DE2706139A1

DE2706139A1 - Regenerativer waermetauscher

Info

Publication number: DE2706139A1
Application number: DE19772706139
Authority: DE
Inventors: Winfried Dr Ing Hoenmann; Gerd Dipl Ing Schaal
Original assignee: LTG Lufttechnische GmbH
Current assignee: LTG Lufttechnische GmbH
Priority date: 1977-02-14
Filing date: 1977-02-14
Publication date: 1978-08-17
Also published as: DE2706139C2

Description

Drin?, Dip·-fhys. 08KAR KONiG Patentanwalt 2706

. L.

Telefon:	(07H)EJgJSi^. :.2c	4 GI	7000 STUTTGAHT-I₁	KlüpfelEtrn^o 6	KoDiü Nr. 89/00300
"Vilefrni.	im Κηκιιΐ\|>ριι\|	l'oelfach	51	i'ostddbeck Slgt. 84919

4306

LTG

Lufttechnische Gesellschaft mit beschränkter Haftung

7000 Stuttgart 40

Regenerativer Wärmetauscher

Zusatz zu Hauptpatentanmeldung P 26 14 601.0 (Patent )

In der Hauptpatentanmeldung P 26 14 601.0 (Patent )

wie auch in der Zusatzpatentanmeldung P 26 29 120.3

(Zusatzpatent ) ist beschrieben, daß es besonders

vorteilhaft ist, wenn die dem Wärmeaustausch dienende Speichermasse des Rotors des Wärmetauschers übereinander angeordnete Lagen aus Wellband aufweist und die Längs-

8U9833/0394

4306 . C .

richtungen der Querrinnen übernächster Wellbandlagen zu den Längsrichtungen der Querrinnen zwischen ihnen befindlicher Wellbandlagen schräg zu richten, wobei die einander zugewendeten Querrinnen benachbarter Wellbandlagen zueinander offen sind. Hierdurch läßt sich der Wärmeaustausch erheblich vergrößern bzw. bei vorbestimmter Wärmeaustauschkapazität die Speichermasse des Wärmetauschers erheblich verringern. Bei Versuchen ergaben sich Verringerungen der Speichermasse bis zu ca. 40% . Damit läßt sich der regenerative Wärmeaustauscher bei vorbestimmter Wärmeaustauschkapazität billiger bauen oder bei unveränderter Masse der Speichermasse seine Wärmeaustauschkapazität vergrößern.

In der Hauptpatentanmeldung P 26 14 601.0 und der Zusatzpatentanmeldung P 26 29 12 0.3 ist zumindest ein Wellband der Speichermasse zumindest teilweise mit einer an ihm anliegenden hydrophilen, nichtmetallischen Folie bedeckt. Jedoch ist es gemäß Anspruch 1 bei beliebiger Ausbildung des Wellbandes, also auch ohne an ihm anliegende , hydrophile, nichtmetallische Folie vorteilhaft, die Längsrichtungen der Querrinnen übernächster Wellbandlagen zu den Längsrichtungen der Querrinnen/zwischen ihnen befindlichen Wellbandlagen schräg zu richten, wobei die einander zugewendeten Querrinnen benachbarter Wellbandlagen zueinander offen sind, da sich hierdurch der Wärmeaustausch bei allen Arten einer aus Wellbandlagen zusammengesetzten Speichermasse des regenerativen Wärmetauschers durch Bildung zusätzlicher Anlaufstrecken der Strömungsgrenzschicht erheblich verbessern läßt. Die Speichermasse kann

8U9833/039A

vorzugsweise ausschließlich aus metallischen Wellbändern oder ausschließlich aus nichtmetallischen Wellbändern oder aus Wellbändern bestehen, die auf metallischer oder sonstiger Grundlage mit hygroskopischen Substanzen beschichtet oder getränkt sind, so daß die im beigefügten Anspruch 1 angegebene Maßnahme ohne irgendwelche Beschränkung auf bestimmte Werkstoffe, Werkstoffkombinationen, Substanzkombinationen und dergl. der Speichermasse äußerst vorteilhaft ist.

Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass die Querrinnen benachbarter Wellbandlagen zur Wellbandlängsrichtung gegensinnig spitzwinklig geneigt sind. Dies ergibt besonders starke Erhöhung des Wärmeaustausche, doch kann in manchen Fällen auch vorgesehen sein, daß die Querrinnen benachbarter Wellbandlagen in zur Wellbandlängsrichtung gleichsinnigen, unterschiedlich großen Winkeln spitzwinklig geneigt sind. Besonders vorteilhaft ist es, wenn jede Querrinne eines Wellbandes mindestens zwei, vorzugsweise mindestens fünf zu ihr offen gegenüberliegende Querrinnen jedes benachbarten Wellbandes überbrückt.

Besonders vorteilhaft ist es, die Speichermasse durch spiraliges Aufwinden von zwei oder mehr übereinander gelegten Wellbändern zu bilden. Jedoch ist es auch möglich, die Speichermasse aus nicht spiralig aufgewundenen Wellbändern zu bilden, bspw. die Wellbänder zu Segmenten zu schichten, die zur Speichermasse zusammengesetzt werden usw.

8U9833/0394

Die Wellbänder können irgendwelche geeigneten Gestaltungen und Abmessungen haben, vorzugsweise können ihre Querrinnen ungefähr rechteckförmige Querschnittsgestalt üblicher Querschnittsgrößen haben und benachbarte Querrinnen nach entgegengesetzten Seiten offen sein. Doch kommen auch andere Gestaltungen der Querschnitte der Wellbänder ininfrage , beispielsweise sinusförmige Wellung.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen regenerativen Wärmetauscher mit einem Rotor, wobei das Wärmetauschergehäuse längsgeschnitten dargestellt ist,

Fig.2 eine ausschnittsweise stirnseitige Ansicht einer aus zwei Wellbändern spiralig aufgewickelten Speichermasse des Rotors des Wärmetauschers nach Fig. 1,

Fig.3 eine ausschnittsweise Draufsicht auf die oberste Lage der Speichermasse nach Fig. 2 in verkleinerter Darstellung, wobei die zweitoberste Lage miteingezeichnet ist.

Der in Fig. 1 dargestellte regenerative Wärmetauscher weist ein Gehäuse 10 auf, in dessen Innerem ein Rotor 11 angeordnet ist, dessen Welle 12 durch einen elektrischen

8uaö33/0394

4306 $

Getriebemotor 13 mit regelbarer Drehzahl angetrieben wird. Im Betrieb wird der Rotor 11 gleichzeitig von zwei gegensinnig strömenden, getrennten Luftströmen durchströmt, wobei in diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel angenommen sei, daß es sich bei dem einen Luftstrom um Außenluft und beim anderen Luftstrom um Fortluft einer lufttechnischen Anlage eines Gebäudes oder dergl. handelt. Die Außenluft strömt durch den Einlaßstutzen 14 ein und strömt nach Durchströmen des jeweils in ihrem Strömungsweg befindlichen Sektors des Rotors 11 durch den Auslaßstutzen 15 in eine nicht dargestellte , weiterführende Leitung. Die Fortluft strömt durch den Einlaßstutzen 16 ein und durch den Auslaßstutzen 17 nach Durchströmen des betreffenden jeweiligen anderen Sektors des Rotors 11 ins Freie aus. Die Strömungswege der Fortluft und der Außenluft sind durch Zwischenwände 12* und am Rotor 11 anliegende Dichtungslippen voneinander getrennt. Der oder die Förderventilatoren für die Luftströme sind nicht dargestellt. Die in Fig. 2 ansschnittsweise dargestellte Speichermasse 19 des Rotors 11 ist in einer zylindrischen Trommel fest angeordnet, die die Welle 12 trägt und deren zylindrische Umfangswandung in das Gehäuse 10 abgedichtet eingesetzt ist.

Bei dem besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel nach den Fig. 2 und 3 ist die Speichermasse des Rotors 11 dadurch gebildet, indem zwei übereinanderliegende, gleich breite Wellbänder 22' und 22·'3χίιβ Drehachse des Rotors spiralig aufgewunden sind. Diese Speichermasse dient dem Austausch von fühlbarer Wärme und Feuchtigkeitswärme zwischen den den Rotor 11 durchströmenden Gasströmungen.

Jedes Wellband 22', 22" besteht aus irgendeinem geeigneten Material, wie Metall, Pappe, Asbest, Kunststoff oder dergl. und weist ungefähr rechteckförmige Wellen gleicher Querschnittsgestaltungen auf. In diesem Ausführungsbeispiel ist die eine Seite des Wellbandes 22',22'', mit einer hygroskopischen Substanz 23', 23'', z.Bsp. Lithiumchlorid oder dergl. beschichtet, um den Austausch der Feuchtigkeitswärme zu erhöhen. Die Wellbänder 22', 22'', dienen auch dem Austausch fühlbarer Wärme.

Wie Fig. 3 zeigt, sind bei der obersten Lage des Wellbandes 22' dessen gerade Querrinnen 24' zur Längsrichtung 28 dieses Wellbandes 22* unter einem spitzen Winkel a geneigt, wogegen die geraden Querrinnen 24'' des darunterliegenden Wellbandes 22" unter einem Winkel b zur Längsrichtung dieses Wellbandes gegensinnig zu der Neigung der Rinnen 24' des oberen Wellbandes 22' geneigt sind, so daß jede Rinne 24* des Wellbandes 22* mehrere zu ihr offene Rinnen 24'' des anderen Wellbandes 22" unter einem Kreuzungswinkel 180°-(a+b) of fen kreuzt und umgekehrt. Der Kreuzungswinkel kann besonders vorteilhaft ungefähr 5 bis 20°, vorzugsweise 10 bis 15°, betragen. Vorzugsweise können die Winkel a und b gleich groß sein. Jede Querrinne kreuzt offen mehrere Querrinnen jedes benachbarten Wellbandes, und zwar im Ausführungsbeispiel etwa 10 Querrinnen des benachbarten Wellbandes. Es ist in manchen Fällen auch vorteilhaft,die Querrinnen einer der beiden

tl->3»33/0394

Wellbänder 22' oder 22'' zur Längsrichtung dieses Wellbandes senkrecht verlaufen zu lassen oder die Querrinnen beider Wellbänder 22', 22'' gleichsinnig, jedoch unterschiedlich stark zu neigen. Die Schrägstellung der Querrinnen mindestens eines Wellbandes bewirkt auch, daß die zueinander offenen Rinnen 24', 24¹' übereinander liegender Bahnlagen nicht ineinander eindringen können. Insbesondere wird aber der wärmeaustausch erheblich vergrößert. Und zwar ist dann nicht nur am jeweiligen stromaufwärtigen Ende jeder Rinne 24', 24'' eine Anlaufstrecke der Strömungsgrenzschicht des einströmenden Gases vorhanden, sondern es ergeben sich auch beim weiteren Durchströmen des Rotors zusätzlich immer wieder neue derartige Anlaufstrekken in unterschiedlichen Abständen von den jeweils stromaufwärtigen Enden der Rinnen 24', 24''. Da der Wärmeaustausch an den Anlaufstrecken 7 der Strömungsgrenzschicht am größten ist, wird so durch zusätzliche Bildung von Anlaufstrecken der wärmeaustausch sowohl der fühlbaren als auch der Feuchtigkeitswärme erheblich vergrößert und damit der Wärmeaustauschwirkungsgrad des Wärmetauschers erheblich verbessert, so daß die Speichennasse entsprechend erheblich reduziert werden kann, beziehungsweise seine WHrmeaustauschkapazität erheblich erhöht wird.

'9Ö33/0394

Leerseite

Claims

Patentansprüche

Regenerativer Wärmetauscher, vorzugsweise für Lüftungs- und Klimaanlagen von Gebäuden oder dergl., mit einem Rotor, der eine zumindest im wesentlichen aus Wellbandlagen aufgebaute Speichermasse mit einer Vielzahl von Stirnseite zu Stirnseite reichenden Kanälen aufweist, die bei der Rotation des Rotors abwechselnd von unterschiedlichen, gleichzeitig vorhandenen Gasströmen durchströmt werden, zwischen denen die Speichermasse den Austausch von fühlbarer Wärme und/oder Feuchtigkeitswärme bewirkt, wobei die Längsrichtungen der Querrinnen übernächster Wellbandlagen zu den Längsrichtungen der Querrinnen zwischen ihnen befindlicher Wellbandlagen schräg gerichtet sind und die einander zugewendete Querrinnen benachbarter Wellbandlagen zueinander offen sind, nach Hauptpatentanmeldung P 26 14 601.0 (Patent ), dadurch gekennzeichnet , daß die Wellbänder (22¹, 22¹¹) von beliebiger, für den Austausch von fühlbarer und/oder Feuchtigkeitswärme geeigneter Ausbildung sind.

8u«833/0394

ORIGINAL INSPECTED
2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querrinnen (24', 24'') benachbarter Wellbandlagen (22',22¹¹J zur Wellbandlängsrichtung (28) gegensinnig spitzwinklig geneigt sind.
3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Querrinne (24'; 24'') eines Wellbandes (22¹; 22'') mindestens zwei , vorzugsweise mindestens fünf ihr gegenüberliegende Querrinnen des anderen Wellbandes überbrückt.
4. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei übereinanderliegende Wellbänder (22*, 22*') um die Drehachse des Rotors (11) spiralig aufgewunden sind.
5. Wärmetauscher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ausschließlich zwei Wellbänder übereinanderliegend spiralig um die Drehachse des Rotors (11) aufgewunden sind.
6. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Querrinnen (24¹, 24'') der Wellbänder abwechselnd nach der einen und nach der anderen Breitseite offen sind.

-10-

8^!J9833/0394

. Q.
7. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Querrinnen benachbarter Wellbandlagen (22',22¹¹J unter 5 ■
kreuzen.

unter 5 - 20°, vorzugsweise unter 10 - 15°

Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen der Wellbandlagen (22',22¹¹J zumindest im wesentlichen frei von hydrophiler, nichtmetallischer Folie, vorzugsweise vollständig unbedeckt von hydrohpiler, nichtmetallischer Folie sind, d.h. ihre freien Oberflächen aus anderen Stoffen bzw. Substanzen als hydrohpiler, nichtmetallischer Folie sind.

8U9833/039A