DE8914834U1

DE8914834U1 - Vorrichtung zum Kühltrocknen von Gasen

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Publication number: DE8914834U1
Application number: DE8914834U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-12-18
Filing date: 1989-12-18
Publication date: 1990-02-08
Anticipated expiration: 1999-12-19

Description

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Beschreibung:

Dr. Wolfram Seiler, Dürerstr. 17, D-4040 Neuss 1 Vorrichtung zum Kühltrocknen von Gasen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum (Tühltrocknen v-u.o Gasec» insbesondere Druckluft, mit einem Gasführungssystem und einer darin angeordneten Kühleinrichtung, die eine Wärmetaus?r:b,einrichc^;. a<? mit wärmeaustausch^Ischen aufweist, an <?<:ren einin Seit-? das zu trocknende Gas und an deren anderen Seite ein Kälteträger vorbeiatrömen, obei die Kühleinrichtung derart ausgelegt ist, daß sich die im Gas enthaltene Flüssigkeit in Form von Eis bzw. Keif niederschlägt.

Im Stand der Technik ist es bekannt, Gase wie Luft oder dergleichen durch Abkühlung unter deren Taupunkttemperatur zu entfeuchten. Dies geschieht insbesondere im Zusammenhang mit Diückluftanlagen, damit bei der weiteren Verwendung der Druckluft kein Wasserdampf kondensieren kann. Die Luft wird dabei in Wärmetauschern meist durch das Kältemittel von Kühlaggregaten gekühlt. Teilweise wird das Gas dabei so weit herabgekühlt, daß sich der darin enthaltene Wasserdampf in Form von Reif oder Eis auf den Wärmeaustauschflächen niederschlägt (Ulimanns Encyklopädie der technischen Chemie, 4. Auflage, 1973, Band 3, Seiten 208, 209). Der Reif bzw. das Bis muß dann periodisch beispielsweise durch Elektroheizung oder mit Kältemitteldruckdampf abgetaut werden. Damit ein kontinuierlicher Betrieb gewährleistet ist, sind in diesem Fall mehrere, parallel geschaltete, wechselseitig in Betrieb befindliche Verdampfer notwendig.

Um kurze Umschaltzeiten und damit Energieverluste zu vermeiden, ist man bestrebt, gasseitig möglichst große Oberflächen für den Niederschlag des Eises zu schaffen, so daß die Eisschicht nur

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langsam anwächst. Lamellenkühler sollen diesen Forderungen am besten genügen, während bei Röhrenkesseln die Luft im Mantelraun geführt wird, um ein Zuwachsen der Rohre mit Eis zu verhindern.

Soweit es die Lasellenkühler angeht, neigen auch diese zum Zusetzen auf Gxund der anwachsenden Eisschicht. Außerdem sind sie wesentlich uneffektiver, was den Eisniederschlag angeht. Außerdem müssen sie relativ groß dimensioniert werden. Soweit die Luft in einem Hantelraum geführt wird, ist die Wirkung des Eisniederschlages und damit die Trocknungswirkung nicht befriedigend.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß ein wirksamer Eisniederschlag ohne die Gefahr des örtlichen Zuwachses erzielt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an den Wärmeaustauschflächen auf der dem zu trocknenden Gas zugewandten Seite eigene Eisniederschlagsflächen bildenden und sich im wesentlichen quer zur Durchströmrichtung erstreckende Vorsprüngen angebracht sind, wobei sich diese Vorsprünge vorzugsweise über dem gesamten Strömungsquerschnitt de* Gasführungssystems erstrecken sollen.

Auf diese Weise werden zusätzliche Eisniederschlagsflächen gebildet, die in den Querschnitt des Gasführungssystem vorspringen, dort Verwirbelungen verursachen und somit den Eisniederschlag an diesen Vorspringen begünstigen, und zwar vorzugsweise über den Gesamtquerschnitt verteilt. Es kommen somit im wesentlichen alle Gasanteile mit Eisniederschlagsflachen in Berührung. Entsprechend wirksam ist der Eisniederschlag und damit die Trocknung des Gases.

Die Vorsprünge können vielgestaltig auegebildet sein. Als günstig haben sich Drähte oder Stäbe erwiesen, die von den

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Warmetaustauschflächen in den Querschnitt des GasfUhrungssystems vorstehen und dabei starke Verwirbelungen verursachen. Dabei können die Stäbe in unterschiedlichen Winkeln von den Wärmeaustauschflächen abstehen. Ferner ist es von Vorteil, wenn sich die in verschiedenen Ebenen angeordneter Stäbe kreuzen, weil hierdurch eine Verwirbelung des Gases gefördert wird. An den Stäbin können selbst weitere Stäbe angebracht sein, um den Quc schnitt des Gasführungssystems besser abzudecken.

Anstatt der Stäbe können auch Drahtwendeln vorgesehen sein, die punktweise an den Wärmeaustauschflächen befestigt sind. Ferner kommen als Vorsprünge wellenförmige Bänder in Frage, die mit ihren Wellentälern an den Wärmeaustauschflächen befestigt sind. Sie sollten dann von Ebene zu Ebene ^n Durchströmrichtung gesehen gegeneinander versetzt sein, um Verwirbelungen zu fördern.

Die erfindungsgemäße Anordnung von Vorsprüngen an den Wärmeaustauschflächen ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Wärmeaustauschflächen von einem oder mehreren Kühlrohren gebildet sind, die innerhalb eines das zu trocknende Gas führenden Mantelrohrs angeordnet sind, so daß sich für das Gasführungssystem ein Mantelraum bildet, in dem das Gas strömt.

Insgesamt sollten die Vorsprünge in einer solchen Dichte angeordnet sein, daß ihre Eisniederschlagsflächen wenigstens das Fünffache der Wärmeaustauschflächen ohne die Vorsprünge betragen.

In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen näher veranschaulicht. Es zeigen:

Figur (1) einen teilweisen Querschnitt durch

den Wärmetauscher einer Vorrichtung zum Kühltrocken von Gasen;

Figur (2)

einen teilweisen Querschnitt durch einen anderen Wärmetauscher;

Figur (3) Figur (4)

einen teilweisen Querschnitt durch einen weiteren Wärmetauscher;

einen teilweisen Querschnitt durch einen wiederum abgewandelten Wärmetauscher und

Figur (5)

einen teilweisen Querschnitt in Schrägansicht eines weiteren Wärmetauschers.

Bei den Ausführungsbeispielen gemäß den Figuren (1) bis (4) ist jeweils ein Wärmetauscher (1, 2, 3, 4) vorgesehen, der aus
einem Mantelrohr (5, 6, 7, 8) und einem darin koaxial
angeordneten Kältemittelrohr (9, 10, 11, 12) besteht. In den
Kältemittelrohren (9, 10, 11, 12) zirkuliert das Kältemittel
eines hier nicht näher dargestellten Kühlaggregats, wobei das
Kältemittel eine Temperatur erheblich unter O⁰C hat. Mantelrohr (5, 6, 7, 8) und Kältemittelrohr (9, 10, 11, 12) schließen
jeweils einen Mantelraum (13, 14, 15, 16) ein, durch den das zu trocknende Gas senkrecht zur Zeichnungsebene strömt.

Um zusätzliche Niederschlagsflächen für den zu Eis gefrierenden Wasserdampf im Gas zu bilden, sind an den Kältemittelrohren (9, 10, 11, 12) in die Mantelräume (13, 14, 15, 16) hineinragende
Vorsprünge - beispielhaft mit (17, 18, 19, 20) bezeichnet befestigt. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur (1) sind die Vorsprünge (17) als Stäbe ausgebildet, wobei jeweils zwei Stäbe V-förmig miteinander in Verbindung stehen. An den
Verbindungsstegen sind sie mit dem Kältemittelrohr (9)
verbunden. Die Vorsprünge (17) ragen derart in den Mantelraum
(13) hinein, daß sie sich in verschiedenen Ebenen kreuzen.

Bei dem Ausführungsbeispiei gemäß Figur (2) sind die Vorsprünge

(18) baumartig ausgebildet, d. h. als radial vorspringende Stäbe s?.it V-förmig von diesen abstehenden Zweigen.

Bei den AusfUhrungsbeispielen gemäß den Figuren (3) und (4) bestehen die Vorsprünge (19, 20) aus um die Kältemittelrohre (11, 12) in Umfangsrichtung herumgelegte und an diesen punktförmig befestigten Drahtwendeln, wobei mehrere Drahtwendeln in einer Vielzahl von Ebenen in Strömungsrichtung hintereinander angeordnet werden. Die Ausführungsformen unterscheiden sich nur durch die besondere Ausbildung der Drahtwendeln, nämlich einmal mit geraden Abschnitten (Figur 3) und einmal als runde Wendel (Figur 4) ausgebildet.

Bei dem Wärmetauscher (21) gemäß Figur (5) ist nur das Kältemittelrohr (22) zu sehen. Das zugehörige Mantelrohr ist der Übersichtlichkeit halber weggelassen. Das Kältemittelrohr (22) ist von einer Vielzahl von wellenförmigen Bändern (23, 24) in Umfangsrichtung umgeben, die in Strömungsrichtung hintereinander liegen. Mit ihren Wellentälern sind die Bänder (23, 24) an dem Kältemittelrohr (22) angeschweißt. Sie sind in Umfangsrichtung derart zueinander versetzt, daß jeweils ein Wellental des einen Bandes (23) dem Wellenberg des anderen Bandes (24) gegenübersteht. Auch hier dienen die Bänder (23, 24) als Niederschlagsflächen für das Eis.

In allen Fällen sollen sich die Vorsprünge (17, 18, 19, 20) bzw. Bänder (23, 24) über den gesamten Querschnitt des Mantelraums (13, 14, 15, 16) erstrecken.

Statt eines Kältemittels kannin den Kältemitelrohren (9, 10, 11, 12_; 22) auch ein Kälteträger wie z.B. eine Sole zirkulieren.

Claims

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Ansprüchei

Dr, Wolfram Sei_ler. _f Düjrerstr, j7, D-4040 Neuss Vorrichtung zum Kühltrocknen von Gasen

Druckluft, mit einem Gasführungssystem und einer darin angeordneten Kühleinrichtung, die eine Wärmetauscheinrichtung mit Wärmeaustauschflächen aufweist, an deren einen Seite das zu trocknende Gas und an deren anderen Seite ein Kälteträger vorbeiströmen, wobei die Kühleinrichtung derart ausgelegt ist, daß sich die im Gas enthaltene Flüssigkeit in Form von Eis bzw. Reif niederschlägt,

dadurch gekennzeichnet, daß an den Wärmeaustauschflächen (9, 10, 11, 12, 22) auf der dem zu trocknenden Gas zugewandten Seite eigene Eisniederschlagsflächen bildenden und sich im wesentlichen quer zur Durchstijmrichtung

sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß sich die Vorsprünge (17, 18, 20, 23, 24) über den gesamten Ströiungsquir-.hnitt des Gasführungssystems (13, 14, 15, 16) erstrecken.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (17, 18, 19, 20) sils Drähte oder Stäbe ausgebildet sind, die an den Wärmeaustauschflächen (9, 10, 11, 12) angebracht sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, daß die Stäbe (17) in unterschiedlichen Winkeln von den Wärmeaustauschflächen

2:

(9) abstehen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet, daß sich die Stäbe (17) in verschiedenen Ebenen kreuzen.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an den Stäben (18) selbst weitere Stäbe angebracht sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, daß die Drähte als Drahtwendeln (19, 20) ausgebildet sind, die punktweise an den Wärmeaustauschflächen (11, 12) befestigt sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, daß die VorsprUnge als wellenförmige Bänder (23, 24) ausgebildet sind, die mit ihren Hellentälern an den Wärmeaustauschflächen (22) befestigt sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8,

dadurch gekennzeichnet, daß die wellenförmigen Bänder (23, 24) von Ebene zu Ebene in Durchströmrichtung gesehen gegeneinander versetzt sind.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeaustauschflächen (9, 10, 11, 12, 22) von einem oder mehreren KUhlrohren gebildet sind, die innerhalb eines das zu trocknende Gas führenden Mantelrohre (5, 6, 7, &bgr;) angeordnet sind.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10,

dadurch gekennzeichnet, daß die VorsprUnge (17, 18, 19, 20, 23, 24) in einer solchen Dichte angeordnet sind, daß ihre Eieniederschlagsflachen wenigstens das Fünffache der Wärmeaustauschflächen (9, 10, 11, 12, 22) betragen.