CH623127A5 - Regenerative heat exchanger, in particular for ventilating and air-conditioning systems - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen regenerativen Wärmetauscher gemäss dem Oberbegriff des Anspruches 1. The invention relates to a regenerative heat exchanger according to the preamble of claim 1.
Bei den bekannten Wärmetauschern dieser Art sind die Querrinnen der Wellbandlagen senkrecht zu den Stirnflächen des Rotors gerichtet. In the known heat exchangers of this type, the transverse channels of the corrugated strip layers are directed perpendicular to the end faces of the rotor.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, den Wärmeaustausch des Wärmetauschers zu verbessern bzw. bei vorbestimmter Wärmeaustauschkapazität die Speichermasse des Wärmetauschers verringern zu können. It is an object of the invention to improve the heat exchange of the heat exchanger or to be able to reduce the storage mass of the heat exchanger with a predetermined heat exchange capacity.
Dies gelingt durch die in Anspruch 1 angegebene Erfindung. This is achieved by the invention specified in claim 1.
Durch die erfindungsgemässe Massnahme kann der Wirkungsgrad des regenerativen Wärmetauschres erheblich verbessert werden. Der Wärmetauscher kann so bei vorbestimmter Wärmeaustauschkapazität billiger gebaut bzw. The measure according to the invention can significantly improve the efficiency of the regenerative heat exchanger. The heat exchanger can thus be built more cheaply with a predetermined heat exchange capacity or
dessen Wärmeaustauschkapazität vergrössert werden. Bei Versuchen ergaben sich bezogen auf vorbestimmte Wärmeaustauschkapazität Verringerungen der Speichermasse des Rotors bis zu 40%. whose heat exchange capacity will be increased. In tests, the storage mass of the rotor was reduced by up to 40% based on predetermined heat exchange capacity.
Der Wärmetauscher dient der Rückgewinnung von fühlbarer Wärme und/oder Feuchtigkeitswärme, indem der Wärmetauscher dem einen Gasstrom fühlbare Wärme unter entsprechender Temperaturerniedrigung und/oder Feuchtigkeit unter entsprechendem Feuchtigkeitsverlust entzieht und an den anderen Gasstrom wieder abgibt. Es lassen sich hierdurch erhebliche Energieeinsparungen beim Betrieb einer Klimaanlage oder dergl. erzielen, so dass sich der Aufwand für Heizwärme bei Winterbetrieb und für Kälte bei Sommerbetrieb beträchtlich vermindert. Der erfindungsgemässe Wärmetauscher ermöglicht besondere hohe Austauschwirkungsgrade. The heat exchanger is used to recover sensible heat and / or moisture heat by the heat exchanger withdrawing heat that is perceptible from one gas stream with a corresponding decrease in temperature and / or moisture with a corresponding loss of moisture and releasing it back into the other gas stream. This makes it possible to achieve considerable energy savings when operating an air conditioning system or the like, so that the expenditure for heating in winter operation and for cooling in summer operation is considerably reduced. The heat exchanger according to the invention enables particularly high exchange efficiency.
Unter fühlbarer Wärme ist die in der Temperatur des betreffenden Gases zum Ausdruck kommende Wärme und unter Feuchtigkeitswärme die in der Feuchtigkeit vorliegende Wärme, die durch den Wärmetauscher durch Kondensieren bzw. Absorption der Feuchtigkeit und wieder Verdampfen bzw. Desorption von einem Gasstrom auf den anderen Gasstrom übertragen wird, verstanden. Under sensible heat is the heat expressed in the temperature of the gas in question and under moisture heat is the heat present in the moisture which is transferred from one gas stream to the other gas stream by the heat exchanger by condensation or absorption of the moisture and again vaporization or desorption is understood.
Die Speichermasse kann beispielsweise ausschliesslich aus metallischen Wellbändern oder ausschliesslich aus nichtmetallischen Wellbändern oder aus Wellbändern bestehen, die aus metallarmiertem oder Metallpulver enthaltendem Kunststoff oder dergl. bestehen und/oder auf metallischer oder sonstiger Grundlage mit hygroskopischen Substanzen beschichtet oder getränkt sind, oder die zumindest teilweise mit hydrophiler Folie kaschiert sind, oder dergl., so dass die in Anspruch 1 angegebene Massnahme stets äusserst vorteilhaft ist, unabhängig von dem Material bzw. der Materialien der Wellbänder. The storage mass can consist, for example, exclusively of metallic corrugated strips or exclusively of non-metallic corrugated strips or of corrugated strips, which consist of plastic or metal-reinforced or containing metal powder and the like and / or are coated or impregnated with hygroscopic substances on a metallic or other basis, or at least partially with Are hydrophilic film laminated, or the like. So that the measure specified in claim 1 is always extremely advantageous, regardless of the material or materials of the corrugated tapes.
Durch diese Massnahme kann die Anzahl der Anlauf-strecken der Strömungsgrenzschicht im Rotor erheblich vergrössert werden, was den Wärmeaustausch erheblich vergrössert. As a result of this measure, the number of start-up sections of the flow boundary layer in the rotor can be increased considerably, which considerably increases the heat exchange.
Bevorzugt kann die Massnahme nach Anspruch 3 vorgesehen sein. Dies ergibt besonders starke Erhöhung des Wärmetauschs, doch kann in manchen Fällen z. B. auch vorgesehen sein, dass die Querrinnen benachbarter Well-bandlagen in zur Wellbandlängsrichtung gleichsinnigen, unterschiedlich grossen Winkeln spitzwinklig geneigt sind. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die einzelnen, einer benachbarten Wellbandlage gegenüber offenen Querrinnen jeder Wellbandlage mindestens zwei, vorzugsweise mindestens fünf ihnen offen zugewandte Querrinnen dieser benachbarten Wellbandlagen überbrücken. Die Wellbänder liegen dabei aneinander an und können bevorzugt ganz oder teilweise mit hydrophiler, nichtmetallischer dünner Folie beschichtet sein. The measure according to claim 3 can preferably be provided. This results in a particularly strong increase in heat exchange, but in some cases, e.g. B. also be provided that the transverse channels of adjacent corrugated tape layers are inclined at acute angles in the same direction to the corrugated tape longitudinal direction, differently sized angles. It is particularly advantageous if the individual, adjacent corrugated strip layers bridge at least two, preferably at least five, transverse grooves of these adjacent corrugated strip layers facing open transverse channels of each corrugated layer. The corrugated strips lie against one another and can preferably be completely or partially coated with a hydrophilic, non-metallic thin film.
Besonders vorteilhaft ist es, die Speichermasse durch spiraliges Aufwinden von zwei oder mehr übereinander gelegten Wellbändern zu bilden. Jedoch ist es auch möglich, die Speichermasse aus nicht spiralig aufgewundenen Wellbändern zu bilden, bspw. die Wellbänder zu Segmenten zu schichten, die zur Speichermasse zusammengesetz werden usw. It is particularly advantageous to form the storage mass by spirally winding two or more corrugated bands placed one above the other. However, it is also possible to form the storage mass from non-spirally wound corrugated tapes, for example to layer the corrugated tapes into segments which are put together to form the storage mass, etc.
Die Wellbänder können irgendwelche geeignete Gestaltungen und Abmessungen haben, vorzugsweise können ihre Querrinnen ungefähr rechteckförmige Querschnittsgestalt üblicher Querschnittsgrössen haben und benachbarte Querrinnen nach entgegengesetzten Seiten offen sein. Doch kommen auch andere Gestaltungen der Querschnitte der Wellbänder in Frage, beispielsweise sinusförmige Wellung. The corrugated strips can have any suitable designs and dimensions, preferably their transverse channels can have approximately rectangular cross-sectional shapes of conventional cross-sectional sizes and adjacent transverse channels can be open on opposite sides. However, other configurations of the cross sections of the corrugated strips are also possible, for example sinusoidal corrugation.
Um sowohl günstige Wärmeübertragungseigenschaften To both favorable heat transfer properties
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für fühlbare Wärme als auch für Feuchtigkeitswärme ohne Beschichtung dei Wellbänder mit hygroskopischen Substanzen vorsehen zu müssen, die die Reinigung des Rotors erschweren, ist die Massnahme nach Anspruch 8 zweckmässig. s The measure according to claim 8 is expedient for sensible heat as well as for heat of moisture without having to provide the corrugated strips with hygroscopic substances which complicate the cleaning of the rotor. s
Hierdurch kann man durch geeignete Auswahl des Materials für das tragende Wellband und das hierzu unterschiedliche Material der dünnen Folie die wärmeaustauschenden Eigenschaften bezüglich des Austauschs der fühlbaren Wärme und der Feuchtigkeitswärme in gewünschte vorbestimm- io bare Relationen bringen, wozu man zusätzlich noch in erheblichem Ausmass konstruktive Freiheit hat bezüglich des Verhältnisses der freien Gesamtoberfläche und Masse der Folie oder Folien zu der Gesamtoberfläche und Masse des oder der tragenden Wellbänder. Natürlich trägt auch die ^ Folie mit zum Wärmeaustausch der fühlbaren Wärme bei, In this way, through suitable selection of the material for the load-bearing corrugated tape and the different material of the thin film, the heat-exchanging properties with regard to the exchange of the sensible heat and the heat of moisture can be brought into the desired, predeterminable relationships, to which one can also add considerable structural freedom has with respect to the ratio of the total free surface and mass of the film or foils to the total surface and mass of the supporting corrugated tape or tapes. Of course, the ^ foil also contributes to the heat exchange of the sensible heat,
doch ist es besonders zweckmässig, den Rotor so auszubilden, dass der Einfluss der Folie auf den fühlbaren Wärmeaustausch nur gering ist. however, it is particularly expedient to design the rotor in such a way that the influence of the foil on the sensible heat exchange is only slight.
In der Praxis kann es insbesondere bei Lüftungs- und 20 Klimaanlagen vorkommen, dass der Gasstrom der niedrigeren Temperatur zeitweise Temperaturen hat, die erheblich unter 0 °C liegen, zum Beispiel, wenn dieser Gasstrom Aus-senluft ist. Bei sehr niedrigen Temperaturen dieses Gasstromes von bspw. —10 °C und weniger kann es dann zu 25 bleibender Reifbildung in den Querrinnen kommen, wobei sich Reif insbesondere in der Nähe der bezogen auf den Gasstrom der höheren Temperatur stromäufwärtigen Mündungen der Querrinnen zunehmend bildet und die betreffenden Querschnitte so stark zusetzen kann, dass die den Rotor 30 durchströmenden Gasströme hierdurch zu stark gedrosselt werden. In practice, it can happen, especially in ventilation and air conditioning systems, that the gas stream of the lower temperature sometimes has temperatures that are significantly below 0 ° C, for example if this gas stream is outside air. At very low temperatures of this gas flow of, for example, -10 ° C. and less, there can then be permanent frost formation in the transverse channels, whereby frost forms increasingly in the vicinity of the mouths of the transverse channels upstream in relation to the gas stream and the can add so much to the relevant cross sections that the gas flows flowing through the rotor 30 are thereby throttled too much.
Auch diesem Problem lässt sich durch zumindest teilweise Beschichtung des Wellbandes mit hydrophiler, nichtmetallischer Folie besser als bisher begegnen. Bevorzugt 35 kann dabei die Massnahme nach Anspruch 17 vorgesehen sein. Diese Ausbildung der Speichermasse des Wärmetauschers lässt zumindest noch einen einen ausreichenden Notbetrieb aufrechterhaltenden Gasdurchsatz bei Temperaturen des Gasstromes der niedrigeren Temperatur von unter —10 °C 40 zu, da man den Anteil der freien, durch hydrophile Folie gebildeten Oberfläche im Verhältnis zur freien metallischen Oberfläche um so grösser wählen kann, je niedriger die Temperatur des Gasstromes der niedrigeren Temperatur werden kann. Universelle Anwendung des Wärmetau- 45 This problem can also be countered better than before by at least partially coating the corrugated tape with hydrophilic, non-metallic foil. The measure according to claim 17 can preferably be provided. This design of the storage mass of the heat exchanger allows at least a sufficient gas throughput to maintain an emergency operation at temperatures of the gas stream of the lower temperature of below −10 ° C. 40, since the proportion of the free surface formed by hydrophilic foil in relation to the free metallic surface is reduced the lower the temperature of the gas stream of the lower temperature can be, the greater the choice. Universal application of heat exchanger 45
schers mit, wenn überhaupt, nur minimaler Reifbildung in den betreffenden Kanälen bis zu extrem tiefen Temperaturen ergibt sich durch die Massnahme nach Anspruch 18. Falls dabei die Wärmeübertragungseigenschaften des Wärmetauschers für die fühlbare Wärme möglichst gross sein soll, 50 lässt sich dies durch Verwendung sehr dünner hydrophiler Folie erreichen. Schers with, if at all, only minimal frost formation in the relevant channels up to extremely low temperatures results from the measure according to claim 18. If the heat transfer properties of the heat exchanger for the sensible heat should be as great as possible, 50 this can be done by using very thin achieve hydrophilic film.
Unter Notbetrieb ist folgendes verstanden: Lüftungsund Klimaanlagen sind bezüglich der für die Lüftung bzw. Klimatisierung erforderlichen Mindestluftmengen an Aussen- 55 luft überdimensioniert, beispielsweise um 50%. Unter Notbetrieb ist insbesondere der Fall verstanden, dass die erwähnten Mindestluftmengen an Aussenluft bei der vorgesehenen niedrigsten Temperatur des oder der Gasströme etwa vorliegen. 60 Emergency operation means the following: Ventilation and air conditioning systems are oversized, for example by 50%, with regard to the minimum air volume required for ventilation or air conditioning. Emergency operation is understood to mean, in particular, the case that the minimum air quantities of outside air mentioned are approximately present at the lowest temperature of the gas stream or gases provided. 60
Bevorzugt kann vorgesehen sein, für die hydrophile Folie Zellglas, d. h. Cellophanfolie zu verwenden. Zellglas hat sehr gute hydrophile Eigenschaften und lässt sich durch Bespülen mit Wasser oder schmutzlösenden flüssigen Reinigungsmitteln leicht reinigen. Doch können in manchen Fällen auch ande- fi5 re Materialien für die Folie zweckmässig vorgesehen sein, vorzugsweise Celluloseacetat oder thermoplastischer, polymerer, hydrophiler .oder hydrophil präparierter Kunststoff wie Polyamide, Polyvinylchlorid oder dergleichen, die sich ebenfalls leicht reinigen lassen. It can preferably be provided for the hydrophilic film cellular glass, i. H. To use cellophane film. Cellular glass has very good hydrophilic properties and can be easily cleaned by rinsing with water or dirt-removing liquid cleaning agents. In some cases, however, other materials for the film can also be expediently provided, preferably cellulose acetate or thermoplastic, polymeric, hydrophilic or hydrophilically prepared plastic such as polyamides, polyvinyl chloride or the like, which are also easy to clean.
Vorzugsweise kann die Folie eine Stärke von etwa 0,02— 0,1 mm haben. Preferably the film can be about 0.02-0.1 mm thick.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass das beschichtete oder unbeschichtete Wellband aus Metall besteht. Besonders günstig ist es, es aus einem Metallstreifen durch Biegen des Streifens zu bilden. In manchen Fällen kann zweckmässig auch Metallgewebe oder dergleichen vorgesehen sein. Besonders zweckmässig sind die Wärme besonders gut leitender Metalle, wie Aluminium oder Kupfer. Falls hohe Korrosionsbeständigkeit verlangt wird, kann für das Wellband ein geeignetes korrosionsfestes Metall, vorzugsweise rostfreier Stahl vorgesehen sein. Die Stärke des Streifens oder Gewebes des Wellbandes kann vorzugsweise 0,1—0,3 mm, besonders zweckmässig ungefähr 0,2 mm betragen, doch kommen ggfs. auch hiervon abweichende Stärken in Frage. Solche metallischen Wellbänder ergeben besonders hohe Wirkungsgrade des Austausches fühlbarer Wärme. It is preferably provided that the coated or uncoated corrugated tape consists of metal. It is particularly favorable to form it from a metal strip by bending the strip. In some cases, metal mesh or the like can also be expediently provided. The heat of particularly highly conductive metals, such as aluminum or copper, is particularly useful. If high corrosion resistance is required, a suitable corrosion-resistant metal, preferably stainless steel, can be provided for the corrugated strip. The thickness of the strip or fabric of the corrugated tape can preferably be 0.1-0.3 mm, particularly suitably approximately 0.2 mm, but thicknesses which differ from this may also be considered. Such metallic corrugated strips result in particularly high levels of exchange of sensible heat.
Die axiale Länge des Rotors kann schon im Hinblick auf die guten wärmeübertragenden Eigenschaften kurz gehalten werden, bspw. 10—35 cm betragen, wodurch sich ein geringer Druckverlust und besonders wirtschaftlicher Betrieb ergibt. The axial length of the rotor can be kept short in view of the good heat transfer properties, for example 10-35 cm, which results in a low pressure loss and particularly economical operation.
Die Wellenlänge aller Wellbänder kann gleich sein, was meist besonders zweckmässig ist. Doch kommen auch gegebenenfalls unterschiedliche oder variierende Wellenlängen der Wellbänder der Speichermasse in Frage. The wavelength of all corrugated bands can be the same, which is usually particularly useful. However, different or varying wavelengths of the corrugated bands of the storage mass may also be considered.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen: Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing. Show it:
Fig. 1 eine stirnseitige Ansicht eines Rotors gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, dessen Speichermasse im Inneren einer Trommel fest angeordnet ist. Fig. 1 is an end view of a rotor according to an embodiment of the invention, the storage mass is fixedly arranged inside a drum.
Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Wärmetauscher mit einem Rotor gemäss Fig. 1, dessen Wärmetauschergehäuse längsgeschnitten dargestellt ist, FIG. 2 shows a plan view of a heat exchanger with a rotor according to FIG. 1, the heat exchanger housing of which is shown in longitudinal section;
Fig. 3 eine ausschnittweise stirnseitige Ansicht einer aus zwei jeweils einseitig mit einer Folie beschichteten Wellbändern spiralig aufgewickelten Speichermasse, 3 shows a detail of a frontal view of a storage mass spirally wound from two corrugated strips each coated on one side with a film,
Fig. 4 eine ausschnittsweise Draufsicht auf die oberste Lage der Speichermasse nach Fig. 3, wobei die zweitoberste Lage mit eingezeichnet ist. 4 shows a partial plan view of the uppermost layer of the storage mass according to FIG. 3, the second uppermost layer being also shown.
Fig. 5 und 6 stirnseitige, ausschnittsweise Ansicht je einer Speichermasse gemäss zwei weiteren Ausführungsbeispielen, 5 and 6 frontal, partial view of a storage mass according to two further exemplary embodiments,
Fig. 7 eine stirnseitige ausschnittsweise Ansicht eines Wellbandes mit nur einseitig vorhandenen Querrinnen. Fig. 7 is an end sectional view of a corrugated tape with transverse channels only available on one side.
Der in Fig. 2 dargestellte regenerative Wärmetauscher weist ein Gehäuse 10 auf, in dessen Innerem ein Rotor 11 gemäss Fig. 1 angeordnet ist, dessen Welle 12 durch einen elektrischen Getriebemotor 13 mit regelbarer Drehzahl angetrieben wird. Im Betrieb wird der Rotor 11 gleichzeitig von zwei gegensinnig strömenden Luftströmen durchströmt, wobei in diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel angenommen sei, dass es sich bei dem einen Luftstrom um Aussenluft und beim anderen Luftstrom um Fortluft einer lufttechnischen Anlage eines Gebäudes oder dergleichen handelt. Die Aussenluft strömt durch den Einlassstutzen 14 ein und strömt nach Durchströmen des jeweils in ihrem Strömungsweg befindlichen Sektors des Rotors 11 durch den Auslassstutzen 15 in eine nicht dargestellte, weiterführende Leitung. Die Fortluft strömt durch den Einlassstutzen 16 ein und durch den Auslassstutzen 17 nach Durchströmen des betreffenden jeweiligen anderen Sektors des Rotors 11 ins Freie aus. Die Strömungswege der Fortluft und der Aussenluft sind durch Zwischenwände 12' und am Rotor 11 anliegende Dichtungslippen voneinander getrennt. Der oder die Förderventilatoren für die Luftströme sind nicht dargestellt. Die The regenerative heat exchanger shown in FIG. 2 has a housing 10, in the interior of which a rotor 11 according to FIG. 1 is arranged, the shaft 12 of which is driven by an electric gear motor 13 at a controllable speed. In operation, the rotor 11 is simultaneously flowed through by two oppositely flowing air streams, it being assumed in this preferred embodiment that one air stream is outside air and the other air stream is exhaust air from a ventilation system of a building or the like. The outside air flows in through the inlet connection 14 and, after flowing through the sector of the rotor 11 in its respective flow path, flows through the outlet connection 15 into a further line (not shown). The exhaust air flows through the inlet connector 16 and out through the outlet connector 17 after flowing through the respective other sector of the rotor 11 in question. The flow paths of the exhaust air and the outside air are separated from one another by intermediate walls 12 ′ and sealing lips abutting the rotor 11. The feed fan or fans for the air flows are not shown. The
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Speichermasse 19 des Rotors 11 ist in einer Trommel 20 fest angeordnet, die die Welle 12 (Fig. 2) trägt und deren zylindrische; Umfangswandung in das Gehäuse abgedichtet eingesetzt ist. Die beiden Wellbänder 27', 27", aus denen die Speichermasse 19 durch spiraliges Aufwinden gebildet ist, sind übertrieben gross dargestellt. Storage mass 19 of the rotor 11 is fixed in a drum 20 which carries the shaft 12 (Fig. 2) and the cylindrical; Circumferential wall is used sealed in the housing. The two corrugated bands 27 ', 27 ", from which the storage mass 19 is formed by spiral winding, are shown exaggeratedly large.
Gemäss'den Fig. 1, 3 und 4 ist die Speichermasse 19 des Rotors 11 dadurch gebildet, indem zwei übereinander liegende, gleich breite zweischichtige Wellbänder 27', 27" um die Drehachse des Rotors spiralig aufgewunden sind. Jedes Wellband 27', 27" ist aus einem zweischichtigen Band durch Biegen in ungefähr rechteckförmige Wellen gleicher Querschnittsgestaltungen gebildet. Die tragende Schicht jedes Bandes 27', 27" besteht aus einem metallischen Wellband 22' bzw. 22" und die andere Schicht besteht aus auf das Wellband 22', 22" aufkaschierter dünner, hydrophiler, nichtmetallischer Folie 23', die vorzugsweise aus Cellophan bestehen kann. In Fig. 4 ist eine ausschnittsweise Draufsicht auf die beiden oberen Lagen einer aus diesen beiden Wellbändern 27', 27" gebildeten Speichermasse dargestellt und man erkennt, dass bei dem obersten Wellband 27', dessen geraden Querrinnen 24' zur Längsrichtung 28 des Bandes 27' unter einem spitzen Winkel a geneigt sind, wogegen die geraden Querrinnen 24" des darunterliegenden Wellbandes 27" unter einem Winkel b zur Längsrichtung 28 des Bandes 27" gegensinnig zu der Neigung der Querrinnen 24' des oberen Bandes 27' geneigt sind, so dass jede Querrinne 24' des Bandes 27' mehrere zu ihr offene Querrinnen 24" des anderen Bandes 27" unter einem Kreuzungswinkel 180°— (a+b) offen kreuzt und umgekehrt. Vorzugsweise können die Winkel a und b gleich gross sein. Der Kreuzungswinkel kann besonders vorteilhaft ungefähr 5 bis 20°, vorzugsweise 10 bis 15° betragen. Im Ausführungsbeispiel kreuzt jede Querrinne ca. vier bis fünf zu ihr offene Querrinnenund ca. vier bis fünf Querrinnenböden des benachbarten Wellbandes. Es ist in manchen Fällen auch vorteilhaft, die Querrinnen eines der beiden Wellbänder 27' oder 27" zur Längsrichtung des betreffenden Wellbandes senkrecht verlaufen zu lassen oder die Querrinnen beider Bänder 27', 27" gleichsinnig, jedoch unterschiedlich stark zur Längsrichtung der Bänder zu neigen. Die Neigung der Querrinnen 24', 24" hat auch den Vorteil, dass die Querrinnen 24', 24" übereinander liegender Bandlagen nicht ineinander eindringen können. Insbesondere wird aber der Wärmeaustausch erheblich vergrössert, da die einander zugewendeten Querrinnen der benachbarten Bänder 27', 27" zueinander offen sind, wie es dargestellt ist. Die vorhandenen Folien 23' folgen den Wellen der Wellbänder 22', 22" an diesen vollständig anliegend. Es ist nicht nur am jeweiligen Eingang jeder Quer-rinne der Speichermasse eine Anlaufstrecke der Strömungsgrenzschicht für das einströmende Gas vorhanden, sondern es ergeben sich auch beim weiteren Durchströmen des Rotors immer wieder neue Anlaufstrecken in unterschiedlichen Abständen von den Eingängen. Da der Wärmeaustausch an den Anlaufstrecken der Strömungsgrenzschicht am grössten ist, wird so durch zusätzliche Bildung von solchen Anlaufstrecken der Wärmeaustausch sowohl der fühlbaren als auch der Feuchtigkeitswärme erheblich vergrössert und damit der Wärmeaustauschwirkungsgrad des Wärmeaustauschers erheblich: erhöht. 1, 3 and 4, the storage mass 19 of the rotor 11 is formed by spirally winding two superimposed, equally wide two-layer corrugated strips 27 ', 27 "around the axis of rotation of the rotor. Each corrugated strip 27', 27" is formed from a two-layer band by bending in approximately rectangular waves of the same cross-sectional configurations. The supporting layer of each band 27 ', 27 "consists of a metallic corrugated band 22' or 22" and the other layer consists of thin, hydrophilic, non-metallic film 23 'laminated onto the corrugated band 22', 22 ", which preferably consist of cellophane 4 shows a partial plan view of the two upper layers of a storage mass formed from these two corrugated strips 27 ', 27 "and it can be seen that in the uppermost corrugated strip 27', its straight transverse grooves 24 'to the longitudinal direction 28 of the strip 27 'are inclined at an acute angle a, whereas the straight transverse grooves 24 "of the corrugated strip 27" underneath are inclined at an angle b to the longitudinal direction 28 of the strip 27 "in the opposite direction to the inclination of the transverse grooves 24' of the upper strip 27 ', so that each transverse channel 24 'of the band 27' crosses a plurality of transverse channels 24 "of the other band 27" open to it at an intersection angle of 180 ° - (a + b) and vice versa. Preferably, the angles a and b be the same size. The crossing angle can particularly advantageously be approximately 5 to 20 °, preferably 10 to 15 °. In the exemplary embodiment, each transverse channel crosses approximately four to five transverse channels open to it and approximately four to five transverse channel floors of the adjacent corrugated strip. In some cases it is also advantageous to have the transverse grooves of one of the two corrugated strips 27 'or 27 "run perpendicular to the longitudinal direction of the corrugated strip in question or to incline the transverse grooves of the two strips 27', 27" in the same direction, but to different degrees to the longitudinal direction of the strips. The inclination of the transverse channels 24 ', 24 "also has the advantage that the transverse channels 24', 24" of layers of tape lying one above the other cannot penetrate into one another. In particular, however, the heat exchange is considerably increased, since the transverse channels of the adjacent belts 27 ', 27 "facing one another are open to one another, as shown. The foils 23' present follow the waves of the corrugated belts 22 ', 22" completely against them. Not only is there a start-up section of the flow boundary layer for the inflowing gas at the respective entrance of each transverse channel of the storage mass, but there are also new start-up sections at different distances from the entrances as the rotor continues to flow through. Since the heat exchange is greatest at the start-up sections of the flow boundary layer, the formation of such start-up sections increases the heat exchange of both the sensible and the moisture heat considerably and thus significantly increases the heat exchange efficiency of the heat exchanger.
In diës'em Ausführungsbeispiel ist ferner die von den Gasströmen bespülte freie Oberfläche der Speichermasse zur Hälfte durch die Folien 23' und zur anderen Hälfte durch die Metallbänder 22', 22" gebildet. Die Folien 23' sind zweckmässig so dünn, dass sie den Austausch der fühlbaren Wärme nicht wesentlich beeinflussen. In this exemplary embodiment, the free surface of the storage mass which has been flushed by the gas streams is formed half by the foils 23 'and half by the metal strips 22', 22 ". The foils 23 'are expediently so thin that they can be exchanged not significantly affect the sensible warmth.
Das Wellband 22', 22" kann bevorzugt aus einem vorzugsweise die Wärme besonders gut leitenden Metall, wie The corrugated strip 22 ', 22 "can preferably be made of a metal, such as
Kupfer, Aluminium oder rostfreiem Stahl bestehen, da hierdurch der Wärmeaustausch der fühlbaren Wärme besonders gross wird. Die zweckmässigerweise nur sehr dünne Folie 23' hat erheblich weniger Masse als das Wellband 22', 22" und 5 schlechte Wärmeleitfähigkeit, so dass sie am Wärmeaustausch der fühlbaren Wärme weniger, sogar meist wesentlich weniger als das Wellband 22', 22" mitwirkt, wogegen sie jedoch infolge ihrer hydrophilen Eigenschaft den Feuchtigkeitsaustausch massgebend beeinflusst. Copper, aluminum or stainless steel exist, as this makes the heat exchange of the sensible heat particularly great. The expediently only very thin film 23 'has considerably less mass than the corrugated tape 22', 22 "and 5 poor thermal conductivity, so that it contributes less, in most cases less, than the corrugated tape 22 ', 22" to the heat exchange of the sensible heat however, due to its hydrophilic property, it significantly influences moisture exchange.
10 Das Wellband 22', 22" kann auch aus irgendeinem anderen geeigneten Material, wie Pappe, Asbest, Kunststoff oder dergl. bestehen. Es kann auch unbeschichtet sein oder es kann mindestens eine seiner beiden Seiten mit einer hygroskopischen Substanz, z. B. Lithiumchlorid oder dergl. be-15 schichtet sein, was ebenfalls den Austausch der Feuchtigkeitswärme erhöht. Bspw. können an die Stelle der Folien 23' solche hygroskopischen Substanzen treten. 10 The corrugated tape 22 ', 22 "can also consist of any other suitable material, such as cardboard, asbestos, plastic or the like. It can also be uncoated or it can cover at least one of its two sides with a hygroscopic substance, for example lithium chloride or the like can be coated, which likewise increases the exchange of the heat of moisture. For example, such hygroscopic substances can take the place of the foils 23 '.
Auch bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 5 und 6 ist es zweckmässig, die Speichermasse durch jeweils zwei 20 Wellbänder 27', 27" durch paralleles spiraliges Aufwickeln zu bilden, wobei die Längsrichtungen der Querrinnen 24' des einen Wellbandes 22' ebenfalls schräg zu den Längsrichtungen der Querrinnen 24" des anderen Wellbandes 22" geneigt sind, vorzugsweise gegensinnig spitzwinklig zur Well-25 bandlängsrichtung geneigt sind, so dass jede Querrinne 24' bzw. 24" eines Wellbandes zweckmässig mindestens eine, vorzugsweise mindestens zwei, besonders vorteilhaft drei bis sechs oder mehr ihr zugewendeten Querrinnen des benachbarten Wellbandes kreuzt. 5 and 6, it is expedient to form the storage mass by two 20 corrugated strips 27 ', 27 "by parallel spiral winding, the longitudinal directions of the transverse channels 24' of the one corrugated strip 22 'also being inclined to the Longitudinal directions of the transverse grooves 24 "of the other corrugated strip 22" are inclined, preferably inclined in opposite directions at an acute angle to the longitudinal direction of the corrugated strip 25, so that each transverse groove 24 'or 24 "of a corrugated strip expediently has at least one, preferably at least two, particularly advantageously three to six or crosses the transverse channels of the neighboring corrugated band that are turned towards it.
30 Im Falle der Fig. 5 ist die Speichermasse dadurch gebildet, dass zwei Wellbänder, die aus doppelseitig mit hydrophiler, nichtmetallischer Folie 23' beschichteten Wellbändern 22', 22" mit ungefähr rechteckförmiger Wellung bestehen, unter Zwischenfügung eines nicht gewellten Zwischenbandes 35 40 aus Metall oder hydrophiler Folie oder aus einem einseitig oder beidseitig mit hydrophiler, nichtmetallischer Folie kaschierten Metallband übereinandergelegt sind und dann diese drei zueinander parallelen Bahnen gemeinsam spiralig zu der Speichermasse aufgewickelt sind. Es ergibt 40 sich dann, dass in der Speichermasse nur zwischen jeweils übernächsten Wellbandwindungen ein die ihm benachbarten Querrinnen 24', 24" (Wellbandlagen) überbrückendes Zwischenband 40 angeordnet ist, so dass die Hälfte der Querrinnen 24', 24" zusammen mit dem Zwischenband 40 Kanäle 45 25 konstanten Querschnittes bilden, wogegen die anderen einander gegenüberliegenden Querrinnen 24', 24" dieser beiden Wellbänder zueinander offen sind und so Kanäle 25' variierenden Querschnittes bilden, da hier kein Zwischenband 40 zwischen diesen beiden Wellbändern 22', 23'; 22", 50 23" vorhanden ist, so dass durch das Kreuzen dieser zueinander offenen Querrinnen 24', 24" zusätzliche Anlaufstrecken der Gasströmungsgrenzschicht auf einfachste, strömungsgünstige Weise entstehen und die Wärmeübertragung erheblich erhöht wird. In the case of FIG. 5, the storage mass is formed by the fact that two corrugated tapes, which consist of corrugated tapes 22 ′, 22 ″ coated on both sides with hydrophilic, non-metallic foil 23 ′ with an approximately rectangular corrugation, with the interposition of a non-corrugated intermediate tape 35 40 made of metal or hydrophilic film or from a metal band laminated on one or both sides with hydrophilic, non-metallic film and then these three parallel webs are spirally wound together to form the storage mass intermediate belt 40 bridging adjacent transverse grooves 24 ', 24 "(corrugated strip layers), so that half of the transverse grooves 24', 24" together with the intermediate belt 40 form channels 45 25 of constant cross-section, whereas the other mutually opposite transverse grooves 24 ', 24 "of these two corrugated bands together are open and thus form channels 25 'of varying cross-section, since there is no intermediate band 40 between these two corrugated bands 22', 23 '; 22 ", 50 23" is present, so that the crossing of these mutually open transverse channels 24 ', 24 "creates additional run-on sections of the gas flow boundary layer in the simplest, streamlined manner and the heat transfer is increased considerably.
55 Anstatt in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 jedes Wellband 22', 22" beidseits mit seiner Wellung folgenden und sich über die Länge und Breite des Wellbandes erstreckenden hydrophilen Folien 23' zu beschichten, kann in manchen Fällen auch zweckmässig vorgesehen sein, minde-60 stens ein Wellband unbeschichtet zu lassen oder nur einseitig zu beschichten, vorzugsweise die Folienbeschichtungen an den die Kanäle 25 begrenzenden Seiten der Wellbänder 22', 22" wegzulassen, so dass weiterhin die gesamten freien Innenoberflächen der Kanäle 25' vollständig durch hydro-65 phile Folien 23' gebildet sind, was oft besonders zweckmässig ist. Falls das Zwischenband 40 ebenfalls aus hydrophiler Folie besteht, gilt dies auch für die durch das Zwischenband 40 mit gebildeten Kanäle 25, sofern beide Well 55 Instead of coating each corrugated strip 22 ', 22 "on both sides with its corrugation and extending over the length and width of the corrugated strip hydrophilic foils 23' in the exemplary embodiment according to FIG. 5, in some cases it can also be expedient to provide at least 60 Leaving at least one corrugated tape uncoated or to coat it only on one side, preferably omitting the film coatings on the sides of the corrugated tapes 22 ′, 22 ″ that delimit the channels 25, so that the entire free inner surfaces of the channels 25 ′ are completely covered by hydro-65 phile films 23 'are formed, which is often particularly useful. If the intermediate band 40 also consists of hydrophilic film, this also applies to the channels 25 formed by the intermediate band 40, provided that both wells
5 5
623 127 623 127
bänder 22', 22", wie dargestellt, beidseits mit Folie 23' beschichtet sind. Wenn dagegen das Zwischenband 40 aus Metall besteht, ändert sich hierdurch für die vollsändig aus hydrophiler Folie bestehenden freien Innenoberflächen der Kanäle 25' natürlich nichts, jedoch ist dann die durch das Zwischenband gebildete eine Wand jedes der Kanäle 25 metallisch. bands 22 ', 22 ", as shown, are coated on both sides with film 23'. If, on the other hand, the intermediate band 40 consists of metal, this of course does not change anything for the free inner surfaces of the channels 25 'which are made entirely of hydrophilic film, but this is then a wall of each of the channels 25 formed by the intermediate band metallic.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 unterscheidet sich dadurch von dem nach Fig. 5, dass kein Zwischenband vorgesehen ist, so dass jede Querrinne 24' bzw. 24" jedes beidseits mit hydrophiler nichtmetallischer Folie 23' kaschierten Wellbandes 22', 22" zu den ihr offen gegenüberliegenden Querrinnen 24" bzw. 24' des benachbarten Wellbandes offen ist, wobei es wiederum besonders zweckmässig ist, die Querrinnen 24', 24" beider Wellbänder beispielsweise gemäss Fig. 4 zueinander gegensinnig schräg zu neigen. Obwohl beide Wellbänder 22', 22" jeweils beidseitig mit hydrophiler Folie 23' beschichtet sind, ist die Wärmeübertragung der fühlbaren Wärme dennoch sehr hoch wegen der Vervielfachung der Anlaufstrecken der Strömungsgrenzschicht der Gasströme. Die Übertragung der Feuchtigkeitswärme ist infolge der Folien 23' wesentlich besser als bei metallischen, The embodiment according to FIG. 6 differs from that according to FIG. 5 in that no intermediate band is provided, so that each transverse channel 24 ′ or 24 ″ of each corrugated band 22 ′, 22 ″ laminated on both sides with hydrophilic non-metallic foil 23 ′ to that of it open opposite transverse channels 24 "or 24 'of the adjacent corrugated tape is open, it being again particularly expedient to incline the transverse channels 24', 24" of both corrugated tapes in opposite directions, for example according to FIG. 4. Although both corrugated bands 22 ', 22 "are coated on both sides with hydrophilic film 23', the heat transfer of the sensible heat is nevertheless very high because of the multiplication of the start-up distances of the flow boundary layer of the gas streams. The transfer of the heat of moisture is considerably better as a result of the film 23 ' for metallic,
freien Querrinnenoberflächen und es besteht auch keine Vereisungsgefahr. Diese Speichermasse nach Fig. 6 schützt optimal gege Reifbildung und ändert ihren Strömungswiderstand bis zu besonders tiefen Temperaturen des die niedrigere Temperatur aufweisenden Gasstromes nicht, so dass sie universelle Anwendungsmöglichkeit bietet und insbesondere auch bis zu extrem tiefen Temperaturen verwendet werden kann. free cross channel surfaces and there is also no risk of icing. This storage mass according to FIG. 6 optimally protects against frost formation and does not change its flow resistance up to particularly low temperatures of the gas stream having the lower temperature, so that it offers universal application possibilities and in particular can also be used up to extremely low temperatures.
Anstatt gemäss den vorangehenden Ausführungsbeispielen die Querrinnen des Wellbandes abwechselnd nach der einen und der anderen Breitseite des Wellbandes zu richten, kann in manchen Fällen bspw. gemäss Fig. 7 auch vorgesehen sein, dass mindestens ein Wellband 27' so gewellt ist, dass seine Querrinnen 24' nur auf derselben Breitseite vorhanden sind. Diese Querrinnen kreuzen dann ebenfalls ihnen offen gegenüberliegende Querrinnen der nicht dargestellten benachbarten Wellbandlage. Das dargestellte Wellband besteht aus einer tragenden Schicht 22' aus Metall oder dergl. und einer hydrophilen Folienschicht 23'. Instead of, according to the preceding exemplary embodiments, the transverse channels of the corrugated tape alternately directed towards one and the other broad side of the corrugated tape, in some cases, for example according to FIG. 7, it can also be provided that at least one corrugated tape 27 'is corrugated so that its transverse channels 24 'are only present on the same broadside. These transverse channels then also cross open channels lying opposite them of the adjacent corrugated tape layer, not shown. The corrugated tape shown consists of a supporting layer 22 'made of metal or the like and a hydrophilic film layer 23'.
Die Speichermasse kann oder Segmente der Speichermasse können auch anders als beschrieben hergestellt werden, beispielsweise durch Schichten von Wellbandlagen. The storage mass or segments of the storage mass can also be produced differently than described, for example by layering corrugated tape layers.
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2 Blatt Zeichnungen 2 sheets of drawings
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