DE19963092A1

DE19963092A1 - Solar-powered dryer for air-permeable friable material such as kindling wood, in which wood is layered in drying cavity

Info

Publication number: DE19963092A1
Application number: DE19963092A
Authority: DE
Inventors: Reimund Oberschmid; Karl Oberschmid
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-12-24
Filing date: 1999-12-24
Publication date: 2001-06-28

Abstract

The dryer has a solar drying cavity in which the wood (1) is loosely layered. The roof (2) of the solar cavity and/or its side walls (3) have further walls (4, 6) behind them, allowing for the passage of air provided by a fan (11). The air is warmed in an air heating cavity via apertures in a side wall (5) and via further apertures in the wood layers.

Description

Trocknung von lockerem luftdurchlässigen Gut macht dieses erst haltbar (Schutz gegen Schimmelbildung) oder gebrauchsfähig, wie z. B. Kaminholz oder Grillholz. Trocknung ist Entzug von Wasserdampf aus der Trockensubstanz des Gutes. Da der Wasserdampf an die Trockensubstanz mit Bindungsenergie an die Trockensubstanz gebunden ist, erfordert die Trocknung Energieaufwand. In der Regel wird Luft vom relativen Feuchtegehalt F1 <100% der Umgebungstemperatur T1 aufgewärmt auf T2 = T1 + ΔT - wobei dann die Feuchte auf F2 < F1 abnimmt. Ein Beispiel: Luft der Temperatur T1 = 10°C enthält gesättigt 7,7 g Wasserdampf pro kg Luft (das sind etwa 0,8 m² Luft) und bei der relativen Feuchte 50% 3,85 g Wasserdampf pro kg Luft. Wird diese Luft ohne Wasserdampfzufuhr aufgeheizt auf 25°C, kann sie gesättigt 20,3 g Wasserdampf pro kg Luft aufnehmen und hat damit eine relative Feuchte von 3,85 g/20,3 g = 18%. Mit derart trockener Luft ist es möglich Substanzen zu trocknen. Für die meisten Substanzen mit Ausnahme hygroskopischer Substanzen ist das Gleichgewichts-Feuchte-Verhältnis zu Luft deutlich unter 1, so daß z. B. mit Luft der Feuchte 20% Hartholz auf einen Wasserdampfgehalt von unter 8% getrocknet werden kann.Drying loose, air-permeable goods only makes them durable (protection against mold formation) or usable, e.g. B. firewood or grill wood. Drying is the removal of water vapor from the dry substance of the goods. Since the water vapor is bound to the dry substance with binding energy to the dry substance, the drying requires energy expenditure. As a rule, air is warmed up from the relative moisture content F1 <100% of the ambient temperature T1 to T2 = T1 + ΔT - the moisture then decreasing to F2 <F1. An example: air of temperature T1 = 10 ° C contains saturated 7.7 g water vapor per kg air (that's about 0.8 m ² air) and at the relative humidity 50% 3.85 g water vapor per kg air. If this air is heated to 25 ° C without the addition of water vapor, it can absorb 20.3 g of water vapor per kg of air and thus has a relative humidity of 3.85 g / 20.3 g = 18%. With such dry air it is possible to dry substances. For most substances with the exception of hygroscopic substances, the equilibrium-moisture ratio to air is clearly below 1, so that, for. B. with air of moisture 20% hardwood can be dried to a water vapor content of less than 8%.

Das zu trocknende Schüttgut muß lediglich möglichst vollständig von der trockenen aufgewärmten Luft durchströmt werden. Dabei wird allerdings zunächst nur die oberste Schicht der Schüttgutteile getrocknet und erwärmt und die Lufttemperatur abgekühlt und die Feuchte durch die Ausdiffusion von Wasserdampf aus dem Schüttgut einerseits und durch die Abkühlung anderseits wieder erhöht.The bulk material to be dried only has to be as complete as possible from the dry one warmed air can be flowed through. However, initially only the top layer of bulk goods dried and heated and the air temperature cooled and the moisture through the diffusion of water vapor from the Bulk goods on the one hand and increased again by cooling.

Wie lange die trockene warme Luft durch das Schüttgut strömen muß kann grob überschlagen werden aus dem Wasserdampf-Diffusionskoeffizienten D des zu trocknenden Schüttgutes und der maximal auftretenden kleinsten Abmessung des Schüttgutes Lmaxmin zu Trockenzeit = (Lmaxmin)ˆ2/(4D) berechnet werden. Der Diffusionskoeffizient ist in der Regel in der Größenordnung 0,1 cmˆ2/h was bedeutet, daß bei typisch 5 cm starken Schüttgutteilen einer Zeit von 25/0,4 h = 63 h erforderlich ist. Gleichzeitig sollte die Luftstromgeschwindigkeit so hoch sein, daß auch an der Luftauslassseite des Schüttgutes noch ein Trockeneffekt auftritt. Das ist in der Regel nur mit einer Zwangsbelüftung mittels Ventilator mit technischem Wirkungsgrad erreichbar.How long the dry warm air has to flow through the bulk material can be rough are overturned from the water vapor diffusion coefficient D des drying bulk material and the maximum occurring smallest dimension of the Bulk Lmaxmin at drying time = (Lmaxmin) ˆ2 / (4D) can be calculated. The diffusion coefficient is usually of the order of 0.1 cmˆ2 / h means that with typical 5 cm thick bulk material parts a time of 25 / 0.4 h = 63 h is required. At the same time, the airflow speed should be so high that a drying effect also occurs on the air outlet side of the bulk material. This is usually only possible with forced ventilation using a fan technical efficiency achievable.

Zur Erwärmung der Luft und letztlich im Laufe des Trocknungsvorganges auch des Schüttgutes (was außerdem den Wasserdampfausdiffusionskoeffizienten des Trockengutes deutlich vergrößert) ist jedoch Energie erforderlich.For heating the air and ultimately also in the course of the drying process Bulk material (which also has the water vapor diffusion coefficient of the Dry goods significantly enlarged), however, energy is required.

Die Kombination Verringerung dieser Energie über Luft-Luft-Wärmetauscher und besonders die Nutzung der Sonnenenergie als Primärenergie ist der Kern der erfindungsgemäßen Idee. The combination of reducing this energy via air-to-air heat exchangers and especially the use of solar energy as primary energy is the core of the idea according to the invention.

Frisches Buchenholz fällt aus Durchforstungen im Herbst und Winter an. Die bevorzugte Jahreszeit fürs Grillen von Speisen im Freien ist der Sommer. Durch Einsatz der erfindungsgemäßen Idee wird die Sonnenenergie vom Winter bis Sommer optimal für den Trocknungsvorgang des zerkleinerten Trockengutes genutzt, wobei einige Unteransprüche die einfache technische Durchführung sicherstellen.Fresh beech wood is obtained from thinning in autumn and winter. The summer is the preferred season for grilling food outdoors. By Use of the idea according to the invention is the solar energy from winter to Summer optimal for the drying process of the shredded dry goods used, with some subclaims the simple technical implementation to ensure.

Luftdurchlässiges Schüttgut 1 wie z. B. Grillholz, Hackschnitzelholz usw. wird vorzugsweise in einem Solartrockenraum auf einen niederen relativen Wasser- Feuchtegehalt von typisch unter 15% - bis herunter zu 4% - getrocknet. Der erfindungsgemäße Solartrockenraum besteht aus einem sonnenstrahlabsorbierenden Dach 2 und/oder einer oder mehreren eben solchen sonnenseitig (in unseren Breiten südlich) ausgerichteten evtl. geneigten Seitenwänden 3 mit darunter/dahinter liegenden flachen Luftverteilerwänden 4 und 5 mit Zwangsluftstrom durch Beschickungsröhren 14 ins Innere des aufgeschütteten Schüttgutes 1.Air-permeable bulk material 1 such. B. grill wood, wood chips, etc. is preferably dried in a solar drying room to a lower relative water moisture content of typically below 15% - down to 4%. The solar drying room according to the invention consists of a sun-ray-absorbing roof 2 and / or one or more such inclined side walls 3 which are aligned on the sun side (in our latitudes south) with flat air distribution walls 4 and 5 below / behind and with forced air flow through charging tubes 14 into the interior of the bulk material 1st

Die Beschickungsröhren sind flexible Rohre mit verteilten Auslassöffnungen, welche bei der Aufschichtung des Grünmaterials stapelweise und räumlich verteilt zwischengelegt werden können.The feed tubes are flexible tubes with distributed outlet openings, which is stacked and spatially distributed when the green material is piled up can be interposed.

Das Schüttgut kann zur schnelleren Be- und Entladung des Solar-Trockenraumes auch vorteilhafterweise in oben offen und seitlich und unten luftdurchlässige Containerkörbe 31 gefüllt sein. Die Trockenluftbeschickungsrohre 14 sind dann in diesen Containerkörben querliegend oder stehend eingehängt. Die Container 31 werden von oben z. B. über Radlader, Förderband oder direkt aus der Holzhächselmaschine befüllt und mit einem Gabelstapler oder einer ähnlichen Vorrichtung in den Solartrockenraum so eingebracht, daß ein optimaler Warmluftstrom durch die luftoffenen Seitenwände und insbesondere in die Beschickungsrohre ermöglicht wird. konisch verlaufende Andockflansche mit Abdichtung durch elastische Zwischendichtungen können hier die Handhabung erleichtern.For faster loading and unloading of the solar drying room, the bulk material can also advantageously be filled in container baskets 31 which are open at the top and air-permeable to the side and below. The dry air feed pipes 14 are then suspended transversely or upright in these container baskets. The container 31 are z. B. filled via wheel loader, conveyor belt or directly from the logging machine and introduced with a forklift or similar device into the solar drying room so that an optimal warm air flow through the air-open side walls and in particular into the feed pipes is made possible. Tapered docking flanges with sealing by means of elastic intermediate seals can make handling easier here.

Entleert werden die Container 31 vorzugsweise z. B. durch Herausheben mittels Greifer, Gabelstapler, Kran oder dergleichen und Öffnung des Containerbodens. Dabei kann das Trockengut direkt oder über eine Trichter mit Dosiereinrichtung in Säcke abgefüllt werden. Bei großtechnischer Ausgestaltung ist auch an eine Absaugung des Schüttgutes von oben oder an eine kontinuierliche verfahrenstechnische Trocknung und Trockengutlöschung mit Kratz-Förderband unterhalb des Bodens 7 zu denken.The containers 31 are preferably emptied e.g. B. by lifting out using a gripper, forklift, crane or the like and opening the container bottom. The dry material can be filled into sacks directly or via a funnel with a metering device. In the case of a large-scale industrial design, suction of the bulk material from above or continuous process-technical drying and extinguishing of dry material with a scraper conveyor belt below the floor 7 should also be considered.

Der Solartrockenraum ist gegen die äußeren Atmosphäre praktisch abdichtbar und der Verschluß ist vorzugsweise selbsttätig abhängig von der Atmosphärenfeuchte außen und dem Feuchtegrad der Innenluft steuerbar. Beispielsweise kann an Tagen mit geringer Sonnenbestrahlung oder bei weitgehend getrocknetem Trockengut der Ventilator zwecks elektrischer Energieersparnis ausgeschaltet werden und bei Außenluft mit einem geringen Feuchtegehalt können die Klappen 17 geöffnet werden. Die Klappen 17 werden geschlossen, wenn die Außenluftfeuchte über einen bestimmten Wert Fk ansteigt. Der kritische Feuchtgehalt Fk kann etwas von den Temperaturen der Ti der Innenluft und Ta der Außenluft abhängen. Die Steuerung der Klappen 17 wie auch der Ventilatorleistung und der übrigen Ventile erfolgt zweckmäßigerweise über einen Steuerungsautomaten mit entsprechenden Programmvorgaben.The solar drying room is practically sealable against the outside atmosphere and the closure can preferably be controlled automatically depending on the outside atmospheric humidity and the degree of humidity of the inside air. For example, on days with little sunshine or when the dry goods are largely dry, the fan can be switched off to save electrical energy, and the flaps 17 can be opened in the case of outside air with a low moisture content. The flaps 17 are closed when the outside air humidity rises above a certain value Fk. The critical moisture content Fk may depend somewhat on the temperatures of the Ti of the inside air and Ta of the outside air. The control of the flaps 17 as well as the fan power and the other valves is expediently carried out via an automatic control system with corresponding program specifications.

Kurze Zusammenfassung der Vorteile:
Trocknung von luftdurchlässigem Schüttgut vorwiegend mit Sonnenenergie bei nur sehr beschränktem Einsatz zusätzlicher Hilfsenergie, wie elektrisch betriebenen Ventilatoren.
Sonnendach und Sonnenwand als einfache billige Gas-Gas- Wärmetauscherflächen
Evtl. Kondensieren der feuchten Luft in einem sekundären Wärmetauscherrohr und damit weitere Energiegewinnung und KondensatabführungBrief summary of the benefits:
Drying of air-permeable bulk material mainly with solar energy with only a very limited use of additional auxiliary energy, such as electrically operated fans.
Sun roof and sun wall as simple cheap gas-gas heat exchanger surfaces
Possibly. Condensation of the moist air in a secondary heat exchanger tube and thus further energy generation and condensate drainage

Figure descriptions

Fig. 1 zeigt den allgemeinen Aufbau eines erfindungsgemäßen Solartrockenbaues Fig. 1 shows the general construction of a solar Trockenbaues invention

Claims

1. Apparatus and method for drying air-permeable bulk material by means of solar energy, characterized in that the bulk material to be dried 1 is loosely piled up in the solar drying room according to the invention and that the roof 2 of this solar room and / or the sunlit side walls 3 each have second walls 4 and 6 behind them have and in between is an air heating space, which is flowed through by the supply air of a fan 11 and the air heated in said air heating space is pressed into the bulk material to be dried via openings in the side wall 5 and via additional air supply openings.

2. Device or method according to claim 1, characterized in that the heated air is also pressed into the bulk material 1 to be dried via openings in the base plate 7 .

3. Device or method according to claim 1, characterized in that the heated air is additionally passed through warm air feed tubes 14 into the interior of the dry material.

4. The device or method according to at least claim 1 characterized, that part of the openings of the side wall and 1 or bottom plate can be closed is.

5. The device or method according to claim 1, characterized in that the individual charging tubes 14 via valves 15 a or slide 45 b can be closed for the inflow of the heated air.

6. The device or method according to at least claim 1, characterized in that the fan 11 draws in the fresh air outside the drying room and blows into a tube 12, preferably on the ridge of the roof, and this tube in turn has several access openings distributed over the ridge around the roof space consisting of the walls 2 and has 4 .

7. The device or method according to at least claims 1 and 6, characterized in that the supply air tube 12 is from a further larger approximately concentric tube 13 or a convex profile to give which has an inlet opening for moist indoor air preferably at the opposite end, at which on the Pipe 12 the fresh air is blown in by the fan and which has an outlet opening with an exhaust air chimney 16 in the vicinity of the fan 11 but with a rejecting flow direction with respect to the air intake opening of the fan 11 and that the ventilation flaps 17 of the drying room are closed during fan operation.

8. The device or method according to at least claims 1 and 7, characterized in that a condensate drainage channel is formed within the tube or flow jacket 13 .

9. The device or method according to at least claims 1, characterized in that the ventilation flaps 17 is controlled so that the flaps close when the fan is switched off via a control 23 and via the moisture sensor 22 for the internal moisture in the stack of bulk rooms and via the moisture sensor 21 of the external atmosphere. if the ratio of the moisture values outside to inside is a certain factor, which is also influenced by other measured variables such as B. outside air temperature, indoor temperature may exceed.

10. The device or method according to at least claims 1, characterized in that the supply air of the fan 11 - upstream or downstream of this fan can be heated by another method (electrical, gas heating, engine waste heat from combined heat and power plants, etc.).

11. The device or method according to at least claim 1, characterized in that the bulk material is introduced into open-top containers 31 with air-permeable side and possibly bottom sides in the solar drying room.

12. The device or method according to at least claim 11, characterized in that the dry goods container 31 has a removable or hinged bottom to be opened.

13. The device or method according to at least claims 1 and 11, characterized in that the charging tubes 14 are stable and possibly conical, and are embedded in the bottom or side walls of the container 31 .

14. The device or method according to at least claims 11 and 13, characterized in that the feed tubes 14 can be mechanically or partially decoupled from the outside mechanically from the side or bottom wall of the container 31 .