NL1010758C1 - Dauwpuntskoeling. - Google Patents

Description

DAUWPUNTSKOELING

1. "Cascade"

Uit proeven met de dauwpuntskoeling (dpk) volgens figuur 1, is gebleken dat de proceslucht onvoldoende vocht en warmte kan opnemen, om een optimale 5 werking te bekomen voor het koelen van warme lucht, gaande van A naar B, waarbij A = toevoer hoofdluchtstroom ongekoeld; B = afvoer hoofdluchtstroom gekoeld; C = toevoer proceslucht.

10 Uit proeven is gebleken, dat door de opstelling te veranderen volgens figuur 2, de proceslucht meer vocht en warmte kan opnemen. De werking van de dpk bekomt hierdoor een beter rendement voor het koelen van lucht van A naar B. Bij de dpk van figuur 2 wordt 2 maal de

15 lucht door de koeler gevoerd. Op genoemde wijze kan men ook de lucht 3 maal, 4 maal of meer keren door de dpk voeren. Men kan nu ook het rendement verhogen door de luchtsnelheden door de verschillende secties van de kanaalplaat optimaal te kiezen. Door het tussenschot D

20 (zie figuur 3) naar onder te verschuiven, zal de luchtsnelheid in E afnemen en in F toenemen en omgekeerd. Daardoor wordt in E de oppervlakte groter, waardoor de proceslucht, die reeds op het vlak F werd gebruikt voor opname van warmte en vocht, meer warmte opneemt.

25 Belangrijk is dat op deze wijze de procesluchtstroom C tot het minimum kan teruggebracht worden. Deze werkwijze is uiterst geschikt om toegepast te worden in geval met door droging van de proceslucht, lagere temperaturen wil bekomen.

30 Door de hoofdluchtstroom door een eerste deel van de dpk te leiden en vervolgens om te keren, wordt de temperatuurverdeling van de omgekeerde luchtstroom uniform. Nu deze omgekeerde luchtstroom opnieuw door de 1010750^ 2 dpk gevoerd wordt, wordt het rendement van de dpk aanzienlijk verhoogd. Bovendien wordt de proceslucht beter benut, waardoor er minder proceslucht benodigd is.

5 2. Verlaging van temperaturen bii een dpk

Verlaging van temperaturen bij een dpk, door toepassing van beperkte luchtdroging in de procesluchtstroom.

10 2-JL

Bekend is, om de volledige te behandelen luchthoeveelheid gedroogd in de dpk te brengen. Een aantal leveranciers passen dit heden reeds toe. Hierdoor bekomt met een temperatuurverlaging in verhouding tot de 15 droging. Nadeel van deze werkwijze, is de hoeveelheid energie nodig om de lucht te drogen.

Tevens is bekend om de volledige hoeveelheid proceslucht te drogen teneinde de hoofdluchtstroom van de dpk in temperatuur te verlagen. Voor deze toepassing was 20 het niet nodig een dpk te hebben waar de warmtewisselingoppervlatke (WWopp) voldoende groot was om de lijn van 95%RV bij werking zonder droger te bereiken, door onder bovengenoemde omstandigheden, niet lager gekomen kan worden dan 70%RV. Het middel om tot 95%RV te 25 komen, is pas gevonden met de hierboven genoemde "cascade"-werking.

Uiteindelijk maakt het voor het energieverbruik niets uit, of met de volledige te behandelen luchtstroom of slechts de proceslucht droogt.

30 2.3

Niet bekend is, om met een droger met gering vermogen, ttz 0,5 a 1 gr water per Kg lucht drogingseffect, geschakeld voor de inlaat van de 35 proceslucht, een proces op gang te brengen, waardoor de warmteonttrekking in de hoofdluchtstroom onevenredig hoger wordt, dan de warmteonttrekkking van genoemde kleine droger. Hierdoor bekomen wij in de 1010 ’ ^ 3 hoofdluchtstroom een temperatuurverlaging, alsook het afvoeren van latente warmte. Voorwaarde voor de goede werking is een dpk met voldoende WWopp. De werking en temperatuursverlaging wordt overigens beperkt door de 5 grootte van het WWopp van de dpk. Ten opzicht van 2.2. is er nu een onbalans in energieverbruik, tussen de energie nodig om de volledige hoofdluchtstroom te drogen en de energie nodig om slechts een gedeelte van de proceslucht te drogen. Al zijn 2.2 en 2.3 volgens hetzelfde principe, 10 toch mag gesteld worden dat de resultaten danig verschillend zijn.

Verklaring voor luchtkoelinq met geringe droging van proceslucht.

15 Bij een normale dpk, geschikt voor onttrekking van voelbare warmte, mag gesteld worden dat er een evenwicht is tussen de warmte afgegeven door de hoofdluchtstroom en dezelfde warmte opgenomen door de precesluchtstroom, zie figuur 4.

20 Bij figuur 5 wordt er een droger met gering vermogen, tussen de uitlaat hoofdluchtstroom (a) en de inlaat procesluchtstroom (b) geschakeld. Met andere woorden tussen (a) en (b) wordt warmte (c) afgevoerd. Vervolgens kan de procesluchtstroom meer warmte afvoeren, 25 welke in dit geval noodgedwongen door de hoofdluchtstroom (a) geleverd moet worden.

Figuur 6 toont dat de lijn (a) op een lagere temperatuur komt en uiteraard latente warmte gaat afvoeren. Er wordt nu lucht onttrokken in de 30 hoofdluchtstroom. De hoofdluchtstroom verlaat de dpk in figuur 6 kouder en droger dan in figuur 5. De droger met gering vermogen is nog steeds verbonden met de uitlaat van de hoofdluchtstroom en zal door zijn werking weer koudere en drogere lucht toevoeren aan de 35 procesluchtstroom, waardoor die weer meer warmte kan opnemen uit de hoofdluchtstroom.

4

Dit proces blijft zicht herhalen tot het ogenblik dat het WWopp onvoldoende wordt om nog meer warmte te verplaatsen.

Bij bovengenoemde tekeningen werd de droging 5 uitgevoerd met een koeltechnische droger. Uiteraard kan de droging ook uitgevoerd worden op basis van silicagel of moleculaire zeef voor H20.

3. Dok in vorm van "kubus" 10 Het is de bedoeling uit minder volume van warmtewisselaar, meer behandelde en koele lucht te bekomen. Oorspronkelijk werd er gedacht aan een kubus van lm3, waar vertikaal de WW-platen bekleed met doek, zouden geplaatst worden. De proceslucht wordt gelijk na de 15 uitlaat hoofdluchtstroom afgetakt. Volgens proeven blijkt dat slechts 20 è 25 cm onderaan werkt, omdat het proceswater, dat bovenaan toegevoerd wordt, onmiddellijk naar onder zakt. Boven deze onderste laag wordt het doek droog. Op deze manier valt het volume voordeel met 20 gekoelde lucht weg, ten opzichte van de cascade.

De goede werking van de cascade ligt voornamelijk aan het bereiken van goede verhoudingen tussen de volgende elementen: hoofdluchtstroom, procesluchtstroom, WWopp, dikte kanaalplaatjes, dikte 25 tussenruimten voor proceslucht, combinatie tegenstroom/kruisstroom, luchtsnelheden.

De kubus daarentegen is uiteindelijk een eenvoudige tegenstroomkoeler waarmee de bovengenoemde goede verhoudingen niet gehandhaafd kunnen worden, 30 waardoor de kubus meer proceslucht nodig heeft.

De kubus moet meer WWopp krijgen. Dat wordt verkregen door in plaats van 5 mm kanaalplaat, bijvoorbeeld 3 mm kanaalplaat te gebruiken. Per plaat gaat er bijgevolg minder warme hoofdluchtstroom door de 35 plaat, welke ook minder warmte afgeeft, die gemakkelijk door de proceslucht kan worden afgevoerd. Verkleinen tussenruimte: 2 mm in plaats van 3 mm. Bij 3 mm en 3 m/sec. wordt nog steeds 5.400 m3/h aan hoofdluchtstroom I - - 5 gehaald, voor een snede van 1 m maal 1 m. Het uitdragingsprobleem kan opgelost worden door de platen 80° ± te kantelen, volgens figuur 7. De gedachte is, dat dan het water voor de bevochtiging van de platen niet zo snel 5 naar onder zakt en gelijkmatig verdeeld blijft over de hele oppervlakte. Op bovenzijde van de WW-platen kan het doek gelegd worden. Aan de onderzijde van de WW-platen dient het doek strak aan de platen bevestigd te worden.

De watertoevoer situeert zich nu aan de 10 zijkant. De WW-platen worden bekleed met doek.

Waterverdeeltouw is hier niet nodig. Bovenaan komt een poreuze slang, in verbinding met vertikale doeklagen, teneinde het water te verdelen over de platen. Een laag schuimrubber zorgt ervoor dat de doeklagen zocht gedrukt 15 worden tegen de WW-platen (zie figuur 8).

Als men op de "kubus" een droger wil aansluiten, moet men de proceslucht aftakken uit de behandelde lucht, vervolgens drogen en dan door middel van een luchtverdeelsysteem de proceslucht verdelen 20 tussen de hoofdluchtstroomplaten (zie figuur 9).

Het absorptievermogen van een poreus materiaal en de opvoer hoogte van de vloeistof in dit poreuze materiaal is afhankelijk van de soort poreus materiaal, het absorptievermogen en andere kenmerken. Afhankelijk 25 van het absorptiemateriaal is er een maximale hoogte tot waar de vloeistof opgevoerd wordt. Bij koelers zoals de hierboven genoemde kubus-vormige koeler staan de platen vertikaal en wordt in feite twee derde van de platen niet gebruikt, daar de opvoerhoogte beperkt is. Dit nadeel 30 wordt volgens de uitvinding voorkomen doordat de vertikale platen 80° verdraaid zijn, waardoor het vocht zich eenvoudiger over de platen kan verdelen.

Om een grote hoeveelheid warmte uit een ruimte af te voeren, kunnen warmtewisselaars volgens figuur 10 35 aangesloten worden.

1 Ü1 07 5 8t 6

Voorbeeld A = zijn de dpk's die 1.000 m3/h lucht van bijvoorbeeld 25°C naar 10°C brengen.

B = is een tegenstroom WW lucht/lucht met hoog 5 rendement, die met recuperatie lucht van 10°C, de toevoerlucht koelt van 30°C naar 25°C. Aan de uitlaat b' hebben wij bijvoorbeeld lucht van 26°C met AV van 8 g/kg ( + ) C - (+) deze lucht gebruiken wij in een reeks 10 dpk's (C genoemd), welke de proceslucht aanmaken voor A.

D = is de droger met gering vermogen, die ervoor zorgt, dat de laatste dpk door zijn lage temperatuur de hele zaak aanstuurt.

E = is de tegenstroom WW lucht/lucht met hoog 15 rendement, die de buitenlucht koelt met recuperatie uit proceslucht.

Resultaat 1. er wordt 1.000 m3/h toegevoerd en er wordt 20 1.000 m3/h afgevoerd 2. buiten de ventilatoren is er slechts één droger nodig met gering vermogen, waardoor het energieverbruik ten opzichte van elk ander systeem verbluffend laag is. Uiteraard is het bij dit systeem 25 noodzakelijk de luchthoeveelheid te bepalen aan de hand van een warmtebalans.

De tegenstroom WW lucht/lucht (B of E) is in de winter perfect bruikbaar voor warmterecuperatie met vorstbeveiliging en een bevochtiging. Hierdoor bekomen 30 wij een systeem dat geheel het jaar kan gebruikt worden, mits het voorzien is van regelapparatuur en luchtkleppen.

Om een grotere koeling te verkrijgen worden zoals hierboven genoemd een aantal dpk's achter elkaar geplaatst. Normaal gesproken wordt de hoofdluchtstroom 35 gebruikt om een ruimte te koelen en wordt deze lucht verder niet gebruik. Door nu de lucht in de koude ruimte af te zuigen, kan deze lucht gebruikt worden om de verse lucht gedeeltelijk te koelen. Verder kan deze lucht 1 Ü 1 0 ί · ' v i 7 gebruikt worden om een tweede reeks koelers te doorstromen, welke tweede reeks koelers de eerste reeks dpk's voorziet van koude secundaire lucht. Deze secundaire lucht, nadat deze de eerste reeks koelers 5 heeft doorstroomd, wordt vervolgens gebruikt om opnieuw de verse hoofdluchtstroom te koelen. Hierdoor wordt op zeer economische wijze gebruik gemaakt van gekoelde lucht.

10 4. Toepassing van dpk voor waterkoeling

In figuur 11 wordt in een dpk de hoofdluchtstroom van A naar B gekoeld. Vanuit B wordt de procesluchtstroom betrokken volgens het bekende systeem van de dpk. Echter vanuit B wordt tevens proceslucht 15 geleid naar de warmtewisselaar lucht/water, welke aan de luchtzijde voorzien is van een bevochtigd doek. Deze WW wordt op dezelfde wijze bevochtigd, als bekende dpk voor luchtkoeling.

Gewoonlijk wordt water gekoeld in zogenaamde 20 koeltorens. Hierbij wordt lucht bovenaan een grote pijp versproeid en neemt de temperatuur van het versproeide water af naarmate het in de pijp neer daalt. Onderaan de pijp wordt het gekoelde water opgevangen. Het nadeel van een dergelijke koeling is dat een deel van het water 25 verdampt en in het water bevatte deeltjes, zoals kalk, overblijven. Hierdoor loopt deze manier van koelen het gevaar van verkalking. Dit wordt volgens de hierboven genoemde waterkoeling volgens de uitvinding voorkomen.

Voor het poreuze materiaal op de platen van de 30 dpk kan een doek gebruikt worden. Dit doek kan een polypropyleen doek zijn, dat in de handel bekend is onder de merknaam Typar van Dupont.

> i · * i

Claims (5)

1. Inrichting voor het koelen van een luchtstroom, welke inrichting omvat: - een warmtewisselaar, die een set eerste kanalen en een set tweede kanalen omvat, waarbij elk 5 kanaal gedefinieerd is door warmtewisselende wanden, zodanig dat warmte tussen door de eerste en tweede kanalen stromende luchtstromen uitwisselbaar is,· - bevochtigingsmiddelen voor het aanbrengen van vocht op de wanden van de tweede kanalen,· en 10. een behuizing voor het accommoderen van de warmtewisselaar en de bevochtigingsmiddelen, waarbij de behuizing omvat: een luchtinvoer voor het in de eerste kanalen leiden van een primaire luchtstroom, een vertakking voor het splitsen van de uit de eerste kanalen 15 stromende primaire luchtstroom in een eerste deelstroom en een tweede deelstroom en voor het in de tweede kanalen leiden van de eerste deelstroom, en een afvoer voor het afzonderlijk afvoeren van de uit de tweede kanalen stromende eerste deelstroom en van de tweede deelstroom, 20 waarbij de primaire luchtstroom door een deel van de eerste kanalen geleid wordt, waarna de richting van de primaire luchtstroom veranderd wordt en de primaire luchtstroom door het andere deel van de eerste kanalen 25 geleid wordt.

2. Inrichting volgens conclusie 1, waarbij de warmtewisselaar een aantal in hoofdzaak parallel aan elkaar geplaatste holle panelen omvat, welke panelen een aantal zich in een hoofdrichting van de panelen 30 uitstrekkende eerste kanalen omvatten, en tussen de panelen paarsgewijs de tweede kanalen begrenzen, waarbij de richting van de panelen althans een substantiële horizontale component omvat. 101 07 5 8 ^

3. Inrichting volgens conclusie 2, waarbij de panelen zich onder een hoek van 80° met een vertikaal vlak uitstrekken.

4. Samenstel, dat omvat: 5 een eerste reeks inrichtingen volgens conclusie 1, waarvan de eerste deelstroom wordt toegevoerd aan een te koelen ruimte; een tegenstroom-warmtewisselaar voor het door middel van uit de te koelen ruimte afgevoerde lucht 10 koelen van de aan de eerste reeks inrichtingen toe te voeren lucht; en een tweede reeks inrichtingen volgens conclusie 1 voor het met de uit de tegenstroom-warmtewisselaar stormende lucht koelen van een tweede deelstroom van de 15 eerste reeks inrichtingen.

5. Samenstel, dat omvat: een inrichting volgens conclusie l voor het koelen van lucht; en een kruisstroom-warmtewisselaar voor het door 20 middel van de gekoelde lucht koelen van een stroom water. 1 0 ; 07 o Q Ί