NL1012173C1

NL1012173C1 - Inrichting die het mogelijk maakt voor het op een specifieke manier doen plaatsvinden van warmte en stofoverdracht processen in vloeistoffen en gassen.

Info

Publication number: NL1012173C1
Application number: NL1012173A
Authority: NL
Inventors: Jacobus Johannes Elich
Original assignee: Jacobus Johannes Elich
Priority date: 1999-05-27
Filing date: 1999-05-27
Publication date: 2000-06-30
Also published as: EP1180228B1; US6497111B2; US20020056285A1; DE60013810D1; WO2000073709A1; EP1180228A1; ATE276493T1; AU5254600A; NL1012173A1

Description

Inrichting die het mogelijk maakt voor het op een specifieke manier doen plaatsvinden van Warmte en stofoverdracht processen in vloeistoffen en 5 gassen.

De uitvinding heeft betrekking op een methode om warmte en stof overdracht processen in vloeistoffen en gassen te laten plaats vinden met behulp van een apparaat, ETR genaamd, dat uitgerust is met een materiaal 10 dat een waterfilm kan vasthouden. Dit materaal wordt afwisselend ondergedompeld in de vloeistof en blootgesteld aan het gas(sen). Wanneer het materiaal wordt ondergedompeld in de vloeistof zal het deze vloeistof opnemen. Vervolgens wordt het materiaal uit de vloeistof genomen. Een vloeistof film blijft dan op het materiaal achter. Als deze vloeistoffilm 15 wordt blootgesteld aan een gas, dan zal afhankelijk van de temperatuur van het gas, verdamping dan wel condensatie plaats vinden. Hierdoor zal de temperatuur van de waterfilm en het gas veranderen.

Het is bekend dat voor deze natuurkundige processen een groot aantal verschillende typen warmte wisselaars ontworpen en gemaakt zijn. In al deze 20 warmte wisselaars wordt op indirecte of directe wijze een gas / vloeistof contact tot stand gebracht. Hierbij is het van het grootste belang dat de bevochtiging van het contact oppervlak zo egaal mogelijk is. Dit laatste wordt op allerlei ingenieuze manieren getracht te bereiken door de vloeistof op het oppervlak te vernevelen of de vloeistof in een dunne 25 waterfilm langs het contact oppervlak naar beneden te laten lopen. Een zeer groot nadeel hierbij is dat de vloeistof stroom door de langsstromende gasstroom wordt verbroken waardoor er z.g. dry spots ontstaan. Bovendien kan bij grote vloeistof belasting geheel of gedeeltelijk de doorstroom opening geblokkeerd worden. Deze factoren leiden tot rendement verlies. De 30 contacttijd tussen de vloeistof e.n het gas is zeer beperkt en is bij een valhoogte van 10 m slechts één seconde.

Met de uitvinding wordt bereikt dat door onderdompeling van het materiaal een optimale bevochtiging plaats vindt waardoor het stofoverdracht proces zonder rendementsverlies tot stand kan komen. Een 35 ander kenmerk van de uitvinding is de contacttijd tussen de vloeistof en het gas die zo geregeld kan worden dat het grootste rendement kan worden bewerkstelligd.

Een derde kenmerk is dat het gehele warmte en stof overdracht proces in meer stappen plaats vind.

40 · Het bevochtigde materiaal wordt . bloot gesteld aan het gas. Door de verschillende dampspanningen zal stofoverdracht plaats vinden tussen het 1012173 2 • gas en de vloeistof. Dit proces gaat door totdat de dampspanning van de vloeistof en de dampspanning van het gas gelijk zijn. Het gevolg van deze stof overdracht is dat de conditie van de vloeistof en het gas is gewij zigd 5 · De vloeistoffilm waarvan de conditie is gewijzigd wordt opnieuw ondergedompeld in de vloeistof. Hierdoor vind warmte wisseling plaats tussen de vloeistof film op het materiaal en de vloeistof. De nieuwe film die gevormd wordt heeft de temperatuur van de vloeistof.

Door het sturen van de Gasstroom en het aantal wisselingen is het mogelijk 10 om dit proces optimaal te laten verlopen.

De uitvinding van dit proces zal hieronder aan de hand van een reken voorbeeld en een figuur van een proceswater koeler nader worden verklaard.

Fig 1 toont schematisch het zijaanzicht van het apparaat "De ETR" opgesteld in een proceswater koeler. Met deze proceswater koeler wordt 15 water gekoeld van 35°C naar 25°C. Hiervoor maken we gebruik van de ETR die afwisselend door water en lucht wentelt. De lucht wordt door een ventilator door het pakket geblazen dat zich aan de omtrek van deze holle rotor bevindt. Het materiaal aan omtrek bevat na onderdompeling een waterfilm van 0,3 mm. De buitenlucht waaraan het materiaal wordt blootgesteld heeft een 20 droge bol temperatuur van 30°C en een natte bol temperatuur van 20°C. Door metingen is bekend dat de stofoverdracht coëfficiënt 400 kcal/m2 bedraagt. Voor het gemak van de berekening nemen wij de gemiddelde koelwater temperatuur 30°C De waterdampspanning hiervan bedraagt 0,0433 kg/cmz. De relatieve vochtigheid van de lucht met een D bol temp van 30°C en een N bol 25 temp van 20°C is 40 %. De dampspanning van de waterdamp in die lucht is derhalve 40% x 0,0433 = 0,01732 kg/cm2

We beschouwen een contact oppervlak van 1 m2 Dit oppervlak laten wij zo snel wentelen dat bij elke omwenteling de maximale hoeveelheid stofoverdracht plaats vindt. Hierdoor koelt de waterfilm op de rotor af tot 30 20°C.De oorspronkelijke temperatuur was 30°C, wat een temperatuursdaling van 30 -20 - 10°C. De hoeveelheid water op één m2 contact oppervlak bedraagt 0,3 kg. Om 0,3 kg 10°C in temperatuur te doen dalen moet er 10 x 0,3 = 3 kcal warmte per omwenteling afgevoerd worden. De hoeveelheid warmte die 1 m2 contact oppervlak onder de aangenomen condities kan afvoeren 35 bedraagt: stofoverdracht coëfficiënt x verdampingswarmte van water x contact oppervlak x Verschil van de dampspanning. Dit komt overeen met 400 x 540 x 1 x 0,01299kg/cm2= 2805 kcal/hr. Per omwenteling werd er 3 kcal afgevoerd. Er zijn dus per uur 2805 : 3 = 935 omwentelingen nodig. Dit komt overeen met 935 : 60 = 15,5 omwentelingen per min. De totale capaciteit van 40 de rotor en de proceswater koeler wordt bepaald door de grootte van het contact oppervlak.

101 21 7 3

Claims

1. De uitvinding heeft betrekking op een warmte en stof overdracht proces met behulp een apparaat dat voorzien is van een materiaal dat in 5 staat is een vloeistof film vast te houden en waarvan de configuratie zodanig is dat vloeistof en gas hier vrij doorheen kunnen stromen.

2. Het warmte en stof overdracht proces volgens conclusie 1 met het kenmerk dat het contact materiaal afwisselend wordt ondergedompeld in de vloeistof en wordt bloot gesteld aan het gas(sen), waardoor door het 10 verschil van de dampspanningen van de vloeistofdamp op de rotor en de dampspanning van de vloeistof in het gas warmte en stof overdracht kan plaats vinden.

3. Het warmte en stof overdracht proces volgens conclusies 1 en 2 met het kenmerk dat de efficiency van het proces kan worden beïnvloed door de 15 duur van de contact tijd van het contact oppervlak te regelen. 20 25 30 35 1012173