Kosten- und Prozessoptimierung in der Trockenpartie VGP Tagung ...

Kosten- und Prozessoptimierung in der Trockenpartie
VGP Tagung in Gernsbach - 10.Mai 2010

Agenda
‣ Vorstellung Albany International
‣ Kostenübersicht in einer Papierfabrik
‣ Entwässerungsprozess in der Papiermaschine
‣ Trockenpartie
‣ Haubenluftsysteme
‣ Fallbeispiele aus der Praxis
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Produktionsstätten in Europa
Formiersiebe
Sélestat (Frankreich)
Halmstad (Schweden)
Pressfilze
Göppingen (Deutschland)
Halmstad (Schweden)
Trockensiebe
Sélestat (Frankreich)
Göppingen (Deutschland)
Joint venture
St Petersburg (Russland)
Process Belts
Bury (UK)
Halmstad (Schweden)
Service-Zentrum
Neuhausen (Schweiz)
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Servicemöglichkeiten in der Trockenpartie
Klimamessung
Stillstandsservice
Schrumpfungsmessung
Infrarot Wärmebildanalyse
Erstellung einer Haubenbilanz
Installationsunterstützung
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Agenda
‣ Vorstellung Albany International
‣ Kostenübersicht in einer Papierfabrik
‣ Entwässerungsprozess in der Papiermaschine
‣ Trockenpartie
‣ Haubenluftsysteme
‣ Fallbeispiele aus der Praxis
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Kostenübersicht in einer Papierfabrik (Ø 2009)
6%
7%
Rohstoffe
14%
Chemikalien
9%
9%
63%
Energie
Labor
Sonstige
Materialien
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Kostenübersicht in einer Papierfabrik (Ø 2009)
Zeitungsdruck
Schreib- & Druckpapiere
15%
Energy
12%
Energy
Rohstoffe Chemikalien Energie Labor Sonstige
Materialien
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Kostenübersicht in einer Papierfabrik (Ø 2009)
Die Energiekosten liegen in der
Regel zwischen 10 und 40% der
Gesamtkosten
Papier Qualität
Dampf
kWh/t
Strom
kWh/t
Ratio
Dampf/Strom
%
Beispiele von typischen Stromund
Dampfverbräuchen bei der
Herstellung verschiedenster
Papiersorten
Die Zahlen beinhalten Strom- und
Heizenergieverbräuche die durch
Papiermaschinenantriebe,
Pumpen, Ventilatoren, Ventile,
Rohre, Siebe, Zylinder und das
Vakuumsystem erzeugt werden.
Zeitungsdruck 1500 630 70/30
Holzhaltig
ungestrichen
Holzhaltig
gestrichen
Holzfrei
ungestrichen
1528 680 69/31
1417 820 63/37
2000 670 75/25
Holzfrei gestrichen 2139 900 70/30
Tissue
(Gas extra,
Gasverbrauch
~800-1400 kWh/t)
1056 1050 50/50
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Agenda
‣ Vorstellung Albany International
‣ Kostenübersicht in einer Papierfabrik
‣ Entwässerungsprozess in der Papiermaschine
‣ Trockenpartie
‣ Haubenluftsysteme
‣ Fallbeispiele aus der Praxis
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Entwässerungsprozess in der Papiermaschine
Trockengehalte nach den einzelnen Sectionen
Stoffauflauf Siebpartie
0,5 – 1,5% 15 - 22%
Entwässerungsrate
~ 96 %
Pressenpartie
42 - 54%
Entwässerungsrate
~ 3 %
Trockenpartie
92 - 96%
Entwässerungsrate
~ 1 %
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Entwässerungsprozess in der Papiermaschine
Kostenfaktoren zur
Entfernung des
Wassers
Der größte Anteil der
Energie wird in der
Trockenpartie eingesetzt –
der letzte Anteil des
Wassers muss hier extrem
kostenintensiv entfernt
werden
Sieb- Pressen- Trockenpartie
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Agenda
‣ Vorstellung Albany International
‣ Kostenübersicht in einer Papierfabrik
‣ Entwässerungsprozess in der Papiermaschine
‣ Trockenpartie
‣ Haubenluftsysteme
‣ Fallbeispiele aus der Praxis
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Trockenpartie Drei Elemente der Trockenpartie
Drei Elemente sind für die Trocknung in der Trockenpartie entscheidend.
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Trockenpartie Drei Elemente der Trockenpartie
Drei Elemente sind für die Trocknung in der Trockenpartie entscheidend.
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Trockenpartie Drei Elemente der Trockenpartie
Drei Elemente sind für die Trocknung in der Trockenpartie entscheidend.
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Trockenpartie Drei Elemente der Trockenpartie
Drei Elemente sind für die Trocknung in der Trockenpartie entscheidend.
Trocknungsprozess
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Trockenpartie Drei Elemente der Trockenpartie
Drei Elemente sind für die Trocknung in der Trockenpartie entscheidend.
Trocknungsprozess
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Trockenpartie Empfehlungen für Trockenpartien
Aufteilung der Energieverbräuche in der Trockenpartie an einer gut laufenden PM
‣ Papieraufheizung ist eine Funktion zur Steuerung der Papierbahntemperatur und
Vermeidung von jeglicher Überhitzung am Ende der PM
‣ Dampfblaskästen in der Pressenpartie, die die Papierbahn erhitzen um die
Wasserentfernung in der Pressenpartie zu erhöhen, können deutliche Energieeinsparungen
in der Trockenpartie zur Folge haben
Reduzierung von 1% Wasser nach der Presse
Reduzierung von 4% Trocknungsenergie
‣ Die Energie, die Erforderlich ist um Wasser aus dem Papier zu verdampfen ist im
Wesentlichen konstant und kann nicht so einfach verändert werden.
‣ Zulufttemperaturen von 82 – 93°C sind Empfehlenswert für eine optimale Wirkungsweise
‣ Das größte potenzial für Energieverluste in der Trockenpartie ist das Entweichen von
Dampf in die Atmosphäre oder in den Wärmetauscher. Dampf- und Kondensatsysteme
sollten so konstruiert sein, das sie unter Produktionsbedingungen keine Dampfentweichungen
zulassen.
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Trockenpartie Empfehlungen für Trockenpartien
Haubenbilanz
Trocknungseffizienz
Dampf &
Kondensat
Beschreibung
Offene Haube 25 – 35 %
Mittel geschlossene Haube 70 – 75 %
Hoch geschlossene Haube 65 – 75 %
Ratio(H 2 O) Abluft / Verdampft über 1,3 : 1
Empfehlung
Zuluft Temperatur 82 - 93 °C , 95 ± 5 °C
Zuluft Feuchte
Abluft Feuchte
Dampfverbrauch
(kg Dampf / kg verdampftes
Wasser
unter 20 g H 2 O / kg trockene Luft
130 - 170 g H 2 O / kg trockene Luft
Hitzetransfer vs. Zylinder ΔT (Dampf-Zylinder) = 25 - 30 °C
Taschenfeuchte
Taschenluftgeschwindigkeit
Dampfqualität
1,3
Abs. Feuchte: unter 200 g H 2 O / kg tr.
Luft
Rel. Feuchte: unter 70%
über 61 m/min
Dampftemperatur
= [Sättigungstemp.] + 5 - 10 °C (± 2 °C)
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Trockenpartie Empfehlungen für Trockenpartien
gH 2 O/kg tr. Luft
Feuchteaufnahmevermögen der Luft
in Abhängigkeit ihrer Temperatur
1400
1300
1200
1100
1000
900
800
700
600
500
400
300
200
100
0
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
Lufttemperatur °C
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Trockenpartie Luftströmung in der Trockenpartie
Die meiste Verdampfung findet in den Taschen, zwischen oberen
und unteren Zylinder im freien Zug statt.
Papier erhitzt sich
Papier kühlt sich ab
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Trockenpartie Luftströmung in der Trockenpartie
Oben / Unten bespannte Gruppen
Luftschicht die vom Trockensieb
mitgeschleppt wird
Am auslaufenden Nip
wird die Luft in die
Tasche gepumpt
Am einlaufenden Nip
wird die Luft aus der
Tasche gepumpt
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Trockenpartie Luftströmung in der Trockenpartie
Sieb
Papier
Querströmende Luft
verursacht Randflattern
Bahn hat die Tendenz mit dem
Zylinder mitzulaufen
Luft zwischen Papier
und Sieb verursacht
Blasen
Luftströmung durch das
Trockensieb
Zentrifugalkräfte wirken
auf die Papierbahn
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Trockenpartie Luftströmung in der Trockenpartie
Querströmung der Haubenluft bei ungleich hoher Nullpunkt-Linie
Nullpunkt FS
Nullpunkt TS
Faltenbildung
und Abrisse
vorprogrammiert
Querströmung Luft
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Trockenpartie Luftströmung in der Trockenpartie
Hauben Null Linie (Nullpunkt)
Der Nullpunkt
‣ Beschreibt das Niveau, bei dem sich der Haubendruck von Unterdruck (Hallenluft strömt in die
Haube) zum Überdruck (Haubenluft strömt in die Halle) ändert
‣ Idealerweise liegt das Niveau am oberen Auftrittspunktes der Papierbahn auf den Zylinder,
mindestens aber am unteren Rand der geöffneten Haubentore
Null Linien Kontrolle – Haubenluftbilanz
‣ Hohe Haubenbilanz bedeutet niedriger Nullpunkt
‣ Reduzierung der Haubenzuluft erhöht den Nullpunkt
‣ Steigerung der Haubenabluftkapazität erhöht den
Nullpunkt
‣ Dichtichkeit der Haube im Keller
Null-Linie
Null-Linie in der Trockenpartie
Geschlossene Haube
Eine gut abgedichtete Haube im Keller ist unbedingt
erforderlich um einen hohen Nullpunkt zu erreichen. Alle
Tore müssen geschlossen und und gut abgedichtet sein.
Nur ein offenes Tor lässt den Nullpunkt schon fallen.
Kellereinhausung
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Trockenpartie Luftströmung in der Trockenpartie
Parameter die Einfluss auf den Energieverbrauch in der Trockenpartie haben
Abluftfeuchte (Menge Haubenabluft)
Menge an Falschluft in die Haube (Verhältnis zwischen Abluft und Zuluft)
Mechanischer Zustand der Haube
Funktion der Wärmetauscher
Zuluft Temperatur
Haubenabluft
Haubenzuluft
Falschluft über Öffnungen in der Haube
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Trockenpartie Luftströmung in der Trockenpartie
Trockensieb
Papierbahn
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Trockenpartie Luftströmung in der Trockenpartie
Effizientere Trocknung durch
Aeropulse
1 & 2
Trocknung auf dem Zylinder
1. Verbesserter Wärmetransfer
3
2. Ventilation durch das Trockensieb
4
Taschenbelüftung
3. Aktive Ventilation durch das Sieb
4. Verstärkte Ventilation durch höheren
Durchsatz trockener Luft
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Trockenpartie Luftströmung in der Trockenpartie
Effizientere Trocknung durch
Aeropulse
Die neueste Generation Aeropulse wurde entwickelt um die Möglichkeit der
Energieeinsparungen weiter zu verbessern. Das neue Aeropulse ermöglicht einen
höheren Hitzetransfer und bessere Wiederstandsfähigkeit gegenüber Verschmutzung.
Papierseite
Rückseite
Kurze und gerade Kanäle durch das
Trockensieb, machen es noch effektiver
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Agenda
‣ Vorstellung Albany International
‣ Kostenübersicht in einer Papierfabrik
‣ Entwässerungsprozess in der Papiermaschine
‣ Trockenpartie
‣ Haubenluftsysteme
‣ Fallbeispiele aus der Praxis
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Haubenluftsysteme
‣ Verbesserte Runnability
‣ Effiziente Trocknung
‣ Bessere Energieeffizienz
‣ Bessere Arbeitsbedingungen
‣ Verbessert die Papierqualität
‣ Niedrigere Umwelteinflüsse
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Haubenluftsysteme
Wärmetauscher
Zuluftgebläse
Zirkulationsluftkanal
Luftsystem für
Blaskästen
Abluftgebläse
Abluftkanal
Zuluftkanal
PressRun
Luftsystem
Taschenlüfter
Runability Systeme
Blaskästen für SingleRun Gruppen
Runability Systeme (z.B. PressRun)
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Haubenluftsysteme
Typisches System eines Wärmetauschers
AHR
Prozesswasser
Luft zur
Maschinenhalle
Frischluft
Schalldämpfer
AHR
AHR-Zirkulationswasser
Reinigungsspritzrohr /
Tropfenabscheider
Luft aus der
Maschinenhalle
CHR
Abluft
AHR (Luft zu Wasser)
AHR (Luft zu Waser)
Haube
Dampfschlange
Haubezuluft
Ventilator
Schalldämpfer
Reinigungsspritzrohr /
Wasserfänger
CHR (Luft zu Luft)
CHR (Luft zu Luft)
Wanne
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Haubenluftsysteme
Vorteile eines Wärmetauschers
Wiedergewonnene Wärme ersetzt Pimärenergie
> Kosteneinsparung
Der Prozess ist um so geschlossener um so mehr verdampftes Wasser
ins System zurückkehrt
> Niedrigerer Wasserverbrauch
Wasserdampf kondensiert aus der Abluft
> Reduzierte Abluftschwaden
Niedrigere Wasserfracht in die Atmosphäre
> Kein Gefrieren im Winter
Der Wärmetauscher dient auch als Schalldämpfer
> Weniger Bedarf für Schalldämmumg
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Haubenluftsysteme
Erfüllt der Wärmetauscher die heutigen Anforderungen?
‣ 50 - 60 % der Energie in der Haubenabluft kann wiedergewonnen werden
‣ Wasser kann ohne zusätzlichen Dampf auf 50 – 55 °C erhitzt werden
‣ Die Haubenzuluft kann auf 50 – 55 °C
erwärmt werden (weitere Erhitzung über
Dampfschlange)
Produktion 53,8 t/h
Verdampfung 60,8 t H 2 O/h
Bahnbreite 9,0 m
Länge Trockenpartie 105 m
Abluft
22,7 MW
‣ In kälteren Gegenden kann die komplette
Hallenluft über die Wärmerückgewinnung
erhitzt werden
‣ Eine bessere Ausnutzung der
Wärmerückgewinnungsanlage schafft
Möglichkeiten zur Erstellung von
Wasserkreisläufen und Optimierung von
Herstellungsparametern
Papier
4,9 MW
50 °C–45 %
Falschluft
144 t tr. Luft/h
28 °C
3,2 MW
Kondensation
8,4 MW
Andere Verluste
6,5 MW
Abluft
421,2 t tr. Luft / h
82 °C – 160 g H 2 O / tr. Luft
59,5 MW
Trockenpartie
Verdampfung 60,8 H 2 O / h
Dampf
66,6 t/h
55,2 MW
Strom
(Ventilatoren und Antriebe)
5,8 MW
2,8 MW
zur Zuluft 2,6 MW
Papier
2,4 MW
90 °C – 92 %
10,5 MW
95 °C
Zuluft vom
Wärmetauscher
277,2 t tr. Luft/h
28 °C
5,1 MW
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Agenda
‣ Vorstellung Albany International
‣ Kostenübersicht in einer Papierfabrik
‣ Entwässerungsprozess in der Papiermaschine
‣ Trockenpartie
‣ Haubenluftsysteme
‣ Fallbeispiele aus der Praxis
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Beispiele aus der Praxis
Energiekosten Strom-Dampf bei verschiedenen Taupunkttemperaturen in
der Abluft
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Beispiele aus der Praxis 1
Zeitungsdruck - 1300 m/min - AB 7,25 m
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Beispiele aus der Praxis 1
Lufttemperatur und Feuchtegehalt in den einzelnen Luftkanälen
Haubenzuluft 1 mit 90,1 °C - 12,91 gH 2
O/kg tr. Luft - 2,92 % rel. - 17,88 °C Taupkt.
Haubenzuluft 2 mit 99,4 °C - 12,95 gH 2
O/kg tr. Luft - 2,08 % rel. - 17,93 °C Taupkt.
Haubenabluft
1. TG mit 65,3 °C - 102,71 gH 2
O/kg tr. Luft - 56,49 % rel. - 52,94 °C Taupkt.
Haubenabluft 1 - T mit 67,9 °C - 94,82 gH 2
O/kg tr. Luft - 46,99 % rel. - 51,53 °C Taupkt.
Haubenabluft 2 - T mit 71,4 °C - 97,98 gH 2
O/kg tr. Luft - 41,54 % rel. - 52,11 °C Taupkt.
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Beispiele aus der Praxis 1
Feuchtegehalt in den Taschen der Trockenpartie
500
475
450
425
400
375
350
325
300
275
250
225
200
175
150
125
100
75
50
25
0
1
o.
2 3 4 5 6
u.
Absolute und relative Luftfeuchte in den Taschen
g H 2 O/kg tr. Luft abs. Feuchte rel. Feuchte
%
1. SR 2. SR 3. SR 4. o/u 5. o/u
Empfohlenes
Maximum
7 8 9 10 11 12
u.
13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 K1
u.
u.
VIB
Zylinder-Nr.
100
95
90
85
80
75
70
65
60
55
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
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40

Höhe über Maschinenboden [cm]
Beispiele aus der Praxis 1
Nullpunktlage in der Trockenpartie
200
180
160
140
120
100
80
60
40
20
Strömungsrichtung der
Luft quer durch die
Taschen
0
2
6
12
17
22
27
32
38
gemessen in Höhe von Zylinder Nr.
43
49
F
T
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41

Beispiele aus der Praxis 1
Trockenpartie
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42

Beispiele aus der Praxis 2
LWC - 1300 m/min - AB 7,45 m
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43

Beispiele aus der Praxis 2
Lufttemperatur und Feuchtegehalt in den einzelnen Luftkanälen
Heißluft 1 oben mit 105,0 °C 22,55 g H 2 O abs. 2,92 % rel. 26,77 °C Taupkt.
Heißluft 1 unten mit 115,0 °C 14,28 g H 2 O abs. 1,34 % rel. 19,45 °C Taupkt.
Heißluft 2 oben mit 112,4 °C 15,66 g H 2 O abs. 1,60 % rel. 20,90 °C Taupkt.
Heißluft 2 unten mit 107,8 °C 20,28 g H 2 O abs. 2,40 % rel. 25,04°C Taupkt.
Heißluft 3 mit 106,7 °C 20,75 g H 2 O abs. 2,55 % rel. 25,41 °C Taupkt.
Transfersaugkasten mit 76,0 °C 102,07 g H 2 O abs. 35,43 % rel. 52,83 °C Taupkt.
Abluft Saugwalzen mit 77,4 °C 110,18 g H 2 O abs. 35,69 % rel. 54,19 °C Taupkt.
Haubenabluft 1 mit 84,3 °C 122,61 g H 2 O abs. 29,60 % rel. 56,00 °C Taupkt.
Haubenabluft 2 mit 88,9 °C 123,11 g H 2 O abs. 24,85 % rel. 56,14 °C Taupkt.
Haubenabluft 3 mit 93,9 °C 130,82 g H 2 O abs. 21,61 % rel. 57,21 °C Taupkt.
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Beispiele aus der Praxis 2
Feuchtegehalt in den Taschen der Trockenpartie
Relative und absolute Luftfeuchtigkeiten in den Taschen
g H 2 O/kg tr. Luft abs. Feuchte rel. Feuchte
%
500
475
450
425
400
375
350
325
300
275
250
225
200
175
150
125
100
75
50
25
0
1
o.
1. SR 2. SR
3. SR
4. o/u
5. o/u
2 3 4 5 6 7 8
u.
9 101112131415 16
u.
171819202122232425 26
u.
Zylinder-Nr.
Empfohlenes
Maximum
2728293031323334353637 383940414243444546474849
u.
100
95
90
85
80
75
70
65
60
55
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
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45

Höhe über Maschinenboden [cm]
Beispiele aus der Praxis 2
Nullpunktlage in der Trockenpartie
250
200
150
100
50
0
Strömungsrichtung
der Luft quer durch
die Taschen
1
5
9
13
17
21
25
30
36
41
45
gemessen in Höhe von Zylinder Nr.
49
T
F
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46

Beispiele aus der Praxis 2
Trockenpartie
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Beispiele aus der Praxis 3
Wellpappenrohpapier – 730 m/min – AB 2,30 m
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Beispiele aus der Praxis 3
Lufttemperatur und Feuchtegehalt in den einzelnen Luftkanälen vor
Umbau der Haube
Unterwind Zuluft 1 mit 90,2 °C 2,86 g H 2 O abs. 0,65 % rel.
Unterwind Zuluft 2 mit 101,7 °C 1,69 g H 2 O abs. 0,25 % rel.
Haubenabluft 1 mit 78,3 °C 113,17 g H 2 O abs. 35,19 % rel.
Haubenabluft 2 mit 79,8 °C 108,37 g H 2 O abs. 31,90 % rel.
Haubenabluft 3 mit 68,9 °C 59,60 g H 2 O abs. 29,37 % rel.
Haubenabluft 4 mit 61,7 °C 52,03 g H 2 O abs. 36,20 % rel.
Außenluft mit 10,5 °C 4,66 g H 2 O abs. 59,21 % rel.
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Beispiele aus der Praxis 3
Lufttemperatur und Feuchtegehalt in den einzelnen Luftkanälen nach
Umbau der Haube
Unterwind Zuluft 1 mit 89,0 °C - 1 °C 4,91 g H 2 O abs. 1,17 % rel.
Unterwind Zuluft 2 mit 87,5 °C - 14 °C 5,55 g H 2 O abs. 1,40 % rel.
Haubenabluft 1 mit 78,9 °C +- 0 °C 131,61 g H 2 O abs. + 18 g H 2 O abs. 39,01 % rel.
Haubenabluft 2 mit 80,7 °C +- 0 °C 116,89 g H 2 O abs. + 8 g H 2 O abs. 32,85 % rel.
Haubenabluft 3 mit 69,0 °C +- 0 °C 56,96 g H 2 O abs. - 3 g H 2 O abs. 28,40 % rel.
Haubenabluft 4 mit 70,2 °C + 8 °C 57,46 g H 2 O abs. + 5 g H 2 O abs. 27,24 % rel.
Außenluft mit 20,3 °C +10 °C 6,03 g H 2 O abs. + 1 g H 2 O abs. 40,78 % rel.
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50

Beispiele aus der Praxis 3
Feuchtegehalt in den Taschen der Vortrockenpartie
500
475
450
425
400
375
350
325
300
275
250
225
200
175
150
125
100
75
50
25
0
Relative und absolute Luftfeuchtigkeiten in den Taschen
g H 2 O/kg tr. Luft abs. Feuchte rel. Feuchte
%
1. o/u 2. o/u
3. o/u
1 o. 2 3 4 5 6 7 o. 8 9 10 11 12 13 14 15 o. 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Zylinder-Nr.
Empfohlenes
Maximum
Gernsbach, 10. Mai 2010 | Jörg Nußstein-Böge | Application Engineer Dryer Fabrics
100
95
90
85
80
75
70
65
60
55
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
51

Höhe über Maschinenboden [cm]
Beispiele aus der Praxis 3
Nullpunktlage in der Trockenpartie
180
175
170
165
160
155
150
145
140
135
1
3
6
9
12
gemessen in Höhe von Zylinder Nr.
15
18
21
F
T
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52

Beispiele aus der Praxis 3
Trockenpartie
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53

Vielen Dank
Gernsbach, 10. Mai 2010
Jörg Nußstein-Böge | Application Engineer Albany Dryer Fabrics
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