NO176006B - Process of drying materials - Google Patents
Process of drying materials Download PDFInfo
- Publication number
- NO176006B NO176006B NO924421A NO924421A NO176006B NO 176006 B NO176006 B NO 176006B NO 924421 A NO924421 A NO 924421A NO 924421 A NO924421 A NO 924421A NO 176006 B NO176006 B NO 176006B
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- liquids
- drying
- process chamber
- rotor
- liquid
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 48
- 238000001035 drying Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims description 25
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 42
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 8
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 4
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 claims description 4
- 239000011368 organic material Substances 0.000 claims description 4
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 abstract description 15
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 abstract description 15
- 239000003595 mist Substances 0.000 abstract description 9
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 abstract description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 13
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 6
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 229920002522 Wood fibre Polymers 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 2
- 239000002025 wood fiber Substances 0.000 description 2
- 229910052692 Dysprosium Inorganic materials 0.000 description 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052771 Terbium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 238000003889 chemical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- KBQHZAAAGSGFKK-UHFFFAOYSA-N dysprosium atom Chemical compound [Dy] KBQHZAAAGSGFKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000003203 everyday effect Effects 0.000 description 1
- 210000003608 fece Anatomy 0.000 description 1
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 description 1
- 239000010871 livestock manure Substances 0.000 description 1
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 235000020030 perry Nutrition 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 1
- 238000009987 spinning Methods 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- GZCRRIHWUXGPOV-UHFFFAOYSA-N terbium atom Chemical compound [Tb] GZCRRIHWUXGPOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F26—DRYING
- F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
- F26B5/00—Drying solid materials or objects by processes not involving the application of heat
- F26B5/02—Drying solid materials or objects by processes not involving the application of heat by using ultrasonic vibrations
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D1/00—Evaporating
- B01D1/16—Evaporating by spraying
- B01D1/18—Evaporating by spraying to obtain dry solids
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/34—Treatment of water, waste water, or sewage with mechanical oscillations
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
- C02F11/12—Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
- C02F11/12—Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening
- C02F11/13—Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening by heating
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F26—DRYING
- F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
- F26B11/00—Machines or apparatus for drying solid materials or objects with movement which is non-progressive
- F26B11/12—Machines or apparatus for drying solid materials or objects with movement which is non-progressive in stationary drums or other mainly-closed receptacles with moving stirring devices
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F26—DRYING
- F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
- F26B7/00—Drying solid materials or objects by processes using a combination of processes not covered by a single one of groups F26B3/00 and F26B5/00
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Drying Of Solid Materials (AREA)
Abstract
Prosess/metode for fjerning av væsker (tørking) fra forskjellige finfordelte organiske eller uorganiske stoff ved at en del væskene omformes til tåke som oppforer seg som damp eller gass, og dermed sparer fordampningsvarmen slik at energiforbruket blir dramatisk redusert i forhold til ren fordampning av de samme væskene.Process / method for removing liquids (drying) from various finely divided organic or inorganic substances by converting some of the liquids to mist that behaves like steam or gas, and thus saves the heat of evaporation so that the energy consumption is dramatically reduced compared to pure evaporation of the same liquids.
Description
Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte ved tørking av organiske eller/og uorganiske materialer alene eller i blanding med hverandre, hvilke materialer inneholder en eller flere væsker eller kjemikalier, hvor tørking skjer ved at væske/væsker fjernes som finefordelte dråper fra faststoffene, som tåke, idet materialmassen utsettes for et kunstig gravitasjonsfelt. The invention relates to a method for drying organic and/or inorganic materials alone or in a mixture with each other, which materials contain one or more liquids or chemicals, where drying takes place by the liquid/liquids being removed as finely divided drops from the solids, such as mist, as the mass of material exposed to an artificial gravitational field.
Oppfinnelsen vedrører også en innretning for gjennomføring av tørking av organiske eller/og uorganiske materialer alene eller i blanding med hverandre, hvilke materialer inneholder en eller flere væsker eller kjemikalier, idet tørking skjer ved at væske/væsker fjernes som finfordelte dråper fra faststoffene, som tåke, innbefattende et prosesskammer med en innføringsåpning for materialet som skal tørkes, og en i prosesskammeret roterbart opplagret rotor, hvis omkrets sammen med en motstående innervegg i prosesskammeret bestemmer et ringrom i prosesskammeret. The invention also relates to a device for carrying out the drying of organic and/or inorganic materials alone or in a mixture with each other, which materials contain one or more liquids or chemicals, drying taking place by the liquid/liquids being removed as finely divided drops from the solids, such as fog , including a process chamber with an introduction opening for the material to be dried, and a rotatably stored rotor in the process chamber, the circumference of which, together with an opposite inner wall in the process chamber, determines an annulus in the process chamber.
I hovedsak er alle kjente teknikker eller prosesser for å fjerne væsker fra slike finfordelte stoff enten basert på mekanisk separering gjennom sentrifugering, sedimentering o.l., eller en eller annen form for fullstendig fordampning av væskene i stoffet. Denne oppfinnelsen tar sikte på å vise en ny måte til å fjerne væsker fra stoffene som i faglittera-turen omtales som tørking, etter at endel av væskene eventuelt er fjernet ved førstnevnte teknikker. Essentially, all known techniques or processes for removing liquids from such finely divided substances are either based on mechanical separation through centrifugation, sedimentation etc., or some form of complete evaporation of the liquids in the substance. This invention aims to show a new way to remove liquids from the substances which in the technical literature is referred to as drying, after some of the liquids have possibly been removed by the first-mentioned techniques.
I litteraturen er det kjent en rekke med forskjellige tørke-systemer som i hovedsak omfatter forskjellige måter å til-føre energien til stoffene slik at væskene kan fordampes. Årsaken til behovet for forskjellige teknikker henger sammen med typer stoffer, finfordelingen av partiklene, væsketypene og ikke minst de termodynamiske verdiene av stoffene gjennom hele prosessen. In the literature, a number of different drying systems are known which essentially comprise different ways of supplying the energy to the substances so that the liquids can evaporate. The reason for the need for different techniques is related to the types of substances, the fine distribution of the particles, the types of liquids and not least the thermodynamic values of the substances throughout the process.
Den enkleste og mest hverdagslige form for tørking finner man i utendørs tørking av en klesvask. Her blir klærne tørket under påvirkning av sol og vind. The simplest and most everyday form of drying can be found in outdoor drying of a laundry. Here the clothes are dried under the influence of sun and wind.
Fra teknikken kan nevnes følgende tørkemetoder og prosesser: Rotasjonstørker hvor energien enten kan bli tilført gjennom en flamme som blåses inn i tørken - såkalte gjennomfyr-ingstørker, eller gjennom forskjellige utformede varmeled-ningselement (rør, tallerkner o.l.) - såkalte olje- eller damptørker. From the technique, the following drying methods and processes can be mentioned: Rotary dryers where the energy can either be supplied through a flame that is blown into the dryer - so-called through-firing dryers, or through variously designed heat conduction elements (pipes, plates etc.) - so-called oil or steam dryers.
Fluidiserte tørker som normalt består av en vertikal sylinder med en duk, eller annen perforert plate i bunn, hvor det blåses en eller annen oppvarmet gass som varmer opp stoffet og driver av væskene med fordampning. Fluidized dryers which normally consist of a vertical cylinder with a cloth or other perforated plate at the bottom, where some heated gas is blown which heats the material and drives off the liquids with evaporation.
Videre har man infrarøde tørker hvor energien avleveres som infrarød stråling, forskjellige slags tunnelovner og såkalte "turbo-tørkere" hvor stoffet tørkes i en vertikal sylinder ved spinnende vifter og en motstrøm av varmluft eller annen oppvarmet gass. Furthermore, there are infrared dryers where the energy is delivered as infrared radiation, various types of tunnel ovens and so-called "turbo dryers" where the material is dried in a vertical cylinder by spinning fans and a counter current of hot air or other heated gas.
Prosessene som er velkjente og er utførlig beskrevet i en rekke fagbøker slik som PERRY'S CHEMICAL ENGINEERING HANDBOOK, benyttes til en rekke forskjellige tørkeformål. The processes, which are well known and are described in detail in a number of technical books such as PERRY'S CHEMICAL ENGINEERING HANDBOOK, are used for a number of different drying purposes.
Problemet med alle metodene, er at fordampningen av væskene krever så mye energi at det ferdige produktet normalt må ha en så stor kommersiell verdi at den langt overstiger tørke-kostnadene. The problem with all the methods is that the evaporation of the liquids requires so much energy that the finished product must normally have such a large commercial value that it far exceeds the drying costs.
Nå foreligger det imidlertid en rekke med forskjellige stoff/væskeblandinger hvor dette ikke er tilfelle, men som det av ulike grunner ville være en stor fordel å få tørket-ikke minst ut fra miljømessige hensyn. Slike stoff/vaske-blandinger kan være: Alle typer vannholdig slam fra kommunale anlegg. Vanlig kloakkavfall. Now, however, there are a number of different substance/liquid mixtures where this is not the case, but for various reasons it would be a great advantage to have them dried - not least from environmental considerations. Such substance/washing mixtures can be: All types of aqueous sludge from municipal facilities. Ordinary sewage waste.
Husdyrgjødsel. Animal manure.
Alle typer filtrat fra sentrifuger som inneholder væsker. All types of filtrate from centrifuges containing liquids.
Forskjellige biologiske og kjemiske slamsammenset-ninger fra raffinerier, treforedlings- og mat-vareindustrien m.fl. Various biological and chemical sludge compositions from refineries, the wood processing and food industry etc.
De fleste av disse stoffene kjennetegnes ved at de normalt blir betraktet som avfall, og som det dermed normalt sett blir for kostbart å tørke ved fordampning. Most of these substances are characterized by the fact that they are normally considered waste, and which are therefore normally too expensive to dry by evaporation.
Målsettingen med herværende oppfinnelse er å vise en prosess eller en metode til å kunne tørke slike stoffer med mindre energi enn dagens tørkeprosesser ved at væskene ikke fordampes, men fjernes ved å omdanne en betydelig del av disse til tåke. The aim of the present invention is to show a process or a method to be able to dry such substances with less energy than current drying processes in that the liquids are not evaporated, but removed by converting a significant part of them into fog.
Ved fordampningen av en væske, uttrykkes energibehovet av ligningen: During the evaporation of a liquid, the energy requirement is expressed by the equation:
Her er Q energibehovet i Joule, m massen av væsken i kg, c væskens spesifikke varme i J/kg°C og dt er temperaturdifferensen mellom fordampningstemperaturen og begynnelsestemperaturen på væsken. Here Q is the energy requirement in Joules, m the mass of the liquid in kg, c the specific heat of the liquid in J/kg°C and dt is the temperature difference between the evaporation temperature and the initial temperature of the liquid.
Ved fordampning av vann uttrykkes ofte ligningen gjennom: When water evaporates, the equation is often expressed through:
Her er h2 dampens enthalpi ved fordampningstemperaturen og hi vannets enthalpi ved fødens temperatur, dvs. temperaturen på vannet når det sammen med faststoffet mates inn i prosessen og k er lik tapet i prosessen. Here h2 is the enthalpy of the steam at the evaporation temperature and hi the enthalpy of the water at the temperature of the feed, i.e. the temperature of the water when it is fed into the process together with the solid and k is equal to the loss in the process.
Dersom vi ser på en slammengde med vann, utvides ligningen til: If we look at a quantity of sludge with water, the equation expands to:
Her er xs vektandel av faststoff, cs spesifikk varme for faststoffet og xv vektandel av vannet. Dersom det er flere forskjellige faste stoffer i stoffet, blir ligningen utvidet for hver faststoffdel med hver sine vektandeler og spesifikke varme. Here, x is the weight proportion of the solid, cs is the specific heat of the solid and xv is the weight proportion of the water. If there are several different solids in the substance, the equation is expanded for each solid part with its own weight shares and specific heat.
Betrakter man et typisk slam fra treforedlingsindustrien som inneholder 30% trefiber og 70% vann, blir energiforbruket pr. kg om vi forutsetter at dt = 100 - 20 = 80° C, cs = 1500 J/kg°C = 1,5 kJ/kg°C, h2 = 2.676.000 J/kg°C = 2.676 kJ/kg°C og h-L = 83.900 J/kg°C = 83,9 kJ/kg°C. If you consider a typical sludge from the wood processing industry that contains 30% wood fiber and 70% water, the energy consumption per kg if we assume that dt = 100 - 20 = 80° C, cs = 1500 J/kg°C = 1.5 kJ/kg°C, h2 = 2,676,000 J/kg°C = 2,676 kJ/kg°C and h-L = 83,900 J/kg°C = 83.9 kJ/kg°C.
Q = 1[0,3-1,5*80+0,7(2676-83,9)] = 1.850 kJ/kg = 1.850.000 kJ/tonn = 514 kWh/tonn netto. Q = 1[0.3-1.5*80+0.7(2676-83.9)] = 1,850 kJ/kg = 1,850,000 kJ/ton = 514 kWh/ton net.
I tillegg til dette kommer de termiske tapene fra prosessen som kan variere fra 10% og oppover til flere hundre prosent. Et energiforbruk på tre ganger nettobeløpet er ikke uvanlig. In addition to this, there are the thermal losses from the process which can vary from 10% and upwards to several hundred percent. An energy consumption of three times the net amount is not unusual.
Dersom man nå ser på energibehovet for omdannelse av vann til tåke, må man ta utgangspunkt i tåkedråpenes størrelser, som er mellom 0,01-lOum. Velger man å bruke (0,01+10)/2 = 5 um som et slags gjennomsnitt, vil en liter vann kunne danne antall tåkedråper uttrykt med: N = V/dV hvor V er volumet av en liter vann = 100.0003 pm<3> og dV er volumet av hver dråpe = d^/6. Herav: N = 100.000<3->6/53n = 1.53-1013 If you now look at the energy required for converting water into fog, you must start from the sizes of the fog droplets, which are between 0.01-lOum. If one chooses to use (0.01+10)/2 = 5 um as a kind of average, one liter of water will be able to form the number of fog drops expressed by: N = V/dV where V is the volume of one liter of water = 100.0003 pm<3 > and dV is the volume of each drop = d^/6. From this: N = 100,000<3->6/53n = 1.53-1013
Energibehovet til å skape disse dråpene, kan man anta må tilsvare energien i den totale overflatespenningen mellom vann og luft. Overflatespenningen for rent vann er av = 71,4 dyn/cm = 7140 dyn/m = 7140 dyn'm/m<2> = 7140•10~<5>Nm/m<2> = 7145 • 10_5J/m2 . The energy required to create these droplets can be assumed to correspond to the energy in the total surface tension between water and air. The surface tension for pure water is of = 71.4 dyn/cm = 7140 dyn/m = 7140 dyn'm/m<2> = 7140•10~<5>Nm/m<2> = 7145 • 10_5J/m2 .
Den totale overflate på tåkedråpene er: The total surface area of the fog droplets is:
Den totale energien er: The total energy is:
Dette er i størrelsesorden ca. 20.000 ganger mindre energi enn ved ren fordampning av vann. This is in the order of approx. 20,000 times less energy than with pure evaporation of water.
Dette fenomenet blir bl.a. idag benyttet i såkalte luft-fuktere. Tidligere modeller var basert på ren fordampning ved at det i en beholder var anordnet en elektrisk varmekolbe som varmet opp vannet til det kokte og fordampet. I dag benyttes det istedenfor en elektrisk varmekolbe et pizoelektrisk krystall som svinger med ca. 20 kHz. Når en dråpe vann treffer krystallet, kaviterer det i millioner av ørsmå vanndråper som sammen danner en tåke, som fukter rommet ved værelsestemperatur. This phenomenon becomes, among other things, today used in so-called air humidifiers. Earlier models were based on pure evaporation in that an electric heating flask was arranged in a container which heated the water until it boiled and evaporated. Today, instead of an electric heating bulb, a piezoelectric crystal is used which oscillates with approx. 20 kHz. When a drop of water hits the crystal, it cavitates into millions of tiny water droplets that together form a mist, which humidifies the room at room temperature.
Frekvensen av den soniske kraften som skal til for å oppnå dette er gitt av F.D. Smith som The frequency of the sonic power required to achieve this is given by F.D. Smith who
hvor r er radiusen av dråpene, u er spesifikk varme av gassen i dråpene, PG er utvendig hydrostatisk trykk, o er egenvekten (tettheten) av væsken og a er overflatespenningen mellom væske og gass. where r is the radius of the droplets, u is the specific heat of the gas in the droplets, PG is the external hydrostatic pressure, o is the specific gravity (density) of the liquid and a is the surface tension between liquid and gas.
Ligningen er relatert til kavitasjonen i en væske når den utsettes for sonisk energi. Beregninger for forskjellige dråpestørrelser viser at frekvensen vil ligge i størrelses-området IO<4> til IO<6> Hz. The equation relates to the cavitation of a liquid when exposed to sonic energy. Calculations for different droplet sizes show that the frequency will lie in the size range IO<4> to IO<6> Hz.
Nå er imidlertid de stoffene som ønskes tørket langt fra noen homogen masse. De kan bestå av en rekke forskjellige stoffer i tillegg til både en og flere forskjellige typer væsker, men hvor den altoverveiende del som oftest er vann. Now, however, the substances that are desired to be dried are far from a homogeneous mass. They can consist of a number of different substances in addition to both one and several different types of liquid, but where the predominant part is most often water.
Det er en kjent sak at væskene i slike blandinger kan fore-ligge som fri bevegelig væske og væske bundet av fysiske krefter i stoffene og som for den altoverveiende del utgjøres av kapillare krefter. For å overvinne disse kreftene i en vanlig tørkeprosess, må damptrykket overvinne kapillartrykket som øker med minkende porestruktur. I en vanlig tørkeprosess oppnår en dette ved å tørke stoffet med en slik temperatur at damptrykket overvinner kapillartrykket. Svært ofte må en da benytte temperaturer som ligger langt over den strengt tatt nødvendige fordampningstemperaturen. Et annet forhold som griper inn ved en ren termisk tørking, er at de termodynamiske verdiene i stoffet forandres under prosessen. De blir verre. Dette må igjen kompenseres med høyere temperatur og større heteflater, som igjen fører til høyere kostnader gjennom utstyr og drift. It is a well-known fact that the liquids in such mixtures can be present as freely moving liquid and liquid bound by physical forces in the substances and which for the most part are constituted by capillary forces. To overcome these forces in a normal drying process, the vapor pressure must overcome the capillary pressure which increases with decreasing pore structure. In a normal drying process, this is achieved by drying the fabric at such a temperature that the steam pressure overcomes the capillary pressure. Very often one then has to use temperatures that are far above the strictly required evaporation temperature. Another condition that intervenes with pure thermal drying is that the thermodynamic values in the fabric change during the process. They get worse. This in turn must be compensated with higher temperatures and larger heating surfaces, which in turn lead to higher costs through equipment and operation.
For å oppnå det som denne oppfinnelsen tar sikte på - tørking av en kombinasjon av tåkedannelse og fordampning, må element-ene som skal tilføre den soniske og termiske energien til stoffet, kunne tilføre disse i en slik turbulent tilstand at alle deler av stoffet blir behandlet. Å sette stoffet i en sterk turbulent tilstand, vil foruten at man får en tilstand med tilnærmet konstante termodynamiske data, forhindre at massen gror fast i prosessens kammer og de delene dette består av - noe som er et stort problem ved alle andre kjente tørkeprosesser. In order to achieve what this invention aims at - drying by a combination of fogging and evaporation, the elements that will supply the sonic and thermal energy to the fabric must be able to supply these in such a turbulent state that all parts of the fabric are treated . Putting the material in a strong turbulent state will, in addition to obtaining a state with almost constant thermodynamic data, prevent the mass from becoming stuck in the process chamber and the parts it consists of - which is a major problem with all other known drying processes.
Ifølge oppfinnelsen foreslås det derfor en fremgangsmåte som nevnt innledningsvis, kjennetegnet ved at det i det kunstige gravitasjonsfelt induseres vibrasjonskrefter egnet til å rive opp væske for dannelse av tåke. According to the invention, a method as mentioned in the introduction is therefore proposed, characterized by the fact that in the artificial gravity field, vibrational forces are induced suitable for tearing up liquid for the formation of fog.
Fordelaktig kan varm gass tilføres som tilleggsenergi for tørkingen. Advantageously, hot gas can be supplied as additional energy for the drying.
Det foreslås også ifølge oppfinnelsen en innretning som nevnt innledningsvis, kjennetegnet ved at rotoren på sin omkrets bærer svingedykt ige rotorblader, og ved at det på nevnte innervegg i prosesskammeret er anordnet i hovedsaken aksialt orienterte ribber. The invention also proposes a device as mentioned at the outset, characterized by the fact that the rotor carries rotor blades capable of turning on its circumference, and that mainly axially oriented ribs are arranged on the said inner wall of the process chamber.
I en vertikal eller horisontal sylindrisk beholder, er det anordnet et røreverk som drives av en roterende energikilde, - elektrisk motor eller en forbrenningsmotor. På røreverket er det anordnet en rekke med blader som når rotoren roterer, slynges ut av sentrifugalkraften. In a vertical or horizontal cylindrical container, a stirrer is arranged which is driven by a rotating energy source, - electric motor or a combustion engine. The agitator has a series of blades which, when the rotor rotates, are thrown out by the centrifugal force.
På selve prosesskammeret er det anordnet en innmatingsåpning for stoffet som skal tørkes, en utmatningsåpning for det tørkede stoffet og en åpning for evakuering av damp og tåke. On the process chamber itself, there is an inlet opening for the material to be dried, an outlet opening for the dried material and an opening for evacuating steam and mist.
For å tilføre den turbulente massen den soniske energien, så kan dette gjøres på følgende måter: På innsiden av prosesskammeret anordnes det langsgående ribber over hele den innvendige periferien av kammeret. Ribbene har en slik form at de er omtrent parallelle med bladene når disse passerer ribbene. Når rotoren roterer med n omdreininger/min. og har N blader/arm, vil det ved hver omdreining dannes n*N trykkimpulser mellom ribben og bladet som overføres til den turbulente massen i kammeret. Med f.eks. en diameter på 2 m og 179 ribber med 35 mm mellomrom, 12 blader rundt rotoren som løper med 2500 o/min. vil det fra hvert blad bli dannet trykkbølger med en frekvens 179*2500/60 = 7458 pulser pr. sek. Disse trykkbølgene vil rive opp væsken og få en god del av denne til å kavitere og danne tåke. I tillegg til dette, vil det utvikles varme fra bladene på grunn av intern friksjon i massen og ved at det i tillegg kan tilføres oppvarmet luft eller en annen gass, f.eks. CO2 fra en forbrenningsmotor. Sammen med disse tilførte gassene, vil tåken føre til det det dannes et uhyre lavt partialtrykk i prosesskammeret for den del av væsken som fordampes. I forsøk har det vist seg at partialtrykkes for dampene blir så lavt at fordampningen kan ligge fra 40 - 75°C. In order to supply the turbulent mass with the sonic energy, this can be done in the following ways: On the inside of the process chamber, longitudinal ribs are arranged over the entire inner periphery of the chamber. The ribs have such a shape that they are approximately parallel to the blades when they pass the ribs. When the rotor rotates at n revolutions/min. and has N blades/arm, at each revolution n*N pressure impulses will form between the rib and the blade which are transferred to the turbulent mass in the chamber. With e.g. a diameter of 2 m and 179 ribs at 35 mm intervals, 12 blades around the rotor running at 2500 rpm. pressure waves with a frequency of 179*2500/60 = 7458 pulses per Sec. These pressure waves will tear up the liquid and cause a good part of it to cavitate and form mist. IN in addition to this, heat will develop from the blades due to internal friction in the mass and because heated air or another gas can also be added, e.g. CO2 from an internal combustion engine. Together with these added gases, the mist will lead to the formation of an extremely low partial pressure in the process chamber for the part of the liquid that is evaporated. In experiments, it has been shown that the partial pressure of the vapors becomes so low that evaporation can range from 40 - 75°C.
Gassene, tåken og dampen som forlater prosesskammeret gjennom utløpsåpningen fra disse, kan enten kondenseres eller føres til luft - alt etter hva gassene består av. The gases, mist and steam that leave the process chamber through the outlet opening from these can either be condensed or led to air - depending on what the gases consist of.
En annen måte til å øke frekvensen og dermed den mekaniske påvirkningen av væskene, er å utforme bladene som stemmegafler, slik at når disse passerer en ribbe, så blir de satt i egensvingninger og bidrar til å øke den soniske energien. Som et alternativ til den rene mekaniske påvirkningen av stemmegaflene, kan disse bli elektromagnetisk påvirket ved en på utsiden anordnet magnetisk oscillator. Denne er slik anordnet at det magnetiske feltet tillates å gå gjennom veggen på prosesskammeret ved å lage dette i et ikke magnetisk materiale (f.eks. rustfritt stål). Magnetfeltet vil påvirke hvert av bladene utformet som et svingende element med samme frekvens som magnetfeltet. En ytterligere måte å forsterke denne effekten, er å anordne på bladene et magnetostriktivt materiale som f.eks. Terfonol^ som er laget av grunnstoffene Ferrum, Terbium og Dysprosium. Ved påvirkning av et magnetfelt, vil legeringen utvide seg med ca. 1-2 0/00. Denne utvidelsen kan påvirke bladene direkte og dermed massen som skal behandles. Another way to increase the frequency and thus the mechanical influence of the liquids is to design the blades as tuning forks, so that when these pass a rib, they are set into self-oscillations and help to increase the sonic energy. As an alternative to the purely mechanical influence of the tuning forks, these can be electromagnetically influenced by an externally arranged magnetic oscillator. This is arranged in such a way that the magnetic field is allowed to pass through the wall of the process chamber by making this in a non-magnetic material (e.g. stainless steel). The magnetic field will affect each of the blades designed as an oscillating element with the same frequency as the magnetic field. A further way to enhance this effect is to arrange on the blades a magnetostrictive material such as e.g. Terfonol^ which is made from the elements Ferrum, Terbium and Dysprosium. Under the influence of a magnetic field, the alloy will expand by approx. 1-2 0/00. This expansion can directly affect the leaves and thus the pulp to be processed.
Nok en mulighet til å etablere et kraftig sonisk felt i prosesskammeret, er å montere ribbene på pizo-elektriske keramer eller magnetostriktive materialer. Ved etablering av den rette impedans mellom massen i ribbene vil en med en frekvensmodulator på utsiden, kunne få ribbene til å svinge med hvilken som helst valgt frekvens innenfor det praktiske området man her snakker om. I frekvensområdet 20.000 Hz, vil en ikke kunne se bevegelsene av ribbene, idet disse vil svinge om sitt elastisitetsområde. Another possibility to establish a strong sonic field in the process chamber is to mount the ribs on piezo-electric ceramics or magnetostrictive materials. By establishing the right impedance between the mass in the ribs, one with a frequency modulator on the outside will be able to make the ribs oscillate at any chosen frequency within the practical range we are talking about here. In the frequency range of 20,000 Hz, you will not be able to see the movements of the ribs, as they will oscillate around their elastic range.
Vibrasjonene kan ellers også tenkes tilført på andre måter, f.eks. ved å utforme bladene slik at disse ved bevegelse i massen gir fra seg lyd analogt med en fløyte. Dette kan enkelt og praktisk oppnås ved at baksiden av bladene utformes på en slik måte at det dannes en enorm turbulens bak disse. Turbulensen vil foruten å gi fra seg vibrasjoner, også danne et etterslepende vakuum som vil effektivisere tåkedannelsen og fordampningen ved en lav temperatur. The vibrations can also be thought of as added in other ways, e.g. by designing the leaves so that when they move in the mass, they emit a sound analogous to a flute. This can be easily and practically achieved by designing the back of the blades in such a way that an enormous turbulence is formed behind them. In addition to emitting vibrations, the turbulence will also form a trailing vacuum which will make fog formation and evaporation more efficient at a low temperature.
Gjennom forsøk er det påvist at det er mulig å redusere energiforbruket til under det halve av det teoretiske energiforbruket for uttørking av f.eks. trefiberslam. Through experiments, it has been demonstrated that it is possible to reduce the energy consumption to less than half of the theoretical energy consumption for drying e.g. wood fiber sludge.
Prosessen styres automatisk av følgende parametre: The process is controlled automatically by the following parameters:
Prosesstemperatur. Process temperature.
Belastning på motoren. Load on the engine.
Fuktighet i det tørkede stoffet. Moisture in the dried fabric.
Dette vil si at utmatingen av det tørkede stoffet starter ved valgt driftstemperatur og fuktighet. Den reduserte be last-ningen som dermed oppstår på motoren, fører til at innmatingen starter til belastningen igjen er kommet på topp. Ved innmatingen synker temperaturen og utmatingen starter. Ved korrekt innstilt anlegg, skjer dette kontinuerlig slik at innmatingen balanserer med utmatningen, dvs. utmating og innmating skjer kontinuerlig. This means that the output of the dried material starts at the selected operating temperature and humidity. The reduced load that thus occurs on the motor causes the feed to start until the load has peaked again. During the feed, the temperature drops and the output starts. If the system is set correctly, this happens continuously so that the input balances with the output, i.e. output and input take place continuously.
Oppfinnelsen er nærmere vist i etterfølgende tegninger, hvor The invention is shown in more detail in subsequent drawings, where
Fig. 1 viser en skjematisk fremstilling av prosessen, fig. 2 viser en detalj av prosesskammeret og bladet i Fig. 1 shows a schematic representation of the process, fig. 2 shows a detail of the process chamber and blade i
passeringsøyeblikket, the passing moment,
fig. 3 viser en detalj av et av bladene utformet som en fig. 3 shows a detail of one of the blades designed as a
stemmegaffel, tuning fork,
fig. 4 viser samme gaffel forspent med det magnetostriktive materialet Terfonol<R> med en oscillerende magnetgenerator, fig. 4 shows the same fork biased with the magnetostrictive material Terfonol<R> with an oscillating magnet generator,
fig. 5 viser en detalj av en ribbe festet til et fig. 5 shows a detail of a rib attached to a
pizoelektrisk eller magnetostriktivt materiale, fig. 6 viser et sideriss av et utførelseseksempel for piezoelectric or magnetostrictive material, fig. 6 shows a side view of an exemplary embodiment of
et apparat på 450 kWQ, an appliance of 450 kWQ,
fig. 7 viser et oppriss av samme utførelseseksempel, fig. 8 viser utførelseseksemplet sett fra den ene fig. 7 shows an elevation of the same embodiment, fig. 8 shows the embodiment seen from one side
enden, the end,
I fig. 1 er et prosesskammer med rotor 2 og blader 3 som drives av motoren 4. Massen blir matet inn i prosesskammeret av mateskruen 5 fra hopperen 6. Mateskruen drives av motoren 7. I prosesskammeret blir massen pisket av bladene 3 og påført sonisk energi eller vibrasjoner fra disse og ribbene In fig. 1 is a process chamber with rotor 2 and blades 3 driven by the motor 4. The mass is fed into the process chamber by the feed screw 5 from the hopper 6. The feed screw is driven by the motor 7. In the process chamber the mass is whipped by the blades 3 and applied with sonic energy or vibrations from these and the ribs
8. Som tilleggsenergi kan det leveres en eller annenoppvarmet gass fra aggregatet 9. Gassene, tåken og dampene forlater prosesskammeret 1 via utløpsåpningen via en avtrekksvifte 11 og derfra enten til friluft og eller til en kondensator. Det tørkede stoffet ledes ut gjennom utmatningsåpningen 12 via den roterende slusen 13. Fig. 2 viser som nevnt en detalj av prosesskammeret og bladet i passeringsøyeblikket. Fig. 3 viser en detalj av et av bladene utformet som en stemmegaf fel. Fig. 4 viser samme stemmegaffel forspent med det magnetostriktive materiale Terfonol^ 14, med en oscillerende magnetgenerator 15. Fig. 5 viser en detalj av en ribbe 4 festet til et pizoelektrisk eller magnetostriktivt materiale 20 som får svingeenergier via kablene 21 og 22 fra generatoren 23. 8. As additional energy, some heated gas can be supplied from the unit 9. The gases, mist and vapors leave the process chamber 1 via the outlet opening via an exhaust fan 11 and from there either to the open air and or to a condenser. The dried substance is led out through the discharge opening 12 via the rotating sluice 13. As mentioned, Fig. 2 shows a detail of the process chamber and the blade at the moment of passage. Fig. 3 shows a detail of one of the blades designed as a tuning fork. Fig. 4 shows the same tuning fork biased with the magnetostrictive material Terfonol^ 14, with an oscillating magnetic generator 15. Fig. 5 shows a detail of a rib 4 attached to a piezoelectric or magnetostrictive material 20 which receives swing energies via the cables 21 and 22 from the generator 23 .
I fig. 6 hvor tallhenvisningene har samme betydning som på figur 1, er i tillegg vist en skruetransportør 15 for tørr-stoffet og maskinskidden 16 som konstruksjonen står på. Videre ser man utblåsningsrøret 17 for avgassene og tåken som ledes til friluft. I enden av motoren er kontrollskapet 18 for prosessen lokalisert. Det hele er bygget inn i en 20 fot standard ISO container 19. Fig. 7 viser et oppriss av samme utførelseseksempel hvor en ser utblåsningsåpningen 10 for avgassene og tåken, avtrekks-viften 11 og innmatningsskruen 5 i hopperen 6. I hopperen er det 4 stk tverrmateskruer som bare har som funksjon å mate stoffet frem til innmaterskruen 5. Fig. 8 viser utførelseseksempelet sett fra den ene enden med samme henvisningsnummer som nevnt ovenfor. In fig. 6, where the numerical references have the same meaning as in figure 1, a screw conveyor 15 for the dry material and the machine skid 16 on which the construction stands are also shown. You can also see the exhaust pipe 17 for the exhaust gases and mist which are led to the open air. At the end of the engine, the control cabinet 18 for the process is located. The whole thing is built into a 20-foot standard ISO container 19. Fig. 7 shows a plan view of the same design example where you can see the exhaust opening 10 for the exhaust gases and the fog, the exhaust fan 11 and the feed screw 5 in the hopper 6. There are 4 pieces in the hopper transverse feed screws which only have the function of feeding the material up to the feed screw 5. Fig. 8 shows the design example seen from one end with the same reference number as mentioned above.
Claims (9)
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NO924421A NO176006C (en) | 1992-11-17 | 1992-11-17 | Process of drying materials |
| PCT/NO1994/000005 WO1995018946A1 (en) | 1992-11-17 | 1994-01-07 | A process and a device in drying of organic and/or unorganic materials |
| RU96117256A RU2125217C1 (en) | 1992-11-17 | 1994-01-07 | Process of drying organic and/or inorganic materials and device for realization of this process |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NO924421A NO176006C (en) | 1992-11-17 | 1992-11-17 | Process of drying materials |
| PCT/NO1994/000005 WO1995018946A1 (en) | 1992-11-17 | 1994-01-07 | A process and a device in drying of organic and/or unorganic materials |
Publications (4)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO924421D0 NO924421D0 (en) | 1992-11-17 |
| NO924421L NO924421L (en) | 1994-05-18 |
| NO176006B true NO176006B (en) | 1994-10-10 |
| NO176006C NO176006C (en) | 1995-01-18 |
Family
ID=26648379
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO924421A NO176006C (en) | 1992-11-17 | 1992-11-17 | Process of drying materials |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| NO (1) | NO176006C (en) |
| RU (1) | RU2125217C1 (en) |
| WO (1) | WO1995018946A1 (en) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ES2149130B1 (en) * | 1999-03-05 | 2001-05-16 | Goterris Manuel Fortuno | RECOVERY AND USE OF THE MUDS CONTAINED IN THE WASTEWATER OF THE CERAMIC INDUSTRY. |
| NO322684B1 (en) | 2001-05-16 | 2006-11-27 | Stord Bartz As | Method and apparatus for drying glue-containing materials |
| RU2007100477A (en) * | 2007-01-12 | 2008-07-20 | Валерий Сергеевич Юрданов (RU) | METHOD FOR DRYING RAW MATERIALS AND VEGETABLE MATERIALS |
| RU2650912C1 (en) * | 2017-03-10 | 2018-04-18 | Вячеслав Вениаминович Костин | Method of grinding and drying thermolabile materials and screw mixer for its implementation |
| DE102017010890A1 (en) * | 2017-11-25 | 2019-05-29 | Martin Wilke | Method and device for removing water from the manure |
| DE102018205677A1 (en) * | 2018-04-13 | 2019-10-17 | Shukhrat Balabekov | Apparatus and method for drying, crushing and separating drying material |
| CN110482826A (en) * | 2019-07-19 | 2019-11-22 | 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 | Sludge step anhydration system and method based on MVR Yu vacuum combination technique |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH535413A (en) * | 1971-07-01 | 1973-03-31 | Luwa Ag | Device for drying a flowable substance |
| GB1458312A (en) * | 1973-04-02 | 1976-12-15 | Simon V | Dehydration of manure |
| DE9114967U1 (en) * | 1991-12-02 | 1993-04-01 | Buss Ag, Basel | Evaporator system for the treatment of sludge |
-
1992
- 1992-11-17 NO NO924421A patent/NO176006C/en not_active IP Right Cessation
-
1994
- 1994-01-07 WO PCT/NO1994/000005 patent/WO1995018946A1/en not_active Ceased
- 1994-01-07 RU RU96117256A patent/RU2125217C1/en active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| NO176006C (en) | 1995-01-18 |
| NO924421D0 (en) | 1992-11-17 |
| NO924421L (en) | 1994-05-18 |
| RU2125217C1 (en) | 1999-01-20 |
| WO1995018946A1 (en) | 1995-07-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0736162B1 (en) | A process and a device in drying of organic and/or unorganic materials | |
| Kudra et al. | Special drying techniques and novel dryers | |
| NO176006B (en) | Process of drying materials | |
| DK156150B (en) | APPLIANCES FOR HEATING OR COOLING TO TREAT WET, SOLID SUBSTANCES IN THE FORM OF SUSPENSIONS, SUSPENSIONS, GROWTHS OR LIKE | |
| EP1402222B1 (en) | Process for drying of sticky materials | |
| CN114929356B (en) | Method for the continuous thermal separation of multi-component substances | |
| US12504229B2 (en) | Apparatus for continuous thermal separation of a multi-component substance | |
| Chun et al. | Development of a high-efficiency rotary dryer for sewage sludge | |
| JP5695133B2 (en) | Operation control method of wood pellet burner drying equipment for water purification generation soil | |
| US2969111A (en) | Process and apparatus for spraying and dehydrating suspensions in vacuo | |
| KR20230039793A (en) | Waste plastic drying device and operation method of the waste plastic drying device | |
| CA2180102A1 (en) | A process and a device in drying of organic and/or unorganic materials | |
| KR102264122B1 (en) | Tower-shape functional sludge drying device with multi-floor structure | |
| RU96117256A (en) | PROCESS AND DEVICE FOR DRYING OR ORGANIC AND / OR INORGANIC MATERIALS | |
| US708946A (en) | Method of heating materials for the purpose of drying or treating. | |
| CN104194857B (en) | Biomass raw material treatment method and system thereof | |
| CN207963431U (en) | A kind of sandstone drying screening plant | |
| KR200239713Y1 (en) | apparatus for simultaneously sorting and drying a refuse | |
| JP2012180943A (en) | Airborne dryer | |
| RU2002120063A (en) | The method of purification of soil from petroleum products and installation for its implementation | |
| NO129461B (en) | ||
| US900436A (en) | Rotary vacuum-drier. | |
| SU1174708A1 (en) | Drier for thermoliable biological products | |
| JP2009166025A (en) | System for treating/utilizing garbage | |
| Lokhat et al. | Inclined perforated drum dryer and separator for cleaning and drying of sugarcane bagasse. |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Lapsed by not paying the annual fees |