DE1812439A1 - Verfahren und Vorrichtung fuer den Waermeaustausch zwischen zwei Gasen - Google Patents

Description

Patentanwälte Dr.-Ing. ^-S ^USCHKE

Alfa-Iaval IB, S-I4700 Tumba /Schweden/ Postfack

Verfahren und Vorrichtung für den Wärmeaustausch zwischen

zwei 6-asen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Wärmeübertragung von einem Gas auf ein anderes Gas.

Das Problem, in wirtschaftlicher Weise einen Wärmeaustausch zwischen zwei Gasen zu bewirken, ist in vielen Anwendungsbereichen von höchstem Interesse. Ein solcher Anwendungsbereich, bei dem die vorliegende Erfindung sehr wichtig sein kann, ist die Ventilation, bei der zur Zeit ein Bedarf hinsichtlich eines Wärmeaustauschers besteht, durch den in ein Haus geleitete Frischluft durch aus dem Haus geleitete Luft aufgeheitzt werden kann. Ein in üblicher Weise arbeitender Wärmeaustauscher ist für diesen Zweck nicht geeignet, da seine Wärmeaustauschflächen sehr bald durch die wärmeaustauschenden Gase verschmutzen würden. Insbesondere enthält die ein Wohnhaus verlassende Luft eine Menge Fett- und Staubpartikel, die auf den Wärmeaustauschflächen haften und daraufhin die Wärmeübertragungskapazität vermindern, und weiterhin einen grossen Feuchtigkeitsanteil, der im Wärmeaustauscher kondensiert und im Winter auf einem Teil der Wärmeaustauschflächen gefriert.

Es ist bereits bekannt, fluidisierte oder fluidartige Schichten für die Wärmeübertragung von einem Gas auf ein anderes Gas zu verwenden. Der Yfirkungsgrad eines Wärmeaustauschers

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dieses bekannten .Typs ist jedoch für den genannten Zweck zu niedrig. Nach der Erfindung wird nun ein neues Verfahren für die Verwendung-von fluidisierten Schichten für die Wärmeübertragung von einem Gas auf ein anderes Gas vorgeschlagen. Der Hauptgedanke dieses Verfahrens besteht darin, dass die Wärmeübertragung in wenigstens.zwei Stufen erfolgt und das entsprechende Gas in jeder der Stufen durch eine fluidisierte Schicht aus festen Partikeln geleitet wird, wobei die Schicht in einem wärmeaustauschenden Kontakt mit einer thermisch leitenden Wand gehalten wird, welche die zwei Schichten voneinander trennt, und dass das eine Gas durch die erste Stufe und danach durch die zweite Stufe geleitet wird, während das andere Gas zuerst durch die genannte zweite Stufe und dann durch die genannte erste Stufe geleitet wird.

Bei einem in dieser Weise arbeitenden Wärmeaustauscher wird eine sehr wirksame Wärmeübertragung von einem Gas auf ein anderes Gas erreicht, da der Wärmeaustausch dem sogenannten Gegenstromprinzip folgt. Ein Wärmeaustauscher dieser Art ist auch billig in der Herstellung und im Betrieb, was eine Voraussetzung ist, wenn er beispielsweise in einem Wohnhaus, für das die Heizungskosten verhältnismässig niedrig sind, wirtsdhaftlich gerechtfertigt sein soll.

Weiterhin kann er sehr verschiedenen Betriebsbedingungen widerstehen und ununterbrochen über eine sehr lange Zeit ohne Reinigung arbeiten. Dankt der fluidisierten Schichten sind die Wärmeaustauschflächen jederzeit frei von isolierenden Ablagerungen verschiedener Art.

Wenn der Gasstrom, der Wärme abgeben oder aufnehmen soll,in

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dem Wärmeaustauscher nicht ausreicht, die aus festen Materialpartiice In bestehende Schioht zu fluidisieren, kann ein Hilfsstrom aus Gas geeigneter Temperatur zu diesem Zweck verwendet werden. Vorzugsweise kann ein Teil des Gases für diesen Zweck verwendet werden, das die Schicht gerade passiert hat.

Die Erfindung wird im folgenden mit "bezug auf die Zeichnung näher erläutert:

Fig. 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer nach der Erfindung hergestellten Vorrichtung.

Die Figuren 2 und 5 stellen verschiedene Ausführungsformen der thermisch leitenden Wand der Vorrichtung nach Fig. 1 dar,

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung hat ein Gehäuse 1, das zwei Kammern 2 und 3 enthält, die durch eine senkrechte thermisch leitende Wand 4 getrennt sind. Auf beiden Seiten der Wand 4 sind vier waagrechte Gitterroste 5 mit senkrechtem Abstand angeordnet.

Jeder Rost 5 trägt eine Schicht 6 aus Partikeln festen Materials, das so angeordnet ist, dass die Schicht beim Hindurohströmen von Gas von unten in einen suspendierten oder fluidisierten Zustand gebracht wird, während sie in einem wärmeaustauschenden Kontakt mit der senkrechten Wand 4 gehalten wird.

Die Kammer 2 ist unten mit einem Einlass 7 und oben mit einem

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Auslass 8 für das eine in der Torrichtung zu "behandelnde Gas versehen. Die Roste und Schichten sind in der Kammer 2 dementsprechend so angeordnet, dass das Gas von unten nach oben strömt. Die Kammer 3 ist durch drei waagrechte Zwischenwände 9 in vier übereinander gelegene Zwischenkanuae-rn 10 unterteilt, von denen jede einen Rost 5 und eine daraufliegende Schicht 6 aus Partikeln festen Materials enthält» Durch Rohre 11 oder dgl. ist jeder der drei Räume über den Schichtend in den drei oberen Zwischenkammern 10 mit dem Raum unter dem Rost 5 in den entsprechenden darunterliegenden Kammern 10 verbunden. Die oberste Zwischenkammer ist für das Gas, das während der Behandlung in der Vorrichtung durch die Kammer 3 strömt, mit einem Einlass 12 ausgestattet, der unter dem Rost 5 liegt, und die unterste Zwischenkammer 10 ist mit einem Auslass 13 versehen, der über der Schicht 6 liegt. Auf diese Welse sind die Roste 5 und die Schichten 6 der Kammer 3 so angeordnet, dass das Gas von oben nach unten strömt.

Während des Gasstromflusses durch die Kammern 2 und 3 suchen die zwei Gasströme, zwischen denen Wärme durph die senkrechte Wand 4 übertragen wird, alle Schiohten 6 in einen suspendierten oder fluidisierten Zustand zu bringen. Infolge dieser fluidieierten Schichten 6 wird nicht nur eine sehr wirksame Wärme Übertragung zwischen jedem Gas und der senkrechten Wand erhalten, sondern auch eine wirksame Reinigung der wärmeaustau-

sehenden Bereiche von isolierenden Ablagerungen verschiedener Art. Der Gasstrom durch die Vorrichtung ist in der Zeichnung duroh Pfeile dargestellt und die Wärmeübertragung erfolgt in der Vorrichtung, wie ersichtlich, hauptsächlich unter in entgegengesetzte Richtungen strömenden Gasen.

Die Figuren 2 und 3 zeigen in einem verkleinerten waagrechten

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.Schnitt die Vorrichtung nach "Pig. 1. Die 'Schnittansichten, die durch eine Anzahl der Schichten 6 getroffen sind, zeigen zwei verschiedene Ausführungsformen der senkrechten thermisch leitenden Wand 4» die die Kammern 2 und 3 trennt.

In !ig. 2 ist die Wand 4 im wesentlichen flach und mit einer Anzahl senkrecht hervorstehender "Flansche 14 augestattet, die sich in die Kammern 2 und 3 erstrecken. In Fig. 3 ist die Wand 4 gewellt.

Andere Gestaltungen sind natürlich innerhalb des Erfindungsbereiches, wie in den folgenden Ansprüchen gekennzeichnet, möglich.

Bei Verwendung als Ventilationswärmeaustauscher sollte die Vorrichtung nach der Erfindung mit Einrichtungen zum Ableiten des in den fluidisierten Schichten kondensierten Wassers ausgestattet werden. Solche Einrichtungen sind an sich bekannt. Als Partikel des festen Materials können Körnchen eines hydrophoben Kunststoffes verwendet werden, wodurch jede Tendenz zur Eisbildung auf den Partikeln mit nachfolgender Verminderung der Wärmeübertragungskapazität in der Schicht vermieden werden kann. Feuchtigkeit, die in der Schicht gefriert, bildet dann "Schneeflocken", die entsprechend ihrem geringen spezifischen Gewicht der gekühlten Luft aus dem Wärmeaustauscher folgen.

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Claims (8)

Patentanwälte Dr.-lng. KA?; :■ λ JSCHKE Alfa-Iaval AB d;k;,·na ^; ·<.·:■ agulaii 3. Dez. 1968 8 München 2/, Pienzenauer Sfy2 P A T E F f A H S P fi Ü C H E

1. Verfahren für die Übertragung von Wärme von einem Gas auf ein anderes' Gas, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeübertragung in wenigstens zwei Stufen erfolgt und in jeder Stufe das entsprechende Gas durch eine fluidisierte Schicht aus festen Partikeln geleitet wird, wobei die Schicht in wärmeaustauschendem Kontakt mit einer thermisch leitenden Wand gehalten wird, die die zwei Schichten voneinander trennt, und dass das eine Gas durch die erste Stufe und danach durch die zweite Stufe geleitet wird, während das andere Gas zuerst durch die genannte zweite Stufe und dann durch die erste Stufe geleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichten nur durch diese Gase, die die Wärme austauschen, in einem fluidisierten Zustand gehalten werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des Gases., das eine Schicht passiert hat, zurückgeführt und nochmal durch die Schicht geleitet wird.

4· Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch wenigstens zwei. Kammern (2,3)> die durch eine im wesentlichen senkrechte thermisch leitende Wand(4) voneinander getrennt sind, wobei jede

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Kammer wenigstens zwei flaidisierte Schichten aus festen Partikeln enthält, die übereinander in Wärmeaustauschkontakt mit der genannten Wand angeordnet sind, wobei eine Kammer (2) Ein- und Auslässe (7,8) für das eine Gas hat, die' so angeordnet sind, dass die Schichten in der Kammer in der Reihenfolge von unten nach oben durchströmt werden, und die Bweite Kammer (3) durch eine waagrechte !trennwand (9) zwischen den Schichten in zwei Zwischenkammern (10) aufgeteilt ist, wobei die obere Zwischenkammer einen Einlass (12) für das Gas unterhalb der darin befindliohen Schicht und die untere Zwischenkammer einen Auslass (13) für das Gas oberhalb der darin befindlichen Schicht hat, und wobei ein Raum über der Schicht in der oberen Zwisohenkammer in Verbindung mit einem Raum unterhalb der Schicht in der unteren Zwischenkammer steht, so dass die Schichten in der genannten zweiten Kammer (3) so angeordnet sind, dass sie von oben nach unten durchströmt werden.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand (4) hervorstehende senkrechte Flansche (14) hat_#

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daes die genannte Wand (4) gewellt ist, wie in der Schnittansicht gezeigt.

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