DE10022005C2 - Rotorwärmetauscher - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Rotorwärmetauscher mit
einem Drehkörper, der drehbar gelagert ist, dessen Stirnfläche
einen Anström- und einen Abströmsektor aufweist, die der
Drehkörper bei einer Drehung durchläuft, und der aus einer
Werkstoffmatrix ausgebildet ist, die aus Folien besteht,
zwischen denen den Drehkörper axial durchsetzende Strömungs
kanäle gebildet sind.
Derartige Rotorwärmetauscher, wie sie z. B. aus der DE 43 17 882 A1
bekannt sind, werden innerhalb eines Heizungs-
bzw. Belüftungssystems so angeordnet, daß ihr Abströmsektor
vom Abluft- und ihr Anströmsektor vom Zuluftstrom bestrichen
wird. Hierbei wird dem Abluftstrom Wärmeenergie und Luft
feuchtigkeit entzogen, wobei die Wärmeenergie in der Werk
stoffmatrix gespeichert wird und die dem Abluftstrom ent
zogene Luftfeuchtigkeit sich auf den Oberflächen der die
Strömungskanäle ausbildenden Folien der Werkstoffmatrix
anlagert. Wenn die vom Abluftstrom durchströmten Teile der
Werkstoffmatrix aus dem Abströmsektor in den Anströmsektor
geraten, nimmt der die Werkstoffmatrix im Anströmsektor
durchströmende Zuluftstrom Wärme aus der Werkstoffmatrix und
Feuchtigkeit von den Oberflächen der Folien der Werkstoff
matrix auf. Hierdurch ergeben sich bei der Klimatisierung von
Räumen od. dgl. erhebliche Einsparungen.
Bei dem aus der DE 43 17 882 A1 bekannten Rotorwärmetauscher
besteht der Drehkörper aus ebenen und gewellten Aluminium
folien, wobei jeweils eine gewellte Aluminiumfolie mit zwei
ebenen Aluminiumfolien Strömungskanäle ausbildet; diese
Strömungskanäle sind an den Eckbereichen abgerundet ausge
bildet.
Aus der Schaal, G., "Regeneratoren", Eta 46 (1988) A4-Juli,
S. A96 bis A103 ist ein dreieckiger Kanalquerschnitt bekannt.
Jedoch ist in demselben Satz, in dem eine "dreieckige
Kanalform" erwähnt ist, angegeben, daß diese "dreieckige
Kanalform" unter Verwendung "gewellter Bänder" realisiert
wird. Hieraus ergibt sich, daß bei der als "dreieckigen
Kanalform" bezeichneten Strömungskanalquerschnittform
offensichtlich keine scharf konturierten Ecken des Strömungs
kanalquerschnitts vorhanden sein sollen.
Aus der DE 492 449 C sind Wärmeaustauscher mit einem Dreh
körper bekannt, bei denen unterschiedlichste Drehkörpergestal
tungen zum Einsatz kommen können. Unter anderem ist dort -
unter vielen anderen - eine Drehkörperkonfiguration gezeigt,
bei der eine Vielzahl dreieckiger Strömungskanäle gebildet
ist.
Die US 2 313 081 zeigt Rotorwärmetauscher mit Drehkörpern,
wobei u. a. dreieckige Strömungsquerschnitte vorgesehen sind.
Hierbei wird jedoch z. B. in der linken Spalte auf Seite 3 der
genannten Druckschrift angegeben, daß diese Strömungsquer
schnitte durch flache und gewellte Platten ausgebildet sind;
hieraus ergibt sich, daß eine Kontur der Strömungskanalquer
schnitte mit ausgeprägten Ecken nicht vorgesehen ist. Bei
den Rotorwärmetauschern gemäß der US 2 313 081 werden teil
weise turbulente Strömungsverhältnisse dadurch erzeugt, daß
die Strömungskanäle in ihrer Längsrichtung stark gekrümmt bzw.
abgeknickt verlaufen.
Ausgehend von dem eingangs geschilderten Stand der Technik
liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den gattungsgemäßen
Rotorwärmetauscher derart weiterzubilden, daß sein Wirkungs
grad beträchtlich erhöht ist.
Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die
Strömungskanäle einen drei- oder mehreckigen Strömungs
querschnitt aufweisen und daß die Radialabmessung der Strö
mungskanäle zwischen 1 mm und 3 mm liegt. Dadurch, daß die
Strömungskanäle im Falle des erfindungsgemäßen Rotorwärme
tauschers einen scharf konturierten eckigen Strömungsquer
schnitt aufweisen, werden im Bereich dieser Ecken quasi tur
bulente Strömungsverhältnisse geschaffen, wodurch verhindert
wird, daß sich an den Wandungen der Strömungskanäle isolieren
de Grenzschichten ausbilden. Dieser Effekt wird dadurch ver
stärkt, daß durch die vergleichsweise geringen Abmessungen
der Strömungskanalquerschnitte in Radialrichtung des Dreh
körpers der Anteil desjenigen Strömungsquerschnitts der
Strömungskanäle, der durch das Vorhandensein der Ecken ge
prägt wird, vergleichsweise groß ist. Aufgrund der erfindungs
gemäß gestalteten Strömungskanalquerschnitte entwickeln sich
somit in den Strömungskanälen Turbulenzen, wodurch mehr Luft
partikel als bei Rotorwärmetauschern gemäß dem Stand der
Technik in unmittelbaren Kontakt mit den Innenwandungen der
Strömungskanäle geraten, so daß der Wirkungsgrad des erfin
dungsgemäßen Rotorwärmetauschers erheblich, d. h. um bis zu
20%, erhöht werden kann.
Als für die Werkstoffmatrix derartiger Rotorwärmetauscher
besonders günstiger Werkstoff hat sich Aluminium erwiesen.
Wenn die Folien auf ihren die Strömungskanäle ausbildenden
und begrenzenden Oberflächen zu einer kapillarischen Struk
tur aufgerauht und diese Oberflächen mit inhibiertem
Lithiumchlorid beschichtet sind, wird durch die Aufrauhung
der Oberflächen der die Werkstoffmatrix ausbildenden
Folien und die dadurch geschaffene kapillarische Struktur
die Übertragung von Luftfeuchtigkeit des Rotorwärme
tauschers erheblich verbessert. Eine weitere Steigerung der
Übertragungsfähigkeit des Rotorwärmetauschers ergibt sich
durch die Beschichtung der Oberflächen der die Werkstoffmatrix
ausbildenden Folien mit inhibiertem Lithiumchlorid.
Das als Absorbent wirkende Lithiumchlorid hat eine
hohe Wasseraffinität, wodurch sich auf den derart behandel
ten Oberflächen sehr schnell ein Wasserfilm ausbildet, der
zur Anlagerung weiterer Feuchtigkeit führt, welche dann der
Werkstoffmatrix im Anströmsektor durch den Zuluftstrom ent
nehmbar ist. Die Verwendung von inhibiertem Lithiumchlorid
hat zur Folge, daß normalerweise gegen derartige Salze sehr
empfindlichen Aluminiumfolien dauerhaft und ohne Auftreten
starker Korrosionserscheinungen beschichtet werden können.
Derartig ausgebildete und beschichtete Aluminiummatrizen bzw.
Aluminiumräder haben hinsichtlich der Übertragung der Luft
feuchtigkeit höchste Rückfeuchtzahlen und können auch als
Trockner verwendet werden.
Als besonders geeignete, dem Lithiumchlorid beizugebende
Inhibierungsmittel haben sich auf der Basis chromatierter
Stoffe oder wirkungsgleicher Stoffe hergestellte Materialien
herausgestellt.
Eine besonders dauerhafte und gegen Korrosionserscheinungen
beständige Ausgestaltung der mit Lithiumchlorid beschichte
ten Aluminiummatrix ergibt sich, wenn zur Beschichtung der
Oberflächen eine 6-15 Vol.-%ige, vorzugsweise 10 Vol.-%ige
Lithiumchloridlösung in Wasser verwendet wird.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Ausführungs
form unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Ansicht eines erfindungsgemäßen Rotor
wärmetauschers;
Fig. 2 einen Sektorausschnitt eines Drehkörpers des in
Fig. 1 dargestellten erfindungsgemäßen Rotor
wärmetauschers; und
Fig. 3 eine Prinzipdarstellung von in in Fig. 2 teilweise
gezeigten Drehkörper ausgebildeten Strömungskanälen.
Ein in Fig. 1 in perspektivischer Ansicht dargestellter
Rotorwärmetauscher 1 hat einen in der dargestellten Ausfüh
rungsform etwa quadratischen Rahmen 2.
Innerhalb des etwa quadratischen Rahmens 2 ist ein Drehkör
per 3, der als Aluminiumrad ausgebildet ist, um eine Nabe
4 drehbar angeordnet. Als Antrieb für die Drehbewegung des
Drehkörpers 3 dient ein Motor 5.
Eine Stirn- bzw. Strömungsquerschnittfläche des Drehkörpers
3 gliedert sich in einen Anströmsektor 6 und einen Abström
sektor 7. In der dargestellten Ausführungsform ist der An
strömsektor 6 unterhalb eines Horizontalträgers 8 ausgebil
det, der zwei einander gegenüberliegende Seiten des Rahmens
2 miteinander verbindet. Der Abströmsektor 7 ist oberhalb
dieses Horizontalträgers 8 ausgebildet.
Der Anströmsektor 6 des Rotorwärmetauschers wird von einem
Zuluftstrom 9 durchströmt, während der Abströmsektor 7 des
Rotorwärmetauschers 1 durch einen Abluftstrom 10 durchströmt
wird.
Während der beim dargestellten Ausführungsbeispiel als
Aluminiumrad ausgebildete Drehkörper 3 - getrieben durch
den Motor 5 in der durch den Pfeil 11 dargestellten
Drehrichtung - den Abströmsektor 7 durchläuft, ent
nimmt er dem Abluftstrom 10 Wärmeenergie und Luftfeuchtig
keit. Die Wärmeenergie wird durch Erhöhung der Temperatur
des Drehkörpers 3 gespeichert, während die Entnahme von Luft
feuchtigkeit in der Anlagerung von Wasser auf den Oberflä
chen des Aluminiumrads stattfindet. Wenn der Drehkörper 3
den Anströmsektor 6 durchläuft, gibt er sowohl in ihm ge
speicherte Wärmeenergie als auch an seinen Oberflächen an
gelagerte Luftfeuchtigkeit in Form von Wasser an den Zuluft
strom 9 ab.
Der als Aluminiumrad ausgebildete Drehkörper 3 besteht aus
einer Aluminiummatrix 12, deren grundsätzlicher Aufbau in
Fig. 2 dargestellt ist, die einen Sektor des in Fig. 1
dargestellten Drehkörpers 3 zeigt, aus dem - im Gegensatz zur
Darstellung in Fig. 1 - der detailgenaue Aufbau des Drehkör
pers 3 hervorgeht. Die Aluminiummatrix 12 besteht aus glatt
zylindrischen und geknickten bzw. gefalteten Aluminiumfolien
13 bzw. 14, wobei jeweils eine geknickte bzw. gefal
tete Aluminiumfolie 13 mit zwei ebenen Aluminiumfolien 14
Strömungskanäle 15 ausbildet, die den Drehkörper 3 bzw. das
Aluminiumrad in Strömungsrichtung durchsetzen.
Die Oberflächen der Aluminiumfolien 13, 14 sind zu einer
kapillarischen Struktur aufgerauht, wodurch die Luftfeuch
tigkeit besser übertragbar ist. Des weiteren sind diese,
die Strömungskanäle 15 ausbildenden Oberflächen der Alumi
niumfolien 13, 14 mit einer Lithiumchloridlösung behandelt
worden, die 10 Vol.-% Lithiumchlorid in Wasser enthält. Als
Lithiumchlorid wird inhibiertes Lithiumchlorid verwendet,
dessen Inhibierungsmittel auf der Basis chromatierter Stoffe
hergestellt sind.
Aus der in Fig. 3 gezeigten Prinzipdarstellung von
Strömungskanälen 15, wie sie in dem in Fig. 2 in Einzel
heiten gezeigten Drehkörper 3 vorgesehen sind, geht
hervor, daß im dargestellten Ausführungsbeispiel die
Knickung bzw. Faltung der geknickten bzw. gefalteten
Aluminiumfolien 14 in der Weise erfolgt, daß die Strömungskanäle 15
einen dreieckigen Strömungsquerschnitt aufweisen, der
radial einwärts und radial auswärts jeweils von einer
glattzylindrischen Aluminiumfolie 13 begrenzt ist.
Da der Strömungsquerschnitt jedes Strömungskanals 15
im dargestellten Ausführungsbeispiel drei spitz zulaufende
Ecken 16, 17, 18 aufweist, wird aufgrund der in diesen
Ecken 16, 17, 18 der Strömungskanäle 15 entstehenden
Turbulenzen verhindert, daß eine kapillare Verengung der
Strömungskanäle 15 auftritt; an den Wandungen der Strömungskanäle
15 besteht somit keine die Wärmetauscheigenschaften be
einträchtigende isolierende Grenzschicht, die bei
laminaren Strömungsverhältnissen auftreten könnte.
Aufgrund der in den Ecken 16, 17, 18 entstehenden Tur
bulenzen geraten somit mehr Luftpartikel in unmittel
baren Kontakt mit den durch die Aluminiumfolien 13, 14
gebildeten Wandungen der Strömungskanäle 15.
Durch diese im dargestellten Ausführungsbeispiel drei
eckige Ausgestaltung des Strömungsquerschnitts der
Strömungskanäle 15 wird eine erhebliche Erhöhung des Wir
kungsgrads des Rotorwärmetauschers 1 bewirkt. Es sei
darauf hingewiesen, daß anstelle der dreieckigen Aus
gestaltung des Strömungsquerschnitts der Strömungs
kanäle 15 auch eine andere mehreckige Ausgestaltung
möglich ist, wobei dann die Knickung bzw. Faltung der
geknickten bzw. gefalteten Aluminiumfolien 14 entsprechend
gestaltet wird.
Claims (5)
1. Rotorwärmetauscher mit einem Drehkörper (3), der drehbar
gelagert ist, dessen Stirnfläche (6, 7) einen Anström- (6)
und einen Abströmsektor (7) aufweist, die der Drehkörper (3)
bei einer Drehung durchläuft, und der aus einer Werkstoff
matrix (12) ausgebildet ist, die aus Folien (13, 14) besteht,
zwischen denen den Drehkörper (3) axial durchsetzende
Strömungskanäle (15) gebildet sind, dadurch gekennzeichnet,
daß die Strömungskanäle (15) einen drei- oder mehreckigen
Strömungsquerschnitt aufweisen und daß die Radialabmessung
der Strömungskanäle (15) zwischen 1 mm und 3 mm liegt.
2. Rotorwärmetauscher nach Anspruch 1, bei dem die Folien als
Aluminiumfolien (13, 14) und die Werkstoffmatrix als Alu
miniummatrix (12) ausgebildet sind bzw. ist.
3. Rotorwärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, bei dem
die Folien (13, 14) auf ihren die Strömungskanäle
(15) ausbildenden und begrenzenden Oberflächen zu einer
kapillarischen Struktur aufgerauht sind und diese Ober
flächen mit inhibiertem Lithiumchlorid beschichtet sind.
4. Rotorwärmetauscher nach Anspruch 3, bei dem die dem
Lithiumchlorid beigegebenen Inhibierungsmittel auf der
Basis chromatierter Stoffe hergestellt sind.
5. Rotorwärmetauscher nach Anspruch 3 oder 4, bei dem zur
Beschichtung der Oberflächen eine 6-15 Vol.-%ige, vor
zugsweise 10 Vol.-%ige Lithiumchloridlösung in Wasser
verwendet wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2000122005 DE10022005C2 (de) | 2000-05-05 | 2000-05-05 | Rotorwärmetauscher |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2000122005 DE10022005C2 (de) | 2000-05-05 | 2000-05-05 | Rotorwärmetauscher |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10022005A1 DE10022005A1 (de) | 2001-11-29 |
DE10022005C2 true DE10022005C2 (de) | 2003-05-15 |
Family
ID=7640948
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2000122005 Revoked DE10022005C2 (de) | 2000-05-05 | 2000-05-05 | Rotorwärmetauscher |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE10022005C2 (de) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2000
- 2000-05-05 DE DE2000122005 patent/DE10022005C2/de not_active Revoked
Patent Citations (3)
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Non-Patent Citations (3)
Title |
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Ströder, Reiner: "Wärmerückgewinnung in Ferti- gungshallen" In: TAB 9/92, S.745-749 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE10022005A1 (de) | 2001-11-29 |
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Legal Events
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