NO840829L

NO840829L - ROTATING DRUM DRUM

Info

Publication number: NO840829L
Application number: NO840829A
Authority: NO
Inventors: James Larry Chance; Gregory Lynn Wedel
Original assignee: Beloit Corp
Priority date: 1983-03-08
Filing date: 1984-03-06
Publication date: 1984-09-10
Also published as: ES530341A0; JPS59176574A; FI840928A; BR8401115A; KR840007922A; EP0122215A3; ES8503118A1; EP0122215A2; FI840928A0; ZA841573B; JPS6213592B2

Description

Roterende tørketrommelRotary dryer

Oppfinnelsen vedrører en roterende tørketrommel av det slag som er angitt i innledningen til patentkrav 1, for å tørke en fuktig vandrende bane eller duk som føres over trommelflaten. The invention relates to a rotary dryer of the kind stated in the introduction to patent claim 1, for drying a moist traveling web or cloth which is passed over the drum surface.

Fra US-PS 3.724.094 er det kjent å forbedre varmeoverføringskoeffisienten i en dampvarmet tørketrommel som er forsynt med ledestenger festet på innsida, ved at ledestengene er plassert i en avstand fra hverandre langs omkretsen i området 2,4 { d til 7,4 Jd cm, hvor "d" er trommelens innvendige diameter i cm. Et annet uttrykk for avstanden mellom ledestengene i en slik dampvarmet sylindrisk tørketrommel er gitt med uttrykket From US-PS 3,724,094, it is known to improve the heat transfer coefficient in a steam-heated dryer which is provided with guide rods fixed on the inside, in that the guide rods are placed at a distance from each other along the circumference in the range of 2.4 { d to 7.4 Jd cm, where "d" is the inner diameter of the drum in cm. Another expression for the distance between the guide rods in such a steam-heated cylindrical dryer is given by the expression

hvor "a" er avstanden mellom opptilliggende stenger, "R" where "a" is the distance between adjacent bars, "R"

er den innvendige trommelradius og "h" er den gjennomsnittlige kondensatdybden i trommelen. is the inner drum radius and "h" is the average condensate depth in the drum.

I denne referansen ble kondensatdybden i tørketromlene målt og deretter minimums- , gjennomsnitts- In this reference, the condensate depth in the dryers was measured and then the minimum, average

og maksimumsverdier bestemt for akseptable kondensatdybder. Med disse kondensatdybdeverdier, ble det gjennomført teoretiske undersøkelser for å bestemme resonansfrekvensen til kondensat som svinger mellom to opptilliggende, aksialt and maximum values determined for acceptable condensate depths. With these condensate depth values, theoretical investigations were carried out to determine the resonance frequency of condensate oscillating between two adjacent, axially

forløpende stenger festet til innsida av en sylindrisk tørketrommel. Den innvendige radius til tørketrommelen ble deretter brukt og rotasjonsfrekvensen til tørkekappa ble satt lik frekvensen til svingningene til kondensatet, for å utvikle et uttrykk for avstanden mellom ledestengene uttrykt med innvendig trommelradius og kondensattykkelse. continuous bars attached to the inside of a cylindrical dryer. The inside radius of the dryer was then used and the rotation frequency of the dryer jacket was set equal to the frequency of the oscillations of the condensate, to develop an expression for the distance between the guide bars in terms of inside drum radius and condensate thickness.

Avstanden mellom ledestengene rundt den indre omkretsen til dampvarmete tørkesylindere ifølge denne referansen gir bra resultat, men krever bruken av relativt mange ledestenger. I en standare} tørketrommel med 1,52 m utvendig diameter som er vanlig brukt i papirindustrien, kan f.eks. antallet ledestenger basert på den kjente anbefaling variere fra ca. 24 til ca. 72. Siden hver av disse stengene må framstilles etter strenge spesifikasjoner og monteres med stor omhu og presisjon, kan tilpasningen av tørketromler med ledestenger for å forbedre tørkingen av en bane være både tidkrevende og kostbar. The distance between the guide rods around the inner circumference of steam-heated drying cylinders according to this reference gives good results, but requires the use of a relatively large number of guide rods. In a standard dryer with an external diameter of 1.52 m, which is commonly used in the paper industry, e.g. the number of guide bars based on the known recommendation varies from approx. 24 to approx. 72. Since each of these bars must be manufactured to strict specifications and fitted with great care and precision, the adaptation of dryers with guide bars to improve the drying of a web can be both time-consuming and expensive.

Det er bare tre hovedmåter for å øke varmeoverføringen gjennom en dampvarmet vegg til en sylinderformet tørke nemlig 1) senke kondensatdybden ved å bringe utsugningen nærmere innerveggen, 2) ved å utelukke kondensatet ved å anordne ribber langs innsida av tørketromlene, og 3) ved å skape turbulens i kondensatsjiktet. Det å bringe utsugningen nærmere den roterende veggen skaper og forsterker driftsproblemer, og tilvirkning av ribber på innsida er meget kostbart, slik at det antas at forbedring av varmeoverføringen ved å skape turbulens med ledestenger er den mest lovende angrepsmåten. There are only three main ways to increase the heat transfer through a steam-heated wall of a cylindrical dryer namely 1) lowering the condensate depth by bringing the exhaust closer to the inner wall, 2) by excluding the condensate by arranging ribs along the inside of the dryers, and 3) by creating turbulence in the condensate layer. Bringing the exhaust closer to the rotating wall creates and exacerbates operational problems, and the fabrication of ribs on the inside is very expensive, so it is believed that improving the heat transfer by creating turbulence with guide rods is the most promising approach.

Men når det gjelder ledestanghøyden og avstanden mellom stengene langs tørketrommelens omkrets, er lærdommen i kjente forslag meget spesifikk og begrenset. Med en ledestånghøyde som er stipulert til å være 2-3 ganger gjennomsnittlig kondensatdybde, og med optimal omkretsavstand mellom ledestengene på omtrent 14,5 cm, er det blitt antatt at ledestangavstander som er betydelig mindre og større enn denne avstanden på 14,5 cm vil gi redusert varmeoverføring gjennom tørketrommelveggen. Hovedformålet med oppfinnelsen er å skape en roterbar, dampvarmet tørketrommel forsynt med innvendig monterte, aksialt forløpende ledestenger som er fordelt langs omkretsen, hvor varmeoverføringskoeffisienten er forbedret. Dette ønsker en å gjøre ved å ta utgangspunkt i de matematiske uttrykk som er beskrevet ovenfor. But when it comes to the guide bar height and the distance between the bars along the dryer's circumference, the lessons learned in known proposals are very specific and limited. With a guide bar height stipulated to be 2-3 times the average condensate depth, and with an optimum circumferential distance between the guide bars of approximately 14.5 cm, it has been assumed that guide bar distances significantly smaller and greater than this distance of 14.5 cm will provide reduced heat transfer through the dryer wall. The main object of the invention is to create a rotatable, steam-heated dryer provided with internally mounted, axially extending guide rods which are distributed along the circumference, where the heat transfer coefficient is improved. One wants to do this by starting from the mathematical expressions described above.

Det er således et formål med oppfinnelsen å skape en dampvarmet tørketrommel som utformet slik at den gir forbedret varmeoverføring ved kondensatdybder på omtrent 0,32-2,54 cm, med omtrent 8-20 ledestenger montert. It is thus an object of the invention to create a steam-heated dryer designed to provide improved heat transfer at condensate depths of approximately 0.32-2.54 cm, with approximately 8-20 guide rods mounted.

Ifølge oppfinnelsen kan dette oppnås ved å utforme tørketrommelen i samsvar med den karakteriserende delen av patentkrav 1. According to the invention, this can be achieved by designing the dryer in accordance with the characterizing part of patent claim 1.

Det er altså funnet at ved å øke ledestanghøyden og avstanden mellom stengene langs innerveggen av tørketrommelen sammen med en senkning i kondensatdybden, gir en større turbulens i kondensatet og dermed en økt overføringshastighet for varme gjennom tørkerveggen, enn det som er oppnådd gjennom kjente utforminger. It has thus been found that by increasing the height of the guide bar and the distance between the bars along the inner wall of the dryer together with a lowering of the condensate depth, a greater turbulence in the condensate and thus an increased transfer rate of heat through the dryer wall, than is achieved through known designs.

Dette tillater kondensatet å bli oppsamlet ved utsugning uten at det kreves et nøyaktig forhold mellom bunnen av utsugningsrøret og innerveggen til tørketrommelen. Det reduserer også sterkt antallet ledestenger som kreves i en trommel for å oppnå den ønskete varmeoverføring. Ved en vanlig tørketrommel med utvendig diameter 1,52 m og med en innvendig diameter på 1,467 m er det f.eks. blitt funnet at antallet ledestenger kan variere fra omtrent 8 til omtrent 20, mens det tidligere har vært antatt at det optimale antall ledestenger burde være omtrent 30. Forbedringen i varmeoverføring som oppnås ved å senke antallet ledestenger i forhold til det som har vært angitt tidligere er ikke bare uventet, men meget betydelig. This allows the condensate to be collected by suction without requiring an exact relationship between the bottom of the suction pipe and the inner wall of the dryer. It also greatly reduces the number of guide rods required in a drum to achieve the desired heat transfer. In the case of a normal tumble dryer with an external diameter of 1.52 m and an internal diameter of 1.467 m, there is e.g. has been found that the number of guide rods can vary from about 8 to about 20, while it has previously been believed that the optimum number of guide rods should be about 30. The improvement in heat transfer achieved by lowering the number of guide rods compared to what has been previously stated is not only unexpected, but very significant.

Oppfinnelsen vil nedenfor bli beskrevet nærmere under henvisning til figurene, hvor: fig. 1 viser et tverrsnitt gjennom en utførelsesform av en sylindeformet tørketrommel med ei rekke aksialt forløpende stenger som er festet fordelt langs omkretsen på innerveggen. Ledestengene er vist med overdrevet bredde for tydeliggjøring, men bredden er i virkeligheten liten i The invention will be described in more detail below with reference to the figures, where: fig. 1 shows a cross-section through an embodiment of a cylindrical dryer with a series of axially extending rods which are fixed distributed along the circumference on the inner wall. The guide bars are shown with exaggerated width for clarity, but the width is in reality small

forhold til avstanden mellom stengene.relative to the distance between the bars.

fig. 2 viser et diagram som angir forhold mellom avstanden S mellom ledestengene og kondensattykkelsen h, for en tørketrommel med 152 cm utvendig diameter og 146,7 innvendig diameter både for utformingen ifølge US-PS 3.724.094 og ifølge den foreliggende oppfinnelen. fig. 2 shows a diagram indicating the relationship between the distance S between the guide bars and the condensate thickness h, for a dryer with 152 cm outside diameter and 146.7 inside diameter both for the design according to US-PS 3,724,094 and according to the present invention.

fig. 3 viser en grafisk gjengivelse av fig. 3 shows a graphic representation of

varmeoverføringskoeffisienten hT Lå som en funksjon for kondensattykkelsen h for 10 jevnt fordelte ledestenger med forskjellige høyder H i en støpejernstrommel med 152 cm utvendig diameter og 146,7 cm innvendig diameter med en tørkehastighet på 20 m/sek. the heat transfer coefficient hT La as a function of the condensate thickness h for 10 evenly spaced guide rods of different heights H in a cast iron drum of 152 cm outside diameter and 146.7 cm inside diameter with a drying speed of 20 m/sec.

fig. 4 viser en grafisk gjengivelse av fig. 4 shows a graphical representation of

varmeoverføringskoeffisienten hTsom en funksjon av kondensattykkelsen h for enten jevnt fordelte ledestenger med forskjellige ledestanghøyder H i en støpejernstrommel med dimensjon og hastighet som nevnt under fig. 3. the heat transfer coefficient hT as a function of the condensate thickness h for either evenly distributed guide rods with different guide rod heights H in a cast iron drum with dimensions and speed as mentioned under fig. 3.

fig. 5 viser en grafisk gjengivelse av fig. 5 shows a graphical representation of

varmeoverføringskoeffisienten hL som en funksjon av kondensattykkelsen h for 15 jevnt fordelte ledestenger med en høyde på 0,95 cm i en tørketrommel med dimensjoner og tørkehastighet som under fig. 3. the heat transfer coefficient hL as a function of the condensate thickness h for 15 evenly distributed guide rods with a height of 0.95 cm in a dryer with dimensions and drying speed as under fig. 3.

I en papirmaskin, blir den fuktige papirhanen delvis eller fullstenig tørket ved at den føres over en eller flere roterende, sylindriske tørketromler av støpejern. En kondenserbar damp, såsom vanndamp, blir innført i trommelens indre og kondenserer på dens innervegg. Når dampen kondenserer avgir den varme som føres gjennom trommelveggen og tørker papiret som ligger an mot trommelen utvendig. Jo høyere varmeoverføringskoeffisienten gjennom trommelveggen er, desto mer effektiv er denne prosessen. Dette er viktig ikke bare av hensyn til energiøkonomien, men også for hvor hurtig utstyret kan drives og fremdeles tørke banen til den ønskete tørrhet. Det kan også være et spørsmål om antallet tørketromler som kreves for å produsere tørt papir med en bestemt hastighet. In a paper machine, the moist paper stock is partially or fully dried by passing it over one or more rotating cast iron cylindrical drying drums. A condensable vapor, such as water vapor, is introduced into the interior of the drum and condenses on its inner wall. When the steam condenses, it emits heat that is conducted through the drum wall and dries the paper that is against the outside of the drum. The higher the heat transfer coefficient through the drum wall, the more efficient this process is. This is important not only for reasons of energy economy, but also for how quickly the equipment can be operated and still dry the web to the desired dryness. There may also be a question of the number of dryers required to produce dry paper at a particular rate.

Når dampen kondenserer vil kondensatsjiktet som dannes innvendig på trommelen effektivt virke som et isolerende sjikt som hindrer varmeoverføringen fra dampen til trommelveggen. Når maskinhastigheten nærmer seg 5-6 m/s, begynner kondensatet å spre seg rundt innerveggen av trommelen i steden for å bli samlet opp i en dam ved bunnen av trommelen når denne roterer rundt en horisontal lengdeakse. When the steam condenses, the condensate layer that forms inside the drum effectively acts as an insulating layer that prevents heat transfer from the steam to the drum wall. As the machine speed approaches 5-6 m/s, the condensate begins to spread around the inner wall of the drum instead of being collected in a pond at the bottom of the drum as it rotates around a horizontal longitudinal axis.

Dette er vist i fig. 1, som illustrerer et enderiss av et tverrsnitt av en tørketrommel 8 med en vegg 10 med en innvendig sylindrisk flate 20 og en utvendig sylindrisk flate 22, som en fuktig bane W føres over, for å motta varme som skal drive ut fuktigheten og tørke banen. This is shown in fig. 1, illustrating an end view of a cross-section of a dryer 8 with a wall 10 having an inner cylindrical surface 20 and an outer cylindrical surface 22, over which a moist web W is passed, to receive heat to drive out the moisture and dry the web .

Den radiale avstanden fra den horisontalt plasserte, langsgående rotasjonsaksen 14 til innerveggen 20 er R og ei rekke ledestenger 12 er festet til innerveggen 20 med hensiktsmessige midler, så som skruer. Disse ledestengene strekker seg aksialt i tørketrommelen og er montert i en innbyrdes lik avstand langs omkretsen. Ledestengene har en høyde H som samvirker med kondensatet 16 når trommelen roterer i samme retning som pila 18, slik at det skapes turbulens i kondensatet når det tvinges til å bevege seg opp og over overkanten av ledestengene når disse beveger seg fra toppunktet mot bunnpuktet hvor kondensatet er tilbøyelig til å samle seg opp. Den gjennomsnittlige kondensattykkelsen h er i eksemplet illustrert ved en punkt mellom to nabostenger midt i nedre, venstre kvadrant. Formen på kondensatet skifter på forskjellige steder rundt innerveggen til tørketrommelen når det påvirkes under de sammensatte effekter av rotasjonskrefter og tyngdekrafta. Liketil høyre for bunnpunktet i figuren har kondensatet mer eller mindre en normal tykkelse 16 idet det flyter over ledestengene. På skillet mellom øvre og nedre høyre kvadrant i figuren er det vist en sterkere turbulens 16a idet kondensatet flyter over ei ledestang. Nær toppunktet er kondensatet 16b tilbøyelig til å flate ut og ved skillet mellom øvre og nedre venstre kvadrant bygges kondensatet 16 c opp når det støtter mot de oppoverløpende ledestengene. The radial distance from the horizontally placed, longitudinal axis of rotation 14 to the inner wall 20 is R and a number of guide rods 12 are attached to the inner wall 20 by appropriate means, such as screws. These guide rods extend axially in the dryer and are mounted at an equal distance along the circumference. The guide bars have a height H which interacts with the condensate 16 when the drum rotates in the same direction as arrow 18, so that turbulence is created in the condensate when it is forced to move up and over the upper edge of the guide bars when these move from the top point towards the bottom point where the condensate tends to accumulate. The average condensate thickness h is illustrated in the example at a point between two neighboring bars in the middle of the lower left quadrant. The shape of the condensate changes in different places around the inner wall of the dryer when it is affected by the combined effects of rotational forces and gravity. Just to the right of the bottom point in the figure, the condensate has more or less a normal thickness 16 as it flows over the guide rods. On the divide between the upper and lower right quadrant in the figure, a stronger turbulence 16a is shown as the condensate flows over a guide rod. Near the apex, the condensate 16b tends to flatten out and at the separation between the upper and lower left quadrants, the condensate 16c builds up as it rests against the upstream guide bars.

I US-PS 3.724.094 ble to av de fire parametre som påvirker varmeoverføringskoeffisienten til en tørketrommel forsynt med ledest.enger angitt å være stamhøyden og kondensattykkelsen.Ifølge en foretrukket utførelsesform i dette ble disse to parametrene uttrykt i avhengighet av hverandre. Det ble angitt at når kondensattykkelsen varierte fra omtrent 1 til omtrent 3 mm skulle stanghøyden variere fra omtrent 2-3 ganger gjennomsnittlig kondensattykkelse, eller omtrent 2-9 mm. I tillegg ble avstanden mellom nabostenger satt i forhold til kondensattykkelsen og trommelens innvendige radius gjennom uttrykket In US-PS 3,724,094, two of the four parameters affecting the heat transfer coefficient of a dryer equipped with ledest.enger were stated to be the stem height and the condensate thickness. According to a preferred embodiment therein, these two parameters were expressed as dependent on each other. It was stated that when the condensate thickness varied from about 1 to about 3 mm, the bar height should vary from about 2-3 times the average condensate thickness, or about 2-9 mm. In addition, the distance between neighboring bars was set in relation to the condensate thickness and the inner radius of the drum through the expression

med foretrukket avstand omtrent 14,6 cm. with a preferred distance of approximately 14.6 cm.

I følge denne oppfinnelsen,er de samme fire parametre, nemlig stanghøyden, stangavstanden, kondensattykkelsen og innvendig radius knyttet til hverandre, men gjennom forhold som gir færre stenger og høyere overføringshastigheter for varmen enn det som er kjent. Nærmere bestemt er forholdet mellom de fire parametrene gitt av de likninger som er gjengitt i patentkravene og nedenfor. According to this invention, the same four parameters, namely the rod height, the rod spacing, the condensate thickness and the internal radius, are linked to each other, but through conditions that give fewer rods and higher transfer rates for the heat than is known. More specifically, the relationship between the four parameters is given by the equations that are reproduced in the patent claims and below.

Ifølge oppfinnelsen blir altså ledestanghøyden en invers funksjfcn av antallet stenger. Jo færre stenger, desto større høyde. Et viktig trekk ved dette forholdet er. at høyere stenger er tilbøyelig til å øke turbulensen i kondensatet når dette flyter over stengene og støter mot opptilliggende stenger. Dette betyr at større turbulens og tilsvarende høyere varmeoverføringshastighet kan oppnås med færre stenger. According to the invention, the guide bar height is thus an inverse function of the number of bars. The fewer rods, the greater the height. An important feature of this relationship is. that taller bars tend to increase the turbulence in the condensate when it flows over the bars and collides with adjacent bars. This means that greater turbulence and a correspondingly higher heat transfer rate can be achieved with fewer rods.

Siden avstanden S mellom stengene ifølge oppfinnelsen er gitt med uttrykket Since the distance S between the rods according to the invention is given by the expression

vil avstanden være en kvadratrotfunksjon av produktet av radius av trommelens innerflate og kondensatdybden. Dette kvadratrotforholdet tilsvarer det kjente. the distance will be a square root function of the product of the radius of the inner surface of the drum and the condensate depth. This square root ratio corresponds to the familiar one.

Proporsjonalitetskonstanten 1,5 er imidlertid 50 % større enn den proporsjonalitetskonstanten som angis i det nevnte patentskriftet. Ifølge oppfinnelsen foreslås det således 33 % færre ledestenger for en gitt kondensatdybde, hvilket resulterer i en uventet og betydelig forbedring i overføringskoeffisienten, slik det vil gå fram av de resultater som skal gis. Leddet 0,25 i likningen ovenfor brukes for å angi et akseptabelt område for ledestangavstanden, når det tas hensyn til den unøyaktige naturen til kondensatets "skvulping" i en roterende tørketrommel. For beregningsformål er ledestengenes egenbredde antatt å være oversebar, slik at avstanden S i virkeligheten angir avstanden mellom nabostenger langs innerveggen. The proportionality constant 1.5 is, however, 50% greater than the proportionality constant stated in the aforementioned patent document. According to the invention, 33% fewer guide rods are thus proposed for a given condensate depth, which results in an unexpected and significant improvement in the transfer coefficient, as will be apparent from the results to be given. The term 0.25 in the above equation is used to indicate an acceptable range for the guide rod spacing, when allowance is made for the imprecise nature of condensate "sloshing" in a rotary dryer. For calculation purposes, the actual width of the guide bars is assumed to be negligible, so that the distance S in reality indicates the distance between neighboring bars along the inner wall.

I fig. 2 er stangavstanden S langs innerveggen til en tørketrommel (hvitt område) tegnet i forhold til kondensattykkelsen h ifølge det som er angitt i krav 1-6 i US-PS 3.724.094. Den vertikale bredden på den grafiske gjengivelsen av stangavstanden for en gitt In fig. 2, the bar distance S along the inner wall of a dryer (white area) is drawn in relation to the condensate thickness h according to what is stated in claims 1-6 of US-PS 3,724,094. The vertical width of the graphical representation of the bar spacing for a given

kondensattykkelse er fastlagt med en toleransefaktorcondensate thickness is determined with a tolerance factor

0,25, som altså brukes i beregningene på grunn av den unøyaktige naturen til kondensatets bevegelse i tørketrommelen. Det skyggelagte området over det "hvite" angir ledestangavstanden for forskjellige 0.25, which is thus used in the calculations due to the imprecise nature of condensate movement in the dryer. The shaded area above the "white" indicates the guide bar spacing for different

kondensattykkelser ifølge oppfinnelsen. Dette vil bli beskrevet nærmere nedenfor. condensate thicknesses according to the invention. This will be described in more detail below.

Fig. 3-5 viser kurver hvor Fig. 3-5 shows curves where

varmeoverføringskoeffisienten i kcal/hm<2>°C er tegnet som en funksjon av kondensattykkelsen i cm i en standar 152 cm støpejernstrommel med en innvendig diameter på 146,7 cm. the heat transfer coefficient in kcal/hm<2>°C is plotted as a function of the condensate thickness in cm in a standard 152 cm cast iron drum with an internal diameter of 146.7 cm.

Fig. 3 gjengir data funnet for en tørketrommel utstyrt med 10 jevnt fordelte ledestenger festet til innerveggen 20, mens fig. 4 og 5 gjengir data funnet ved samme tørketrommel forsynt med henholdsvis 15 og 30 ledestenger. Avstanden S mellom ei rekke N ledestenger jevnt fordelt rundt omkretsen C til innerveggen 20 til en tørketrommel 8 er gitt med det geometriske forhold Fig. 3 reproduces data found for a tumble dryer equipped with 10 evenly spaced guide rods attached to the inner wall 20, while Fig. 4 and 5 reproduce data found for the same dryer equipped with 15 and 30 guide rods respectively. The distance S between a series of N guide rods evenly distributed around the circumference C to the inner wall 20 of a dryer 8 is given by the geometrical ratio

settes det inn 2TTR = C (R er innvendig radius til tørketrommelen) får et følgende uttrykk eller Ifølge oppfinnelsen er den optimale avstand S mellom ledestengene if 2TTR = C (R is the inner radius of the dryer) is inserted, the following expression is obtained or According to the invention, the optimal distance S between the guide bars is

Fra kurvene i fig. 3-5 og de erfaringer som er funnet ved gjennomføringen av forskjellige prøver, er det fastlagt, at området for det foretrukne ledestenger var fra omtrent 8 til omtrent 20. For færre enn omtrent 8 ledestenger, blir kondensatet for tykt mellom stengene under rotasjonen og dette skaper en overdreven økning i kraftforbruket for å holde tørkeren i rotasjon. For mer enn omtrent 20 ledestenger blir den optimale kondensattykkelsen for maksimal varmeoverføring for liten og kan ikke gjennomføres med vanlig utsugningsutstyr. Dette er illustrert med følgende eksempel: 1) For 20 ledestenger i en 152 cm tørketrommel (indre diameter 146,7 cm) 2) For 8 ledestenger i en 18 3 cm tørketrommel (indre diameter 177 cm) Et uttrykk for høyden H på ledestengene ble avledet av erfaringer vunnet ved prøver. Dette uttrykket er Siden det foretrukne antall ledestenger er kjent, blir den foretrukne variasjon for høyden for den fastlagte variasjon i antallet Det skal igjen vises til fig. 2, idet likning (5) brukes for å beregne verdier for ledestangavstander for forskjellige kondensattykkelser. Dette området er det viste skyggelagte området. Også her vil toleransefaktoren t 0,25 gi en vertikal bredde for det ønskete avstandsområdet. Den øvre og den nedre avstandsgrensa ble bestemt med likning (3) med området for stangantall innsatt. Dette ga From the curves in fig. 3-5 and the experiences found in conducting various tests, it has been determined that the preferred range of guide rods was from about 8 to about 20. For fewer than about 8 guide rods, the condensate becomes too thick between the rods during rotation and this creates an excessive increase in power consumption to keep the dryer in rotation. For more than about 20 guide rods, the optimal condensate thickness for maximum heat transfer becomes too small and cannot be achieved with normal extraction equipment. This is illustrated with the following example: 1) For 20 guide bars in a 152 cm dryer (inner diameter 146.7 cm) 2) For 8 guide bars in an 18 3 cm dryer (inner diameter 177 cm) An expression for the height H of the guide bars was derived from experiences gained in trials. This expression is Since the preferred number of guide rods is known, the preferred variation for the height becomes for the determined variation in the number It should again be referred to fig. 2, as equation (5) is used to calculate values for guide bar distances for different condensate thicknesses. This area is the shaded area shown. Here too, the tolerance factor t 0.25 will give a vertical width for the desired distance range. The upper and lower distance limits were determined with equation (3) with the area for the number of bars inserted. This gave

En vurdering av forsøksresultater angir at tørkere forsynt med 10-15 stenger var i stand til å oppnå høyere varmeoverføringskoeffisienter enn tørkere forsynt med 25-30 stenger. Det er funnet at dette var fordi et forskjellig forhold mellom alle de tre hovedparametrene, nemlig stangavstand, stanghøyde og stangtykkelse, påvirket varmeoverføringen i en trommel forsynt med ledestenger. Med andre ord, antas det at isteden for å optimalisere en av hovedparametrene, f.eks. ved å gjøre kondensatdybden så tynn som mulig, er det funnet at problemet best kan løses ved å forbedre kondensatturbulensen i forbindelse med reduksjon av kondensattykkelsen. An evaluation of experimental results indicates that dryers provided with 10-15 bars were able to achieve higher heat transfer coefficients than dryers provided with 25-30 bars. It has been found that this was because a different ratio between all three main parameters, namely rod spacing, rod height and rod thickness, affected the heat transfer in a drum provided with guide rods. In other words, it is assumed that instead of optimizing one of the main parameters, e.g. by making the condensate depth as thin as possible, it has been found that the problem can best be solved by improving the condensate turbulence in conjunction with reducing the condensate thickness.

Siden økt turbulens ideelt tillater både en økning av dampmengden som innesluttes i kondensatet (og følgelig reduksjon av dets isolerende egenskap) og en økning i anslaget, hvor slik høyere turbulens utsetter mer av tørkerveggen direkte for aktiv damp, vil oppfinnelsen tillate en høyere overføringskoeffisient, selv når kondensattykkelsen er forholdsvis stor (d.v.s. omtrent 0,64-1,27 cm). Enda mer signifikant er at dette oppnås med forholdsvis få ledestenger, d.v.s. omtrent 8-20. Since increased turbulence ideally allows both an increase in the amount of steam trapped in the condensate (and consequently a reduction in its insulating property) and an increase in the impact, where such higher turbulence exposes more of the dryer wall directly to active steam, the invention will allow a higher transfer coefficient, even when the condensate thickness is relatively large (i.e. approximately 0.64-1.27 cm). Even more significant is that this is achieved with relatively few guide rods, i.e. approximately 8-20.

Oppfinnelsen er altså basert på kombinasjonen av forholdsvis få ledestenger, hver med en relativt stor høyde brukt i forbindelse med et forholdsvis tykt kondensatlag, men tynnere enn angitt i det angitte skrift. Denne kombinasjonen har den ytterligere fordel at den tillater større klaring for utstyret som skal suge ut kondensatet, hvilket reduserer risikoen for driftsproblemer knyttet til den relative bevegelsen mellom utsugningsutstyret og innerveggen ved høye hastigheter, hvilket ved moderne papirmaskiner kan være større enn 1600 m/min. The invention is thus based on the combination of relatively few guide rods, each with a relatively large height used in connection with a relatively thick condensate layer, but thinner than indicated in the specified text. This combination has the further advantage of allowing greater clearance for the equipment to extract the condensate, which reduces the risk of operational problems related to the relative movement between the extraction equipment and the inner wall at high speeds, which in modern paper machines can be greater than 1600 m/min.

Forskjellen mellom oppfinnelsen og den kjente utforming kan muligens illustreres best ved å henvise til fig. 3-5 i forbindelse med eksemplene som inneholder uttrykk for kondensattykkelsen for et gitt antall ledestenger. The difference between the invention and the known design can possibly be best illustrated by referring to fig. 3-5 in connection with the examples that contain expressions for the condensate thickness for a given number of guide rods.

Kondensattykkelse h for 15 rekker med jevnt fordelte ledestenger i en tørketrommel med 146, 7 cm innvendig diameter. Condensate thickness h for 15 rows of evenly spaced guide bars in a dryer with 146.7 cm internal diameter.

Når en ser bort fra 0,25 toleransefaktoren i likning (2) for å forenkle sammenlikningen får en: When one ignores the 0.25 tolerance factor in equation (2) to simplify the comparison, one gets:

Eksemplet foran viser at den samme geometriske utforming, nemlig en 73,34 cm innvendig radius på tørkeren og 15 rekker av ledestenger, angir oppfinnelsen at optimal kondensattykkelse er 0,58 cm, mens det tidligere er foreslått at optimal kondensatdybde er vesentlig større, 1,30 cm. The example above shows that the same geometric design, namely a 73.34 cm inner radius of the dryer and 15 rows of guide rods, the invention indicates that the optimum condensate thickness is 0.58 cm, while it has previously been proposed that the optimum condensate depth is significantly greater, 1, 30 cm.

Figur 3-5 viser overføringskoeffisienten hL for ledestenger med forskjellige høyder og forskjellige kondensattykkelser. Siden kondensattykkelsen ifølge det nevnte US-patentskriftet forsynt med ledestenger kan beregnes fra likning (9) foran og det samme kan bestemmes for oppfinnelsen fra likning (2) i eksemplet over, vil kondensattykkelsene som tilsvarer et gitt antall ledestenger kunne sammenliknes. Dette er blitt gjort for 10, 15 og 30 ledestenger i tabell 1 under: Figure 3-5 shows the transmission coefficient hL for guide rods with different heights and different condensate thicknesses. Since the condensate thickness according to the aforementioned US patent document provided with guide rods can be calculated from equation (9) above and the same can be determined for the invention from equation (2) in the example above, the condensate thicknesses corresponding to a given number of guide rods can be compared. This has been done for 10, 15 and 30 guide rods in table 1 below:

Som det går fram av fig. 3, vil en kombinasjon av en kondensattykkelse h på omtrent 1,27 cm og en ledestanghøyde H på 3,81 cm og en standard tørketrommel forsynt med 10 ledestenger i en overføringskoeffisient på omtrent 3063 kcal/hm<2>°C, mens patentskriftet ville ha angitt en kondensattykkelse på over 2,54 cm, hvilket for en foretrukket ledestanghøyde på omtrent 0,95 cm gir en overføringskoeffisient på omtrent 338 kcal/hm<2>°C. As can be seen from fig. 3, a combination of a condensate thickness h of approximately 1.27 cm and a guide bar height H of 3.81 cm and a standard dryer equipped with 10 guide bars would result in a transfer coefficient of approximately 3063 kcal/hm<2>°C, while the patent specification would have indicated a condensate thickness of over 2.54 cm, which for a preferred guide rod height of about 0.95 cm gives a transfer coefficient of about 338 kcal/hm<2>°C.

Tilsvarende er i fig. 4, overføringskoeffisienten for en trommel forsynt med 15 ledestenger i følge oppfinnelsen omtrent 2315 kcal/hm<2>°C ved en kondensatdybde på omtrent 0,58 cm for en ledestanghøyde på 2,54 cm (vist som ei streket linje). Den tilsvarende varmeoverføringskoeffisienten for samme tørketrommel ved en kondensattykkelse på 1,30 cm for 0,95 stanghøyde er omtrent 18 09 kcal/hm<2>°C. Correspondingly, in fig. 4, the transfer coefficient for a drum provided with 15 guide rods according to the invention approximately 2315 kcal/hm<2>°C at a condensate depth of approximately 0.58 cm for a guide rod height of 2.54 cm (shown as a dashed line). The corresponding heat transfer coefficient for the same dryer at a condensate thickness of 1.30 cm for 0.95 rod height is approximately 18 09 kcal/hm<2>°C.

I fig. 5 er en tørketrommel forsynt med 30 ledestenger, idet optimal kondensattykkelse ifølge oppfinnelsen er omtrent 0,15 cm, hvilket gir en overføringskoeffisient på omtrent 2653 kcal/hm<2>°C. Ved en kondensattykkelse som er,bestemt ifølge det nevnte patentskriftet, på omtrent 0,33 cm, vil In fig. 5 is a dryer provided with 30 guide rods, the optimal condensate thickness according to the invention being approximately 0.15 cm, which gives a transfer coefficient of approximately 2653 kcal/hm<2>°C. At a condensate thickness determined according to the aforementioned patent document of approximately 0.33 cm, will

varmeoverføringskoeffisienten være omtrent 1737 kcal/hm<2>the heat transfer coefficient be approximately 1737 kcal/hm<2>

°C. °C.

Det er altså beskrevet en forbedret tørketrommel med ledestenger, som gir økt varmeoverføring gjennom en ny kombinasjon av ledestangavstand, ledestanghøyde og kondensatdybde. An improved dryer with guide rods is thus described, which provides increased heat transfer through a new combination of guide rod distance, guide rod height and condensate depth.

Claims

1. Hollow, cylindrical dryer which can be rotated about its longitudinal axis, and which is provided with a series of guide strings fixed on the inside of the drum in its longitudinal direction, mainly parallel to the axis of rotation, the drum being designed to receive a heated, condensable steam, such as water vapour, in its interior, for heating the cylindrical drum wall and with extraction equipment in the drum, for collecting and removing condensate, characterized in that the number of guide rods is from approximately 8 to approximately 20, that the condensate depth is kept in the range from approximately 0.32 to approximately 2, 54 cm and that the guide bars are placed along the perimeter with a mutual distance determined by the expression

where R is the radius of the inner wall, h is the average condensate thickness and S is the distance between neighboring bars.

2. Tumble dryer in accordance with claim 1, characterized in that the guide bar height is determined by the expression

where H is the height in cm and N is the number of guide bars.

3. Tumble dryer in accordance with claim 1 or 2, characterized in that the guide bar height is from approximately 1.5 to approximately 3.8 cm.

4. Tumble dryer in accordance with claim 2 or 3, characterized in that the condensate depth is given by the expression:

5. Tumble dryer in accordance with claim 1, characterized in that the guide rod distance S varies from approximately 20 to approximately 56 cm and that the guide rod height S is determined by the expression

where H is the guide rod height in cm and large N is the number of guide rods, and that the preferred condensate thickness h is given by the expression