SE460618B - Saett och anordning att konditionera en gas i en roterande regenerativ fuktvaexlarapparat - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 “Aso 618 ~- ~ Detta syfte uppnås enligt uppfinningen genom att sättet och anordningenn erhållit de i de följande patentkraven angivna kännetecknen.

Uppfinningen kommer i det följande att beskrivas närmare i samband med på ritningen visade utföringsexempel.

Figur 1 visar schematiskt en utföringsform av en anordning för genomförande av sättet enligt uppfinningen.

Figur 2 visar i ett IX-diagram ett torknings- och regenere- ringsförlopp vid förfarandet enligt uppfinningen.

Figur 3 visar ett annat torknings- och regenereringsförlopp som kan genomföras med förfarandet och anordningen enligt uppfinningen.

Figur 4 visar i perspektiv ett sätt att arrangera avfuktar- komponenterna vid förloppet enligt figur 3.

I det följande antages att den gas som skall behandlas enligt uppfinningen är luft som skall torkas och att även regenere- ringsgasen är luft även om uppfinningen ej är begränsad härtill.

Figuren 1 visar endast anordningens för uppfinningens förkla- ring vitala delar, medan andra delar sàsom höljen, transport- fläktar etc. är utelämnade. Den i figur 1 visade sorptions- apparaten visas sålunda väsentligen innefattande en regene- rativ torkrotor 10 vilken innehåller en fyllmassa med fukt- upptagande förmåga. Rotorn kan därvid vara utbildad på känt sätt och exempelvis bestå av omväxlande plana och korrugera- de skikt av lämpligt material, såsom papper av glasfiber med hygroskopiska tillsatser. Skikten är lindade pà varandra till den visade rotorkroppen som sålunda har ett stort antal axiella kanaler som är öppna mot rotorns ändytor.

I figur l visas också en átervinningsapparat 12, som kan 10 15 20 25 30 35 " i 4eo ewa vara antingen en temperatur- eller en fuktväxlare. Denna åter- vinnare är inte nödvändig att ha för regenereringsförloppets funktion men sänker energiförbrukningen avsevärt, varför den inkluderats i de förlopp, som visas i fig. 2 och 3. I för- loppet enligt fig. 2 är àtervinnaren 12 en temperaturväxlare, i förloppet enligt fig. 3 en fuktväxlare. Med fuktväxlare avses härvid en anordning av i och för sig känt slag, exem- pelvis av samma art som torkrotorn 10, som kan överföra fukt från en luftström till en annan utan att nämnvärt ändra luft- strömmarnas värmeinnehàll.

I den i figuren l visade anordningen bringas ytterluft av tillståndet som anges med punkten eller siffran l att passera genom rotorns 10 torkzon för avfuktning av luften som då er- håller tillståndet betecknat med 2. Som framgår av IX-diagram- men i figur 2 och 3 kommer därvid huvudluftströmmens fuktinne- håll att minska samtidigt som lufttemperaturen ökar från punkten 1 till punkten 2.

Efter torkzonen kommer den långsamt roterande fuktväxlande rotorns 10 fyllmassa in i en regenereringszon, i vilken den upptagna fukten avlägsnas med tillhjälp av förvärmd regene- reringsluft, vilken strömmar i motström till huvudluftströmmen i torkzonen.

Enligt uppfinningen användes en sluten regenereringskrets för behandling av regenereringsluften och den för regenererings- luftens behandling nödvändiga uppvärmningen och kylningen àstadkommes med tillhjälp av en värmepump. I värmepumpkretsen ingår föràngaren E och kondensorn K samt övriga för funktionen nödvändiga delar såsom kompressor, ventilsystem m.m. (ej visade).

Vid utföringsexemplet enligt figur 2 ledes regenereringsluf- ten, fortsättningsvis förkortat reg.luften som lämnar rotorns 10 regenereringszon, förkortat reg.zon, med tillståndet 6 uran: att ha kylrs från tillståndet eller punkten 5 före a- “460 618 ~ 10 15 20 25 30 35 rotorn 10, dvs. från ca 60°C till ca 40°C och därvid upptagit motsvarande fuktmängd som framgår av IX-diagrammet i figur 2 till en temperaturväxlare 12 i reg.kretsen. Temperaturväxla- ren 12 är uppdelad i två zoner där den 40-gradiga luften från punkten 6 i en första zon kyls till exempelvis 20°C (punkt 7 i figur 2) genom värmeväxling med reg.luft som kylts pà ett sätt som beskrivs i det följande. Efter punkten 7 får reg.- luften passera över utsidan av förångaren E som är inkopplad i en värmepumpkrets av konventionellt slag och som därför ej beskrivs närmare.

Vid passagen över föràngaren E kommer reg.luften att kylas till tillståndet 1 punkt 3, dvs. ca 1o°c samtidigt som den från rotorn 10 avlägsnade fukten faller ut så att reg.luftens fuktinneháll minskas mellan punkt 7 och 3 som framgár av figur 2. Sedan luften lämnat förángaren E inleds den i tempe- raturväxlarens 12 andra zon och uppvärms där till tillståndet 4 genom värmeväxling med den 40-gradiga luften i punkt 6 som angivits ovan. Luftens temperatur höjs därvid från l0°C i punkt 3 till ca 30°C i punkt 4, som framgår av diagrammet i figur 2. Med hjälp av en schematiskt visad fläkt eller pump 14 som åstadkommer reg.luftens omlopp föres luften till den ovan beskrivna kondensorn K i värmepumpkretsen, varvid luftens temperatur genom värmeväxling med kondensorn höjs från 30°C i punkt 4 till ca 60°C i punkt 5, innan reg.luften på nytt till- föres torkrotorns torkzon för avfuktning av rotorns 10 fyll- möSSa .

Temperaturäxlaren 12 kan vara av regenerativ typ med en rotor som temperaturöverförande massa, men den kan också vara av rekuperativ typ med en stationär växlarkropp.

Då växlaren (återvinnaren) 12 utgörs av en fuktväxlare, kan denna som ovan nämnts vara av samma art som och ha samma typ av sorptionsmassa och samma driftssätt som rotorn 10. Det kan då vara fördelaktigt att bygga ihop de båda enheterna till en gemensam rotor, och detta är vad som visas i anord- 10 15 20 25 30 35 "- 460 618 ningen i fig§ 4. Oavsett om en sådan sammanbyggnad av de fukt- växlande enheterna sker eller ej blir det termodynamiska för- loppet detsamma, dvs. det som anges i IX-diagrammet i fig. 3.

Detta beskrivs därför under hänvisning till den mekaniska utförandeformen i fig. 4.

Vid den i figur 4 visade utföringsformen av en anordning för genomförande av sättet enligt uppfinningen har i stort använts samma beteckningar för de delar som är oförändrade relativt delarna i anordningen enligt figur l. Med 16 betecknas en tork- rotor vilken liksom rotorn I0 i figur 1 användes för avfukt- ning av en huvudluftström. Till skillnad från utföringsformen i figur 1 år en central del av rotorn avgränsad från återstoden av rotorn 16 med tillhjälp av lämpliga skiljeväggar vilka även delar denna centrala del i två separata zoner 18 och 20.

I figuren åskådliggöres de ytor på rotorn mot vilka dessa väggar tätar medelst de heldragna linjerna som delar in rotorn i motsvarande zoner. Den centrala rotordelen används för fukt- växling mellan strömmarna av reg.luft innan resp. efter sedan denna passerat över förångarens E ytterytor och kylts i denna. Förloppet i denna utföringsform är följande: Huvud- luftströmmen torkas från tillståndet 1 till tillståndet 2 vid passagen genom torkrotorns 16 torkzon, som framgår av IX-diagrammet i figur 3, och dess temperatur ökar samtidigt med ca 8°C. Torkrotorns fyllmassa regenereras i reg.zonen nedtill i figur 4, varvid förvärmd reg.luft av tillståndet 5 uppfuktas till tillståndet 6 samtidigt som den kyls från ca 50°C till ca 34°C. Reg.luften leds nu tillbaka genom zonen 18 i rotorns 16 centrala del och uppfuktas därvid ytterligare genom fuktväxling med reg.1uft som passerat förångaren E som beskrivs i det följande. Samtidigt med uppfuktningen sker en ytterligare temperatursänkning från punkt 6 till punkt 7, se figur 3. Luften passerar därefter föràngaren E, i det visade fallet genom dess undre och övre parti, vilken för- ångare ingår i ett värmepumpsystem som beskrivits i samband med figur 1. Under passagen genom förángaren E sker en kyl- ning av luften och utfällning av fukt så att temperaturen 10 15 20 25 30 35 ___,____:_____, jïzxeo 618 sjunker och fuktinnehållet minskar som framgår av figur 3.

Efter passagen genom förångaren E leds luften genom zonen 20 i rotorns 16 centrala del, varvid fuktinnehållet minskar ytter- ligare genom fuktutbyte med luftströmmen i zonen 18 som be- skrivits ovan samtidigt som luftens temperatur höjs mellan punkterna 3 och 4. Via en fläkt eller pump 14 som upprätthål- ler cirkulationen i den slutna regenereringskretsen tillfö- res den avfuktade och förvärmda luften värmepumpsystemets kondensor K som höjer reg.luftens temperatur från tillståndet 4 till tillståndet s, avs. :iii ca so°c. 1 detta tillstànd tillföres luften på nytt torkrotorns 16 reg.zon för att av- lägsna den av rotorn 16 i torkzonen upptagna fukten från rotorns fyllmassa.

I båda de beskrivna termodynamiska förloppen enligt fig. 2 och 3 ligger sluttemperaturen på luften efter passagen av förångaren E vid c:a l0°C. Förångningstemperaturen i förånga- ren E ligger tillräckligt högt för att risk för påfrysning ej föreligger. Även om punkten l skulle förskjutas mot kallare temperaturer, ligger förångningstemperaturen kvar vid en sådan nivå, att ingen pàfrysning sker. Den slutna reg.kretsens förlopp har således gjorts oberoende av omgivande klimat.

Det värme, som bortförs i förångaren och som i ett konventio- nellt system skulle ha förts över till den avfuktade lokalen stannar nu i reg.kretsen och utnyttjas genom värmepumpsarrange- manget för rotorns regenerering. Detta leder dels till en kraftigt sänkt energiförbrukning, dels till att man undviker en ofta oönskad uppvärmning av den avfuktade lokalen. Sänk- ningen av energiförbrukningen jämfört med ett konventionellt slutet reg.system kan bli avsevärd, 3-5 ggr, då återvinning av någondera av de angivna typerna kommer till användning.

Uppfinningen är givetvis icke begränsad till de visade och beskrivna utföringsformerna, utan kan varieras inom ramen för den till grund för densamma liggande idén, såsom denna 460 618 definieras i de följande patentkraven. Sålunda kan sorptions- anordningen 10 vara av s.k. stationär typ, dvs. ha sorptions- massan i en eller flera stationära behållare, som växelvis regenereras och utnyttjas för torkning.

Man kan också använda den beskrivna regenereringsmetoden, då andra föroreningar än vattenånga skall tas bort, sàsom lös- ningsmedel för färger. -. .~ ~.»-:.f«..= i' f ”HK-r” afifi?m“"“%f»»w;

Claims (9)

§PATENTKRAV

1. l. Sätt att konditionera en gas som bringas att passera genom en behandlingszon i en roterande regenerativ växlarapparat (10, 16) för växling av fukt med en absorberande massa i växlarapparaten. varvid massan regenereras genom att en rege- nereringsgas, såsom luft, bringas att passera växlarapparaten i en ytterligare behandlingszon som är skild från den först- nämnda zonen, k ä n n e t e c k n a t av att regenererings- luften leds i ett slutet kretslopp i vilket regenereringsluf- ten efter passagen genom växlarapparaten leds över föràngaren (E) i en värmepumpkrets så att regenereringsluften kyls så att kondensering inträder och fukten fälls ut varvid regenererings- luftens fuktinnehàll minskar och denna därefter leds över en kondensor (K) i värmepumpkretsen, varigenom regenererings- luften värms innan den tillföres väklarapparatens ytterligare behandlingszon.

2. Sätt enligt patentkrav l, k ä n n e t e c k n a t av att värme eller fukt växlas mellan regenereringsluftströmmen före och efter passagen över nämnda förångare (B) med hjälp av en återvinningsanordning för att erhålla det önskade tillståndet hos regenereringsluften innan denna efter nämnda förvärmning i kondensorn (K) tillföres regenereringszonen i växlarapparaten.

3. Sätt enligt patentkravet 2, k ä n n e t e c k n a t av att växlingen mellan nämnda regenereringsluftström är en värmeväxling som sänker temperaturen pà luftströmmen till för- f ångaren (E) och höjer temperaturen på luftströmmen från för- ångaren (E).

4. Sätt enligt patentkravet 2, k ä n n e t e c k n a t av , att växlingen mellan nämnda regenereringsluftström är en fukt- växling som sänker temperaturen och ökar fuktinnehàllet i luft- 460 618 strömmen till förángaren (E) och höjer temperaturen och sänker fukthalten i luftströmmen från förángaren (E).

5. Sätt enligt något av kraven 2 till 4, k ä n n e t e c k - n a t av att en roterande växlare (l2, 18, 20) användes för växlingen av värme eller fukt mellan regenereringsluftström- men före och efter förángaren (E).

6. Sätt enligt krav 2 eller 3, k ä n n e t e c k n a t av att en rekuperativ växlare användes för växlingen av värme mellan regenereringsluftströmmen före och efter föràngaren.

7. Anordning för genomförande av sättet enligt något av kraven l till 6, för att konditionera en gas som passerar genom behandlingszonen i en roterande regenerativ fuktväxlar- apparat (10, 16), vilken även innefattar en regenereringszon i vilken en regenereringsgas, såsom luft, passerar för regene- rering av växlarapparatens fuktupptagande massa, k ä n n e - t e c k n a d av ett slutet kretslopp (3-7) för regenererings- luften, vilket kretslopp innefattar en vârmepumpkrets med en förángare (E) för kylning av regenereringsluften så att kon- densering inträder och fukten fälls ut samt en kondensor (K) förregenereringsluftens uppvärmning.

8. Anordning enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a d av att den innefattar en växlare (12: 18, 20) med vilken värme eller fukt växlas mellan strömmen av regenereringsluft till respektive från förángaren (E).

9. Anordning enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda växlare (18, 20) för regenereringsluftströmmen är utförd i en central del av den regenereativa fuktväxlarappa- raten (16) vilken har formen av en rotor, varvid i den centrala delen är avgränsade två zoner (18, 20) för luftens strömning till och från förángaren (E). .r