WO2004081478A1 - Wärmetauscher - Google Patents

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WO2004081478A1
WO2004081478A1 PCT/EP2004/002630 EP2004002630W WO2004081478A1 WO 2004081478 A1 WO2004081478 A1 WO 2004081478A1 EP 2004002630 W EP2004002630 W EP 2004002630W WO 2004081478 A1 WO2004081478 A1 WO 2004081478A1
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WO
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gas
gap
heat exchanger
area
spaces
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PCT/EP2004/002630
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Inventor
Jürgen SCHMELCHER
Original Assignee
Agt Thermotechnik Gmbh
Wtt Wilchwitzer Thermo-Technik Gmbh
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Application filed by Agt Thermotechnik Gmbh, Wtt Wilchwitzer Thermo-Technik Gmbh filed Critical Agt Thermotechnik Gmbh
Publication of WO2004081478A1 publication Critical patent/WO2004081478A1/de

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/26—Drying gases or vapours
    • B01D53/265—Drying gases or vapours by refrigeration (condensation)
    • 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
    • F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • 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
    • F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0093—Multi-circuit heat-exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat-exchangers for more than two fluids
    • 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
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/0038—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for drying or dehumidifying gases or vapours
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/14—Thermal energy storage

Definitions

  • the invention relates to a device for drying a gas according to the preamble of claim 1.
  • gases with a high moisture content such as air or compressed air with a high moisture content
  • the gas is subsequently reheated and used again.
  • the device according to the invention is in particular essentially provided as a plate heat exchanger and is intended in particular for drying or for drying compressed air. Compressed air is an energy source for production processes and must meet defined purity criteria. The focus is on the need for dry and clean compressed air.
  • pressure dew point This is the temperature at which the compressed air is just completely saturated with moisture under the respective operating pressure, and when the temperature falls below some of the moisture fails in liquid form.
  • Heat exchangers are generally known in which media of different thermal energy cause heat transfer on different sides of a heat transfer surface, for example a plate of a plate heat exchanger.
  • the invention is therefore based on the object of providing a device which permits trouble-free and continuous operation for drying gases, the energy consumption of the device being low, a pressure loss in the case of pressurized gases being low and a dew point of approximately +2 ° C can be achieved.
  • This object is achieved according to the invention by a device according to the main claim.
  • the pressure drop can be limited in particular by using continuous first gap spaces.
  • Another object of the present invention is a method for drying a gas.
  • the gas is cooled in two steps to a temperature that allows drying to be as complete as possible.
  • the method provides for the use of a thermal store which at least temporarily supplies the thermal energy for cooling the gas sufficiently.
  • Figure 1 is a schematic representation of a device according to the invention.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of the device according to the invention.
  • the device has an inlet connection 1, by means of which the gas to be dried is introduced into the device.
  • the use of compressed air is in particular intended as gas, which is why the terms compressed air and gas are used largely synonymously below.
  • the device is also provided for drying gases other than compressed air.
  • the device is in particular essentially provided as a plate heat exchanger.
  • a plurality of plates 25 are shown in FIG. 1.
  • the entire plate heat exchanger or the entire device is insulated according to the invention with a special cold rubber against condensation and energy loss.
  • the plates 25 are provided according to the invention as profiled stainless steel plates 25, which are provided in particular soldered to copper.
  • the plates 25 are in particular arranged largely parallel to one another and in particular define different gap spaces by their spacing from one another.
  • first gap spaces 21 which are provided on the primary side, ie on the gas inlet side of the device.
  • Second gap spaces 22, 23 are provided on the secondary side, ie on the gas outlet side of the device.
  • the gas flowing in via inlet 1 is first cooled, whereby transported moisture condenses out. After the gas has been separated from its moisture by means of the condensation, the gas is heated on the secondary side and made available for further use at an outlet 6 or an outlet nozzle 6.
  • the The device according to the invention essentially has three areas: in a first area, which is also referred to below as the first gap area 2, a gas / gas heat exchanger 2.1 is provided; A gas / refrigerant heat exchanger is provided in a second gap area 3 and a separating area 4, in particular with a settling space separator 4, is provided in a third area.
  • the gas flowing in through the inlet 1 is passed through the first gap area 2, cooled there, cooled further in the second gap area 3 and separated from its condensate by means of the separating area 4, in order then to the first gap area 2 by means of one or more return channels 5 as now dried gas to be fed.
  • the dried gas supplied to the first gap area 2 is conducted in second gap spaces 22 and, by using the countercurrent principle in the gas / gas heat exchanger 2.1 of the first gap area 2, leads to a cooling of the (still undried) gas flowing in through the inlet 1 (on the primary side) simultaneous heating of the (secondary-side and) in the second gap spaces 22 dried gas.
  • the inlet connection 1 or also inlet 1 of the device is connected to the first gap spaces 21.
  • the first gap spaces 21 run in particular in the vertical direction, the input 1 being provided in the region of the upper end of the device.
  • the gas or the compressed air flows in countercurrent downward through specially developed surfaces and channels of the first gap spaces 21 and is on the primary side from a compressed air inlet temperature of approx. 35 ° C to approx. 17 ° C cooled.
  • the gas or the compressed air flows vertically downward into the gas / refrigerant heat exchanger 3.1 without (primary-side) deflection, and in accordance with the invention in particular also without leaving the respective gap level of the first spa rooms 21.
  • the gas or compressed air is cooled in countercurrent through specially developed surfaces and channels, in particular by means of evaporating refrigerant, from approx. 17 ° C to approx. 1 ° C.
  • the refrigerant is introduced into the device in liquid form via a refrigerant circuit by means of an inlet connection 8 with an evaporation pressure of approximately 2.1 bar and a temperature of approximately 1 ° C.
  • the liquid refrigerant flows counter to the gas or compressed air from the bottom upwards.
  • the refrigerant is guided in second gap spaces 23 designated by the reference numeral 23. These second gap spaces 23 are also referred to as refrigerant gap spaces 23.
  • the refrigerant gap spaces 23 of the gas / refrigerant heat exchanger 3.1 are of the second Gaps 22 of the gas / gas heat exchanger are separated.
  • the refrigerant circuit of the gas / refrigerant heat exchanger 3.1 and the air heater in the gas / gas heat exchanger 2.1 are sealed off from one another by suitable profiling of the plates 25 in the columns of the second gap spaces 22, 23. Due to the special heat exchanger surfaces and channels, the liquid refrigerant in the gas / refrigerant heat exchanger 3.1 absorbs energy from the compressed air in order to evaporate. Due to the energy absorption of the liquid refrigerant to change the state of matter from "liquid” to "gaseous", the gas or compressed air is cooled from approx.
  • the vaporous refrigerant is sucked out of the gas / refrigerant heat exchanger 3.1 via an outlet connection 9 as superheated cold vapor from a refrigerant compressor (not shown in FIG. 1).
  • the pressure dew point of the gas or compressed air is reduced to 2 ° C and the condensing moisture can be separated from the gas or compressed air in liquid form in the settling chamber separator 4 .
  • suitable guides (not shown in FIG. 1) for the air-condensate mixture ensure that the likelihood of condensate droplets being carried away from the respective gap in the first gap spaces 21 is reduced.
  • the liquid is drained from the device by a suitable condensate separator.
  • the compressed air or gas in the separation area 4 with a temperature of approximately 1 ° C and a pressure dew point of approximately 2 ° C is (now on the secondary side) via return channels 5, which are also referred to below as flow channels 5, into the gas / Gas heat exchanger 2.1 returned.
  • the guidance of the dried gas or the dried compressed air from the separation area 4 to the entry into the gas / gas heat exchanger 2.1 can, according to the invention, take place in particular via a channel or a pipeline, which is provided on the connection plate or on the end plate of the plate heat exchanger as an example ,
  • the (secondary-side) cold compressed air or the cold gas flows against the (compressed air flowing in on the primary side) the warm compressed air or the warm gas in the first gap spaces 21 in the second gap spaces 22 and becomes approx. 2 ° C warmed to approx. 27 ° C.
  • the heated and dry compressed air is discharged from the device via outlet 6 and can then be used, for example, for use in a production process.
  • the device according to the invention is equipped with a thermal store 10.
  • the thermal store 10 is provided for receiving and delivering thermal energy in the form of “cold”.
  • the thermal store 10 can also be provided as a plurality of thermal stores 10.
  • the thermal store (s) 10 is used in the device with a low gas volume flow "Cold” stored by the gas / refrigerant heat exchanger 3.1. With a higher gas volume flow in the device, the thermal energy stored in the thermal store 10 in the form of "cold” is released again to the gas / refrigerant heat exchanger 3.1.
  • This storage of thermal energy in the thermal store 10 makes it possible according to the invention to use the one not shown This makes it possible to save a large amount of the energy required for the operation of the refrigerant compressor.
  • a temperature sensor 11 is provided according to the invention, the measured values of which are sent to a To this end, the temperature sensor 11 is attached, for example, to the outer surface of the gas / refrigerant heat exchanger 3.1 can be switched on and off.

Abstract

Es wird eine Vorrichtung, insbesondere ein Wärmetauscher, zum Trocknen eines Gases sowie ein Verfahren zum Trocknen eines Gases vorgeschlagen, wobei die Vorrichtung mit einer Mehrzahl von Platten (25) vorgesehen ist, wobei die Platten (25) erste Spalträume (21) und zweite Spalträume (22, 23) definieren, wobei in einem ersten, einen Gas/Gas­ Wärmetauscher (2.1) bildenden Spaltbereich (2) der ersten und zweiten Spalträume (21, 22, 23) eine Abkühlung des in den ersten Spalträumen (21) befindlichen Gases durch das in den zweiten Spalträumen (22) befindliche Gas vorgesehen ist, wobei in einem zweiten, einen Gas/Kältemittel-Wärmetauscher (3.1) bildenden Spaltbereich (3) der ersten und zweiten Spalträume (21, 22, 23) eine Abkühlung des in den ersten Spalträumen (21) befindlichen Gases mittels eines Kältemittels und/oder mittels eines Thermospeichers vorgesehen ist und wobei ein Abscheidebereich (4) vorgesehen ist.

Description

WÄRMETAUSCHER
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Trocknen eines Gases nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Insbesondere für Gase mit hohem Feuchtigkeitsanteil, wie beispielsweise Luft oder Druckluft mit hohem Feuchteanteil, ist es wünschensweit, die Feuchte dem Gas zu entziehen. Hierbei ist es erfindungsgemäß vorgesehen, das den hohen Feuchteanteil aufweisende Gas derart abzukühlen, dass der Taupunkt des Gases unterschritten wird. Hierdurch lässt sich die Feuchte von dem Gas trennen. Erfindungsgemäß ist es weiterhin vorgesehen, das Gas nachfolgend wieder zu erwärmen und einerweiteren Verwendung zuzuführen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist insbesondere im wesentlichen als Plattenwärmetauscher vorgesehen und ist insbesondere zur Trocknung bzw. zum Trocknen von Druckluft vorgesehen. Druckluft ist ein Energieträger für Produktionsprozesse und muss definierten Reinheitskriterien genügen. Dabei steht die Forderung nach trockener und sauberer Druckluft im Vordergrund. Durch das Abkühlen der Druckluft sinkt deren Speicherfähigkeit für Wasserdampf und andere unerwünschte Bestandteile, wodurch diese Bestandteile und der Wasserdampf in flüssiger Form ausscheiden und damit aus einem Druckluftstrom abgeschieden werden können. Der Feuchtigkeilsgrad der Druckluft wird im allgemeinen mit dem Begriff Drucktaupunkt beschrieben. Dies ist die Temperatur, bei welcher die Druckluft unter dem jeweiligen Betriebsdruck gerade mit Feuchte vollständig gesättigt ist, wobei bei einem Unterschreiten der Temperatur ein Teil der Feuchte in flüssiger Form ausfällt.
Es sind allgemein Wärmetauscher bekannt, bei denen Medien unterschiedlicher thermischer Energie auf unterschiedlichen Seiten einer Wärmeübergangsfläche, beispielsweise einer Platte eines Plattenwärmetauschers, einen Wärmeübergang hervorrufen.
Hierbei ist es nachteilig, dass zur Trocknung von Gasen ein hoher Energieaufwand getrieben werden muss sowie dass bei druckbeaufschlagten Gasen wie beispielsweise Druckluft ein vergleichsweise hoher Druckverlust auftritt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die einen störungsfreien und kontinuierlichen Betrieb zur Trocknung von Gasen erlaubt, wobei darüber hinaus der Energieverbrauch der Vorrichtung gering ist, ein Druckverlust bei druckbeaufschlagten Gasen gering ist und ein Taupunkt von ca. +2°C erzielt werden kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung gemäß dem Hauptanspruch gelöst. Insbesondere durch die Verwendung von durchgehenden ersten Spalträumen kann der Druckverlust begrenzt werden. Durch die Hintereinanderschaltung von zwei Stufen der Abkühlung ist es möglich, die Trocknung besonders vollständig durchzuführen, da ein vergleichsweise geringer Taupunkt erreichbar ist. Insbesondere mittels eines Thermospeichers ist ein besonders energieeffizienter Betrieb der Vorrichtung möglich.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Trocknung eines Gases. Hierbei wird das Gas in zwei Schritten auf eine Temperatur abgekühlt, die eine möglichst vollständige Trocknung erlaubt. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform sieht das Verfahren die Verwendung eines Thermospeichers vor, der zumindest zeitweise die thermische Energie zur ausreichenden Abkühlung des Gases liefert.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt
Figur 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
In Figur 1 ist eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung abgebildet. Die Vorrichtung weist einen Eingangsstutzen 1 auf, mittels dem das zu trocknende Gas in die Vorrichtung eingeführt wird. Als Gas ist es erfindungsgemäß insbesondere vorgesehen, Druckluft zu verwenden, weshalb im folgenden die Begriffe Druckluft und Gas weitgehend synonym verwendet werden. Jedoch ist die Vorrichtung auch zur Trocknung anderer Gase als Druckluft vorgesehen. Die Vorrichtung ist erfindungsgemäß insbesondere im wesentlichen als Plattenwärmetauscher vorgesehen. Hierzu sind eine Mehrzahl von Platten 25 in Figur 1 dargestellt. Der gesamte Plattenwärmetauscher bzw. die gesamte Vorrichtung ist erfindungsgemäß mit einem speziellen Kältekautschuk gegen Schwitzwasserbildung und Energieverlust isoliert. Die Platten 25 sind erfindungsgemäß als profilierte Edelstahlplatten 25 vorgesehen, welche insbesondere mit Kupfer verlötet vorgesehen sind. Die Platten 25 sind insbesondere weitgehend parallel zueinander angeordnet und definieren insbesondere durch ihre Abstände voneinander verschiedene Spalträume. Es wird im folgenden zwischen ersten Spalträumen 21 differenziert, die primärseitig, d.h. auf der Gaseinlassseite der Vorrichtung, vorgesehen sind. Zweite Spalträume 22, 23 sind sekundärseitig, d.h. auf der Gasauslassseite der Vorrichtung, vorgesehen. Primärseitig wird das über den Eingang 1 einströmende Gas zunächst abgekühlt, wodurch transportierte Feuchtigkeit auskondensiert. Nach der mittels der Kondensation durchgeführten Trennung des Gases von seiner Feuchtigkeit wird das Gas sekundärseitig erwärmt und an einem Ausgang 6 bzw. einem Ausgangsstutzen 6 seiner weiteren Verwendung zur Verfügung gestellt. Hierbei umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung im wesentlichen drei Bereiche: in einem ersten Bereich, der im Folgenden auch als erster Spaltbereich 2 bezeichnet wird, ist ein Gas/Gas- Wärmetauscher 2.1 vorgesehen; in einem zweiten Spaltbereich 3 ist ein Gas/Kältemittel- Wärmetauscher vorgesehen und in einem dritten Bereich ist ein Abscheidebereich 4, insbesondere mit einem Beruhigungsraumabscheider 4, vorgesehen. Das durch den Eingang 1 einströmende Gas wird durch den ersten Spaltbereich 2 geleitet, dort abgekühlt, im zweiten Spaltbereich 3 weiter abgekühlt und mittels des Abscheidebereichs 4 von seinem Kondensat getrennt, um anschließend mittels eines oder mehrerer Rückführungskanäle 5 als nunmehr getrocknetes Gas dem ersten Spaltbereich 2 zugeführt zu werden. Das dem ersten Spaltbereich 2 zugeführte getrocknete Gas wird erfindungsgemäß in zweiten Spalträumen 22 geführt und führt durch Anwendung des Gegenstromprinzips im Gas/Gas- Wärmetauscher 2.1 des ersten Spaltbereichs 2 zu einer Abkühlung des durch den Eingang 1 (primärseitig) nachströmenden (noch ungetrockneten) Gases bei gleichzeitiger Erwärmung des (sekundärseitigen und) in den zweiten Spalträumen 22 befindlichen getrockneten Gases.
Der Eingangsstutzen 1 oder auch Eingang 1 der Vorrichtung ist mit den ersten Spalträumen 21 verbunden. Die ersten Spalträume 21 verlaufen erfindungsgemäß insbesondere in vertikaler Richtung, wobei der Eingang 1 im Bereich des oberen Endes der Vorrichtung vorgesehen ist. Im Gas/Gas-Wärmetauscher 2.1 des ersten Spaltbereichs 2 strömt das Gas bzw. die Druckluft im Gegenstrom durch speziell entwickelte Flächen und Kanäle der ersten Spalträume 21 nach unten und wird primärseitig von einer Drucklufteingangstemperatur von ca. 35°C auf ca. 17°C abgekühlt. Aus diesem Gas/Gas-Wärmetauscher 2.1 strömt das Gas bzw. die Druckluft ohne (primärseitige) Umlenkung senkrecht nach unten in den Gas/Kältemittel-Wärmetauscher 3.1 und zwar erfindungsgemäß insbesondere auch ohne die jeweilige Spaltebene der ersten Spaiträume 21 zu verlassen.
Im Gas/Kältemittel-Wärmetauscher wird das Gas bzw. die Druckluft im Gegenstrom durch spezieil entwickelte Flächen und Kanäle, insbesondere mittels verdampfenden Kältemittels, von ca. 17°C auf ca. 1°C abgekühlt. Das Kältemittel wird dabei über einen Kältemittelkreislauf mittels eines Eingangsanschlusses 8 flüssig mit einem Verdampfungsdruck von ca. 2.1 bar und einer Temperatur von ca. 1°C in die Vorrichtung eingeleitet. In dem Gas/Kältemittel-Wärmetauscher 3.1 strömt das flüssige Kältemittel dem Gas bzw. der Druckluft im Gegenstrom von unten nach oben entgegen. Das Kältemittel wird dabei in mit dem Bezugszeichen 23 bezeichneten zweiten Spalträumen 23 geführt. Dies zweiten Spalträume 23 werden auch als Kältemittelspalträume 23 bezeichnet. Die Kältemittelspalträume 23 des Gas/Kältemittel-Wärmetauschers 3.1 sind von den zweiten Spalträumen 22 des Gas/Gas-Wärmetauschers getrennt. Sekundärseitig sind der Kältemittelkreis des Gas/Kältemittel-Wärmetauscher 3.1 und der Lufterwärmer im Gas/Gas- Wärmetauscher 2.1 durch geeignete Profilierung der Platten 25 in den Spalten der zweiten Spalträumen 22, 23 gegeneinander abgedichtet. Durch die speziellen Wärmetauscherflächen und Kanäle nimmt das flüssige Kältemittel im Gas/Kältemittel- Wärmetauscher 3.1 Energie von der Druckluft auf, um zu Verdampfen. Durch die Energieaufnahme des flüssigen Kältemittels zum Wechsel des Aggregatzustandes von „flüssig" zu „gasförmig" wird das Gas bzw. wird die Druckluft von ca. 17°C auf ca. 1°C abgekühlt. Das dampfförmige Kältemittel wird über einen Ausgangsanschluss 9 als überhitzter Kaltdampf von einem in Figur 1 nicht dargestellten Kältemitteiverdichter aus dem Gas/Kältemittel-Wärmetauscher 3.1 abgesaugt.
Durch die primärseitige Abkühlung des Gases bzw. der Druckluft auf ca. 1 °C wird der Drucktaupunkt des Gases bzw. der Druckluft auf 2°C herabgesetzt und die auskondensierende Feuchtigkeit kann in flüssiger Form im Beruhigungsraumabscheider 4 von dem Gas bzw. der Druckluft getrennt werden. Beim Abscheiden des Kondensats wird durch geeignete, in Figur 1 jedoch nicht dargestellte Führungen für das Luft- Kondensatgemisch erreicht, dass die Wahrscheinlichkeit eines Mitreißens von Kondensattröpfchen aus dem jeweiligen Spalt der ersten Spalträume 21 verringert wird. Über einen Kondensatausgang 7 wird die Flüssigkeit durch einen geeigneten Kondensatabscheider aus der Vorrichtung abgeleitet.
Die im Abscheidebereich 4 vorhandene Druckluft bzw. das Gas mit einer Temperatur von etwa 1 °C und einem Drucktaupunkt von ca. 2°C wird (nunmehr sekundärseitig) über Rückführungskanäle 5, die im Folgenden auch als Strömungskanäle 5 bezeichnet werden, in den Gas/Gas-Wärmetauscher 2.1 zurückgeführt. Die Führung des getrockneten Gases bzw. der getrockneten Druckluft vom Abscheidebereich 4 zum Eintritt in den Gas/Gas- Wärmetauscher 2.1 kann erfindungsgemäß insbesondere über einen Kanal oder eine Rohrleitung erfolgen, der bzw. die an der Anschlussplatte oder an der Endplatte des Plattenwärmetauschers beispielhaft vorgesehen ist. In diesem Gas/Gas-Wärmetauscher 2.1 strömt in den zweiten Spalträumen 22 die (sekundärseitige) kalte Druckluft bzw. das kalte Gas der (primärseitig nachströmenden) warmen Druckluft bzw. dem warmen Gas in den ersten Spalträumen 21 entgegen und wird von ca. 2°C auf ca. 27°C erwärmt. Die erwärmte und trockene Druckluft wird über den Ausgang 6 aus der Vorrichtung ausgeleitet und ist anschließend, beispielsweise zur Verwendung in einem Produktionsprozess, verwendbar. Im in der Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem Thermospeicher 10 ausgestattet. Der Thermospeicher 10 ist zur Aufnahme und Abgabe von thermischer Energie in Form von „Kälte" vorgesehen. Der Thermospeicher 10 kann erfindungsgemäß auch als eine Mehrzahl von Thermospeichem 10 vorgesehen sein. Mit dem oder den Thermospeicher(n) 10 wird bei niedrigem Gasvolumenstrom in der Vorrichtung „Kälte" von dem Gas/Kältemittel-Wärmetauscher 3.1 gespeichert. Bei höherem Gasvolumenstrom in der Vorrichtung wird die in den Thermospeichem 10 in Form von „Kälte" gespeicherte thermische Energie wieder an den Gas/Kältemittel-Wärmetauscher 3.1 abgegeben. Durch diese Speicherung von thermischer Energie in den Thermospeichem 10 ist es erfindungsgemäß möglich, den nicht dargestellten Kältemittelverdicher bei geringem oder keinem Gasvolumenstrom abzuschalten. Dadurch ist es möglich, ein hohes Maß an für den Betrieb des Kältemittelverdichters notwendigen Energie einzusparen. Zur Bereitstellung eines Maßes für die im Thermospeicher 10 gespeicherte thermische Energie ist erfindungsgemäß insbesondere ein Temperaturfühler 11 vorgesehen, dessen Messwerte an eine nicht dargestellte Steuerung weiterleitet werden können. Hierzu ist der Temperaturfühler 11 beispielsweise auf der Außenfläche des Gas/Kältemittel- Wärmetauschers 3.1 angebracht. Über die nicht dargestellte Steuerung kann der Kältemittelverdichter bei Bedarf lastabhängig ein- und ausgeschaltet werden.
Bezugszeichen I iste
1 Eingang
2 erster Spaltbereich
3 zweiter Spaltbereich
4 Abscheidebereich
5 Rückführungskanäle
6 Ausgang
7 Kondensatausgang
8 Eingangsanschlusses
9 Ausgangsanschluss
10 Thermospeicher
11 Temperaturfühler
21 erste Spalträumen
22, 23 zweite Spalträume
25 Platten
2.1 Gas/Gas-Wärmetauscher
3.1 Gas/Kältemittel-Wärmetauscher

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung, insbesondere Wärmetauscher, zum Trocknen eines Gases mit einer Mehrzahl von Platten (25), wobei die Platten (25) erste Spalträume (21) und zweite Spalträume (22, 23) definieren, wobei in einem ersten, einen Gas/Gas-Wärmetauscher
(2.1) bildenden Spaltbereich (2) der ersten und zweiten Spalträume (21, 22, 23) eine Abkühlung des in den ersten Spalträumen (21 ) befindlichen Gases durch das in den zweiten Spalträumen (22) befindliche Gas vorgesehen ist, wobei in einem zweiten, einen Gas/Kältemittel-Wärmetauscher (3.1) bildenden Spaltbereich (3) der ersten und zweiten Spalträume (21 , 22, 23) eine Abkühlung des in den ersten Spalträumen (21) befindlichen Gases mittels eines Kältemittels und/oder mittels eines Thermospeichers (10) vorgesehen ist und wobei ein Abscheidebereich (4) vorgesehen ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Spaltbereich (3) dem ersten Spaltbereich (2) entlang der Strömungsrichtung des Gases in den ersten Spalträumen (21) nachgeordnet vorgesehen ist.
3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abscheidebereich (4) als ein Beruhigungsraumabscheider (4) vorgesehen ist und dass sich der Abscheidebereich (4) an den zweiten Spaltbereich (3) in
Strömungsrichtung des Gases in den ersten Spalträumen (21) anschließt.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsrichtung des Gases in den ersten Spalträumen (21 ) von oben nach unten vorgesehen ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Spaltbereich (2) im oberen Drittel der Vorrichtung vorgesehen ist und/oder dass der zweite Spaltbereich (3) im mittleren Drittel der Vorrichtung vorgesehen ist und/oder dass der Abscheidebereich (4) im unteren Drittel der
Vorrichtung vorgesehen ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Platten (25) als Edelstahlplatten, insbesondere kupferverlötet, vorgesehen sind.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Weiterleitung des Gases in den ersten Spalträumen (21) aus dem ersten Spaltbereich (2) in den zweiten Spaltbereich (3) ohne Umlenkungen vorgesehen ist.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Weiterleitung des Gases aus dem Abscheidebereich (4) in den ersten Spaltbereich (2) mittels Rückführungskanäle (5) vorgesehen ist.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Spaltbereich (3) und/oder im Abscheidebereich (4) der Vorrichtung wenigstens ein Thermospeicher (10) vorgesehen ist.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Spaltbereich (3) und/oder im Abscheidebereich (4) der Vorrichtung wenigstens ein Temperaturfühler (11 ) vorgesehen ist.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Isolation der Vorrichtung mittels eines Kältekautschuks vorgesehen ist.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Gas Druckluft vorgesehen ist.
13. Verfahren zur Trocknung eines Gases mit folgenden Schritten:
- Abkühlung des Gases mittels eines Gas/Gas-Wärmetauschers (2.1), - weitere Abkühlung des Gases mittels eines Gas/Kältemittelwärmetauschers (3.1 ),
- Trennung von Gas und Kondensat mittels eines Beruhigungsraumabscheiders (4),
- Erwärmung des Gases mittels des Gas/Gas-Wärmetauschers (2.1).
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Energie zum Betrieb des Gas/Kältemittelwärmetauschers (3.1) von einem Thermospeicher (10) geliefert wird und wobei der Kältemittelkreislauf des Gas/Kältemittelwärmetauschers (3.1) ausgeschaltet ist.
PCT/EP2004/002630 2003-03-14 2004-03-12 Wärmetauscher WO2004081478A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

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