DE2325118A1

DE2325118A1 - Verfahren zum konditionieren von luft und klimaanlage und dampfbenetzer zum verwenden dieses verfahrens

Info

Publication number: DE2325118A1
Application number: DE19732325118
Authority: DE
Inventors: Johannes Maria Wuyten
Original assignee: HOLLAND HEATING
Current assignee: HOLLAND HEATING
Priority date: 1973-04-05
Filing date: 1973-05-17
Publication date: 1974-10-17
Also published as: NL174496C; NL8100287A; DE2366412C1; NL7304778A; DE2325118C2; NL174496B; NL174183C; NL174183B

Description

H Kon/MC-Fall 4

HOLLAND HEATING B.V. Waalwijk, Niederlande

"Verfahren zum Konditionieren von Luft, und Klimaanlage und Dampfbenetzer zum Verwenden dieses Verfahrens"

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Konditionieren von in einem Strömungskanal als eine Luftströmung geförderter Luft, wobei die Luftstömung vorerhitzt wird und danach mit darin gespritztem Dampf benetzt wird»

Weiter betrifft die Erfindung eine Klimaanlage und Dampfbenetzer zum Durchführen dieses Verfahrens.

Bei dem bekannten Verfahren wird die zu konditionierende Luft im Winter ganz oder teilweise von aussen mit niedriger Temperatur und einem niedrigen Feu£htgehalt eingesaugt« Wenn der Dampf in die vorerheizte Luftströmung gespritzt wird.

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wird derDampf plötzlich stark gekühlt, so dass der Dampf kondensiert und als Wassertropfen in.der Luftströmung mitgenommen wird mit einer grossen Gefahr £ir Niederschlag der Wassertropfen. Niederschlag oder Kondens gegen der Wand des Strömungskanals hat den Nachteil, dass die Luft, woraus Niederschlag stattgefunden hat, nicht nur einen niedrigeren Feuchtgehalt, sondern, wegen der bei Kondensation des Dampfs freikommenden Wärme, zugleich eine höhere Temperatur als die vorher eingestellten Werte hat.

Bei dem bekannten Verfahren liegt die Gefahr vor, dass die in Form von Dampf in die Luftströmung injizierte Feuchtigkeit noch in jorm kleiner Wassertropfen in dem aus dem Dampfbenetzer heraustretenden Luftfluss vorkommt. Diese Tropfen setzen sich auf im Luftfluss vorhandenen Gegenständen, z.B. den Schaufeln eines Gebläses, ab. Um diese Kondensablagerung zu vermeiden, wird der Dampfbenetzer häufig mit einem sehr langen Auslauf versehen mit dem Zweck, die Wassertropfen längere Zeite zum Verdampfen im Dampfbenetzer zu lassen. Ein langer Auslauf ist kostspielig und beansprucht vielen Raum in einem Gebäude. Daher ist bei einer bekannten Aus-'führungsform einer Klimaanlage der vorerwähnten Art hinter dem Dampfbenetzer ein Tropfenfänger angeordnet, der in einem

schwer vorhersagbaren Masse der feuchten Luft Feuchtigkeit entzieht und dadurch die Luft in einer nicht vorher bestimmbaren Weise erwärmt, was wiederum eine Korrektur der eingeste3.1ten Konditionen erfordert.

Der Zweck der Erfindung ist, die Luft in der Weise zu benetzen, dass die ganze Menge in den Luftfluss eingespritzten Dampfes in Dampfform in die Luft aufgenommen wird, so dass die Gefahr eines Niederschlags in der Klimaanlage und in dem sich daran anschliessenden Abfuhrkanal vermieden wird, damit die nach dem Dampfbenetzer angebrachten E3.emente ohne

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Rostgefahr aus nicht rostfreiem und somit weniger kostspieligem Material hergestellt werden können, während die Klimaanlage Luft mit der verlangten, relativen Feuchtigkeit und mit der verlangten Temperatur liefern kann.

Zu diesem Zweck schafft die Erfindung ein Verfahren eingangserwähnter Art, wobei in der Luftströmung grosse Wirbelungen erzeugt werden und der Dampf in diese grosse Wirbelungen gespritzt wird. Die grosse Wirbelungen mischen die Luft und der Dampf bis einer ziemlich homogenen .Masse, wobei nur die die Wände des Strömungskanal begrenzende Luftschicht laminar und deshalb ziemlich trocken bleibt. Diese trockne Luftschicht schirmt die Wand des Strömungs^⁶ kanals gegen Berührung mit der feuchten, noch Wassertropfen enthaltenden Luft ab.

Vorzugsweise werden die grossen Wirbelungen mittels einer im Strömungskanal angeordneten Stauplatte erzeugt.

Falls der Dampf in eine auf grossere Geschwindigkeit gebrachte Luftströmung gespritzt wird, ist die Mischung der feuchten Luft in der Mitte der Luftströmung intensiver und hat der Dampf weniger Gelegenheit um zu grosseren Tropfein zu kondensieren. Ausserdem ist die Wand des Strömungskanals besser von einer trocknen Luftschicht abgeschirmt«

Die grossere Geschwindigkeit der Luftströmung ist dadurch zu verwirklichen, dass der Dampf durch ein Venturi zugeführt und der Dampf zur Stelle der Kehle des Venturis in die Luftströmung gespritzt wird. Der Luftwiderstand und das Luftrauschen sind dann gering, während dennoch infolge des nur örtlich kleinen Durchgangs eine hohe Luftgeschwindigkeit und eine damit verbundene intensive Mischung der Luft im Luftstrom erzielt wird. Die mittlere Luftgeschwindigkeit in

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der Kehle des Venturis ist vorzugsweise grosser als 4 M/sek und kleiner als 8 M/sek.

Die kürzeste Auslauf eines Dampfbenetzers ist kondensierungsfrei erzielbar bei einer mittleren Luftgeschwindigkeit in der Kehle von 6 M/sek. Um aus dem Stromungskanal eine über den ganzen Durchgang homogene Luftströmung zu liefern, wird später nahe der Wand des Strömungskanals die Luftströmung zusätzlich in Wirbelung gebracht.

Die Erfindung schafft zugleich eine Klimaanlage und einen Dampfbenetzer die offensichtlich zum Durchführen des erfxndungsgemassen Verfahrens bestimmt sind»-

Die genannten und anderen Merkmale der Erfindung werden in der nachstehenden Beschreibung an Hand verschiedener in der beiliegenden Zeichnung dargestellter, bevorzugter Ausführungsformen einer Klimaanlage nach der Erfindung erläutert, worin das erfindungsgemässe Verfahren verwendet wird.

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Es zeigen:

Fig. 1 ein Schema einer Klimaanlage nach der Erfindung,

die Fig. 2, 3, 4 und 5 in vergrössertem Masstab je einen Längsschnitt durch jeweils einen anderen Dampfbenetzer für die Klimaanlage nach Fig. 1,

Fig. 6 einen Schnitt längs der Linie VI-VI duch den Dampfbenetzer nach Fig. 2, .

Fig. 7 einen Schnitt längs der Linie VII-VII durch den Dampfbenetzer nach Fig. 3,

Fig. 8 ein Schema einer anderen Klimaanlage nach der Erfindung,

die Fig. 9, 10, 11 und 12 je einen Längsschnitt durch jeweils eine andere Art von Dampfbenetzer für die Klimaanlage nach Fig. 8.

Die Klimaanlage 1 nach Fig. 1 besteht aus einem Schrank 2, der einen an einen Lufteinlass 3 angeschlossenen Luftmischer 4, ein Filter 5, einen Vorerhitzer 6, einen Kühler 7, einen Spritzschirm 8, einen Dampfbenetzer 9_r einen Nacherhitzer und ein an einen Luftablass 11 angeschlossenes Gebläse 12 enthält. Ein durch eine Klappe 15 regelbarer Luftzufuhrkanal 14 verbindet einen zu konditionierenden, mit einem Ablassventilator 49 versehenen Raum 13 eines Gebäudes mit dem Luftmischer, der ausserdem durch eine Klappe 17 mit der freien Luft in Verbindung steht. Der Ablass 11 ist durch einen Luftabfuhrkanal 18 der Klimaanlage 1 an den Raum 13 angeschlossen.

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Der Durchgang A des Filters 5, des Vorerhitzers 6, des Kühlers 7, des Spritzschirms 8, des Nacherhitzers 10 und der Durchgang A des Auslaufs 19 des Dampfbenetzers 9 sind im wesentlichen gleich, so dass diese Konditionierungselemente 5, 6, 7, 8, 9 und 10 anschliessend aneinander in einem durchlaufenden Schrank 2 untergebracht werden können. Die Klimaanlage und insbesondere das Gebläse 12 und der Durchgang A sind derart bemessen, dass die Luftgeschwindigkeit im Durchgang A 2 bis 3 m/sek beträgt.

Der Dampfbenetzer hat ein an seinen Eingang 20 angeschlossenes Venturi 21." Mittig in der Kehle 22 des Venturis 21 ist ein sich über die Breite des Dampfbenetzers 9 erstreckendes Dampfrohr 23 angeordnet, das aus kleinen, über die Breite des Dampfbenetzers 9 verteilte Löcher 24 Dampf spritzt, der in starken Wirbelungen 25 in der zustromenden Luftfluss 27 durch Turbulenzmittel gebracht wird, die aus einer Stauplatte 28 mit kurzen Flanschen 29 bestehen. Dank der heftigen Turbulenz des Luftflusses wird der Dampf 26 praktisch homogen über den Durchgang B der Kehle 22 verteilt, so dass nahe den Wänden 30 des Venturis 21 dünne nicht oder kaum durch Dampf benetzte Luftschichten 31 entstehen, die eine Kondensierung an den Wänden 30 verhüten. Das Venturi 21 endet schroff in einem Abstand C von der Wand 32 des Auslaufs 19. Das schroffe Ende 33 des Venturis bildet zusätzliche Turbulenzmittel, die zusätzliche Wirbelungen 34 erzeugen, so dass die trocknen, dünnen Luftschichten 31 mit der bersten Luft gemischt werden und der Luftfluss am Ausgang 35 des Durchgangs A nahezu gleichmässig ist. Der Miniraaldurchgang B des Dampfbenetzers 9 d.h. der Durchgang der Kehle 22 beiderseits des Dampfrohres 23 beträgt erfindungsgemäss maximal 75% des Durchgangs A, so dass die mittlere Luftgeschwindigkeit in der Kehle 22 mehr als 4 m/sek beträgt. Vorzugsweise ist diese Luftgeschwiiidigkeit geringer als 8 m/sek. Vorzügliche Resultate

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ergaben sich bei einer mittleren Geschwindigkeit von 5 bis 7 m/sek, wobei die Luftgeschwindigkeit von 6 m/sek optimal war. Als Resultat wird hier verstanden, dass aller Dampf 26 im Luftfluss 27 nach einem verhältnismässig kurzen Auslauf 19 am Ausgang 35 als Teilchen von weniger als 1 bis 5 u aufgenommen-wird, bei welcher Abmessung die Tropfen nicht mehr zum Kondensieren geneigt sind.

Ein Beispiel der Abmessungen eines Dampfbenetzers nach der Erfindung ist: " . -

Durchgang A ist 6,4m bei einer Schrankhöhe H von 1,6m .und einer Breite B von 4 m„

Durchgang B ist 3,2 m .

2 Oberfläche der Stauplatte 28 ist 0,6 m .

Die Konvergenzlänge F des Venturis 21 ist 0,4 m. Der Abrundungsradius des Venturis ist 0,1m. Die Länge G der Kehle 22 ist 0,2m.
Die Divergenz länge J ist 0,5 in.
bei einem Divergenzapex A von 14°.

Der Abstand zwischen der Stauplatte 28 und dem Dampfrohr ist 0,38 m.

3 Die Menge behandelter Luft ist etwa 19 m /sek.

Die Längen D , D^, D₃ oder D. des Auslaufs 19 sind von der verlangten, relativen Feuchtigkeit abhängig land betragen 0,24

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0,7, 1/24 bezw. 1,9 m bei 75, 80, 85 bezw. 90% relativer Feuchtigkeit.

Um Kondensierung auf der Aussenseite des Dampfrohres 23 zu verhüten, wird das Dampfrohr 23, dessen Löcher 24 entgegen der Luftströmung 27 gerichtet.sind, und dessen Zufuhr 36 durch eine Kegelklappe 38 gesteuert wird, von einem Mantel 37 umgeben, durch den Dampf von einer Zufuhr 39 in Richtung der Pfeile 40 dem Ablass 41 zuströmt (siehe Fig. 6). Der Auslass 41 ist durch einen Kondehstopf 16 mit einer Kondensabfuhr 44 an die Zufuhr 36 angeschlossen.

Die Abmessungen und die Konstruktion des Dampfbenetzers nach Fig. 3 sind gleich denen nach Fig. 2 unter demVerständnis jedoch, dass ein anderes, an sich bekanntes Dampfrohr 23 (siehe Fig. 7) vorgesehen ist. Dieses Dampfrohr 23 hat vertikal aufwärts gerichtete, in der Mitte der Kehle angeorndete Löcher 24. Der Dampf tritt von einem Innenrohr 42 ab durch abwärts gerichtete Oeffnungen 43 in das Dampfrohr 23. Der Dampf spritzt aufwärts aus den Löchern 24, während da Kondenswasser, das sich unten im Dampfrohr 23 sammelt, durch eine Kondensabfuhr 44 wegfliesst.

Fig. 4 zeigt einen Dampfbenetzer 9, in dem die Höhe des Stiöitüngskanals etwa zweimal höher als nach Fig. 2 ist. Nach Fig. 4 ist die Ausführungsform nach Fig. 2 gleichsam verdoppelt, da zwei Venturis 21 übereinander angeordnet sind, die mit je einer STauplatte 28 und einem Dampfrohr 23 versehen sind,

Auch Fig.5 ist eine Verdopplung von Fig.3.

-Die Klimaanlage nach Fig. 8 besteht aus einem Schrank 2, der einen an einen Lufteinlass 3 angeschlossenen Luftmischer 4 _f ein Filter 5, einen Vorerhitzer 6, einen Kühler 7, einen

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Spritzschirm 8 und ein durch einen Dampfbenetzer 9 an einen Luftauslass 11 angeschlossenes Gebläse 12 enthält. Ein durch eine Klappe 14 gesteuerter Luftzufuhrkanal 14 verbindet einen zu konditionierenden, mit einem Ablassventilator versehenen Raum 13 eines Gebäudes mit dem Luftmischer 4, der ausserdem durch elne_ Klappe 17 mit der freien Luft in Verbindung steht. Der Auslass' 11 ist durch einen Luftabfuhrkanal 18 an den Raum 13 angeschlossen. Der Durchgang A des Filters 5_f des Vorerhitzers 6, des Kühlers 7 und des Spritzschirmes 8 ist im wesentlichen derselbe, so dass diese Konditionierungselemente 5, 6, 7 und 8 anstossend in einem ununterbrochenen Schrank 2 untergebracht v/erden können. Die -Konditionierungselemente, insbesondere die Ventilatoren 4 und 12 und der Durchgang A sind derart bemessen, dass die Luftgeschwindigkeit im Durchgang A 2 bis 3 m/sek beträgt.

Der Dampfbenetzer 9 ist hinter dem Ventilator 12 angeordnet und hat einen Durchgang B gleich dem Durchgang B des Abfuhrkanals 18. Für den Dampfbenetzer 9 und den Abfuhrkanal 18 wird das gleiche, ununterbrochene Rohr verwendet. Der Dampfbenetzer 9 der Fig. 9 hat in einem Abstand F von etwa 0,4 ι von seinem Eingang 20 mittig im Strömungskanal ein sich über die Breite des Dampfbenetzers 9 erstreckendes Dampfrohr 23 (Fig.6), das aus kleinen über die Breite des Dampfbenetzers 9 verteilten Löchern 24 Dampf in starken Wirbelungen 25 spritzt, die am Eingang 20 des Dampfbenetzers 9 in dem zuströmenden Luftfluss 27 durch Turbulenzmittel erzeugt werden, die aus einer Stauplatte 28 mit kurzen Flanschen 29 bestehen. Dank der heftigen Turbulenz des Luftflusses wird der Dampf 26 praktisch homogen über den Durchgang B des Strömungskanals 22 verteilt, in der Weise jedoch, dass nahe den Wänden 30 des Strömungskanals dünne, nicht oder kaum mit Dampf benetzte Luftschichten 31 entstehen, die eine Kondensierung an den Wänden 10 verhüten. Dieser

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-iO·

Dampfbenetzer 9 benutzt den Abfuhrkanal 18 als Auslauf. Der lange Abfuhrkanal 18, in dem keine Obstakel vorkommen, erteilt den im Luftfluss 27 vorhandenen Wassertropfen eine lange Zeit zum Verdampfen. Gleichzeitig wird allmählich die trockne Luft der dünnen Luftschichten 31' mit der feuchten Luft gemischt. Im Vergleich zu der Luftgeschwindigkeit von 2 bis 3 m/sek im Durchgang A beträgt diese im Durchgang B 4,5 bis 7,5 m/sek. Der Dampfbenetzer 9 nach Fig. 10 entspricht dem der Fig. 9 mit dem Verständnis jedoch, dass das Dampfrohr 23 der Fig. 7 ähnlich wie die Stauplatte 28 in einem Drittel T der Gesamthöhe T im Strömungskanal angeordnet sind.

Der Dampfbenetzer 9 nach Fig. 11 entspricht dem nach Fig. 10, aber das Dainpfrohr 23 und die zugehörende STauplatte 28 sind nahezu mittig im Strömungskanal angeordnet, während nahe dem Eingang 20 des Dampfbenetzers 9 an der Wand 30 des Strömungskanals schräge Führungsplatteri 45 angeordnet sind, die den Strömungskanal von 130 auf 100% verengen. Vorzugsweise beträgt der Durchgang B nahe dem Eingang 20 150 bis 170%, insbesondere 160% des' Minimaldurchgangs Q. Der Neigungswinkel d der Führungsplatten beträgt 30 . Die Führungsplatten 45 schliessen sich an Querplatten 46 an, die zusätzliche Turbulenzmittel bilden.

Der Dampfbenetzer nach Fig.12 hat zwei durch eine Längswand 47 getrennte Strömungskanäle. Die Stauplatten 28 be-· finden sich in einem Abstand F von 0,1m vor dem engsten Durchgang Q. Nach den Fig. 11 und 12 wird die Luftgeschwindigkeit von 6 m/sek vorzugsweise auf 10 m/sek im Minimaldurchgang Q erhöht.

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Claims

2 3 2 b 118

PATENTANSPRUECHE:

l_r- Verfahren zum Konditionieren von in einem Strömungskanal als eine Luftströmung geförderte Luft, wobei die Luftströmung vorerhitzt wird und danach mit darin gespritztem Dampf benetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in der Luftströmung grosse Wirbelungen erzeugt werden und der Dampf in diese grosse Wirbelungen gespritzt wird,
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die grossen Wirbelungen mittels einer im Strömungskahal angeordneten Stauplatte erzeugt werden»
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Dampf in eine auf grossere Geschwindigkeit gebrachte Luftströmung gespritzt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dampf zur Stelle der Kehle eines Venturis in die Luftströmung gespritzt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Luftgeschwindigkeit in der Kehle grosser ist als 4 M/sek.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Luftgeschwindigkeit in der Kehle kleiner als 8 M/sek ist.
7. Verfahren nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Luftgeschwiridigkeit in der Kehle zwischen 5 und 7 M/sek ist.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass

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— "J 2, —

die mittlere Luftgeschwindigkeit etwa 6 M/sek beträgt.
9. Verfahren nach Ansprach 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampf in einen Dampfbenetzer des Strömungskanals gespritzt wird, wo der Durchgang erheblich kleiner als der Durchgang eines Yorerhitzers ist.
10. Verfahren nach Anspruch. 9, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Geschwindigkeit der vorerheizten Luft zuerst erheblich erhöht wird und danach gerade vor dem Benetzen mit Dampf örtlich nochmals mit einem Eaktor von 1,5 bis 1,7 erhöht wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Geschwindigkeit gerade vor dem Benetzen mit Dampf mit einem Faktor von etwa 1,6 erhöht wird.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nahe der Wand des Strömungskanals die Luftströmung zusätzlich in Wirbelung gebracht wird.
13. Klimaanlage zum Durchführen des· Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
14. Dampfbenetzer zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 - 12.

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