DE903076C - Process and system for cooling or heating the conveyed material in pneumatic conveyor systems by means of the lifting air - Google Patents
Process and system for cooling or heating the conveyed material in pneumatic conveyor systems by means of the lifting airInfo
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Description
Verfahren und Anlage zum Kühlen oder Erwärmen des Fördergutes in pneumatischen Förderanlagen mittels der Tragluft Die Erfindung behandelt die zusätzliche Nutzung pneumatischer Förderanlagen als Kälteanlagen oder auch als Wärmepumpen, welche dadurch erreicht wird, daß mit dem Traggas als Wärmeträger ein Kreisprozeß ähnlich dem einer Kaltluftmaschine durchgeführt wird; einfachste zusätzliche Einrichtungen und Maßnahmen zur Wärmezufuhr und -abfuhr bewerkstelligen das Verfahren.Process and system for cooling or heating the conveyed material in pneumatic Conveyor systems by means of the lifting air The invention deals with additional usage pneumatic conveying systems as refrigeration systems or as heat pumps, which thereby it is achieved that with the carrier gas as a heat carrier, a cycle similar to that of a Cold air machine is performed; simplest additional facilities and measures for heat supply and removal accomplish the process.
Dem Luftstrom fallen in pneumatischen Förderanlagen nicht nur Transport-, sondern gelegentlich auch Sortierungs- und Bearbeitungsawfgaben zu; er muß z. B. in der Passagenförderung, die in den letzten Jahren für Mühlenbetriebe entwickelt wurde, zugleich Wärme und in beschränktem Umfang auch Feuchtigkeit von den Arbeitsmaschinen abführen. In pneumatic conveyor systems, the air flow not only includes transport, but occasionally also sorting and processing tasks; he must z. B. in the conveyance of passages, which has been developed for mills in recent years at the same time heat and, to a limited extent, moisture from the work machines dissipate.
Mühlen mit mechanischer Transporteinrichtung haben gesonderte Aspirationsanlagen, die nur zur Kühlung beträchtliche Luftmengen umwälzen müssen. Mills with mechanical transport equipment have separate aspiration systems, which only have to circulate considerable amounts of air for cooling.
Mühlen mit pneumatischer Förderung der Produkte der einzelnen Mahipassagen brauchen in der Regel keine Aspirationsanlagen mehr; sie kühlen das vom Windstrom mitgetragene,Arbeitsgut längs der Förderleitung durch Wärmeaustausch mit der Umgebung. Dabei gibt die Außentemperatur die Kühlgrenze an. Mills with pneumatic conveying of the products of the individual Mahipassagen usually no longer need aspiration systems; they cool it from the wind power Work items carried along along the conveying line through heat exchange with the environment. The outside temperature indicates the cooling limit.
Die Durchbildung der pneumatischen Förderanlage nach thermodynamischen Gesichtspunkten erbringt Möglichkeiten, die Kühlwirkung des Luftstromes zu verstärken. The development of the pneumatic conveyor system according to thermodynamic Points of view provides opportunities to increase the cooling effect of the air flow.
Durch Einschalten einer Rohrstrecke mit adiabatischer Entspannung vor Einzug in die Mahlmaschine, beispielsweise also in die Rückleitung der Förderluft bei geschlossenem Kreislauf, kann die Luft vorgekühlt werden; der Weg läßt sich jedoch nur dort beschreiten, wo das zur Verfägung stehende Druckgefälle nicht in vollem Umfang schon für die Transportleistung benötigt wird. By switching on a pipe section with adiabatic relaxation before it is fed into the grinding machine, for example into the return line of the conveying air with a closed circuit, the air can be pre-cooled; the way can be however, only proceed where the available pressure gradient is not in is already required in full for the transport service.
Je 100 mm WS adiabatischer Drucksenkung entsprechen bei reiner Luft einer Temperaturerniedrigung von rund Io C.Every 100 mm of water column corresponds to an adiabatic pressure reduction in the case of pure air a temperature decrease of around Io C.
Zweckmäßiger ist häufig die Inanspruchnahme des vollen 13ruclçgefälles im Förderstrang; die bei Strömen sich entspannende Luft versucht der Umgebung, in erster Linie dem umspülten Fördergut, Wärme zu entziehen. It is often more useful to use the full 13ruclç slope in the conveyor line; the air, which relaxes with the currents, tries to move into the surroundings First and foremost, to extract heat from the conveyed goods.
Die Erfindung bringt eine Verbesserung dadurch, daß sie die Entstaubungs- oder Förderanlage zugleich als Kühlanlage oder als Wärmepumpe ausnutzt, in welcher mit der Förderluft als Wärmeträger ein thermodynamischer Kreisprozeß, ähnlich dem der Kaltluftmaschine, durchgeführt wird. The invention brings an improvement in that it eliminates the dust removal or conveyor system at the same time as a cooling system or as a heat pump, in which with the conveying air as the heat carrier, a thermodynamic cycle, similar to that the cold air machine.
Bekanntlich ist der Kaltluftmaschineuprozeß als .Arbeitsprozeß dazu befähigt, unter Aufwand an mechanischer Arbeit Wärmemengen von niedrigem Temperaturniveau auf ein höheres zu heben und damit (in der Kältemaschine) die in eine Wärmesenke nachströmende Wärme ausztlschöpfen oder, wenn der KreisprozeB über der Umgebungstemperatur verläuft (in der Wärmepumpe), eine Wärmequelle zu speisen. As is well known, the cold air machine process is a working process for this purpose Capable of using mechanical work to generate amounts of heat at a low temperature level on a higher one and thus (in the refrigeration machine) in a heat sink Draw off the following heat or, if the cycle is above the ambient temperature runs (in the heat pump) to feed a heat source.
Die technischen Voraussetzungen für die Vereinigung von Förderanlage und Kälteanlage bzw. The technical requirements for the union of conveyor system and refrigeration system or
Wärmepumpe sind günstig; die erforderlichenLuftmengen müssen schon aus Gründen der Förderung umgewälzt werden, so daß die Verluste, mit Ausnahme der thermodynamischen, schon an anderer Stelle abzubuchen sind; auch ein ausreichender Druckabfall im Rohrstrang ergibt sich aus der Transportaufgabe der Anlage. Die geringe Wärmeaufnahmefähigkeit der Luft wirkt sich noch kaum als Nachteil aus.Heat pumps are cheap; the required air volumes must already be to be circulated for the sake of promotion, so that the losses, with the exception of the thermodynamic, have to be debited elsewhere; also a sufficient one The pressure drop in the pipe string results from the transport task of the system. The minor one The air's ability to absorb heat is hardly a disadvantage.
Der Förderstrang oder wenigstens ein Teil von ihm dient zugleich als Kühlraum oder als Wärmeraum; Umwege in der Wärmeübertragung werden dadurch vermieden. The conveyor line or at least a part of it serves at the same time as a cold room or as a warm room; This avoids detours in the heat transfer.
Betriebssicherheit und Verschleiß der Anlage werden durch den Kreisprozeß kaum berührt. Operational safety and wear and tear of the system are ensured by the circular process hardly touched.
Sowohl die Förderung wie der Kaltluftmaschinenprozeß sind in geschlossenem wie in offenem Kreislauf möglich; die Außenluft ersetzt als unendlich großer Wärmebehälter einen Wärmieaustauscher. Both the promotion and the cold air machine process are closed as possible in open circuit; the outside air replaces as an infinitely large heat container a heat exchanger.
Zum Unterschied vom theoretischen Kaltluftmaschinenprozeß mit zwei Isobaren für Wärmezufuhr und -abfuhr und zwei Adiabaten für Verdichtung und Entspannung nimmt in dem in Vorschlag zu bringenden Vergleichsprozeß der Förderanlage die Zustandsänderung der Tragluft im Rohrstrang dort, wo ein Wärmeübergang vom oder zum Fördergut stattfindet, die Form einer Polytrope, angenähert die einer Isotherme, an. In contrast to the theoretical cold air machine process with two Isobars for heat supply and removal and two adiabats for compression and relaxation takes the change of state in the comparison process of the conveyor system to be proposed the air in the pipe string where there is a heat transfer from or to the conveyed material, the shape of a polytropic, approximating that of an isotherm.
Adiabatische Zustandsänderung bei der Entspannung vor dem Kühlraum ist auch bei mit Gut belasteter Tragluft dann möglich, wenn die an das Kühlwasser übergehende Wärmemenge der aus dem Fördergut nachströmenden die Waage hält. Adiabatic change of state during relaxation in front of the cold room is also possible in the case of load-bearing air if it is connected to the cooling water The amount of heat that flows over from the conveyed goods is balanced.
Die bei der Entspannung im Förderstrang frei werdende Arbeit dient unmittelbar zum Aufrechterhalten des Strömungskreislaufes und entlastet damit den Verdichter; der Umweg über einen Expansionszylinder entfällt.The work that becomes free during the relaxation in the conveyor line is used directly to maintain the flow cycle and thus relieves the Compressor; there is no need for a detour via an expansion cylinder.
Die Verdichtung im Fördergebläse kann wie im theoretischen Kaliluftmaschinenprozeß einer Adiabate folgen. The compression in the conveyor fan can be as in the theoretical potash air machine process follow an adiabatic.
Die Isobare im vorgeschlagenen Vergleichsprozeß kennzeichnet den Wärmeaustausch mit der Außenluft in offenem Kreislauf. The isobars in the proposed comparison process marks the Heat exchange with the outside air in an open circuit.
Sobald in der Folge des Wärmeaustausches mit der Umgebung, /der notfalls durch Kühlrippen am Rohr gesteigert werden kann, die Außentemperatur erreicht ist, kann in einfacher Weise durch Wärmeisolierung des Rohrstranges polytropisclle oder adiabatische Zustandsänderung der Luft erreicht werden; der nachfolgende Teil der Rohrleitung dient dann als Kühlraum. Eine schneIlere und intensivere Temperatursenkung wird durch Wasserkühlung am Rohrstrang erzielt. Die hohen Windgeschwindigkeiten in den Strängen bringen hinreichend gute Wärmeübergangszahlen zwischen Luft und Rohrwerkstoff. As soon as the result of the heat exchange with the environment, / if necessary can be increased by cooling fins on the pipe, the outside temperature is reached, can be polytropic or in a simple manner by thermal insulation of the pipe string adiabatic change of state of the air can be achieved; the following part of the The pipeline then serves as a cold room. A faster and more intense temperature decrease is achieved by water cooling on the pipe string. The high wind speeds in the strands bring sufficiently good heat transfer coefficients between air and Pipe material.
Im Kälteprozeß kann die Luft noch vor Eintritt in den Förderstrang oder erst nach Aufladung mit Gut auf die erforderliche Temperatur abgekühlt werden. Desgleichen kann im Wärmepumpenprozeß die Wärme der noch unbelasteten oder der schon mit Fördergut beladenen Tragluft übermittelt werden. Ebenso wie die Art der Wärmeabfubr (in erster Linie ist an Wasserkühlung zu denken) ist die Herkunft der zugeführten Wärme ohne Belang; es kann beispielsweise die Abwärme aus Verbrennungslçraftmaschinen verwendet werden; im einfachsten Fall ist die Kompressionssvärme aus dem Verdichter bei D ruckluftförderanlagen heranzuziehen. In the refrigeration process, the air can enter the conveying line before it enters or can only be cooled to the required temperature after charging with goods. Likewise, in the heat pump process, the heat of the unloaded or the already Carrying air loaded with conveyed goods can be transmitted. As well as the type of heat dissipation (first and foremost one should think of water cooling) is the origin of the supplied Warmth without concern; it can, for example, be the waste heat from internal combustion engines be used; in the simplest case is the compression heat from the compressor to be used for compressed air conveying systems.
Wärmedämmende Ummantelung bietet Schutz gegen den Wärmefluß durch sdie Rohrwand. Thermal insulation provides protection against the flow of heat through s the pipe wall.
Je geringer die geforderte Temperaturdifferenz ist, desto größer wird die Ausbeute des Prozesses. The lower the required temperature difference, the greater will be the yield of the process.
Die Leistungsziffer £ des Carnotprozesses (als des idealen Vergleichsprozesses) ist sehr hoch; sie wird im Beispiel TK (Kühlraum) 180 C, Ttz (Umgebung) = 200 C = Carnot = X = 291 146, TU-TK 293 - 291 d. h. der I46fache Betrag der aufgewendeten Arbeit kann als Kälteleistung entzogen werden.The coefficient of performance £ of the Carnot process (as the ideal comparison process) is very high; In the example it is TK (cold room) 180 C, Ttz (environment) = 200 C = Carnot = X = 291 146, TU-TK 293 - 291 d. H. 146 times the amount spent Work can be withdrawn as cooling capacity.
Wird der Kalfluftmaschinenprozeß mit dem Traggas als Wärmeträger bei Temperaturen durchgeführt, die über dem Spiegel der Umgebung liegen, so wirkt die Anlage als Wärmepumpe; sie hebt eine zugeführte Wärmemenge unter Arbeitsaufwand auf ein höheres Niveau. Der Umlaufsinn des Kreisprozesses (linkslaufender, d. h. Arbeitsprozeß) bleibt dabei gleich. Wiederum ist die Leistungsziffer des Carnotprozesses um so günstiger, je kleiner die Temperaturdifferenz ist; ~Tw Tw- TG Tw = Temperatur des höheren Speichers (in Grad Kälte). Is the cold air machine process with the lifting gas as the heat transfer medium carried out at temperatures that are above the level of the environment, so acts the system as a heat pump; it lifts a supplied amount of heat with a lot of work to a higher level. The direction of rotation of the cycle (counterclockwise, i.e. Work process) remains the same. Again, this is the performance figure of the Carnot process the more favorable, the smaller the temperature difference is; ~ Tw Tw- TG Tw = temperature of the higher storage (in degrees cold).
Die Kälteleistung der einzelnen Stränge kann voneinander unabhängig den Betriebserfordernissen angepaßt werden, dadurch, daß beispielsweise die Wasserkühlung oder der Wärmeschutz verändert wird; in ähnlicher Weise erfährt die Wärmeleistung einer als Wärmepumpe arbeitenden Förderanlage eine B(eeinflussung, wenn der Wärmezustrom zu den Strängen oder die Wärmeverluste durch die Rohrwandung in ihrer Höhe variieren. The cooling capacity of the individual lines can be independent of one another the operational requirements be adapted in that, for example the water cooling or thermal protection is changed; experiences in a similar way the heat output of a conveyor system working as a heat pump has an influence, when the heat influx to the strands or the heat losses through the pipe wall vary in height.
Die Temperaturführung des Wärmeträgers längs des Förderweges in einem oder mehreren hintereinander zu passierenden Rohrsträngen erlaubt es, den Ablauf physikalischer, chemischer oder biologischer Vorgänge am Fördergut zu steuern; insbesondere ist der Sättigungsgrad der Tragluft von der Temperatur abhängig. Getreide, das auf 8° C abgekühlt ist, saugt durch die Kapillaren fast kein Wasser mehr auf; die Tätigkeit der Mikroben erlahmt. Die Wandergeschwindigkeit der Feuchtigkeit im Korn ist sehr stark von der Temperatur abhängig; es ist bekannt, daß Befeuchtung und Erwärmung des Getreidekoms den Mehlkern mürben, den Kleber verändern und die nackfähigkeit heeinflussen. The temperature control of the heat transfer medium along the conveying path in one or several pipe strings to be passed one behind the other allows the flow to control physical, chemical or biological processes on the conveyed goods; in particular the degree of saturation of the supporting air depends on the temperature. Grain that on When it has cooled down by 8 ° C, almost no water is absorbed through the capillaries; the activity the microbes are flagging. The speed of migration of moisture in the grain is very high strongly dependent on the temperature; it is known that humidification and heating of the grain kernel tenderize the flour kernel, change the glue and the nackability heinfluence.
Es ist auch Abkühlung unter denTaupunkt denkbar; dann wird Wasser ausgeschieden; jedes Korn im Traggasstrom wirkt als Kondensationskern, das Fördergut wird angefeuchtet. Handelt es sich um. Cooling below the dew point is also conceivable; then becomes water eliminated; every grain in the lifting gas flow acts as a condensation core, the conveyed material is moistened. It is about.
Getreide, so wird eine zähe und bruchfeste Schale gebildet.Grain, a tough and break-proof shell is formed.
Wenn auch die hinter dem.Abscheider folgende Rohrleitung durch Vorkühlen der zuströmenden Luft zum Kühlraum gemacht wird so kann der noch staubhaltige Luftstrom nach Verlassen des Abscheiders auf beliebige Temperatur, gegebenenfalls bis unter die Sättigungsgrenze, nachgekühlt werden; als Folge des Anfeuchtens kann eine itnderung der Eigenschaften des mitgeführten Feinstaubes in der Weise erzielt werden. daß die Explosionsfreudigkeit des (ìStaub-Luft-) Gemisches herabgesetzt oder seine Reinigung in nachgeschalteten Entstaubungsanlagen, z. B. Elektrofiltern, begünstigt wird. Einheitliche Temperaturzonen sind zu erreichen, wenn die Rohrleitung in hintereinandergeschaltete Kammern mit wärmedurchlässigen Zwischenwänden zusammengefaltet wird. Even if the pipeline downstream of the separator has been pre-cooled the incoming air is made into the cold room so that the still dusty air flow can after leaving the separator at any temperature, if necessary down to below the saturation limit, to be post-cooled; as a result of moistening, there may be a change the properties of the fine dust carried along can be achieved in this way. that the explosiveness of the (dust-air) mixture is reduced or its purification in downstream dedusting systems, e.g. B. electrostatic precipitators, is favored. Uniform temperature zones can be achieved if the pipeline is connected in series Chambers is folded up with heat-permeable partitions.
Auch untereinander können Förderströme thermisch gekuppelt werden. Dabei wird eine hohe Ausbeute erzielt, wenn die aus einer Wärmesenke ausgeschöpfte Wärmemenge einer Wärmequelle zufließt, d. h. im praktischen Fall, wenn die Wärme aus einem zu einer Kälteanlage gehörigen Förderstrang an das Traggas einer als Wärmepumpe arbeitenden Förderanlage übertragen wird. Flow rates can also be thermally coupled to one another. A high yield is achieved if that is exhausted from a heat sink Amount of heat flows into a heat source, d. H. in the practical case when the heat from a conveying line belonging to a refrigeration system to the carrying gas as a heat pump working conveyor system is transferred.
Die Wärmeübertragung kann eine direkte sein, wenn mit dem gleichen Traggas zwei nacheinanderfolgende Kreisprozesse in übereinanderliegenden Temperaturbereichen durchgeführt werden, oder eine mittelbare, wenn die Wärme ähnlich wie in bekannten Wärmeaustauschern zwischen den Strängen ausgetauscht wird oder wenn, als weiteres Verbindungsglied, zur Wärmeübermittlung der Kreislauf eines Wärmeträgers, z. B. Warmwasser, dazwischengeschaltet wird. The heat transfer can be direct, if with the same Carrying gas two successive cycle processes in superimposed temperature ranges be carried out, or an indirect, if the heat similar to that in known Heat exchangers between the strands is exchanged or if, as an additional Link, for heat transfer of the circuit of a heat carrier, for. B. Hot water, is interposed.
Die Bilder I bis 6 sind Prinzipskizzen; sie veranschaulichen die erfindungsgemäße Nutzung der pneumatischen Förderanlage. Bild I und 2 gehören zu einer Kälteanlage; auf der Strecke 3-4 wird das Traggas gekühlt; derEckpunkt4 imWärmediagramm liegt in der Förderstrecke, Punkt I im Abscheider. Figures I to 6 are schematic sketches; they illustrate that Use of the pneumatic conveyor system according to the invention. Picture I and 2 belong to a refrigeration system; the lifting gas is cooled on the route 3-4; the corner point 4 in the heat diagram lies in the conveyor line, point I in the separator.
Bild 3 und 4 zeigen das Schema einer Förderanlage als Wärmepumpe; sie arbeitet mit Druckluft, damit die Verdichtungswärme genutzt werden kann; eine Kombination von Kühlanlage und Wärmepumpe bringen die Bilder 5 und 6, und zwar für geschlossenen Traggaskreislauf. In diesem Fall genügt ein Gebläse. Fig. 3 and 4 show the scheme of a conveyor system as a heat pump; it works with compressed air so that the heat of compression can be used; one Combination of cooling system and heat pump are shown in Figs. 5 and 6 for closed carrier gas circuit. In this case a fan is sufficient.
In der Annäherung an den Carnotprozeß im Wärmediagramm kommt die hohe (Ausbeute zum Ausdruck. In the approach to the Carnot process in the heat diagram comes the high (yield express.
In den Bildern bedeuten a Aufgabestelle für das Fördergut, b Förderleitung, c Abscheider, d Gebläse, e (Sammel-) Rohrleitung nach dem Abscheider, f Zuführ- bzw. Rückführleitung bei geschlossenem Kreislauf, g Kühlwassermantel. In the pictures, a means the loading point for the material to be conveyed, b the conveying line, c separator, d fan, e (collecting) pipe after the separator, f feed or return line for a closed circuit, g cooling water jacket.
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1951
- 1951-05-30 DE DEM9679A patent/DE903076C/en not_active Expired
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