SE1400580A1 - Sätt för avfuktning av torkluft - Google Patents

Abstract

. Ett delflöde (21) avlänkas från ett i en torkkammare (1) slutet cirkulerandetorkluftflöde (2), suges genom och avfuktas i ett paket (7) och återinblandasi torkluftflödet via fläkt (23) och spridarkanal (24). Paketet uppbygges medramar (4) täckta med diffiisionsöppen duk (3) och distansbrädor (5,6) till ettför ångöverfóring via diffusion mellan torkluft och ytterluft (9) korsströmsverkande paket. Ytterlufi suges genom paketet via fläkt (91) och trycks ut idet fria dimanrikad, uppvärmd och ångmättad via passage genom ettduschtom (92), som kan vara aktiverat med ett vattenflöde (95) eller inte. (figur ld)

Description

Föreliggande uppfinning avser ett sätt för avfuktning av ett torklufiflödeslutet cirkulerat inom en torkkammare via ångdiffusion till ytterluft genomett antal diffusionsskikt omfattande parallella lager av diffusionsöppen duksinsemellan avgränsande värmeisolerande spalter av stillastående luftvarvid ett delflöde av torkluftflödet och ytterluft drives utmed ömse sidorav skikten.

Objekt för uppfinningen är torkkammare av skilda slag och typ av torkgods, som idag arbetar med vannluftstorkning och luftbyte med ytterluft förångavskiljning .

Uppfinningen nyttjar en teknik enligt ingressen ovan, som är känd från mittsvenska patent 03 02197-9. Patentskriften beskriver tekniken utformad somen veckad konstruktion fyllande en väggyta av en kammartork för virke.

Test med en virkestork om 80 kbm med torrtemperatur maximerad till +70° och konverterad genom att porthålet fylldes med 60 kvm veckaddiffusionsyta var sålunda: värmebehovet från panna och fläktar reduceradesmed 35% och torktiden fórkortades 35% med ordinarie värmeleverans.Torkkvalitet behölls. Torkprocessen är sj älvreglerande i inre fuktklimat ochmot varierande yttertemperatur. Den mycket höga verkningsgraden ärväsentligen oberoende av mellan sommar och vinter varierandeyttertemperatur och av upptorkningsgrad. Önskad torkhastighet under olikafaser av upptorkningen av torkgodset styres medelst den tillfórdavänneeffekten.

Trots det intressanta resultatet är den mycket konservativa branchenkallsinnig mot en så ”enkel” och osanktionerad lösning. Det är inte hellerenkelt i befintliga torkkammare att finna denna väggyta. Olika lösningar attfylla porthålet med en flyttbar diffusionsanordning har inte fått något gehör.

Uppfinningens syfte är att åstadkomma ett genombrott för tekniken genomatt rationalisera ett framställande och ett lätt utbyte av den somförbrukningsvara betraktade diffusionsytan, att effektivisera ångutbytemellan torklufi och ytterluft i ett kompakt paket, som dockas till öppningari torkkammarhöljet utan några som helst störningar av den inreverksamheten i kammaren och att valfritt och enkelt kunna återvinnatorkvärmet i ett vattenflöde.

Detta syfte uppnås med ett sätt kännetecknat av att diffusionsskikten formasgenom att en våd av duken lindas ett antal halva varv över rektanguläraträramar, av att de duktäckta ramarna anslutes utmed sina långsidor tillförsta på högkant ställda , hela eller delade distansbrädor och utmed sina kortsidor till andra, på högkant ställda, hela eller delade distansbrädor, avatt de sammanfóres liggande, lutande eller stående på en lastpall for ett förångöverfóring mellan torkluft och ytterluft korsströms verkande paket ochav att delflödet avlänkas ur torkluftflödet via ett hål i torkkammarensytterhölje, suges genom paketet och återinblandas i torkluftflödet via organ.

Uppfinningen beskrivs nedan i anslutning till figurerna. Figurer 1 a-dillustrerar sättet i perspektiv. Figurer 2a-c belyser driftfórhållanden. Figurer3 a-c visar sektioner och plan vid installation i en virkestork.

Enligt figur la formas en diffusionsyta genom att en våd av endiffusionsöppen duk 3 lindas ett antal halva varv över rektangulära träramar4 till duktäckta ramar 4'. Ramama omfattar långsidor 41, kortsidor 42 ochsnedstag 43. Mellan ramdelarna 41,42,43 utbildas i motstående hörn tvåramytor 4” i form av en triangel, som dimensioneras vardera till ca 1/6 avramytan och som enligt figur lb mindre eller mer eller företrädesvis helttätas mot luftläckage tvärs duklagren 3. De täckta ramarna 4',4” anslutesenligt figur lc utmed sina långsidor 41 till första på högkant ställda , helaeller delade distansbrädor 5 och utmed sina kortsidor 42 till andra påhögkant ställda, hela eller delade distansbrädor 6 och sammanfóres enligtfigur ld på en lastpall 56 till ett för ångöverifóring mellan mellan vannfuktig torkluft 21 och ytterluft 9 korsströms verkande paket 7.Sammanfórningen kan ske med liggande, lutande eller stående ramar.

Paketet 7 parkeras utmed ytterhöljet av en torkkammare l fórvarmluftstorkning av ett torkgods 11 med en i torkkammaren slutencirkulation av ett torkluftflöde 2. Ett avsevärt mindre delflöde 21 av torkluftavlänkas ur ett hål 22 i ytterhöljet, suges genom paketet under upptorkningoch återinblandas i torkluftflödet 2 via en eller fler fläktar 23 och en tvärstorkluftflödet utsträckt luftspridarkanal 24. Ytterluft 9 suges genom paketetoch trycks ut med fläkt 91 i det fria uppvärmd av till dimma kondenserandeånga och ångmättad. Hela torkvärmet återfinns i detta flöde och kanåtervinnas i ett sprinklat vattenflöde 95 genom passage via ett duschtorn92.

Trädelarna 4,5,6 utsätts för betydande kiympning/svällning under entorkcykel. Liggande på varann enligt figur lc kan hela paketet 7 frittkrympa/svälla. Med ramarna monterade stående enligt figur 3a hopfogasdelarna enligt figur lb lämpligt med två ramar 4 skruvade till halverade,andra distansbrädor 6 och sinsemellan hopskruvade med hela, förstadistansbrädor 5 till en förstyvad, träbesparande enhet. Dubbelramarnaskruvas på lastpallen med ett utrymme sinsemellan forkiympning/svällning, som lufttätas med en packning 61 mellan halvoma avdistansbrädoma 6.

Utgående från gjutduk som dukmaterial 3 och levererat på rulle om 3.2 mbredd utföres nedan diskuterade ramar till ett hanteringsmässigt lämpligtformat om 3.1 x1.6 m, vardera med en diffusionsyta om 4.5 kvm medramarna jämfórda med ramar med bredd/längdfórhållande 1:3.

För diffusionsytan gäller per kvm följande. Ångflödet är proportionellt mottryckdifferansen kallad drivtrycket mellan ångtrycket i flödena 21 och 9och omvänt proportionell mot antalet lager duk 3. Ett oönskat luftläckagemellan flödena tvärs ytan är proportionell mot den lokalt över ytanvarierande tryckdifferansen mellan flödena kallad p och omväntproportionell mot antalet lager duk. Tryckfall och läckage stiger medkvadraten på lufthastigheten i flödena.

Uppfinningens syfte är ju att ersätta ett luftbyte mellan torkluft och ytterluftmed en sluten torkluftcirkulation. Därför må läckaget minimeras. En förstaåtgärd är att lugnt och väl fördelat suga flödena genom paketet 7 med lågahastigheter.

Ovan nämnda samband belyses i referens till figurer 2 a-c. Figur 2a visarramen 4'med format enligt ovan täckt med två lager duk med torkluften 21sugd längs kortsidoma 42 med tryckfallet =l0 och ytterluften sugd längslångsidorna med ett tryckfall =l0. I 16 punkter visas de lokalatryckdifferansema mellan flödena. Mot två motstående ramhörn inomytorna 4” ökar dessa starkt och i proportion därmed luftläckage.

I tabell, figur 2b j ämföres en ram A med hela ramytan klädd med två lagerduk med en ram B med 2/3 av ytan =X klädd med två lager, halva ytan 4”=Y klädd med 4 lager duk och halva ytan 4”= Z klädd med 6 lager duksamt en ram C med två lager duk och ytan 4” helt luft- och ångtätadexempelvis via täckning med byggfolie.

Slutsatsen av studien visar att relationen ångflöde/läckage stiger från ram Avia B till C med en faktor 1.4 respektive 2.2, vilket med lika läckageinnebär att lufthastigheten i ram B och C kan ökas med faktor 1.18respektive 1.5. Effekten härav med varianterna A,B,C för hela paketet 7framgår av tabellen figur 2c, där spaltbredd motsvarar en halv distansbräda5 plus en halv distansbräda 6 och där luftbredd betecknar summan avspaltbredder och där massflöden 21, 9 och ångöverföring är lika. Som engod vinnare utses ram C med rejält minskade dimension på paketet 7, påspaltbredd och trädimensionema 5 och 6 och icke minst på vägsträcka förångdiffusionen mellan flödenaUtgående från C kan vidare spaltbreddernamodifieras i en optimering mellan läckage och vägsträcka för ångan. Ångdiffusionen mellan flödena 21,9 är proportionell motångtrycksskillnaden dem emellan, som reduceras från inlopp till utlopp ipaketet 7. Medelvärdet över en ram 4' här kallad drivtrycket blirbestämmande för totalflödet genomströmmande ånga. Ett studium av enångtryckstabell ger att ytterluften 9 är väsentligt effektivare i att upptaångan med en låg ångtrycksförhöjning än torkluften 21 är att tappa ånganmed en låg ångtryckssänkning och att sålunda att ett massflödetorkluftflöde bör matchas mot ett väsentligt mindre massflöde ytterluft.Härav följer med de rektangulära ramarna att torkluften drives mellanlångsidoma 41 och ytterluften mellan kortsidorna 42 och att kortsidornadimensioneras väsentligt mindre än långsidoma.

Med massflödeförhållande 4:1 tappas 4 kbm torkluft på 104 g ånga med26g/kbm från ett tillstånd 160g/250 mbar till ett tillstånd 134g/208 mbarmedan 1 kbm ytterluít upptar ångmängden 104 g från ett årsmedeltillståndom +5°/5g/5mbar genom att värmas 46° via 23 g av till dimmakondenserande ånga till ett mättat tillstånd + 51°/87g/130 mbar. Ettdrivtryck = 230-65 = 165 mbar erhålles, ca 2/3 av ingångsvärdet förflödena. Med ett förhållande 5:1 upptar 1 kbm ytterluft 130 g genom attvärmas 50° via 25 g av till dimma kondenserande ånga till ett mättattillstånd +55°/ 105 g/ 160 mbar och en förhöjd temperaturkvalitet ivärmeåtervinning i duschtornet 92. Detta sker på bekostnad av att ett sänktdrivtryck= 230-82 = 148 mbar. Ytterliggare reduktion av ytterluftenbegränsas av att det må finnas kvar ett substansiellt ångtryck mot torkluftenvid utgången ur paketet 7 Med vinterkyla, -20°, erhålles: 1 kbm ytterluft av tillstånd -20°/ 1 g/ lmbarupptar ångmängden 104 g genom att vännas 68° av 34g av till dimmakondenserande ånga till ett mättat tillstånd om +48°/75 g/ 1 12 mbar. Ettdrivtryck= 230 -60 = 170 mbar erhålles. Förändringarna är mycketmarginella i skillnad till den konventionella luftbytestekniken , som iverkningsgrad sjunker med ca 20%.

I referens till figurer 3 a-c och ovan nämnda data illustreras uppfinningenapplicerad på den i ingressen nämnda virkestorken och ersättande den iingressen nämnda funktionella men opraktiska provinstallationen iportöppningen. Tillstånd i torkluften 2 är per kbm 160g/250 mbar.Torkhastighet =300 kg ånga/h. I provinstallationen är diffusionsyta = 60kvm med 4 lager duk 3. Bestruken med stora flöden är drivtrycket nännast245 mbar och ångflödet 300/60 = 5 kg /kvm,h. Provinstallationen ersättesmed ett paket 7 med samma prestanda: Paketet 7 är i ett första exempel enligt figur 3a uppbyggt med stående ramar typ C av nämnt format 3.1x1.6 m, med två lager duk 3 och och 3 kvmdiffusionsyta och drives med nämnt till 2/3 reducerat drivtryck och relation4:1 i massflöden. Resulterande ångflöde = 2l3x2x5= 6.6 kg/kvm,h och perram C= 3 X 6.6= 20 kg/h. Erfordras således 15 ramar.

Med 26 g tapp/kbm blir delflödet 21 av torkluft 2 = 11 500 kbm/h = 3.2kbm/s . Med en ansatt lufthastighet = 1.5 m/ s blir strömningsarea = 2.14kvm fördelad på 15 st 3.15 m långa spalter a 45 mm.

Med upptag av 104 g /kbm drives ytterluftflödet med 2 900 kbm/h = 0.8kbm/s och med lufthastigheten = 1.1 m/s och en strömningsarea om 0.73kvm fördelad på 15 st 1.55 m långa spalter med spaltbredd = 33 mm.Tryckfall genom paketet är lika för flödena.

Paketet 7 bygger härmed l5x (45+33+22) = 1500 mm.

Med massflöden i förhållande 5:1 och en formfórändring till 1:3 av ramenav typ C till 1.3x3.9 m med behållen yta och tryckfall blir resultatet:Antalet ramar ökar med minskande drivtryck enligt ovan med en faktor165/ 148 till 17 ramar. Torkluften: lufthastighet= 1.65, strömningsarea=1.95kvm fördelad på 17 st 3.85 m långa spalter a 30 mm Ytterluften: Flöde= 0.64 kbm/s, lufthastighet =0.96 m/ s strömningsarea =0,67 kvm fördelad på 17 st 1.25 m långa spalter a 32 mm.

Paketet bygger 17x(30+32+22)=1440 mm förlängt med en faktor 1.25. Förytterluften samverkar fördelaktigt kortare våglängd för diffusionen , längrevägsträcka och en förhöjd temperaturkvalitet från +51° till +55° för envärmeåtervinning i ett duschtom 92, som kan nyttjas för uppvärmning ellersekundärtorkning av biomassa eller liknande.

Som slutsats drages att bredd/längdförhållande i ramen 4' bör vara istorleksordning 1:3 och relationen massflöden i ytterluft/torkluft istorleksordning 1:5.

Vidare belyses inverkan av antalet lager duk 3. En ökning från två till trelager innebär att exempelvis 16 ramar må ökas till 24 fór att kompensera etttill 2/3 sänkt ångflöde per ytenhet. Samtidigt reduceras med bibehållnaflöden, flödeshastigheter, tryckfall och läckage spaltbredderna frånexempelvis 60 mm till 40 mm och paketbredden från 16x84= 1340 mm till24x63=l520mm. Till 2/3 reducerad våglängd för ett till 2/3 reduceratångflöde underlättar diffusionsflödet med en faktor 9/4.

Motsvarande ger en miskning från två till ett lager duk 8 ramar, 120 mmspaltbredder och en paketbredd = 8x142=1 140 mm. Fördubbladevägträckor och ångflöden försvårar diffusionsflödet med en faktor 4. Somslutsats väljes mellan två eller tre duklager.

Paketet lyftes in i en isolerad box 8 via en avtagbar front 81. Boxen ärenligt figur 3b exempelvis monterad på en ofta vid för flera virkestorkar 1på baksidan förekommande servicegång 12. Boxen är ansluten med hålet22 till torkluftflödet 2 i en strömningsmässigt lugn region långt frånturbulensen i fläktkanalen 13 med ett till atmosfären via diffusionsytomautjämnat tryck. Atmosfärtrycket i regionen bibehålles oberoende avreversering av torkluftflödet 2. Delflödet 21 suges genom hålet , via boxen,paketet 7 och boxen med nämda fläktar 23 och trycks via en i torkkammaren 1 strategiskt placerad spridarkanal 24 till återinblandning itorkluftflödet 2.

Fronten 81 är enligt figur 3 c på all håll vidare än paketet, som lätt parkeras,varpå mot paketgavlama skjuts in en ram 93 för luftintag av ytterluften 9med nät och regn- och blåstskydd respektive en ram 94 bälgansluten mednämnd fläkt 91, som trycker in det uppvärmda, dimanrikade och mättadeflödet av ytterluft i duschtomet 92.

Figuren visar ett för två kammare 1 gemensamt duschtorn 92, som blandartorkvärmet från två i skilda faser arbetande torkprocesser. Vattenflödet 95kan valfritt vara påsläppt eller avstängt beroende på om dess värme behövseller inte.

Temperaturdifferans över ramytan = +70°/+25° = 45°. Ramytan är 15x4.5 =70 kvm. U- värde för tvåskikt med luftspalt = 2.5 w/kvm°. Den sensiblavärmeförlusten =70x 45x 2.5 = 8 kw i en relation till det latenta värdet iångtransporten om 0.65x3 00=195 kw och torkprocessen i kammaren 1 skermed en verkningsgrad om 203/300 = 0.68 kwh/kg vatten. Vid ensluttorkning av torkgodset 11 med till 1/3 sänkt drivtryck blir relationensensibelt/latent = 8/65 med verkningsgrad = 0.73 kwh/kg innebärande enmycket marginell försämring.

En installation i virkestorken enligt ovan ersätter gängse luftbyte medföljande effekt. Klimatstyming och basning bortkopplas. Gängsesnabbuppvärmning med en hög värrneeffekt av virket till”arbetstemperatur” med dess risker för torksprickor slopas. Tillståndet itorken sj älvregleras genom att det latenta värmet i fuktvandringen idiffusionen alltid står i balans till tillfört värme och till temperaturstegring itorkgodset. Härmed sj älvregleras ett optimalt fuktklimat och ger enskonsam uppvärmning/torkning från start. Verkningsgrad är optimalt högvid varierande yttertemperatur och upptorkningsgrad. Med installeradvärmeeffekt sker torkningen ca 35% snabbare utan kvalitetsförsämring,vilket spar den dyrbarare fläktenergin och möjliggör en ökning avomsättning om ca 50%. Hela torkenergin kan effektivt återvinnas iduschtomet.

Omsatt i siffror erhålles en energivinst med 10 000 drifttimmar om ca 1000Mwh värt ca 300'kr. En ökad omsättning ger en ytterligare stor vinst liksomett utnyttjande av 2000 MWh återvunnet värme.

Paketet 7 må betraktas som en fórbrukningsvara, där speciellt duken 3 haren till ca 10 000 driíttimmar begränsad hållbarhet medan trä håller längre.Ett paketbyte sker snabbt utifrån utan någon påverkan på driften och till en isammanhanget ytterst marginell kostnad. Materialkostnad för paketet är ca600 kr for duken och 1800 kr for trämaterialet.