DE69631111T2

DE69631111T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Kühlen eines Fluidstromes und trocknende Gaskühlung

Info

Publication number: DE69631111T2
Application number: DE69631111T
Authority: DE
Inventors: Toshimi Fukuoka-shi Kuma; Yukito Fukuoka-shi Kawakami; Tsutomu Kumamoto-shi Hirose
Original assignee: SEIBU GIKEN FUKUOKA KK; Seibu Giken Co Ltd
Current assignee: SEIBU GIKEN FUKUOKA KK; Seibu Giken Co Ltd
Priority date: 1995-11-07
Filing date: 1996-10-30
Publication date: 2004-08-26
Anticipated expiration: 2016-10-31
Also published as: SG81904A1; EP0773412A3; US5775121A; MY112996A; EP0773412A2; ATE256847T1; EP0773412B1; DE69631111D1; US6055824A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kühlen eines Fluids durch Wärmetausch zwischen Fluiden, wie etwas zwischen Luft und Luft oder zwischen einer Flüssigkeit und einem Gas, und als Anwendung hiervon betrifft sie ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Trockenmittelkühlen von Gas, wie etwa Luft.
Zum Kühlen von Gas, wie etwa Luft oder einer Flüssigkeit, ist üblicherweise eine Gefriervorrichtung verwendet worden, welche Kühlen durch Verdampfungswärme von Fleongas (Chlorofluorkohlenwasserstoffe: Marke von duPont, USA) durchführt, das durch Verdichten von flüssigem Kältemittel, wie etwa Fleongas, unter Verwendung eines Verdichters verflüssigt wird. In einer derartigen Gefriervorrichtung wird zum Emittieren von Verdichtungswärme von Fleongas ein Kühlturm verwendet, der Kühlen dadurch durchführt, dass Fleongas durch einen Spiralschlauch geleitet wird, auf welchem Wasser in Abwärtsrichtung strömen gelassen wird, und außerdem durch Verdampfungswärme des Wassers, die durch strömen lassen von Luft in entgegengesetzter Richtung hervorgerufen wird.
Bei der üblichen Klimatisierung ist es erforderlich, Luft komfortabler Temperatur und Feuchtigkeit zu gewinnen, wobei es außerdem erforderlich ist, sowohl die Temperatur wie die Feuchtigkeit bei der Verarbeitung von Außenluft hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit abzusenken. Wenn Fleongas durch einen Verdichter bei einer derartigen Klimatisierung verdichtet wird, ist der Energieverbrauch groß und die Zerstörung der Ozonschicht in der Luft durch Fleongas ist ein ernsthafter Nachteil. Außerdem wird in einem Kühlturm viel Energie verbraucht.
Aa, das vorstehend genannt ist, durch ungebundene Wärme des Fluids B über den Wärmetauscher zu verdampfen, und um das Gas Ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 13 ist aus der US-A-4 901 919 bekannt.
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kühlen eines Fluids, wie etwa von Gas, wie etwa Luft, zu schaffen, sowie einer Flüssigkeit unter Verwendung eines Wärmetauschers und eine Anwendung von ihnen anzugeben, um Luft komfortabler Temperatur und Feuchtigkeit oder Gas niedriger Temperatur und niedriger Feuchtigkeit kontinuierlich zuzuführen durch Trockenmittelkühlen von Gas, wie etwa Luft, unter Einsatz von wenig Energie und ohne Nutzung von Fleongas.
Um Hochtemperaturfluid B in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung durch ungebundenen Wärmetausch zwischen Niedertemperaturgas A und dem Hochtemperaturfluid B unter Verwendung eines Querstrom-Wärmetauschers oder anderer Wärmetauscher zu kühlen, in denen zwei Arten von Fluiden unterschiedlicher Temperatur nicht direkt miteinander in Kontakt stehen, wird Niedertemperaturgas A in den gesättigten Zustand mit flüchtigem Flüssigkeitsdampf, wie etwa Wasserdampf, überführt und daraufhin in denjenigen Zustand, in welchem eine große Menge von winzigen Wasser- oder anderen flüssigen Flüssigkeitstropfen zusätzlich zugesetzt wird, um eine gleichmäßige Verteilung zu erzielen, d. h., ein Luftstrom Aa in den Zustand zu versetzen, in welchem eine große Menge von winzigen Flüssigkeitstropfen in dem Gas flottiert. Dieses wird in einen Strömungsdurchlass des Wärmetauschers übertragen und das Hochtemperaturfluid B wird in den anderen Strömungsdurchlass übertragen, um die winzigen Flüssigkeitstropfen M in dem Gas Aa, das vorstehend genannt ist, durch ungebundene Wärme des Fluids B über den Wärmetauscher zu verdampfen, und um das Gas Aa durch die Verdampfungswärme der Flüssigkeitstropfen zu kühlen, wodurch das Fluid B durch Wärmetausch zwischen diesem gekühlten Gasstrom Aa und dem Fluid B mit hohem Wirkungsgrad gekühlt wird.
Die Erfindung stellt demnach ein Verfahren zum Kühlen eines Fluids bereit, demnach ein Gasstrom A in einen Gasstrom Aa überführt wird, der mit flüchtigem Flüssigkeitsdampf gesättigt ist, und bei dem eine große Menge nebeliger winziger flüssiger Tropfen M der flüchtigen Flüssigkeit aufschwimmen, und bei dem der Gasstrom Aa durch einen Strömungsdurchlass (4) eines Wärmetauschers (3) geleitet wird, der mehrere Strömungsdurchlässe (4, 5) aufweist, ausgehend von einer Position über dem Wärmetauscher (3), und bei dem zum Kühlen des Fluids B durch den anderen Strömungsdurchlass (5) des Wärmetauschers (3) geleitet wird, so dass merkliche Wärme des Fluids B auf den Gasstrom Aa übertragen wird, während der Gasstrom Aa einen Strömungsdurchlass (4) des Wärmetauschers (3) durchsetzt, um die Temperatur des Gasstroms Aa zu erhöhen, so dass eine große Menge winziger Flüssigkeitstropfen M, die in den Gasstrom Aa aufschwimmen, verdampft wird, und die Temperatur des Gasstroms Aa durch die Verdampfungswärme der Flüssigkeitstropfen kontinuierlich abgesenkt wird, um das Fluid B durch merklichen Wärmetausch zwischen dem Gasstrom Aa und dem Fluid B kontinuierlich abzukühlen, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser jedes Tropfens der flüchtigen Flüssigkeit nicht größer als 280 μm ist.
1 zeigt die Übersichtsansicht und eine teilweise vergrößerte Ansicht derselben unter Darstellung eines Beispiels des Verfahrens und der Vorrichtung zur Fluidkühlung gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Beispiels eines Querstrom-Wärmetauschers sowie eine teilweise vergrößerte Ansicht hiervon;
3 zeigt eine Schnittansicht eines weiteren Beispiels des Verfahrens und der Vorrichtung zur Fluidkühlung gemäß der vorliegenden Erfindung;
4 zeigt eine Erläuterungsansicht eines noch weiteren Beispiels der Vorrichtung des Verfahrens zur Fluidkühlung gemäß der vorliegenden Erfindung;
5 zeigt ein psychometrisches Diagramm von Daten der Fluidkühlung, die in 4 gezeigt ist;
6 zeigt eine Erläuterungsansicht eines kontrastierenden Beispiels des Verfahrens und der Vorrichtung zur Fluidkühlung;
7 zeigt ein psychometrisches Diagramm unter Darstellung von Daten der Fluidkühlung, die in 6 gezeigt ist;
8 zeigt eine Erläuterungsansicht eines noch weiteren Beispiels des Verfahrens und der Vorrichtung zur Fluidkühlung gemäß der vorliegenden Erfindung;
9 zeigt ein psychometrisches Diagramm unter Darstellung von Daten der Fluidkühlung, die in 8 gezeigt ist;
10 zeigt ein Erläuterungsansicht unter Darstellung von Daten der Fluidkühlung gemäß der vorliegenden Erfin dung und unter Verwendung eines wässerigen Methanollösung;
11 zeigt ein psychometrisches Diagramm von Daten der Kühlung unter Verwendung einer wässerigen Methanollösung;
12 zeigt eine Erläuterungsansicht eines noch weiteren Beispiels des Verfahrens und der Vorrichtung zur Fluidkühlung gemäß der vorliegenden Erfindung;
13 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Gegenstrom-Wärmetauschers;
14 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Beispiels eines Wärmetauschers, der Gegenstrom und Querstrom kombiniert;
15 zeigt eine perspektivische Ansicht eines weiteren Beispiels eines Querstrom-Wärmetauschers;
16 zeigt eine Erläuterungsansicht eines Beispiels des Verfahrens und der Vorrichtung zur Kältemittelkühlung von Gas gemäß der vorliegenden Erfindung;
17 zeigt eine Erläuterungsansicht eines weiteren Beispiels des Verfahrens und der Vorrichtung zur Kältemitteltrocknung von Gas gemäß der vorliegenden Erfindung;
18 zeigt eine Erläuterungsansicht eines noch weiteren Beispiels des Verfahrens und der Vorrichtung zur Kältemitteltrocknung von Gas gemäß der vorliegenden Erfindung;
19 zeigt einen Vertikalschnitt einer Vorrichtung zum Kühlen von Wasser in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, angewendet auf einen Kühlschrank bzw. eine Kühlvorrichtung;
20 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung zum Kühlen von Wasser, die in 19 gezeigt ist, wobei ein Teil zu Erläuterungszwecken weggebrochen ist; und
21 zeigt einen Vertikalschnitt einer Vorrichtung zum Kühlen von Luft in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, auf den Kühlschrank bzw. die Kühlvorrichtung angewendet.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Gemäß der Erfindung in Übereinstimmung mit dem Anspruch 1 wird flüchtiger Flüssigkeitsnebel einem Gasstrom A zu dessen Sättigung zugesetzt, um einen Gasstrom Aa zu bilden, in welchem eine große Menge von nebeligen winzigen Wassertropfen M flottiert. Dieser Gasstrom Aa wird durch einen Strömungsdurchlass eines Wärmetauschers mit mehreren Strömungsdurchlässen geleitet und zum Kühlen des Fluids B wird durch einen weiteren Strömungsdurchlass des Wärmetauschers derart geleitet, dass die ungebundene Wärme des Fluids B auf den Gasstrom Aa übertragen wird, während der Gasstrom Aa durch einen Strömungsdurchlass des Wärmetauschers hindurchtritt, um die Temperatur des Gasstroms Aa zu erhöhen. Wenn das Sättigungsverhältnis des Gasphasenteils (beispielsweise die relative Feuchtigkeit in dem Fall, dass die flüchtige Flüssigkeit Wasser ist) kleiner wird, wird eine große Menge von winzigen Wassertropfen M, die in dem Gasstrom Aa flottieren, ver dampft, und die Temperatur des Gasstroms Aa fällt kontinuierlich durch Verdampfungswärme der Flüssigkeitstropfen, um das Fluid B kontinuierlich zu kühlen. Dadurch wird ein Gasstrom Aa, in welchem eine große Menge von winzigen Flüssigkeitstropfen M flottiert, durch ungebundenen Wärmetausch mit dem Fluid B in dem Durchlass des Wärmetauschers erwärmt und Fluid B wird gekühlt durch Verdampfung der winzigen Wassertropfen M, welche die Verdampfungswärme entzieht und durch Temperaturabsenkung des Gases Aa.
Beispiel 1
Flache Flachmaterialien 1 und gewellte Flachmaterialien 2 mit einer Wellenlänge von 3,0 mm und einer Wellenhöhe von 1,6 mm, die beide aus Metallblech, wie etwa Aluminiumblech, oder Kunstharzfolie, wie etwa Polyester, bestehen, sind abwechselnd sowie derart übereinander geschichtet, dass die Richtung der Wellen der gewellten Flachmaterialien 2 jeweils nach einem (Ausbreitungs-)Schritt kreuzt, und sie sind derart miteinander verbunden, dass ein Querstrom-Wärmetauscher 3 erhalten wird, wie in 2 gezeigt. Wenn kleine Konkavitäten und Konvexitäten geformt werden durch Strahlen und dergleichen, ausgeübt auf die Flachmaterialoberfläche, werden die Flachmaterialien hydrophil und die Oberfläche wird gleichzeitig größer.
Aluminiumblech kann hydrophil gemacht werden, indem das Blech in einer wässerigen Natriumphosphat-, Natriumhypochlorit-, Chromsäure-, Phosphorsäure-, Oxalsäure- oder Ätznatronlösung getränkt wird oder Durchtränken in kochendem Wasser in kurzer Zeit, um hydrophile Substanzen auf der Oberfläche des Aluminiumblechs zu erzeugen.
Als Querstrom-Wärmetauscher 3 ist eine Kombination aus flachen Flachmaterialien 1 und gewellten Flachmaterialien 2 als Beispiel gezeigt. Wenn kleine Wellen in dem flachen Flachmaterial-Teil gebildet werden, wird die Oberfläche zusätzlich vergrößert, wodurch der Wärmetauscher-Wirkungsgrad vergrößert wird. Wenn die Oberflächen des flachen Flachmaterials 1 und des gewellten Flachmaterials 2 schwarz gemacht werden, nehmen Strahlung und Absorption von Strahlungswärme zu, wodurch der Wärmetauscher-Wirkungsgrad verbessert wird. Wenn die Flachmaterialoberfläche in eine hydrophile geändert wird, kann verhindert werden, dass die Belüftung von Gas in kleinen Kanälen verringert wird durch den Druckabfall durch die Wassertropfen, in dem Fall, dass das Fluid B Luft oder ein anderes Gas ist.
Wie in 2 und 3 gezeigt, ist der Querstrom-Wärmetauscher 3 derart gewählt, dass eine Gruppe von kleinen Kanälen 4 nahezu vertikal verläuft, während die andere Gruppe von kleinen Kanälen 5 nahezu horizontal verläuft. Wie in 3 gezeigt, sind ein Kanal 8a und 8b am Strömungseinlass 4a bzw. am Strömungsauslass 4b der Gruppe von kleinen Kanälen 4 vorgesehen. Der Kanal 8a ist mit einem Belüfter Fa und einer Wassersprühdüse 6 versehen. Ein Kanal 9a und ein Kanal 9b sind an einem Strömungseinlass 5a und einem Strömungsauslass 5b der Gruppe von kleinen Kanälen 5 (2) vorgesehen. Der Kanal 9a ist mit einem Lüfter F ausgerüstet. In der Zeichnung bildet Va ein Ventil, welches die Sprühmenge der Wassersprühdüse 6 reguliert.
Eine Wassersprühdüse bzw. – einrichtung 6 (im Folgenden als Wassersprühdüse bezeichnet) dient bevorzugt zum gleichmäßigen Verteilen von Wassertropfen, damit diese so klein wie möglich sind, wie etwa in Gestalt einer Luftvernebelungsdüse. Wassertropfen sind bevorzugt so klein wie möglich und messen etwa 10 μm. Wenn der größte Durchmesser der Wassertropfen, die durch die Luftnebeldüse versprüht werden, auf etwa 280 μm eingestellt wird, sind die Durchmesser von etwa 70% der Wassertropfen kleiner als 100 μm, und die Wirkung der vorliegenden Erfindung zeigt sich in vollem Umfang.
Eine Luftvernebelungsdüse dient zum Sprühen unter Verwendung von Wasser und Luft und gesprühte Wassertropfen werden kleiner, wenn das Wasser und die Luft unter Druck gesetzt werden. Die Größe der Wassersprühtropfen lässt sich problemlos beeinflussen durch den Luftdruck, und es ist erwünscht, einen Druck größer als 3 kgf/cm² zu erzeugen. Eine Düse ausschließlich unter Verwendung von Flüssigkeit angewendet werden.
Nunmehr wird die Wirkung bzw. Arbeitsweise der Kühlvorrichtung erläutert. Wie in 3 gezeigt, wird die vorstehend genannte Wassersprühdüse 6 für einen Außenluft- oder Raumluftstrom A verwendet, um auf den Luftstrom A eine große Menge winziger Wassertropfen derart zu sprühen, dass die Temperatur durch Verdampfungswärme der Wassertropfen fällt und die relative Feuchtigkeit steigt. Außerdem wird er in einen Luftstrom Aa überführt, in welchem eine große Menge winziger Wassertropfen M flottiert, und der Luftstrom Aa wird in zahlreiche Strömungsdurchlasseinlässe 4a des Wärmetauschers 3 durch Emittieren von Druck vom Lüfter Fa übertragen.
Wenn ein Hochtemperaturluftstrom B in dem Strömungsdurchlass 5a des Wärmetauschers 3 durch den Lüfter F übertragen wird, entzieht andererseits der Luftstrom Aa ungebundene Wärme aus dem Hochtemperaturluftstrom B durch eine Trennwand 1 (siehe 2) des Strömungsdurchlasses, während der Luftstrom Aa den Strömungsdurchlass des Wärmetauschers 3 durchsetzt, um die Temperatur des Luftstroms Aa zu erhöhen. Die relative Feuchtigkeit des Luftstroms Aa nimmt dadurch ab und eine gro ße Menge von winzigen Wassertropfen M, die in dem Luftstrom Aa enthalten sind, verdampft auf die niedrigere Temperatur des Luftstroms Aa durch die Verdampfungswärme der Wassertropfen, und der Hochtemperaturluftstrom B wird durch die Trennwand 1 gekühlt.
Das Kühlprinzip dieser Kühlvorrichtung ist nachfolgend näher erläutert. Der Dampfdruck der Flüssigkeit ist größer im Flüssigkeitstropfenzustand als in dem Zustand, wenn die Flüssigkeit eine horizontale Oberfläche beibehält, und je kleiner der Flüssigkeitstropfendurchmesser ist, desto größer ist der Flüssigkeitsdampfdruck. Dieses Phänomen wird durch die nachfolgend angeführte Kelvin'sche Formel ausgedrückt Log(pr/p) = 2δM/ρRT
In dieser Formel ist p der Dampfdruck auf der horizontalen Oberfläche, pr ist der Dampfdruck des Flüssigkeitstropfens mit dem Radius r, M ist die Molmasse, δ ist die Oberflächenspannung, ρ ist die Flüssigkeitsdichte, R ist die Gaskonstante und T ist die absolute Temperatur.
Je kleiner der Radius der Wassertropfen ist, desto schneller verläuft ihre Verdampfung und desto stärker wird die Kühlwirkung. In dem Prozess des Verdampfens versprühter Wassertropfen M in dem Wärmetauscher 3 wird außerdem der Durchmesser der Wassertropfen M kleiner. Je kleiner der Durchmesser der Wassertropfen M wird, desto höher wird der Dampfdruck. Die Verdampfung der Wassertropfen M verläuft deshalb beschleunigt. Das heißt, winzige Wassertropfen M verdampfen in dem Wärmetauscher 3 in extrem kurzer Zeit unter Entzug von Verdampfungswärme.
Im Fall von Wasser mit 18°C und in Übereinstimmung mit der vorstehend angeführten Formel nimmt der Dampfdruck um 0,1% im Vergleich zu demjenigen in dem Zustand zu, demnach die Wasseroberfläche flach verläuft, wenn der Radius der Wassertropfen 1 μ wird, und um etwa 10%, wenn der Radius der Wassertropfen 10 μm wird. Der Dampfdruck wird nahezu verdoppelt, wenn der Radius der Wassertropfen weiter auf 1 μm verringert wird. Wenn Luft, in welcher eine große Menge von winzigen Wassertropfen M flottiert, in den Wärmetauscher 3 übertragen wird, wie vorstehend angeführt, wird ein Phänomen beobachtet, demnach die Wassertropfen M in dem Wärmetauscher 3 rasch verdampfen.
Tests wurden unter Verwendung dieser Kühlvorrichtung durchgeführt. Wie in 4 gezeigt, wird ein Luftstrom A mit einer Temperatur von 25,9°C, einer absoluten Feuchtigkeit von 8,05 g/kg und einer relativen Feuchtigkeit von 39% durch eine Wassersprühdüse 6 geleitet, um seine Temperatur auf 17,5°C zu verringern, und um ihn gleichzeitig in eine Luftstrom Aa mit 100% Luftfeuchtigkeit zu überführen, in dem eine große Menge von winzigen Wassertropfen M flottieren. Dieser Luftstrom Aa wird in einen Einlass 4a von kleinen Kanälen 4 übertragen, die nahezu senkrecht in dem Wärmetauscher 3 angeordnet sind, mit einem Luftdurchsatz von 2 m/s. Andererseits wird der Hochtemperaturluftstrom B mit einer Temperatur von 70,6°C, einer absoluten Feuchtigkeit von 10,44 g/kg und einer relativen Feuchtigkeit von 5,2% in einen Strömungseinlass 5a von kleinen Kanälen übertragen, die nahezu horizontal in dem Wärmetauscher 3 angeordnet sind, wobei der Luftdurchsatz 2 m/s durch das Gebläse F beträgt. Die kleinen Kanäle 4 müssen nicht notwendigerweise genau senkrecht verlaufen: Es reicht aus, wenn Wassertropfen in der Luft flottierend hindurch gelangen bzw. sich hindurch bewegen. 5 zeigt ein psycho metrisches Diagramm der Luftkühlung in diesem Fall und die Tabelle 1 zeigt das Testergebnis.
Tabelle 1 (mit Sprühdüse)
Ungebundener Wärmetausch wird durchgeführt zwischen dem Hochtemperaturluftstrom B und dem Luftstrom Aa, und die Temperatur des Luftstroms Aa wird kontinuierlich abgesenkt durch die Verdampfung von winzigen Wassertropfen, die in dem Luftstrom Aa flottieren, wie vorstehend angeführt, wodurch die Temperatur des Luftstroms B abgesenkt wird, ohne die absolute Feuchtigkeit zu erhöhen, unter Erzielung einer komfortablen Lufttemperatur von 18,6°C, einer absoluten Feuchtigkeit von 10,44 g/kg und einer relativen Feuchtigkeit von 78%, die als Zufuhrluft bzw. Versorgungsluft SA verwendet wird. Der Luftstrom Aa wird zu einem Luftstrom Ab mit einer Temperatur von 30,7°C und einer relativen Feuchtigkeit von 100%, indem er durch den Wärmetauscher 3 geleitet wird. Dieser Luftstrom Ab wird in die Atmosphäre emittiert bzw. ausgestrahlt.
Der ungebundene Wärmetausch-Wirkungsgrad η_t wird in diesem Fall zu 97,9% , wie durch die Formel (1) in der Tabelle 1 gezeigt, die zeigt, dass der Wärmetausch-Wirkungsgrad sehr hoch ist. In der Formel (1) zeigen B, SA, Aa die Temperatur der jeweiligen Luft. Die Menge von Wassertropfen, die gesprüht werden, beträgt etwa 8 bis 15 l pro Stunde. Der Durchsatz der Luftströme A und B in diesem Fall beträgt etwa 180 m³/h. Die Wärmetauschergröße ist 0,25 m × 0,25 m = 0,0625 m², bezogen auf die Fläche, die Oberfläche seiner Einlässe beträgt 4a, 5a beträgt 0,0625 m² und die Kanalöffnungsrate beträgt etwa 40%. Die Querschnittsfläche der kleinen Kanäle beträgt deshalb 0,0625 m² × 40 % = 0,025 m², und da die Windgeschwindigkeit 2 m/s beträgt, beträgt das Windvolumen 0,025 m² × 2 m/s = 180 m³/h.
Zum Vergleich sind Testdaten für den Fall unter Verwendung desselben Querstrom-Wärmetauschers wie in Beispiel 1, jedoch ohne Verwendung einer Wassersprühdüse in einer Luftströmung zur Kühlung in 6 gezeigt, in der Tabelle 2 und im psychometrischen Diagramm in 7 aufgetragen.
Tabelle 2
In der Formel (2) bezeichnen B, Ba und A die Temperatur der jeweiligen Luft.
Eine Luftströmung A mit einer Temperatur von 22,3°C wird zu einer Luftströmung Ab mit einer Temperatur von 62,0°C durch ungebundenen Wärmetausch und ein Hochtemperaturluftstrom B mit einer Temperatur von 67,2°C wird zu einem Luftstrom Ba mit einer Temperatur von 36,0°C durch ungebundenen Wärmetausch. Die absolute Feuchtigkeit ändert sich in dem Luftstrom A und dem Luftstrom B nicht.
Der ungebundene Wärmetausch-Wirkungsgrad η₁ beträgt in diesem Fall 69,5%, wie in der Tabelle 2 durch die Formel (2) gezeigt. Wenn Wasser versprüht wird, beträgt der ungebundene Wärmetausch-Wirkungsgrad 97,9. Wenn kein Wasser gesprüht wird, beträgt er 69,5. Sprühen von Wasser vergrößert deshalb den Wärmetausch-Wirkungsgrad um etwa 30%. Die übrigen experimentellen Bedingungen sind dieselben wie im Fall des Beispiels 1 mit Sprühen von Wasser.
Beispiel 2
Unter Verwendung dieser Kühlvorrichtung ähnlich wie in 8 gezeigt, wird Luft mit einer Temperatur von 25,7°C, einer absoluten Feuchtigkeit von 12,0 g/kg und einer relativen Feuchtigkeit von 59,0% in einen Luftstrom A mit einer Windgeschwindigkeit von 2 m/s überführt. Dieser Luftstrom wird durch eine Wassersprühdüse 6 geleitet, um einen Luftstrom Aa mit einer Temperatur von 20,2°C, einer relativen Feuchtigkeit von 100% zu gewinnen, in welchem eine große Menge von nebelartigen winzigen Wassertropfen gleichmäßig flottiert.
Dieser Luftstrom Aa wird in einen Einlass 4a von kleinen Kanälen 4 eines Wärmetauschers übertragen. Andererseits wird Hochtemperaturluft, die auf 34,2°C gekühlt werden soll, mit einer absoluten Feuchtigkeit von 14,41 g/kg und einer relativen Feuchtigkeit von 43% in einem Luftstrom B mit einer Windgeschwindigkeit von 2 m/s überführt, der daraufhin in einen Einlass 5a von kleinen Kanälen 5 des Wärmetauschers übertragen wird. Ungebundener Wärmetausch wird durchgeführt zwischen dem Hochtemperaturluftstrom B und dem Luftstrom Aa und der Luftstrom B wird gekühlt Luft SA mit einer Temperatur von 20,6°C, einer absoluten Feuchtigkeit von 14,41 g/kg und einer relativen Feuchtigkeit von 95%. Dieser Luftstrom Aa wird zu einem Luftstrom Ab mit einer Temperatur von 25°C und einer relativen Feuchtigkeit von etwa 100%, der in die Atmosphäre emittiert bzw. ausgestrahlt wird. Das psychometrische Diagramm in diesem Fall ist in 9 gezeigt und die Testdaten sind in Tabelle 3 aufgeführt.
Tabelle 3 (mit Sprühdüse)
Wie in der Zeichnung gezeigt, wird Verdampfungswärme von Wassertropfen in dem Luftstrom Aa auf den Luftstrom B über eine Trennwand übertragen, um die Temperatur des Luftstroms B ohne Änderung der absoluten Feuchtigkeit zu senken, wie in dem psychometrischen Diagramm gezeigt, und zwar entlang der horizontalen Linie bzw. X-Achse des psychometrischen Diagramms, bis sie den Punkt SA (20,6°C) erreicht, und die Temperatur des Luftstroms Aa steigt, bis sie den Punkt Ab entlang der Linie relativer Feuchtigkeit von 100% erreicht. Der ungebundene Wärmetausch-Wirkungsgrad beträgt in diesem Fall 97,1, wie durch die Formel (3) in der Tabelle 3 gezeigt, und er entspricht in etwa dem ungebundenen Wärmetausch-Wirkungsgrad des Beispiels 1. Das heißt, wenn die Temperatur des Fluids B sinkt, beträgt die Temperatur der Zufuhrluft bzw. Versorgungsluft SA 20,6°C, welche Temperatur für die Klimatisierung geeignet ist, durch Verringern der Menge an gesprühtem Wasser. Die gesprühte Wassermenge beträgt etwa 8 l/h.
Beispiel 3
Wie in 1 gezeigt, sind zusätzlich zu der in 3 gezeigten und in Beispiel 1 erläuterten Vorrichtung ein Wassertank D vorgesehen, der Wassertropfen aufnimmt, die gemeinsam mit einem Luftstrom Ab emittiert werden, eine Rezirkulationseinrichtung für Wasser, das in dem Tank D gespeichert ist, d. h., eine Pumpe P, ein Wasserleitungsrohr 10, ein elektrisches Ventil Va und eine Wasserpegel-Reguliereinrichtung, d. h., ein Wasserpegelschwimmer Vs, ein Wasserpegelsensor Se, ein elektrisches Ventil Vb, eine Sprühmengen-Reguliereinrichtung einer Wassertropfen-Sprüheinrichtung 6, d. h., ein Thermoelement Ta, ein Thermoelement Tb, ein elektrischer Signalverstärker C und ein elektrisches Ventil Va. In der Zeichnung sind Teile mit denselben Bezugsziffern wie in 3 nicht erläutert, weil sie denjenigen Teilen entsprechen, die in 3 in Beispiel 1 erläutert sind.
Vorgesehen ist ein Wasserleitungsrohr 10, welches Wasser in einem Tank D in eine Wassersprühdüse 6 rezirkuliert, und es ist mit einer Pumpe P und einem elektrischen Ventil Va in seiner Mitte versehen. Ein Wasserzufuhrrohr 11 ist an dem Wassertank D vorgesehen. Ein Wasserpegelschwimmer Vs schwimmt auf der Wasseroberfläche 13 in dem Wassertank D auf. Ein elektromagnetisches Ein-/Ausschaltventil Vb in dem Wasserzufuhrrohr 11 und ein Wasserpegelsensor Se sind verbunden. Wie in der vergrößerten Darstellung des Teils Q von 1 gezeigt, wird eine Änderung des Wasserpegels durch den Wasserpegelschwimmer Vs und den Wasserpegelsensor Se erfasst. Wenn der Wasserpegel auf 13L fällt, öffnet das elektromagnetische Ventil Vb, um Wasser zuzuführen. Wenn der Wasserpegel auf 13H steigt, schließt das elektromagnetische Ventil Vb, um die Wasserzufuhr zu stoppen.
Vorgesehen sind ein Wassertemperatursensor für den Gasstrom A, wie etwa ein Thermoelement Ta auf der stromaufwärtigen Seite der Wassersprühdüse 6, ein weiterer Temperatursensor, wie etwa ein Thermoelement Tb in dem Fluid B. Die Thermoelemente Ta und Tb sind mit einem elektrischen Signalverstärker C verbunden. Die Temperaturdifferenz zwischen diesen beiden Thermoelementen Ta und Tb wird erfasst und in den elektrischen Signalverstärker C eingespeist. Wenn die Temperaturdifferenz größer wird, wird das elektrische Ventil Va betätigt, um das gesprühte Wasservolumen zu vergrößern, und wenn die Temperaturdifferenz kleiner wird, wird das gesprühte Wasservolumen verringert. Die Strömungsgeschwindigkeit des Luftstroms Aa wird erhöht durch Vergrößern von sowohl dem Wassersprühvolumen wie der Leistungsabgabe des Lüfters FA.
Wenn in diesem Fall die gesprühte Menge von der Wassersprühdüse 6 zu groß ist, sammeln sich winzige Wassertropfen auf der Innenwand der kleinen Kanäle 4 des Wärmetauschers 6 und tropfen herunter, ohne vollständig verdampft zu werden. Die Oberfläche des Wasserstroms ist extrem klein im Vergleich zu derjenigen der winzigen Wassertropfen, und es findet zu wenig Wasserverdampfung statt durch die von dem Hochtemperaturluftstrom B abgezogenen Wärme als Beitrag zur Kühlung. Die Temperatur des Luftstroms Aa kann deshalb nicht vollständig abgesenkt werden, was ein vollständiges Abfallen der Temperatur des Hochtemperaturluftstroms B unmöglich macht. Wenn Wasser derart gesprüht wird, dass winzige Wassertropfen M in dem Luftstrom Aa gleichmäßig und in einer benötigten Menge enthalten sind, wird der Kühlwirkungsgrad hoch und Wasser kann eingespart werden.
Beispiel 4
Anstelle von in der Sprühdüse 6 verwendetem Wasser (Siedepunkt 100°C), kann eine flüchtige organische Flüssigkeit, wie etwa Ethanol (Siedepunkt 78,3°C), Methylacetat (Siedepunkt 56,3°C) und Methanol (Siedepunkt 64,7°C) oder gemischte Flüssigkeiten einer derartigen flüchtigen organischen Flüssigkeit mit Wasser können verwendet werden.
Winzige Teilchen von Trocknungsmittel Silikagel werden auf beide Seiten einer Trennwand 1 gesprengt und dort zum Haften gebracht, und ein gewelltes Flachmaterial bzw. Blech 2 mit einer Wellenlänge von 3,4 mm und einer Wellenhöhe von 1,7 mm (siehe 2), beide bestehend aus einem Aluminiumblech einer Dicke von 25 μm, und beide abwechselnd übereinander geschichtet, um einen Querstrom-Wärmetauscher 3 einer Größe von 250 mm × 250 mm × 250 mm zu erhalten. Eine in 10 gezeigte Kühlvorrichtung ist unter Verwendung dieses Wärmetauschers 3 erstellt.
10 zeigt die Daten für einen Fall unter Verwendung dieser Vorrichtung und einer 45%igen wässerigen Lösung von Ethanol anstelle von Wasser, verwendet für die Sprühdüse 6 in den Beispielen 1 und 2. In diesem Fall sinkt ihr Siedepunkt, weil eine wässerige Lösung von Methanol anstelle von Wasser verwendet wird, und die Temperatur des Luftstroms A war um 95,5°C auf 14,9°C nach dem Sprühen der wässerigen Methanollösung (Luftstrom Aa) gesenkt.
Die Niedertemperaturseite SA von 17,2°C wurde erhalten durch Wärmetausch dieses Luftstroms Aa mit 14,6°C und einem Hochtemperaturluftstrom B mit 51,3°C. Um eine Luft SA niedrigerer Temperatur zu erhalten, ist es deshalb günstiger, Flüssigkeit zu sprühen, die einen niedrigen Siedepunkt aufweist, anstatt ausschließlich Wasser zu sprühen. Das psychometrische Diagramm von 11 zeigt die Zustandsänderungen des Luftstroms B in dem Luftstrom SA und des Luftstroms A in dem Luftstrom Aa und dem Luftstrom Ab, wie vorstehend angeführt.
Beispiel 5
Diese in 12 gezeigte Vorrichtung besteht aus der in Beispiel 1 erläuterten Vorrichtung, bei der zusätzlich eine Einrichtung zum Rezirkulieren eines Gasstroms Ab vorgesehen ist, der aus dem Auslass 4b aus dem Wärmetauscher 3 ausgetragen wird, zu einem hochgradig feuchten Gasstrom Aa, wobei ein Befeuchter 7 stromaufwärts von der Wassersprühdüse 6 vorgesehen ist. In 5 sind der Auslass 4b des Wärmetauschers 3 und der Lüfter Fc durch einen Kanal 8e verbunden, und der Lüfter Fc und der Strömungsdurchlass des hochgradig feuchten Luftstroms Aa sind mit dem Kanal 8d verbunden. Ein divergierender Kanal K zum Eintragen von Außenluft OA, falls dies erforderlich ist, ist mit einem Teil des Kanals 8e verbunden.
Der Befeuchter 7 ist mit einem Ventil V auf halber Strecke eines Wasserzufuhrrohrs Wp so versehen, dass Wasser zugeführt werden kann, wenn Befeuchtung erforderlich ist. Als Befeuchter 7 kommen in Betracht ein solcher vom Ultraschall-Typ und einer unter Verwendung von mehreren gewobenen Stoffen, die in Wasser eingetaucht bzw. von Wasser durchtränkt sind.
Ein Gasstrom Aa wird durch den Wärmetauscher 3 geleitet und Abgas Ab aus dem Auslass 4b wird durch einen Lüfter Fc rezirkuliert, um als Gasstrom Ac Verwendung zu finden. Dieser Gasstrom Ac wird durch einen Befeuchter 7 geleitet, falls es erforderlich ist, und in einen Gasstrom Aa überführt, in welchem eine große Menge winziger Wassertropfen M durch eine Sprühdüse 6 flottiert, um rezirkuliert und in den Wärmetauscher 3 übertragen zu werden.
In 12 ist der Kanal 8e mit einem Kühlteil Co in seiner Mitte versehen und zahlreiche rippen Fe sind auf der Außenseite des Kanals 8e vorgesehen, die mit einer Abdeckung abgedeckt sind. Ein Lüfter Fd ist hiermit verbunden. Durch Kühlen der Rippe Fe durch den Lüfter Fd wird Fluid Ab in dem Kanal 8e gekühlt, um zu kühlen und Feuchtigkeit in dem hochgradig feuchten Fluid Ab zu kondensieren. Das kondensierte Wasser wird in dem Tank D bevorratet und Wasser in dem Tank wird ausgeleitet und zurück zu dem Wassersprühbefeuchter von Zeit zu Zeit durch ein Ventil Vc übertragen.
Das Fluidkühlverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist bislang anhand eines Beispiels eines Kühlverfahrens für Luft unter Verwendung eines Querstrom-Wärmetauschers erläutert worden. Selbstverständlich kann es auch zum Kühlen eines anderen Gases als für Luft oder einer anderen Flüssigkeit als für Wasser verwendet werden.
Als Wärmetauscher kann anstelle des vorstehend genannten Querstrom-Wärmetauschers ein Diagonal-Querstrom-Wärmetauscher, ein Gegenstrom-Wärmetauscher, wie in 13 gezeigt, oder ein solcher verwendet werden, der eine Kombination darstellt aus einem Gegenstrom-Wärmetauscher und einem Querstrom-Wärmetauscher, wie in 14 gezeigt. Sowohl im Gegenstrom-Wärmetauscher, der in 13 gezeigt ist, wie in einem, der eine Kombination aus einem Gegenstrom-Wärmetauscher und einem Querstrom-Wärmetauscher darstellt, wie in 14 gezeigt, durchsetzt ein Gasstrom Aa, in welchem winzige Wassertröpfchen flottieren, und ein Fluid B kleine Kanäle in Richtung von Pfeilen in den Zeichnungen, und sie werden als Gasstrom Ab bzw. Fluid SA ausgeleitet, um einen ungebundenen Wärmetausch zwischen den Fluiden Aa und B durchzuführen. Ferner kann ein Querstrom-Wärmetauscher eingesetzt werden, der mit zahlreichen Abstandhaltern 12, 12 ... zwischen flachen Platten 1, 1 ... erstellt ist, so dass die Richtung eines Abstandhalters jeden Schritt bzw. jede Stufe rechteckig quert, wie in 15 gezeigt, und ein Wärmetauscher, bei dem es sich um einen Gegenstrom-Wärmetauscher oder eine Kombination aus einem Gegenstrom-Wärmetauscher mit einem Querstrom-Wärmetauscher handelt, ähnlich dem vorstehend erläuterten Honigwaben-Laminat.
Beispiel 6
Wie in 16 gezeigt, sind ein Querstromwärmetauscher 3 mit 250 mm × 250 mm × 250 mm und ein Sprühbefeuchter 6 vorgesehen und ein Entfeuchterrotor 14 ist vor dem Wärmetauscher 3 angeordnet. Der Entfeuchterrotor 14 ist aus einem Honigwaben-Laminat erstellt, mit welchem ein Adsorptionsmittel oder ein hygroskopisches Mittel kombiniert ist, und zwar in zylindrischer Form mit einem Durchmesser von 320 mm und einer Breite von 200 m. Der Entfeuchterrotor 14 ist in eine Absorptionszone 16 und eine Reaktivierungszone 17 durch Trennelemente 15, 15' unterteilt. Der Rotor ist mit einem Strömungsdurchlass durch einen Kanal (in der Zeichnung nicht gezeigt) versehen, wie durch die Pfeile B → HA → SR gezeigt. Der Entfeuchterrotor 14 wird kontinuierlich gedreht und betätigt mit einer Drehzahl von 16 UpM in Richtung des Pfeils in der Zeichnung. Außenluft A mit einer Temperatur von 34,0°C, einer absoluten Feuchtigkeit von 14,4 g/kg und einer relativen Feuchtigkeit von 43,1% wird durch einen Lüfter Fb in einen Luftstrom B überführt, und der Luftstrom B wird in die Adsorptionszone 16 des Entfeuchterrotors 14 mit einer Windgeschwindigkeit von 2 m/s übertragen.
Die in dem Luftstrom B enthaltene Feuchtigkeit wird durch diesen Entfeuchter adsorbiert und entfernt, um einen trockenen Luftstrom HA zu gewinnen. Daraufhin wird der trockene Luftstrom HA in den Einlass 5a horizontaler kleiner Kanäle 5 des Wärmetauschers 3 übertragen. Außenluft OA wird auf etwa 80°C durch den Heizer H erwärmt und in die Reaktivierungszone 17 des Entfeuchterrotors 14 in der Richtung des Pfeils in der Zeichnung als Reaktivierungsluft RA übertragen. Der Entfeuchter 14 wird entfeuchtet und reaktiviert in der Reaktivierungszone 17 und die Reaktivierungsluft RA wird in die Luft als feuchte Austragluft EA ausgetragen bzw. emittiert.
Wenn andererseits der Luftstrom A mit einer Temperatur von 26°C und einer relativen Feuchtigkeit von 58% durch den Sprühbefeuchter 6 befeuchtet wurde, um eine relative Feuchtigkeit von 100% zu erreichen, wurde die Temperatur des Luftstroms Aa 17,0°C. Wasser wird außerdem auf bzw. in diesen Luftstrom Aa derart gesprüht, dass winzige Wassertropfen zahlreich in ihm flottieren. Der Luftstrom Aa wird in den Strömungseinlass des Wärmetauschers 3 übertragen.
Der Trockenluftstrom HA, der vorstehend genannt ist, führt, indem er den Wärmetauscher 3 durchsetzt, einen ungebundenen Wärmetausch mit dem Luftstrom Aa durch, in welchem winzige Wassertropfen zahlreich flottieren, und er wurde durch Verdampfungswärme winziger Wassertropfen in dem Luftstrom Aa in dem Wärmetauscher 3 gekühlt, was ähnlich ist zu der Erläuterung des Beispiels 1, um komfortable Zufuhrluft bzw. Versorgungsluft SA mit einer Temperatur von 20,5°C, einer absoluten Feuchtigkeit von 4,5 g/kg und einer relativen Feuchtigkeit von 30% zu gewinnen.
Aus dem vorstehend angeführten Beispiel geht hervor, dass durch Entfeuchten der Außenluft mit einer Temperatur von 34°C, einer absoluten Feuchtigkeit von 14,4 g/kg und einer relativen Feuchtigkeit von 43,1 und durch Leiten der gewonnenen trockenen Luft, deren Temperatur erhöht wurde durch Feuchtigkeitsadsorptionswärme, und dessen Feuchtigkeit verringert wurde durch den Wärmetauscher 3, gekühlte trockene Luft mit einer Temperatur von 20,5°C, einer absoluten Feuchtigkeit von 4,5 g/kg und einer relativen Feuchtigkeit von 30% gewonnen werden konnte. Durch Verwenden dieser Luft für Klimatisierungszwecke kann sie in geeigneter Weise entfeuchtet werden, um komfortable Luftbedingungen zu erzielen.
Selbstverständlich kann ein zweizylindriger Entfeuchter, der mit einem hygroskopischen Mittel gefüllt ist, ein zylindrischer bzw. Kathabar-Typ-Entfeuchter (Handelsmarke), der bereitgestellt wird von Kathabar Company USA, als Entfeuchter neben einem Rotationsentfeuchter verwendet werden, der in diesem Beispiel zum Einsatz kommt.
Beispiel 7
Erläutert wird in diesem Beispiel ein Verfahren zur Entfeuchtung durch einen Entfeuchtungsrotor nach Kühlung einer Hochtemperaturluft mit 70°C durch einen Wärmetauscher.
Wie in 17 gezeigt, ist ein Sprühentfeuchter 6 auf der Oberseite eines Querstrom-Wärmetauschers 3 vorgesehen, und ein Entfeuchtungsrotor 14 ist hinter dem Wärmetauscher 3 vorgesehen. Wenn Wasser durch einen Sprühentfeuchter 6 auf bzw. in Außenluft OA mit einer Temperatur von 26,0°C gesprüht wird, beträgt ihre absolute Feuchtigkeit 12,2 g/kg und ihre relative Feuchtigkeit 85% durch einen Lüfter Fa, bis ihre relative Feuchtigkeit 100% erreicht und die Temperatur der Außenluft OA auf 17,5°C fällt. Außerdem wird Wasser auf bzw. in diese Luft gesprüht und der gewonnene Luftstrom Aa, in welchem eine große Menge von winzigen Wasserpartikeln flottiert, wird durch einen Strömungsdurchlass 4a des Wärmetauschers 3 geleitet.
Andererseits wird ein Luftstrom B mit einer Temperatur von 70°C, einer absoluten Feuchtigkeit von 14,4 g/kg und einer relativen Feuchtigkeit von 7% in den Einlass 5a des Wärmetauschers 3 durch den Lüfter Fb mit einer Windgeschwindigkeit von 2 m/s übertragen. Der Luftstrom B wird zu einem Niedertemperaturluftstrom Ba durch den ungebundenen Wärmetausch in dem Wärmetauscher.
Die absolute Feuchtigkeit des Luftstroms Ba ist im wesentlichen dieselbe wie diejenige des Luftstroms B. Der Luftstrom HA wird zu einem Luftstrom Ab mit einer Temperatur von 30°C und einer relativen Feuchtigkeit von etwa 100% am Auslass des Wärmetauschers 3, nachdem er den Wärmetauscher 3 durchströmt hat und wird in die Außenluft ausgetragen. Der Entfeuchterrotor 14 wird in Drehung versetzt und mit 16 UpM in Richtung des Pfeils in der Zeichnung betätigt.
Der gekühlte Luftstrom Ba, der vorstehend angesprochen ist, wird in die Adsorptionszone 16 dieses Entfeuchterrotors 14 übertragen, um einen trockenen Luftstrom HA mit einer Temperatur von 55°C, einer absoluten Feuchtigkeit von 4,5 kg/kg und einer relativen Feuchtigkeit von 5% durch Adsorbieren/Entfeuchten von Feuchtigkeit zu gewinnen. Die Arbeitsweise des Entfeuchterrotors 14 ist so wie in Beispiel 5 erläutert. Obwohl die Entfeuchtung der Hochtemperaturluft durch das Adsorptionssystem extrem schwierig ist, kann eine einfache und wirksame Entfeuchtung ablaufen, um gekühlte trockene Luft zu gewinnen, wenn der Entfeuchter verwendet wird nach Kühlung durch einen Wärmetauscher vor dem Entfeuchter, wie in diesem Beispiel gezeigt.
Beispiel 8
Der im Beispiel 7 gewonnene Luftstrom HA besitzt eine Temperatur von 55,0°C und eine relative Feuchte von 5%. Seine Temperatur ist zu hoch und seine relative Feuchtigkeit ist zu niedrig für übliche Klimatisierung. Dieses Beispiel dient deshalb dazu, diesen Luftstrom HA zusätzlich durch einen zweiten Wärmetauscher 3b zu leiten, um Zufuhrluft bzw. Versorgungsluft SA mit einer Temperatur und einer Feuchtigkeit zu gewinnen, die für Klimatisierung geeignet sind.
Wie in 18 gezeigt, wird ein Hochtemperaturluftstrom B durch den Querstrom-Wärmetauscher 3a und den Entfeuchterrotor 14 wie in Beispiel 7 geleitet, um einen Luftstrom HA zu gewinnen. Da die Arbeitsweise insoweit dieselbe ist wie in Beispiel 7, erübrigt sich eine Wiederholung der Erläuterung. Der zweite Querstrom-Wärmetauscher 3b ist hinter dem Entfeuchterrotor 14 vorgesehen, d. h., in dem Strömungsdurchlass des Luftstroms HA, der aus dem Prozessluftauslass strömt. Ein Sprühentfeuchter 6b ist stromaufwärts von einem Strömungsdurchlass 4 des zweiten Wärmetauschers 3b vorgesehen, wie in dem vorstehend angeführten Beispiel 7. Da die Wirkweise dieses zweiten Wärmetauschers 3b dieselbe ist wie diejenige des Wärmetauschers 3 des Beispiels 7, das vorstehend angeführt ist, erübrigt sich eine Erläuterung.
Andererseits wird ein Trockenluftstrom HA, der durch die Adsorptionszone 16 des Entfeuchterrotors 14 geleitet wurde, in einen Strömungsdurchlasseinlass 5a kleiner Kanäle 5 übertragen, die horizontal in dem Wärmetauscher 3b angeordnet sind. Der führt einen ungebundenen Wärmetausch mit einem gekühlten Luftstrom Aa durch, der eine große Menge von winzigen Wassertropfen enthält, um eine komfortable Zufuhrluft bzw. Versorgungsluft SA mit einer Temperatur von n20,5°C, einer absoluten Feuchtigkeit von 4,5 g/kg und einer relativen Feuchtigkeit von 30% zu gewinnen. Beim Regeln der Klimatisierungsbe dingungen der Zufuhrluft SA wird die Wassermenge, die auf bzw. in den Luftstrom Aa gesprüht wird, gesteuert, um die Temperatur der Zufuhrluft SA zu ändern. Wenn die Feuchtigkeit der Zufuhrluft SA zu niedrig ist, führt ein Absenken der Reaktivierungstemperatur des Entfeuchterrotors 14 zu einer Verringerung des Entfeuchtungswirkungsgrads des Entfeuchterrotors 14 unter Erhöhung der Feuchtigkeit der Zufuhrluft SA zum Ausführen einer wunschgemäßen komfortablen Klimatisierung.
In den Beispielen 6 bis 8, die vorstehend erläutert sind, kann durch Sprühen auf den bzw. in den Luftstrom Aa von Flüssigkeit mit niedrigem Siedepunkt, wie etwa Ethanol, Methylacetat und Methanol, anstelle von Wasser, verwendet im Sprühbefeuchter, die Temperatur des Zufuhrluftstroms bzw. Versorgungsluftstroms SA zusätzlich abgesenkt werden.
Außerdem kann eine Ultraschall-Vernebelungseinrichtung als Nebelbildungseinrichtung in jedem Beispiel eingesetzt werden. Neben einer Luftnebeldüse kann eine Fluiddüse, die nicht Luft nutzt, als Wassersprüheinrichtung bzw. -düse verwendet werden. In den vorstehend angeführten Beispielen wurde die Feuchtigkeit einstufig durch einen Sprühbefeuchter auf 100% überführt und gleichzeitig wurde eine große Menge von winzigen Wasserpartikeln zum Flottieren in ihm gebracht. Ferner können Sprühbefeuchter in mehreren Stufen vorgesehen sein, so dass die Befeuchtung in einer ersten Stufe durchgeführt wird, bis die relative Feuchtigkeit 100% erreicht, und eine große Menge von winzigen Wasserpartikeln wird in dem zweiten Schritt zum Flottieren gebracht. Wesentlich ist, dass durch einen Wärmetauscher Luft geleitet wird, deren relative Feuchtigkeit 100% beträgt, und in welcher eine große Menge von winzigen Wasserpartikeln von etwa 10 μm Durchmesser flottiert.
Ein Wärmetauscher, der als Beispiel in den vorstehend angeführten Beispielen gezeigt ist, war ein solcher, der gebildet war durch Übereinanderschichten eines gewellten Flachmaterials und eines flachen Flachmaterials in abwechselnder Weise. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf einen derartigen Wärmetauscher beschränkt; vielmehr sind alle geeignet, die mehrere Strömungsdurchlässe aufweisen, deren Oberfläche groß genug ist, wie etwa ein Heizrohr, das an beiden Enden mit Strömungsdurchlässen versehen ist, die zahlreiche Wärmetauschrippen aufweisen.
Beispiel 9
In 19 bezeichnet die Bezugsziffer 18 eine bekannte Gefriereinrichtung mit einem Verdichter bzw. Kompressor (in der Zeichnung nicht gezeigt) im Innern und die Bezugsziffer 19 bezeichnet einen Wärmetauscher, von welchem ein Strömungsdurchlass 20 spiralförmig vorliegt, während ein weiterer Strömungsdurchlass 21 mantelartig, den spiralförmigen Strömungsdurchlass 20 umgebend vorgesehen ist.
Heißes Fleongas oder andere Kältemittel von bzw. aus einem Verdichter strömt bzw. strömen in einen Strömungsdurchlass 20 des Wärmetauschers 19 und kühlt bzw. kühlen Wasser, das in dem anderen Strömungsdurchlass 21 des Wärmetauschers 19 strömt.
Ein weiterer Strömungsdurchlass 21 des Wärmetauschers 19 ist mit einem Strömungsdurchlass eines Querstrom-Wärmetauschers 3 durch ein Rohr 22 verbunden, an welchem eine Umwälzpumpe 23 vorgesehen ist. Das heißt, der Wärmetauscher 19 und der Querstrom-Wärmetauscher 3 sind so gewählt, dass Kühlwasser zwischen ihnen in luftdichtem Zustand zirkuliert. In der Zeichnung bezeichnen die Bezugsziffern 9a, 9b Kammern.
Die Bezugsziffer Fa bezeichnet ein Gebläse, dessen Ansaugseite zur Atmosphäre hin offen ist, und dessen Austragseite mit dem oberen Ende einer Kammer 24 verbunden ist. Das untere Ende der Kammer 24 ist mit dem weiteren Strömungsdurchlasseinlass 4a des Querstrom-Wärmetauschers 3 verbunden. Der weitere Strömungsdurchlassauslass des Querstrom-Wärmetauschers 3 mündet in die Atmosphäre aus bzw. ist zu dieser offen.
Eine Sprüheinrichtung 6 ist in der Kammer 24 vorgesehen, um die relative Feuchtigkeit der Luft in der Kammer 24 auf 100% zu erhöhen, und um gleichzeitig einen derartigen Zustand zu erzeugen, dass eine große Menge von winzigen Wassertropfen flottiert, d. h., einen Nebelzustand. Als Sprüheinrichtung 6 wird beispielsweise eine Luftsprühdüse verwendet, mit welcher eine Druckerhöhungspumpe P für Wasser und ein Verdichter 25 verbunden sind.
Die Bezugsziffer D bezeichnet einen Wassertank, der unter dem Querstrom-Wärmetauscher 3 vorgesehen und mit einem Ablaufrohr 10 versehen ist.
Wie in 20 gezeigt, ist dieser Querstrom-Wärmetauscher 3 so angeordnet, dass die Achse einer Gruppe seiner kleinen Kanäle 4 nahezu vertikal verläuft, und dass die weitere Gruppe seiner kleinen Kanäle 5 nahezu horizontal verläuft, und eine Kammer 24 ist an einem Strömungseinlass 4a der Kanäle 4 vorgesehen und mit einem Gebläse Fa und einer Wassersprühdüse 6 versehen. Die Kammern 9a, 9b sind am Strömungseinlass 5a vorgesehen und an einem Strömungsauslass 5b der kleinen Kanäle 5 und sie sind mit einem Rohr 22 verbunden.
Die Wirkungsweise bzw. Arbeitsweise der vorstehend erläuterten Struktur wird nunmehr erläutert. Eine Kühleinrichtung un ter Verwendung eines Querstrom-Wärmetauschers 3 wird nunmehr erläutert. Ein Gebläse Fa wird betätigt, um einen Gasstrom A zu erzeugen, auf bzw. in den Wassertropfen durch eine Wassersprüheinrichtung 6 versprüht werden, um einen Gasstrom Aa zu gewinnen. Die gesprühte Wassermenge soll größer sein als die Verdampfungsmenge durch Sprühen. Ein Teil der Wassertropfen wird daraufhin versprüht, um zu verdampfen, unter Entziehung von Verdampfungswärme, um die Temperatur des Gasstroms Aa zu senken, der in die Kammer 24 übertragen wird. Gleichzeitig erlangt die Luft in der Kammer 24, d. h., der Gasstrom Aa eine relative Feuchtigkeit von 100% und gelangt in einen Zustand, in welchem eine große Menge von winzigen Wasserpartikeln in der Luft flottieren, d. h., im Nebelzustand.
Daraufhin gelangt diese Luft, in welcher eine große Menge von winzigen Wassertropfen flottiert, in eine Gruppe der kleinen Kanäle 4 des Querstrom-Wärmetauschers 3. Wenn eine Gefriereinrichtung 18 sich in Betrieb befindet, besitzt Kältemittel, das in einen Strömungsdurchlass 20 des Wärmetauschers 19 strömt, hohe Temperatur und führt einen Wärmetausch mit Wasser durch, das in den weiteren Strömungsdurchlass 21 des Wärmetauschers 19 geleitet wird.
Das in den weiteren Strömungsdurchlass 21 des Wärmetauschers 19 geleitete Wasser wird durch eine Pumpe 23 umgewälzt und in die weitere Gruppe von kleinen Kanälen 5 des Querstrom-Wärmetauschers 3 durch das Rohr 22 und die Kammer 9a übertragen. Ein ungebundener Wärmetausch wird durchgeführt zwischen der einen Gruppe der kleinen Kanäle 4 und der weiteren Gruppe der kleinen Kanäle 5 durch eine Trennwand 1. Das heißt, dass Kühlwasser, welches durch die weitere Gruppe der kleinen Kanäle 5 geleitet wird, durch den Gasstrom Aa gekühlt wird, das durch eine Gruppe der kleinen Kanäle strömt und gleichzeitig wird der Gasstrom Aa, der die eine Gruppe der kleinen Kanäle 4 durchsetzt, erwärmt.
Daraufhin wird die relative Feuchtigkeit des Gasstroms Aa, der die Kanäle 4 durchsetzt, niedriger als 100%, und eine große Menge von winzigen Wasserpartikeln, die in ihm enthalten sind, verdampft unter Entziehung von Verdampfungswärme und Abkühlung des Gasstroms Aa.
In einem derartigen Prozess wird die Temperatur des Gasstroms Aa, der die eine Gruppe der kleinen Kanäle 4 durchsetzt, auf einem niedrigen Wert nahezu konstant gehalten. Das Kühlwasser, welches die weitere Gruppe der kleinen Kanäle 5 durchsetzt, wird deshalb kontinuierlich in vollem Umfang und in voller Länge der kleinen Kanäle 5a des Wärmetauschers 3 gekühlt und seine Temperatur wird nahezu konstant gehalten.
Wenn in diesem Fall die Sprühmenge von der Wassersprüheinrichtung 6 zu groß ist, sammeln sich winzige Wassertropfen auf der Trennwand in den kleinen Kanälen 4 des Querstrom-Wärmetauschers 3 und hängen sich aneinander unter Bildung großer Wassertropfen und Wasserströme, die, mit viel kleineren Oberflächen im Vergleich zu den winzigen Wassertropfen, die Temperatur des Gasstroms Aa durch Wärme nicht vollständig absenken können, die aus dem Kältemittel entzogen wird, weshalb die Temperatur des Kältemittels nicht vollständig gesenkt werden kann. Wenn die winzigen Wassertropfen so gesprüht werden, dass ein wenig mehr als das erforderliche Minimum gleichmäßig bzw. gleichförmig enthalten ist, ist der Kühlwirkungsgrad hoch und, was noch wichtiger ist, Wasser kann eingespart werden.
Wassertropfen, die in den kleinen Kanälen 4 des Querstrom-Wärmetauschers 3 nicht verdampfen, werden in dem Wassertank D gesammelt bzw. bevorratet und aus dem Ablaufrohr 10 ausgetragen. Wie vorstehend angeführt, ist die Wassermenge, die aus der Wassersprüheinrichtung 6 gesprüht wird, nahezu identisch zu der Verdampfungsmenge in den kleinen Kanälen 4 des Querstrom-Wärmetauschers 3. Die in dem Wassertank D angesammelte Wassermenge ist deshalb gering, und es tritt kein Problem auf, wenn sie insgesamt verworfen wird. Von der Wassersprüheinrichtung 6 versprühtes Wasser wird deshalb genutzt, ohne rezirkuliert werden, wodurch Algenwachstum unterbunden wird.
In den vorstehend angeführten Beispielen wurde Wasser als zu kühlende Flüssigkeit verwendet. Es wird auch in Betracht gezogen, dem Wasser Einfrier-Verhinderungsmittel zuzusetzen, wie etwa Ethylenglykol, bis etwa 50 Vol.-%, unter Berücksichtigung der Einfriergefahr im Winter, oder Anti-Korrosionsmittel zuzusetzen, um Korrosion des Wärmetauschers 19 und des Querstrom-Wärmetauschers 3 zu unterbinden.
Beispiel 10
21 zeigt ein weiteres Beispiel einer Kühlvorrichtung einer Gefriereinrichtung in diesem Beispiel. Der Unterschied zum Beispiel von 19 ist folgender: In Beispiel 9, das in 19 gezeigt ist, wird Wasser durch die weitere Gruppe der kleinen Kanäle 5 des Querstrom-Wärmetauschers 3 geleitet; in diesem Beispiel wird ein Luftstrom von einem Gebläse F durch die weitere Gruppe der Kanäle 5 des Querstrom-Wärmetauschers 3 geleitet.
Das heißt, F bezeichnet ein Gebläse, das mit dem Einlass der Kammer 9a verbunden ist. Der Auslass der Kammer 9a ist mit dem Einlass der weiteren Gruppe der kleinen Kanäle 5 des Querstrom-Wärmetauschers 3 verbunden. Der Auslass 5b der kleinen Kanäle 5 ist mit dem Einlass der Kammer 9b verbunden und der Auslass der Kammer 9b ist mit einem Radiator 26 verbunden.
Ein Rohr 27 ist derart vorgesehen, dass Kältemittel aus der Gefriereinrichtung 18 durch den Radiator 26 geleitet wird. Da die Struktur dieses Beispiels dieselbe ist wie in Beispiel 9 mit Ausnahme des vorstehend angeführten Unterschieds, erübrigt sich eine weitere Erläuterung.
In diesem Beispiel durchsetzt Luft die weitere Gruppe der kleinen Kanäle 5 des Querstrom-Wärmetauschers 3 durch das Gebläse F, wird dabei gekühlt und erreicht den Radiator 26. Heißes Kältemittel von der Gefriereinrichtung 18 wird in den Radiator 26 durch das Rohr 27 übertragen, um Wärme des Kältemittels zu emittieren. Luft, welche die kleinen Kanäle 5 durchsetzt hat, wird in diesen Radiator 26 übertragen.
Mit anderen Worten wird der Radiator 26 durch den Luftstrom gekühlt, während er die weitere Gruppe der kleinen Kanäle 5 des Querstrom-Wärmetauschers 3 durchsetzt, und der Wirkungsgrad ist viel besser als im Fall einer direkten Kühlung durch Außenluft.
In den durch die Anmelderin vorgenommenen Experimenten wurde ein Querstrom-Wärmetauscher 3 entsprechend demjenigen des Beispiels 9, wie in 19 gezeigt, verwendet: Luft wurde durch die kleinen Kanäle 4 des Querstrom-Wärmetauschers 3 durch das Gebläse Fa mit einer Geschwindigkeit von 2 m/s geleitet, wenn die Außenlufttemperatur 35°C und die relative Feuchtigkeit 39% betrug und 12 l/h Wasser wurde durch die Sprüheinrichtung 6 versprüht. Daraufhin betrug die Temperatur der Luft, die von dem Querstrom-Wärmetauscher 3 zu dem Radiator 26 übertragen wird, 18,6°C und die Kühlwirkung des Kältemittels wurde extrem hoch.
In diesem Beispiel kann eine Kühlvorrichtung einer Gefriereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung vor einem Radiator der Klimatisierungseinrichtung installiert werden, die bereits vorgesehen ist, und der Wirkungsgrad einer Gefriereinrichtung einer Klimaanlage, die bereits installiert ist, und eines Kühlschranks und dergleichen kann durch einfache und problemlose Vorgehensweise erhöht bzw. verbessert werden.
Mit der Erfindung erzielbare Wirkung
Die vorliegende Erfindung ist wie vorstehend erläutert aufgebaut und ihr Prinzip besteht darin, einen Gasstrom zur Kühlung eines nebelartigen Gasstroms Aa mit einer relativen Feuchtigkeit von 100%, in welchem eine große Menge von winzigen Wassertropfen gleichmäßig flottiert, durch den einen Strömungsdurchlass eines Wärmetauschers zu leiten, der mehrere Fluiddurchlässe aufweist, und ein Fluid B, das gekühlt werden soll, wie etwa Luft oder Wasser, durch den weiteren Strömungsdurchlass zu leiten, wodurch der Gasstrom Aa mit den darin flottierenden winzigen Wassertropfen das Fluid B kontaktiert, wobei eine Trennwand zwischen ihnen vorgesehen ist, um den Gasstrom Aa zum Senken der relativen Feuchtigkeit des Gasstroms Aa zu erwärmen, und um die winzigen Wassertropfen zu verdampfen, durch deren Verdampfungswärme der Gasstrom Aa gekühlt und das Fluid B durch die Trennwand ebenfalls gekühlt wird. Kennzeichnend für die Erfindung ist, dass sie den Kühlpegel für das Fluid B durch Steuern der Wassermenge zu regeln vermag, die durch die Wassersprüheinrichtung 6 versprüht wird. Durch Vergrößern der gesprühten Wassermenge, wenn die Temperaturdifferenz zwischen dem Gasstrom Aa und dem Hochtemperaturluftstrom B größer wird, erhöht das Fluid Aa den Kühlpegel des Hochtemperaturluftstroms B proportional zu der Temperaturdifferenz zwischen dem Fluid Aa und dem Hochtempera turluftstrom B, und der Luftstrom B kann auf eine nahezu konstante Temperatur gekühlt werden. Trockene, gekühlte Luft kann außerdem problemlos gewonnen werden durch Kombinieren dieser Kühlvorrichtung mit einem Entfeuchter.
Wie in Beispiel 1 erläutert, wurde ein Querstrom-Wärmetauscher 3 mit einem Sprühbefeuchter 6 versehen. Ein Luftstrom Aa mit einer großen Menge von winzigen flottierenden Wassertropfen als Luftstrom für Kühlzwecke kühlt einen Hochtemperaturluftstrom B mit einem extrem hohen ungebundenen Wärmetausch-Wirkungsgrad von etwa 97 bis 100%. Wenn derselbe Querstrom-Wärmetauscher wie in Beispiel 1 verwendet wird und keine Sprüheinrichtung und kein Befeuchter für einen Luftstrom für Kühlzwecke verwendet wird, beträgt der ungebundene Wärmetausch-Wirkungsgrad 63%, wie in Kontrastbeispiel in Beispiel 1 gezeigt. Hieraus geht hervor, dass der Wärmetausch-Wirkungsgrad bei zur Fluidkühlung gemäß der vorliegenden Erfindung extrem hoch ist.
Der Energieverbrauch, der für diesen Wärmetausch benötigt wird, beträgt etwa 250 W als Betriebsenergie für einen Lüfter. Die Wärmeenergie, die zum Kühlen des Fluids B erforderlich ist, ist hingegen eineinhalb bis mehrere zehn Mal so groß wie der Energieverbrauch, und dieser Wert steigt, wenn die Temperatur des Fluids B steigt.
Diese Kühlvorrichtung für ein Fluid kann verwendet werden zum Kühlen von Gas und auch zur Kältemittelkühlung von Gas durch Zusetzen eines Entfeuchters, wie in 6 bis 8 gezeigt, damit also für eine Klimaanlage. Da die Betriebskosten in diesem Fall extrem niedrig sind, wie vorstehend angeführt, ist es deshalb nicht erforderlich, Raumluft zur wiederholten Rezirkulation zur Trockenmittelkühlung in einem geschlossenen Raum zu verwenden: Trockenmittel-Klimatisierung kann deshalb fortgesetzt erfolgen unter kontinuierlichem Ansaugen frischer Außenluft. Zunahme an gefährlichem Gas, wie etwa Kohlendioxid, in Raumluft kann dadurch vollständig unterbunden werden unter Bereitstellung eines komfortablen Raums.
Außerdem besteht kein Umweltproblem, da Freongas wie beim Klimatisieren gemäß dem Stand der Technik nicht verwendet wird, und es wird eine hervorragende Wirkung aus hygienischem Blickwinkel erzielt, weil keine Notwendigkeit besteht, einen Verdichter einzusetzen und heiße Luft durch Abwärme, durch die Bakterien oder Schimmel erzeugt werden können.

Claims

Verfahren zum Kühlen eines Fluids, demnach ein Gasstrom A in einen Gasstrom Aa überführt wird, der mit flüchtigem Flüssigkeitsdampf gesättigt ist, und bei dem eine große Menge nebeliger winziger flüssiger Tropfen M der flüchtigen Flüssigkeit aufschwimmen, und bei dem der Gasstrom Aa durch einen Strömungsdurchlass (4) eines Wärmetauschers (3) geleitet wird, der mehrere Strömungsdurchlässe (4, 5) aufweist, ausgehend von einer Position über dem Wärmetauscher (3), und bei dem zum Kühlen des Fluids B durch den anderen Strömungsdurchlass (5) des Wärmetauschers (3) geleitet wird, so dass merkliche Wärme des Fluids B auf den Gasstrom Aa übertragen wird, während der Gasstrom Aa einen Strömungsdurchlass (4) des Wärmetauschers (3) durchsetzt, um die Temperatur des Gasstroms Aa zu erhöhen, so dass eine große Menge winziger Flüssigkeitstropfen M, die in den Gasstrom Aa aufschwimmen, verdampft wird, und die Temperatur des Gasstroms Aa durch die Verdampfungswärme der Flüssigkeitstropfen kontinuierlich abgesenkt wird, um das Fluid B durch merklichen Wärmetausch zwischen dem Gasstrom Aa und dem Fluid B kontinuierlich abzukühlen, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser jedes Tropfens der flüchtigen Flüssigkeit nicht größer als 280 μm ist.
Verfahren zum Kühlen eines Fluids nach Anspruch 1, bei dem die Menge an winzigen Flüssigkeitstropfen M, die in dem Gasstrom Aa aufschwimmen, entsprechend der Änderung der Temperaturdifferenz zwischen dem Gasstrom Aa und dem Fluid B geändert wird.
Verfahren zum Kühlen eines Fluids nach Anspruch 1, bei dem die Strömungsgeschwindigkeit des Gasstroms Aa, in welchem winzige Flüssigkeitstropfen M aufschwimmen, entsprechend der Änderung der Temperaturdifferenz zwischen dem Gasstrom Aa und dem Fluid B geändert wird.
Verfahren zum Kühlen eines Fluids nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der Gasstrom A in einen Gasstrom überführt wird, der durch flüchtigen Flüssigkeitsdampf gesättigt ist, und dass flüchtiger Flüssigkeitsnebel außerdem dem Gasstrom zugesetzt wird, um ihn in den Gasstrom Aa zu überführen, in welchem eine große Menge an winzigen Flüssigkeitstropfen M aufschwimmen.
Verfahren zum Kühlen eines Fluids nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem ein Gasstrom Aa, der eine große Menge an flüssigem Flüssigkeitsdampf enthält, der aus dem Auslass (4b) eines Strömungsdurchlasses (4) des Wärmetauschers (3) ausgetragen wird, zur Seite des Einlasses (4a) dieses Strömungsdurchlasses des Wärmetauschers rückgeführt wird, und dass ein Nebel aus einer flüchtigen Flüssigkeit dem Gasstrom zugesetzt wird, um den Gasstrom in einen Gasstrom Aa zu überführen, in welchem winzige Flüssigkeitstropfen M aufschwimmen, um bei der Umwälzung genutzt zu werden.
Verfahren zum Kühlen eines Fluids nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die flüchtige Flüssigkeit Wasser, die flüchtige organische Flüssigkeit oder ein Flüssigkeitsgemisch aus flüchtiger organischer Flüssigkeit und Wasser ist.
Verfahren zum Kühlen eines Fluids nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die flüchtige Flüssigkeit durch eine Gas-/Flüssigkeitsmischdüse (6) versprüht wird.
Verfahren zum Kühlen eines Fluids nach einem der Ansprü che 1 bis 7, bei dem es sich bei dem Fluid B um ein Gas handelt.
Verfahren zum Kühlen eines Fluids nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem das Fluid B durch eine Entfeuchtungseinrichtung (14) entfeuchtet wird, bevor oder nachdem sie durch den Wärmetauscher (3) geleitet wird.
Verfahren zum Kühlen eines Fluids nach Anspruch 9, bei dem das Fluid B ein Gas ist, und wobei zwei Gasströme Aa vorgesehen sind, und bei dem einer der Gasströme Aa in einem Strömungsdurchlass (4) von jedem der zwei Wärmetauscher (3a, 3b) geleitet wird, und der Gasstrom B der Reihe nach durch den anderen Strömungsdurchlass (5) des ersten Wärmetauschers (3a), die Entfeuchtungseinrichtung (14) und den anderen Strömungsdurchlass (5) des zweiten Wärmetauschers (3b) geleitet wird.
Verfahren zum Kühlen eines Fluids nach Anspruch 9 oder 10, bei dem die Entfeuchtungseinrichtung (14) ein Rotationsentfeuchter ist.
Verfahren zum Kühlen eines Fluids nach einem der Ansprüche 9 bis 11, bei dem die Entfeuchtungseinrichtung ein Trockenmittelentfeuchter ist.
Vorrichtung zum Kühlen eines Fluids, aufweisend eine Nebelbildungseinrichtung (6) zum Zusetzen einer flüchtigen Flüssigkeit zu einem Gasstrom A, um diesen in einen Gasstrom Aa zu überführen, der mit flüchtigem Flüssigkeitsdampf gesättigt ist, und in dem eine größere Menge an nebeligen winzigen Tropfen M der flüchtigen Flüssigkeit aufschwimmen, und einen Wärmetauscher (3) mit mehreren Strömungsdurchlässen (4, 5), wobei der Gasstrom Aa aus einer Position über dem Wärmetauscher (3) durch einen Strömungsdurchlass (4) geleitet wird, und ein zu kühlendes Fluid B durch den anderen Strömungsdurchlass (5) geleitet wird, so dass der Gasstrom Aa merkliche Wärme des Fluids B abführt, während der Gasstrom Aa durch einen Strömungsdurchlass (4) des Wärmetauschers hindurchtritt, so dass eine große Menge an winzigen Flüssigkeitstropfen M, die in dem Gasstrom Aa aufschwimmen, verdampft wird, und die Temperatur des Gasstroms Aa durch die Verdampfungswärme kontinuierlich abnimmt, um das Fluid B kontinuierlich zu kühlen, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser jedes Tropfens der flüchtigen Flüssigkeit nicht größer als 280 μm ist.
Vorrichtung zum Kühlen eines Fluids in Übereinstimmung mit Anspruch 13, wobei eine Einrichtung (7) zum Einleiten von flüchtigem Flüssigkeitsdampf stromaufwärts von einer Nebelbildungseinrichtung (6) für flüchtige Flüssigkeit vorgesehen ist.
Vorrichtung Kühlen eines Fluids in Übereinstimmung mit Anspruch 13, wobei ein Kanal (8d, 8e) und ein Gebläse (Fc) vorgesehen sind, die einen Gasstrom Ab, der aus einem Auslass (4b) des Wärmetauschers (3) ausgetragen wird, zu der Einlassseite (4a) des Wärmetauschers (3) leitet, um einen Gasstrom Aa zur Abkühlung umzuwälzen.
Vorrichtung zum Kühlen eines Fluids nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei ein Wärmetauscher (3) ein Querstrom-Wärmetauscher, ein Diagonal-Querstrom-Wärmetauscher, ein Gegenstrom-Wärmetauscher oder ein Gegenstrom-/Querstrom-Kombinations-Wärmetauscher ist, der aus einem Honigwabenlaminat besteht, das durch Laminierung flacher Bleche und gewellter Bleche in abwechselnder Weise gebildet ist.
Vorrichtung zum Kühlen eines Fluids nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei ein Wärmetauscher (3) ein Quer strom-Wärmetauscher, ein Diagonal-Querstrom-Wärmetauscher, ein Gegenstrom-Wärmetauscher oder ein Gegenstrom/Querstrom-Kombinations-Wärmetauscher ist, der durch Laminieren von Flächen mit zahlreichen Abstandhalter zwischen den Flächen gebildet ist.
Vorrichtung zum Kühlen eines Fluids nach einem der Ansprüche 13 bis 17, wobei die Oberfläche des Wärmetauschelements (1, 2) hydrophil ist.
Vorrichtung zum Kühlen eines Fluids nach Anspruch 16 oder 17, wobei winzige Partikel auf der Wandfläche eines Strömungsdurchlasses (4, 5) eines Wärmetauschers (3) fest haften.
Vorrichtung zum Kühlen eines Fluids nach Anspruch 19, wobei die winzigen Partikel ein Adsorptionsmittel sind.
Vorrichtung zum Kühlen eines Fluids nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei die Vorrichtung außerdem einen Trockenmittelentfeuchter (14) zum Entfeuchten von Fluid B umfasst, bevor oder nachdem das Fluid durch den Wärmetauscher (3) geleitet wird.
Vorrichtung zum Kühlen eines Fluids nach Anspruch 21, wobei die Entfeuchtungseinrichtung (14) in der stromaufwärtigen Seite des Hochtemperaturgasstroms B in den Wärmetauscher (3) vorgesehen ist.
Vorrichtung zum Kühlen eines Fluids nach Anspruch 21, wobei die Entfeuchtungseinrichtung (14) in der stromabwärtigen Seite des Hochtemperaturgasstroms B in den Wärmetauscher (3) vorgesehen ist.
Vorrichtung zum Kühlen eines Fluids nach Anspruch 21, wobei es sich bei dem Fluid B um ein Gas handelt, und wobei zwei Gasströme Aa vorgesehen sind, und wobei zwei Wärmetauscher (3a, 3b) mit mehreren Strömungsdurchlässen (4, 5) vorgesehen sind, wobei der eine Gasstrom Aa durch einen Strömungsdurchlass (4) von jedem der zwei Wärmetauscher (3a, 3b) geleitet wird, und wobei der Gasstrom B auf einander folgend durch den anderen Strömungsdurchlass (5) des ersten Wärmetauschers (3a), die Entfeuchtungseinrichtung (14) und den anderen Strömungsdurchlass (5) des zweiten Wärmetauschers (3b) geleitet wird.
Vorrichtung zum Kühlen eines Fluids nach einem der Ansprüche 21 bis 24, wobei die Entfeuchtungseinrichtung (14) ein Rotationsentfeuchter ist.
Vorrichtung zum Kühlen eines Fluids nach Anspruch 25, wobei die Entfeuchtungseinrichtung ein Trockenmittelentfeuchter ist.
Vorrichtung zum Kühlen eines Fluids nach Anspruch 13, aufweisend einen Wärmetauscher (19), dem eine Abwärmequelle (20) einer Gefriereinrichtung (18) zugeordnet ist, wobei das Fluid B, sobald es abgekühlt ist, in den Wärmetauscher (19) geleitet wird, um mit der Wärmetauschquelle (20) Wärme zu tauschen.
Vorrichtung zum Kühlen eines Fluids nach Anspruch 27, wobei das Fluid B aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Wasser und einem Wasser enthaltenden Flüssigkeitsgemisch besteht.
Vorrichtung zum Kühlen eines Fluids nach einem der Ansprüche 13 bis 28, wobei es sich bei dem Fluid B um ein Gas handelt.