DE3314890A1

DE3314890A1 - Klemmvorrichtung zum einspannen von blechplatten in einer streckrichtmaschine

Info

Publication number: DE3314890A1
Application number: DE19833314890
Authority: DE
Inventors: Larry H. Albuquerque N.Mex. Hood; Doy M. Tijeras N.Mex. West
Original assignee: Aztec Sensible Cooling Inc
Current assignee: Aztec Sensible Cooling Inc
Priority date: 1983-04-25
Filing date: 1983-04-25
Publication date: 1984-10-25
Also published as: DE3314890C2

Description

-5-Beschreibung

Die Erfindung betrifft die Kühlung von Luft, hauptsächlich für eine Klimatisierung der menschlichen Umwelt, luobei die Zuluft anfangs eine relativ geringe Feuchtigkeit aufweist, eodass diese Luft sowohl direkt als auch indirekt durch Verdunstungskühlungsverfahren unter Verwendung von umlaufenden oder umgewälzten Wasser gekühlt werden kann.

Die Verwendung einer Verdunstungskühlung sowohl für Flüssigkeit als auch für Luft ist schon lange bekannt. In relativ trockenen Gebieten, u/ie im Südwesten der Vereinigten Staaten von Amerika, wird zur Klimatisierung der menschlichen Umwelt die Verdunstungskühlung angewendet.

Dies geschieht mit unterschiedlichem Erfolg, insbesondere bei Systemen mit verhältnismässig geringem Bedarf oder Verbrauch, wie beispielsweise bei Systemen für Wohngebäude. In den letzten Jahren stieg, insbesondere wegen der Notwendigkeit der Energieeinsparung, der Bedarf an Verbeserungen des Wirkungsgrades und der Betriebscharakteristiken derartiger Systeme.

Beispiele bekannter Verdunstungskühlungssysteme für Luft und Wasser beschreiben die folgenden US-PSn: 1 990 194; Re 2G 469; 2 JL62 158; 2 464 766; 2 488 116; 3 116 612; 3 718 008; 3 808 832; 3 905 205; 3 812 686; 3 861 164; 3 890 797; 4 023 949; 4 156 351 und der Aufsatz von Neil Eskra im ASHRAE Journal, Mai 1980, Seiten 21 - 25: "Indirect/Direct Evaporative Cooling Systems".

Die Erfindung umfasst ein Verfahren und eine Vorrichtung gemäss welchem und in welcher Zuluft mit geringer Feuchtigkeit in einen Verdunstungskühler eingeführt wird, in welchem diese Luft ohne eine Erhöhung des Feuchtigkeitsgehaltes mittels einer Umwälzwasser-Verdunstungsbaugruppe in einer Erststufeneinheit und einer Zweitstufeneinheit

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indirekt gekühlt wird und dann weiterhin indirekt und direkt mittels einer zweiten Umwälzwasser-Verdunstungsbaugruppe in einer Drittstufeneinheit und einer Viertstufeneinheit gekühlt wird. In der dritten und vierten Stufe u/ird die indirekt gekühlte Luft zur Kühlung des Umuiälzu/assers in der Direktkühlungsphase der Verdunstungseinheit der vierten Stufe verwendet»

Es ist ein Ziel der Erfindung, eine Kombination von Stufen von Indirekt- und Direktkühlungseinheiten mit Urnwalz- oder Umlaufwasser zu schaffen, um verhältnismässig heisse, trockene Luft auf eine relativ niedrige Trockentemperatur mit lediglich einer geringen Erhöhung des Gesamtfeuchtigkeitgehaltes zu kühlen·
15

Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, verhältnismässig heisse, trockene Luft auf eine niedrige Trockentemperatur bei lediglich geringer Zunahme des Gesamtfeuchtigkeitgehaltes mit relativ geringem Energieverbrauch zu kühlen. 20

Erfindungsgemäss werden ein Kühlungsverfahren und eine Vorrichtung geschaffen gemäss welchem und in welcher Luft in wenigstens drei oder mehr Direkt- und Indirektkühlungsstufen unter Verwendung von Umwälzwasser in jeder Stufe gekühlt wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung unter Bezug auf die Figuren der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
Figur 1 ein schematisches Strömungsbild eines

erfindungsgemässen Kühlsystems,

Figur 2 ein Feuchtemessungs-Diagramm welches die verschiedenen Luftstufen eines Beispiels veranschaulicht, bei dem die in Figur 1 dargestellte Ausführungsform verwendet

wurde, und

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Figur 3 ein Feuchtemessungs-Vergleichsdiagramm

unter der Annahme eines lOO^igen Wärmeübertragungswirkungsgrades in der Anlage.

Ein Verdunstungskühler 10 weist eine erste Stufe 11 und eine zu/eite Stufe 12 auf. Die zweite Stufe meist eine erste Wasserumwälzeinheit auf, in der Wasser aus einem Vorrat 14 mittels einer Pumpe 15 über eine Leitung 16 durch Schlangen 17 eines Wärmeaustauschers 18 und dann durch eine Leitung 19 zu einer Berieselungsdüse 20 gepumpt wird, die dieses Wasser in ein wassergesättigtes Medium abgibt von u/o aus es zum Vorrat zurückgeführt wird. Die Schlange 17 des Wärmeaustauschers 18 kann vorzugsweise den üblichen gerippten Aufbau haben und in einem Kanal 22 angeordnet sein, der einen Einlass 23 und Auslass 24 des Wärmeaustauschers 18 umfasst. Ein Primärluftstrom, der vorzugsweise Aussenluft geringer Feuchtigkeit enthält, strömt durch den Kanal 22 in die Anlage.

Das gesättigte Medium 21 ist vorzugsweise eine Packung oder Füllung aus in geeigneter Weise behandelter Zellulose, die einen hohen Sättigungsgrad aufrecht erhält. Die Mediumpackung 21 ist in einem Kanal 25 derart angeordnet, dass ein Sekundärluftstrom durch diesen Kanal mit Einlass 26 und Auslass 27 und durch die Mediumpackung mittels eines Gebläses 28, das von einem Motor 29 angetrieben wird, geleitet werden kann.

Falls gewünscht kann die Luft für den Sekundärluftstrom aus dem Raum zugeführt werden, der durch den Primärluftstrom gekühlt wird.

Stromauf vom Wärmeaustauscher 18 und stromab von der gesättigten Mediumpackung 21 befindet sich die erste Stufe die einen Luft-Luft-Wärmeaustauscher 33 aufweist, der eine Reihe von im Abstand voneinander angeordneten Kanälen

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-δι oder Rohren 34 hat, durch die die Primärluft hindurchströmt, ehe sie in den Wärmeaustauscher 18 eintritt und um welche herum die aus der gesättigten Mediumpackung 21 austretende Sekundärluft ebenfalls strömt. Die Primärluft wird in den Abschnitt 35 des Kanals 22 abgegeben und die Sekundärluft in den Abschnitt 36 des Kanals 25. Obwohl die Anordnung des Wärmeaustauschers 33 stromauf vom Wärmeaustauscher im allgemeinen einen besseren Wirkungsgrad ergibt, kann unter gewissen Bedingungen der Wärmeaustauscher 33 stromab vom Wärmeaustauscher 18 angeordnet warden. Die Luft des Sekundärluftstromes im Abschnitt 36 kann entweder nach aussen abgeführt oder zur Kühlung anderer Einrichtungen oder Medien verwendet werden.

Von der Austrittsseite des Wärmeaustauschers 33 strömt die Luft im Raum 35 durch den Wärmeaustauscher 18 und dann in den Raum 35' in die dritte und vierte Stufe 37 und 38, welche eine zweite Wasserumwälzeinheit 39 aufweisen. In dieser zweiten Einheit wird Wasser aus einem Vorrat 40 mittels einer Pumpe 41 durch eine Leitung 42 in mit Rippen ausgerüstete Schlangen 43 eines Wärmeaustauschers 44 und dann durch eine Leitung 45 zu einer Berieselungsdüse 46 gepumpt, die dieses Wasser auf eine Sättigungsmediumpakkung 47 sprüht, von wo aus das Wasser in den Vorrat 40 zurückgelangt. Die Primärluft aus dem Raum 35' im Kanal 22 strömt zuerst durch den indirekten Wärmeaustauscher 44 in den Raum 49 und dann durch die Sättigungsmediumpackung 47 in der zweiten Wasserumwälzeinheit 39 in den Auslassraum 50 und durch einen Luftumwälzer 51, beispielsweise ein motorgetriebenes Gebläse oder dergleichen, in den zu klimatisierenden Raum.

Unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 soll ein Behundlungcbeispiel von Luft beschriubun werden. Während des Sommers steht in Albuquerque, New Mexiko Speiseluft mit einer Trockentemperatur von 35,5 C und einer Feucht-

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temperatur von 16 C zur Verfügung, dies ist in Figur 2 im Punkt A dargestellt. In der ersten Kühlstufe strömt die Zu- oder Speiseluft durch den Luft-Luft-Wärmeaustauscher 33, in welchem die Trockentemperatur auf 25,5°C und die Feuchttemperatur auf 13 C erniedrigt wird ohne den Tau-

o
punkt von 3,5 C zu erhöhen. Die relative Feuchtigkeit nimmt jedoch von .13% im Punkt A auf 2Ί>% im Punkt B zu.

Im indirekten Wärmeaustauscher 18 wird ein Wirkungsgradgewinn erzielt und die Luft u/ird tueiter von einer Trockentemperatur von 25,5°C auf 18 C im Punkt C abgekühlt, ohne Taupunktsänderung und mit einer Zunahme der relativen Feuchtigkeit auf 38^.

Wegen der beträchtlich erniedrigten Feuchttemperatur die die Luft nun im Raum 35¹ hat (Punkt C in Figur 2) kann diese nun für einen weiteren Gewinn in ihrer Kühlfähigkeit verwendet werden. Die Luft strömt deshalb durch den indirekten Wärmeaustauscher 44 und dann durch die direkte Wärmeaustauscherpackung 47 ehe sie in den klimatisierten Raum abgegeben wird. Im Wärmeaustauscher 44 erreicht die Luft eine Trockentemperatur von 11,5 C, eine Feuchttemperatur von 7⁰C und eine relative Feuchtigkeit von 58$ ohne Taupunktsänderung. Dies ist im Punkt D der Figur 2 gezeigt.

Von der Austrittsseite des Wärmeaustauschers 44 wird die Luft mit einer Feuchttemperatur von 7 C verwendet, um das Wasser zu kühlen das durch die Packung 47 umgewälzt wird, wobei gleichzeitig die Luft auf eine Trockentemperatur von 8°C dicht über der Feuchttemperatur von 7°C weiter abgekühlt wird mit einem Taupunkt von 6,5 C und einer relativen Feuchtigkeit am Ausgang von 90% (Punkt E)₀

Es ist zu erkennen, dass die Eintrittsluft mit einer Trockentemperatur von 35,5 C auf eine verhältnismässig

-ΙΟΙ tiefe Temperatur von 8⁰C abgekühlt u/ird und dies ist sowohl für Wohnhausziuecke als auch für gewerbliche Zu/ecke geeignet. Dies unterscheidet sich von üblichen Luftkühlanlagen mit Kompressor, Kondensor und Verdampfer die einen hohen Energieverbrauch haben und einstufig die Luft auf eine Trockentemperatur von 14,5⁰C und eine Feuchttemperatur von 13⁰C abkühlen.

Es wurde gefunden, dass wegen des dem System eigenen Wirkungsgrades die sich ergebende fühlbare Kühlung mit einer Rate unterhalb von 400 Kubikfuss pro Minute pro Tonne Kühlung erzielt werden kann, im Vergleich zu der erforderlichen Rate von 400 bis 500 Kubikfuss pro Minute pro Tonne Kühlung durch übliche Kühlanlagen und mit 1 000 Kubikfuss pro Minute pro Tonne Kühlung, die durch übliche einstufige Verdunstungskühler erzielt werden.

Für Vergleichszwecke zeigt das Diagramm der Figur 3 die Lage der Punkte A' ,t3'»C¹ ,D¹ _uncj e¹, wenn der Wirkungsgrad in den Wärmeaustauschern 100$ beträgt. Es ist aus den Darstellungen zu erkennen, wie nahe das erfindungsgemässe System einem solchen kommt, das aufgebaut werden könnte, wenn die Wärmeaustauscher mit einem Wirkungsgrad von 100$ arbeiten würden.

Obwohl das beschriebene System bevorzugt für einen maximalen Betriebswirkungsgrad ausgelegt ist, sei bemerkt, dass Abänderungen angewendet werden können. Als Beispiel kann ein Verdampfer 52 einer Kühlmittelkühleinheit stromab der vierten Stufe 38 in dem Fall vorgesehen sein, dass die Umstände eine weitere Erniedrigung der Trockentemperatur erfordern.

Unter bestimmten Bedingungen kann das System derart umgebaut werden, dass der Wärmeaustauscher 33 anstatt, wie in Figur 1 gezeigt, stromauf, stromab vom Wärmeaustauscher 18

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1 angeordnet ist.

Das System kann bei zufriedenstellendem Betrieb nach Bedarf dadurch vereinfacht werden, dass der Wärmeaustauscher

5 18 fortgelassen wird, tuobei die Pumpe 15 das Wasser lediglich durch die Packung 21 umwälzt, oder der Wärmeaustauscher 33. Ein derart vereinfachtes System kann mit einem Verdampfer eines üblichen Kühlmittelkühlsystems 52 verwendet werden. 10

Claims

Patentansprüche 20

1.)Verfahren zur Kühlung eines ersten Luftstromes, dadurch fteJfefl.'iTz.e-BShnet, dass der Luftstrom durch einen ersten Wärmeaustauscher (33) in Wärmeaustausch mit einem zweiten Luftstrom (26) geführt wird, der durch eine erste Umiuälztuassermenge hindurchgeführt luird, die mittels Verdunstungskühlung durch den zuzeiten Luftstrom gekühlt wird, dass der erste Luftstrom durch einen zweiten Wärmeaustauscher (39) in kontaktfreiem Wärmeaustausch mit einer zweiten Umuiälzu/assermenge, die stromab vom ersten Luftstrom durch Verdunstung gekühlt wird, geführt uuird, und dass der erste Luftstrom in einen direkten Wärmeaustauschkontakt mit einem

Miinehen-Boi'ciilKiuscn, I'oschiniM-rMraße 6 · Tdcgi.inim: Chemindus München ■ Telefon: (089) 98 32 22 · Telex: 5 23 992 (abil/ d)

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dritten Wärmeaustauscher gebracht u/ird, der die zweite Wassermenge des durch Verdunstung gokühlten Wassers enthält.

2· l/erfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Luftstrom durch einen vierten Wärmeaustauscher (18) kontaktfrei mit der ersten Umwälzwassermenge hindurchgeführt u/ird, nachdem dieser Luftstrom durch den ersten Wärmeaustauscher (11,33) geströmt ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Luftstrom nach seinem Durchgang durch den dritten Wärmeaustauscher (38,39) in Wärmeaustausch durch den Verdampfer (52) eines Kühlsystems geführt wird.

4. Verfahren zur Kühlung eines ersten Luftstroms, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftstrom in kontaktfreiem Wärmeaustausch mit einer ersten Umwälzwassermenge, die durch einen zweiten Luftstrom mittels Verdunstung gekühlt u/ird, durch einen ersten Wärmeaustauscher hindurchgeführt u/ird, dass der erste Luftstrom in kontaktfreiem Wärmeaustausch mit einer zweiten Umu/älzwassermenge, die stromab durch den ersten Luftstrom gekühlt wird, durch einen Zweiten Wärmeaustauscher hindurchgeführt wird und dass der erste Luftstrom in direktem Wärmeaustauschkontakt mit einem dritten Wärmeaustauscher strömt, der die zweite verdunstungsgekühlte Wassermenge enthält.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und zweite Luftstrom im indirekten Wärmeaustausch miteinander durch ninen vierten W.irmc-

austauscher geführt werden, ehe der erste Luftstrom durch den zweiten Wärmeaustauscher strömt.

6. l/erfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der vierte Wärmeaustauscher stromauf vom ersten Wärmeaustauscher angeordnet ist,

7. l/erfahren nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass- der erste Luftstrom nach Durchgang durch den dritten Wärmeaustauscher in Wärmeaustauschkontakt durch den Verdampfer eines Kühlsystems strömt.

8. Klimaanlage, gekennzeichnet durch eine erste verdunstungsgekühlte Wassermenge, einen ersten Wärmeaustauscher, einen ersten Luftstrom, der durch den ersten Wärmeaustauscher strömt, einen zweiten Luftstrom, der durch dieses Wasser gekühlt u/ird und der ausser Kontakt mit dem ersten Luftstrom durch den ersten Wärmeaustauscher strömt, einen zweiten Wärmeaustauscher, der Leitungen aufweist, durch die eine zweite Wassermenge strömt, Einrichtungen, die den ersten Luftstrom in Wärmeaustausch mit diesen Leitungen durch den zweiten Wärmeaustauscher hindurch und dann durch einen dritten Wärmeaustauscher führen, der einen erweiterten Oberflächenbereich dieser zweiten Wassermenge enthält.

9. Klimaanlage gekennzeichnet durch einen ersten Wärmeaustauscher mit einer ersten Leitung, durch die eine - erste Wasserrnenge strömt, Einrichtungen, die diese erste Wassermenge über einen erweiterten Oberflächenbereich führen und diese in das Leitungssystem des ersten Wärmeaustauschers zurückführen, Einrichtungen, die einen ersten Luftstrom in Wärmeaustausch mit dem ersten Leitungssystem durch den ersten Wärmeaustauscher hindurchleiten, Einrichtungen, die einen zweiten Luftstrom über den erweiterten Oberflächenbureich

35i ijer ersten Wassermenge leiten, einen /-weiten Wärmeaustauscher, der ein zweites Leitungssystem aufweist

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durch das eine zweite Wassermenge strömt, Einrichtungen, die diese zweite Wassermenge über einen zo/eiten erweiterten Oberflächenbereich und durch das zweite Leitungssystem zurückführen, Einrichtungen, mit denen der erste Luftstrom in Wärmeaustausch mit dem zweiten Leitungssystem durch den zweiten Wärmeaustauscher geführt wird, wonach der erste Luftstrom durch einen dritten Wärmeaustauscher geführt wird, der den erweiterten Oberflächenbereich der zweiten Wassermenge enthält.

10. Klimaanlage nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch einen vierten Wärmeaustauscher der den ersten Luftstrom aus dem ersten Wärmeaustauscher und den zweiten Luftstrom aus der ersten Wassermenge in Wärmeaustausch miteinander aufnimmt.

11. Klimaanlage nach Anspruch 8, 9 oder 10, gekennzeichnet durch ein Verdampferkühlsystem und Einrichtungen mit denen die Lunftströmung von der zweiten Wassermenge in Wärmeaustausch durch den Verdampfungskühler geleitet wird.

12. Klimaanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und zweite Wärmeaustauscher mit Rippen versehene Schlangen aufweist und dass der erste und zweite erweiterte oder ausgedehnte Oberflächenbereich gesättigte Medienpackungen sind.