DE102007049475A1 - Method for continuous degassing and disinfecting cool and/or hot water with slight electric conductivity in plant having pump, by branching off partial water flow of main flow of the cool and/or hot water from the pressure side of the pump - Google Patents

Method for continuous degassing and disinfecting cool and/or hot water with slight electric conductivity in plant having pump, by branching off partial water flow of main flow of the cool and/or hot water from the pressure side of the pump Download PDF

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Falko Ziller
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    • C02F1/20—Treatment of water, waste water, or sewage by degassing, i.e. liberation of dissolved gases

Abstract

The method for continuous degassing and disinfection of cool and/or hot water with slight electric conductivity in a plant that comprises a pump (1) for cool and/or hot water circulation, where the atmospheric pressure exists in the water circulation at a suction side (13) of the pump and the pressure of 1 bar at a pressure side (2) of the pump is higher than at the suction side, comprises branching off a partial water flow of main flow of the cool and/or hot water from the pressure side of the pump that serves guiding of the cool and/or hot water circulation. The method for continuous degassing and disinfection of cool and/or hot water with slight electric conductivity in a plant that comprises a pump (1) for cool and/or hot water circulation, where the atmospheric pressure exists in the water circulation at a suction side (13) of the pump and the pressure of 1 bar at a pressure side (2) of the pump is higher than at the suction side, comprises branching off a partial water flow of main flow of the cool and/or hot water from the pressure side of the pump that serves guiding of the cool and/or hot water circulation, conducting the partial flow through the heating side of a heat recovery system (3), heating the water at 70-100[deg] C by heaters (8), reducing water pressure by an expansion device (9), introducing the water into a degassing chamber at a pressure that is slightly higher than the saturated steam pressure of the water in the form of a tangential ray at the upper area of a cylindrical shaped, vertically arranged chamber, taking away the emerging gases, conducting the hot, degassed water through the cooling side of the heat recovery system, and recirculating the degassed water to the suction side of the pump. The pressure is rapidly lowered during supplying of water into the degassing chamber by a venturi nozzle. The pressure is lowered under the pressure level of the pump suction side, in the degassing chamber by a propulsion jet nozzle, whose inlet is connected with the pump pressure side, outlet is connected with the pump suction side and negative pressure connection is connected with the degassing cylinder. An independent claim is included for an arrangement for continuous degassing and disinfection of cool and/or hot water with slight electric conductivity in plant that comprises a pump for cool and/or hot water circulation.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Entgasung und Entkeimung von Kühl- und Heizwasser mit einer geringen elektrischen Leitfähigkeit. Das Verfahren und die Anordnung sind für den Einsatz in Anlagen vorgesehen, die als Kühl- bzw. Heizwasser DI-Wasser (deionisiertes Wasser) verwenden.The The invention relates to a method and an arrangement for degassing and sterilization of cooling and heating water with a low electrical conductivity. The method and the arrangement are intended for use in installations which are used as cooling or Heating water Use DI water (deionized water).

Für Anlagen, in denen die zu kühlenden Bauelemente großen elektromagnetischen Feldern oder elektrischen Potentialen unterschiedlicher Höhe ausgesetzt sind, muss ein Kühlmedium (z. B. DI-Wasser) mit einer sehr kleinen elektrischen Leitfähigkeit eingesetzt werden. Damit ist es möglich, thermisch hochbelastete elektrische Bauelemente direkt mit Wasser zu kühlen.For Installations in which the components to be cooled are large electromagnetic fields or electrical potentials different Height are exposed, a cooling medium (eg. B. DI water) with a very small electrical conductivity be used. This makes it possible to thermally highly loaded to cool electrical components directly with water.

Derartige Anlagen sind üblicherweise teiloffene Systeme. Schon die Verwendung von Kunststoffen führt dazu, dass die Gaskomponenten der Luft durch Schlauch-, Behälter- oder Rohrwandungen diffundieren und sich im DI-Wasser lösen. Insbesondere im DI-Wasser gelöster Sauerstoff, führt zu einer erhöhten Korrosion von Anlagenteilen, die mit DI-Wasser in Berührung kommen. Eine ähnliche Wirkung zeigt auch gelöstes CO2. Bei stark entsalztem Wasser wird durch gelöstes CO2 der pH-Wert des Wassers stark verändert, was zu einer Versauerung des Wassers und damit einer erhöhten Korrosivität führt.Such systems are usually partially open systems. Even the use of plastics means that the gas components of the air diffuse through hose, container or pipe walls and dissolve in the DI water. In particular dissolved in DI water oxygen leads to increased corrosion of equipment that come into contact with DI water. A similar effect also shows dissolved CO 2 . With strongly desalinated water, the pH of the water is greatly altered by dissolved CO 2 , which leads to an acidification of the water and thus an increased corrosiveness.

Außerdem ist eine Entgasung des Heiz- bzw. Kühlmediums notwendig, um Lufteinschlüsse aus dem hydraulischen Netz zu entfernen. Ein gasblasenfreies System ist insbesondere für die Kühlung von thermisch empfindlichen Komponenten erforderlich, da im Bereich der Gasblasen der Wärmeübergang in das Kühlmedium sehr stark reduziert ist und infolgedessen lokale Überhitzungen auftreten können.Furthermore is a degassing of the heating or cooling medium necessary, to remove air bubbles from the hydraulic network. A gas bubble-free system is especially for the cooling of thermally sensitive components required because in the field the gas bubbles heat transfer into the cooling medium is very much reduced and, as a result, local overheating may occur.

Im entgasten Medium ist die Konzentration von gelöstem Gas gering, sodass von diesem Lufteinschlüsse bzw. -blasen gut aufgenommen werden können. Über den umlaufenden Medienstrom wird die gelöste Luft in das Entgasungssystem transportiert und wieder aus dem Medium entfernt.in the degassing medium is the concentration of dissolved gas low, so that from this air bubbles or bubbles can be well received. About the circulating Media flow is the dissolved air in the degassing system transported and removed again from the medium.

Für die meisten Mikroorganismen bietet DI-Wasser zwar keine günstigen Bedingungen für Wachstum und Vermehrung, es gibt jedoch Mikroorganismen, die sich im DI-Wasser stark vermehren können. Eine biologische Kontamination verschlechtert die Qualität des DI-Wassers und führt zu einer Ablagerung von Biofilmen, welche zur Verkeimung der Anlagen führen und verringerte Wärmeübergänge verursachen. Die in anderen Bereichen übliche Zugabe von chemischen Stoffen, die als Inhibitoren dienen, würde bei DI-Wasser die Leitfähigkeit erhöhen. Gleiches gilt für den Einsatz von Bioziden, die zu unerwünschten chemischen Reaktionen mit den Inhibitoren oder den verwendeten Werkstoffen führen können.For Although most microorganisms do not offer DI water cheap Conditions for growth and propagation, there are, however Microorganisms that can proliferate in DI water. Biological contamination degrades quality of DI water and leads to deposition of biofilms, which lead to microbial contamination of plants and reduced Cause heat transfer. The others Fields usual addition of chemical substances as Serving inhibitors, the conductivity would be at DI water increase. The same applies to the use of biocides, that lead to unwanted chemical reactions with the inhibitors or the materials used.

Aus dem Stand der Technik sind zahlreiche Methoden zur Entgasung von Wasser bzw. DI-Wasser bekannt.Out The prior art is numerous methods for degassing Water or DI water known.

Eine Möglichkeit zur Entgasung besteht darin, dem Wasser Chemikalien zuzugeben, welche die gelösten Gase und hier bevorzugt den gelösten Sauerstoff binden. Der Einsatz von Chemikalien erhöht jedoch die Leitfähigkeit des Wassers und ist somit für Anlagen mit DI-Wasser nur sehr bedingt geeignet.A Possibility of degassing is to water the chemicals which are the dissolved gases and preferred herein bind the dissolved oxygen. The use of chemicals however, increases the conductivity of the water and is therefore only of limited suitability for systems with DI water.

Des Weiteren sind Entgasungssysteme zur thermischen Entgasung mit Dampf bekannt, die jedoch technisch sehr aufwändig sind. Der Betrieb solcher Systeme ist zudem mit umfassenden und kostenintensiven Genehmigungsverfahren (TÜV-Abnahme/Druckgeräterichtlinie) verbunden.Of Further are degassing systems for thermal degassing with steam known, but which are technically very complicated. Of the Operation of such systems is also extensive and costly Approval procedure (TÜV approval / Pressure Equipment Directive) connected.

Eine weitere Möglichkeit zur Entgasung von Wasser besteht darin, das Wasser einem Unterdruck auszusetzen, wodurch das Wasser einen Großteil des in ihm gelösten Gases abgibt. Aus dem Stand der Technik sind zahlreiche auf diesem Prinzip basierende Lösungsvorschläge bekannt.A Another possibility for degassing water is to to expose the water to a vacuum, causing the water one Gives off most of the dissolved gas in it. Out In the prior art, many are based on this principle Proposed solutions.

So wird in DE 197 04 298 C1 in ein Verfahren und einer Apparatur zum Entgasen in Flüssigkeiten (bevorzugt Wasser) vorgestellt. Zur Entgasung wird ein Teil der Flüssigkeit in einen verschließbaren Behälter überführt und dieser mit Hilfe einer Pumpe abgepumpt. Der Gesamtdruck in der Kammer wird soweit abgesenkt, dass die Flüssigkeit (das Wasser) siedet. Zusammen mit dem Dampfblasen werden auch die ge lösten Gase ausgetrieben. Die Temperatur der Flüssigkeit wird nicht erhöht. Nach der Entgasung wird die Flüssigkeit wieder in das Gesamtsystem zurückgeführt.So will in DE 197 04 298 C1 in a method and apparatus for degassing in liquids (preferably water) presented. For degassing, a part of the liquid is transferred to a sealable container and pumped out by means of a pump. The total pressure in the chamber is lowered so far that the liquid (the water) boils. Together with the steam bubbles and the dissolved gases are expelled. The temperature of the liquid is not increased. After degassing, the liquid is returned to the overall system.

In DE 44 30 799 C1 wird ein Verfahren zur Vakuumsentgasung von Heizungswasser gezeigt, bei dem ein Teilstrom des Heizungswassers entnommen und einem unter Unterdruck stehenden Entgasungsraum zugeführt wird. Der Teilstrom wird im Entgasungsraum versprüht, wobei der Druck im Entgasungsraum in Abhängigkeit von der Temperatur des Wassers des Teilstroms geregelt wird. Nach erfolgter Entgasung wird das Wasser in den Heizungskreislauf zurückgeführt.In DE 44 30 799 C1 shows a method for vacuum degassing of heating water, in which a partial flow of the heating water is removed and fed to a negative pressure degassing space. The partial flow is sprayed in the degassing space, wherein the pressure in the degassing space is regulated as a function of the temperature of the water of the partial flow. After degassing, the water is returned to the heating circuit.

In US 5,180,403 wird ein Verfahren zum Austreiben von gelöstem Gas aus DI-Wasser mit einem spezifischen Widerstand von größer 0,1 MΩ·cm beschrieben. Das Wasser wird in Abwärtsrichtung auf die Wände einer Säule gesprüht, in der ein Druck eingestellt ist, der 1 bis 10 Torr über dem Sättigungsdruck des Wassers liegt. Um die Konzentration von gelöstem Sauerstoff im Wasser noch weiter zu verringern, wird während des Entgasungsvorgangs ein Inertgasstrom von unten nach oben über den Wasserfilm geleitet.In US 5,180,403 For example, a method for driving dissolved gas out of DI water having a resistivity greater than 0.1 MΩ · cm is described. The water is sprayed in the downward direction on the walls of a column in which a pressure is set which is 1 to 10 torr above the saturation pressure of the water is. To further reduce the concentration of dissolved oxygen in the water, an inert gas stream is passed over the water film from bottom to top during the degassing process.

Nachteilig an den oben genannten aktiven Pumpenentgasungssystemen ist, dass in solchen Systemen Kavitation auftritt, wodurch, bedingt durch den damit verbundenen Kavitationsfraß, die Lebensdauer solcher Systeme sehr begrenzt ist. Die Systeme sind auch nicht in der Lage, biologisches Wachstum in den Flüssigkeiten zu verringern. Des Weiteren arbeiten sie diskontinuierlich und benötigen eine hohe spezifische Leistung für die Entgasung.adversely on the above-mentioned active pump degassing systems is that cavitation occurs in such systems, which, due to the associated cavitation, the lifetime of such Systems is very limited. The systems are also unable to to reduce biological growth in the fluids. Furthermore, they work discontinuously and require a high specific performance for degassing.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen. Insbesondere soll ein Verfahren und eine Anordnung geschaffen werden, die für eine Entgasung von DI-Wasser mit kleiner elektrischer Leitfähigkeit in Verbindung mit Anlagen, die über eine Pumpe für deren Kühl- bzw. Heizwasserkreislauf verfügen, wobei an der Saugseite der Pumpe ungefähr Atmosphärendruck und auf der Druckseite ein um mindestens 1 bar höherer Druck vorherrscht als auf der Saugseite, anwendbar ist. Durch den Entgasungsvorgang soll gleichzeitig eine Entkeimung des Wassers bewirkt werden. Die Anordnung soll eine hohe Lebensdauer haben und einfach aufgebaut sein.task The invention is to eliminate the disadvantages of the prior art. In particular, a method and an arrangement are to be created, for degassing DI water with small electrical Conductivity in connection with plants that over a pump for their cooling or Heizwasserkreislauf having approximately on the suction side of the pump Atmospheric pressure and on the pressure side at least 1 bar higher pressure prevails than on the suction side, is applicable. By the degassing process should simultaneously a Sterilization of the water can be effected. The arrangement should have a high Have lifespan and be simple.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 und 4 gelöst; vorteilhafte Ausführungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen 2, 3 und 5 bis 9.These The object is achieved by the characterizing Characteristics of claims 1 and 4 solved; advantageous Embodiments of the invention will become apparent from the claims 2, 3 and 5 to 9.

Das Verfahren ist für die Entgasung und Entkeimung von Kühl- bzw. Heizwasser mit geringer elektrischer Leitfähigkeit bei Anlagen vorgesehen, die bereits über eine Pumpe für den Kühl- bzw. Heizwasserkreislauf verfügen. Dabei muss auf der Saugseite der Pumpe ungefähr Atmosphärendruck und auf der Druckseite ein um mindestens 1 bar höherer Druck herrschen, was jedoch bei praktisch allen gängigen Kühl- bzw. Heizwasserkreisläufen der Fall ist. Das Verfahren ist insbesondere für die Entgasung und Entkeimung von Heiz- und Kühlwasser in Prozessanlagen der Halbleiter- und kunststoffverarbeitenden Industrie sowie artverwandter Bereiche geeignet.The Method is for the degassing and sterilization of cooling or heating water with low electrical conductivity provided at facilities that already have a pump for have the cooling or Heizwasserkreislauf. there must be on the suction side of the pump about atmospheric pressure and on the pressure side by at least 1 bar higher pressure but what happens with virtually all common cooling or heating water circuits is the case. The procedure is particularly suitable for the degassing and sterilization of heating and cooling water in process plants of semiconductor and plastics processing Industry and related areas.

Erfindungsgemäß wird auf der Druckseite der Umwälzpumpe für das Kühl- bzw. Heizsystem ein Teilstrom des Kühl- bzw. Heizwassers abgezweigt und durch die Erwärmungsseite eines Wärmerückgewinnungssystems hindurchgeleitet, wodurch das Wasser vorerwärmt wird. Anschließend wird das Wasser mittels eines Heizers auf eine Temperatur nahe dem Siedepunkt des beim auf der Saugseite der Pumpe vorherrschenden Drucks, d. h. auf eine Temperatur aus dem Bereich von 70°C bis 100°C erwärmt. Bevorzugt werden Temperaturen von 90°C bis 100° eingestellt. Bei diesen Temperaturen werden die meisten Mikroorganismen abgetötet und somit eine Entkeimung des Kühl- bzw. Heizwassers bewirkt. Die Druckgerätevorschriften, die erst für Anlagen gelten, in denen Temperaturen größer 110°C bzw. Drucke größer 10 bar auftreten, müssen nicht beachtet werden.According to the invention on the pressure side of the circulating pump for the cooling or heating system, a partial flow of cooling or heating water branched off and through the heating side of a heat recovery system passed through, whereby the water is preheated. Subsequently The water is heated to a temperature close to that by means of a heater Boiling point of when prevailing on the suction side of the pump Pressure, d. H. to a temperature in the range of 70 ° C heated to 100 ° C. Preference is given to temperatures from 90 ° C to 100 °. At these temperatures Most microorganisms are killed and thus one Sterilization of the cooling or heating water causes. The pressure equipment regulations, which only apply to systems in which temperatures are greater 110 ° C or pressures greater than 10 bar occur, do not need to be considered.

Auf der Druckseite der Umwälzpumpe herrscht üblicherweise ein Druck von mindestens 2 bis 3 bar. Um im Entgasungsschritt das im Wasser gelöste Gas effektiv auszutreiben, wird der Druck mit Hilfe eines Entspannungsorgans auf einen Wert, der nur geringfügig höher als der Sättigungsdampfdruck des Wassers ist, reduziert. Bei diesem Druck gasen die im Wasser gelösten Gase aus, das Wasser siedet jedoch noch nicht. Bei einer Temperatur von 90°C bis 100°C beträgt der Sättigungsdampfdruck ca. 0,7 bis ca. 1 bar (absolut).On the pressure side of the circulation pump usually prevails a pressure of at least 2 to 3 bar. In the degassing step the effectively expelling gas dissolved in the water, the pressure becomes with the help of a relaxation organ to a value that only marginally higher than the saturation vapor pressure of the water is reduced. At this pressure, the gases dissolved in the water gass Gases off, but the water does not boil yet. At a temperature from 90 ° C to 100 ° C is the saturation vapor pressure about 0.7 to about 1 bar (absolute).

Bevorzugt wird als Entspannungsorgan ein Motorstellventil mit zugehöriger Differenzdruckregelung verwendet, wodurch Druckniveauänderungen im Heiz- oder Kühlsystem und deren Wirkung auf den Arbeitsdruck ausgeglichen werden. Als vereinfachte Variante kann auch ein Kapillarrohr verwendet werden, das ebenfalls den Druck reduziert, jedoch keine Regelmöglichkeit bietet.Prefers is a relaxation valve an engine control valve with associated Used differential pressure regulation, whereby pressure level changes in the Heating or cooling system and their effect on the working pressure be compensated. As a simplified variant can also be a capillary tube used, which also reduces the pressure, but no rule possibility offers.

Sofern es beabsichtigt ist, den Druck aktiv zu senken, kann als Entspannungsorgan auch eine Venturidüse verwendet werden. Die Venturidüse ist so ausgeführt, dass an ihrem engstem Querschnitt der Druck auf einen Wert abgesenkt wird, der nahe am Siededruck des Wassers bei dessen Eintrittstemperatur in die Düse liegt. Dadurch erfolgt schon in der Düse eine Trennung der gelösten Gase von der Flüssigkeit, die auch weitgehend erhalten bleibt, also nicht sofort durch Resorption des Gases in die Flüssigkeit wieder aufgehoben wird.Provided it is intended to actively lower the pressure, as a relaxation organ Also a venturi can be used. The Venturi nozzle is designed so that at its narrowest cross section of the Pressure is lowered to a value close to the boiling pressure of Water is at the inlet temperature in the nozzle. As a result, a separation of the dissolved already takes place in the nozzle Gases from the liquid, which also largely preserved remains, so not immediately by absorption of the gas into the liquid is canceled again.

Zum Entgasen wird das Wasser in eine Entgasungskammer eingebracht. Da zum Entgasen des Wassers das austretende Gas durch die Wasseroberfläche in die Gasphase übergehen muss, kann eine große Oberfläche den Entgasungsprozess beschleunigen. Die austretenden Gase werden über ein Entlüftungsventil aus der Anlage abgeführt.To the Degassing the water is introduced into a degassing chamber. There for degassing the water, the escaping gas through the water surface can go into the gas phase, can be a big Surface accelerate the degassing process. The exiting Gases are released via a vent valve Plant removed.

In einer bevorzugten Ausführung ist die Kammer zylinderförmig ausgeformt und vertikal angeordnet. Das Wasser wird als Strahl im oberen Bereich der Kammer tangential eingebracht, trifft auf die Wand und läuft längs der zylinderförmigen Wand auf einer schraubenförmigen Bahn nach unten. Während dieser Zeit werden die Gasphase und die flüssige Phase voneinander getrennt.In In a preferred embodiment, the chamber is cylindrical formed and arranged vertically. The water is called jet in the introduced tangentially at the top of the chamber, hits the wall and runs along the cylindrical Wall down on a helical path. During this Time will be the gas phase and the liquid phase of each other separated.

In einer weiteren Variante wird, z. B. mit Hilfe einer Venturidüse, während des Eintritts des Wassers in die Entgasungskammer der Druck kurzfristig gesenkt und somit schon an dieser Stelle eine teilweise Trennung von Gas und Wasser bewirkt. In die Kammer eintretende Zweiphasengemische werden aufgrund der Zentrifugalkräfte, die während der schraubenförmigen Bewegung des Wassers auftreten, voneinander getrennt, wobei die gasförmigen Komponenten in die Gasphase überführt werden.In another variant is, for. B. by means of a Venturi nozzle, during the entry of water into the degassing chamber the pressure is reduced in the short term and thus already at this point one partial separation of gas and water causes. Entering the chamber Two-phase mixtures are due to the centrifugal forces, which during the helical movement of the Water occur, separated from each other, the gaseous components be transferred to the gas phase.

Das nunmehr entgaste Wasser wird durch die im unteren Teil der Entgasungskammer befindliche Absaugung aufgenommen und durch die Abkühlungsseite des Wärmerückgewinnungssystems geführt. Dabei wird es wieder auf eine ähnliche Temperatur gebracht wird, wie die, bei der es ursprünglich dem Hauptkreislauf entnommen wurde. Eine solche Abkühlung ist insbesondere für Wasser erforderlich, das als Kühlwasser verwendet wird, da in diesem Fall ein zusätzlicher Wärmeeintrag durch die Entgasungseinrichtung nachteilig wäre. Da die abgegebene Wärme zum Vorheizen des eingehenden Wassers verwendet wird, wird gleichzeitig der zur Entgasung benötigte Energiebedarf gesenkt. Folglich kann ein Heizer mit geringerer Leistung verwendet werden.The now degassed water is through the lower part of the degassing chamber taken suction and through the cooling side led the heat recovery system. It is brought back to a similar temperature like the one at which it was originally the main circuit was removed. Such a cooling is in particular required for water used as cooling water is, since in this case an additional heat input would be disadvantageous by the degassing. Because the discharged heat used to preheat the incoming water becomes at the same time the energy required for degassing lowered. Consequently, a heater with less power can be used become.

In einer besonders bevorzugten Variante sind die Schritte Entgasen und Abkühlen zusammengefasst, dass heißt, das Wasser wird mit Hilfe einer Baugruppe, die gleichzeitig die Funktion einer Entgasungskammer und eines Wärmerückgewinnungssystems erfüllt, entgast und abgekühlt.In In a particularly preferred variant, the steps are degassing and cooling summarized, that is, that Water is used with the help of an assembly that simultaneously performs the function a degassing chamber and a heat recovery system fulfilled, degassed and cooled.

Das abgekühlte Wasser wird auf der Saugseite der Förderpumpe wieder in den Hauptwasserkreislauf eingeleitet.The cooled water is on the suction side of the feed pump again introduced into the main water cycle.

Die Anordnung zur Durchführung zur Entgasung und Entkeimung von Wasser nach dem oben genannten Verfahren besteht aus einem Wärmerückgewinnungssystem, das jeweils eine Durchflussleitung auf der Erwärmungsseite und der Abkühlungsseite besitzt, einem Heizer, einem Entspannungsorgan und der Entgasungskammer. Die Erwärmungsseite des Wärmerückgewinnungssystems, der Heizer, das Entspannungsorgan, die Entgasungskammer und die Abkühlungsseite des Wärmerückgewinnungssystems bilden eine Serienschaltung, wobei die Komponenten über Wasserleitungen verbunden sind. Das eine Ende dieser Serienschaltung, der Eingang der Erwärmungsseite des Wärmerückgewinnungssystems, ist mit der Druckseite der Förderpumpe, und das andere Ende, der Ausgang der Abkühlungsseite des Wärmerückgewinnungssystems, mit der Saugseite der Förderpumpe des Hauptwasserkreislaufs verbunden.The Arrangement for carrying out the degassing and sterilization of water according to the above method consists of a heat recovery system, each a flow line on the heating side and the cooling side has, a heater, a relaxation organ and the degassing chamber. The heating side of the heat recovery system, the heater, the relaxation device, the degassing chamber and the Cooling side of the heat recovery system form a series connection, the components over Water pipes are connected. The one end of this series circuit, the entrance of the heating side of the heat recovery system, is with the pressure side of the feed pump, and the other End, the exit of the cooling side of the heat recovery system, with the suction side of the feed pump of the main water circuit connected.

In der Variante, in der das Wärmerückgewinnungssystem und die Entgasungskammer in einer Baugruppe zusammengefasst sind, ist die Entgasungskammer zylind risch ausgeformt und vertikal angeordnet. Im oberen Teil der Kammer befindet sich mindestens eine Düse für das Wasser, die tangential auf die Innenseite der Kammer gerichtet ist. Die Erwärmungsseite des Wärmerückgewinnungssystems steht im thermischen Kontakt mit dem von der Entgasungskammer umgrenzten Entgasungsraum. Die besten Wirkungsgrade werden erzielt, wenn das Wärmerückgewinnungssystem innerhalb des Entgasungsraums angeordnet ist.In the variant in which the heat recovery system and the degassing chamber are combined in an assembly, the degassing chamber is cylindically shaped and arranged vertically. In the upper part of the chamber is at least one nozzle for the water that is tangential to the inside of the chamber is directed. The heating side of the heat recovery system stands in thermal contact with that of the degassing chamber bounded Degassing. The best efficiencies are achieved when the heat recovery system is disposed within the degassing space.

Damit wird erreicht, dass das Wasser, während es längs einer schraubenförmigen Bahn an der Außenwand der zylindrischen Kammer sowie der dort angeordneten Wärmeübertrageroberfläche strömt, entgast und anschließend abgekühlt wird. Die dabei abgegebene Wärme wird der Erwärmungsseite des Wärmerückgewinnungssystems zugeführt.In order to It is achieved that the water while it is longitudinal a helical path on the outer wall the cylindrical chamber and the heat exchanger surface arranged there flows, degassed and then cooled. The case heat given off is the heating side of the Heat recovery system supplied.

Es ist vorgesehen, die Erwärmungsseite des Wärmerückgewinnungssystems als schraubenförmig gebogene Leitung aus einem gut wärmeleitenden Material auszuformen. Die Leitung und die zylindrische Entgasungskammer sind koaxial angeordnet, wobei sich die Leitung innerhalb der zylindrischen Entgasungskammer befindet.It is provided, the heating side of the heat recovery system as a helically bent line made of a highly thermally conductive material to mold. The conduit and the cylindrical degassing chamber are arranged coaxially, wherein the conduit within the cylindrical degassing chamber located.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert; hierzu zeigen:The Invention will be described below with reference to two embodiments explained in more detail; show:

1: eine Anordnung zur Entgasung von Kühl- und Heizwasser, bei der die Entgasungskammer und das Wärmerückgewinnungssystem getrennt sind; 1 : an arrangement for degassing cooling and heating water, in which the degassing chamber and the heat recovery system are separated;

2: eine Anordnung zur Entgasung von Kühl- und Heizwasser, bei der die Entgasungskammer und das Wärmerückgewinnungssystem in einer Baugruppe zusammengefasst sind. 2 : An arrangement for the degassing of cooling and heating water, in which the degassing chamber and the heat recovery system are combined in an assembly.

3: eine Anordnung zur Entgasung von Kühl- und Heizwasser, bei der die Entgasungskammer und das Wärmerückgewinnungssystem in einer Baugruppe zusammengefasst sind, mit zusätzlicher Druckabsenkung des Entgasungszylinders. 3 : An arrangement for the degassing of cooling and heating water, in which the degassing chamber and the heat recovery system are combined in an assembly, with additional pressure reduction of the degassing cylinder.

Wie aus 1 ersichtlich, wird auf der Druckseite 2 der Pumpe 1, auf der ungefähr 2–3 bar vorherrschen, ein Teilstrom des Hauptwasserstromes abgezweigt, und dieser dem Eingang 4 der Erwärmungsseite des Wärmerückgewinnungssystems 3 zugeführt. Längs der Strecke zwischen Eingang 4 und Ausgang 5 wird das Wasser vorerwärmt. Beim Durchgang durch den Heizer 8 wird das Wasser auf eine Prozesstemperatur von 90 bis 100°C gebracht. Mittels des als motorgesteuertes Ventil ausgeführten Entspannungsorgans 9 wird der Wasserdruck von ca. 2–3 bar auf einen Druck von ca. 1 bar gesenkt und der zylinderförmigen Entgasungskammer 10 zugeführt.How out 1 can be seen on the pressure side 2 the pump 1 , prevail on about 2-3 bar, a partial flow of the main water flow diverted, and this the entrance 4 the heating side of the heat recovery system 3 fed. Along the route between entrance 4 and exit 5 the water is preheated. When passing through the heater 8th The water is brought to a process temperature of 90 to 100 ° C. By means of designed as a motor-controlled valve relaxation device 9 the water pressure of about 2-3 bar is lowered to a pressure of about 1 bar and the cylindrical degassing chamber 10 fed.

Das Wasser wird mit Hilfe einer Düse, die einen Wasserstrahl erzeugt, der tangential auf den oberen Bereich der Zylinderwand der Entgasungskammer 10 trifft, in die Kammer 10 eingebracht. Anschließend strömt das Wasser auf einer Schraubenbahn entlang der Zylinderwand hinab. Der Druck in der Entgasungskammer ist geringfügig höher, als der Sättigungsdampfdruck des Wassers bei der vorherrschenden Prozesstemperatur, sodass das im Wasser gelöste Gas nahezu vollständig austritt, das Wasser jedoch nicht siedet. Das vom Wasser abgegebene Gas wird über das im oberen Teil der Kammer befindliche Belüftungsventil 11 aus der Kammer geführt.The water is generated by means of a nozzle, which generates a jet of water which is tangential to the upper area of the cylinder wall of the degassing chamber 10 meets, in the chamber 10 brought in. Subsequently, the water flows down a screw path along the cylinder wall. The pressure in the degasification chamber is slightly higher than the saturation vapor pressure of the water at the prevailing process temperature, so that the gas dissolved in the water almost completely exits, but the water does not boil. The gas released by the water is via the ventilation valve located in the upper part of the chamber 11 led out of the chamber.

Das entgaste Wassers wird im unteren Bereich des Entgasungsbehälters entnommen, durch die Abkühlungsseite 6 des Wärmerückgewinnungssystems geleitet und wieder dem Hauptwasserkreislauf auf der Saugseite 13 der Förderpumpe 1 zugeführt. Während das Wasser durch das Wärmerückgewinnungssystem fließt, wird es auf ungefähr dieselbe Temperatur, die es vor dem Einleiten in das Entgasungssystem hatte, abgekühlt. Die dabei abgegebene Wärme, dient zur Vorerwärmung des gasreichen, frisch in das Entgasungssystem eingeleiteten Wassers.The degassed water is removed at the bottom of the degassing tank, through the cooling side 6 directed to the heat recovery system and back to the main water circuit on the suction side 13 the feed pump 1 fed. As the water flows through the heat recovery system, it is cooled to approximately the same temperature it had prior to entering the degassing system. The resulting heat, used to preheat the gas-rich, fresh introduced into the degassing water.

In 2 ist eine Entgasungseinrichtung mit prinzipiell gleicher Funktionsweise dargestellt, bei der jedoch die Entgasungskammer 10 und das Wärmerückgewinnungssystem 3 in einer kombinierten Baugruppe zusammengefasst sind. Aufgrund des vereinfachten Aufbaus, ist diese Anordnung die bevorzugte Variante.In 2 a degassing device is shown with basically the same operation, in which, however, the degassing chamber 10 and the heat recovery system 3 are combined in a combined assembly. Due to the simplified structure, this arrangement is the preferred variant.

In der kombinierten Baugruppe ist das Leitungssystem der Erwärmungsseite des Wärmerückgewinnungssystems 3 als Rohrspirale 12 ausgeführt und befindet sich innerhalb der Entgasungskammer 10. Das Wasser strömt rotierend im Gegenstrom an der Rohrspirale 12 vorbei in den unteren Teil der Entgasungskammer und wird dabei gleichzeitig entgast und abgekühlt. Die abgegebene Wärme dient zur Vorwärmung des in den Wendeln der geschlossenen Rohrspirale 12 strömenden gasreichen Wassers.In the combined assembly, the conduit system is the heating side of the heat recovery system 3 as a pipe spiral 12 executed and located within the degassing chamber 10 , The water flows rotating in countercurrent to the pipe spiral 12 passing into the lower part of the degassing chamber and is simultaneously degassed and cooled. The heat released is used to preheat in the coils of the closed pipe spiral 12 flowing gas rich water.

In 3 ist eine prinzipiell gleiche Entgasungsanlage wie in 2 dargestellt, bei der jedoch zusätzlich der Druck im Entgasungszylinder 10 durch eine Treibstrahldüse 14 unter das Niveau der Pumpensaugseite 13 abgesenkt wird. Die Treibstrahldüse 14 ist mit ihrem Eingang 15 mit der Druckseite 2, mit ihrem Ausgang 16 mit der Saugseite 13 und mit ihrem Unterdruckanschluss 17 mit dem Entgasungszylinder 10 verbunden. Beim Betrieb wird die Treibstrahldüse 14 aufgrund der Druckdifferenz zwischen Druck- 2 und Saugseite 13 der Pumpe 1 mit Wasser durchströmt. Infolgedessen wird am Unterdruckanschluss 17 der Treibstrahldüse 14, und entsprechend in dem mit dem Unterdruckanschluss 17 verbundenen Entgasungszylinder 10, ein Druck erzeugt, der niedriger ist als der Druck an der Pumpensaugseite 13.In 3 is a basically the same degassing system as in 2 shown, but in addition to the pressure in the degassing cylinder 10 through a propulsion jet nozzle 14 below the level of the pump suction side 13 is lowered. The jet nozzle 14 is with her entrance 15 with the pressure side 2 , with her exit 16 with the suction side 13 and with its vacuum connection 17 with the degassing cylinder 10 connected. During operation, the propulsion jet nozzle 14 due to the pressure difference between 2 and suction side 13 the pump 1 perfused with water. As a result, at the vacuum connection 17 the propulsion jet nozzle 14 , and in the corresponding with the vacuum connection 17 connected degassing cylinder 10 , generates a pressure lower than the pressure at the pump suction side 13 ,

Diese Entgasungsanlage ist besonders für Heiz- oder Kühlsysteme geeignet, die mit hohen statischen Drücken betrieben werden.These Degassing system is especially for heating or cooling systems suitable, which are operated with high static pressures.

11
Förderpumpefeed pump
22
Druckseite des Hauptwasserkreislaufspressure side of the main water cycle
33
Wärmerückgewinnungssystemheat recovery system
44
Eingang der Erwärmungsseite des Wärmerückgewinnungssystemsentrance the heating side of the heat recovery system
55
Ausgang der Erwärmungsseite des Wärmerückgewinnungssystemsoutput the heating side of the heat recovery system
66
Eingang der Abkühlungsseite des Wärmerückgewinnungssystemsentrance the cooling side of the heat recovery system
77
Ausgang der Abkühlungsseite des Wärmerückgewinnungssystemsoutput the cooling side of the heat recovery system
88th
Heizerstoker
99
Entspannungsorganexpansion element
1010
Entgasungskammerdegassing chamber
1111
Entlüftungsventilvent valve
1212
schraubenförmig gebogene Leitung/Rohrspiralehelically curved pipe / pipe spiral
1313
Saugseite des Hauptwasserkreislaufssuction of the main water cycle
1414
Treibstrahldüsepropulsion
1515
Eingang der Treibstrahldüseentrance the propulsion jet nozzle
1616
Ausgang der Treibstrahldüseoutput the propulsion jet nozzle
1717
Unterdruckanschluss der TreibstrahldüseVacuum port the propulsion jet nozzle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (9)

Verfahren zur kontinuierlichen Entgasung und Entkeimung von Kühl- bzw. Heizwasser mit geringer elektrischer Leitfähigkeit in Anlagen, die über eine Pumpe (1) für den Kühl- bzw. Heizwasserkreislauf verfügen, wobei im Wasserkreislauf an der Saugseite (13) der Pumpe ungefähr Atmosphärendruck und auf der Druckseite (2) ein um mindestens 1 bar höherer Druck vorherrscht als auf der Saugseite (13), welches die Schritte – Abzweigen eines Wasser-Teilstroms aus dem Hauptstrom des Kühl- bzw. Heizwassers von der Druckseite (2) der Pumpe (1), die der Förderung des Kühl- bzw. Heizwasserkreislaufs dient, – Durchleiten des Teilstroms durch die Erwärmungsseite eines Wärmerückgewinnungssystems (3), – Erwärmen des Wassers auf eine Temperatur von 70 bis 100°C mit Hilfe eines Heizers (8), – Verringerung des Wasserdrucks mit Hilfe eines Entspannungsorgans (9), – Einbringen des Wassers in eine Entgasungskammer (10) bei einem Druck, der geringfügig höher als der Sättigungsdampfdruck des Wassers ist, in Form eines tangential auf den oberen Bereich einer zylinderförmigen, vertikal angeordneten Kammer (10) gerichteten Strahls, – Abführen der austretenden Gase – Durchleiten des heißen, entgasten Wassers durch die Abkühlungsseite des Wärmerückgewinnungssystems (3) und – Rückleiten des entgasten Wassers zur Saugseite der Pumpe (1) umfasst.Process for the continuous degasification and sterilization of cooling or heating water with low electrical conductivity in installations which are connected via a pump ( 1 ) for the cooling or Heizwasserkreislauf, whereby in the water cycle on the suction side ( 13 ) of the pump about atmospheric pressure and on the pressure side ( 2 ) prevails at least 1 bar higher pressure than on the suction side ( 13 ), which comprises the steps of branching off a partial flow of water from the main flow of the cooling or heating water from the pressure side ( 2 ) of the pump ( 1 ), which serves the promotion of the cooling or Heizwasserkreislaufs, - passing the partial flow through the heating side of a heat recovery system ( 3 ), - Heating the water to a temperature of 70 to 100 ° C by means of a heater ( 8th ), - reduction of the water pressure with the help of a relaxation organ ( 9 ), - introducing the water into a degassing chamber ( 10 at a pressure slightly higher than the saturation vapor pressure of the water, in the form of a tangential to the upper region of a cylindrical, vertically arranged chamber ( 10 ) directing the hot, degasified water through the cooling side of the heat recovery system ( 3 ) and - returning the degasified water to the suction side of the pump ( 1 ). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck beim Einbringen des Wassers in die Entgasungskammer (10), z. B. mit Hilfe einer Venturidüse, kurzfristig gesenkt wird.A method according to claim 1, characterized in that the pressure during the introduction of the water into the degassing chamber ( 10 ), z. B. with the help of a venturi, is lowered in the short term. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck in der Entgasungskammer (10) mit Hilfe einer Treibstrahldüse (14), deren Eingang (15) mit der Pumpendruckseite (2), deren Ausgang (16) mit der Pumpensaugseite (13) und deren Unterdruckanschluss (17) mit dem Entgasungszylinder (10) verbunden ist, unter das Druckniveau der Pumpensaugseite (zu 13) gesenkt wird.A method according to claim 1, characterized in that the pressure in the degassing chamber ( 10 ) by means of a jet nozzle ( 14 ) whose input ( 15 ) with the pump pressure side ( 2 ) whose output ( 16 ) with the pump suction side ( 13 ) and its vacuum connection ( 17 ) with the degassing cylinder ( 10 ), below the pressure level of the pump suction side (to 13 ) is lowered. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erwärmungsseite des Wärmerückgewinnungssystems (3), der Heizer (8), das Entspannungsorgan (9), die Entgasungskammer (10) und die Abkühlungsseite des Wärmerückgewinnungssystems (3) mittels Wasserleitungen seriell verbunden sind, wobei mittels Wasserleitungen der Eingang (4) der Erwärmungsseite des Wärmerückgewinnungssystems (3) mit der Druckseite (2) der Pumpe (1) und der Ausgang (7) der Abkühlungsseite des Wärmerückgewinnungssystems (3) mit der Saugseite (13) der Pumpe (1) verbunden ist.Arrangement for carrying out the method according to claim 1, characterized in that the heating side of the heat recovery system ( 3 ), the heater ( 8th ), the relaxation organ ( 9 ), the degassing chamber ( 10 ) and the cooling side of the heat recovery system ( 3 ) are connected in series by means of water pipes, whereby by means of water pipes the input ( 4 ) of the heating side of the heat recovery system ( 3 ) with the pressure side ( 2 ) of the pump ( 1 ) and the output ( 7 ) the cooling side of the heat recovery system ( 3 ) with the suction side ( 13 ) of the pump ( 1 ) connected is. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Entgasungskammer (10) zylindrisch ausgeformt und vertikal angeordnet ist, und sich im oberen Teil der Kammer (10) eine tangential auf die Innenseite der Kammer gerichtete Düse, die dem Einsprühen eines Wasserstrahls dient, befindet, wobei sich das Leitungssystem der Erwärmungsseite des Wärmerückgewinnungssystems (3) innerhalb der Entgasungskammer (10) befindet.Arrangement according to claim 4, characterized in that the degassing chamber ( 10 ) is cylindrically shaped and arranged vertically, and in the upper part of the chamber ( 10 ) located a tangentially directed to the inside of the chamber nozzle, which serves for the injection of a jet of water, wherein the line system of the heating side of the heat recovery system ( 3 ) within the degassing chamber ( 10 ) is located. Anordnung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitungssystem des Wärmerückgewinnungssystems (3) als schraubenförmig gebogene Leitung aus einem gut wärmeleitenden Material ausgeformt ist, und die Leitung sowie die zylindrische Entgasungskammer (10) koaxial angeordnet sind, wobei sich die Leitung innerhalb der Entgasungskammer (10) befindet.Arrangement according to claim 4 and 5, characterized in that the line system of the heat recovery system ( 3 ) is formed as a helically bent conduit made of a highly thermally conductive material, and the conduit and the cylindrical degassing chamber ( 10 ) are arranged coaxially, wherein the line within the degassing chamber ( 10 ) is located. Anordnung nach Anspruch 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Entspannungsorgan (9) ein motorgeregeltes Ventil ist.Arrangement according to claim 4 to 6, characterized in that the expansion element ( 9 ) is a motor-controlled valve. Anordnung nach Anspruch 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Entspannungsorgan (9) ein Kapillarrohr ist.Arrangement according to claim 4 to 6, characterized in that the expansion element ( 9 ) is a capillary tube. Anordnung nach Anspruch 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse, zum tangentialen Einsprühen in die Entgasungskammer (10) eine Venturidüse ist, und diese gleichzeitig das Entspannungsorgan (9) ist.Arrangement according to claim 4 to 6, characterized in that the nozzle, for tangential spraying into the degassing chamber ( 10 ) is a Venturi nozzle, and this at the same time the relaxation organ ( 9 ).
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