BE1020355A3

BE1020355A3 - COMBINATION HEAT EXCHANGER AND DEVICE THAT IS EQUIPPED.

Info

Publication number: BE1020355A3
Application number: BE2011/0690A
Authority: BE
Inventors: Subodh Sharadchandra Patwardhan
Original assignee: Atlas Copco Airpower Nv
Priority date: 2011-11-28
Filing date: 2011-11-28
Publication date: 2013-08-06

Description

Combinatie-warmtewisselaar en inrichting daarmee uitgerust.Combination heat exchanger and equipment equipped with it.

De huidige uitvinding heeft betrekking op een combinatie-warmtewisselaar .The present invention relates to a combination heat exchanger.

Meer specifiek, in het toepassingsgebied van lucht- of gas-compressie, wordt er een grote hoeveelheid warmte opgewekt door het compressieproces, dat dikwijls maar niet altijd uit meerdere compressietrappen bestaat.More specifically, in the field of air or gas compression, a large amount of heat is generated by the compression process, which often but not always consists of several compression stages.

Lucht- of gascompressoren met meervoudige compressietrappen zijn doorgaans voorzien van tussenkoelers, ook interkoelers genoemd tussen twee compressietrappen die de temperatuur van het samengedrukte gas na de voorgaande compressietrap verlagen. Deze warmtewisselaars zijn typisch lucht-naar-water warmtewisselaars, waarbij een deel van de compressiewarmte uit de samengeperste lucht herwonnen kan worden in de vorm van warm water.Air or gas compressors with multiple compression stages are usually provided with intermediate coolers, also called intercoolers between two compression stages that lower the temperature of the compressed gas after the previous compression stage. These heat exchangers are typically air-to-water heat exchangers, where part of the compression heat can be recovered from the compressed air in the form of hot water.

Deze zogenaamde "compressiewarmte" kan ook op een andere wijze gebruikt worden na een compressietrap, bijvoorbeeld door de samengeperste lucht die uit de compressoreenheid komt te drogen door middel van de door de compressor opgewekte warmte en dit zonder een bijkomende warmtebron nodig te hebben.This so-called "compression heat" can also be used in another way after a compression step, for example by drying the compressed air coming out of the compressor unit by means of the heat generated by the compressor and this without needing an additional heat source.

Het US 5.385.603 beschrijft een aantal variante uitvoeringsvormen waarmee een afgetakte fractie van de warme samengeperste lucht of regeneratiefractie benut wordt om het droogmiddel te regenereren dat gebruikt wordt om de samengeperste lucht te drogen. Na regeneratie van het droogmiddel bevat de regeneratiefractie water, dat door middel van een koeling wordt afgescheiden als een vloeistof, waarna de afgekoelde regeneratiefractie opnieuw wordt samengevoegd met de warme samengeperste lucht.US 5,385,603 describes a number of variant embodiments that utilize a branched fraction of the hot compressed air or regeneration fraction to regenerate the desiccant used to dry the compressed air. After regeneration of the desiccant, the regeneration fraction contains water, which is separated as a liquid by means of a cooling, after which the cooled regeneration fraction is again combined with the hot compressed air.

Dit biedt het voordeel dat de samengeperste lucht gedroogd wordt zonder een aparte energiebron nodig te hebben, en dit door de hoge temperaturen (ongeveer 180°C en meer) van de samengeperste lucht aan de uitlaat van de compressor te benutten, waarbij de compressor zowel een enkelvoudige ééntraps- als een meervoudige meertrapscompressor kan zijn.This offers the advantage that the compressed air is dried without needing a separate energy source, and this by utilizing the high temperatures (about 180 ° C and more) of the compressed air at the outlet of the compressor, the compressor having both a single-stage as a multi-stage compressor.

Dergelijke droogsystemen voor de samengeperste lucht zijn populair omdat ze geen bijkomende energiebron behoeven en droge lucht leveren zonder bijkomende kosten.Such drying systems for the compressed air are popular because they require no additional energy source and provide dry air without additional costs.

De samengeperste lucht aan de uitlaat van een schroefcompressor bereikt hoge temperaturen tot meer dan 200°C omdat dit type compressor een hoge compressieverhouding heeft. De schroefcompressor leent zich dan ook tot het drogen van de samengeperste lucht door middel van compressiewarmte alleen.The compressed air at the outlet of a screw compressor reaches high temperatures up to more than 200 ° C because this type of compressor has a high compression ratio. The screw compressor therefore lends itself to drying the compressed air by means of compression heat alone.

De samengeperste lucht aan de uitlaat van een turbocompressor bereikt echter lagere temperaturen zoals bijvoorbeeld 150°C na de eerste trap, 110 °C na de tweede trap en slechts 85 °C na de derde trap.However, the compressed air at the outlet of a turbocharger reaches lower temperatures such as, for example, 150 ° C after the first stage, 110 ° C after the second stage and only 85 ° C after the third stage.

Om in een turbocompressor het drogen van de samengeperste lucht door de compressiewarmte alleen te verkrijgen, is alleen de temperatuur aan de uitlaat van de eerste trap geschikt. De afgetakte fractie van de warme samengeperste lucht of regeneratief ractie die voor droging wordt gebruikt, wordt meestal na de laatste compressietrap afgetakt waar de perslucht al droger is en dient verder te worden opgewarmd vooraleer ze naar de droger wordt gevoerd voor regeneratie van een droogmiddel. Daartoe wordt de regeneratiefractie opgewarmd door middel _ van een warmtewisselaar aangesloten op de uitlaat van de eerste compressietrap.In order to achieve drying of the compressed air in a turbo compressor only by means of the compression heat, only the temperature at the outlet of the first stage is suitable. The branched-off fraction of the hot compressed air or regenerative reaction used for drying is usually tapped off after the last compression stage where the compressed air is already drier and must be further warmed up before being fed to the dryer for regeneration of a desiccant. To this end, the regeneration fraction is heated by means of a heat exchanger connected to the outlet of the first compression stage.

Na de eerste compressietrap bevindt zich echter al een interkoeler die de samengeperste lucht afkoelt door middel van water, zodat de samengeperste lucht na de eerste trap op voldoende lage temperatuur gebracht wordt voor een volgende compressietrap.After the first compression step, however, there is already an intercooler that cools the compressed air by means of water, so that the compressed air is brought to a sufficiently low temperature for the next compression step after the first step.

Het zou dan ook noodzakelijk zijn om een tweede warmtewisselaar tussen de uitlaat van de eerste trap en de interkoeler te plaatsen om de régénérâtiefractie van de samengeperste lucht weer op te warmen.It would therefore be necessary to place a second heat exchanger between the outlet of the first stage and the intercooler in order to heat up the regeneration fraction of the compressed air.

Echter, een nadeel van een dergelijke opstelling zou zijn dat ze leidt tot een ingewikkeldere constructie en tot een toename van het aantal benodigde onderdelen.However, a disadvantage of such an arrangement would be that it leads to a more complicated construction and to an increase in the number of parts required.

Om hieraan te verhelpen, beoogt de uitvinding een combinatie-warmtewisselaar die beide functies in één warmtewisselaar verenigt, namelijk het opwarmen van de regeneratiefractie van de samengeperste lucht gebruikt voor het drogen van de samengeperste lucht door middel van lucht-lucht warmteuitwisseling, enerzijds, en, anderzijds, het afkoelen van de samengeperste lucht na de eerste compressietrap door middel van lucht-vloeistof warmteuitwisseling nodig voor het verlagen van de ingangstemperatuur van de samengeperste lucht naar de volgende compressietrap of naar de eindgebruiker van de samengeperste lucht.To remedy this, the invention contemplates a combination heat exchanger that combines both functions in one heat exchanger, namely heating up the regeneration fraction of the compressed air used for drying the compressed air by means of air-to-air heat exchange, on the one hand, and, on the other hand, cooling the compressed air after the first compression stage by means of air-liquid heat exchange necessary to lower the entry temperature of the compressed air to the next compression stage or to the end user of the compressed air.

Een uitvoeringsvorm voor een warmtewisselaar die veel gebruikt wordt in een lucht- of gascompressor is een buizenwarmtewisselaar die hoofdzakelijk bestaat uit een behuizing waarin schotten en een omhulsel een ruimte begrenzen met een inlaat en een uitlaat voor een eerste of primair fluïdum, en waarin tussen de schotten buizen zijn aangebracht, waar doorheen een secundair fluïdum stroomt, en waarbij deze buizen zich uitstrekken doorheen de schotten en verbonden zijn met een toevoer en een afvoer voor het secundaire fluïdum, waarbij het eerste of primaire fluïdum over de buitenkant van de buizen stroomt en het secundaire fluïdum doorheen de buizen vloeit met uitwisseling van warmte tussen beide fluïda tot gevolg.An embodiment for a heat exchanger that is widely used in an air or gas compressor is a tube heat exchanger consisting essentially of a housing in which partitions and an enclosure define a space with an inlet and an outlet for a first or primary fluid, and in which between the partitions tubes are provided through which a secondary fluid flows, and wherein these tubes extend through the baffles and are connected to a supply and a drain for the secondary fluid, the first or primary fluid flowing over the outside of the tubes and the secondary fluid fluid flows through the tubes resulting in exchange of heat between the two fluids.

Aangezien het omhulsel van de warmtewisselaar in de regel uit een ander materiaal is vervaardigd dan de buizen, en beide aan verschillende temperaturen zijn blootgesteld, zullen beide delen van de warmtewisselaar ook een verschillende thermische uitzetting vertonen.Since the casing of the heat exchanger is generally made of a different material than the tubes, and both are exposed to different temperatures, both parts of the heat exchanger will also exhibit a different thermal expansion.

Traditioneel wordt dit verschil in uitzetting gecompenseerd door een zogenaamd "zwevend schot" ontwerp, waarbij één van voornoemde schotten in de lengterichting van de buizen beweegbaar is in het omhulsel en waarbij verondersteld wordt dat alle buizen bijna dezelfde thermische uitzetting en krimp vertonen.Traditionally, this difference in expansion is compensated by a so-called "floating bulkhead" design, wherein one of the aforementioned bulkheads is movable in the lengthwise direction of the tubes in the casing and it is assumed that all tubes exhibit almost the same thermal expansion and shrinkage.

Een probleem stelt zich, wanneer er meerdere groepen van buizen gebruikt worden waar doorheen meerdere secundaire fluïda stromen, waarvan de fysische eigenschappen verschillend zijn, zoals bijvoorbeeld de temperatuur van de secundaire fluïda, of wanneer er meerdere groepen van buizen gebruikt worden uit een verschillend materiaal waarvan de thermische uitzetting verschilt voor een zelfde temperatuur van de secundaire fluïdaA problem arises when multiple groups of tubes are used through which several secondary fluids flow, the physical properties of which are different, such as, for example, the temperature of the secondary fluids, or when several groups of tubes are used from a different material of which the thermal expansion differs for the same temperature from the secondary fluids

In dit geval zullen de verschillende groepen van buizen een verschillende thermische uitzetting vertonen en kan de beweging van één enkel zwevend schot niet meer voor de noodzakelijke compensatie van de uitzetting voor de verschillende groepen van buizen zorgen.In this case, the different groups of tubes will show different thermal expansion and the movement of a single floating baffle can no longer provide the necessary compensation of the expansion for the different groups of tubes.

Eén manier om deze compensatie voor het verschil in thermische uitzetting toch te bekomen is elke huizengroep te verbinden met het eindschot door middel van een buigzame balg of uitzettingsverbinding, zoals in WO 2008/106188 Al beschreven werd.One way to achieve this compensation for the difference in thermal expansion is to connect each housing group to the final partition by means of a flexible bellows or expansion joint, as described in WO 2008/106188 A1.

Een nadeel van deze oplossing is dat het ontwerp van de warmtewisselaar hierdoor ingrijpend wordt veranderd en deze meer onderdelen nodig heeft en meer ruimte opeist.A disadvantage of this solution is that it radically changes the design of the heat exchanger and requires more parts and more space.

De huidige uitvinding heeft tot doel aan één of meer van de voornoemde en/of andere nadelen een oplossing te bieden, doordat zij voorziet in een combinatie-warmtewisselaar voor het uitwisselen van warmte tussen tenminste drie fluïda, respectievelijk een primair fluïdum en twee of meer secundaire fluïda, waarbij de combinatie-warmtewisselaar is voorzien van een behuizing waarin twee of meer buizen of groepen van buizen zijn aangebracht die elk doorheen twee of meer schotten lopen en waarbij de schotten gevat zijn in een omhulsel dat samen met de schotten een ruimte begrenst met een inlaat en een uitlaat waar doorheen het primair fluïdum kan stromen en waarin de buizen of groepen van buizen doorheen de schotten verbonden zijn met een toevoer en afvoer voor elk secundair fluïdum, en waarbij elke buis of elke huizengroep afzonderlijk voorzien is van tenminste één eigen zwevend schot om de thermische uitzetting of krimp van de buis of huizengroep op te vangen.The present invention has for its object to provide a solution to one or more of the aforementioned and / or other disadvantages in that it provides a combination heat exchanger for exchanging heat between at least three fluids, a primary fluid and two or more secondary fluids, respectively. fluids, wherein the combination heat exchanger is provided with a housing in which two or more tubes or groups of tubes are arranged which each pass through two or more baffles and wherein the baffles are enclosed in an envelope which together with the baffles defines a space with a space inlet and outlet through which the primary fluid can flow and in which the tubes or groups of tubes are connected through the baffles to a supply and outlet for each secondary fluid, and wherein each tube or housing group is separately provided with at least one own floating partition to compensate for the thermal expansion or contraction of the pipe or housing group.

Een voordeel van zulk een combinatie-warmtewisselaar volgens de uitvinding is dat het gebruik van meerdere zwevende schotten ervoor zorgt dat elke buis of huizengroep afzonderlijk een thermische uitzetting kan opvangen onafhankelijk van de andere buizen of buizengroepen in de warmtewisselaar.An advantage of such a combination heat exchanger according to the invention is that the use of several floating baffles ensures that each tube or housing group can independently absorb a thermal expansion independently of the other tubes or tube groups in the heat exchanger.

Een voordeel dat hieraan gekoppeld is, is dat de secundaire fluïda die doorheen de warmtewisselaar stromen sterk verschillende fysische eigenschappen kunnen hebben. Zo kunnen de secundaire fluïda een sterk verschillende chemische samenstelling of temperatuur of druk hebben, of een verschillende aggregatietoestand hebben zoals een vloeistof en een gas, zonder dat de warmtewisselaar of zijn behuizing aangepast moet worden.An advantage linked to this is that the secondary fluids that flow through the heat exchanger can have very different physical properties. For example, the secondary fluids can have a strongly different chemical composition or temperature or pressure, or have a different aggregation state such as a liquid and a gas, without having to adjust the heat exchanger or its housing.

Bij voorkeur is één van de secundaire fluïda hetzelfde fluïdum dan het primaire fluïdum, maar in een verschillende fysische toestand.Preferably, one of the secondary fluids is the same fluid than the primary fluid, but in a different physical state.

Zo kan het primaire fluïdum een samengeperst gas zijn, zoals samengeperste lucht, en kan één van de secundaire fluïda hetzelfde gas zijn maar bij een andere temperatuur of druk.For example, the primary fluid can be a compressed gas, such as compressed air, and one of the secondary fluids can be the same gas but at a different temperature or pressure.

Een voordeel van een dergelijke combinatie-warmtewisselaar is dat deze benut kan worden voor het opwarmen van een regeneratiefractie om het primaire fluïdum te drogen zowel als voor het afkoelen van het primaire fluïdum vóór een volgende compressietrap, en dit alles gecombineerd in één enkele warmtewisselaar.An advantage of such a combination heat exchanger is that it can be used to heat up a regeneration fraction to dry the primary fluid as well as to cool the primary fluid before a subsequent compression stage, and all this combined in a single heat exchanger.

Nog een voordeel van een dergelijke combinatie-warmtewisselaar is dat verschillende fluïda door dezelfde warmtewisselaar in dezelfde behuizing kunnen gaan, hetgeen de constructie en de standaardisering van de warmtewisselaar vereenvoudigt.Another advantage of such a combination heat exchanger is that different fluids can pass through the same heat exchanger in the same housing, which simplifies the construction and standardization of the heat exchanger.

Zo kan de combinatie-warmtewisselaar met meerdere secundaire fluïdumstromen in exact dezelfde buitenafmetingen worden uitgevoerd als voor slechts één secundaire fluïdumstroom die doorheen één huizengroep vloeit.The combination heat exchanger with a plurality of secondary fluid streams can thus be designed in exactly the same outer dimensions as for only one secondary fluid stream that flows through one housing group.

Vanuit een productiestandpunt waarbij de bijkomende droging van bijvoorbeeld samengeperste lucht door de verwarming van een regeneratiefractie als een optie wordt aangeboden op de compressoreenheid, laat de uitvinding toe uitwisselbare bundels van buizen aan te wenden hetgeen een vlotte en soepele vervaardiging mogelijk maakt van de combinatie-warmtewisselaar wat helpt om zijn kostprijs te drukken.From a production point of view in which the additional drying of, for example, compressed air by the heating of a regeneration fraction is offered as an option on the compressor unit, the invention allows for the use of interchangeable bundles of tubes allowing a smooth and smooth manufacture of the combination heat exchanger which helps to reduce its cost.

Aangezien de buitenafmetingen van de warmtewisselaar ongewijzigd blijven, kan de compressoreenheid die errond is gebouwd, ook ongewijzigd blijven waardoor minder varianten van de compressoreenheid ontworpen dienen te worden. Dit leidt tot besparingen niet alleen in de productie- maar ook in de ontwerp- en ontwikkelingsfase.Since the external dimensions of the heat exchanger remain unchanged, the compressor unit that is built around it can also remain unchanged, so that fewer variants of the compressor unit have to be designed. This leads to savings not only in the production but also in the design and development phase.

Nog een voordeel verbonden aan deze uitvinding is dat gelaste of vaste inlaat- en uitlaatverbindingen kunnen worden aangebracht op het vaste schot en meebewegende keringen voor de secundaire fluïda aangebracht kunnen worden op de twee of meer vlottende schotten.Another advantage associated with this invention is that welded or fixed inlet and outlet connections can be applied to the fixed baffle and moving secondary fluid barriers can be applied to the two or more floating baffles.

De buizen kunnen voor elke groep van buizen verschillend zijn van een andere groep van buizen waarbij deze verschillen bestaan uit verschillen in materiaal, en/of in doormeter, en/of in wanddikte.The tubes can be different for each group of tubes from another group of tubes where these differences consist of differences in material, and / or diameter, and / or in wall thickness.

Zo kunnen de buizen of groepen van buizen waar doorheen een gasvormig secundair fluïdum wordt geleid, uitgerust zijn met oppervlaktevergrotende uitbreidingen bijvoorbeeld in de vorm van koelvinnen op de buizen of in de vorm van tussenstukken in de buizen met extensies die het thermisch geleidend oppervlak van de buizen vergroten.For example, the tubes or groups of tubes through which a gaseous secondary fluid is passed may be equipped with surface-extending extensions, for example in the form of cooling fins on the tubes or in the form of spacers in the tubes with extensions that extend the thermally conductive surface of the tubes. increase.

Een voordeel van dergelijke verschillende huizengroepen is dat elke groep van buizen aangepast kan zijn aan zijn functie en bijvoorbeeld afgesteld kan zijn op gas-gas warmteuitwisseling of gas-vloeistof warmteuitwisseling.An advantage of such different housing groups is that each group of tubes can be adapted to its function and can be adjusted, for example, to gas-gas heat exchange or gas-liquid heat exchange.

Bij voorkeur verschillen minstens twee van de secundaire fluïda van elkaar doordat ze verschillende fysische en/of chemische eigenschappen hebben zoals verschillende chemische samenstellingen en/of verschillende temperaturen en/of verschillende aggregatietoestanden en/of verschillende drukken.Preferably at least two of the secondary fluids differ from each other in that they have different physical and / or chemical properties such as different chemical compositions and / or different temperatures and / or different aggregation states and / or different pressures.

Dit laat toe, zowel gasvormige, als vloeibare secundaire fluïda in dezelfde combinatie-warmtewisselaar te behandelen, of eenzelfde secundair fluïdum maar bij verschillende temperaturen, of bijvoorbeeld twee vloeibare secundaire fluïda die een verschillende chemische samenstelling hebben te behandelen.This makes it possible to treat both gaseous and liquid secondary fluids in the same combination heat exchanger, or to treat the same secondary fluid but at different temperatures, or, for example, to treat two liquid secondary fluids that have a different chemical composition.

Bij voorkeur is elk zwevend schot van de combinatie-warmtewisselaar afzonderlijk uitgerust met een aan- of afvoer van een secundair fluïdum, of met een kering voor een secundair fluïdum.Preferably, each floating bulkhead of the combination heat exchanger is individually equipped with a supply or discharge of a secondary fluid, or with a barrier for a secondary fluid.

Het vast schot kan dan zijn uitgerust met een aan- of afvoer van een secundair fluïdum en/of met een gecombineerde aan- en afvoer voor een secundair fluïdum indien het overeenstemmend zwevend schot voorzien is van een kering voor het betreffende secundair fluïdum.The fixed partition can then be equipped with a supply or discharge of a secondary fluid and / or with a combined supply and discharge for a secondary fluid if the corresponding floating partition is provided with a barrier for the relevant secondary fluid.

Een voordeel hieraan verbonden is dat de aan- en afvoer met vaste gelaste of geschroefde verbindingen bevestigd kunnen zijn op het vast schot, terwijl keringen op de zwevende schotten aangebracht kunnen worden waarbij ze meebewegen met de zwevende schotten, zodat het ontstaan van lekken aan de aan- en afvoer voorkomen kan worden.An advantage associated with this is that the supply and discharge can be fixed to the fixed bulkhead with fixed welded or screwed connections, while deflectors can be mounted on the floating bulkheads, moving along with the floating bulkheads, so that leakage occurs at the - and drainage can be prevented.

Bij voorkeur zijn alle zwevende schotten van de combinatie-warmtewisselaar omsloten door één gemeenschappelijk vast schot, dat ervoor zorgt dat de ruimte begrensd door het omhulsel en de schotten gesloten blijft, zodat het primaire fluïdum hierdoor kan stromen zonder te ontsnappen.Preferably, all floating baffles of the combination heat exchanger are enclosed by one common fixed baffle, which ensures that the space bounded by the envelope and the baffles remains closed, so that the primary fluid can flow through without escaping.

De uitvinding heeft ook betrekking op een inrichting voor het samenpersen en drogen van een gas, welke inrichting is voorzien van een compressor met één of meer compressietrappen die in serie met elkaar verbonden zijn via een drukleiding en waarvan de enige of laatste compressietrap via een drukleiding en via een in de drukleiding opgenomen nakoeler aangesloten is op een droger die gevuld is met een droogmiddel waar het te drogen gas doorheen geleid wordt naar een persleiding, en waarbij stroomafwaarts van de enige of eerste compressietrap in voornoemde drukleiding een combinatie-warmtewisselaar volgens de uitvinding is opgenomen, waarbij de drukleiding aangesloten is op de inlaat en de uitlaat voor het primaire fluïdum in de combinatie-warmtewisselaar en waarbij stroomafwaarts van de enige of laatste compressietrap een aftakking van een regeneratiefractie op de drukleiding is voorzien die gekoppeld is aan de ingang van de eerste huizengroep van de combinatie-warmtewisselaar waarvan de uitgang verbonden is met de droger voor het regenereren van het droogmiddel.The invention also relates to a device for compressing and drying a gas, which device is provided with a compressor with one or more compression stages which are connected in series via a pressure line and of which the only or last compression stage via a pressure line and is connected via a postcooler included in the pressure line to a dryer filled with a drying agent through which the gas to be dried is passed through to a pressure line, and wherein downstream of the single or first compression stage in said pressure line is a combination heat exchanger according to the invention is included, wherein the pressure line is connected to the inlet and outlet for the primary fluid in the combination heat exchanger and wherein a branch of a regeneration fraction is provided downstream of the single or last compression stage which is coupled to the input of the first housing group of the combination heat exchanger of which the outlet is connected to the dryer for regenerating the desiccant.

Het voornaamste voordeel van een dergelijke inrichting is dat ze het mogelijk maakt de geproduceerde samengeperste lucht te drogen uitsluitend door middel van de opgewekte compressiewarmte van de compressoreenheid zelf, ook als de compressor een turbocompressor is.The main advantage of such a device is that it makes it possible to dry the produced compressed air exclusively by means of the generated heat of compression from the compressor unit itself, even if the compressor is a turbocharger.

Nog een voordeel van een dergelijke inrichting is dat ze uit standaard onderdelen samengesteld kan worden zonder het ontwerp van de compressoreenheid ingrijpend te moeten wij zigen.Another advantage of such a device is that it can be assembled from standard parts without having to change the design of the compressor unit.

De uitvinding betreft ook een werkwijze om de voornoemde inrichting te benutten voor het drogen van de samengeperste lucht door de inrichting geleverd, door middel van de compressiewarmte door de inrichting zelf opgewekt.The invention also relates to a method for utilizing the aforementioned device for drying the compressed air supplied by the device, by means of the compression heat generated by the device itself.

Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te tonen, zijn hierna, als voorbeeld zonder enig beperkend karakter, voorkeurdragende uitvoeringsvormen beschreven van een combinatie-warmtewisselaar en een inrichting volgens de uitvinding, met verwijzing naar de bijgaande tekeningen, waarin : figuur 1 schematisch een doorsnede in de lengterichting van een combinatie-warmtewisselaar volgens de uitvinding weergeeft; de figuren 2 en 3 doorsneden weergeven volgens de respectievelijke lijnen II-II en III-III in figuur 1; figuur 4 schematisch een inrichting weergeeft die is voorzien van een combinatie-warmtewisselaar volgens de uitvinding; figuur 5 de koelwaterkring van figuur 4 weergeeft; de figuren 6 en 7 varianten van een koelwaterkring volgens figuur 5 weergeven; figuur 8 een variant van een inrichting volgens figuur 4 weergeeft; figuur 9 de koelwaterkring van figuur 8 weergeeft; figuur 10 nog een variant van een inrichting volgens figuur 4 weergeeft.With the insight to better demonstrate the characteristics of the invention, preferred embodiments of a combination heat exchanger and a device according to the invention are described below, as an example without any limiting character, with reference to the accompanying drawings, in which: figure 1 schematically represents a longitudinal section of a combination heat exchanger according to the invention; figures 2 and 3 show cross-sections along the respective lines II-II and III-III in figure 1; figure 4 schematically represents a device which is provided with a combination heat exchanger according to the invention; Figure 5 shows the cooling water circuit of Figure 4; figures 6 and 7 show variants of a cooling water circuit according to figure 5; figure 8 represents a variant of a device according to figure 4; Figure 9 shows the cooling water circuit of Figure 8; figure 10 represents another variant of a device according to figure 4.

In figuur 1 wordt een combinatie-warmtewisselaar 1 weergegeven volgens de uitvinding bestaande uit een behuizing 2 samengesteld uit drie elementen, namelijk een eerste kops uiteinde 3, een omhulsel 4, en een tweede kops uiteinde 5 waarbij zich tussen het eerste kops uiteinde 3 en het omhulsel 4 een vast schot 5 bevindt, en zich tussen het tweede kops uiteinde 5 en het omhulsel 4 twee zwevende schotten 6,7 bevinden die beweegbaar zijn ten opzichte van een omringend vast schot 8 en die samen met het omhulsel 4 en het eerste vast 5 schot een ruimte definiëren waardoor een primair fluïdum 9 stroomt via een inlaat 10 en een uitlaat 11 en waarbij het vast schot 5 verbonden is door een eerste groep evenwijdige buizen 12 met het eerste zwevend schot 6 en door een tweede groep evenwijdige buizen 13 verbonden is met het tweede zwevend schot 7.Figure 1 shows a combination heat exchanger 1 according to the invention consisting of a housing 2 composed of three elements, namely a first head end 3, a casing 4, and a second head end 5 with the first head end 3 and the enclosure 4 is a fixed partition 5, and there are two floating partitions 6, 7 between the second end face 5 and the enclosure 4, which are movable with respect to a surrounding fixed partition 8 and which together with the enclosure 4 and the first fixed 5 define a space through which a primary fluid 9 flows through an inlet 10 and an outlet 11 and wherein the fixed partition 5 is connected by a first group of parallel tubes 12 to the first floating partition 6 and is connected by a second group of parallel tubes 13 to the second floating shot 7.

De buizen 12,13 die doorheen de schotten 5 en 6 of 7 lopen, zijn in de schotten gevat met vaste verbindingen 14, en worden doorstroomd door de secundaire fluïda 15 respectievelijk 16, waarbij het eerste secundair fluïdum 15 via een toevoer 18 op het vaste schot 5 wordt aangevoerd en via een afvoer 19 op het zwevend schot 6 opnieuw wordt afgevoerd, terwijl het tweede secundair fluïdum 16 via een toevoer 20 en een afvoer 21 op het eerste vast schot 5 wordt aan- en afgevoerd, en daartussen een kering 22 doorloopt op het tweede zwevend schot 7.The tubes 12, 13 which run through the partitions 5 and 6 or 7 are enclosed in the partitions with fixed connections 14, and are flowed through the secondary fluids 15 and 16 respectively, with the first secondary fluid 15 via a supply 18 on the fixed baffle 5 is supplied and is again discharged via a discharge 19 on the floating baffle 6, while the second secondary fluid 16 is supplied and discharged via a supply 20 and a discharge 21 on the first fixed baffle 5, and a barrier 22 passes between them on the second floating bulkhead 7.

De vaste schotten 5 en 8 worden door middel van dichtingen 23 op hun plaats gehouden ten opzichte van de kopstukken 3 en 5 en het omhulsel 4, terwijl de zwevende schotten 6,7 langs hun omtrek worden afgedicht door dichtingen 24 die de schotten 6,7 toelaten te bewegen in axiale richting ten opzichte van het vaste schot 8 dat de bewegende delen 6,7 omringt.The fixed partitions 5 and 8 are held in place by means of seals 23 relative to the heads 3 and 5 and the casing 4, while the floating partitions 6,7 are sealed along their circumference by seals 24 which the partitions 6,7 allow to move in the axial direction relative to the fixed partition 8 that surrounds the moving parts 6, 7

Figuur 2 geeft de dwarse doorsnede van de combinatie-warmtewisselaar 1 volgens de uitvinding weer bestaande uit het omhulsel 4 dat de ingesloten ruimte 25 omvat, waarin zich respectievelijk een eerste groep evenwijdige buizen 12 en een tweede groep evenwijdige buizen 13 bevinden, bestemd voor de doorstroming van een eerste secundair fluïdum 15 respectievelijk een tweede secundair fluïdum 16.Figure 2 shows the cross-section of the combination heat exchanger 1 according to the invention consisting of the casing 4 comprising the enclosed space 25, in which there are respectively a first group of parallel tubes 12 and a second group of parallel tubes 13 intended for the flow-through of a first secondary fluid 15 and a second secondary fluid 16, respectively.

Figuur 3 stelt een dwarse doorsnede voor van het vaste schot 8 dat de bewegende schotten 6 en 7 omvat die respectievelijk door de huizengroep 12 en 13 doorboord worden. De bewegende schotten 6,7 zijn langs hun omtrek voorzien van dichtingen 24 die beweging van de zwevende schotten ten opzichte van het vaste schot 8 toelaten.Figure 3 represents a cross section of the fixed partition 8 which comprises the moving partitions 6 and 7 which are pierced by the housing groups 12 and 13 respectively. The moving partitions 6, 7 are provided around their circumference with seals 24 which allow movement of the floating partitions relative to the fixed part 8.

De werking van de combinatie-warmtewisselaar 1 is eenvoudig en als volgt.The operation of the combination heat exchanger 1 is simple and as follows.

Wanneer het primair fluïdum 9 doorheen de ruimte 25 stroomt, en het eerste secundair fluïdum 15 doorheen de eerste groep van buizen 12 wordt geleid, en het tweede secundair fluïdum doorheen de tweede groep van buizen wordt geleid, ontstaat er een warmteoverdracht tussen het primaire fluïdum 9 en de secundaire fluïda 15,16 afhankelijk van het temperatuursverschil tussen primaire en secundaire fluïda.When the primary fluid 9 flows through the space 25, and the first secondary fluid 15 is passed through the first group of tubes 12, and the second secondary fluid is passed through the second group of tubes, a heat transfer occurs between the primary fluid 9 and the secondary fluids 15, 16 depending on the temperature difference between primary and secondary fluids.

In een specifieke toepassing is het eerste secundaire fluïdum 15 hetzelfde als het primaire fluïdum 9 namelijk perslucht maar bij een verschillende temperatuur en druk.In a specific application, the first secondary fluid 15 is the same as the primary fluid 9, namely compressed air but at a different temperature and pressure.

In deze toepassing bestaat het eerste secundaire fluïdum 15 namelijk uit de afgetakte regeneratiefractie 30 van warme perslucht afgetakt stroomafwaarts van de laatste of enige compressietrap, die afgetakt wordt om een droogmiddel te regenereren en daartoe door middel van het primaire fluïdum 9, de warme perslucht aan de uitlaat van de laatste of enige compressietrap, opgewarmd wordt.Namely, in this application, the first secondary fluid 15 consists of the branched regeneration fraction 30 of hot compressed air downstream of the last or only compression stage, which is branched off to regenerate a desiccant and to that end, by means of the primary fluid 9, the warm compressed air to the outlet of the last or only compression stage.

De huizengroep 12 waar doorheen dit eerste secundaire fluïdum 15 wordt geleid, bevindt zich daarom het dichtst bij de inlaat 10 van de warme perslucht uit de eerste lagedruk-compressietrap 27, waar de temperatuur van het primaire fluïdum 9 nog het hoogst is.The housing group 12 through which this first secondary fluid 15 is passed is therefore closest to the inlet 10 of the hot compressed air from the first low-pressure compression stage 27, where the temperature of the primary fluid 9 is still the highest.

Het tweede secundair fluïdum 16 dat door de huizengroep 13 wordt geleid, bestaat in deze toepassing uit een vloeibaar koelmiddel zoals bijvoorbeeld water, dat het primaire fluïdum 9 voldoende afkoelt om naar een volgende compressietrap gevoerd te kunnen worden.In this application, the second secondary fluid 16 which is passed through the housing group 13 consists of a liquid coolant such as, for example, water, which cools the primary fluid 9 sufficiently to allow it to be passed to a subsequent compression stage.

Het koelwater dat hierbij opgewarmd wordt, kan dan worden benut voor verwarming van lokalen of personen of voor het verwarmen van sanitair water om zodoende een deel van de afgegeven compressiewarmte nuttig te hergebruiken.The cooling water that is heated in this process can then be used for heating rooms or people or for heating sanitary water in order to usefully reuse part of the compression heat emitted.

Figuur 4 geeft een stroomschema weer van een inrichting 26 voor het samenpersen en drogen van een gas bestaande uit een meertrapscompressor met drie compressietrappen respectievelijk een lagedruk-compressietrap 27, een mediumdruk-compressietrap 28, en een hogedruk-compressietrap 29 die in serie met elkaar verbonden zijn via een drukleiding en waarvan de laatste compressietrap 29 via een drukleiding en via een in de drukleiding opgenomen nakoeler 31, aangesloten is op een droger 32 waar het te drogen gas 9 doorheen geleid wordt naar een persleiding 33, en waarbij stroomopwaarts van de laatste compressietrap 29 in voornoemde drukleiding tussen twee opeenvolgende trappen een combinatie-warmtewisselaar 1 volgens de uitvinding is opgenomen, waarbij de drukleiding aangesloten is op de inlaat 10 en de uitlaat 11 voor het primaire fluïdum 9 in de combinatie-warmtewisselaar 1 en waarbij stroomafwaarts van de laatste compressietrap 29 een aftakking van een regeneratiefractie 30 op de persleiding voorzien is die gekoppeld is aan de ingang 18 van de eerste huizengroep 12 van de combinatie-warmtewisselaar 1 waarvan de uitgang 19 verbonden is met de droger 32 voor het leveren van gecomprimeerd gas in de persleiding 33 met een lagere vochtigheid dan deze in de drukleiding.Figure 4 shows a flow chart of a device 26 for compressing and drying a gas consisting of a multi-stage compressor with three compression stages, a low-pressure compression stage 27, a medium-pressure compression stage 28, and a high-pressure compression stage 29 connected in series are connected via a pressure line and of which the last compression stage 29 via a pressure line and via an aftercooler 31 included in the pressure line, to a dryer 32 through which the gas 9 to be dried is passed through to a pressure line 33, and wherein upstream of the last compression stage 29, a combination heat exchanger 1 according to the invention is included in said pressure line between two successive stages, wherein the pressure line is connected to the inlet 10 and the outlet 11 for the primary fluid 9 in the combination heat exchanger 1 and wherein downstream of the last compression stage 29 a branch of a regeneration fraction 30 on the press pipe g is provided which is coupled to the input 18 of the first housing group 12 of the combination heat exchanger 1, the output 19 of which is connected to the dryer 32 for supplying compressed gas in the pressure line 33 with a lower humidity than that in the pressure line .

De regeneratiefractie wordt in dit geval afgetakt stroomafwaarts van de laatste compressietrap 29 vóórdat het samengeperst gas de nakoeler 31 heeft doorlopen.The regeneration fraction is in this case branched downstream of the last compression stage 29 before the compressed gas has passed through the aftercooler 31.

De combinatie-warmtewisselaar 1 zorgt ervoor dat een afgetakt deel van de warme lucht, de regeneratiefractie 30, die de laatste compressietrap 29 verlaat en nog niet is afgekoeld door de nakoeler 31 nog meer wordt opgewarmd in de huizengroep 12 die warmte-uitwisseling mogelijk maakt tussen perslucht van lagere temperatuur 30 en perslucht van hogere temperatuur 9. Dit kan omdat de perslucht na de lagedruk-compressietrap 27 een beduidend hogere temperatuur heeft (150 °C) dan de perslucht na de hogedruk-compressietrap 29 (85 °C).The combination heat exchanger 1 ensures that a branched part of the hot air, the regeneration fraction 30, which leaves the last compression stage 29 and has not yet been cooled by the aftercooler 31, is even more heated in the housing group 12 which allows heat exchange between compressed air of lower temperature 30 and compressed air of higher temperature 9. This is possible because the compressed air after the low pressure compression stage 27 has a significantly higher temperature (150 ° C) than the compressed air after the high pressure compression stage 29 (85 ° C).

Het voordeel dat hierbij wordt verkregen is dat de regeneratiefractie 30 van de samengeperste lucht op de hoogst mogelijke temperatuur wordt gebracht vooraleer deze fractie 30 in de droger 32 wordt geleid waar deze fractie het droogmiddel, dat verzadigd is met water, gemakkelijker zal regenereren door opname van het water uit het droogmiddel.The advantage that is obtained here is that the regeneration fraction 30 of the compressed air is brought to the highest possible temperature before this fraction 30 is fed into the dryer 32 where this fraction will more easily regenerate the desiccant saturated with water by incorporating the water from the desiccant.

Nog een voordeel van een dergelijke compressoreenheid 26 is dat de compressiewarmte geleverd door de lagedruk-compressietrap 27 volstaat om de samengeperste lucht aan de uitlaat van de compressoreenheid 26 droog af te leveren, zonder een bijkomende bron van energie voor het drogen te behoeven, en dat zulks ook toepasbaar is voor een turbocompressor.Another advantage of such a compressor unit 26 is that the compression heat supplied by the low-pressure compression stage 27 is sufficient to dryly deliver the compressed air to the outlet of the compressor unit 26, without needing an additional source of energy for drying, and that this is also applicable for a turbocharger.

De uitvinding laat toe dit alles te realiseren zonder rekening te moeten houden met de verschillen in thermische uitzetting van de huizengroepen 12, 13 in de buizenwarmtewisselaar 1, doordat elke huizengroep voor zijn eigen uitzettingscompensatie zorgt door middel van een eigen zwevend schot 6, 7.The invention makes it possible to realize all this without having to take into account the differences in thermal expansion of the housing groups 12, 13 in the tube heat exchanger 1, because each housing group provides its own expansion compensation by means of its own floating baffle 6, 7.

Figuur 5 geeft een eerste variant voor een koelwaterkring weer, voor een inrichting 26 zoals in figuur 4 weergegeven.Figure 5 shows a first variant for a cooling water circuit, for a device 26 as shown in Figure 4.

Het koelwater van lage temperatuur (25 °C) komt in de inrichting 26 toe, en wordt parallel door de nakoeler 31 na de laatste compressietrap 29, door de interkoeler(s) tussen de tweede en volgende compressietrappen en door de combinatie-warmtewisselaar 1 geleid waar het wordt opgewarmd tot een temperatuur (35 °C) die niet hoog genoeg is om zijn warmte nuttig te kunnen hergebruiken, maar waarbij de afgetakte regeneratiefractie van de perslucht warm genoeg is (135 °C) om de droger van de nodige droogcapaciteit te voorzien.The cooling water of low temperature (25 ° C) arrives in the device 26, and is led in parallel through the aftercooler 31 after the last compression stage 29, through the intercooler (s) between the second and subsequent compression stages and through the combination heat exchanger 1 where it is heated to a temperature (35 ° C) that is not high enough to be able to reuse its heat effectively, but where the branched regeneration fraction of the compressed air is warm enough (135 ° C) to provide the dryer with the necessary drying capacity .

Figuur 6 geeft een tweede variant voor een koelwaterkring weer, voor een inrichting 26 zoals in figuur 4.Figure 6 shows a second variant for a cooling water circuit, for a device 26 as in Figure 4.

Het verse koelwater van lage temperatuur (25 °C) komt in de inrichting 26 toe en doorloopt eerst de huizengroep 13 van de combinatie-warmtewisselaar 1 waar het wordt opgewarmd door een deel van de compressiewarmte opgewekt door de eerste compressietrap 27 va de inrichting 26, waarna het tot 35 °C opgewarmde koelwater wordt afgevoerd.The fresh cooling water of low temperature (25 ° C) arrives in the device 26 and first passes through the housing group 13 of the combination heat exchanger 1 where it is heated by a part of the compression heat generated by the first compression stage 27 of the device 26, after which the cooling water heated to 35 ° C is discharged.

Een tweede koelkringloop vormt een gesloten kringloop die water van 35 °C aanvoert naar de tussenkoeler 34 en parallel naar de nakoeler 31 na de laatste compressietrap 29 waardoor het koelwater opgewarmd wordt tot een temperatuur hoog genoeg om zijn warmte nuttig te kunnen hergebruiken (90 °C) . Het water van hoge temperatuur (90 °C) wordt naar een vloeistof-vloeistof warmtewisselaar geleid waar het terug wordt afgekoeld tot 35 °C en waar de afgegeven warmte door een proces van de gebruiker kan benut worden.A second cooling circuit forms a closed circuit that supplies water of 35 ° C to the intermediate cooler 34 and in parallel to the aftercooler 31 after the last compression stage 29, whereby the cooling water is heated to a temperature high enough to enable its heat to be reused (90 ° C) ). The high temperature water (90 ° C) is led to a liquid-liquid heat exchanger where it is cooled back to 35 ° C and where the heat released can be utilized by a process of the user.

Het spreekt vanzelf dat er meer dan één tussenkoeler in. de gesloten kringloop kan opgenomen zijn, indien er meer dan twee compressortrappen deel uitmaken van de inrichting.It goes without saying that there is more than one intermediate cooler in it. the closed circuit can be included if more than two compressor stages form part of the device.

Een voordeel van een dergelijke koelkringloop is, dat hij het mogelijk maakt de samengeperste lucht uit de compressoreenheid 26 te drogen uitsluitend met energie afkomstig van de compressiewarmte door de inrichting 26 zelf opgewekt, waarbij tevens nog een andere fractie van de compressiewarmte nuttig kan worden herwonnen in de vorm van koelwater bij een hoge temperatuur.An advantage of such a cooling circuit is that it makes it possible to dry the compressed air from the compressor unit 26 exclusively with energy originating from the compression heat generated by the device 26 itself, while also another fraction of the compression heat can be recovered in a useful way. the form of cooling water at a high temperature.

Figuur 7 geeft een derde variant voor een koelwaterkring weer, voor een compressoreenheid zoals in figuur 4.Figure 7 shows a third variant for a cooling water circuit, for a compressor unit as in Figure 4.

Hierbij staat het aangevoerde koelwater reeds op 35 °C en wordt het iets warmere koelwater parallel gevoerd door de nakoeler 31 na de laatste compressietrap 29, door de interkoeler(s) 34 tussen de tweede 28 en volgende compressietrappen 29, en door de combinatie-warmtewisselaar 1, waar het verder opgewarmd wordt tot een temperatuur die hoog genoeg is om zijn warmte nuttig te kunnen hergebruiken (90 °C) .The supplied cooling water is already at 35 ° C and the slightly warmer cooling water is fed in parallel by the aftercooler 31 after the last compression step 29, by the intercooler (s) 34 between the second 28 and subsequent compression steps 29, and by the combination heat exchanger 1, where it is further heated up to a temperature high enough to allow useful recovery of its heat (90 ° C).

Deze kringloop heeft het voordeel eenvoudiger te zijn dan de voorgaande en dezelfde hoge temperatuur van het koelwater te leveren dan de voorgaande, maar vereist wel dat de aanvangstemperatuur van het koelwater 5 °C hoger is.This cycle has the advantage of being simpler than the foregoing and supplying the same high temperature of the cooling water than the previous one, but requires that the initial temperature of the cooling water be 5 ° C higher.

Figuur 8 geeft een variant weer van een inrichting 26 zoals in figuur 4 waarbij het enige verschil erin bestaat dat de regeneratiefractie 30 van warme perslucht die uit de hogedruk-compressietrap 29 stroomt nu pas afgetakt wordt nadat de perslucht eerst nog doorheen een nakoeler 31 is gestroomd.Figure 8 shows a variant of a device 26 as in Figure 4, the only difference being that the regeneration fraction 30 of hot compressed air flowing out of the high-pressure compression stage 29 is now only tapped after the compressed air has first flowed through an aftercooler 31 .

Het voordeel dat hierbij wordt verkregen, is dat meer warmte herwonnen kan worden met dezelfde capaciteit aan combinatie-warmtewisselaar 1 dan in de variant van figuur 4, en dat de regeneratiefractie 30 van de perslucht droger is dan in de variant van figuur 4, wat het regenereren van droogmiddel bevordert.The advantage that is obtained here is that more heat can be recovered with the same capacity of combination heat exchanger 1 than in the variant of Figure 4, and that the regeneration fraction 30 of the compressed air is drier than in the variant of Figure 4, which means promotes regeneration of desiccant.

Een nadeel dat aan de variant van figuur 8 verbonden is, is echter dat de temperatuur en de druk van de regeneratiefractie 30 van de perslucht lager is dan in de vorige variant wat het regenereren van droogmiddel niet bevordert.A drawback associated with the variant of Figure 8, however, is that the temperature and the pressure of the regeneration fraction 30 of the compressed air is lower than in the previous variant, which does not promote the regeneration of desiccant.

Figuur 9 geeft de koelwaterkring weer, voor een inrichting 26 zoals weergegeven in figuur 8, waarbij de regeneratiefractie 30 van de samengeperste lucht na de hogedruk-compressietrap 29 pas afgetakt wordt na het doorlopen van de nakoeler 31.Figure 9 shows the cooling water circuit for a device 26 as shown in Figure 8, in which the regeneration fraction 30 of the compressed air after the high-pressure compression stage 29 is tapped only after the aftercooler 31 has been run through.

Zoals in figuur 5 verlaat ook hier het koelwater de compressoreenheid bij een temperatuur van 35 °C, hetgeen niet toelaat de herwonnen compressiewarmte nuttig te gebruiken.As in Figure 5, here too the cooling water leaves the compressor unit at a temperature of 35 ° C, which does not allow the reclaimed compression heat to be used effectively.

Bovendien verlaat de regeneratiefractie 30 de combinatie-warmtewisselaar op een iets lagere temperatuur (125 °C) dan in de variant beschreven in figuur 5 (135 °C) , hetgeen de werking van de regeneratief ractie 30 in de droger niet bevordert, maar toch toelaat de samengeperste lucht die de compressoreenheid verlaat te drogen uitsluitend met de opgewekte compressiewarmte.Moreover, the regeneration fraction 30 leaves the combination heat exchanger at a slightly lower temperature (125 ° C) than in the variant described in Figure 5 (135 ° C), which does not promote the operation of the regenerative reaction 30 in the dryer, but still allows it to dry the compressed air leaving the compressor unit only with the generated heat of compression.

Figuur 10 geeft een stroomschema weer van een inrichting 35 voor het samenpersen en drogen van een gas bestaande uit een enkelvoudige ééntrapscompressor 27, die via een drukleiding 9 en via een in de drukleiding opgenomen combinatie-warmtewisselaar 1 volgens de uitvinding en een drooginrichting 32 aangesloten is op een persleiding 33, en waarbij stroomafwaarts van de enige compressietrap 27 en de combinatie-warmtewisselaar 1 een aftakking van een regeneratiefractie 30 op de persleiding is voorzien die zelf gekoppeld is aan de ingang 18 van de eerste huizengroep 12 van de combinatie-warmtewisselaar 1 waarvan de uitgang 19 verbonden is met de droger 32 voor het leveren van gecomprimeerd gas in de persleiding 33 met een lagere vochtigheid dan deze in de drukleiding 9.Figure 10 shows a flow chart of a device 35 for compressing and drying a gas consisting of a single one-stage compressor 27, which is connected via a pressure line 9 and via a combination heat exchanger 1 according to the invention and a drying device 32 included in the pressure line. on a pressure line 33, and wherein downstream of the single compression stage 27 and the combination heat exchanger 1 a branch of a regeneration fraction 30 is provided on the pressure line which itself is coupled to the input 18 of the first housing group 12 of the combination heat exchanger 1 of which the outlet 19 is connected to the dryer 32 for supplying compressed gas in the pressure line 33 with a lower humidity than that in the pressure line 9.

De regeneratiefractie wordt in dit geval afgetakt stroomafwaarts van de enige compressietrap 29 en de combinatie-warmtewisselaar 1 vóórdat het samengeperst gas de droger 32 heeft doorlopen.In this case, the regeneration fraction is branched downstream of the single compression stage 29 and the combination heat exchanger 1 before the compressed gas has passed through the dryer 32.

Een dergelijke ééntrapscompressor is in staat gedroogde geperste lucht af te leveren zonder bijkomende energietoevoer te vereisen voor het drogen van de samengeperste lucht en enkel door het benutten van de compressiewarmte van de ééntrapscompressor.Such a single-stage compressor is capable of delivering dried compressed air without requiring additional energy supply for drying the compressed air and only by utilizing the compression heat of the single-stage compressor.

Het spreekt voor zich dat nog andere varianten van de uitvinding mogelijk zijn. Zo is het bijvoorbeeld mogelijk een apart koelmiddel voor de kringloop met nakoeler 31 en interkoeler 34 te gebruiken, of om gebruik te maken van gesloten koelkringlopen en zo meer.It goes without saying that still other variants of the invention are possible. For example, it is possible to use a separate coolant for the cycle with aftercooler 31 and intercooler 34, or to make use of closed cooling cycles and so on.

In al de in de figuren weergegeven uitvoeringsvormen wordt de regeneratiefractie 30 slechts één maal doorheen de combinatie-warmtewisselaar 1 gestuurd, doch, de uitvinding is niet als dusdanig beperkt vermits deze regeneratiefractie 30 tevens meermaals doorheen deze combinatie-warmtewisselaar 1 kan worden geleid.In all the embodiments shown in the figures, the regeneration fraction 30 is sent only once through the combination heat exchanger 1, but the invention is not limited as such, since this regeneration fraction 30 can also be passed through this combination heat exchanger 1 several times.

Het spreekt voor zich dat de zwevende schotten 6 en 7 volgens de uitvinding in velerlei verschillende vormen kunnen worden uitgevoerd zoals een ronde, rechthoekige, ovale, halfmaanvormige. of vierkante vorm of nog andere vormen of alle mogelijke combinaties daarvan.It goes without saying that the floating partitions 6 and 7 according to the invention can be designed in many different forms, such as a round, rectangular, oval, half-moon shape. or square shape or other shapes or all possible combinations thereof.

De huidige uitvinding is geenszins beperkt tot de als voorbeeld beschreven en in de figuren weergegeven uitvoeringsvormen, doch een combinatie-warmtewisselaar 1 met meervoudige zwevende schotten volgens de uitvinding kan in allerlei vormen en afmetingen worden verwezenlijkt en worden toegepast zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.The present invention is by no means limited to the embodiments described by way of example and shown in the figures, but a combination heat exchanger 1 with multiple floating baffles according to the invention can be realized and applied in all shapes and sizes without being outside the scope of the invention steps.

Claims

Combination heat exchanger for exchanging heat between at least three fluids, respectively a primary fluid (9) and two or more secondary fluids (15, 16), wherein the combination heat exchanger (1) is provided with a housing (2) wherein two or more tubes or groups. of pipes (12, 13) which are each passed through two or more baffles and wherein the baffles (5, 6, 7, 8) are contained in a casing (4) which together with the baffles (5, 6, 7, 8) defining a space (25) with an inlet (10) and an outlet (11) through which the primary fluid (9) can flow and in which the tubes or groups of tubes (12, 13) pass through the baffles (5, 6) , 7, 8) are connected to a supply (18, 20) and discharge (19, 21) for each secondary fluid (15, 16), characterized in that each tube or housing group (12, 13) is individually provided with at least one own floating shot (6, 7).

Combination heat exchanger according to claim 1, characterized in that one of the secondary fluids (15, 16) is the same fluid as the primary fluid (9), but in a different physical state.

Combination heat exchanger according to claim 2, characterized in that a different physical state comprises a different temperature and / or pressure.

Combination heat exchanger according to claim 1, characterized in that the tubes for each tube or group of tubes (12) are different from another tube or group of tubes (13).

Combination heat exchanger according to claim 4, characterized in that the differences between the tubes or groups of tubes (12, 13) consist of differences in material, and / or diameter and / or wall thickness.

Combination heat exchanger according to claim 1, characterized in that the tubes or groups of tubes (12, 13) through which a secondary fluid (15) is passed are equipped with surface-enlarging extensions.

Combination heat exchanger according to claim 6, characterized in that the aforementioned surface enlarging extensions are provided with: - cooling fins on the tubes; and / or spacers in the tubes with extensions that increase the thermally conductive surface of the tubes.

Combination heat exchanger according to claim 1, characterized in that at least two of the secondary fluids (12, 13) differ from each other.

Combination heat exchanger according to claim 7, characterized in that the secondary fluids (12, 13) have different physical and / or chemical properties, such as different chemical compositions and / or different temperatures and / or different aggregation states and / or different pressures.

Combination heat exchanger according to claim 1, characterized in that each floating bulkhead (6, 7) is individually equipped with a supply or discharge for a secondary fluid (15), or with a barrier for a secondary fluid (16).

Combination heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the fixed partition is equipped with a supply (18) or drain of a secondary fluid and / or with a combined supply (20) and drain (21) for a secondary fluid if the corresponding floating baffle is provided with a barrier (22) for the relevant secondary fluid.

Combination heat exchanger according to claim 1, characterized in that all floating partitions (6, 7) are enclosed by one common fixed part (8).

Device for compressing and drying a gas, which device (26) is provided with a compressor with one or more compression stages (27, 28, 29) which are connected in series via a pressure line and of which the only or last compression stage (29) is connected via a pressure line and via an aftercooler (31) included in the pressure line to a dryer (32), which is filled with a drying agent through which the gas (9) to be dried is passed through to a pressure line (33) and wherein downstream of the single or first compression stage (29) a combination heat exchanger (1) according to one of the preceding claims is included in said pressure line, wherein the pressure line is connected to the inlet (10) and the outlet (11) for the primary fluid (9) in the combination heat exchanger (1) and wherein a branch of a regeneration fraction (30) is provided downstream of the single or last compression stage (29) on the pressure line which is coupled to the inlet (18) ) of the first housing group (12) of the combination heat exchanger (1) whose output (19) is connected to the dryer (32) for regenerating the drying agent.

Device according to claim 13, characterized in that the above-mentioned compressor is a turbo-compressor.

Method for using a device according to claim 13, characterized in that the regeneration fraction (30) is tapped downstream of the last compression stage (29) in a multi-stage compressor but before the compressed gas enters the aftercooler (31) after the last compression stage continues.

The method according to claim 15, characterized in that the regeneration fraction (30) is tapped downstream of the last compression stage (29) in a multi-stage compressor, not before but after the compressed gas has passed through the aftercooler (31) after the last compression stage.

Method according to claim 15 or 16, characterized in that low-temperature water as a secondary fluid (16) is passed through a housing group (13) of the combination heat exchanger (1), a part of the compression heat generated by the first compression stage (27) of the device (26) is used for heating the cooling water.

Method according to claim 17, characterized in that the heated cooling water coming out of the combination heat exchanger (1) is discharged and that a second but closed cooling circuit supplies water of 35 ° C to the intermediate cooler (34) and in parallel to the aftercooler (31) after the last compression stage (29) by which the cooling water of the closed cooling circuit is heated to a temperature high enough to enable its heat to be reused (90 ° C) to which the water is directed to a liquid-liquid heat exchanger where it is returned is cooled to 35 ° C and where the heat released can be used by a process of the user.

Method according to claim 15 or 16, characterized in that the combination heat exchanger (1) by means of the compression heat generated by the first or only compression stage (27) alone, all compressed air supplied by the device dries by heating of a regeneration fraction (30) of compressed air from the same device (26).