DE102008003170A1

DE102008003170A1 - Vorrichtung zum Befeuchten eines Gasstromes

Info

Publication number: DE102008003170A1
Application number: DE102008003170A
Authority: DE
Inventors: Herbert Hauptkorn
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-01-04
Filing date: 2008-01-04
Publication date: 2009-07-09
Also published as: EP2238335A1; AT505408A4; WO2009086574A1; AT505408B1

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zum Befeuchten eines Gasstromes mit einer Einrichtung zum Verdampfen einer Flüssigkeit mit wenigstens einem vom zu befeuchtenden Gasstrom durchströmten, offenporigen Strömungskörper (5), der an eine Verteilereinrichtung (6) für die zu verdampfende Flüssigkeit angeschlossen ist, und mit einer Heizeinrichtung für den Strömungskörper beschrieben. Um eine gleichmäßige Befeuchtung des Gasstromes zu erreichen, wird vorgeschlagen, dass die Verteilereinrichtung (6) für die zu verdampfende Flüssigkeit einen flüssigkeitsdurchlässigen Mantel des Strömungskörpers (5), vorzugsweise ein den Strömungskörper (5) umhüllendes Vlies, aufweist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Befeuchten eines Gasstromes mit einer Einrichtung zum Verdampfen einer Flüssigkeit, mit wenigstens einem vom zu befeuchtenden Gasstrom durchströmten, offenporigen Strömungskörper, der an eine Verteilereinrichtung für die zu verdampfende Flüssigkeit angeschlossen ist, und mit einer Heizeinrichtung für den Strömungskörper.
Üblicherweise werden zum Befeuchten von Gasströmen Einrichtungen zum Verdampfen von Wasser eingesetzt, wobei der Wasserdampf in einem entsprechenden Massenstromverhältnis der Gasströmung zugemischt werden muss. Soll zusätzlich eine vorgegebene Temperatur des befeuchteten Gasstromes eingehalten werden, so ergeben sich aufwändige Regelungen.
Darüber hinaus ist es zum Befeuchten eines Gasstromes mit Hilfe einer Einrichtung zum Verdampfen von Wasser bekannt ( US 2004/0069242 A1 ), einen vom zu befeuchtenden Gasstrom durchströmten, offenporigen, nichtmetallischen Strömungskörper, der an eine Verteilereinrichtung für das zu verdampfende Wasser angeschlossen ist, sowie eine Heizeinrichtung für den Strömungskörper vorzusehen. Da dieser Strömungskörper rohrförmig ausgebildet ist, wobei das zu befeuchtende Gas den Rohrmantel radial durchströmt, während die zu verdampfende Flüssigkeit dem Rohrmantel stirnseitig zugeführt wird, kann keine gleichmäßige Flüssigkeitsverteilung über den Rohrmantel erreicht werden, was sich nachteilig auf eine gleichmäßige Befeuchtung des Gasstromes auswirkt.
Zur Dampferzeugung wurde bereits vorgeschlagen ( WO 02/061701 A1 , DE 24 48 732 A1 ), einen keramischen Behälter für das zu verdampfende Wasser vorzusehen und das Wasser in diesem Behälter mit Hilfe von Mikrowellen zu ver dampfen, was jedoch keine Lösung für das Problem einer gleichmäßigen Befeuchtung eines Gasstromes mit sich bringt.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Befeuchten eines Gasstromes der eingangs geschilderten Art so auszugestalten, dass wenig aufwändige konstruktive Voraussetzungen für eine Gasbefeuchtung unter Einhaltung vorgegebener Feuchtigkeits- und Temperaturwerte geschaffen werden, und zwar unabhängig von der Flüssigkeit, mit der der Gasstrom zu befeuchten ist.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass die Verteilereinrichtung für die zu verdampfende Flüssigkeit einen flüssigkeitsdurchlässigen Mantel des Strömungskörpers, vorzugsweise ein den Strömungskörper umhüllendes Vlies, aufweist.
Der Strömungskörper bietet zufolge seiner Offenporigkeit vorteilhafte Voraussetzungen für eine gleichmäßige Befeuchtung des den Strömungskörper durchsetzenden Gasstromes, wenn mit Hilfe der Verteilereinrichtung dafür gesorgt wird, dass innerhalb des Strömungskörpers eine an den Gasdurchsatz angepasste Flüssigkeitsmenge zur Verfügung steht, um im örtlichen Bereich der Poren einen entsprechenden Dampfeintrag in die Gasströmung sicherzustellen. Dies gelingt in günstiger Weise, wenn die Verteilereinrichtung für die zu verdampfende Flüssigkeit einen flüssigkeitsdurchlässigen Mantel des Strömungskörpers, vorzugsweise ein den Strömungskörper umhüllendes Vlies, aufweist. Die Verteilungsaufgabe kann aber selbstverständlich auch mit Hilfe einer entsprechenden Außenschicht des Strömungskörpers selbst gelöst werden. Durch einen flüssigkeitsdurchlässigen Mantel, der zugleich eine Verteilerfunktion für die aufgenommene Flüssigkeit über die Mantelfläche erfüllt, kann die zu verdampfende Flüssigkeit über einen Großteil der Außenfläche des Strömungskörpers zugeführt werden und sich weitgehend gleichmäßig im Strömungskörper durch die offenen Poren verteilen, was gute Voraussetzungen für das Verdampfen der Flüssigkeit und den gleichmäßigen Eintrag des Flüssigkeitsdampfes in den durch den Strömungskörper geleiteten Gasstrom schafft.
Die Befeuchtung des Gasstromes kann dabei für Gasströme in unterschiedlichen Druckbereichen durchgeführt werden. Die Heizeinrichtung unterstützt die Verdampfung der Flüssigkeit und führt über die Erwärmung der Flüssigkeit zu einer einfachen Einflussmöglichkeit auf die Temperatur des Gasstromes. Damit kann nicht nur eine sonst unvermeidbare Abkühlung des Gasstromes durch den Entzug der Verdampfungswärme ausgeglichen, sondern auch eine geforderte Temperatur des Gasstromes eingehalten werden. Zu diesem Zweck ist die über die Heizeinrichtung einzutragende Energie gemäß den jeweiligen Temperaturanforderungen zu steuern. Die Heizeinrichtung kann je nach der Art der zu verdampfenden Flüssigkeit unterschiedlich gewählt werden und beispielsweise aus einer den flüssigkeitsdurchlässigen Mantel des Strömungskörpers umschließenden Heizfolie bestehen. Um die Verdampfung der Flüssigkeit im Strömungskörper selbst zu unterstützen, kann die Heizeinrichtung aus einer Mikrowellenheizung bestehen, die einen Strömungskörper aus einem Werkstoff erfordert, der eine ausreichende Durchlässigkeit für die Mikrowellen aufweist und nicht an der Porenoberfläche reflektiert wird. Dies bedeutet, dass der Strömungskörper auf nichtmetallische Werkstoffe beschränkt werden müssen. Der nichtmetallische Strömungskörper kann dabei aus einem geschäumten Keramikwerkstoff hergestellt werden, der die Mikrowellen der Mikrowellenheizung kaum dämpft und daher für eine Verdampfung der Flüssigkeit unter Einfluss der Mikrowellen über das gesamte Porenvolumen sorgt. Um die keimtötende Wirkung der Mikrowellen zu verstärken, kann der Strömungskörper aus dem Keramikwerkstoff Silberionen enthalten, die auch ohne Mikrowellen keimtötend wirksam werden. Zur Abschirmung der Mikrowellen nach außen kann der Strömungskörper mit der Verteilereinrichtung in einem metallischen Gehäuse angeordnet werden, das Zu- und Ablaufanschlüsse für die Gasströmung sowie einen Flüssigkeitsanschluss für die Verteilereinrichtung aufweist.
Damit unabhängig von Schwankungen der Temperatur- und Feuchtigkeitswerte des zu befeuchtenden Gasstromes vorgegebene Sollwerte der Temperatur und der Feuchtigkeit nach der Befeuchtung des Gasstromes in einem engen Toleranzbereich eingehalten werden können, kann der Verteilereinrichtung eine Dosiereinheit für die zugeführte Flüssigkeit zugeordnet werden, wobei die Dosiereinheit und die Heizeinrichtung mit Hilfe einer Steuereinrichtung in Abhängigkeit vom Feuchtigkeitsgehalt und der Temperatur des befeuchteten Gasstromes ansteuerbar sind. Weichen die zu erfassenden Istwerte der Feuchtigkeit und der Temperatur des aus der Befeuchtungseinrichtung austretenden Gasstromes von den vorgegebenen Sollwerten ab, so wird mit Hilfe der Steuereinrichtung die Dosiereinheit und/oder die Heizeinrichtung im Sinne eines Soll-Istwertabgleiches angesteuert.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt, und zwar wird eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Befeuchtung eines Gasstromes in einem schematischen Längsschnitt gezeigt.
Die dargestellte Vorrichtung zur Befeuchtung eines Gasstromes weist ein metallisches Gehäuse 1 mit einem Zulaufanschluss 2 und einem Ablaufanschluss 3 für den Gasstrom, beispielsweise Luft, sowie einen Flüssigkeitsanschluss 4 auf. In das Gehäuse 1 ist ein nichtmetallischer Strömungskörper 5 aus einem offenporigen Werkstoff, vorzugsweise aus einem geschäumten Keramikwerkstoff, eingesetzt, der mit einem Mantel aus einem Vlies als Verteilereinrichtung 6 für die zu verdampfende Flüssigkeit umhüllt ist, die durch den Flüssigkeitsanschluss 4 über eine Dosiereinheit 7 zugeführt wird, sich innerhalb des Gehäuses 1 über die Außenfläche des Strömungskörpers 5 verteilt und durch die offenen Poren in den Strömungskörper unter Ausnützung der Kapillarwirkung eindringt.
In eine Längsbohrung 8 des Strömungskörpers 5 ist eine Elektrode 9 einer als Mikrowellenheizung ausgebildeten Heizeinrichtung 10 eingesetzt, sodass die von einem Mikrowellengenerator erzeugten und von der Elektrode 9 abgestrahlten Mikrowellen den nichtmetallischen Strömungskörper 5 durchdringen und an der Gehäusewandung reflektiert werden. Aufgrund der Beaufschlagung des Strömungskörpers 5 mit Mikrowellen wird die in den Strömungskörper 5 eindrin gende Flüssigkeit verdampft und von der den Strömungskörper 5 durchsetzenden Gasströmung mitgenommen, die dadurch entsprechend befeuchtet und gegebenenfalls erwärmt wird.
Damit am Ablaufanschluss 3 konstante Werte des Feuchtigkeitsgehaltes und der Temperatur des Gasstromes sichergestellt werden können, ist an den Ablaufanschluss 3 ein Geber 11 für die jeweilige Feuchtigkeit und Temperatur des aus dem Gehäuse 1 austretenden Gasstromes vorgesehen. Dieser Geber 11 ist an eine Steuereinrichtung 12 angeschlossen, mit deren Hilfe einerseits die Heizeinrichtung 10 und anderseits ein Stelltrieb 13 für die Dosiereinheit 7 angesteuert werden können. Der Steuereinrichtung 12 können über eine Eingabestufe 14 die jeweils geforderten Sollwerte für die Feuchtigkeit und die Temperatur des Gasstromes vorgegeben werden. Weicht der vom Geber 11 erfasste Istwert der Feuchtigkeit und/oder der Temperatur von den eingegebenen Sollwerten ab, so werden die Heizeinrichtung 10 und/oder die Dosiereinheit 7 durch die Steuereinrichtung 12 im Sinne eines Soll-Istwertabgleiches beaufschlagt und die abweichenden Istwerte wieder auf die Sollwerte zurückgeführt.
Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. So könne die Heizeinrichtung 10 eine die Verteilereinrichtung 6 umschließende Heizfolie gebildet werden. Der jeweils eingesetzte Gasstrom kann mit Wasser, aber auch mit anderen Flüssigkeiten befeuchtet werden, beispielsweise mit flüssigem Brennstoff, um mit Luft als Gasstrom ein zündfähiges, gasförmiges Brennstoff-Luftgemisch zu erhalten.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 2004/0069242 A1 [0003]
- WO 02/061701 A1 [0004]
- DE 2448732 A1 [0004]

Claims

Vorrichtung zum Befeuchten eines Gasstromes mit einer Einrichtung zum Verdampfen einer Flüssigkeit, mit wenigstens einem vom zu befeuchtenden Gasstrom durchströmten, offenporigen Strömungskörper, der an eine Verteilereinrichtung für die zu verdampfende Flüssigkeit angeschlossen ist, und mit einer Heizeinrichtung für den Strömungskörper, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilereinrichtung (6) für die zu verdampfende Flüssigkeit einen flüssigkeitsdurchlässigen Mantel des Strömungskörpers (5), vorzugsweise ein den Strömungskörper (5) umhüllendes Vlies, aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verteilereinrichtung (6) eine Dosiereinheit (7) für die zugeführte Flüssigkeit zugeordnet ist und dass die Dosiereinheit (7) und die Heizeinrichtung (10) mit Hilfe einer Steuereinrichtung (12) in Abhängigkeit vom Feuchtigkeitsgehalt und der Temperatur des befeuchteten Gasstromes ansteuerbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (10) aus einer in den nichtmetallischen Strömungskörper (5) abstrahlenden Mikrowellenheizung besteht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskörper (5) aus einem geschäumten Keramikwerkstoff hergestellt ist, der Silberionen enthält.