SE460021B

SE460021B - Fuktutbyteselement

Info

Publication number: SE460021B
Application number: SE8700426A
Authority: SE
Inventors: H Okano; T Kuma
Original assignee: Seibu Giken Kk; Tosimi Kuma
Priority date: 1986-03-10
Filing date: 1987-02-04
Publication date: 1989-09-04
Also published as: SE8700426D0; JPH0628173Y2; US4871607A; SE8700426L; JPS62148330U

Description

460 021 2 kanalerna så att kontakttiden blir tillräcklig för uppnâende av adsorptionsjämvikt och för att det aktiva kiseldioxid-alu- miniumoxid-aerogelets adsorptionsförmåga skall utnyttjas full- ständigt. Vid en gashastighet av 1-4 m/s framför elementet har kanalerna en längd av ca 100-400 mm: Uppfinningen beskrives närmare nedan under hänvisning till den bifogade ritningen, på vilken fig 1 är en perspektivvy av ett fuktutbyteselement av rotationstypï fig 2 är en perspektivvy' av ett fuktutbyteselement avsett för parallell- strömming; fig 3 är en perspektivvy av ett sådant element som visas i fig 1, vars kantytor är impregnerade med förstärknings- medel; fig 4 är en perspektivvy av ett sådant fuktutbytes- element som visas i fig 2, vars kantytor är impregnerade med förstärkningsmedel; fig 5 är en perspektivvy av ett ensidigt korrugerat pappersark; fig 6 är en perspektivvy av en avfuktare med ett fuktutbyteselement av rotationstyp, varvid nâgra delar är avlägsnade för tydlighetens skull; fig 7 är ett diagram som visar olika fuktutbyteselements avfuktningsegenskaper; och fig 8 är ett diagram som visar tryckfallen hos olika fuktutbytes- element.

Man utgår från ett planskiktsark 1 och ett vågark 2 med en våglängd av 2,5-4,2 mm och en vàghöjd av 1,5-2,3 mm. Båda arken består av mycket poröst papper, och de är framställda av 70-90% värmebeständiga oorganiska fibrer med en fiberdiameter av 3-15 um, varvid fibrerna är valda bland keramiska fibrer, glasfibrer, slaggfibrer, kolfibrer och blandningar därav, 5-20% massa (massa av ved, annan vegetabilisk massa eller syn- tetisk massa) och 5~10% bindemedel. Arken har en tjocklek av 0,18-0,25 mm och en densitet av högst 0,5 g/cm3. Planskikts- arket och vågarket bindes till varandra med hjälp av en vatten- glaslösning såsom bindemedel, så att àsarna av vågarket 2 häftar vid'planskiktsarket 1 under bildning av ett ensidigt korrugerat pappersark 3 med en bredd av 100-400 mm (se fig 5).

I fig 1 visas ett dylikt ensidigt korrugerat pappersark 3 lindat omkring en axel 4 till bildning av en cylinder. Efter bränning för avlägsnande av de organiska materialen impregneras cylindern med en vattenlösning av vattenglas, varpå den torkas, nedsänkes i en vattenlösning av aluminiumsulfat, tvättas med 3 460 021 vatten och torkas till bildning av ett cylinderformat fuktut- byteselement av rotationstyp. Detta element består huvudsak- ligen av aktivt kiseldioxid-aluminiumoxid-aerogel (aluminium- silikat) armerat med matrisen av papper av värmebeständiga fibrer. Ett dylikt element kan exempelvis ha följande kemiska sammansättning: 82% SiO2; 16% Al203; 0,05% Fe2O3; 1,5% CaO; 0,01% MgO; 0,1% Na O och 0,01% KZO. Siffran S i fig 1 betecknar en liten kanal.

I fig 2 visas ett fuktutbyteselement av parallell- 2 strömningstyp bildat genom laminering av rektangulära ensidigt korrugerade pappersark.

I fig 3 visas ett fuktutbyteselement enligt fig 1, vilket har förstärkts genom att báda kantytorna 6, 6, där små kanaler 5 är synliga, har impregnerats med ett förstärkninga- medel, såsom flytande syntetiskt harts (t ex epoxiharts), kiseldioxid-sol eller aluminiumoxid-sol, till ett djup av ca 1-5 mm.

I fig 4 visas ett fuktutbyteselement enligt fig 2, vilket har förstärkts genom att båda kantytorna 6, 6, där små kanaler 5 är synliga, har impregnerats med ett förstärkninga- medel, såsom flytande syntetiskt harts, kíseldioxid-sol eller aluminiumoxid-sol, till ett djup av ca 1-5 mm. _ Såsom ovan har angivits består fuktutbyteselementet enligt föreliggande uppfinning av en matris med samma form som elementet och ett adsorptionsmedel, vilket är bundet till matrisen och utgör elementets huvudbestândsdel. Matrisen består av ett papper av värmebeständiga fibrer valda bland keramiska fibrer, glasfibrer, slaggfibrer, kolfibrer och blandningar därav. Papperet är ett mycket poröst papper med en skrymdensi- tet av högst 0,5 g/cm3 (för ett papper med en tjocklek av 0,2 mm är ytvikten högst 100 g/m2), och av papperet har ett element med bikakestruktur bildats. Adsorptionsmedlet utgöres av aktivt kiseldioxid-aluminiumoxid-aerogel, som består av 97-85% SiO2 och 3-15% Al2O3. Samtidigt med syntesen av detta aerogel bindes -det till nämnda matris. Förut använda element innehållande :organiska fibrer, vilka undergår kraftig expansion och kontrak- tion under inverkan av värme eller fuktighet, har ingen värme- beständighet och förstöres omedelbart av desorberingsluft med 460 021 högre temperatur än 100°C, och dylika element kan icke användas under lång tid. Elementet enligt föreliggande uppfinning har en utmärkt värmebeständíghet, och det föreligger ingen risk för att det skall förstöras vid exponering för temperaturer över 100°C under lång tid. Elementet enligt uppfinningen har en liten värmeutvidgningskoefficient, och det föreligger ingen risk för miljöförorening genom att den gas som passerar genom de smá kanalerna frigör fibrer från elementet, såsom fallet är vid användning av asbestfibrer. Elementet enligt föreliggande uppfinning skiljer sig också fràn förut använda element impreg- nerade med en lösning av ett hygroskopiskt absorptionsmedel, såsom litiumklorid. Dylíka kända element kan icke användas för mycket fuktig matarluft med en relativ fuktighet av mera än 75%, eftersom det då föreligger risk för att absorptionsmedlet skall absorbera vatten under bildning av en vattenlösning av absorptionsmedlet; en dylik lösning kan bortföras av luften.

Elementet enligt föreliggande uppfinning har utmärkta egenskaper genom att en tillräcklig volym adsorptionsmedel kan fasthållas kraftigt under lång tidsperiod i mellanrummen mel- lan fibrerna eller på fiberarken. Vattenmolekyler kan adsor- beras kraftigt i de talrika smà kanalerna med en diameter av ca 15 Å, och genom upphettning kan dessa vattenmolekyler lätt frigöras. _ Eftersom elementet bildas genom laminering av ensidigt korrugerade ark, vilka har en papperstjocklek av 0,18-0,25 mm, en våglängd av 2,5-4,2 mm och en vâghöjd av 1,5-2,3 mm, uppgår den utvecklade specifika ytan av det formade elementet till 2 000-4 000 m2/m3. När fuktig gas, såsom luft, lades in i de många små kanalerna i fuktutbyteselementet enligt föreliggande uppfinning, kommer gasen i tillräcklig kontakt med det adsorptionsmedel som bildar de smà kanalernas väggar och är bundet i mellanrummen mellan fibrerna av det värmebeständiga papperet. Fuktigheten i gasen adsorberas härvid på adsorptions- medlets stora effektiva yta. När gashastígheten är 0,515 m/s framför elementet, är tryckfallet litet, och avfuktad luft eller annan gas kan erhållas med säkerhet till mycket små driftkostnader.

I fig 6 visas en avfuktare innefattande ett cylindriskt W: 5 460 Ü21 fuktutbyteselement 7 enligt fíg 1. Fuktutbyteselementet 7 roteras i ett hölje 8, som medelst ett separerande organ 9 är uppdelat i en arbetszon (avfuktningszon) 10 och en regene- reringszon 11. Elementet 7 roteras med hjälp av en kuggväxel- motor 12 och en drivrem 13. Mycket fuktig matarluft 14 ledes in i arbetszonen 10, och varm och mindre fuktig desorberingsluft 15 ledes in i regenereringszonen 11, varvid luften 14 avfuktas och torr luft 16 erhålles. I fig 6 betecknar siffran 17 en remskiva, siffran 18 betecknar en spännrulle, siffran 19 betecknar en gummitätning, och siffran 20 betecknar en upphett- ningsanordning för desorberingsluften.

I fig 7 visas avfuktningsförmàgan hos en avfuktare med sådan konstruktion som visas i fig 6. Det använda fuktutbytes- elementet innefattar ett papper av värmebeständiga fibrer med en tjocklek av 0,22 mm. Elementets diameter är 320 mm, och elementets tjocklek, dvs längden av de små kanalerna, är 200 mm. Man provade olika fuktutbyteselement med sådan våglängd och vàghöjd hos vágarket 2 och sådan sammansättning av adsorptions- medlet av aktiv kiseldioxid-aluminiumoxid som visas i nedan- stående tabell. våglängd vághöja sioz A12o3 (mm) (mm) (%) (%) A 2,0 1,3 97 3 B 2,5 1,5 97 3 C 3,5 1,9 90 10 D 4,2 2,3 85 15 E 4,5 2,5 85 15 Matarluften 14 och desorberingsluften 15 hade framför elementet en strömningshastighet av 2,0 m/s- Förhållandet mel- lan volymen desorberingsluft och volymen matarluft som infördes i avfuktaren per tidsenhet var 1:3- Elementets rotationshastig- het var 18 varv/h. Matarluften hade vid inloppet till elemen- tet en temperatur av 25°C, och matarluften hade en absolut fuktighet av 4-19 g/kg. Desorberingsluften hade vid inloppet 460 021 s till elementet en temperatur av 140°C, och den absoluta fuktig- heten av desorberingsluften vid inloppet till elementet var densamma som den absoluta fuktigheten av matarluften vid inloppet till elementet. I fig 7 anges _längs abskissan den absoluta fuktigheten (q/kg) av matarluften vid inloppet, och längs ordinatan anges mängden adsorberad fuktighet A x (9/kg), som är ett mått på elementets avfuktningsförmåga. Av resultaten framgår att en tillfredsställande avfuktníngsförmåga kan erhållas när våglängden är högst 4,2 mm och våghöjden är högst 2,3 mm.

I fig 8 visas tryckfallet AP (mmH2O), när matarluftens och desorberingsluftens strömningshastigheter framför elementet är 0,5-3 m/s och de andra betingelserna är samma som de ovan angivna. Längs abskissan anges matarluftens och desorberings- luftens strömningshastighet (m/s) vid ínloppet till elementet, och längs ordinatan anges tryckfallet AP (mmH2O). Av resultaten framgår, att tryckfallet ökar och energikostnaden för drift av avfuktaren ökar kraftigt, när våglängden är mindre än 2,5 mm, t ex 2,0 mm, och vàghöjden är mindre än 1,5 mm, t ex 1,3 mm. Avfuktaren uppvisar sålunda god avfuktningsförmàga och kan drivas ekonomiskt, när adsorptionsmedlet av aktivt kisel- dioxid-aluminiumoxid-aerogel består av 97-85% SiO2 och 3-15% Al2O3, och när det ensidigt korrugerade arket har en våglängd av 2,5-4,2 mm och en vághöjd av 1,5-2,3 mm. Särskilt goda resultat erhålles när våglängden är 3,5 mm och våghöjden är 1,9 mm.

Såsom visas i fig 3 och 4 kan elementens kantytor för- stärkas och elementen göras användbara under lång tid, när kantytorna hos fuktutbyteselement, där små kanaler är synliga, impregneras med ett förstärkningsmedel, såsom ett flytande syntetiskt harts, kiseldioxid-sol eller aluminiumoxid-sol, var- .o efter förstärkningsmedlet torkas eller härdas.

Claims

460 021

1. P a t e n t k r a v

2. Fuktutbyteselement, k ä n n e t e c k n a t a v att det innefattar (a) och (b) en matris bestående av ett block bildat genom lami- nering av ensidigt korrugerade ark, vars huvudbestànds- del utgöres av oorganiska fibrer valda bland keramiska fibrer, glasfibrer, slaggfibrer, kolfibrer och bland- ningar därav, varvid arkens papperstjocklek är 0,18-0,25 mm, och varvid de korrugerade arken har en våglängd av 2,5-4,2 mm och en vâghöjd av 1,5-2,3 mm; aktivt kiseldioxid-aluminiumoxid-aerogel, som i samband med syntesen därav har bringats att häfta vid nämnda ark och fastna i mellanrummen mellan arkens fibrer, varvid aerogelet består av 97-85% kiseldioxid och

3. -15% aluminiumoxid.