DE924443C - Process for cooling fresh weather - Google Patents

Description

Verfahren zum Kühlen von Frischwettern Es ist bekannt, zum Zwecke der Kühlung von Grubenwettern im Abivetterstrom Flüssigkeit zu verdunsten und die hierbei entstehende Verdunstungskälte durch Wärmeaustausch auf den Frischwetterstrom zu übertragen. Nach einem bekannten Vorschlag dieser Art wird der durch Wasserverdunstung gekühlte Abwetterstrom außen an der zur Führung,des Frischwetterstromes dienendenLeltung vorbeigeführt. Ein anderer Vorschlag geht dahin, die im Abwetterstrom durch Wasserverdunstung erzeugte Kälte durch dünne Wände hindurch auf den Frischwetterstrom zur Einwirkung zu bringen. Die so bekannten Vorschläge haben. sich jedoch nicht durchsetzen können, da der A.bwetterstrom zu stark aufgeheizt und mit Feuchtigkeit angereichert ist, so daß eine merkbare Kühlwirkung nach diesen Vorschlägen nicht erzielbar ist. Auch ein anderer Vorschlag, nach dem ein Teil des FrischwetterstromesdurchWasserverdunstun:g mitWasserdampf angereichert, dadurch abgekühlt und anschließend mit dem Rest des Frischwetterstromes in Wärmeaustausch gebracht werden soll, hat sich nicht bewährt. Dlie aus einer derartigen Arbeitsweise sich ergebenden Zustandsverhältnisse werden an :dem in Bild r wiedergegebenen J-x-Diagramm nachfolgend erläutert.Method for cooling fresh weather It is known for the purpose the cooling of mine weather in the Abivetterstrom to evaporate liquid and the the resulting evaporation cooling through heat exchange with the fresh weather flow transferred to. According to a known proposal of this type, water evaporation is used Cooled waste air flow outside of the line serving to guide the fresh weather flow passed by. Another suggestion is that in the waste air stream through water evaporation generated cold through thin walls to act on the fresh weather flow bring to. The well-known proposals have. but cannot prevail, because the weather stream is too hot and enriched with moisture, so that a noticeable cooling effect cannot be achieved according to these proposals. Even Another suggestion, according to which part of the fresh weather flow through water evaporation: g enriched with water vapor, thereby cooled and then with the rest of the Fresh weather flow should be brought into heat exchange, has not proven itself. The conditions resulting from such a way of working become an: explained below in the J-x diagram reproduced in picture r.

Es sei angenommen, daß Frischwetter von 32° C und 45 % relativer Feuchte (Punkt A) zur Verfügung stehen. Von diesem Zustand ausgehend, erreicht der als Kühlmittel abgezweigte Teil der Frischwettermenge durch Feuchtigkeitsaufnahme den Zustand z2,5° C, rooo/o (Punkt B). Durch Wärmeaustausch mit dem Rest der kann diese, ein unendlich großer Wärmeaustauscher vorausgesetzt, auf den Zustand 22,5° C, 78 '/o (Punkt C) abkühlen, wobei sich der Teilstrom im Wärmeaustausch auf den Zustand 32° C, 58'/o (Punkt D) erwärmt. Da der Wärmeaustauscher aber nur endliche Ausmaße haben kann, muß bei technischer Durchführung des Verfahrens in jedem Falle ein Temperaturgefälle von mindestens 3° vorhanden sein, d. h. der Rest der Frischwettermenge kühlt sich nur auf den Zustand 25,5° C, 65'/o (Punkt E) ab, während sich der Teilstrom auf den Zustand 29°, 68'/o (Punkt F) erwärmt. Bei Erreichung dieses Zustandes sind .dem restlichen Frischwetterstrom 1,6 cal/kg entzogen worden. Die gleiche Wärmemenge hat der Teilstrom aufgenommen, d. h. :der Teilstrom muß die Hälfte des verfügbaren Frischwetterstromes betragen. Die Verminderung des verfügbaren Frischwetterstromes auf die Hälfte bedeutet aber in fast allen Fällen eine erheblich verringerte Strömungsgeschwindigkeit und damit eine erneute rasche Erwärmung der Frischwetter, so :daß die verhältnismäßig .geringe Abkühlung wieder aufgezehrt wird.It is assumed that fresh weather of 32 ° C and 45% relative humidity (point A) is available. Starting from this state, the part of the fresh weather diverted as coolant reaches the state z2.5 ° C, rooo / o (point B) through moisture absorption. By exchanging heat with the rest of the heat exchanger, it can, assuming an infinitely large heat exchanger, cool down to the state of 22.5 ° C, 78 '/ o (point C), with the partial flow in the heat exchange being reduced to the state of 32 ° C, 58' / o (point D) heated. However, since the heat exchanger can only have finite dimensions, a temperature gradient of at least 3 ° must always be present when the process is carried out technically, i.e. the rest of the fresh weather quantity only cools to the state 25.5 ° C, 65% ( Point E), while the partial flow is heated to the state 29 °, 68 '/ o (point F). When this state is reached, 1.6 cal / kg have been withdrawn from the remaining fresh weather flow. The partial flow has absorbed the same amount of heat, ie: the partial flow must be half of the available fresh weather flow. The reduction of the available fresh weather flow by half means in almost all cases a considerably reduced flow rate and thus a renewed rapid warming of the fresh weather, so that the relatively small cooling is consumed again.

Durch die Erfindung werden die vorbeschriebenen mit den bekannten Vorschlägen verbundenen Nachteile beseitigt. Die Erfindung besteht darin, daß ein Teil des bereits gekühlten Frischwetterstromes oder ein Frischwetterfremdstrom bzw. ein Teil eines solchen unter Flüssigkeitsverdunstung zur Kühlung verwendet wird. Im Gegensatz zu dem letzterwähnten bekannten Vorschlag, nach dem ein. Teil der Frischwettermenge (vor dem Wärmeaustauscher) abgezweigt, durch Wasserverdunstung gekühlt und danach erst mit dem Reststrom zum Wärmeaustausch gebracht wird, wird, erfindungsgemäß ein Teilstrom (hinter dem Wärmeaustauscher) aus dem bereits gekühlten Frischwetterstrom abgezweigt, durch Wasserverdunstung weitergekühlt und danach zur Kühlung des Hauptstromes zurückgeführt.With the invention, the above-described with the known Proposals associated disadvantages eliminated. The invention consists in that a Part of the already cooled fresh weather flow or an external fresh weather flow or part of such is used for cooling with liquid evaporation. In contrast to the last-mentioned well-known proposal, according to which a. Part of the fresh weather amount (in front of the heat exchanger), cooled by water evaporation and then is only brought to heat exchange with the residual flow, according to the invention Partial flow (behind the heat exchanger) from the fresh weather flow that has already been cooled branched off, further cooled by water evaporation and then for cooling the main stream returned.

In. Ausführung der Erfindung kann m@an@beispielsweise in einem Ausrichtungsbetrieb mit blasender Bewetterung so verfahren, daß man einen Teil des Frischwetterstromes im Gegenstrom an der Frischwetterlutte entlang zurückführt und hierbei in diesem Teilstrom Wasser, z. B. mittels Nebeldüsen oder aus Wasser getränkten Stoffen oder in anderer Weise, zur Verdunstung bringt. Die in dem Teilstrom entstehende Verdunstungskälte bewirkt im Temperaturaustausch eine Abkühlung des Hauptfrischwetterstromes in der Frischwetterlutte, und zugleich tritt durch Wärmeaufnahme eine Erwärmung des Teilstromes ein. Durch die Erwärmung des Teilstromes ,sinkt seine relative Feuchte, @so. .daß er erneut aufnahmefähig für Wasserdampf wird und durch Wasserverdunstung erneut gekühlt werden kann.In. For example, m @ an @ can carry out the invention in an alignment operation proceed with blowing ventilation so that one part of the fresh weather flow returns in countercurrent to the Frischwetterlutte and here in this Partial stream of water, e.g. B. by means of mist nozzles or substances soaked in water or in another way, to evaporate. The evaporation cold arising in the partial flow causes a cooling of the main fresh weather flow in the temperature exchange Fresh weather flute, and at the same time the partial flow is heated up due to the absorption of heat a. As the partial flow heats up, its relative humidity drops, @so. .that it becomes receptive to water vapor again and again through water evaporation can be cooled.

Die Wirkungsweise des Verfahrens nach der Erfindung wird nachfolgend an Hand des in Bild 2 wiedergegebenen T-x-Diagramms näher erläutert.The operation of the method according to the invention is as follows explained in more detail using the T-x diagram shown in Figure 2.

Es möge wieder unterstellt werden, daß die ankommenden Frischwetter eine Temperatur von 32° und eine relative Feuchte von 45'/o besitzen (Punkt A). Wird erfindungsgemäß ein Teil des Frischwetterstromes vor dem Ausblasen abgezweigt und an der Außenseite der Frischwetterlutte unter gleichzeitiger Wasserverdunstung zurückgeleitet, so kühlt sich,dieser Teilstrom ohne Veränderung seines Wärmeinhaltes ,auf den Zustand 22,5°, ioo% (Punkt B) unter Aufnahme von 4 g Wasserdampf pro Kilogramm ab. Da die Führung des Gesamt-und des Teilstromes im Gegenstrom erfolgt und der Teilstrom mehrfach oder kontinuierlich befeuchtet wird, kann sich der Teilstrom im Idealfall auf den Zustand 32°, 100'/o (Pun'kt C außerhalb der Zeichnung) erwärmen, während sich der gesamte Frischwetterstrorn auf .den Zustand 22,5°, 78'/0 (Punkt D) abkühlt. Da nun erfindungsgemäß ein Teil dieses bereits @gekühltenFrischwetterstromes zurückgeleitet und befeuchtet wird, kühlt sich dieser Teilstrom auf den Zustand 19,7°, ioo'/o (PunktE) ab, der seinerseits wieder den Gesamtstrom auf den Zustand 19,70, 93 0/0 (Punkt F) abkühlen kann usw.It should again be assumed that the incoming fresh weather has a temperature of 32 ° and a relative humidity of 45% (point A). If, according to the invention, part of the fresh weather flow is branched off before blowing out and returned to the outside of the fresh weather duct with simultaneous evaporation of water, this partial flow cools down to the state of 22.5 °, 100% (point B) with inclusion of 4, without changing its heat content g of water vapor per kilogram. Since the total flow and the partial flow are conducted in countercurrent and the partial flow is moistened repeatedly or continuously, the partial flow can ideally heat up to the state 32 °, 100% (point C outside the drawing) while heating up the entire fresh weather stream cools down to the state of 22.5 °, 78 '/ 0 (point D). Since, according to the invention, a part of this already @ cooled fresh weather flow is returned and humidified, this partial flow cools down to the state 19.7 °, ioo '/ o (point E), which in turn brings the total flow back to the state 19.70, 93 0 / 0 (point F) can cool down, etc.

Im Idealfall (unendlich lange Lutten bzw. unendlich großer Wärmeaustauscher) kann also eine Abkühlung der Frischwetter bis auf den Taupunkt 18,5°, ioo% (Punkt G) erreicht werden, während sich der Teilstrom unter dauernder Aufnahme von Wasserdampf auf .den Endzustand 32°, ioo'/o (Punkt C) erwärmt.In the ideal case (infinitely long ducts or infinitely large heat exchangers) So the fresh weather can cool down to the dew point 18.5 °, ioo% (point G) can be achieved while the partial flow is under constant absorption of water vapor heated to .the final state 32 °, ioo '/ o (point C).

Wird auch hier wie bei dem an Bild 1 erläuterten Verfahren ein Temperaturgefälle zwischen Haupt-und Teilstrom von 3° berücksichtigt, so ergeben sich die in Bild 3 dargestellten Verhältnisse. Der Frischwetterstromkühlst sich von 32°, 45'/0 (PunktA) auf 22,8°, 77'/0 (Punkt B) ab. Ein Teil wird abgezweigt und befeuchtet. Er erreicht den, Zustand i9,8°, ioo% (Punkt C) und erwärmt sich durch Wärmeaufnahme aus dem Frischwetterstrom bei gleichzeitiger mehrfacher oder dauernder Befeuchtung auf den Zustand 29°, ioo'/o.If a temperature gradient of 3 ° between the main and partial flow is also taken into account here, as in the method explained in Figure 1, the relationships shown in Figure 3 result. The fresh weather flow cools down from 32 °, 45 '/ 0 (point A) to 22.8 °, 77' / 0 (point B) . A part is branched off and moistened. It reaches the state of 19.8 °, 100% (point C) and warms up to the state of 29 °, 100% (point C) by absorbing heat from the fresh weather stream with simultaneous multiple or permanent humidification.

Der Gesamtfrischwetterstrom gibt 2,3 cal/kg an den Teilstrom ab, während der Teilstrom 9,2 cal/kg aufnimmt. Die Wettermengen müssen sich also wie 4 : 1 verhalten, d. h., nur ein Viertel des Frischwetterstromes braucht zurückgeführt zu werden.The total fresh weather flow gives off 2.3 cal / kg to the partial flow, while the partial flow absorbs 9.2 cal / kg. The weather quantities must behave like 4: 1, d. That is, only a quarter of the fresh weather flow needs to be returned.

Wird -als Beispiel unterstellt, daß einem Ausrichtungsbetrieb 12o ms/min Frischwetter von 32°, 45 % relative Feuchte zur Verfügung stehen, so können bei Anwendung des anfangs erläuterten Vorschlages hiervon 6o ms/min gleich 50'/o der Gesamtwettermenge mit 25,5°, 65'/o relative Feuchte nutzbar gemacht werden. Bei Anwendung der Erfindung beträgt die nutzbare Wettermenge goms/min gleich 75'/o der Gesamtwettermenge mit 22,8°, 77 % relative Feudhte. Es ist also erfindungsgemäß eine um 2,7° tiefere Temperatur und eine um 50'/o höhere nutzbare Wettermenge als nach dem bekannten Verfahren erreichbar.If, as an example, it is assumed that an alignment company 12o ms / min fresh weather of 32 °, 45% relative humidity are available, so can when using the proposal explained at the beginning of this, 60 ms / min is equal to 50% the total amount of weather can be made usable with 25.5 °, 65% relative humidity. Using the invention, the usable amount of weather goms / min is equal to 75% of the total amount of weather with 22.8 °, 77% relative humidity. So it is according to the invention a temperature 2.7 ° lower and a usable amount of weather 50% higher than achievable by the known method.

Außer Wasser können zur Ausführung des Verfahrens naturgemäß auch andere Flüssigkeiten zur Anwendung kommen. Die Anwendung des Verfahrens ist naturgemäß auch nicht beschränkt auf Bergbaubetriebe, sondern überall dort anwendbar, wo unter Temperaturbedingungen gearbeitet wird, die zur Kühlung des Arbeitsplatzes die Zuführung eines Frischwetterstromes erfordern. So kann das Verfahren auch z. B. zur Anwendung kommen bei Tunnelbauten, zur Kühlung von. überheizten Maschinenräumen, z. B. in Schiffen, oder an anderen Arbeitsstellen mit ungünstigen Temperaturverhältnissen.In addition to water, it is naturally also possible to carry out the process other liquids are used. The application of the procedure is natural also not limited to mining operations, but can be used wherever under Temperature conditions are worked to cool the work place the supply require a fresh weather stream. The method can also be used, for. B. for application come at Tunnels, for cooling. overheated engine rooms, z. B. in ships, or at other workplaces with unfavorable temperature conditions.

Claims (2)

PATENTANSPRÜCHE: r. Verfahren zur Kühlung von Frischwettern mit Hilfe eines Teilstromes und unter Verdunstung von Flüssigkeit in dem zur Kühlung dienenden Teilstrom, dadurch gekennzeichnet, daB ein Teildes bereits gekühlten Frischwetterstromes oder ein Frischwetterfremdstrom bzw. ein Teil eines solchen zur Kühlung benutzt wird. PATENT CLAIMS: r. Process for cooling fresh weather with the aid of a partial flow and with evaporation of liquid in the partial flow serving for cooling, characterized in that part of the already cooled fresh weather flow or a fresh weather external flow or a part of such is used for cooling. 2. Verfahren nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, dafi in dem zur Kühlung dienenden Teilstrom Wasser durch Einsprühen zu feiner Verteilung gebracht wird. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 379 675, 376 r72.2. The method according to claim z, characterized in that dafi in the for cooling serving partial flow of water is brought to a fine distribution by spraying. Referred publications: German Patent Specifications No. 379 675, 376 r72.