BE1010922A6

BE1010922A6 - Werkwijze en inrichting voor het koelen van lucht.

Info

Publication number: BE1010922A6
Application number: BE9700136A
Authority: BE
Original assignee: Hecke Antonius Van; Berben Ernest
Priority date: 1997-02-13
Filing date: 1997-02-13
Publication date: 1999-03-02
Also published as: EP0859203A2; EP0859203A3

Abstract

Werkwijze voor het koelen van lucht, daardoor gekenmerkt dat zij bestaat in, enerzijds, het koelen van een luchtstroom (11) door deze doorheen een primaire kanalisatie (3) van een warmtewisselaar (2) te sturen en, anderzijds, het in een secundaire kanalisatie (4) van deze warmtewisselaar (2) verdampen van vloeistof (6), meer speciaal water, met behulp van een hulpluchtstroom (12) die afgetakt is van de luchtstroom (11) die de primaire kanalisatie (3) verlaat.

Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  Werkwijze en inrichting voor het koelen van lucht. 



  Deze uitvinding heeft betrekking op een werkwijze en inrichting voor het koelen van lucht. 



  In de eerste plaats beoogt de uitvinding een werkwijze en inrichting die bijzonder geschikt zijn voor het koelen van stallen, doch meer algemeen kan de uitvinding ook in andere toepassingen worden aangewend. 



  Klassiek wordt voor het koelen van lucht gebruik gemaakt van compressie-koelinrichtingen. Dergelijke compressiekoelinrichting hebben echter als nadeel dat zij veel energie verbruiken. 



  In het geval dat zeer grote stallen dienen te worden gekoeld, heeft dit niet alleen als nadeel dat veel energie wordt verbruikt, doch ook een dure hoogspanningscabine, om in voldoende energietoevoer te kunnen voorzien, dient te worden geïnstalleerd. 



  De uitvinding beoogt dan ook een werkwijze en inrichting waarmee deze nadelen worden uitgesloten, met andere woorden waarmee lucht op een relatief goedkope wijze, met weinig energieverbruik, zeer doeltreffend kan worden gekoeld. 



  Hiertoe betreft de uitvinding een werkwijze voor het koelen van lucht, daardoor gekenmerkt dat zij bestaat in, enerzijds, het koelen van een luchtstroom door deze doorheen een primaire kanalisatie van een warmtewisselaar te sturen en, anderzijds, het in een secundaire kanalisatie van deze warmtewisselaar verdampen van vloeistof, meer speciaal water, met behulp van een hulpluchtstroom die afgetakt is 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 van de luchtstroom die de primaire kanalisatie verlaat. De te verdampen vloeistof wordt hierbij op de wanden van de secundaire kanalisatie gesproeid of verstoven. 



  Doordat in de secundaire kanalisatie een koeling geschiedt door het verdampen van het water, ontstaat in deze kanalisatie een koeleffect tot op nagenoeg de natteboltemperatuur, die het voordeel biedt dat een aanzienlijk koeleffect in de warmtewisselaar kan worden gerealiseerd, zelfs met een relatief gering debiet van de hulpluchtstroom. 



  Volgens de uitvinding geniet het de voorkeur dat gebruik wordt gemaakt van een platenwarmtewisselaar. Hierdoor ontstaat het voordeel dat zeer grote verdampingsoppervlakken ontstaan, waardoor de hulpluchtstroom tot een minimum kan worden beperkt en weinig energieverliezen optreden. Het gebruik van een warmtewisselaar met platen biedt ook het voordeel dat gemakkelijk grote oppervlakken door middel van 
 EMI2.1 
 éénzelfde sproei-inrichting kunnen worden bevochtigd, zodat in veel toepassingen reeds één warmtewisseleenheid kan vol- staan en er geen noodzaak bestaat om verschillende eenheden achter elkaar te koppelen. 



  Bij voorkeur wordt het vocht op de platen gesproeid, respectievelijk verstoven, met druppeltjes met afmetingen in de orde van grootte van 100 ä 300 micrometer, wat het beste verdampingseffect oplevert. 



  In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm wordt de hulpluchtstroom gekoeld en/of gedroogd, alvorens hij door de secundaire kanalisatie wordt geleid. Hierdoor kan de lucht van de hulpluchtstroom meer vocht opnemen, wat de verdamping van de vloeistof bevorderd. 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 De uitvinding heeft eveneens betrekking op een inrichting voor het koelen van lucht die toelaat om de voornoemde werkwijze te realiseren.

   Deze inrichting bestaat uit een platenwarmtewisselaar met een primaire kanalisatie en een secundaire kanalisatie ; sproeimiddelen die vloeistof op de wanden van de secundaire kanalisatie brengen om zodoende door verdamping een koeleffect te   creëren ;   leidingen die voorzien in een hoofdcircuit door de primaire kanalisatie en een nevencircuit door de secundaire kanalisatie, waarbij het nevencircuit een aftakking vormt op het hoofdcircuit, stroomafwaarts van de primaire kanalisatie ; en middelen om de voornoemde luchtstroom en hulpluchtstroom te creëren. 



  In de meest voorkeurdragende uitvoeringsvorm zijn de platen van de platenwarmtewisselaar zodanig opgesteld of uitgevoerd dat de secundaire kanalisatie volgens de stromingsrichting vernauwt. Meer speciaal geniet het de voorkeur dat de platen spievormig staan opgesteld. Hierdoor wordt verkregen dat de vloeistof gemakkelijk over het volledige oppervlak van de platen kan worden gesproeid zonder dat de sproeiers daartoe tussen de platen dienen gemonteerd te zijn. 



  Met het inzicht de kenmerken volgens de uitvinding beter aan te tonen, zijn hierna als voorbeelden zonder enig beperkend karakter enkele voorkeurdragende uitvoeringsvormen beschreven, met verwijzing naar de bijgaande tekeningen, waarin : figuur 1 schematisch een inrichting volgens de uitvinding weergeeft ; figuur 2 de warmtewisselaar uit de inrichting van figuur 1 in perspectief weergeeft, eveneens geschematiseerd ;

   

 <Desc/Clms Page number 4> 

 figuur 3 het verloop van temperatuur en vochtigheid in een diagram verduidelijkt, voor de inrichting van figuur   1 ;   figuur 4 schematisch een variante weergeeft van de inrichting van figuur   1 ;   figuur 5 het verloop van temperatuur en vochtigheid in een diagram verduidelijkt, voor de inrichting van figuur   4 ;   figuur 6 schematisch nog een variante weergeeft van de inrichting van figuur   1 ;   figuur 7 het verloop van temperatuur en vochtigheid in een diagram verduidelijkt, voor de inrichting van figuur   6 ;   figuur 8 een variante weergeeft van de warmtewisselaar uit figuur   2 ;   figuur 9 een geschematiseerde doorsnede weergeeft volgens lijn IX-IX in figuur   8 ;

     figuur 10 op een grotere schaal een doorsnede weergeeft volgens lijn X-X in figuur 9, voor een andere uitvoeringsvorm ; figuren 11 en 12 op een kleinere schaal zichten weergeven volgens pijlen F11 en F12 in figuur 10. 



  Zoals weergegeven in de figuren 1 en 2 bestaat de inrichting 1 volgens de uitvinding hoofdzakelijk uit een warmtewisselaar 2, in dit geval een platenwarmtewisselaar met een primaire kanalisatie 3 en een secundaire kanalisatie   4 ;   sproeimiddelen 5 die zeer fijn verdeelde vloeistof 6 op de wanden van de secundaire kanalisatie 4 brengen om zodoende door verdamping een koeleffect te   creëren ;   niet weergegeven leidingen die voorzien in een hoofdcircuit 7 door de primaire kanalisatie 3 en een nevencircuit 8 door de secundaire kanalisatie   4,   waarbij het nevencircuit 8 een aftakking vormt op het hoofdcircuit 

 <Desc/Clms Page number 5> 

 7, waarvan het aftakpunt 9 zieh stroomafwaarts van de primaire kanalisatie 3 bevindt ;

   en middelen 10 om een luchtstroom 11 doorheen de primaire kanalisatie 3 en een hulpluchtstroom 12 doorheen de secundaire kanalisatie 4 te creëren. 



  De warmtewisselaar 2 bestaat uit een aantal naast elkaar gesitueerde platen 13-14, waartussen ruimtes 15-16 aanwezig zijn die afwisselend doorgangen vormen voor de luchtstroom 11 en de hulpluchtstroom 12. De ingangen, respectievelijk uitgangen van deze ruimtes 15-16 zijn zodanig gesitueerd dat, zoals weergegeven in de figuren, de luchtstroom 11 en de hulpluchtstroom 12 onderling kruiselings door de warmtewisselaar 2 gaan. 



  De middelen 10 om de luchtstroom 11 en de hulpluchtstroom 12 te creëren, bestaan in het weergegeven voorbeeld uit een gemeenschappelijke ventilator 17, doch het is duidelijk dat meerdere ventilators of dergelijke in het hoofdcircuit 7 en/of het nevencircuit 8 kunnen worden opgenomen. 



  De warmtewisselaar 2 is zodanig opgesteld dat de secundaire kanalisatie 4 zieh van boven naar onder uitstrekt. Onder de warmtewisselaar 2 is een vergaarbak 18 opgesteld voor het opvangen van naar beneden druipend vocht. 



  De voornoemde sproeimiddelen 5 bestaan uit een sproeier 19 die door middel van een pomp 20 of dergelijke wordt gevoed, die vloeistof 6, meer speciaal water, uit de vergaarbak 18 onttrekt. De vloeistof 6 in de vergaarbak 18 wordt op peil gehouden door een aansluiting op een toevoernet 21, bij voorkeur een leidingnet voor water. Het peil in de vergaarbak 18 kan hierbij worden geregeld door middel van een afsluiter 22 die bevolen wordt door een vlotter 23. 

 <Desc/Clms Page number 6> 

 De sproeier 19, die in werkelijkheid verschillende sproeimonden kan hebben, bevindt zieh boven het pakket van platen 13-14 en is zodanig uitgevoerd dat de betreffende vloeistof 6 verstoven wordt over het volledige oppervlak van de platen 13-14. 



  De werking van de inrichting   1,   alsmede de daarmee gepaard gaande werkwijze, bestaat erin dat door middel van de middelen 10 een luchtstroom 11 doorheen de primaire kanalisatie 3 wordt gestuurd. Deze luchtstroom 11 wordt opgesplitst in een hoofdluchtstroom 24 en een hulpluchtstroom 12. De hulpluchtstroom 12 voorziet in de verdamping van de door middel van de sproeimiddelen 5 op de platen 13-14 gesproeide vloeistof 6. 



  Het verkregen effect wordt verduidelijkt in het diagram van figuur 3, waarin in de abscis het watergehalte X in de lucht is uitgezet, terwijl in de ordinaat de temperatuur T is uitgezet. Verder zijn lijnen R van relatieve vochtigheid weergegeven, alsmede lijnen H van gelijke enthalpie. 



  De verschillende toestanden A, B en C die in het diagram van figuur 3 zijn aangeduid, zijn toestanden die zieh kunnen voordoen op de overeenstemmend aangeduide plaatsen A, B en C in figuur 1. Aan de platen 13-14 ontstaat een koeltemperatuur die de natteboltemperatuur in punt C van het diagram benadert. 



  In figuur 4 is een variante weergegeven waarbij tussen het voornoemde aftakpunt 9 en de secundaire kanalisatie 4 van de warmtewisselaar 2 een koeler 25 en een droger 26, die al dan niet gecombineerd zijn in   één   toestel, zijn opgenomen. 



  Bij voorkeur betreft het hierbij een klassieke koeler 25 die in een compressiekoeling voorziet. 

 <Desc/Clms Page number 7> 

 



  Zoals uiteengezet in de inleiding wordt hierdoor een betere verdamping verkregen van de vloeistof 6 die zich op de platen 13-14 bevindt, wat in een beter koeleffect resulteert. 



  De verschillende toestanden A, B en Cl, C2 en C3 die hierbij optreden, zijn schematisch in het diagram van figuur 5 afgebeeld. 



  In figuur 6 is een variante van de inrichting 1 weergegeven waarbij gebruik wordt gemaakt van een droger 27 in het nevencircuit 8 die voorzien is van een regenereerbaar droogmiddel, bijvoorbeeld silicagel. De uit deze droger 27 tredende lucht wordt bij voorkeur gekoeld alvorens zij wordt aangewend voor de verdamping van de vloeistof 6 in de secundaire kanalisatie 4. Hiertoe is in de warmtewisselaar 2 een hulpkanalisatie 28 aangebracht voor het koelen van de hulpluchtstroom 12. 



  Tijdens het in gebruik zijn van de inrichting 1 van figuur 6 worden in wezen toestanden A, B, Cl, C2 en C3 verkregen zoals aangeduid in het diagram van figuur 7. 



  Uit de diagrammen van figuren 3,5 en 7 is het duidelijk dat lagere natteboltemperaturen kunnen worden gerealiseerd met de uitvoeringen van figuren 6 en 7 dan dit het geval is met de uitvoering van figuur   1,   waardoor het uiteindelijke koeleffect merkelijk beter is. 



  In figuur 8 is schematisch een variante weergegeven waarbij de platen 13-14 spievormig staan opgesteld, zodanig dat de secundaire kanalisatie 4 volgens de stromingsrichting vernauwt. Hierdoor wordt verkregen dat de tussen de platen 13-14 gesproeide vloeistof 6 doeltreffend het volledige 

 <Desc/Clms Page number 8> 

 oppervlak van deze platen 13-14 kan bestrijken, zelfs wanneer de sproeier 19 zieh boven deze platen 13-14 bevindt. 



  Volgens de figuren 8 en 9 is de inrichting 1 eveneens voorzien van een element 29, zoals een geperforeerde plaat, voor het gelijkmatig verdelen van de lucht over de verschillende ruimtes 16 van de secundaire kanalisatie 4, waardoor de lucht optimaal wordt benut voor het verdampen en zodoende het debiet van de hulpluchtstroom 11 tot een minimum kan worden beperkt. 



  Figuur 9 maakt ook nog duidelijk hoe het geheel kan worden voorzien van leidingen of kanalen 30,31 en 32 om de toegevoerde luchtstroom 11, de hulpluchtstroom 12 en de hoofdluchtstroom 24 te geleiden. De hoofdluchtstroom 24 vormt hierbij het nuttige gedeelte aan gekoelde lucht. 



  In werkelijkheid zal de warmtewisselaar 2 uit een groot aantal platen 13-14 zijn opgebouwd, bijvoorbeeld in de orde van grootte van enkele tientallen. 



  Figuur 10 geeft nog een gedeelte van een praktische uitvoeringsvorm in doorsnede weer waarbij in de primaire kanalisatie 3 geleidingsmiddelen 33, in de vorm van ribben 34-35-36-37 zijn aangebracht die de lucht van de luchtstroom 11 naar het meest nauwe gedeelte 38 van de ruimtes 15 dwingen, om te bekomen dat een optimale warmte-overdracht ontstaat. De ribben 34-35 zijn hierbij aangebracht aan de platen 13. De ribben 36-37 zijn aangebracht aan de platen 14 en komen bij de montage van het geheel tussen de ribben 34-35 te zitten,   één   en ander zoals is aangeduid in de figuren 11 en 12. 

 <Desc/Clms Page number 9> 

 



  Volgens de uitvoeringsvormen van de figuren 10 tot 12 zijn in de secundaire kanalisatie 4 eveneens geleidingsmiddelen aangebracht die de kruiselingse doorstroming bevorderen en die in dit geval bestaan uit ribben 39-40. 



  De ribben 34-35-36-37-39-40 vormen eveneens verstevigingen voor de platen 13-14. 



  Volgens de uitvinding worden deze platen 13-14 aan hun randen in elkaar geklikt. Hierdoor kan een groot aantal moeilijke verbindingen worden uitgesloten. 



  De spievormige ruimtes 15-16 vertonen bij voorkeur aan hun smalste zijde een opening van ongeveer 2, 5 mm breed en aan hun breedste zijde een opening van ongeveer 7, 5 mm breed. 



  Opgemerkt wordt dat de uitvinding ook betrekking heeft op uitvoeringen waarbij slechts een gedeelte van de hulpluchtstroom via de aftakking wordt aangevoerd, en bijvoorbeeld het overige gedeelte via een afzonderlijke aanzuiging uit de omgeving wordt onttrokken. 



  De huidige uitvinding is geenszins beperkt tot de als voorbeeld beschreven en in de figuren weergegeven uitvoeringsvormen, doch dergelijke werkwijze en inrichting voor het koelen van lucht kunnen volgens verschillende varianten worden verwezenlijkt zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.

Claims

Conclusies.

1. - Werkwijze voor het koelen van lucht, daardoor gekenmerkt dat zij bestaat in, enerzijds, het koelen van een luchtstroom (11) door deze doorheen een primaire kanalisatie (3) van een warmtewisselaar (2) te sturen en, anderzijds, het in een secundaire kanalisatie (4) van deze warmtewisselaar (2) verdampen van vloeistof (6), meer speciaal water, met behulp van een hulpluchtstroom (12) die afgetakt is van de luchtstroom (11) die de primaire kanalisatie (3) verlaat.

2.-Werkwijze volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat een platenwarmtewisselaar (2) wordt aangewend.

3.-Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, daardoor gekenmerkt dat de te verdampen vloeistof (6) op de wanden van de secundaire kanalisatie (4) wordt gesproeid, respectievelijk verstoven.

4.-Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de vloeistof (6) in de warmtewisselaar (2) wordt gesproeid, respectievelijk verstoven, met druppeltjes met afmetingen in de orde van grootte van 100 ä 300 micrometer.

5.-Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de hulpluchtstroom (12) alvorens hij door de secundaire kanalisatie (4) wordt gestuurd, wordt gekoeld en/of gedroogd. <Desc/Clms Page number 11> 6.-Werkwijze volgens conclusie 5, daardoor gekenmerkt dat de hulpluchtstroom (12) wordt gekoeld en/of gedroogd door middel van een klassieke compressiekoeling.

7.-Werkwijze volgens conclusie 5, daardoor gekenmerkt dat de hulpluchtstroom (12) wordt gedroogd door middel van een droger met een regenereerbaar droogmiddel, bij voorkeur silicagel.

8.-Werkwijze volgens conclusie 7, daardoor gekenmerkt dat de hulpluchtstroom (12) na het drogen wordt gekoeld alvorens hij door de secundaire kanalisatie (4) wordt geleid, door hem eerst doorheen een hulpkanalisatie (28), die zich eveneens in de voornoemde warmtewisselaar (2) bevindt, te leiden.

9.-Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de luchtstroom (11) door de primaire kanalisatie (3) en de hulpluchtstroom (12) door de secundaire kanalisatie (4) kruiselings door de warmtewisselaar (2) worden geleid.

10.-Inrichting voor het koelen van lucht, die de werkwijze van één van voorgaande conclusies toepast, daardoor gekenmerkt dat zij bestaat uit een platenwarmtewisselaar (2) met een primaire kanalisatie (3) en een secundaire kanalisatie (4) ; sproeimiddelen (5) die vloeistof (6) op de wanden van de secundaire kanalisatie (4) brengen om zodoende door verdamping een koeleffect te creëren ; leidingen (30-31-32) die voorzien in een hoofdcircuit (7) door de primaire kanalisatie (3) en een nevencircuit (8) door de secundaire kanalisatie (4), waarbij het nevencircuit (8) een aftakking vormt op het hoofdcircuit (7), stroomafwaarts van de primaire kanalisatie (3) ; en <Desc/Clms Page number 12> middelen (10) om de voornoemde luchtstroom (11) en hulpluchtstroom (12) te creëren.

11.-Inrichting volgens conclusie 10, daardoor gekenmerkt dat in het nevencircuit (8), tussen het aftakpunt (9) en de secundaire kanalisatie (4) van de warmtewisselaar (2) een koeler (25) en droger (26) zijn opgenomen, waarbij voorzien wordt in een compressiekoeling.

12.-Inrichting volgens conclusie 10, daardoor gekenmerkt dat in het nevencircuit (8), tussen het aftakpunt (9) en de secundaire kanalisatie (4) van de warmtewisselaar (2) een droger (27) is opgenomen die voorzien is van een regenereerbaar droogmiddel.

13.-Inrichtng volgens conclusie 12, daardoor gekenmerkt dat de warmtewisselaar (2) is voorzien van een hulpkanalisatie (28) voor het koelen van de hulpluchtstroom (12) alvorens deze in de secundaire kanalisatie (4) wordt gebracht.

14.-Inrichting volgens een van de conclusies 10 tot 13, daardoor gekenmerkt dat de warmtewisselaar (2) is voorzien van platen (13-14) die zodanig zijn opgesteld of uitgevoerd dat de secundaire kanalisatie (4) volgens de stromingsrichting vernauwt.

15.-Inrichting volgens conclusie 14, daardoor gekenmerkt dat de warmtewisselaar (2) is voorzien van platen (13-14) die spievormig staan opgesteld.

16.-Inrichting volgens conclusie 15, daardoor gekenmerkt dat in de primaire kanalisatie (3) geleidingsmiddelen zijn aangebracht die de luchtstroom naar het meest nauwe <Desc/Clms Page number 13> gedeelte (40) dwingen en/of in de secundaire kanalisatie (4) geleidingsmiddelen zijn aangebracht die een kruiselingse doorstroming bevorderen.

17.-Inrichting volgens een van de conclusies 10 tot 16, daardoor gekenmerkt dat aan de ingang van de secundaire kanalisatie (4) een element (29) is aangebracht zoals een geperforeerde plaat voor het gelijkmatig verdelen van de lucht doorheen de secundaire kanalisatie (4).

18.-Inrichting volgens één van de conclusies 10 tot 17, daardoor gekenmerkt dat de secundaire kanalisatie (4) zieh van boven naar onder uitstrekt ; dat onder de warmtewisselaar (2) een vergaarbak (18) is opgesteld voor het opvangen van naar beneden druipende vloeistof (6) ; dat de sproeimiddelen (5) bestaan uit een sproeier (19) die door middel van een pomp (20) wordt gevoed die vloeistof (6) uit de vergaarbak (18) onttrekt ; en dat de vloeistof (6) in de vergaarbak (18) op peil wordt gehouden door een aansluiting op een toevoernet (21), bij voorkeur een leidingnet voor water.