DE2600283C2 - Regenerativer Feuchtigkeits- und Wärmeaustauscher aus Aluminium oder dessen Legierungen sowie Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Regenerativer Feuchtigkeits- und Wärmeaustauscher aus Aluminium oder dessen Legierungen sowie Verfahren zu seiner Herstellung

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Description

Die Erfindung betrifft einen regenerativen Feuchtigkeits- und Wärmeaustauscher nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Derartige Wärmeaustauscher sind beispielsweise in der US-PS 38 46 182 beschrieben. Die Hydrophilierung der aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen bestehenden Austauscheroberflächen erfolgt dort durch Behandeln in mehreren wäßrigen Bädern, von denen das erste ein Alkalimetallkarbonat sowie ein Alkalimetallchromat und das zweite ein Alkalimetalloxid sowie S1O2 enthält Bei der Behandlung in dieser Bad-Folge bildet sich auf der Aluminiumoberfläche eine dünne hydrophi-Ie Schicht aus Aluminiumsilikat
Aus der deutschen Offenlegungsschrift 22 43 408 ist ebenfalls ein Verfahren zur Oberflächenbehandlung der aus Aluminium oder Aluminiumlegierung bestehenden Austauscherkörper von regenerativen Feuchtigkeits- und Wärmeaustauschern bekannt Das dort beschriebene Verfahren besteht darin, daß die Oberfläche in einer schwach alkalisch wirkenden wäßrigen Lösung bei Temperaturen von 60 bis 90° C behandelt wird, welche Inhibitoren enthält Die Inhibitoren, bei deneir es sich ebenfalls um wasserlösliche Silikate handelt, verhindern einen stärkeren Angriff des Bades auf die Metalloberfläche und führen dazu, daß sich auch dort eine hydrophile Schicht aus Aluminiumsilikat bildet
In der deutschen Offenlegungsschrift 21 16 391 sind regenerative Feuchtigkeits- und Wärmeaustauscher beschrieben, deren Austauscherkörper aus Papier, gegebenenfalls Asbestfasern enthaltendem Papier besteht welches mit Zeolithtn als Austauscherkörper beladen ist Zeolithe sind kristalline Alkali- oder Erdalkali-Aluminiumsilikate, welche in der Natur vorkommen oder auch künstlich erzeugt werden können. Sie werden durch Imprägnieren dem als Träger wirkenden Papier eingelagert
Die vorbekannten regenerativen Feuchtigkeits- und Wärmeaustauscher, deren Austauschkörper au.c Aluminium oder Aluminiumlegierungen bestehen, haben den Nachteil, daß ihr Wirkungsgrad verhältnismäßig gering ist Sie haben andererseits den Vorteil, daß sie leicht herzustellen und im Betrieb robust sind. Auch ist ihr Gewicht verhältnismäßig gering, so Jaß sie trotz der bestehenden Nachteile in der Praxis verwendet werden. Die auf Zeolithbasis aufgebauten Feuchtigkeits- und Wärmeaustauscher haben zwar einen besseren Wirkungsgrad; sie sind aber aufwendiger in der Herstellung sowie auch in der Wartung und haben außerdem infolge der verhältnismäßig schwergewichtigen Materialien ein verhältnismäßig großes Eigengewicht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorbekannten regenerativen Feuchtigkeits- und Wärmeaustauscher aus Aluminium oder dessen Legierungen derart weiterzuentwickeln, daß ihr Wirkungsgrad gesteigert wird, ohne daß die Herstellung technisch oder wirtschaftlich aufwendiger wird.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 sowie — soweit es das Verfahren betrifft — aus dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 4.
In den Unteransprüchen 2 und 3 sind weitere Ausgestaltungen des Wärmeaustauschers beschrieben, die zu noch weiter erhöhter Feuchtigkeitsaufnahmefähigkeit führen. In den Verfahrens-Unteransprüchen 5—7 sind spezielle Ausgestaltungen des Herstellungsverfahrens angegeben. Diese Ausgestaltungen bewirken eine besonders günstige Ausbildung der hygroskopischen Oberflächenschicht und werden deshalb bei der praktischen Handhabung bevorzugt. Die Verfahrensunteransprüche 8 und 9 betreffen die weitere Beladung der hygroskopischen Oberfläche mit hygroskopischen Salzen,
26 OO
beispielsweise Lithiumchlorid. Die Verfahrensunteransprüche 10—1.2 beschreiben Möglichkeiten, die Porosität der hygroskopischen Schicht weiter zu erhöhen, und dadurch ebenfalls zu noch besseren Feuchtigkeitsaufnahmewerten beizutragen.
Regenerative Feuchtigkeits- und Wärmeaustauscher, deren Austauschflächen aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen bestehen, werden beispielsweise in Ventilations- und Klimaanlagen eingesetzt Sie weisen in der Regel rotierende Wärmeaustauscherkörper reit scheibenförmigem Rotor auf. Dieser Rotor ist üblicherweise aus wechselweise ebenen und gewellten Platten oder Folien aufgebaut Eine andere bekannte Ausführungsform besteht darin, daß der Rotor aus einem dreidimensionalen Netzwerk von Metalldrähten besteht.
Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es stellt dar
F i g. 1 einen Ausschnitt aus der perspektivischen vergrößerten Darstellung eines Rotors, der aus wechselweise ebenen und gewellten Folien aus Aluminium besteht;
Fig.2 ein größeres Segment des Rotors gemäß F i g. 1 in der Draufsicht;
F i g. 3 eine perspektivische Ansicht des gesamten Rotors.
Wie insbesondere aus den F. i g. J und 2 ersichtlich, besteht der Wärmeaustauscher aus den Blechfolien 1 und 2, wobei im dargestellten Ausführungsbeispiel die Folie 2 gewellt und die Folie 1 eben verläuft. Die beidseitigen Oberflächenschichten 3 jedes der beiden Folienbleche 1 und 2 bestehen aus hygroskopischem Aluminiumoxid. Die Folienbleche 1 und 2 sind an Kontaktstellen 5 miteinander verbunden.
Der hygroskopische Belag auf den Blechfolien i und 2 des Wärmeaustauscherkörpers wird dadurch hergestellt, daß der Austauscherkörper zunächst durch Beizen oberflächlich aufgerauht und danach die aufgerauhte Oberfläche oxidiert wird. Das zum Aufrauhen verwendete Bad besteht aus einer 0,2 bis 10%igen wäßrigen Natriumhydroxidlösung. Es wird bei einer Temperatur von 7u°C gebeizt Innerhalb des genannten Konzentrationsbereiches werden Beizbäder mit 3,0 bis 10% NaOH bevorzugt. Die zu beizenden Körper werden in das entsprechend angeheizte Bad eingetaucht und in diesem eine hinreichende Zeit belassen. Alsdann werden die Blechkörper aus dem Bad herausgenommen, gegebenenfalls kurz mit Wasser abgespült und anschließend der erwähnten Oxidationsbehandlung unterzogen. Diese Oxidationsbehandlung findet vorzugsweise in feuchter Luft statt und zwar bei einer Temperatur von über 500C. Bevorzugt werden Lufttemperaturen von HO0C, wobei die Dauer der Behandlung wenigstens 30 Minuten beträgt. Der Feuchtigkeitsgehalt der Oxidationsluft wird auf Werte von über 10% eingestellt, die Oxidationsbehandlung kann aber auch durch Eintauchen in Wasser mit einer Temperatur von über 35°C durchgeführt werden.
Die bei dieser Behandlung aufgebaute Oxidschicht wird nun noch zusätzlich mit einem hygroskopischen Salz, beispielsweise Lithiumchlorid beladen. Das Salz wird dabei in einer Menge von etwa 1 g/m2 aufgebracht.
Im Zusammenhang mit der Oxidation der Folienoberfläche durch Beizen und Wärmebehandeln ist es vorteilhaft, die Außenseite der Blechfolien vorher durch eine chemische Behandlung porös zu machen. Eine derartige Behandlung wird in einem Säurebad aus verdünnten Salzsäurelösungen mit Konzentrationen von 2 bis 10%, vorzugsweise 5% HCI durchgeführt.
Nach Durchführung der Behandlung im Beizbad wird die Reaktion durch Nachbehandlung in einer Säure, beispielsweise Salzsäure und Wasser mit einer Konzentration von 2 bis 10% schnell beendet.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (12)

26 OO 283 Patentansprüche:
1. Regenerativer Feuchtigkeit- und Wärmeaustauscher aus Aluminium oder dessen Legierungen, dessen Austauschflächen durch Ablagern einer hydrophilen Oberflächenschicht hydrophiliert sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenschicht (3) eine durch chemische Umwandlung des Austauscherwerkstoffes erzeugte dünne hygroskopische Schicht aus Aluminiumoxid ist
2. Regenerativer Feuchtigkeits- und Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenschicht (3) mit einem hygroskopischen Salz beladen ist
3. Regenerativer Feuchtigkeits- und Wärmeaustauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das hygroskopische Salz Lithiumchlorid ist.
4. Verfahren zum Herstellen eines Feuchtigkeitsund Wärmeaustauschers nach Anspruch 1, durch Eintauchen der Austauscherflächen in wenigstens ein wäßriges Behandlungsbad, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff des Austauscherkörpers zunächst durch Beizen oberflächlich aufgerauht und danach die aufgerauhte Oberfläche durch eine Wärmebehandlung oxidiert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff des Austauscherkörpers zunächst in 0,2 bis 10%iger wäßriger Natriumhydroxid-Lösung bei einer Temperatur von 70° C gebeizt und anschließend in feuchter Luft bei einer Temperatur von übe. 50° C wärmebehandelt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebehandlung in feuchter Luft bei einer Temperatur von 110°-C während wenigstens 30 Minuten durchgeführt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebehandlung in Luft mit einer relativen Feuchtigkeit von über 10% durchgeführt wird.
8. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die bei der Behandlung entstandene Oberflächenschicht noch mit einem hygroskopischen Salz imprägniert wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als hygroskopisches Salz Lithiumchlorid verwendet wird.
10. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Porosität der Oberfläche des Austauscherkörpers vor dem Oxidieren durch chemische Behandlung vorzugsweise in einer Säure erhöht wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff des Austauscherkörpers nach Beendigung der Beizbehandlung kurz in verdünnte Säure, vorzugsweise 2 bis 10%ige Salzsäure eingetaucht wird.
12. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebehandlung durch Eintauchen in Wasser mit einer Temperatur von über 35° C durchgeführt wird.
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