ES2318937A1 - Humectador de calor sensible. - Google Patents
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Abstract
Humectador de calor sensible. Humectador basado en un intercambiador de calor en forma de rueda de composición mixta, caracterizado por un material de alto coeficiente de transmisión de calor y otro permeable al agua, inmerso la mitad de él, en una cubeta de agua a una temperatura superior a la del aire de entrada y menor que la del vapor. De forma que al girar la rueda, se ponga en contacto el aire de entrada con la mitad del intercambiador anteriormente inmerso en la cubeta, transfiriéndole humedad y calor sensible al aire, sin necesidad de precalentar el aire anteriormente, ni de llevar el agua hasta su estado de vapor.
Description
Humectador de calor sensible.
Humidificación del aire.
Existencia de humidificadores adiabáticos y
humidificadores isotermos.
El invento se refiere a un humectador de aire
según las cláusulas de las reivindicaciones.
Un humectador de aire de esta composición básica
es conocido, de forma que una placa que gira permanentemente
penetra en una cubeta con agua de forma que se transfiere humedad a
la placa que al ser permeable por el aire se consigue que se
humedezca el mismo de forma adiabática. Igualmente también es
conocido el humectador isotermo que a través de resistencias
eléctricas transforma el agua en vapor difundiéndolo en micro gotas
en el aire.
El invento sin embargo trata de resolver el
problema de encontrar un tercer tipo de humectador que no enfríe el
aire (adiabático), no necesite gran cantidad de agua, ni necesite
transformar el agua en vapor (isotermo) pudiendo por tanto utilizar
otras fuentes de energía alternativas más comunes y de más
rendimiento energético al de las resistencias eléctricas, a la vez
que no requiera una etapa de calentamiento previa del aire.
Este problema se resuelve con el humectador de
las cláusulas de las reivindicaciones según el invento mediante sus
características determinantes, de forma que la placa giratoria
permeable pasa a ser un intercambiador (Figura 1, \ding{173}) de
calor de composición mixta de aletas de aluminio u otro material
adecuado con un alto coeficiente de transmisión de calor y
resistente a la corrosión, y una zona de un material sorbedor de
agua (Figura 1, \ding{174}) y permeable al aire como puedan ser
los paneles de fibra de vidrio o bien las aletas de aluminio
impregnadas de productos químicos como LiCl. de concepto
constructivo parecido al de un recuperador entálpico.
Igualmente la cubeta de agua (Figura 1,
\ding{175}) llevará incorporada una batería de tubos de cobre de
dimensiones y forma adecuada con la que se elevará la temperatura
del agua Tw (Figura 1, \ding{197}) hasta asegurar la temperatura
final del aire requerida (Figura 1, \ding{178}), influyendo
igualmente en la humectación final del aire.
Por el interior de esta batería circulará el
fluido primario, normalmente agua de un circuito cerrado de
calefacción (o bien otra fuente interna de energía) garantizando
que nunca se forme vapor. (Temperatura Agua Cubeta \approx
65°C).
Para controlar la humedad final del aire, se
regulará la velocidad de giro de la rueda, incluyendo un último
control basado en un aro metálico giratorio (Figura 1, \ding{196})
según el eje \ding{200} de la Figura 1 que descansando en su
origen apoyado en la cubeta sea capaz de ir ascendiendo de forma
que tape la zona permeable a la humedad, su giro será independiente
al de la rueda \ding{179} de la Figura 1.
De esta forma, la mitad de la rueda giratoria
introducida en la cubeta pasa a absorber agua a Tw (Temperatura
agua cubeta) que es mayor que Ta (Temperatura entrada aire
\ding{172} en la Figura 1), e igualmente las aletas adquieren una
temperatura de Tw. Al girar y ponerse en contacto con el aire, este
sufre un intercambio positivo de calor sensible a través de las
aletas y por otro lado transfiere agua a Tw al aire seco ganando
igualmente un pequeño porcentaje de calor sensible y un alto calor
latente.
Consiguiendo así una recta en el ábaco
psicométrico (figura 4-Humectador de Calor Sensible
con rueda giratoria) totalmente distinta a los humectadores
existentes (figuras 2-Humectador Adiabático y
3-Humectador Isotermo) y representadas en los
dibujos, de forma que como se refleja en la figura 4, el aire a la
entrada del humectador queda representado por el punto 1, el cual
por un lado sufre un calentamiento sensible debido a la proporción
de aire que pasa por las aletas de aluminio hasta alcanzar el punto
2, mientras que el caudal de aire que pasa a través de la zona
permeable de agua se transforma en el punto 3 debido al
calentamiento sensible que se produce por el agua no evaporada al
estar a una temperatura Tw mayor que Ta y por otro lado al calor
latente adquirido debido al agua evaporada que extrae calor también
del agua que se encuentra a su alrededor a Tw, así tendremos que el
estado final del aire debido al paso por el humectador sería el
punto de mezcla entre los caudales de aire caracterizados por los
puntos 2 y 3 dando lugar al punto 4 que cumple con las
características buscadas.
\newpage
Este fenómeno así descrito implicaría un caudal
de agua en la zona permeable que vendría definido por los cálculos
siguientes en un sencillo ejemplo:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Por tanto:
- \quad
- QxH1 + Qw1 x Hw1 = Q x H2 + Qw2 x Hw2
- \quad
- 10.000 x 4 + Qw1 x Hw1 = 10.000 x 9.5 + Qw2 x Hw2
- Qw1 x Hw1 - Qw2 x Hw2 = 45.000 Kcal/h
- (Ecuación 1)
\vskip1.000000\baselineskip
Por otro lado:
- \quad
- Q x W1 + Qw1 = Qx W2 + Qw2
- \quad
- 10.000 x 4.5 + Qw1 = 10.000 x 9.5 + Qw2
- Qw1 – Qw2 = 50.000 gr/h
- (Ecuación 2)
\vskip1.000000\baselineskip
Si considero dispongo Tw1 = 70°C, resulta que
Hw1 = 293 Kj/Kg = 0.07032 Kcal/gr
\vskip1.000000\baselineskip
Por lo que de las ecuaciones 1 y 2 tenemos:
- \quad
- Qw1 x 0.07032 – Qw2 x Hw2 = 45.000
- \quad
- Qw1 – Qw2 = 50.000
\vskip1.000000\baselineskip
Entonces:
Qw2 = 41484 / (0.07032 - Hw2) que haciendo que
el retorno de agua no evaporada retorne a Tw2=15°C y
Hw2= 0.01512 Kcal/gr, nos queda finalmente:
Hw2= 0.01512 Kcal/gr, nos queda finalmente:
Qw2 = 750 Kg/h, como la cantidad evaporada es 50
Kg/h, el caudal de agua a introducir es Qw1 = 800 Kg/h, que
corresponde a la aplicación del humectador principalmente con
paneles de fibra de vidrio.
Hemos de entender que este caudal de agua sería
si pasasen 10.000 Kg/h de aire por la zona permeable no por todo el
humectador (lo que a niveles de acondicionamiento de aire sería más
real), sin embargo viene bien para comprender que aún en estos
casos el humectador debería intercalar aletas de aluminio en la
zona permeable, o bien convertir la zona permeable en las propias
aletas con un sorbedor químico para reducir la cantidad de agua a
introducir aumentando el intercambio de calor sensible de esta
zona.
\newpage
A continuación exponemos un ejemplo de los
cálculos básicos en los que intercalamos esas aletas en la zona
permeable de forma que reduciríamos la sección de zona
permeable:
Donde:
T = Temperatura
W = Humedad absoluta
Q = Caudal
H = Entalpía
\vskip1.000000\baselineskip
Por tanto tenemos:
0.7 x Q x \DeltaW = Qw x \DeltaHw, luego
\DeltaHw = 168 Kj/Kg, como Hw a 24°C es 100 Kj/Kg resulta que Hw
= 268 Kj/Kg y por tanto Tw = 65°C
Lo que supondría un rendimiento estático a
alcanzar por el humectador del 30% fácilmente obtenible.
Que junto con \eta latente que asegure un Qw =
50 Kg/h (0,0138 Kg/s) se da solución al problema, siendo
condiciones fácilmente alcanzables.
La garantía de cumplimiento del \eta latente
se realizará con el cálculo del material absorbente de humedad y
será función de sus características técnicas, caudal de aire,
velocidad del aire, superficie efectiva y eficiencia de saturación
tal y como se viene realizando ya.
Claims (7)
1. Humectador de aire caracterizado
porque contiene un soplante cuya corriente de aire generada, bien
internamente a él o bien externamente, es soplada a través de la
mitad de una rueda mixta transmisora de calor y humedad permeable
al aire.
2. Humectador de aire según reivindicación 1ª
caracterizado porque la otra parte de la rueda estará
introducida (con posibilidad de giro) en una cubeta llena de agua a
una temperatura superior a la del aire y menor que la de la
evaporación.
3. Humectador de aire según la reivindicación
2ª, caracterizado porque la temperatura del agua de la
cubeta se conseguirá a través de una fuente de calor que puede ser
interna o externa a él.
4. Humectador de aire según la reivindicación 1ª
y 2ª, caracterizado porque la temperatura final del aire
será controlada por la temperatura del agua de la cubeta.
5. Humectador de aire según la reivindicación 1ª
y 2ª, caracterizado porque la humedad final en el aire será
controlada por la velocidad de rotación de la rueda y del aro que
cubre la zona humectante, con velocidades de giro
independientes.
6. Humectador de aire según las reivindicaciones
1ª a 5ª, caracterizado porque la zona humectante podrá
concentrarse en uno o varios anillos concéntricos según necesidades
de anchuras variables, y por tanto pudiendo existir uno o varios
aros para control de la humedad con giros idénticos o
independientes entre sí.
7. Humectador de aire según la reivindicación 1ª
y 2ª, caracterizado porque la zona humectante podrá incluir
aletas de intercambio de calor sensible.
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ES200600252A Expired - Fee Related ES2318937B1 (es) | 2006-02-03 | 2006-02-03 | Humectador de calor sensible. |
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2169816A (en) * | 1985-01-23 | 1986-07-23 | Politechnika Lodzka | Unit for wet purification of gases |
JP2003294277A (ja) * | 2002-04-01 | 2003-10-15 | Toshiba Home Technology Corp | 加湿器 |
WO2004040202A2 (de) * | 2002-10-31 | 2004-05-13 | GRÜNDLER GmbH | Vorrichtung und verfahren zur temperierung und befeuchtung von gas, insbesondere von atemluft |
JP2004317016A (ja) * | 2003-04-16 | 2004-11-11 | Fujitsu General Ltd | 気化式加湿機 |
-
2006
- 2006-02-03 ES ES200600252A patent/ES2318937B1/es not_active Expired - Fee Related
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