Anhang 1

Berechnungsgrundlagen für Lösemitteldurchlauftrockner
(siehe auch „Grundsätze für die lüftungstechnische Berechnung von Kammertrocknern und Durchlauftrocknern“ (ZH 1/169))
Es soll bedeuten:
Gmax(g/h)Höchster Lösemitteldurchsatz; d. h. maximale Lösemittelmenge, die je Stunde in den Lösemitteldurchlauftrockner eingebracht wird bzw. im Lösemitteldurchlauftrockner freigesetzt wird.
Dmax, δ(m3/h)Höchster Lösemitteldampfdurchsatz; d. h. maximales Lösemitteldampfvolumen, das bei Trocknungstemperatur je Stunde in den Lösemitteldurchlauftrockner eingebracht wird oder in ihm freigesetzt wird.
Czul, δ(m3/m3)Höchstzulässige Lösemitteldampfkonzentration im Lösemitteldurchlauftrockner bei Trocknungstemperatur.
Qmin, δ(m3/h)Mindestabluft-Volumenstrom bei Trocknungstemperatur, gemessen unter Berücksichtigung der Strömungswiderstände im Lösemitteldurchlauftrockner und in den Luftleitungen.
M(g/mol)Molare Masse des Lösemittels bzw. mittlere molare Masse des Lösemittelgemisches; ist die Zusammensetzung des Lösemittelgemisches nicht bekannt, kann als Mittelwert 100 g/mol angesetzt werden, da das mittlere Molekulargewicht der Lösemittel zwischen 60 und 150 liegt. Da eine genaue Bestimmung meistens nicht möglich ist, muss mit dem Mittelwert 100 gerechnet werden. (Dies ist bei der Umrechnung der unteren Explosionsgrenze nicht zulässig).
δ(°C)Jeweilige Trocknungstemperatur (siehe Abschnitt 2.10).
U(g/m3)Untere Explosionsgrenze des Lösemittels bzw. des Lösemittelgemisches bei 20 °C (293 K). Sind die untere Explosionsgrenze nur als Volumenkonzentration in % (alte Bezeichnung Vol.-%) und auch die molare Masse des Lösemittelgemisches bekannt, so kann die Volumenkonzentration nach der Formel

Formel

umgerechnet werden (0,0241 m3/mol = Molvolumen bei 20 °C). Bei dieser Umrechnung darf für die molare Masse nicht der Mittelwert von 100 g/mol eingesetzt werden.
Uδ(g/m3)Untere Explosionsgrenze des Lösemittels bzw. des Lösemittelgemisches bei Trocknungstemperatur.
kzul Sicherheitsfaktor, der den zwischen höchstzulässiger Lösemitteldampfkonzentration im Lösemitteldurchlauftrockner und der unteren Explosionsgrenze des Lösemittels bzw. Lösemittelgemisches aufgrund der getroffenen Explosionsschutzmaßnahmen erforderlichen Sicherheitsabstand festgelegt.
Es ist kzul = 0,5 einzusetzen.
Bei Lösemitteldurchlauftrocknern mit Heizflächentemperaturen oberhalb der Grenztemperatur ist kzul = 0,25.
Siehe hierzu Abschnitt 4.2.4.5.
f Lüftungsbeiwert (f ≥ 1), der die Qualität der Luftführung berücksichtigt.
Der Lüftungsbeiwert ist mit 1 anzusetzen, sofern nicht aufgrund ungünstiger Luftführung Toträume entstehen können und somit ein größerer Beiwert erforderlich ist.
Die lüftungstechnische Berechnung der Lösemitteldurchlauftrockner ist nach folgenden Gleichungen durchzuführen:
Die maximale Lösemittelmenge, die je Stunde in den Lösemitteldurchlauftrockner eingebracht wird, wird bei gegebener Trocknungstemperatur auf das Lösemitteldampfvolumen Dmax, δ umgerechnet (0,0241 m3/mol = Molvolumen bei 20 °C):

Formel

Die höchstzulässige Lösemitteldampfkonzentration im Lösemitteldurchlauftrockner bei Trocknungstemperatur ergibt sich zu:

Formel

wobei die untere Explosionsgrenze bei Trocknungstemperatur aus der unteren Explosionsgrenze bei 20 °C errechnet werden kann nach:

Formel

Setzt man die Gleichung (3) in die Gleichung (2) ein, erhält man:

Formel

Der Mindestabluft-Volumenstrom ist bestimmt durch:

Formel

Der Mindestabluft-Volumenstrom bei Trocknungstemperatur ermittelt sich also bei vorgegebenem höchsten Lösemitteldurchsatz durch Einsetzen von Gleichungen (1) und (4) in Gleichung (5) nach

Formel

Daraus ergibt sich der höchste Lösemitteldurchsatz, der bei vorgegebenem Abluft-Volumenstrom in den Lösemitteldurchlauftrockner eingegeben werden darf, zu

Formel

Ist der Lösemitteldurchlauftrockner in Trocknungszonen (Lüftungsabschnitte) unterteilt, ist die vorstehende lüftungstechnische Berechnung für jede Zone unter Zugrundelegung der in dieser Zone je Stunde maximal freigesetzten Lösemittelmenge entsprechend durchzuführen. In vielen Fällen reichen zur Bestimmung des Abdampfverhaltens der Lösemittel die Angaben der Druckfarben- oder Beschichtungsstoffhersteller aus. In Zweifelsfällen sind die erforderlichen Daten durch Messungen zu ermitteln.
Berechnungsbeispiele für Lösemitteldurchlauftrockner
Berechnung des höchstzulässigen Lösemitteldurchsatzes
In einem Lösemitteldurchlauftrockner soll eine bedruckte Papierbahn bei einer Trocknungstemperatur von 150 °C getrocknet werden. Als Lösemittel wird dabei Testbenzin 145/200 eingesetzt. Der Mindestabluft-Volumenstrom beträgt 24 060 m3/h, gemessen bei Trocknungstemperatur.
Welche Menge an Testbenzin 145/200 darf stündlich maximal in den Lösemitteldurchlauftrockner eingebracht werden?
Als Sicherheitsfaktor ist kzul= 0,5 und als Lüftungsbeiwert f = 1 einzusetzen. Die untere Explosionsgrenze bei 20 °C (273 K) liegt für Testbenzin 145/200 bei einer Volumenkonzentration von 0,6 %, und die mittlere molare Masse ist 141.
Die Volumenkonzentration in % (Vol.-%) der unteren Explosionsgrenze wird in g/m3 umgerechnet:

Formel

Entsprechend Gleichung (7) ist dann

Formel

Somit dürfen stündlich maximal 239,25 kg Testbenzin 145/200 in den Lösemitteldurchlauftrockner eingebracht werden.