DE3522182A1 - Vorrichtung zum waschen von gasen, insbesondere zum reinigen, befeuchten und kuehlen von luft - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Reinigen, Befeuchten und Kühlen von Gasen, vornehmlich von Luft, bestehend aus einem Gas- oder Luft-Kanal, in den eine oder mehrere Düsen zum Versprühen von Flüssigkeit, vornehmlich Wasser, sowie Tropfenabscheider eingebaut sind, in den insbesondere eine oder mehrere Filterschichten, deren Luftanströmseite mit Flüssigkeit beaufschlagt wird, und ein Ventilator dicht gegen die Wände des Gas- oder Luft-Kanals angesetzt oder eingesetzt oder eingeschoben sind, wobei der Gas- oder Luftkanal auch als hohler Kasten fest oder beweglich in oder an einer Raumbegrenzungsfläche oder frei in einem Raum angeordnet sein kann und der hohle Kasten mit einer Ein­ richtung zum Einstellen des Frischluft/Umluft-Verhältnisses versehen sein kann oder mit einer Haube kombiniert werden kann, die beim Betrieb der Vorrichtung eine feste Stellung beibehält, aber eine bewegliche Einrichtung zum Einstellen des Frischluft/Umluft-Verhältnisses enthält.

Es ist bekannt, Gase mittels Flüssigkeit zu waschen, d.h. zu reinigen, zu be­ feuchten und dabei auch zu kühlen, insbesondere Luft, wobei die Zuluft in raumlufttechnischen Anlagen üblicherweise mit Wasser gewaschen wird. Als Gas- oder Luftwäscher dienen dafür entweder Sprühkammer-Wäscher, in denen der Stoff- und Energieaustausch vornehmlich an der Oberfläche der Flüssigkeits­ tröpfchen erfolgt, oder Oberflächenwäscher, bei denen der Stoff- und Energie­ austausch vornehmlich oder ausschließlich an mit Flüssigkeit beaufschlagten Oberflächen erfolgt, z.B. in Kühl- oder Rieseltürmen oder in Luftwäschern raumlufttechnischer Anlagen, in denen relativ dünne Filterschichten, wie sie als Trockenfilter üblich sind, durchweg in Form von Filtermatten, mit Flüssig­ keit beaufschlagt werden. Für diese alle gilt, besonders wenn sie in oder unmittelbar an Nutzräumen angeordnet werden sollen und selbst ein Gebläse enthalten, das den nötigen Luftdurchsatz bewirkt, daß ihr Bauvolumen klein bei großer Wirkung sein soll, und daß Belästigung durch Geräusch wie auch durch zu hohe Luftaustrittsgeschwindigkeit und Mitreißen von Flüssigkeits­ tröpfchen in den Nutzraum oder in den weiterführenden Kanal vermieden werden muß. Der Stoff und Energieaustausch hängt dabei von der Relativgeschwindig­ keit zwischen den dafür eingesetzten Medien und von der Größe der Aus­ tauscherfläche ab.

Vorrichtungen dieser Art sind beschrieben in
Recknagel-Sprenger, Taschenbuch für Heizung, Lüftung und Klimatechnik, Verlag Oldenbourg 1962, S. 700-703.
Helmut Laakso, Handbuch der techn. Gebäudeausrüstung, VDI-Verlag 1976, S. 286-291.
DE-P 25 37 220.
DE-OS 32 46 341 A 1.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, sowohl die Austauscherfläche wie die Relativgeschwindigkeit zwischen den Medien zu erhöhen, dabei vorgegebene Randbedingungen für Bauvolumen, Geräusch, Luftaustrittsgeschwindigkeit und Tropfenabscheidung einzuhalten. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Vorrichtung mit einer Einrichtung zum Beaufschlagen, insbe­ sondere Besprühen der Ventilatorflügel mit Flüssigkeit, vornehmlich Wasser, ausgerüstet ist.

Die Flüssigkeit kann von außen mit der Luftströmung oder von innen gegen die Luftströmung unmittelbar auf die Ventilatorflügel gesprüht werden, sowohl bei Radial- wie bei Axialventilatoren, oder auch auf die Ventilatornabe wie auf einen Rotationszerstäuber aufgebracht werden und von diesem auf die Venti­ latorflügel gesprüht werden. Dadurch wird eine in der Vorrichtung bereits vorhandene Fläche, die bisher ungenutzt blieb, als zusätzliche Fläche für Stoff- und Energieaustausch in Anspruch genommen. Diese Ventilatorflächen zeichnen sich dadurch aus, daß an ihnen eine extrem hohe Relativgeschwindig­ keit zwischen Gas und Flüssigkeitsoberfläche gegeben ist, also die Beiwerte für Stoff- und Energieaustausch sehr viel größer sind als an irgendeiner anderen Stelle der Vorrichtung. Ein Teil der auf den Ventilator aufgebrachten Flüssigkeit wird von diesem in Form von Tröpfchen abgeschleudert und im Hohlraum der Vorrichtung verteilt, so daß sowohl das Gas direkt wie auch die Wände des Kanals, Tropfenabscheider, insbesondere auch die Filterschicht bei einer mit Filterschicht ausgerüsteten Vorrichtung davon benetzt werden. Vorteilhaft läßt man die Strahlachse der aus der Düse austretenden Flüssig­ keit mit der Achse des Ventilators zusammenfallen, wenn nur eine Düse einge­ setzt wird, oder ordnet die Düsen konzentrisch zum Ventilator an.

Die Erfindung kann erweitert werden dadurch, daß das Ventilatorgehäuse höchstens bis in den Bereich der Abströmkante der Ventilatorblätter geführt ist. Damit wird erreicht, daß eine Verteilung der Tröpfchen vom Ventilator in radialer Richtung plus Ausbreitungswinkel im Hohlraum der Vorrichtung er­ folgt und eine Benetzung der Filterschicht auch im Bereich in Luftförder­ richtung vor der radialen Ebene der Abströmkante der Ventilatorblätter statt­ findet. Die Mitreißwirkung der Tröpfchen verursacht auch eine radiale Aus­ breitung der vom Ventilator geförderten Luft, so daß die Gleichmäßigkeit der Beaufschlagung der Filterschicht mit Luft ebenfalls verbessert wird. Dadurch wird es möglich, je nach Form und geforderter Wäscherleistung der Vorrichtung weitere Einrichtungen zum Beaufschlagen der Filterschicht mit Flüssigkeit teilweise oder ganz wegzulassen.

Die Erfindung kann außerdem erweitert werden dadurch, daß bei Axialventi­ latoren das Luftaustrittsende des rohrförmigen Ventilatorgehäuses als Düse ausgebildet ist, deren Krümmungsradius kleiner als der Rohrradius ist. Da­ durch kann der vom Ventilator erzeugte Drall der Luftströmung zur Erzielung einer radialen Komponente der Luftströmung in der Vorrichtung ausgenutzt werden (Koanda-Effekt). Dies bewirkt sowohl gleichmäßigere Verteilung der Luft wie auch mitgerissener Wassertröpfchen auf die Filterfläche. In gleicher Weise wirken die von der Düse und vom Ventilator abgeschleuderten Wassertröpfchen. Beide Wirkungen verstärken sich gegenseitig.

Die Erfindung kann im gleichen Sinn auch dadurch erweitert werden, daß dem Ventilator eine Luftleiteinrichtung zur Erzeugung einer Rotationsströmung nachgeschaltet ist, die gleichfalls mit Flüssigkeit beaufschlagt wird. Mittels dieser Luftleiteinrichtung wird die radiale Ausbreitung der Luftströmung ver­ bessert und gleichzeitig die mit Flüssigkeit benetzte Oberfläche mit hohem Beiwert für Stoff- und Energieaustausch vergrößert.

Fig. 1 zeigt im Querschnitt beispielhaft die Vorrichtung auf der Basis eines mit Filterschicht ausgerüsteten Gaswäschers. Im Gaskanal 21 sind zwischen dessen Seitenwänden 5, 6, der Rückwand 33 und der ihr gegenüberliegenden, im Schnitt nicht sichtbaren Wand 33 a die Filterschichten 7, 8, 9 und (unsichtbar) 8 a angeordnet, die durch Düsen 10 mit Flüssigkeit beaufschlagt werden. Der Ventilator 1 fördert den Luftstrom 11 in den Hohlraum 30 zwischen den Filter­ schichten 7, 8, 8 a, 9 und den Abdeckplatten 31, 32 sowie dem Ventilatorge­ häuse 4. Die Düse 14 beaufschlagt den Ventilator 1 mit Flüssigkeit. Dabei treffen ihre Sprühstrahlen je nach gewähltem Sprühwinkel die Ventilator­ flügel 2 und/oder die Nabe 3. Die auf die Nabe 3 treffenden Sprühstrahlen werden von der Nabe 3 als von einem Rotationszerstäuber auf die Ventilator­ flügel 2 geschleudert. Der Teil der auf die Ventilatorflügel 2 aufgebrachten Flüssigkeit, der nicht von der Luftströmung 11 aufgezehrt wird, wird von den Ventilatorflügeln 2 radial auf die Filterflächen 7, 8, 8 a, 9 geschleudert, wobei sich der Schleuderstrahlwinkel aufweitet, so daß auch die Filter­ flächenbereiche zwischen den Abdeckplatten 31, 32 und der Luftaustrittskante 20 des Ventilatorgehäuses 4 mit Flüssigkeit beaufschlagt werden. Diese Auf­ weitung des Schleuderstrahls wird begünstigt, wenn die Luftaustrittskante 20 in Luftströmungsrichtung vor der Abströmkante 22 der Ventilatorflügel 2 liegt; dann kann sich auch der Luftstrom 11 schon vor der Abströmkante 22 in radialer Richtung aufweiten.

Verwendet man als Düse 14 einfach ein Rohr, so erhält man lediglich einen relativ dicken Wasserstrahl, der, mit geringem Druck auf die Nabe 3 gerich­ tet, von der Nabe 3 in Form feiner Tröpfchen auf die Ventilatorflügel 2 ge­ schleudert wird. Diese Ausführung hat den Vorteil, daß die Düse 14 nicht durch Feststoffpartikel in der Flüssigkeit verstopft werden kann; sie ar­ beitet also wartungsfrei; außerdem braucht die Zerstäubungsenergie nicht mittels Flüssigkeitsdruck aufgebracht zu werden. Ein beim Sprühen bzw. Zer­ stäuben entstehender Aerosolanteil wird von der Luftströmung 11 in den Hohlraum 30 mitgerissen und befeuchtet schließlich die Filterschichten 7, 8, 9 und 8 a, soweit er nicht vorher vom Luftstrom aufgezehrt wurde.

Es gelingt mit Hilfe der vorbeschriebenen Ausführungen der Düse 14, je nach Abmessungen der Vorrichtung, die zur Grundausstattung der Vorrichtung gehörenden Düsen 10 ganz oder teilweise zu ersetzen. Anstelle der Düse 14 oder zusätzlich kann die Düse 17 verwendet werden, aus der Flüssigkeit im Gleichstrom mit der Luftströmung 11 auf die Ventilatorflügel 2 und weiter in den Hohlraum 30 gelangt. Die Düse 14 wird durch die Rohrleitung 15, endend als Schlauchtülle 16, mit Flüssigkeit versorgt und mittels Platte 29 in ihrer Lage fixiert; entsprechend Düse 17 mit Rohrleitung 18 sowie Düse 10 mit Rohrleitung 12, Schlauchtülle 13 und Platte 28. Die Winkel 19, 21 und die T-Profile 26, 27 sind Teile des Rahmens, auf den die Filterschichten 7, 8, 8 a, 9 gespannt sind. Filterschichten 23 auf den T-Profilen 26, 27 dichten die Abdeckplatten 31, 32 und Ventilatorgehäuse 4 gegen den Rahmen ab.

Fig. 2 zeigt beispielhaft die Kombination von Ventilator 1 mit nachge­ schalteter Luftleitvorrichtung 34, durch deren Achse die Rohrleitung 15 geführt ist zur Versorgung der Düse 14 mit Flüssigkeit. Die Luftleitvor­ richtung 39 ist in bekannter Weise mit Flügeln 34 derart bestückt, daß durch sie eine Rotationsströmung erzeugt wird; sie wird vornehmlich bei Axialventilatoren, und vorteilhaft in gewissem Abstand zum Ventilator 1 angeordnet, um die radiale Verteilung mindestens eines Teils des Luft­ stroms 11 zu ermöglichen, bevor er die Luftleitvorrichtung 39 erreicht; sie kann dafür mittels Streben 35 am Ventilatorgehäuse 4 befestigt sein; sie kann aber auch unmittelbar an das Ventilatorgehäuse 4 anschließen. Die Oberfläche der Luftleitvorrichtung 39 kann mit Hilfe der vom Luftstrom 11 mitgerissenen Tröpfchen oder aber mit Hilfe eigener Düsen besprüht werden. Das Luftaustrittsende des Gehäuses 4 des Ventilators 1 ist hier als Düse 36 ausgebildet, deren Krümmungsradius 37 kleiner als der Rohrradius 38 des Ventilatorgehäuses 4 ist.

Claims (4)

1. Vorrichtung zum Waschen von Gasen, insbesondere zum Reinigen, Befeuchten und Kühlen von Luft, bestehend aus einem Gas- oder Luft-Kanal (21), in den eine oder mehrere Düsen (10) zum Versprühen von Flüssigkeit, vor­ nehmlich Wasser, sowie Tropfenabscheider eingebaut sind, in den insbe­ sondere eine oder mehrere Filterschichten (7, 8, 8 a, 9), deren Luft­ anströmseite mit Flüssigkeit beaufschlagt wird, und ein Ventilator 1 dicht gegen die Wände (5, 6, 33, 33 a) des Gas- oder Luft-Kanals (21) an­ gesetzt oder eingesetzt oder eingeschoben sind, wobei der Gas- oder Luft- Kanal (21) auch als hohler Kasten fest oder beweglich in oder an einer Raumbegrenzungsfläche oder frei in einem Raum angeordnet sein kann und der hohle Kasten mit einer Einrichtung zum Einstellen des Frischluft/ Umluft-Verhältnisses versehen sein kann oder mit einer Haube kombiniert werden kann, die beim Betrieb der Vorrichtung eine feste Stellung bei­ behält, aber eine bewegliche Einrichtung zum Einstellen des Frischluft/ Umluft-Verhältnisses enthält, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einer Einrichtung, vornehmlich Düsen (14, 17) zum Beaufschlagen, insbesondere Besprühen der Ventilatorflügel (2) mit Flüssigkeit, vornehmlich Wasser, ausgerüstet ist.

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilator­ gehäuse (4) mit der Luftaustrittskante (20) höchstens bis in den Bereich der Abströmkante (22) der Ventilatorflügel (2) geführt ist.

3. Vorrichtung gemäß Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Axialventilatoren (1) das Luftaustrittsende des Ventilatorgehäuses (4) als Düse (36) ausgebildet ist, deren Krümmungsradius (37) kleiner als der Rohrradius (38) ist.

4. Vorrichtung gemäß Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ventilator (1) eine Luftleiteinrichtung (39), vornehmlich zur Er­ zeugung eines radialen Anteils an der vom Ventilator (4) geförderten Luft (11), nachgeschaltet ist.