle boxes are shown above the material path

11 som hver utgjør en elektrode og hver har en eller flere dyser 12 for å rette oppvarmet luft mot materialbanen• På lig- nende måte er det-under materialbanen anordnet dysebokser 13 som utgjør elektroder med dyser 14 innrettet til å dirigere oppvarmet luft mot banen. 11, each of which constitutes an electrode and each has one or more nozzles 12 to direct heated air towards the material web • In a similar manner, nozzle boxes 13 are arranged under the material web which constitute electrodes with nozzles 14 arranged to direct heated air towards the web.

Elektrisk sett er dyseboksene 11 koblet som vist ved 15 parallelt med den ene utgangsklemme 16 på en radiofrekvensgenerator 17. Dyseboksene 13 er elektrisk forbundet i paral-lell som vist ved 18 til den annen klemme 19 på radiofrekvens-generatoren. De•forskjellige dyser blir matet med luft fra Electrically, the nozzle boxes 11 are connected as shown at 15 in parallel with one output terminal 16 of a radio frequency generator 17. The nozzle boxes 13 are electrically connected in parallel as shown at 18 to the other terminal 19 of the radio frequency generator. The•different nozzles are fed with air from

en luftvarmeinnretning 20 hvor varmen kan genereres ved hjelp av hvilken som helst praktisk brennstoffkilde for eksempel an air heating device 20 where the heat can be generated using any practical fuel source, for example

gass, olje, dampaggregater eller elektriske motstandsvarme-elementer. gas, oil, steam generators or electric resistance heating elements.

Resonansfrekvensen av utgangskretsen fra radiofrekvens-varmeinnretningen kan gjøres regulerbar, slik de er velkjent ved radiofrekvensoppvarmning, for eksempel ved anvendelse av innstillbare kondensatorer eller induktorer i radiofrekvens-kretsen. The resonance frequency of the output circuit from the radio frequency heating device can be made adjustable, as is well known in radio frequency heating, for example by using adjustable capacitors or inductors in the radio frequency circuit.

Arrangementet eller posisjonen av elektrodene med de øvre elektroder 11 forskjøvet i forhold til de nedre elektroder 13, innebærer et radiofrekvensoppvarmningssystem av typen "gjennomgående felt", som gjør det mulig, å behandle forholds-vis tykke materialer uten at det opptrer noen vesentlig grad av differensiell oppvarmning. Forholdet mellom den verti-kale avstand fra de øvre til de nedre elektroder (som vist ved A på figuren) og den horisontale avstand (som vist med B på figuren) er valgt slik at det er tilpasset det spesielle materiale som tørkes. Dette forhold velges i overensstemmelse med■tykkelsen av materialet, tapsfaktoren og dampdiffusjons-egenskapene gjennom materialet, samt for å gi en optimal banestabilitet og konveksjonsvarme-overføring. Radiofrekvens-oppvarmningen oppheter materialet innvendig og søker derved å drive fuktighet mot overflaten av materialet slik at overflaten av materialet holdes fuktig. Dette gjør det mulig å The arrangement or position of the electrodes with the upper electrodes 11 offset in relation to the lower electrodes 13, involves a radio frequency heating system of the "through field" type, which makes it possible to treat relatively thick materials without any significant degree of differential heating. The relationship between the vertical distance from the upper to the lower electrodes (as shown by A in the figure) and the horizontal distance (as shown by B in the figure) is chosen so that it is adapted to the particular material being dried. This ratio is chosen in accordance with ■the thickness of the material, the loss factor and the vapor diffusion properties through the material, as well as to provide optimal web stability and convection heat transfer. The radio frequency heating heats the material internally and thereby seeks to drive moisture towards the surface of the material so that the surface of the material is kept moist. This makes it possible to

foreta tørkingen ved en meget høyere luftstemperatur enn det som ville være mulig hvis det ikke var noen radiofrekvens-, carry out the drying at a much higher air temperature than would be possible if there were no radio frequency,

oppvarmning, og følgelig blir det oppnådd en forbedret tørke-effektivitet og høyere tørkehastigheter .• heating, and consequently an improved drying efficiency and higher drying speeds are achieved.•

Hoveddelen av energitilførselen til systemet skjer til luftvarmeinnretningene. Den energimengde som tilføres ved radiofrekvensoppvarm.ningen ligger typisk på mellom 1 /5 og 1/10 av den totale energitilførsel til tørkeapparatet. The main part of the energy supply to the system goes to the air heating devices. The amount of energy supplied by the radio frequency heating is typically between 1/5 and 1/10 of the total energy supplied to the dryer.

Selv om elektrodene og dysene i den viste utførelse er fordelt langs lengden av den materialbane som skal tørkes, kan de dessuten eller alternativt være fordelt over bredden av materialbanen. Although the electrodes and nozzles in the embodiment shown are distributed along the length of the material web to be dried, they can additionally or alternatively be distributed over the width of the material web.

Claims

1. Convection drying apparatus with a plurality of nozzles or nozzles for directing a heated gas towards material which is passed over the nozzles or nozzles, characterized in that the nozzles or nozzles are made of electrically conductive material and are arranged to form electrodes or at least some of the electrodes in a radio-frequency heating device which provides a radio-frequency field in the area in which the material to be dried is guided. *

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that all the electrodes are arranged below the material to be dried.

3". Apparatus according to claim 1, characterized in that the electrodes are arranged above the material for interaction with electrodes under the material.

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the electrodes are offset from one another, with upper electrodes placed over spaces between lower electrodes.

5. Apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that the main part of the heat supply is provided by heating the gas for the convection drying.

6. Apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that the amount of supplied energy for the radio frequency heating is between 1/5 and 1/10 of the total energy supplied to the drying apparatus.

7. Apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that the nozzles or nozzles for the heated gas are arranged to form an air cushion device to support the material to be dried.

8. Method for drying a material, comprising advancing the material through a heated gas flow and at the same time applying a radio frequency field to the material.

9. Method according to claim 8, characterized in that the main part of the added heat is used to heat gas.

10. Method according to claim 8, characterized in that the input energy for the radio frequency heating is between 1/5 and 1/10 of the total energy supplied to the dryer.