DE2652528B2

DE2652528B2 - Verfahren und Vorrichtung zum Abtauen bzw. Enteisen eines Plattenwärmetauschers

Info

Publication number: DE2652528B2
Application number: DE2652528A
Authority: DE
Inventors: Karl Huddinge Haellgren (Schweden)
Original assignee: Carl Munters AB
Current assignee: Carl Munters AB
Priority date: 1975-11-18
Filing date: 1976-11-18
Publication date: 1979-01-25
Also published as: US4244422A; SU942610A3; NO143040C; NO143040B; SE7512960L; FI62727B; NO763918L; DE2652528A1; CA1094542A; DE2652528C3; DE7636336U1; SE419897B; FI763113A; FI62727C

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abtauen bzw. Enteisen eines Plattenwärmetauschers, bei dem innerhalb einer großen Anzahl von Platten ein feuchtes Gas, z. B. Abluft, strömt und in den Zwischenräumen zwischen den Platten ein kälteres Medium strömt, und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Bei sog. rekuperativen Wärmetauschern der oben beschriebenen Art wird ein Strom warmer, feuchter, sog. Abluft, z. B. aus einem Zimmer oder einem Gebäude, durch einen kühlen Strom frischer Luft o. ä. gekühlt Die beiden Ströme tauschen Wärme, ohne dabei in direkte Berührung zu gelangen. Wenn der Kühlstrom aus frischer Luft o. ä. Wärme von der Abluft übernimmt und wenn die Temperatur der letzteren fällt, kondensiert Feuchtigkeit auf den Wärmetauschflächen der Abluftkanäle. Insbesondere in der kalten Jahreszeit führt dies häufig zur Ausbildung von Frost oder Eis in den Kanälen, durch welche die Abluft gelangt. Dadurch wird der Wirkungsgrad des Wärmeaustauschers stark reduziert; in ernsteren Fällen werden die Kanäle blockiert.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zu schaffen, durch das bzw. bei der der von der Abluft durchströmte Teil des Wärmetauschers enteist bzw. abgetaut werden kann. Das Abtauen des Wärmetauschers soll kontinuierlich erfolgen, so daß dieser mehr oder weniger in vollem Betrieb bleibt.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß periodisch mindestens ein Zwischenraum für den Durchfluß des kälteren Mediums so lange gesperrt wird, bis das innerhalb der Platten aus dem feuchten Gas entstandene Kondensat oder Eis abgetaut ist.

Die Erfindung macht möglich, daß eine kleine Anzahl von Kanälen abgetaut wird, während alle übrigen Kanäle in Wärmetauschbetrieb bleiben. Auf diese Weise können ein kontinuierlicher Betrieb des Wärmetauschers, ein konstanter Druckgradient und eine konstante Strömungsrate aufrechterhalten werden.

Es ist außerdem von Bedeutung, daß durch die Erfindung der Wärmetauscher so dimensioniert werden kann, daß ein besserer Wirkungsgrad erreicht wird, als er bei Wärmetauschern ohne kontinuierliches Abtauen erzielt wird, ohne daß ein Halt bei niedrigen Außentemperaturen erforderlich ist. Bei nicht abgetauten Wärmetauschern muß der Wirkungsgrad niedrig gehalten werden, um zu verhindern, daß die gekühlte Luft zu kalt wird und zu viel Frost ablagert. Das erfindungsgemäße Abtauverfahren und die Abtauvorrichtung lassen sehr niedrige Außentemperaturen zu. Durch den regelmäßigen Abtauzyklus kann die Frostschicht zu allen Zeiten so dünn gehalten werden, daß sie keinen nennenswerten Effekt auf den Wärmetauschvorgang und den Druckgradienten hat. Daher kann dieser Wärmetauscher so dimensioniert werden, daß er wirtschaftlicher betrieben werden kann als ein

Tauscher ohne Abtaueinrichtung.

Die Abtauvorrichtung soll von einfacher Bauweise sein und dem Wärmetauscher zugefügt werden können, ohne daß besondere Abwandlungen des Wärmetauschers erforderlich wären. Erfindungsgeniäß erfolgt das Abtauen durch Mittel, die außerhalb des Wärmetauscherkörpers angebracht sind und keine Abänderung des letzteren erforderlich machen. Auf diese Weise kann der Wärmetauscher ein Standardtyp sein, der sich für Wärmetauscher mit oder ohne Abtauvorrichtung eignet Hierdurch werden die Hersteilungskosten des Wärmetauschers verringert

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 die perspektivische Ansicht eines Wärmetauschers, der mit einer Abtauvorrichtung ausgerüstet ist;

F i g. 2 eine Teilansicht der Vorrichtung in größerer Darstellung;

F i g. 3 die perspektivische Ansicht in eiwas größerer Darstellung eines Wärmetauschers, der aus mehreren Wärmetauscherkörpern besteht, die mit der Abtaueinrichtung ausgerüstet sind.

Der in F i g. 1 gezeigte Plattenwärmetauscher besteht aus einem Gehäuse 10, das öffnungen 6, 8 für den Eintritt und Austritt der Wärmetauschermedien, im vorliegenden Fall von Luft, besitzt. In dem Gehäuse 10 ist ein Wärmetauscher 12 vorgesehen, der aus einer Anzahl getrennter Schichten zusammengesetzt ist. Die einzelnen Schichten des Wärmetauschers 12 können gefaltet oder gewellt sein und so Kanäle für den Durchgang der Wärmetauschermedien bilden. Die Wellungen alternierender Schichten verlaufen parallel und bilden mit den Wellungen in zwischenliegenden Schichten einen Winkel. Die Ränder der Schichten sind miteinander verbunden, so daß abwechselnd offene und geschlossene Kanäle auf beiden Seiten des Wärmetauschers gebildet werden. So werden zwei Kanalsysteme unter einem Winkel zueinander gebildet, durch welche zwei getrennte Luftströme strömen können, ohne daß sie in direkte Berührung miteinander gelangen. Bei der dargestellten Ausführungsform wird beispielsweise ein Strom warmer, feuchter Abluft, beispielsweise Abluft aus einem Zimmer, in Richtung des Pfeiles A eingeführt; sie strömt durch den Wärmetauscher 12 schräg nach unten rechts und verläßt den Wärmetauscher in Pfeilrichtung B. Gleichzeitig wird ein Strom kalter Luft, beispielsweise frischer Luft, aus der entgegengesetzten Richtung, wie durch den Pfeil Cangedeutet, eingeführt; sie strömt durch den Körper in entgegengesetzter Richtung wie der erste Strom und verläßt den Körper in Pfeilrichtung D. Auf diese Weise kann, während die beiden Ströme durch den Wärmetauscher 12 gelangen, ein Wärmetausch zwischen diesen stattfinden, ohne daß sie sich vermischen. Der Wärmetauscher 12 ist in U-förmigen Trägerschienen 14 im Gehäuse 10 mittels Y-förmiger Dichtstreifen 16 oder auf ähnliche Weise befestigt F i g. 2 zeigt ein Detail des Wärmetauschers von Fig. 1. Sie zeigt, daß jeder zweite Kanal 18 des Wärmetauschers an seinem oberen Rand abgedichtet, an den Seiten jedoch offen ist, so daß die Ab- oder Zimmerluft nach der Kühlung durch die Berührung mit der kalten Luft nach rechts aus der Figur heraustritt, wie dies durch die Pfeile B angedeutet ist. Die zwischenliegenden Kanäle 20, die an den Seiten abgedichtet, oben jedoch offen sind, führen einen senkrechten, nach unten gerichteten Strom kalter, frischer Luft, wie dies durch die Pfeile C angedeutet ist. Die Kanäle können durch Stauchen, Kleben, Löten, Schweißen, Ausfüllen mit einer Verbindung oder in ähnlicher Weise gegeneinander abgedichtet werden. In F i g. 2 sind sie schematisch durch Ausfüllen mit einer Verbindung 22 abgedichtet dargestellt

Unter bestimmten Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen der beiden Luftströme führt die Abkühlung der warmen Luft zur Kondensation von Feuchtigkeit in den Abluftkanälen des Wärmetauschers 12 In der kalten Jahreszeit führt dies zur Ausbildung von Frost und Eis in diesen Kanälen in einem solchen Ausmaß, daß die Kanäle vollständig blockiert sein können. Der Wärmetauscher wird nun abgetaut bzw. enteist, indem einige der Kaltluftkanäle für die ankommende Luft

is periodisch gespeist werden, so daß die Warmluft, welche durch die benachbarten Warmluftkanäle gelangt, nicht mehr gekühlt wird. Vielmehr wärmt sie die Wärmetauscherflächen der frostüberzogenen Kanäle auf und schmilzt das Eis in diesen Kanälen. Bei der dargestellten Ausführungsform werden die Kanäle mittels einer Schließvorrichtung abgesperrt, die aus zwei Rollen 24, 26 und einem Endlosband 28 besteht, welches über die Rollen läuft und von diesen gespannt wird. Der untere Teil 30 des Endlosbandes liegt auf der

Oberseite des Wärmetauschers 12 an, d. h. auf der Seite, von der her die Kaltluft in die Kanäle 20 eintritt Wie symbolisch durch die Pfeile in Fig.2, die auf den unteren Teil 30 des Bandes zeigen, dargestellt, liegt die Schließeinrichtung 24, 26, 28, 30 mit einem gewissen Druck auf der Überfläche des Wärmetauschers 12 auf. Ein angemessener Druck läßt sich durch das Gewicht der Schließeinrichtung erhalten. Wenn, wie in dem dargestellten Beispiel, die Schließeinrichtung auf der Kaltlufteinlaßseite liegt und die abgeschlossenen Kanä-Ie 20 mit der Kaltluftauslaßseite kommunizieren, wo der Luftdruck geringer als am Einlaß ist, addiert sich diese Druckdifferenz zum Auflagedruck. Dadurch wird aktiv zu einem richtigen Kontakt zwischen dem unteren Teil des Endlosbandes, nämlich der Dichtfläche 30, und den

AO öffnungen der Kanäle beigetragen. Die Schließvorrichtung ist in Richtung des Pfeiles E (oder in Rückwärtsrichtung), wie dies ebenfalls durch den Pfeil auf der Rolle 24 angedeutet ist, mit einer bestimmten Geschwindigkeit bewegbar. So wird eine Anzahl von Kaltluftkanälen (bei der dargestellten Ausführungsform 3) von der Kaltluftversorgung C abgeschlossen, wenn sich die Schließvorrichtung über diesen wegbewegt. Daher werden die Wärmetauscherflächen durch die Warmluft aufgeheizt, welche durch die Kanäle 18 gelangt. Auf

so diese Weise schmilzt etwa vorhandenes Eis und wird aus den Abluftkanälen abgezogen.

Wie in F i g. 1 dargestellt, ist die Schließvorrichtung auf einem Träger 32 angebracht, der sich über die gesamte Breite der Kaltlufteinlaßseite (C) des Wärmetauschers 12 und außerdem, bei der dargestellten Ausführungsform, über die Dichtstreifen 16 hinweg erstreckt. Auf dem Träger 32 ist eine Platte 34 mit einer Gewindebohrung angebracht, in die eine Gewindespindel 36 eingreift. Diese Gewindespindel 36 wird an beiden Enden des Wärmetauschers in schräg verlaufenden Streben 38, 40 gehalten. Die Gewindespindel 36 wird von einem Motor 42 gedreht und bewegt den Träger 32 und damit die Schließvorrichtung 24, 26, 28, 30 über die Oberfläche des Wärmetauschers 12 hin und 6) her. Zum Wechsel der Bewegungsrichtung können magnetische oder photoelektrische Endschalter 44 eingebaut sein, welche die Drehrichtung des Motors 42 und der Gewindespindel 36 ändern, wenn die Schließ-

vorrichtung ein Ende des Wärmetauschers erreicht hat. Selbstverständlich können auch andere Einrichtungen zum Antrieb vorgesehen sein, beispielsweise mit Doppelgewinde versehene Schrauben o. ä. Einrichtungen. Die Drehzahl kann einstellbar sein, indem ein Motor 42 mit variabler Geschwindigkeit verwendet wird oder ein Getriebe zwischen dem Motor 42 und der Gewindespindel 36.

Wie in Fig. 3 dargestellt, ist es möglich, eine Anordnung mit mehreren Wärmetauschern zu verwenden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind daher zwei weitere Gehäuse 10a und iOb an dem in Fig. 1 gezeigten Gehäuse 10 befestigt, jeder Wärmetauscher ist mit einer eigenen Schließvorrichtung 46, 48, 50 ausgestattet, die bei der dargestellten Ausführungsform durch einen gemeinsamen Antriebsmotor 42 über miteinander verbundene Gewindespindeln 36 und 36a, 36i> angetrieben werden, die in Platten 52, 54 zwischen den Wärmetauschern gelagert sind.

Die Schließvorrichtung kann erforderlichenfalls auch eine andere Bauweise aufweisen, obwohl die dargestellte Bauweise ein zuverlässiges und brauchbares Absperren der Kanäle ermöglicht, das zum Absperren der Luftzufuhr erforderlich \zi. Die Bauweise der Schließvorrichtung 24, 26, 28, 30 und das für die Rollen 24, 26 und das Endlosband 28,30 verwendete Material variiert natürlich je nach der Umgebung und den Betriebsbedingungen, in denen der Wärmetauscher 12 benutzt wird. Dasselbe trifft, wie oben erwähnt, auf die Geschwindigkeit zu, mit der die Schließvorrichtung angetrieben werden muß, damit die Abluftkanäle richtig enteist und abgetaut werden.

Bei der beschriebenen Ausführungsform ist zwar die Schließvorrichtung an der Kaltlufteinlaßseite angebracht; sie kann jedoch in gleicher Weise auch an der

ίο Auslaßseite der Kaltluftkanäle angeordnet sein. Außerdem kann sie anstelle des im dargestellten Ausführungsbeispiel gezeigten Bandes ein System aus Klappen, Verschlüssen oder ähnlichem enthalten.
Schließlich findet bei der dargestellten Ausführungsform der Wärmetausch zwischen zwei Gasströmen, z. B. Luft, siait. Es isi aber auch ein Wärrnetausch zwischen einer kalten Flüssigkeit, z. B. einer Äthylen-Glykol-Lösung, und einem warmen, feuchten Gasstrom möglich. In diesem Fall werden die Kanäle 20 in Fig.2 mit kalter Flüssigkeit anstelle von kalter Luft über geeignete Flüssigkeitsverteiler (nicht gezeigt) versorgt. Der Wärmetauscher für Flüssigkeit sollte dann so orientiert werden, daß die durch die Pfeile C angedeutete Strömungsrichtung senkrecht ist. In diesem Fall kann die Abtaueinrichtung weiterhin im wesentlichen in der dargestellten Form arbeiten.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

t. Verfahren zum Abtauen bzw. Enteisen eines Plattenwärmetauschers, bei dem innerhalb einer großen Anzahl von Platten ein feuchtes Gas, z. B. Abluft, strömt und in den Zwischenräumen zwischen den Platten ein kälteres Medium strömt, dadurch gekennzeichnet, daß periodisch mindestens ein Zwischenraum für den Durchfluß des kälteren Mediums so lange gesperrt wird, bis das innerhalb der Platten aus dem feuchten Gas entstandene Kondensat oder Eis abgetaut ist
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet. Enteisen die Strömung durch Schließen der öffnungen der Kanäle gegen die Kühlmittelversorgung hin -angehalten wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch das sukzessive Schließen der Öffnungen der Kanäle nacheinander über die Gesamtbreite des Wärmetauschers.
Axt wird ein Strom warmer, feuchter sog. 4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1—3 zum Abtauen bzw. Enteisen eines Wärmetauschers, der mindestens zwei Kanalsysteme umfaßt, die durch dünne Wände getrennt sind, wobei ein warmes und ein kaltes Medium durch abwechselnde Schichten gelangt, gekennzeichnet durch eine Schließvorrichtung, die bezüglich des Systems der Kanäle (18,20) im Wärmetauscher (12) so angeordnet ist, daß sie nach Belieben in eine Stellung bzw. einen Zustand gebracht werden kann, in der die Strömung des kalten Mediums durch den Wärmetauscher (12) in mindestens einem Kanal (20) zu einer bestimmten Zeit unterbrochen ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließvorrichtung eine Dichtfläche (30) enthält, welche mindestens eine Kanalbreite überdeckt und dieselbe Längsausdehnung wie die Kanalöffnung besitzt und der. Eintritt oder Austritt in bzw. aus dem Kanal bzw. den Kanälen (20) verhindert, über denen es jeweils angeordnet ist, indem es auf den Kanten der Kanalöffnung aufliegt, und daß die Dichtfläche (30) über alle Kanäle auf der Seite des Wärmetauschers (12) bewegbar ist, an der das kalte Medium in den Wärmetauscher eintritt oder diesen verläßt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtfläche durch einen motorischen Antrieb (34,36) bewegbar ist.
7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließvorrichtung zwei Rollen (24, 26) und ein über diese gespanntes Endlosband (28, 30) enthält, wobei ein Teil (30) des Endlosbandes die Dichtfläche bildet und so angeordnet ist, daß es auf der Oberfläche der oben erwähnten Seite des Wärmetauschers (12) anliegt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen drehbar in einem Träger (32) gelagert sind, der einen Teil (34) mit einer Gewindebohrung enthält, in die eine Gewindespindel (36) eingreift, die sich quer über alle Kanäle (20) an der oben erwähnten Seite des Wärmetauschers (12) erstreckt und drehbar an ihren Enden gelagert ist und von einem Motor (42) angetrieben ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (42) reversibel ist und daß die Richtungsänderung des Motors durch Endschalter (44) ausgelöst wird, die an beiden Enden der

Gewindespindel (36) angebracht sind und durch die Dichtfläche (30) oder daran befestigte Einrichtungen betätigt werden.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, bei der eine Anzahl von Wärmetauschern in Reihe zusammengebaut sind und jeweils mit einer Schließvorrichtung versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindeln (36,36a, 36tyder Schließvorrichtungen (46, 48,50) miteinander verbunden und durch einen gemeinsamen Antriebsmotor (42) angetrieben sind.