DE1812439A1 - Verfahren und Vorrichtung fuer den Waermeaustausch zwischen zwei Gasen - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung fuer den Waermeaustausch zwischen zwei GasenInfo
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- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
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- F28D13/00—Heat-exchange apparatus using a fluidised bed
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Description
Alfa-Iaval IB, S-I4700 Tumba /Schweden/ Postfack
zwei 6-asen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
für die Wärmeübertragung von einem Gas auf ein anderes Gas.
Das Problem, in wirtschaftlicher Weise einen Wärmeaustausch
zwischen zwei Gasen zu bewirken, ist in vielen Anwendungsbereichen von höchstem Interesse. Ein solcher Anwendungsbereich,
bei dem die vorliegende Erfindung sehr wichtig sein kann, ist die Ventilation, bei der zur Zeit ein Bedarf hinsichtlich eines
Wärmeaustauschers besteht, durch den in ein Haus geleitete Frischluft durch aus dem Haus geleitete Luft aufgeheitzt
werden kann. Ein in üblicher Weise arbeitender Wärmeaustauscher ist für diesen Zweck nicht geeignet, da seine Wärmeaustauschflächen
sehr bald durch die wärmeaustauschenden Gase verschmutzen würden. Insbesondere enthält die ein Wohnhaus
verlassende Luft eine Menge Fett- und Staubpartikel, die auf den Wärmeaustauschflächen haften und daraufhin die Wärmeübertragungskapazität
vermindern, und weiterhin einen grossen Feuchtigkeitsanteil, der im Wärmeaustauscher kondensiert und
im Winter auf einem Teil der Wärmeaustauschflächen gefriert.
Es ist bereits bekannt, fluidisierte oder fluidartige Schichten für die Wärmeübertragung von einem Gas auf ein anderes
Gas zu verwenden. Der Yfirkungsgrad eines Wärmeaustauschers
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dieses bekannten .Typs ist jedoch für den genannten Zweck
zu niedrig. Nach der Erfindung wird nun ein neues Verfahren für die Verwendung-von fluidisierten Schichten für die
Wärmeübertragung von einem Gas auf ein anderes Gas vorgeschlagen. Der Hauptgedanke dieses Verfahrens besteht darin,
dass die Wärmeübertragung in wenigstens.zwei Stufen erfolgt und das entsprechende Gas in jeder der Stufen durch
eine fluidisierte Schicht aus festen Partikeln geleitet wird, wobei die Schicht in einem wärmeaustauschenden Kontakt
mit einer thermisch leitenden Wand gehalten wird, welche die zwei Schichten voneinander trennt, und dass das eine
Gas durch die erste Stufe und danach durch die zweite Stufe geleitet wird, während das andere Gas zuerst durch die genannte
zweite Stufe und dann durch die genannte erste Stufe geleitet wird.
Bei einem in dieser Weise arbeitenden Wärmeaustauscher wird eine sehr wirksame Wärmeübertragung von einem Gas auf ein anderes
Gas erreicht, da der Wärmeaustausch dem sogenannten Gegenstromprinzip folgt. Ein Wärmeaustauscher dieser Art ist
auch billig in der Herstellung und im Betrieb, was eine Voraussetzung
ist, wenn er beispielsweise in einem Wohnhaus, für das die Heizungskosten verhältnismässig niedrig sind,
wirtsdhaftlich gerechtfertigt sein soll.
Weiterhin kann er sehr verschiedenen Betriebsbedingungen
widerstehen und ununterbrochen über eine sehr lange Zeit ohne Reinigung arbeiten. Dankt der fluidisierten Schichten
sind die Wärmeaustauschflächen jederzeit frei von isolierenden Ablagerungen verschiedener Art.
Wenn der Gasstrom, der Wärme abgeben oder aufnehmen soll,in
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dem Wärmeaustauscher nicht ausreicht, die aus festen Materialpartiice
In bestehende Schioht zu fluidisieren, kann ein Hilfsstrom aus Gas geeigneter Temperatur zu diesem
Zweck verwendet werden. Vorzugsweise kann ein Teil des Gases für diesen Zweck verwendet werden, das die Schicht
gerade passiert hat.
Die Erfindung wird im folgenden mit "bezug auf die Zeichnung
näher erläutert:
Fig. 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer nach der Erfindung hergestellten Vorrichtung.
Die Figuren 2 und 5 stellen verschiedene Ausführungsformen der thermisch leitenden Wand der Vorrichtung nach Fig. 1
dar,
Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung hat ein Gehäuse 1, das
zwei Kammern 2 und 3 enthält, die durch eine senkrechte thermisch
leitende Wand 4 getrennt sind. Auf beiden Seiten der Wand 4 sind vier waagrechte Gitterroste 5 mit senkrechtem
Abstand angeordnet.
Jeder Rost 5 trägt eine Schicht 6 aus Partikeln festen Materials,
das so angeordnet ist, dass die Schicht beim Hindurohströmen von Gas von unten in einen suspendierten oder fluidisierten
Zustand gebracht wird, während sie in einem wärmeaustauschenden Kontakt mit der senkrechten Wand 4 gehalten
wird.
Die Kammer 2 ist unten mit einem Einlass 7 und oben mit einem
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Auslass 8 für das eine in der Torrichtung zu "behandelnde Gas
versehen. Die Roste und Schichten sind in der Kammer 2 dementsprechend so angeordnet, dass das Gas von unten nach oben
strömt. Die Kammer 3 ist durch drei waagrechte Zwischenwände
9 in vier übereinander gelegene Zwischenkanuae-rn 10 unterteilt,
von denen jede einen Rost 5 und eine daraufliegende
Schicht 6 aus Partikeln festen Materials enthält» Durch Rohre 11 oder dgl. ist jeder der drei Räume über den Schichtend
in den drei oberen Zwischenkammern 10 mit dem Raum unter dem Rost 5 in den entsprechenden darunterliegenden Kammern 10
verbunden. Die oberste Zwischenkammer ist für das Gas, das
während der Behandlung in der Vorrichtung durch die Kammer 3 strömt, mit einem Einlass 12 ausgestattet, der unter dem
Rost 5 liegt, und die unterste Zwischenkammer 10 ist mit einem Auslass 13 versehen, der über der Schicht 6 liegt. Auf
diese Welse sind die Roste 5 und die Schichten 6 der Kammer
3 so angeordnet, dass das Gas von oben nach unten strömt.
Während des Gasstromflusses durch die Kammern 2 und 3 suchen die zwei Gasströme, zwischen denen Wärme durph die senkrechte
Wand 4 übertragen wird, alle Schiohten 6 in einen suspendierten oder fluidisierten Zustand zu bringen. Infolge dieser fluidieierten
Schichten 6 wird nicht nur eine sehr wirksame Wärme Übertragung zwischen jedem Gas und der senkrechten Wand erhalten, sondern auch eine wirksame Reinigung der wärmeaustau-
sehenden Bereiche von isolierenden Ablagerungen verschiedener
Art. Der Gasstrom durch die Vorrichtung ist in der Zeichnung duroh Pfeile dargestellt und die Wärmeübertragung erfolgt in
der Vorrichtung, wie ersichtlich, hauptsächlich unter in entgegengesetzte
Richtungen strömenden Gasen.
Die Figuren 2 und 3 zeigen in einem verkleinerten waagrechten
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.Schnitt die Vorrichtung nach "Pig. 1. Die 'Schnittansichten,
die durch eine Anzahl der Schichten 6 getroffen sind, zeigen zwei verschiedene Ausführungsformen der senkrechten
thermisch leitenden Wand 4» die die Kammern 2 und 3 trennt.
In !ig. 2 ist die Wand 4 im wesentlichen flach und mit einer
Anzahl senkrecht hervorstehender "Flansche 14 augestattet, die sich in die Kammern 2 und 3 erstrecken. In Fig. 3 ist
die Wand 4 gewellt.
Andere Gestaltungen sind natürlich innerhalb des Erfindungsbereiches, wie in den folgenden Ansprüchen gekennzeichnet,
möglich.
Bei Verwendung als Ventilationswärmeaustauscher sollte die Vorrichtung nach der Erfindung mit Einrichtungen zum Ableiten
des in den fluidisierten Schichten kondensierten Wassers ausgestattet werden. Solche Einrichtungen sind an sich bekannt.
Als Partikel des festen Materials können Körnchen eines hydrophoben Kunststoffes verwendet werden, wodurch jede Tendenz
zur Eisbildung auf den Partikeln mit nachfolgender Verminderung
der Wärmeübertragungskapazität in der Schicht vermieden werden kann. Feuchtigkeit, die in der Schicht gefriert,
bildet dann "Schneeflocken", die entsprechend ihrem geringen spezifischen Gewicht der gekühlten Luft aus dem
Wärmeaustauscher folgen.
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Claims (8)
1. Verfahren für die Übertragung von Wärme von einem Gas
auf ein anderes' Gas, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeübertragung
in wenigstens zwei Stufen erfolgt und in jeder Stufe das entsprechende Gas durch eine fluidisierte Schicht
aus festen Partikeln geleitet wird, wobei die Schicht in wärmeaustauschendem Kontakt mit einer thermisch leitenden
Wand gehalten wird, die die zwei Schichten voneinander trennt, und dass das eine Gas durch die erste Stufe und danach durch
die zweite Stufe geleitet wird, während das andere Gas zuerst
durch die genannte zweite Stufe und dann durch die erste Stufe geleitet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichten nur durch diese Gase, die die Wärme austauschen,
in einem fluidisierten Zustand gehalten werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des Gases., das eine Schicht passiert hat, zurückgeführt
und nochmal durch die Schicht geleitet wird.
4· Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens nach einem der
Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch wenigstens zwei. Kammern
(2,3)> die durch eine im wesentlichen senkrechte thermisch leitende Wand(4) voneinander getrennt sind, wobei jede
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Kammer wenigstens zwei flaidisierte Schichten aus festen
Partikeln enthält, die übereinander in Wärmeaustauschkontakt
mit der genannten Wand angeordnet sind, wobei eine Kammer (2) Ein- und Auslässe (7,8) für das eine Gas
hat, die' so angeordnet sind, dass die Schichten in der Kammer in der Reihenfolge von unten nach oben durchströmt
werden, und die Bweite Kammer (3) durch eine waagrechte
!trennwand (9) zwischen den Schichten in zwei Zwischenkammern (10) aufgeteilt ist, wobei die obere Zwischenkammer
einen Einlass (12) für das Gas unterhalb der darin befindliohen Schicht und die untere Zwischenkammer einen Auslass
(13) für das Gas oberhalb der darin befindlichen Schicht hat, und wobei ein Raum über der Schicht in der oberen Zwisohenkammer
in Verbindung mit einem Raum unterhalb der Schicht in der unteren Zwischenkammer steht, so dass die
Schichten in der genannten zweiten Kammer (3) so angeordnet sind, dass sie von oben nach unten durchströmt werden.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand (4) hervorstehende senkrechte Flansche (14) hat#
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 5» dadurch gekennzeichnet,
daes die genannte Wand (4) gewellt ist, wie in der Schnittansicht gezeigt.
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DE (1) | DE1812439A1 (de) |
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