DE2722765A1

DE2722765A1 - Waerme- und feuchtigkeitsaustauscher

Info

Publication number: DE2722765A1
Application number: DE19772722765
Authority: DE
Inventors: Axel Axlander
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-05-28
Filing date: 1977-05-20
Publication date: 1977-12-08
Also published as: FR2353036B3; AT361671B; CH622881A5; FR2353036A1; JPS537865A; ATA374577A; SE413052B; SE7606060L

Description

DR.-ING. DIPL.-ING. M. SC. ULt-PHYS. Dr*. D)PL.-PHYS.

HÖGER - STELLRECHT - GRIEGSEACH - HAECKER

PATENTANWÄLTE IN STUTTGART

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17. Mai 1977 - 3 -

Axel Axlander
Orrspelsvägen 16, S 182 75 Stocksund Schweden

Wärme- und Feuchtia^eitsaustauscher

Die Erfindung betrifft einen Wärme- und reuchtigkeitsaustauscher mit wenigstens zwei durch mindestens ein poröses Zwischenwandelement getrennten Gasstrom-DurchlUssen, welche einen Wärme- und Feuchtigkeitsaustausch zwischen Gasströinen mit unterschiedlichen Temperaturen und / oder Feuchtigkeitsgehalten ermöglichen.

Bei Wärmeaustauschern ist es bekannt (SVi-PS 337 664 und FR-PS 1 014 350), die Abscheidung von Ein auf den wärmeaustauschenden Flächen, welche mit warmer, feuchter Luft bespült und mit kühlerer Luft gekühlt werden, dadurch zu verhindern, daß man der feuchten Luft ein Entfrostungsmittel zugibt. Hierdurch kann der Wärmeaustausch beträchtlich verbessert werden, insbesondere wenn die kältere Luft eine Temperatur erheblich unterhalb 0° C hat.

Ferner ist es bekannt (SW-AS 300 806), Wärme und Feuchtigkeit zwischen zwei Luftströmen mit Hilfe eines konstant rotierenden Scheibengliedes zu übertragen, welches mehrere axial verlaufende Kanäle aufweist, in denen ein Luftstrom Wärme und Feuchtigkeit in jene Kanäle liefert, wenn die letzteren temporär in einem ersten Luftstrom-Durchlaß angeordnet werden, während der andere

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Luftstrom diese Wärme und Feuchtigkeit aufsammelt, wenn er durch die gleichen Kanäle in einem zweiten Luftstrom-Durchlaß bei Rotation des Scheibengliedes strömt. Um einen ausreichenden Feuchtigkeitsübergang zu gewährleisten, wird das Scheibenglied mit einem hygroskopischen Mittel imprägniert, beispielsweise einem Salz. Jedoch findet bei diesem bekannten Wärme- und Feuchtigkeitsaustauscher der Wärme- und Feuchtigkeitsübergang nicht durch die Wände der Kanäle im Scheibenglied statt, sondern in den Kanälen selbst, v/eil die Luftströme während des Umlaufs des Scheibenglicdns durch die gleichen Kanäle hindurchpassieren. Daher flionen verschiedene Lnftströme entlang den gleich Kanalwänden, und ns müssen besondere Filter für die Abtrennung übelriechender Substanzen und dergleichen in die jeweiligen Luftstrom-Durchläcse eingesetzt werden.

Schließlich wurde bereits (SW-Patentanmeldung 75 06 334-1) ein Wärmeaustauscher vorgeschlagen mit stationären, nebeneinander iinqr;or<jnoi-.on Leitungen aus porösem Material, welches die Diffusion von V.⁷ar;.--(?vdnnpi. durch dar, Material hindurch ermöglicht, lirispic] jwi'j:·!¹ Wellpappe, Teirtiliuai or i alien , poröse Kunststoffe odor dergleichen, wobei diese Leitungen in einer Einheit angeordnet sind, welche, nach Ansammlung von Verunreinigungen in und auf den Leitungswänden leicht ersetzt werden kann.

Es ist nine Hauptaufgabe dor Erfindung, eino Vorrichtung der eingangs genannten Gattung (etwa entsprechend der zuletzt erwähnton schwedischen Patentanmeldung) vorzuschlagen, die weiterhin eino wirksame Übertragung von Wärme und Feuchtigkeit durch das Zwischenwandelemont hindurch ermöglicht, wobei die Gasstrom-Durchl äsr.e getrennt sind und eine Abscheidung von Eis und Verunreinigungen in und auf diesem Zwischenwandelement verhindert ist.

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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das poröse Zwischenwandelement im wesentlichen vertical angeordnet ist und mit seinen oberen und unteren Teilen jeweils mit einem oberen bzw. unteren, eine Salzlösung enthaltenden Bad kommuniziert, so daß die Poren der Zwischenwand ständig mit Salz getränkt und eine Abscheidung von Eis und Verunreinigungen an der Zwischenwand verhindert ist.

Nachstehende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit beiliegender Zeichnung der weiteren Erläuterung. Es zeigen:

Fig. 1 einen Mittel-Längsschnitt einea Wärme- und Feuchtigkeitsaustauschers mit erfindungsgemäß angeordneten, porösen Zwischenwändelernenten;

Fig. 2 eine SchnittansLcht entlang der Linie Il-IT in Fig. 1;

Fig. 3 eine Schnittansicht entlang der Linivi IEI-I[J in Fig. 1 und

Fig. 4 eine Schnittansicht in größerem Maßstab eincb rohrförmigen Zwischenv/andelements des in Fig. 1 dargesLeuten Austauschers.

Der in Fig. 1 bis 3 schematisch dargestellte Wärme- und Fouchtigkeitsaustauscher 1 umfaßt ein kastenartiges, in vertikaler Richtung langgestrecktes Gehäuse, dessen Wände 2 auf ihrer Außenseite von einem thermisch isolierenden Material, beispielsweise einem zellenförmigen Kunststoff oder dergleichen bedeckt sind. In den Wänden 2 des Gehäuses sind 4 Öffnungen vorgesehen, nämlich eine untere Einlaßöffnung 4 für v/arme und feuchte LuLt aus einem

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zu belüftenden Raum, eine obere Auslaßöffnung 5 für die auszustoßende Luft, eine obere Einlaßöffnung 6 für einströmende Luft (normalerweise kalte und trockene Außenluft) und eine untere Auslaßöffnung 7 für die einströmende Luft. Im Innern des Gehäuses ist eine Anzahl (zwanzig) von vertikal verlaufenden Schläuchen 8 oder Rohren aus einem etwa 1 mm dicken Filzmaterial in Gruppen (fünf in jeder Gruppe) angeordnet. Diese Filz-Schläuche bilden die porösen Zwicchenwandelemente des Wärme- und Feuchtigkeitsaustauschers. Wie in Fig. 3 dargestellt, ist jede Gruppe von 5 Filzschläuchen im Inneren eines Gehäuses 9, 10, 11 bzw. 12 angeordnet, und zwar im Bore ich zwischen den Ein- und Auslaßöffnungen ti und 7 für die einströmende Luft. Der Raum zwischen den Gehäusen 9 bis 12 ist mit einem thermisch isolierenden Material 13 ausgefüllt, während die Freiräume zwischen der Innenseite der jeweiligen Gehäuse und der Außenseite der Schläuche Strömungs-Durchlässe 14 für die einströmende Luft bilden, welche auf diese Weise nach unten strömt.

In ihrem oberen und untorun Bereichen sind die Filzschläuche 8, in denen die auszustoßende Luft nach oben strömt (wobei sie von einem nicht dargestellten, außerhalb des Austauschers angeordneten Gebläse in Bewegung versetzt sein kann), jeweils in Berührung mit einem eine Salzlösung enthaltenden Bad gebracht, nämlich einer wässrigen Lösung, die etwa 24 % gewöhnliches Salz (Kochsalz) enthält. Wie aus Fig. 4 hervorgeht, umfaßt die Vorrichtung ein oberes, das erste Bad enthaltendes Gefäß 15, welches im oberen Bereich des Gehäuses 2 angeordnet ist. Der Boden 16 dieses Gefäßes ruht auf einer horizontalen, oberen Zwischenwand 17 des Gefäßes auf oder wird von dieser Zwischenwand gebildet. Im Bereich jedes Schlauches 8 sind durch die Zwischenwand 17 und den Boden 16 den Gefäßes 15 hindurch Rohrbuchsen 18 derart installiert, daß sich eine zuverlässige Abdichtung zwi-

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sehen der Außenseite jeder Buchse und dom Boden 16 ergibt. Jede Rohrbuchse verläuft im Gefäß 15 ein Stück nach oben und endet in einem oberen Randteil 19. Der obere Ludteil des Schlauches 8 verläuft entlang der Innenseite der Rohrbuchse 18 und ist über deren oberen Rand 19 umgefaltet, so daß sich dos Ende 20 des Schlauches nach unten auf der Außenseite dor Rohrbuchse 18 zum Boden 16 des Gefäßes 15 hin erstreckt. Ein an seinem unteren Ende aufgeweitetes Rohr 21 umgibt die Rohrbuchse 18 und den umgefalteten Endteil 20 des Schlauches, so daß die durch den Schlauch 8 fließende, auszustoßend'.« Luft durch din Auslaßöffnung 5 entweichen kann, ohne eine Verdampfung der Flüssigkeit im Gefäß 15 zu verursachen.

Im unteren Bereich des Gehäuser- 2 (zwischen den öffnungen 4 und 7) ist ein das untere Salzbad aufnehmendes Gefäß 22 in ähnlicher Weise wie das obere Gefäß 15 angeordnet, wobei allerdings der untere Endteil 23 des Schläuche:; lediglich auf die Außenseite der mit der Einlaßöffnung 4 in Verbindung sieh^'iuon Rohrbuchse 24 aufgeschraubt ist.

Während des Betriebs des Wärme- und Feucht.i qke i tsaustauschors sind die Filzschläuche auf ihrer gesamten Länge im wesentlichen gleichförmig von Kochsalz durchtränkt, welches sich in den Poren der Schlauchwände ansammelt. Eine gewisse Verdünnung findet aufgrund von Feuchtigkeit aus der aufzustoßenden Luft statt, die sich auf der Innenseite des Schlauches niederschlägt und sich teilweise radial nach außen in den Poren der Cchlaucliwände ausbreitet, wobei sie Salz löst, und teilweine unter dem Einfluß der Schwerkraft nach unten sinkt. Jedoch wird diese Verdünnung und Auf Sammlung von Kochsalz im unteren Teil der, Schlauches 8 dadurch kompensiert, daß das obere Schlauchende 20 aufgrund von Kapillarwirkung Kochsalzlösung aus dorn Gefäß 15 absorbiert, bis

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das Niveau in diesem Gefäß so niedrig ist, daß die Kapillarwirkung ungenügend wird. Um das Niveau im Gefäß 15 wieder anzuheben, kann durch eine Pumpe 25 Lösung aus dem unteren Gefäß 22 intermittierend in das obere Gefäß überführt werden. Falls erwünscht, kann im oberen Gefäß 15 auch ein überlauf angeordnet werden, um Flüssigkeit in das untere Gefäß 22 abzulassen, wenn das Niveau im oberen Gefäß 15 den oberen Rand 19 der Rohrbuchse 18 erreicht.

Wesentlich ist jedoch, daß das Wärme- und Feuchtigkeitsübertragungs-Wandelement (Schläuche 8) des Austauschers porös ißt und während des Betriebs in ihren Poren Salz enthalten. Hierdurch wird die Abscheidung von Eis auf der Oberfläche (der Innenseite der Schläuche 8) verhindert, wenn diese Flächen von der auszustoßenden Luft bestrichen werden, wobei der Wärmeübergang von der auszustoßenden zur einströmenden Luft wirksam aufrechterhalten wird und weiterhin, wie oben erwähnt, das in der auszustoßenden Luft enthaltene und auf dem Wandelement kondensierte Wasser durch das Wandelement (die Schlauchwand) hindurch sickert, um auf diese Weise die einströmende Luft mit Feuchtigkeit anzureichern. Daher ist es nicht erforderlich, besondere Befeuchtungseinrichtungen zu verwenden, wodurch sich die Installations- und Betriebskosten erniedrigen lassen. Weiterhin läßt sich elektrische Energie einsparen, die normalerweise für den Betrieb eines Befeuchters in ziemlich großer Menge benötigt wird.

Darüber hinaus wurde in Versuchen überraschenderweise gefunden, daß die mit Salz benetzten und durchtränkten Filzschläuche praktisch von S,taub- und Rußpartikeln, welche in den einfließenden und auszustoßenden Luftströmen enthalten sind, freigehalten werden. Der Unterschied ist im Vergleich mit Filzschläuchen

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ohne Salz beträchtlich und geht möglicherweise auf die Tatsache zurück, daß das Salz dem Filzschlauch eine glatte und etwas härtere Oberfläche mit weniger Fusseln, Flocken, Flaum oder dergleichen gibt. Infolgedessen haben die Filzschläuche eine sehr lange Lebensdauer und der Wärme- und Feuchtigkeitsaustauscher kann lange Zeit ohne Inspektion, Wartung und Teileauswechslung in Benutzung sein. Manchmal kann die Zugabe von Wasser zu den Gefäßen 15 und 22 erforderlich werden, wenn die einströmende Luft während der kalten Jahreszeit sehr trocken ist. Auch dies kann jedoch mit Hilfe relativ einfacher Mittel automatisch bewerkstelligt werden.

Der in Fig. 1 dargestellte Wärme- und Feuchtigkeitsaustauscher kann weiterhin als Modul- oder Baueinheit betrachtet oder ausgebildet werden, der mit einer beliebigen Anzahl ähnlicher Einheiten verbunden werden kann, so daß sich eine Wärme- und Feuchtigkeitsaustausch-Vorrichtung mit der gewünschten Kapazität ergibt.

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Claims

OR.-ING. DIPL-ING. M. SC. D F _ - "-HVS. OF . DIPL. -PMYS.

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Patentansprüche

Wärme- und Feuchtigkeitsaustauscher mit wenigstens zwei durch mindestens ein poröses Zwischenwandelement getrennten Gasstrom-Durchlässen, welche einen Wärme- und Feuchtigkeitsaustausch zwischen Gasströmen mit unterschiedlichen Temperaturen und / oder Feuchtigkeitsgehalt ermöglichen, dadurch gekennzeichnet, daß das poröse Zwischenwandelement (8) im wesentlichen vertikal angeordnet ist und mit seinen oberen und unteren Endteilen (20, 23) jeweils mit einem oberen bzw. unteren, eine Salzlösung enthaltenden Bad (15, 22) kommuniziert, so daß dia Poren der Zwischenwand ständig mit Salz getränkt und eine Abscheidung von Eis und Verunreinigungen an der Zwischenwand verhindert ist.
2. Austauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenwandelement (8) aus textilem oder Filz-Material besteht.
3. Austauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenwandelement (8) im wesentlichen rohr- oder schlauchförmig ist.

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4. Austauscher nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zwecke der Durchtränkung des Zwischenwandelements (8) mit Salzlösung eine Pumpe (25) vorgesehen ist, welche Salzlösung intermittierend von dem unteren in das obere Bad (22, 15) überführt.
5. Austauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Endteil (20) des Zwischenwandelements (8) über den Rand (19) eines die obere Salzlösung enthaltenden Gefäßes (15) gefaltet ist, wobei dieser obere Endteil durch Kapillarwirkung solange Salzlösung absorbiert, als der Niveauunterschied zwischen jenem Rand und der freien Oberfläche der oberen Salzlösung ausreichend klein ist.
6. Austauscher nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von rohrförmigen Zwischenwandelementen (8) vorgesehen ist, in deren Innerem ein erster Gasstrom, insbesondere auszustoßende Luft, fließt, während den Außenseiten der rohrförmigen Zwischenwandelemente entlang ein zweiter Gasstrom, insbesondere einströmende Luft. fließt.

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