192278. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berenezés anyagoknak hőszivattyúval ellátott konvekciós szárítóban való szárításához
1 192 278 2 A találmány tárgya eljárás anyagoknak konvekciós szárítóban való szárítására, valamint berendezés az eljárás foganatosítására, amely eljárás során a szárítóközegként alkalmazott levegőt nedvességmentesítő hőszivattyúval készítik elő. Különböző anyagok szárítására ismeretesek olyan berendezések, amelyek a szárító teljes keringtetett légmennyiségét vagy a levegő részáramát nedvességmentesítő hőszivattyúval végzik. A szárító célszerű kialakítása esetén a környezeti hőmérséklettől függően kisebb vagy nagyobb mennyiségű hőfelesleg keletkezik a ventilátorok és hűtőközegsűrítők hajtásához szükséges teljesítményből eredően. Ezt a hőfelesleget el kell vezetni a környezetbe, hogy a szárítóban a hőmérséklet ne haladja meg a megkívánt értéket. Ezt a feladatot az ismert megoldásoknál a hűtőkörbe iktatott és a külső levegővel hűtött járulékos kondenzátor látja el. Ennek az ismert változatnak az a hiányossága, hogy a hőfelesleg csupán szenzíbilis és nem mint latens hő jut a környezetbe és így a szárítási eljárás tekintetében haszontalanul elvész. A nedvességmentesítő hőszivattyú hűtőközegének kiválasztása szárítóban egy szárítási programon belül túlnyomórészt szükséges hőmérsékletek alapján történik. így például faszárítás esetében R 12 (CC12F2 diklórdifluormetán) alkalmazása bizonyul előnyösnek, mivel ennek megengedhető üzemi hőmérséklete elegendő tág határokon belüli fanedvesség esetében is nedvességmentesítő hőszivattyúval való szárítás szárítási hőmérsékleteinek eléréséhez. Ezen túlmenően a berendezés költségei is mérsékeltek. Más esetekben azonban, pl. fának alacsony értékű végnedvességre való kiszárításához, a szárítási idő csökkentése érdekében a szárítási időszak vége felé célszerű a hőmérséklet növelése. Pessel, E. „Elektromos hőszivattyúk alkalmazása faszárításhoz - villamos hő technikai kihasználása” 1980-ban megjelent publikációjában (2. rész A86-A90 oldal) ilyen esetekre RÍ 14 hűtőközeg (C2C12F4 tetrafluordiklóretán) alkalmazását javasolja a nedvességmentesítő hőszivattyúkhoz. Ez azonban egyrészt az R 114-nek az R 12-vel szembeni lényegesen alacsonyabb értékű volumentrikus hűtőteljesítménye következtében megnöveli a hűtéssel kapcsolatos technikai költségeket, másrészt ezen hűtőközeg alkalmazása nagy szárítási tartományon belüli jellemzően jó tulajdonságaira tekintettel egyáltalán nem szükséges, és így a berendezés költségei nincsenek arányban a haszonnal, nevezetesen a szárítási idő lerövidülésével. A korábban említett hiányosság, vagyis az, hogy a hőfelesleg a szárítás szempontjából elvész, ennél a változatnál is fennáll. Ismeretesek anyagok szárítására olyan javasolt eljárások és berendezések, amelyek segítségével a szárítási hőmérséklet kiterjeszthető a hűtési folyamat megengedett hőmérsékletei fölé is. A technika állását tükröző ezen megoldásokban közös vonás, hogy kihasználják a keletkező hőfelesleget. Sőt ezen túlmenően járulékos hevítőkkel is el vannak látva, amelyek révén a megvalósítható szárítási programok nagymértékben változtathatóvá válnak. A technika állásához tartozó ezen megoldások megmutatják annak lehetőségét, hogy irányított légcserével és a nedvességmentesítési teljesítmény hőfelesleg felhasználásával vagy járulékos hevítő alkalmazásával akkor is növelhető, ha a nedvességmentesítő hőszivattyú nedvességmentesítési teljesítménye kisebb, mint az anyag által kibocsátott nedvesség. A megnevezett gazdasági szabadalmak leírásában ismertetett megoldások segítségével ugyan lehetségessé válik, hogy a szárítóban nagyobb legyen a hőmérséklet, mint amekkora a hűtési folyamathoz megengedhető és a szárító nedvességmentesítési teljesítménye is növelhető, azonban a berendezések költségigénye is viszonylag magas, míg elsősorban a szellőzőrendszerhez, a légáramlás fenntartásához tekintélyes mennyiségű energiára van szükség. A találmány kidolgozásával célunk az volt, hogy nedvességmentesítő hőszivattyúk alkalmazása és a berendezés költségigényének alacsony szinten tartása mellett a szárítási eljárást energetikailag kedvezőbbé tegyük. A találmány révén megoldandó feladatot abban jelöltük meg, hogy anyagok konvekciós szárítóban való szárítására olyan eljárást, az eljárás foganatosítására pedig olyan berendezést hozzunk létre, amelynek alkalmazásával a szárítóbeli hőmérséklet független a nedvességmentesítő hőszivattyú megengedett hűtési hőmérsékleteitől és/vagy a nedvességmentesítő szivattyún felüli nedvességmentesítés érhető el. A kitűzött feladatot a találmány szerint úgy értük el, hogy szárítási program függvényében a nedvességmentesítő hőszivattyúban nedvességmentesítendő nedves levegőhöz az elpárologtató előtt hűtőlégáramot vezetünk és a szárítórendszerből megfelelő nedveslégáramot vezetünk ki, miközben a nedvességmentesített légáramba és/vagy a szárítóba hevítő segítségével energiát táplálunk. A hűtő és távozó levegő mennyiségét, valamint a hevítő által betáplált energia mennyiségét az előírt szárítási programnak és a nedvességmentesítő hőszivattyú hűtőfolyamatának megengedett hőmérsékleteinek függvényében szabályozzuk. A hőfelesleg elszállítását a betáplált és távozó levegő entalpiakülönbsége adja meg. A nedvességmentesítő hőszivattyú méretezése célszerűen az elpárologtató előtt megengedhető léghőmérséklettel azonos vagy annál kisebb szárítási hőmérséklet melletti szárítás folyamatgörbéjének meghatározott tartományára történik, amelynél az anyagból kiszárított nedvességmennyíség nedvességmentesítő hőszivattyú azonos elpárologtatóján lecsapódó folyadékmennyiséggel. A legtöbb anyag szárítása esetén ez attól függően, hogy az 1. vagy 2. szárítási szakasz közül időbelileg, illetve a kiszárítandó folyadék mennyiségét tekintve melyik van túlsúlyban, közelebb vagy távolabb fekszik a szárítási folyamat jelleggörbéjének töréspontjától. Fa szárításakor ez általában a száltelítés tartományában van. Végül is ez a tény általában ahhoz vezet, hogy gyakran pl. az első szárítási szakaszban a nedvességmentesítő hőszivattyú nedvességmentesítési teljesítménye túlságosan kicsiny ahhoz, hogy az anyag által leadott összes nedvességet leválassza. Ezáltal a szárítási idő a szárítás fizikai törvényszerűségei által meghatározott mértéken felül meg-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
