NL9500130A - Regenerative heat exchanger; heat pump and cooling device with regenerative heat exchanger; heat exchange method; cooling method; method of heating. - Google Patents
Regenerative heat exchanger; heat pump and cooling device with regenerative heat exchanger; heat exchange method; cooling method; method of heating. Download PDFInfo
- Publication number
- NL9500130A NL9500130A NL9500130A NL9500130A NL9500130A NL 9500130 A NL9500130 A NL 9500130A NL 9500130 A NL9500130 A NL 9500130A NL 9500130 A NL9500130 A NL 9500130A NL 9500130 A NL9500130 A NL 9500130A
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- heat exchanger
- air
- regenerative heat
- particulate material
- regenerative
- Prior art date
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
- F24F3/00—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems
- F24F3/12—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling
- F24F3/14—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling by humidification; by dehumidification
- F24F3/1411—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling by humidification; by dehumidification by absorbing or adsorbing water, e.g. using an hygroscopic desiccant
- F24F3/1423—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling by humidification; by dehumidification by absorbing or adsorbing water, e.g. using an hygroscopic desiccant with a moving bed of solid desiccants, e.g. a rotary wheel supporting solid desiccants
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B30/00—Heat pumps
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
- F25B9/002—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant
- F25B9/004—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant the refrigerant being air
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D17/00—Regenerative heat-exchange apparatus in which a stationary intermediate heat-transfer medium or body is contacted successively by each heat-exchange medium, e.g. using granular particles
- F28D17/005—Regenerative heat-exchange apparatus in which a stationary intermediate heat-transfer medium or body is contacted successively by each heat-exchange medium, e.g. using granular particles using granular particles
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
- F24F2203/00—Devices or apparatus used for air treatment
- F24F2203/10—Rotary wheel
- F24F2203/1032—Desiccant wheel
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
- F24F2203/00—Devices or apparatus used for air treatment
- F24F2203/10—Rotary wheel
- F24F2203/104—Heat exchanger wheel
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
- F24F2203/00—Devices or apparatus used for air treatment
- F24F2203/10—Rotary wheel
- F24F2203/1068—Rotary wheel comprising one rotor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
- F24F2203/00—Devices or apparatus used for air treatment
- F24F2203/10—Rotary wheel
- F24F2203/1084—Rotary wheel comprising two flow rotor segments
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2500/00—Problems to be solved
- F25B2500/01—Geometry problems, e.g. for reducing size
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
- Steam Or Hot-Water Central Heating Systems (AREA)
Description
Titel: Regeneratieve warmtewisselaar; warmtepomp en koelinrichting voorzien van regeneratieve warmtewisselaar; werkwijze voor uitwisseling van warmte; werkwijze voor koelen; werkwijze voor verwarmen.Title: Regenerative heat exchanger; heat pump and cooling device with regenerative heat exchanger; heat exchange method; cooling method; method of heating.
BeschrijvingDescription
De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een regeneratieve warmtewisselaar, omvattende ten minste één compartiment, en aansluitmid-delen om de warmtewisselaar in ten minste twee leidingstelsels te kunnen opnemen.The present invention relates to a regenerative heat exchanger, comprising at least one compartment, and connection means for accommodating the heat exchanger in at least two pipe systems.
Dergelijke regeneratieve warmtewisselaars zijn algemeen bekend en worden in velerlei gebieden toegepast om een rendementsverhoging en energiebesparing te realiseren. Met behulp van een dergelijke regeneratieve warmtewisselaar is de in een fluïdumstroom bevatte restwarmte of restkou-de te benutten om een andere fluïdumstroom (of ander gedeelte van dezelfde fluïdumstroom) te verwarmen respectievelijk af te koelen. Eén compartiment wordt hierbij alternerend door één fluïdumstroom opgewarmd en door een andere fluïdumstroom afgekoeld, waarbij de tussentijds opgeslagen warmte van de ene fluïdumstroom op de andere fluïdumstroom wordt overgedragen. Dergelijke regeneratieve warmtewisselaars kunnen zowel van het statische als roterende type zijn.Such regenerative heat exchangers are generally known and are used in many areas to achieve an increase in efficiency and energy savings. With the aid of such a regenerative heat exchanger, the residual heat or residual cold contained in a fluid flow can be used to heat or cool another fluid flow (or other part of the same fluid flow). One compartment is here alternately heated by one fluid flow and cooled by another fluid flow, whereby the intermediate stored heat is transferred from one fluid flow to the other fluid flow. Such regenerative heat exchangers can be of either the static or rotary type.
Bij gebruik van gasvormige media waarin een damp is opgenomen, kan hierbij in de warmtewisselaar neerslag van vloeistof en/of aanzetting van vast materiaal optreden. Wanneer bijvoorbeeld omgevingslucht wordt gebruikt, zal gemakkelijk condensvorming en bevriezing in de warmtewisselaar optreden. Het gevolg hiervan is dat de warmtewisselaar dichtslibt, hetgeen leidt tot drukverliezen en soms verstopping van de warmtewisselaar.When using gaseous media in which a vapor is included, precipitation of liquid and / or solid material formation can occur in the heat exchanger. For example, when ambient air is used, condensation and freezing will easily occur in the heat exchanger. The consequence of this is that the heat exchanger clogs up, which leads to pressure losses and sometimes clogging of the heat exchanger.
Het doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een regeneratieve warmtewisselaar, die voornoemde nadelen niet vertoont. In het bijzonder is het doel van de onderhavige uitvinding het verschaffen van een regeneratieve warmtewisselaar met goede warmte-overdrachtseigen-schappen, waarmee vocht of damp aan de ene fluïdumstroom is te onttrekken en aan de andere fluïdumstroom is over te dragen.The object of the present invention is to provide a regenerative heat exchanger which does not have the above-mentioned drawbacks. In particular, the object of the present invention is to provide a regenerative heat exchanger with good heat transfer properties, with which moisture or vapor can be extracted from one fluid flow and transferred to the other fluid flow.
Dit doel wordt volgens de uitvinding bereikt doordat het ten minste ene compartiment is voorzien van een bed met deeltjesvormige materiaal. Een dergelijke deeltjesvormig materiaal biedt een relatief groot oppervlak voor warmte-uitwisseling en dampuitwisseling.This object is achieved according to the invention in that the at least one compartment is provided with a bed with particulate material. Such a particulate material provides a relatively large area for heat exchange and vapor exchange.
Het is hierbij volgens de uitvinding in het bijzonder voordelig wanneer de verhouding van het volume aan deeltjesvormig materiaal tot het door het bed ingenomen volume tussen 0,2 en 0,8 ligt. Bij een dergelijke verhouding is een goede doorstroming van het bed en tegelijk een goede uitwisseling van warmte en damp te realiseren.According to the invention it is particularly advantageous here if the ratio of the volume of particulate material to the volume occupied by the bed is between 0.2 and 0.8. With such a ratio, a good flow of the bed and at the same time a good exchange of heat and vapor can be realized.
Voor een voldoende groot warmte-uitwisselingsoppervlak is het volgens de uitvinding voordelig gebleken wanneer de equivalente diameter D van de van de deeltjes van het deeltjesvormige materiaal tussen 1 en 25 mm ligt. De equivalente diameter D is hierbij gedefinieerd alsAccording to the invention, it has been found advantageous for a sufficiently large heat exchange surface when the equivalent diameter D of the particles of the particulate material is between 1 and 25 mm. The equivalent diameter D is hereby defined as
waarin V het volume van een deeltje is.where V is the volume of a particle.
In het bijzonder met bolvormige deeltjes zijn zeer goede resultaten te bereiken.Very good results can be achieved in particular with spherical particles.
Als ontwerpeis voor een goed functionerende regeneratieve warmtewisselaar volgens de uitvinding kan worden gehanteerd, dat de fysische eigenschappen van het deeltjesvormige materiaal, de equivalente diameter van het deeltjesvormige materiaal, en de dimensies van de warmtewisselaar moeten voldoen aan de volgende relatie:As a design requirement for a properly functioning regenerative heat exchanger according to the invention, it can be taken that the physical properties of the particulate material, the equivalent diameter of the particulate material, and the dimensions of the heat exchanger must comply with the following relationship:
waarin A = totaal warmtewisselend oppervlak van de deeltjes in één com partiment, in m2 D = gemiddelde equivalente diameter van de deeltjes in mwhere A = total heat exchanging area of the particles in one compartment, in m2 D = average equivalent diameter of the particles in m
λ = warmtegeleidingscoëfficiënt deeltjes in W/mKλ = heat conductivity coefficient of particles in W / mK
mlucht = massastroom lucht in kg/sm air = mass flow of air in kg / s
Cp = soortelijke warmte lucht in J/KgKCp = specific heat air in J / KgK
L = lengte bed in m.L = bed length in m.
Op basis van de voorgaande formule zijn vele soorten materiaal als deeltjesvormig materiaal bruikbaar. Het is echter volgens de uitvinding in het bijzonder voordelig wanneer het deeltjesvormige materiaal één of meer van de volgende materialen omvat: keramisch materiaal, glas, en/of hygroscopisch materiaal. De deeltjes kunnen hierbij op zich uit één of meer van deze materialen zijn samengesteld, maar ook is het denkbaar, het bed op te bouwen uit een mengsel van verschillende deeltjes, bijvoorbeeld een mengsel van glasdeeltjes en keramische deeltjes.On the basis of the previous formula, many types of material can be used as particulate material. However, according to the invention it is particularly advantageous if the particulate material comprises one or more of the following materials: ceramic material, glass, and / or hygroscopic material. The particles can be composed per se of one or more of these materials, but it is also conceivable to construct the bed from a mixture of different particles, for example a mixture of glass particles and ceramic particles.
Volgens een voordelige uitvoeringsvorm, waarbij de regeneratieve warmtewisselaar wisselmiddelen omvat om het ene compartiment altererend te kunnen opnemen in het ene of het andere leidingstelsel, omvat de regeneratieve warmtewisselaar twee compartimenten, die gelijktijdig zijn op te nemen in het ene respectievelijk het andere leidingstelsel. Een dergelijke regeneratieve warmtewisselaar kan in hoofdzaak continu bedreven worden, waarbij het deeltjesvormige materiaal in het ene compartiment warmte van de passerende fluïdumstroom opneemt, terwijl in het andere compartiment door het deeltjesvormige materiaal warmte aan de daar passerende fluïdumstroom wordt afgegeven. Zodra het deeltjesvormige materiaal in het ene compartiment voldoende warmte heeft opgenomen en het deeltjes-vormige materiaal in het andere compartiment zijn warmte heeft afgegeven, kunnen de twee fluïdumstromen en de twee compartimenten ten opzichte van elkaar verwisseld worden. Dit alternerende proces kan vervolgens steeds opnieuw herhaald worden.According to an advantageous embodiment, wherein the regenerative heat exchanger comprises exchange means for alternately accommodating one compartment in one or the other pipe system, the regenerative heat exchanger comprises two compartments, which can simultaneously be accommodated in one and the other pipe system. Such a regenerative heat exchanger can be operated substantially continuously, with the particulate material in one compartment absorbing heat from the passing fluid stream, while in the other compartment, the particulate material gives off heat to the passing fluid stream. As soon as the particulate material in one compartment has absorbed sufficient heat and the particulate material in the other compartment has given off its heat, the two fluid flows and the two compartments can be exchanged with respect to each other. This alternating process can then be repeated over and over again.
De uitvinding heeft verder betrekking op een zogenaamde warmtepomp voor het verwarmen van een doelruimte, omvattende een regeneratieve warmtewisselaar volgens de uitvinding, waarbij de warmtepomp wordt gekenmerkt doordat deze expansiemiddelen en eerste compressiemiddelen omvat, doordat de regeneratieve warmtewisselaar enerzijds is opgenomen in een zich vanaf de uitlaat van de expansiemiddelen naar de inlaat van de eerste compressiemiddelen uitstrekkend tussen-leidingstelsel en anderzijds is opgenomen in een vanaf de doelruimte komend, in in hoofdzaak open verbinding hiermee staand retour-leidingstelsel, en doordat de uitlaatzijde van de eerste compressiemiddelen in in hoofdzaak open verbinding met de doelruimte staat. Een dergelijke warmtepomp is te bedrijven met lucht als fluïdum, waarbij dichtslibbing van de regeneratieve warmtewisselaar ten gevolge van dampneerslag en/of bevriezing wordt verhinderd.The invention furthermore relates to a so-called heat pump for heating a target space, comprising a regenerative heat exchanger according to the invention, the heat pump being characterized in that it comprises expansion means and first compression means, in that the regenerative heat exchanger is included on the one hand in an area extending from the outlet from the expansion means to the inlet of the first compression means extending intermediate pipe system and, on the other hand, is included in a return pipe system coming from the target space, in substantially open connection with it, and in that the outlet side of the first compression means in substantially open connection with the target space. Such a heat pump can be operated with air as the fluid, whereby clogging of the regenerative heat exchanger due to vapor deposition and / or freezing is prevented.
De uitvinding heeft verder betrekking op een koelinrichting voor het koelen van een doelruimte, waarbij de regeneratieve warmtewisselaar volgens de uitvinding zich op bijzonder voordelige wijze laat toepassen. Een dergelijke koelinrichting wordt gekenmerkt, doordat de koelinrichting expansiemiddelen en eerste compressiemiddelen omvat, doordat de regeneratieve warmtewisselaar enerzijds is opgenomen in een zich vanaf de uitlaat van de eerste compressiemiddelen naar de inlaat van de expansiemiddelen uitstrekkend tussen-leidingstelsel, en anderzijds is opgenomen in een vanaf de doelruimte komend, in in hoofdzaak open verbinding hiermee staand retour-leidingstelsel, en doordat de uitlaatzijde van de expansie-middelen in in hoofdzaak open verbinding met de doelruimte staat. De doelruimte kan hierbij bijvoorbeeld een vriescel of koelcel voor het bewaren van etenswaren zijn. Met een dergelijke, van een regeneratieve warmtewisselaar volgens de uitvinding voorziene koelinrichting zijn energetisch goede rendementen realiseerbaar, terwijl de te koelen doelruimte ten gevolge van het hierin inblazen van gekoelde lucht op gelijkmatige wijze kan worden gekoeld. Als koelmedium laat zich hierbij lucht toepassen, waarbij door toepassing van de regeneratieve warmtewisselaar volgens de uitvinding dichtslibbing of verstopping van de koelinrichting ten gevolge van condens- of ijsvorming wordt verhinderd.The invention further relates to a cooling device for cooling a target room, wherein the regenerative heat exchanger according to the invention can be used in a particularly advantageous manner. Such a cooling device is characterized in that the cooling device comprises expansion means and first compression means, in that the regenerative heat exchanger is, on the one hand, contained in an intermediate pipe system extending from the outlet of the first compression means to the inlet of the expansion means, and on the other hand, it is included in a entering the target space, in a substantially open connection with the return pipe system, and in that the outlet side of the expansion means is in substantially open connection with the target space. The target space can be, for example, a freezer room or cold store for storing food. With such a cooling device provided with a regenerative heat exchanger according to the invention, energetically good efficiencies can be realized, while the target space to be cooled can be cooled evenly as a result of blowing in cooled air. Air can be used as the cooling medium, whereby the use of the regenerative heat exchanger according to the invention prevents silting up or blockage of the cooling device as a result of condensation or ice formation.
Volgens een energetisch gunstige uitvoeringsvorm omvat de koelinrichting of warmtepomp verdere compressiemiddelen, waarvan de uitlaat, eventueel via een met de omgeving warmte uitwisselende warmtewisselaar, is verbonden met de inlaat van de eerste compressiemiddelen. Op voordelige wijze omvatten de eerste compressiemiddelen en de expansiemiddelen hierbij elk een rotor, waarbij beide rotoren via een gemeenschappelijke as aandrijfbaar zijn. Een dergelijke gecombineerde compressie-expansie-eenheid (een zogenaamde turbocharger) werkt in het algemeen optimaal bij toerentallen waarbij het praktisch niet uitvoerbaar is om de benodigde arbeid direct aan de gemeenschappelijke as toe te voeren. Deze extra benodigde arbeid is toe te voeren door middel van de verdere compressiemiddelen.According to an energetically favorable embodiment, the cooling device or heat pump comprises further compression means, the outlet of which, possibly via a heat exchanger exchanging heat with the environment, is connected to the inlet of the first compression means. Advantageously, the first compression means and the expansion means each comprise a rotor, the two rotors being drivable via a common shaft. Such a combined compression expansion unit (a so-called turbocharger) generally works optimally at speeds where it is practically not feasible to supply the required work directly to the common shaft. This additional required labor can be supplied by means of the further compression means.
In die gevallen waarbij het ongewenst is omgevingslucht direct in de doelruimte in te brengen, is het volgens de uitvinding voordelig wanneer het retour-leidingsstelsel zich vanaf de uitlaatzijde van de regeneratieve warmtewisselaar uitstrekt tot aan de inlaat van de compressiemiddelen in het geval van een koelinrichting of tot aan de inlaat van de expansiemiddelen in het geval van een warmtepomp. De inlaat van de compressiemiddelen of expansiemiddelen zuigt hierbij niet direct omgevingslucht aan, maar via de regeneratieve warmtewisselaar uit de doelruimte afgevoerde lucht. Voor een goede beheersing van dit proces vindt de terugkoppeling vanaf de regeneratieve warmtewisselaar naar de inlaat van de compressiemiddelen of expansiemiddelen plaats via een verdere warmtewisselaar.In those cases where it is undesirable to introduce ambient air directly into the target space, it is advantageous according to the invention if the return pipe system extends from the outlet side of the regenerative heat exchanger to the inlet of the compression means in the case of a cooling device or up to the inlet of the expansion means in the case of a heat pump. The inlet of the compression means or expansion means does not directly draw in ambient air, but air extracted from the target room via the regenerative heat exchanger. For good control of this process, the feedback from the regenerative heat exchanger to the inlet of the compression means or expansion means takes place via a further heat exchanger.
De regeneratieve warmtewisselaar volgens de uitvinding laat zich volgens de uitvinding verder op zeer voordelige wijze toepassen bij een koelinrichting of warmtepomp voor het koelen respectievelijk verwarmen van een doelruimte, waarbij de doelruimte bij voorkeur in open verbinding staat met de koelinrichting respectievelijk warmtepomp.According to the invention, the regenerative heat exchanger according to the invention can be used very advantageously in a cooling device or heat pump for cooling or heating a target space, the target space preferably being in open connection with the cooling device or heat pump, respectively.
De uitvinding heeft verder betrekking op een werkwijze voor het uitwisselen van warmte, waarbij alternerend een eerste en een tweede fluïdumstroom, zoals lucht, door of over een bed met deeltjesvormig materiaal worden geleid, waarbij de eerste fluïdumstroom relatief warm en vochtig is, en warmte en vocht aan het deeltjesvormige materiaal afgeeft, en waarbij de tweede fluïdumstroom relatief koud en droog is, en warmte en vocht van het bed opneemt en mee afvoert. Met behulp van een dergelijke werkwijze is een goede warmte- en dampuitwisseling tussen twee fluïdumstromen te realiseren, welke uitwisselingen te verbeteren zijn door gebruikmaking van het eerder beschreven deeltjesvormige materiaal.The invention further relates to a method of exchanging heat, wherein a first and a second fluid flow, such as air, are alternately passed through or over a bed of particulate material, the first fluid flow being relatively warm and humid, and heat and releases moisture to the particulate material, and wherein the second fluid flow is relatively cold and dry, and absorbs and dissipates heat and moisture from the bed. Using such a method a good heat and vapor exchange between two fluid flows can be realized, which exchanges can be improved by using the previously described particulate material.
Ten einde lekken van fluïdum vanuit de doelruimte naar de omgeving toe tegen te gaan, is het volgens de uitvinding voordelig wanneer de koelinrichting of warmtepomp volgens de uitvinding zodanig wordt bedreven, dat de druk in de doelruimte in hoofdzaak gelijk wordt gehouden aan de omgevingsdruk.In order to prevent leakage of fluid from the target space to the environment, it is advantageous according to the invention if the cooling device or heat pump according to the invention is operated in such a way that the pressure in the target space is kept substantially equal to the ambient pressure.
De temperatuur of capaciteit van een koelinrichting of warmtepomp volgens de uitvinding laten zich wanneer de compressiemiddelen een rotor omvatten op voordelige wijze regelen door het toerental van de rotor te regelen.When the compression means comprise a rotor, the temperature or capacity of a cooling device or heat pump according to the invention can be advantageously controlled by controlling the speed of the rotor.
De uitvinding heeft verder betrekking op een werkwijze voor het koelen van een doelruimte met gebruikmaking van een regeneratieve warmtewisselaar volgens de uitvinding. Een dergelijke werkwijze omvat de volgende stappen: het vanuit de atmosfeer aanzuigen van lucht, het in ten minste één trap verdichten van deze lucht, waarbij de druk en temperatuur van de lucht toenemen, het door een regeneratieve warmtewisselaar volgens één der conclusies 1-9 leiden vein de gecomprimeerde lucht, waarbij de gecomprimeerde lucht wordt gekoeld en zonodig van vocht wordt ontdaan, het laten expanderen van de in de regeneratieve warmtewisselaar gekoelde en ontvochtigde lucht, het aan de te koelen ruimte toevoeren van de geëxpandeerde lucht, het vanuit de te koelen ruimte aanzuigen van lucht, het door de regeneratieve warmtewisselaar leiden van de uit de te koelen ruimte aangezogen lucht, waarbij deze lucht wordt verwarmd en eventueel vocht opneemt.The invention further relates to a method for cooling a target space using a regenerative heat exchanger according to the invention. Such a method comprises the following steps: drawing air from the atmosphere, densifying this air in at least one stage, the pressure and temperature of the air increasing, passing it through a regenerative heat exchanger according to any one of claims 1-9 fin the compressed air, whereby the compressed air is cooled and, if necessary, dehumidified, expanding the air cooled and dehumidified in the regenerative heat exchanger, supplying the expanded air to the space to be cooled, and from the space to be cooled drawing in air, passing the air drawn in from the space to be cooled through the regenerative heat exchanger, this air being heated and possibly absorbing moisture.
Tevens heeft de uitvinding betrekking op een werkwijze voor het verwarmen van een doelruimte met gebruikmaking van de regeneratieve warm- tewisselaar volgens de uitvinding. Een dergelijke werkwijze omvat de volgende stappen: - het vanuit de atmosfeer aanzuigen van lucht, - het in ten minste één trap expanderen van deze lucht, waarbij de druk en de temperatuur van de lucht afnemen, - het door een regeneratieve warmtewisselaar volgens één der conclusies 1-9 leiden van de geëxpandeerde lucht, waarbij de geëexpandeer-de lucht wordt verwarmd en eventueel wordt bevochtigd, - het in ten minste één trap verdichten van de in de regeneratieve warmtewisselaar verwarmde en eventueel bevochtigde lucht, het aan de te verwarmen ruimte toevoeren van de verdichte lucht, het vanuit de te verwarmen ruimte aanzuigen van lucht, - het door de regeneratieve warmtewisselaar leiden van de uit de te verwarmen ruimte aangezogen lucht, waarbij deze lucht wordt afge-koeld en eventueel vocht afstaat.The invention also relates to a method for heating a target room using the regenerative heat exchanger according to the invention. Such a method comprises the following steps: - drawing in air from the atmosphere, - expanding this air in at least one stage, the pressure and temperature of the air decreasing, - passing it through a regenerative heat exchanger according to one of the claims. 1-9 directing the expanded air, whereby the expanded air is heated and possibly humidified, - compacting the air heated and optionally humidified in the regenerative heat exchanger in at least one stage, supplying the space to be heated the compressed air, drawing in air from the space to be heated, - passing the air drawn in from the space to be heated through the regenerative heat exchanger, this air being cooled and any moisture being released.
Eventueel kan de verdichting van de lucht bij deze werkwijzen in twee of meer trappen plaatsvinden, waarbij eventueel de verdichte lucht tussen twee trappen in een warmtewisselaar wordt gekoeld met omgevingslucht in het geval van een werkwijze voor koelen van een doelruimte.Optionally, the densification of the air in these methods may take place in two or more stages, optionally the densified air between two stages is cooled in a heat exchanger with ambient air in the case of a target space cooling method.
Om lekstromen tegen te gaan, is het bij de werkwijzen volgens de uitvinding voordelig wanneer de druk in de doelruimte in hoofdzaak gelijk wordt gehouden aan de atmosferische druk.In order to counteract leakage currents, it is advantageous in the methods according to the invention if the pressure in the target space is kept substantially equal to the atmospheric pressure.
De koeltemperatuur of koelcapaciteit laten zich op voordelige wijze regelen door het luchtdebiet in de eerste verdichtingstrap te regelen.The cooling temperature or cooling capacity can be advantageously controlled by controlling the air flow rate in the first compaction stage.
De uitvinding zal in het navolgende aan de hand van enkele in de tekening weergegeven uitvoeringsvoorbeelden nader worden toegelicht. Hierin toont:The invention will be explained in more detail below with reference to some exemplary embodiments shown in the drawing. Herein shows:
Fig. la een schematisch aanzicht van een koelinrichting volgens de uitvinding;Fig. la shows a schematic view of a cooling device according to the invention;
Fig. lb een schematisch aanzicht van een zogenaamde warmtepomp volgens de uitvinding;Fig. 1b shows a schematic view of a so-called heat pump according to the invention;
Fig. 2a een koelinrichting volgens een verdere uitvoeringsvorm van de uitvinding;Fig. 2a a cooling device according to a further embodiment of the invention;
Fig. 2b een warmtepomp volgens een verdere uitvoeringsvorm van de uitvinding;Fig. 2b a heat pump according to a further embodiment of the invention;
Fig. 3 op schematische wijze een regeneratieve warmtewisselaar volgens de uitvinding van het zogenaamde statische type, enFig. 3 schematically a regenerative heat exchanger according to the invention of the so-called static type, and
Fig. 4 op schematische wijze een regeneratieve warmtewisselaar volgens de uitvinding van het zogenaamde roterende type.Fig. 4 schematically a regenerative heat exchanger according to the invention of the so-called rotary type.
In Fig. la is met ononderbroken lijnen op schematische wijze een zogenaamde tweezijdig open koelinrichting 30 volgens de uitvinding weergegeven. De gehele Fig. la, dat wil zeggen het gedeelte met ononderbroken lijnen en het gedeelte met streep-stippel-lijnen geeft een zogenaamde halfgesloten koelinrichting 30 volgens de uitvinding weer.In FIG. 1a is a schematic representation of a so-called two-sided open cooling device 30 according to the invention with continuous lines. The entire Fig. 1a, i.e. the solid line portion and the dash-dotted line portion, represents a so-called semi-closed cooling device 30 according to the invention.
In Fig. lb is een twee-zijdig open warmtepomp 20 volgens de uitvinding weergegeven.In FIG. 1b shows a two-sided open heat pump 20 according to the invention.
De koelinrichting 30 en de warmtepomp 20 werken volgens het Joule-proces, dat in zijn eenvoudigste vorm bestaat uit een adiabatische com-pressie-stap, een isobare warmtewisselings-stap en een adiabatische ex-pansie-stap.The cooling device 30 and the heat pump 20 operate according to the Joule process, which in its simplest form consists of an adiabatic compression step, an isobaric heat exchange step and an adiabatic expansion step.
De twee-zijdig open koelinrichting 30 volgens Fig. la werkt als volgt:The two-sided open cooling device 30 according to FIG. la works as follows:
Via inlaat 51 wordt uit de omgeving (atmosfeer) uitgezogen lucht naar een compressor 32 geleid. De lucht wordt in de compressor 32 verdicht, waarbij de druk en temperatuur van de lucht toenemen. Vervolgens wordt de verdichte lucht via een tussen-leidingstelsel 6,7. waarin een aan de hand van Fig. 3 te beschrijven regeneratieve warmtewisselaar is opgenomen, toegevoerd aan een expander 31 (expansie-inrichting). In de expander 31 vindt expansie van de lucht plaats, waarbij de druk en temperatuur van de lucht afnemen. Via leiding 46 wordt de geëxpandeerde, gekoelde lucht aan de te koelen doelruimte 34 toegevoegd. Deze te koelen doelruimte 3^ kan een in hoofdzaak afgesloten ruimte, zoals een koelcel of vriescel zijn. De gekoelde lucht stroomt vanaf leiding 46 vrij de koelruimte 3^ binnen. De toegevoerde koude lucht zal zich hierbij in de doelruimte verspreiden, waardoor een gelijkmatige koeling van de doelruimte 34 te realiseren is. Vanuit de doelruimte 3^ wordt via retour-leidingstelsel 4,5 nog relatief koude of koele lucht uit de doelruimte 3^ afgevoerd. Alvorens deze nog relatief koude of koele lucht vrijelijk in de omgeving wegstroomt, wordt deze door de regeneratieve warmtewisselaar heengeleid voor warmte- en vochtuitwisseling met de naar de doelruimte 3^ toe te voeren luchtstroom. De via het retour-leidingstelsel 4,5 uit de doelruimte afgevoerde lucht neemt hierbij warmte en vocht van de naar de doelruimte 3^ toe te voeren lucht op. In die gevallen waarbij het ongewenst is omgevingslucht direct in de doelruimte in te brengen, is het volgens de uitvinding voordelig de leiding 5 via leidingen 47,48 met de inlaat 51 te verbinden, waarbij in leidingen 47 en 48 bijvoorkeur een warmtewisselaar 50 wordt opgenomen. De via leiding 51 aan de compressor 32 toegevoerde lucht zal nu niet direct vanuit de omgeving worden aangezogen maar via leidingen 48, 47, 5 en 4 vanuit de doelruimte 34.Air extracted from the environment (atmosphere) is fed to a compressor 32 via inlet 51. The air is compacted in the compressor 32, increasing the pressure and temperature of the air. The compacted air is then supplied via an intermediate pipe system 6.7. wherein a reference to FIG. 3 to describe a regenerative heat exchanger supplied to an expander 31 (expander). Expansion of the air takes place in the expander 31, whereby the pressure and temperature of the air decrease. The expanded, cooled air is added to the target space 34 to be cooled via line 46. This target space 3 to be cooled can be a substantially enclosed space, such as a cold store or freezer room. The cooled air flows freely from line 46 into the cooling space 3 ^. The supplied cold air will hereby spread in the target space, so that an even cooling of the target space 34 can be realized. Relatively cold or cool air is exhausted from the target space 3 ^ via return pipe system 4,5. Before this relatively cold or cool air flows freely into the environment, it is passed through the regenerative heat exchanger for heat and moisture exchange with the air flow to be supplied to the target space. The air discharged from the target space via the return pipe system 4,5 absorbs heat and moisture from the air to be supplied to the target space. In those cases where it is undesirable to introduce ambient air directly into the target space, it is advantageous according to the invention to connect the pipe 5 to the inlet 51 via pipes 47, 48, whereby a heat exchanger 50 is preferably included in pipes 47 and 48. The air supplied to the compressor 32 via line 51 will now not be drawn in directly from the environment, but via lines 48, 47, 5 and 4 from the target space 34.
In Fig. lb is op schematische wijze een zogenaamde warmtepomp volgens de uitvinding weergegeven. De werking van deze warmtepomp is in het kort als volgt:In FIG. 1b a so-called heat pump according to the invention is schematically shown. The operation of this heat pump is briefly as follows:
Via leiding 25 wordt vanuit de omgeving lucht aangezogen. Deze lucht wordt in een expander 22 tot expansie gebracht. De druk en temperatuur van de lucht nemen hierbij af. Vervolgens wordt de lucht via tussen-lei-dingstel 6, 1, waarin een aan de hemd van Fig. 3 te beschrijven regeneratieve warmtewisselaar is opgenomen, aan een compressie-inrichting 23 toegevoerd. In de regeneratieve warmtewisselaar wordt de temperatuur van de lucht verhoogd, terwijl de druk in hoofdzaak gelijk zal blijven. Aangekomen in de compressor 23 wordt de lucht gecomprimeerd, waarbij de druk en temperatuur toenemen. Vervolgens wordt de warme lucht via leiding 24 aan de te verwarmen doelruimte 21 toegevoerd. De verwarmde lucht stroomt hierbij in hoofdzaak vrijelijk de doelruimte 21 binnen, waardoor een gelijkmatige en efficiënte verwarming van de ruimte mogelijk wordt. Uit deze doelruimte 21 wordt via retour-leidingstelsel 4, 5 lucht afgevoerd, welke, alvorens via leiding 5 in de vrije ruimte te stromen, door de regeneratieve warmtewisselaar 1 wordt geleid om de via het tussen-lei-dingstelsel 6, 7 naar de doelruimte 21 toe te voeren lucht voor te verwarmen .Air is drawn in from the environment via line 25. This air is expanded in an expander 22. The pressure and temperature of the air decrease. The air is then blown via intermediate pipe set 6, 1, in which one on the shirt of FIG. 3, a regenerative heat exchanger to be described is included, supplied to a compression device 23. In the regenerative heat exchanger, the temperature of the air is increased, while the pressure will remain essentially the same. Arriving in the compressor 23, the air is compressed, the pressure and temperature increasing. The warm air is then supplied via line 24 to the target space 21 to be heated. The heated air hereby flows freely freely into the target space 21, enabling uniform and efficient heating of the space. Air is exhausted from this target space 21 via return pipe system 4, 5, which, before flowing into free space via pipe 5, is led through the regenerative heat exchanger 1 in order to pass through the intermediate pipe system 6, 7 to the target room. 21 preheat supplied air.
In die gevallen waarbij het ongewenst is omgevingslucht direct in de doelruimte in te brengen, is het volgens de uitvinding voordelig leiding 5 en leiding 25 met elkaar te verbinden, zodat de warmtepomp 20, 29 aan deze zijde gesloten wordt.In those cases where it is undesirable to introduce ambient air directly into the target space, it is advantageous according to the invention to connect pipe 5 and pipe 25 to each other, so that the heat pump 20, 29 is closed on this side.
Fig. 2a toont een andere uitvoeringsvorm van een koelinrichting volgens de uitvinding. Deze koelinrichting 40 volgens Fig. 2a komt in grote lijnen overeen met de koelinrichting 30 volgens Fig. la. Het verschil is in hoofdzaak, dat bij de koelinrichting 40 volgens Fig. 2a de compressie in twee trappen plaatsvindt. Er is sprake van een eerste compressietrap, die plaatsvindt in de verdere compressiemiddelen 4l, en van een tweede compressietrap, welke plaatsvindt in de eerste compressiemiddelen 33* Hierbij vindt tussen de twee trappen bij voorkeur een tussenkoeling plaats door middel van een warmtewisselaar 43. welke is opgenomen in het leidingstelsel 42, 44 tussen de twee compressoren 4l en 33· In deze warmtewisselaar 43 wordt de door het leidingstelsel 42, 44 geleide lucht gekoeld met behulp van omgevingslucht, die via leiding 49 aan de warmtewisselaar 43 wordt toegevoerd, en via leiding 57 weer vanuit de warmtewisse laar 43 naar de omgeving wordt afgevoerd. De compressor 33 en de expander 3i vormen hier een zogenaamde turbo-charger, die door een gemeenschappelijke as 45 wordt aangedreven. Dergelijke turbo-chargers draaien in het algemeen optimaal bij toerentallen van 50.000 è 150.000 omwentelingen/mi-nuut. De extra compressor 4l maakt het hierbij mogelijk dat voldoende arbeid is toe te voeren.Fig. 2a shows another embodiment of a cooling device according to the invention. This cooling device 40 according to FIG. 2a largely corresponds to the cooling device 30 according to FIG. la. The difference is mainly that with the cooling device 40 according to FIG. 2a the compression takes place in two stages. There is talk of a first compression stage, which takes place in the further compression means 41, and of a second compression stage, which takes place in the first compression means 33 *. Preferably, an intermediate cooling takes place between the two stages by means of a heat exchanger 43. incorporated in the pipe system 42, 44 between the two compressors 41 and 33 · In this heat exchanger 43, the air conducted through the pipe system 42, 44 is cooled by means of ambient air, which is supplied via pipe 49 to the heat exchanger 43, and via pipe 57 is again discharged from the heat exchanger 43 to the environment. The compressor 33 and the expander 3i here form a so-called turbo charger, which is driven by a common shaft 45. Such turbo chargers generally run optimally at speeds of 50,000 to 150,000 revolutions / minute. The additional compressor 41 makes it possible to supply sufficient work.
Het zal duidelijk zijn dat ook de koelinrichting 40 is om te vormen tot een zogenaamde half-gesloten koelinrichting, door uitlaat 5 van de regeneratieve warmtewisselaar 1 te verbinden met inlaat 51 van de compressor 4l, waarbij in deze verbinding bijvoorkeur ook een warmtewisselaar wordt opgenomen.It will be clear that the cooling device 40 can also be converted into a so-called semi-closed cooling device, by connecting outlet 5 of the regenerative heat exchanger 1 to inlet 51 of the compressor 41, preferably also including a heat exchanger in this connection.
Lekstromen kunnen worden tegengegaan door de druk in de te koelen ruimte in hoofdzaak gelijk te houden aan de omgevingsdruk. Dit is te realiseren door compressiemiddelen op te nemen in de luchtstroom die de doelruimte verlaat. Bij voorkeur bevinden deze compressiemiddelen zich in leiding 5· De regeling voor deze compressiemiddelen kan worden gebaseerd op het drukverschil tussen de omgeving en de doelruimte of op de volu-medebieten in de leidingstelsels 4, 5 en 51. 42, 44, 6, 7. 46.Leakage currents can be prevented by keeping the pressure in the space to be cooled substantially equal to the ambient pressure. This can be achieved by including compression means in the airflow that leaves the target room. Preferably, these compression means are located in line 5. The control for these compression means can be based on the pressure difference between the environment and the target space or on the volume flows in the pipe systems 4, 5 and 51. 42, 44, 6, 7. 46.
De koeltemperatuur of het koelvermogen van een koelinrichting 40 volgens Fig. 2a laat zich op voordelige wijze regelen door het toerdebiet van de compressor 4l te regelen, bijvoorbeeld door middel van een toeren-regeling voor een rotor.The cooling temperature or the cooling capacity of a cooling device 40 according to FIG. 2a can be controlled in an advantageous manner by controlling the speed flow of the compressor 41, for example by means of a speed control for a rotor.
Fig. 2b toont een andere uitvoeringsvorm van een warmtepomp volgens de uitvinding. Deze warmtepomp 29 volgens Fig. 2b komt in grote lijnen overeen met de warmtepomp 20 volgens Fig. lb. Het verschil is in hoofdzaak, dat bij de warmtepomp 29 volgens Fig. 2b de compressie in twee trappen plaatsvindt. Er is sprake van een eerste compressietrap, die plaatsvindt in de verdere compressiemiddelen 26, en van een tweede compressietrap, welke plaatsvindt in de eerste compressiemiddelen 23· Een tussentijds koelen of verwarmen tussen de compressietrappen, zoals bij de koelinrichting volgens Fig. 2a, is bij de warmtepomp 29 volgens Fig. 2b niet nodig. De compressor 23 en de expander 22 vormen, overeenkomstig de compressor 33 en de expander 31 van de koelinrichting 40 volgens Fig. 2a, een zogenaamde turbo-charger, die door een gemeenschappelijke as 28 wordt aangedreven. Zoals al uiteengezet, draaien dergelijke turbo-chargers in het algemeen optimaal bij toerentallen van 50.000 a 150.000 omwentelin-gen/minuut. De extra compressor 26 maakt het hierbij mogelijk dat voldoende arbeid is toe te voeren.Fig. 2b shows another embodiment of a heat pump according to the invention. This heat pump 29 according to FIG. 2b broadly corresponds to the heat pump 20 according to FIG. lb. The difference is mainly that with the heat pump 29 according to FIG. 2b the compression takes place in two stages. There is a first compression stage, which takes place in the further compression means 26, and a second compression stage, which takes place in the first compression means 23. An intermediate cooling or heating between the compression stages, as in the cooling device according to FIG. 2a, in the heat pump 29 of FIG. 2b not necessary. Compressor 23 and expander 22, corresponding to compressor 33 and expander 31, of cooling device 40 of FIG. 2a, a so-called turbo charger, which is driven by a common shaft 28. As already explained, such turbo chargers generally run optimally at speeds of from 50,000 to 150,000 revolutions / minute. The additional compressor 26 hereby enables sufficient work to be supplied.
Het zal duidelijk zijn dat ook de warmtepomp 29 zich laat omvormen tot een zogenaamde half-gesloten warmtepomp, door uitlaten 5 van de regeneratieve warmtewisselaar 1 te verbinden met inlaat 25 van de expander 22, waarbij in deze verbinding bijvoorkeur ook een warmtewisselaar wordt opgenomen.It will be clear that the heat pump 29 can also be converted into a so-called semi-closed heat pump, by connecting outlets 5 of the regenerative heat exchanger 1 to inlet 25 of the expander 22, preferably also including a heat exchanger in this connection.
Ook bij de warmtepomp 29 kunnen lekstromen worden tegengegaan door de druk in de te verwarmen ruimte 21 in hoofdzaak gelijk te houden aan de omgevingsdruk. Dit is te realiseren door compressiemiddelen, zoals een ventilator, op te nemen in de luchtstroom die de doelruimte 21 verlaat. Bij voorkeur vinden deze compressiemiddelen zich in leiding 5· De regeling voor deze compressiemiddelen kan worden gebaseerd op het drukverschil tussen de omgeving en de doelruimte 21 of op de volumedebieten in de leidingstelsels 4, 5 en 25. 6, 7. 27, 24.Leakage currents can also be prevented at the heat pump 29 by keeping the pressure in the space 21 to be heated substantially equal to the ambient pressure. This can be achieved by including compression means, such as a fan, in the air flow leaving the target space 21. Preferably, these compression means are located in line 5. The control for these compression means can be based on the pressure difference between the environment and the target space 21 or on the volume flow rates in the piping systems 4, 5 and 25. 6, 7. 27, 24.
De verwarmingstemperatuur of het verwarmingsvermogen van de warmtepomp 29 volgens Fig. 2b laat zich op voordelige wijze regelen door het luchtdebiet van de compressor 26 te regelen, bijvoorbeeld door middel van een toerenregeling voor een rotor.The heating temperature or the heating power of the heat pump 29 according to FIG. 2b can be advantageously controlled by controlling the air flow rate of the compressor 26, for example by means of a speed control for a rotor.
Fig. 3 toont een voorbeeld van een regeneratieve warmtewisselaar 1 volgens de uitvinding. Deze warmtewisselaar omvat twee compartimenten 2 en 3, die elk zijn voorzien van een gepakt bed van deeltjesvormig materiaal 10. Zoals weergegeven zijn de deeltjes 11 hiervan in hoofdzaak bolvormig, maar ook andersvormige, bijvoorbeeld onregelmatig gevormde, deeltjes zijn zeer wel denkbaar.Fig. 3 shows an example of a regenerative heat exchanger 1 according to the invention. This heat exchanger comprises two compartments 2 and 3, each of which is provided with a packed bed of particulate material 10. As shown, the particles 11 thereof are substantially spherical, but also other shaped, for instance irregularly shaped, particles are very conceivable.
De werking van de regeneratieve warmtewisselaar 1 kan als volgt worden omschreven:The operation of the regenerative heat exchanger 1 can be described as follows:
Naar de doelruimte 21, 34 toe te voeren fluïdum, zoals lucht, wordt via leiding 6 aan de regeneratieve warmtewisselaar toegevoerd, door middel van klep 9 naar het linker compartiment 3 geleid, door het zich hierin bevindende gepakte bed geleid en via klep 8 en leiding 7 in de richting van de doelruimte doorgevoerd. Vanuit de doelruimte afgevoerd fluïdum, zoals lucht, wordt via leiding 4 en klep 8 het rechter compartiment 2 ingeleid, door het gepakte bed van deeltjesvormig materiaal 10 geleid, en via klep 9 en leiding 5 uit de regeneratieve warmtewisselaar 1 afgevoerd. Door de standen van de kleppen 8 en 9 gelijktijdig over 90° te verdraaien naar de met streeplijnen weergegeven standen, wordt bewerkstelligd dat de naar de doelruimte toegaande fluïdumstroom door het rechter compartiment (in plaats van door het linker compartiment) wordt geleid, en dat de uit de doelruimte afgevoerde fluïdumstroom door het linker compartiment (in plaats van door het rechter compartiment) wordt geleid. Door dit verdraaien van de kleppen 8, 9 volgens een nader te bepalen regelmaat (dis afhankelijk zal zijn van onder meer de procesomstandigheden, de fysische eigenschappen van het deeltjesvormige materiaal, etc.) te laten plaatsvinden, wordt bewerkstelligd dat alternerend steeds het bed in het ene compartiment warmte opneemt, terwijl het bed in het andere compartiment warmte afgeeft.Fluid, such as air, to be supplied to the target space 21, 34 is supplied to the regenerative heat exchanger via line 6, is led through valve 9 to the left compartment 3, is passed through the packed bed located therein and through valve 8 and line 7 in the direction of the target area. Fluid, such as air, discharged from the target space, the right-hand compartment 2 is introduced via line 4 and valve 8, is passed through the packed bed of particulate material 10, and is discharged from the regenerative heat exchanger 1 via valve 9 and line 5. Rotating the positions of valves 8 and 9 simultaneously through 90 ° to the positions shown by dashed lines ensures that the fluid flow to the target space is directed through the right compartment (rather than the left compartment), and that the Fluid flow discharged from the target space is directed through the left compartment (instead of the right compartment). By having this rotation of the valves 8, 9 take place according to a regularity to be determined (which will depend on, inter alia, the process conditions, the physical properties of the particulate material, etc.), it is ensured that the bed in the one compartment absorbs heat, while the bed in the other gives off heat.
Gebleken is dat het bed van een dergelijk deeltjesvormig materiaal tevens zeer goed in staat is condens of neerslag, zoals vocht- of ijsafzetting, aan zich te binden en vervolgens aan de andere fluïdumstroom af te geven. Op deze wijze is één van de fluïdumstromen te ontvochtigen. In het bijzonder bij toepassing van een dergelijke regeneratieve warmtewisselaar in koelinrichtingen zijn hiermee grote voordelen te behalen. De aan de koelinrichting toe te voeren lucht wordt hierbij in de regeneratieve warmtewisselaar gelijktijdig gekoeld en ontvochtigd, waarbij het vocht na het omschakelen van de kleppen door de uit de koelruimte afgevoerde fluïdumstroom kan worden afgevoerd, terwijl de temperatuur van het deeltjesvormige materiaal gelijktijdig verlaagd wordt. Op deze wijze wordt voorkomen dat ten gevolge van vocht- en/of ijsafzetting de regeneratieve warmtewisselaar 1 verstopt raakt.It has been found that the bed of such a particulate material is also very well able to bind condensation or precipitate, such as moisture or ice deposits, and then to deliver it to the other fluid flow. In this way one of the fluid flows can be dehumidified. In particular when using such a regenerative heat exchanger in cooling devices, great advantages can be achieved with this. The air to be supplied to the cooling device is simultaneously cooled and dehumidified in the regenerative heat exchanger, the moisture being able to be removed after the valves have been switched through the fluid flow discharged from the cooling space, while the temperature of the particulate material is simultaneously lowered. In this way it is prevented that the regenerative heat exchanger 1 becomes clogged as a result of moisture and / or icing.
Een verder voordeel is dat de in de regeneratieve warmtewisselaar 1 ontvochtigde luchtstroom ook in verdere processtappen in een koelinrichting of warmtepomp geen vocht- of ijsafzetting zal vormen, zodat ook hier defect raken van de inrichting wordt tegengegaan.A further advantage is that the air flow dehumidified in the regenerative heat exchanger 1 will not form moisture or ice deposits in further process steps in a cooling device or heat pump, so that failure of the device is also prevented here.
Fig. 4 toont een regeneratieve warmtewisselaar 70 volgens de uitvinding van het zogenaamde roterende type. Deze regeneratieve warmtewisselaar 70 bestaat in hoofdzaak uit een cilinder 74, die is onderverdeeld in zich in langsrichting hiervan uitstrekkende compartimenten. De in Fig. 4 weergegeven cilinder 74 omvat drie compartimenten 71. 72 en 73. die zijn verkregen door in de cilinder 74 drie schotten 75. 76 en 77 aan te brengen, welke schotten bij de langshartlijn van de cilinder 74 aan elkaar zijn bevestigd. Elk aldus verkregen compartiment is gevuld met een bed 10 van deeltjesvormig materiaal 11. De cilinder 74 is roteerbaar rond as 77 opgesteld. Aan de kopse einden van de cilinder 74 zijn toevoerleidingen 4, 6 en afvoerleidingen 5. 7 aangebracht. De leidingen 4 en 5 maken hierbij deel uit van één leidingstelsel, terwijl de leidingen 6 en 7 deel uitmaken van een ander leidingstelsel. Door de cilinder rond zijn rota-tieas 77 te roteren, terwijl door de leidingstelsels 4, 5 respectievelijk 6, 7 fluïdum, bijvoorbeeld lucht, stroomt, wordt bewerkstelligd dat achtereenvolgens de verschillende compartimenten in het ene leidingstelsel (bijvoorbeeld 4, 5) of het andere leidingstelsel (bijvoorbeeld 6, 7) zijn opgenomen. Door de cilinder ik in drie of meer compartimenten onder te verdelen, is gemakkelijk te realiseren dat een compartiment slechts op één leidingstelsel tegelijk kan zijn aangesloten, zodat de fluïdumstromen uit de verschillende leidingstelsels zich niet direct met elkaar kunnen vermengen. De werking van de regeneratieve warmtewisselaar 70 is, zoals duidelijk zal zijn, voor het overige overeenkomstig de werking zoals deze aan de hand van Fig. 3 voor regeneratieve warmtewisselaar 1 is beschreven. Het zal dan ook duidelijk zijn dat de regeneratieve warmtewisselaar 1 uit de Fig. la, lb, 2a en 2b zonder meer is te vervangen door een regeneratieve warmtewisselaar 70 van het roterende type.Fig. 4 shows a regenerative heat exchanger 70 according to the invention of the so-called rotary type. This regenerative heat exchanger 70 mainly consists of a cylinder 74, which is divided into compartments extending in the longitudinal direction thereof. The in Fig. 4 cylinder 74 comprises three compartments 71, 72 and 73, which are obtained by arranging three partitions 75, 76 and 77 in the cylinder 74, which partitions are fastened together at the longitudinal axis of the cylinder 74. Each compartment thus obtained is filled with a bed 10 of particulate material 11. The cylinder 74 is rotatably disposed about axis 77. Supply lines 4, 6 and discharge lines 5.7 are arranged at the end ends of the cylinder 74. The pipes 4 and 5 are part of one pipe system, while the pipes 6 and 7 are part of another pipe system. Rotating the cylinder about its axis of rotation 77, while fluid, for example air, flows through the pipeline systems 4, 5 and 6, 7, respectively, ensures that the different compartments in one pipe system (for example 4, 5) or the other are successively piping system (e.g. 6, 7) are included. By dividing the cylinder I into three or more compartments, it is easy to realize that a compartment can only be connected to one pipe system at a time, so that the fluid flows from the different pipe systems cannot directly mix with each other. The operation of the regenerative heat exchanger 70, as will be clear, is otherwise similar to the operation as shown in FIG. 3 for regenerative heat exchanger 1 has been described. It will therefore be clear that the regenerative heat exchanger 1 of Figs. 1a, 1b, 2a and 2b can readily be replaced by a rotary type regenerative heat exchanger 70.
Het zal duidelijk zijn dat op de in Fig. 3 schematisch weergegeven regeneratieve warmtewisselaar vele varianten denkbaar zijn. Zo kan bijvoorbeeld toevoerleiding 6 een afvoerleiding zijn, waarbij dan afvoerlei-ding 7 een toevoerleiding wordt. Op overeenkomstige wijze is het mogelijk de stromingsrichting in de leidingen 4 en 5 o® te draaien. In plaats van de kleppen 8, 9 zijn ook vele andere wisselmiddelen voor het bewerkstelligen van het alternerend met de ene of andere fluïdumstroom doorstromen van de respectievelijke compartimenten denkbaar. Ook is een variant denkbaar, waarbij de regeneratieve warmtewisselaar één, bij voorkeur cilindrisch compartiment omvat, dat rond zijn as roteert. Het deeltjesvormig materiaal in dit compartiment wordt dan beurtelings blootgesteld aan de ene of de andere fluïdumstroom.It will be clear that on the in FIG. 3 schematically represented regenerative heat exchanger, many variants are conceivable. For example, supply line 6 can be a discharge line, with discharge line 7 then becoming a supply line. In a corresponding manner it is possible to turn the flow direction in the lines 4 and 5 o®. Instead of the valves 8, 9, many other alternating means for effecting the alternating flow of the respective compartments with one or another fluid flow are also conceivable. A variant is also conceivable, in which the regenerative heat exchanger comprises one, preferably cylindrical compartment, which rotates about its axis. The particulate material in this compartment is then alternately exposed to one or the other fluid flow.
Ook op de in de Figuren la, lb en Fig. 2 weergegeven warmtepomp en koelinrichtingen zijn vele varianten denkbaar. Zo kunnen nog warmtewisselaars, compressoren, expanders, etc. worden voorgeschakeld, tussengescha-keld of nageschakeld. Dergelijke inrichtingen dienen in hun eenvoudigste vorm ten minste één expansie-inrichting, ten minste één compressie-in-richting, en ten minste één tussen een compressie-inrichting en expansie-inrichting aangebrachte regeneratieve warmtewisselaar te omvatten.Also on the in Figs 1a, 1b and Figs. 2 heat pump and cooling devices shown, many variants are conceivable. For example, heat exchangers, compressors, expanders, etc. can still be upstream, intermediate or downstream. In their simplest form, such devices should include at least one expansion device, at least one compression device, and at least one regenerative heat exchanger disposed between a compression device and expansion device.
Claims (27)
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL9500130A NL9500130A (en) | 1995-01-24 | 1995-01-24 | Regenerative heat exchanger; heat pump and cooling device with regenerative heat exchanger; heat exchange method; cooling method; method of heating. |
| AU46792/96A AU4679296A (en) | 1995-01-24 | 1996-01-24 | Apparatus and method for the transfer of heat with the aid of air |
| DE69612546T DE69612546T2 (en) | 1995-01-24 | 1996-01-24 | DEVICE FOR HEAT TRANSFER USING AIR |
| EP96902509A EP0805942B1 (en) | 1995-01-24 | 1996-01-24 | Apparatus for the transfer of heat with the aid of air |
| PCT/NL1996/000042 WO1996023188A2 (en) | 1995-01-24 | 1996-01-24 | Apparatus and method for the transfer of heat with the aid of air |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL9500130 | 1995-01-24 | ||
| NL9500130A NL9500130A (en) | 1995-01-24 | 1995-01-24 | Regenerative heat exchanger; heat pump and cooling device with regenerative heat exchanger; heat exchange method; cooling method; method of heating. |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NL9500130A true NL9500130A (en) | 1996-09-02 |
Family
ID=19865487
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NL9500130A NL9500130A (en) | 1995-01-24 | 1995-01-24 | Regenerative heat exchanger; heat pump and cooling device with regenerative heat exchanger; heat exchange method; cooling method; method of heating. |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0805942B1 (en) |
| AU (1) | AU4679296A (en) |
| DE (1) | DE69612546T2 (en) |
| NL (1) | NL9500130A (en) |
| WO (1) | WO1996023188A2 (en) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2334094B (en) * | 1998-02-05 | 2002-08-14 | Howden Aircontrol Ltd | Air environment control systems |
| JP2000257968A (en) | 1999-03-05 | 2000-09-22 | Daikin Ind Ltd | Air conditioner |
| JP4172088B2 (en) * | 1999-04-30 | 2008-10-29 | ダイキン工業株式会社 | Refrigeration equipment |
| FR2793312B1 (en) | 1999-05-04 | 2001-07-13 | Air Liquide | COUNTER-CURRENT THERMAL EXCHANGE APPARATUS AND ITS APPLICATION TO AIR DISTILLATION INSTALLATIONS |
| US6631754B1 (en) * | 2000-03-14 | 2003-10-14 | L'air Liquide Societe Anonyme A Directoire Et Conseil De Surveillance Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Regenerative heat exchanger and method for heating a gas therewith |
| GB2402736B (en) | 2003-06-13 | 2007-04-11 | Aircontrol Technologies Ltd | Air environment control system |
| WO2006011297A1 (en) * | 2004-07-30 | 2006-02-02 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Air refrigerant type cooling apparatus |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2007250A1 (en) * | 1969-02-20 | 1970-09-10 | Kureha Kagaku Kogyo K.K.; Mitsubishi Jyukogyo K.K.; Tokio | Regenerative heat exchanger |
| US3868827A (en) * | 1973-04-05 | 1975-03-04 | Airco Inc | Air cycle food freezing system and method |
| US4280416A (en) * | 1980-01-17 | 1981-07-28 | Philip Edgerton | Rotary valve for a regenerative thermal reactor |
| US4295518A (en) * | 1979-06-01 | 1981-10-20 | United Technologies Corporation | Combined air cycle heat pump and refrigeration system |
| JPS57174692A (en) * | 1981-04-21 | 1982-10-27 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Regenerative heat exchanger |
| SU1101663A1 (en) * | 1983-02-24 | 1984-07-07 | Проектный Институт "Авторемпромпроект" | Granule of regenerative heat exchanger packing |
| WO1985004237A1 (en) * | 1984-03-16 | 1985-09-26 | Lennart Karlsson | A device for the purification of gas, especially combustion gas |
| WO1993016345A1 (en) * | 1992-02-13 | 1993-08-19 | A. Ahlstrom Corporation | Preheater for preheating air for example in a blast-furnace plant |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2576399B1 (en) * | 1985-01-18 | 1989-03-31 | Abg Semca | ATMOSPHERE CONDITIONING METHOD AND AIR CONDITIONER IMPLEMENTING THE METHOD |
| US4769051A (en) * | 1987-10-19 | 1988-09-06 | United Technologies Corporation | Filtered environmental control system |
-
1995
- 1995-01-24 NL NL9500130A patent/NL9500130A/en not_active Application Discontinuation
-
1996
- 1996-01-24 EP EP96902509A patent/EP0805942B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-01-24 AU AU46792/96A patent/AU4679296A/en not_active Abandoned
- 1996-01-24 WO PCT/NL1996/000042 patent/WO1996023188A2/en active IP Right Grant
- 1996-01-24 DE DE69612546T patent/DE69612546T2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2007250A1 (en) * | 1969-02-20 | 1970-09-10 | Kureha Kagaku Kogyo K.K.; Mitsubishi Jyukogyo K.K.; Tokio | Regenerative heat exchanger |
| US3868827A (en) * | 1973-04-05 | 1975-03-04 | Airco Inc | Air cycle food freezing system and method |
| US4295518A (en) * | 1979-06-01 | 1981-10-20 | United Technologies Corporation | Combined air cycle heat pump and refrigeration system |
| US4280416A (en) * | 1980-01-17 | 1981-07-28 | Philip Edgerton | Rotary valve for a regenerative thermal reactor |
| JPS57174692A (en) * | 1981-04-21 | 1982-10-27 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Regenerative heat exchanger |
| SU1101663A1 (en) * | 1983-02-24 | 1984-07-07 | Проектный Институт "Авторемпромпроект" | Granule of regenerative heat exchanger packing |
| WO1985004237A1 (en) * | 1984-03-16 | 1985-09-26 | Lennart Karlsson | A device for the purification of gas, especially combustion gas |
| WO1993016345A1 (en) * | 1992-02-13 | 1993-08-19 | A. Ahlstrom Corporation | Preheater for preheating air for example in a blast-furnace plant |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| DATABASE WPI Section PQ Week 8506, Derwent World Patents Index; Class Q78, AN 85-037129 * |
| PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 7, no. 20 (M - 188)<1165> 26 January 1983 (1983-01-26) * |
| R. VAN GERWEN: "Koelproces zonder CFK's: de air cycle", VMT VOEDINGSMIDDELENTECHNOLOGIE, vol. 25, no. 21, 8 October 1992 (1992-10-08), ZEIST, pages 75 - 77, XP000305114 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO1996023188A3 (en) | 1996-09-26 |
| EP0805942A2 (en) | 1997-11-12 |
| DE69612546T2 (en) | 2001-10-18 |
| WO1996023188A2 (en) | 1996-08-01 |
| AU4679296A (en) | 1996-08-14 |
| DE69612546D1 (en) | 2001-05-23 |
| EP0805942B1 (en) | 2001-04-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1215455B1 (en) | Refrigerating device | |
| CN105283715B (en) | Control system and method for liquid drying air delivery system | |
| JP5848707B2 (en) | Apparatus and method for compressing and drying gas | |
| CA2973008C (en) | Compressor system and lubricant control valve | |
| CN100458309C (en) | Air conditioner | |
| US11684891B2 (en) | Hybrid low dew point compressed air dryer | |
| US9702358B2 (en) | Temperature control for compressor | |
| EP1818629B1 (en) | Compressor cooling system | |
| CN101918777A (en) | Energy recovery enhanced condenser reactivated desiccant refrigerant dehumidifier | |
| CN101568771A (en) | Refrigerant system with intercooler utilized for reheat function | |
| US20060236715A1 (en) | Air conditioning system | |
| US5925169A (en) | Method and device for drying a gas which has been compressed by a compressor | |
| NL9500130A (en) | Regenerative heat exchanger; heat pump and cooling device with regenerative heat exchanger; heat exchange method; cooling method; method of heating. | |
| US10240602B2 (en) | Compressor system and method for conditioning inlet air | |
| CN107270456B (en) | A kind of energy-saving cold and heat supply dehumidifying integrated apparatus | |
| JP5568838B2 (en) | Industrial drying system | |
| CN100347493C (en) | Unitary air conditioning system | |
| JP4310111B2 (en) | Compressed air dehumidifying device and dehumidifying reheat device | |
| WO1996023188B1 (en) | Apparatus and method for the transfer of heat with the aid of air | |
| DK200600246Y6 (en) | Mobile pipe drying plant | |
| JP7274886B2 (en) | Vehicle air conditioner | |
| JP2006017116A (en) | Multistage compressor, heat pump and device using heat | |
| RU2131811C1 (en) | Climate control system for car air conditioning |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A1A | A request for search or an international-type search has been filed | ||
| A1Y | An additional search report has been drawn up | ||
| BV | The patent application has lapsed |