SE524938C2 - Värmeväxlare och metod för att torka ett fuktigt medium - Google Patents

Description

524 938 2 I en utföringsform är minst ytterligare ett utlopp anordnat i den första uppsättningen kanaler och kopplat till en yttre ventil anordnad att endast tillåta passage av vätska.

Företrädesvis är, i den första uppsättningen kanaler, separationsornråden anordnade i form av utrymmen som kan bromsa ned flödeshastigheten hos det första mediet.

I en andra aspekt tillhandahåller uppfinningen en metod för att torka ett fuktigt medium, varvid det fuktiga mediet cirkuleras som det första mediet och ett kylmediet cirkuleras som det andra mediet i en sådan värmeväxlare.

Det fuktiga mediet kan vara tryckluft innehållande vatten och kylmediet kan vara ett fluorerat kolväte, såsom FreonTM.

Kortfattad beskrivningav ritningarna Uppfinningen kommer nedan att beskrivas detaljerat med hänvisning till de bifogade ritningama, varvid, fig. 1 är en vy av en typisk värmeväxlarplåt i enlighet med uppfinningen, fig. 2 är en schematisk vy av flöden i en första uppsättning kanaler, och fi g. 3 är en schematisk vy av flöden i en andra uppsättning kanaler.

Detalierad beskrivninggf föredrgagria utförirggsformer Plattvärmeväxlare är allmänt kända anordningar för värmeväxling mellan två olika media. Plattvärmeväxlare används i ett flertal sammanhang, och föreliggande uppfinning är inte begränsad till det speciella användningsområde som beskrivs nedan, men är särskilt lämplig för att torka tryckluft. Uppfinningen kan enklast appliceras på värmeväxlare av den hellödda typen. Detta innebär att värmeväxlaren allmänt består av plåtar med ett spårmönster samt inlopps- och utloppskopplingar för två media. Plåtarna är placerade i ett paket och är lödda samman till en fast enhet. Separata kanaler fonnas sålunda för de två medierna, som cirkulerar i motsatta riktningar mellan omväxlande par med plåtar. Denna teknik är allmänt känd och kommer inte att beskrivas detaljerat här.

Uppfinningen möjliggör torkning av tryckluft, som kan ha en relativ fuktig- het på upp till etthundra procent vid 8 bar och 45° C. Luften skall först kylas så att kondensering och uppsamlig av vatten kan äga rum och sedan värmas upp igen till en lämplig temperatur, exempelvis 37° C, så att ingen kondensering äger rum på ledningar och maskineri till vilka den torkade luften levereras. Såsom kommer att förklaras i detalj nedan, kyls den inkommande fuktiga luften först av värmeväxling med den utgående torkade luften i en del av värmeväxlaren. I en andra del av värmeväxlaren kyls luften ytterligare medelst värmeväxling med ett kylmedium.

Kondensering och uppsamling av vatten äger rum i denna andra del. Slutligen 10 15 20 25 30 35 524 938 3 värms den torkade luften medelst värmeväxling mot den inkommande luften, ånyo i den första delen.

Fig. 1 visar allmänt en typisk rektangulär värmeväxlarplåt med ett mönster med skåror och upphöjningar, såsom är konventionellt. Varannan plåt är anordnad med dessa skåror och upphöjningar på ett korsande sätt, såsom är konventionellt. En första uppsättning kanaler formas mellan första paren av plåtar och en andra uppsättning kanaler formas mellan omväxlande andra par av plåtar, såsom är konventionellt. I motsats till en konventionell värmeväxlare finns emellertid en barriär 3, vilken separerar en första del 1 av värrneväxlaren från en andra del 2.

Denna avgränsade zon l är lämpligen placerad i ett hörn av plåten och sträcker sig ungefär till plåtens mitt. Barriären 3 påverkar endast flödet i den andra uppsätt- ningen kanaler. Den formas av en kontinuerlig lödning mellan skåror och försänk- ningar i omväxlande plåtar. En mer detaljerad diskussion av denna typ av barriär visas i EP-A-1097346 utfärdat till EP Technology AB.

Den första uppsättningen kanaler har ett inlopp 4 for ett första medium A, dvs. luft. Den första uppsättningen kanaler har emellertid inget vanligt luftutlopp till utsidan. I stället finns en korspassage 5, vilken låter mediet A passera från den första uppsättningen kanaler till den andra uppsättningen kanaler. Korspassagen 5 kan allmänt formas genom att en slits görs i plåten. Slitsen är placerad på insidan av barriären 3, dvs. i den första delen 1 av värrneväxlaren. Korspassagen 5 är lämpligen anordnad nära kanten.

Den första uppsättningen kanaler är även försedd med andra utlopp. Det finns åtminstone ett utlopp 6 för kondenserat vatten. Detta är kopplat till en ventil 8, vilken är anordnad att endast släppa igenom vatten och inte luft. Företrädesvis finns även ett andra utlopp 7 för kondenserat vatten. Detta är anordnat i krokpartiet hos en krokformad uppsamlingsås 9. Utloppet 7 kan vara kopplat till samma ventil 8 eller en separat ventil (inte visad). Uppsamlingsåsen 9 är bildad på samma sätt som barriären 3 men påverkar endast den första uppsättningen kanaler.

I den första uppsättningen kanaler finns även ett antal separationsområden 10, i vilka det finns varken skåror eller upphöjningar. Funktionen för dessa områden är att sakta ned flödeshastigheten hos det passerande mediet, exempelvis till 4 m/s, och erhålla ett laminärt flöde utan turbulens. Detta hjälper till att kondensera vattnet.

Den andra uppsättningen kanaler har följande kopplingar. Det finns ett utlopp ll för det första mediet A, dvs. luften, som kommer in genom korspassagen 5. Utloppet ll hos den avgränsade zonen är lämpligen placerat på den diagonalt motsatta sidan av korspassagen 5. Ett andra medium B, dvs. kylmediet, kommer in vid inloppet 12 och kommer ut genom utloppet 13.

Värmeväxlarens funktion kommer att beskrivas med hänvisning till flödes- 10 15 20 25 30 35 524 958 4 diagrammen som visas i fig. 2 och 3. Under torkningsprocessen skall luftinloppet och luftutloppet vara riktade uppåt, medan utloppen 5 och 7 for vatten skall vara riktade nedåt.

Fig. 2 visar flödet i den första uppsättningen kanaler. Eftersom det inte finns någon barriär strömmar samma medium A genom hela värmeväxlaren, om än med värmeväxlingsförhållanden med olika media A och B i den andra uppsättningen kanaler. Barriären 3 visas med en streckad linje. Den fuktiga luften kommer in genom inloppet 4 i den första delen 1 av värmeväxlaren. (Den filktiga luften är för- avkyld från 130-l40° C.) Genom värmeväxling mot den utgående luften, kyls den inkommande luften, exempelvis från 45° C till 23° C. Luften passerar in i den andra delen 2 av värmeväxlaren, i vilken luften kyls ytterligare till exempelvis l0° C.

Vatten kondenseras också och samlas upp genom utloppen 6 och 7.

Kondensationseffektiviteten förbättras genom separationsornrådena 10, vilka visas i fig. 1. Emellertid behövs inte separationsområdena 10 om flödeshastigheten är tillräckligt låg. För att åstadkomma en tillräckligt låg flödeshastighet kan även skåromas höjd ökas. Emellertid är en skårhöjd på exempelvis 3 mm föredragen, vilket resulterar i separationsorriråden med en höjd på ungefär 6 mm, eftersom värmeväxlaren kommer att få en starkare konstruktion och bli mer kompakt och tillverkningsprocessen, innefattande böjning och lödning av plåtama, förenklas.

Inte heller uppsamlingsåsen och utloppet 7 är nödvändiga, men är före- dragna. Uppsamlingsåsen 9 hjälper till att rikta luften nedåt och förhindrar att luften utövar lyftkrafter på det kondenserade vattnet.

I den andra delen av värrneväxlaren vänder luften uppåt och riktas ut genom korspassagen 5 till den andra sidan, dvs. in i den andra uppsättningen kanaler.

Flödena i den andra uppsättningen kanaler visas i fig. 3. I den första delen 1 hos värmeväxlaren kommer luft A in genom korspassagen 5 och ut genom utloppet 11. Under denna passage värms den utgående luften av den inkommande luften, exempelvis från l0° C till 37° C.

I den andra delen av värrneväxlaren kommer kylmediet, såsom ett fluorerat kolväte, exempelvis FreonTM, in genom inloppet 12 och går ut genom utloppet 13.

Beroende på barriären 3 är kylmediet i den andra delen alltid separerad från luften i den första delen, trots att dessa två medier strömmar mellan samma par plåtar, i denna ansökan kallade den andra uppsättningen kanaler.

En fackman inom området kommer att förstå att uppfinningen har löst problemet att torka fuktig luft i en och samma värmeväxlare, vilken även utför de kylande och värmande steg som behövs. Beroende på den avgränsade zonen som bildas av barriären och korspassagen, erhålls en mycket effektiv process. Vänne- växlaren kan även appliceras på andra processer, såsom att generellt ta bort lösningsmedel från gaser. I detta sammanhang är termen torkning identisk med .a .- ~. ' f u n » "“' l ß' u . ' -n-..,, - . .°" '° . , _ ~_~ . , __ z: .,_ _ _~-. 'v e. . _ 5 kondensering av vilken ånga eller gas som helst som är löst i en annan gas. Upp- finningens räckvidd begränsas endast av nedanstående patentkrav.

Claims (1)

1. 0 15 20 25 30 35 5 2 4 9 33 8 6 PATENTKRAV Värmeväxlare innefattande plåtar med ett mönster med skåror och med inlopps- och utloppskopplingar, placerade i ett paket och sammanlödda för att bilda separata kanaler för två media (A, B), varvid en första uppsättning kanaler är anordnade för att tillåta ett första medium (A) att strömma mellan första par av plåtar, och en andra uppsättning kanaler är anordnade för att tillåta ett andra medium (B) att strömma mellan omväxlande par plåtar, kännetecknad av att åtminstone en avgränsad zon (1), definierad av en barriär (3) inuti nämnda paket, vilken barriär (3) blockerar områden inuti den andra uppsättningen kanaler för det andra mediet (B), medan den inte blockerar områden inuti den första uppsättningen kanaler för nämnda första medium, varvid nämnda zon (1) har ett inlopp (5) i form av en korspassage anordnad mellan den första uppsättningen kanaler och den andra uppsätt- ningen kanaler, samt ett utlopp (11) för cirkulation av det första mediet (A) genom nämnda områden inuti nämnda avgränsade zon (1) under värme- växling med (sig självt) det första mediet (A). Värmeväxlare enligt krav l, kännetecknad av minst ytterligare ett utlopp (6, 7) anordnat i den första uppsättningen kanaler och kopplat till en yttre ventil (8), vilken är anordnad att endast tillåta passage av vätska. Värmeväxlare enligt krav 1 eller 2, kännetecknad av att korspassagen (5) är en slits anordnad i respektive plåtar. Värmeväxlare enligt något av föregående krav, kännetecknad av plåtama är huvudsakligen rektangulära och av att den avgränsade zonen (1) är placerad i ett hörn av plåtama. Värmeväxlare enligt krav 4, kännetecknad av att korspassagen (5) är anordnad nära plåtarnas mitt, nära kanten, och av att utloppet hos den avgränsade zonen (1 1) är placerat på den diagonalt motsatta sidan av kors- passagen (5). Värmeväxlare enligt något av föregående krav, kännetecknad av att separa- tionsområden (10) är anordnade i den första uppsättningen kanaler, vilka separationsornråden (10) är i form av utrymmen som kan sakta ned flödes- hastigheten hos det första mediet (A). 10 15 20 25 10. ll. 12. 13. 524 9 35 8 7 Värmeväxlare enligt krav 6, kännetecknad av att separationsområdena (10) är anordnade i form av platta områden utan skåror. Värmeväxlare enligt krav 6 eller 7, kännetecknad av att ett antal separa- tionsornråden (10) är anordnade i plåtama utanför den avgränsade zonen (1). Värmeväxlare enligt något av kraven 2 till 8, kännetecknad av att en upp- samlingsås (9) är placerad i plåtama utanför den avgränsade zonen (1) och anordnad att leda kondenserad vätska till ett andra ytterligare utlopp (7) anordnat i den första uppsättningen kanaler och kopplat till en yttre ventil (8) anordnad att endast tillåta passage av vätska. Värmeväxlare enligt krav 6, kännetecknad av att uppsamlingsåsen (9) är krokformad och det andra ytterligare utloppet (7) är anordnat i krokpartiet. Metod för att torka ett fuktigt medium, kännetecknad av att i en värme- växlare enligt något av kraven 2 till 10 cirkulera nämnda fuktiga medium som det första mediet (A) och ett kylmedie som det andra mediet (B). Metod enligt krav 11, kännetecknad av att det fuktiga mediet är tryckluft innehållande vatten. Metod enligt krav 11 eller 12, kännetecknad av att kylmediet är ett fluorerat kolväte, exempelvis FreonTM.