DE1176335B - Verfahren und Vorrichtung zum Regenerieren eines Feuchtigkeitsaustauschers fuer Klimaanlagen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: F24f

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

Deutsche KL: 36 d-1/58

1176 335
M 37310 X/36 d
11. April 1958
20. August 1964

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung in Anwendung bei einem Feuchtigkeitsaustauscher für Klimaanlagen, der mit einem Übertragungskörper versehen ist, an den ein Luftstrom in ihm befindlichen Dampf abgibt, während ein Regenerierstrom diesen Dampf von dem Ubertragungskörper an einer anderen Stelle aufnimmt. Der Feuchtigkeitsaustauscher ist mit einem Gehäuse versehen, das Ein- und Auslässe für die Luftströme aufweist. Das Gehäuse und der Übertragungskörper ι ο führen eine Relativbewegung zueinander in einer geschlossenen Bahn aus, während die beiden Luftströme an voneinander getrennten Stellen durch den Übertragungskörper geleitet werden. Der Übertragungskörper ist aus einer Masse aufgebaut, die durchgehende Kanäle bildet und die aus einem den Dampf adsorbierenden bzw. absorbierenden Stoff bestehen oder einen solchen Stoff enthalten. In der folgenden Beschreibung wird das wichtigste Anwendungsgebiet der Erfindung behandelt, wobei ein Wasserdampf enthaltender Luftstrom in dem Feuchtigkeitsaustauscher entfeuchtet wird und die aktive Masse des Übertragungskörpers hygroskopische Eigenschaften besitzt.

Es ist bekannt, Feuchtigkeitsaustauscher mit einem ortsfesten Gehäuse auszubilden, in welchem sich der Übertragungskörper auf einer geschlossenen Bahn bewegt, wobei die verschiedenen Teile des Übertragungskörpers während eines Umlaufs abwechselnd einerseits von dem zu trocknenden bzw. zu entfeuchtenden Luftstrom, auch Primärluft oder Primärstrom genannt, und andererseits von einem Regenerierluftstrom, der also genügend niedrigen relativen Feuchtigkeitsgehalt haben muß, um die von dem Übertragungskörper aufgenommene Feuchtigkeit heraustreiben zu können, durchstrichen werden. Bei einer bekannten Ausführung hat der Übertragungskörper die Form eines Rotors oder Rades. Der niedrige relative Feuchtigkeitsgehalt, den der Regenerierluftstrom aufweisen muß, kann in einfachster Weise dadurch erreicht werden, daß in dessen Zufuhrleitung zu dem Feuchtigkeitsaustauscher eine Heizvorrichtung angeordnet wird. Während des Durchgangs durch den Übertragungskörper steigt der Feuchtigkeitsgehalt des Regenerierstromes, und gleichzeitig fällt seine Temperatur. Dennoch hat der Regenerierstrom praktisch immer beim Austritt aus dem Apparat eine erhebliche Übertemperatur oder einen ungenutzten Wärmegehalt. Dem Regenerierstrom muß also ein Wärmeüberschuß gegeben werden, der die wärmewirtschaftliche Grenze des Feuchtigkeitsaustauschers setzt.

Verfahren und Vorrichtung zum Regenerieren
eines Feuchtigkeitsaustauschers für Klimaanlagen

Anmelder:

Carl Munters & Co., Stocksund (Schweden)

Vertreter:

Dipl.-Ing. E. Jourdan, Patentanwalt,

Frankfurt/M., Frhr.-vom-Stein-Str. 18

Als Erfinder benannt:

Carl Georg Munters, Stocksund,

Per Gunnar Norbäck, Lidingö (Schweden)

Beanspruchte Priorität:

Schweden vom 12. April 1957 (3570)

Wenn der Feuchtigkeitsaustauscher zu einem Apparat oder einer Anlage für die Klimatisierung eines Raums auf niedrigere Temperatur und niedrigeren Feuchtigkeitsgehalt als die Außenluft gehört, soll diese Luft bei dem Entfeuchtungsverlauf eine so geringe Temperatursteigerung wie möglich über diejenige hinaus erfahren, die durch die Entfeuchtung selbst bedingt ist und die in Temperatur- und Feuchtigkeitsdiagrammen durch die Enthalpielinien dargestellt ist. Bei Feuchtigkeitsaustauschern bekannter Art wird daher die Übertragung von fühlbarer Wärme vom Ubertragungskörper an die Primärluft dadurch niedrig gehalten, daß die in der Zeiteinheit zwischen den beiden Luftströmen überführte Masse des Übertragungskörpers so klein wie möglich gewählt wird.

Um den unerwünschten Wärmezuschuß zu der getrockneten Primärluft noch weiter zu verkleinern, wurde auch schon vorgeschlagen, zwischen der Regenerier- und der Trocknungszone des Feuchtigkeitsaustauschers einen kleinen Sektor vorzusehen, der von unbehandelter Primärluft durchspült wird, wodurch der Übertragungskörper, bevor er während des Umlaufs in die letztgenannte Zone eintritt, gekühlt wird. Der kleine, für die Kühlung erforderliche Luftstrom wird dann in den Regenerierluftstrom eingeleitet, so daß die von ihm aufgenommene Wärme der Regenerierung zugute kommt. Diese Maßnahmen sind zwar geeignet, den Feuchtigkeitsaustauscher in wärmewirtschaftlicher Beziehung zu verbessern, aber

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weiterhin besteht der Nachteil, daß der entweichende Regenerierluftstrom, wie aus den obigen Ausführungen hervorgeht, einen großen unausgenutzten Wärmeinhalt aufweist.

Die Erfindung bezweckt, den Wirkungsgrad eines Feuchtigkeitsaustauschers, d. h. das Verhältnis zwischen der Dampfbildungswärme der entfernten Wassermenge und der hierfür aufzuopfernden Wärmemenge, zu verbessern. Dies wird durch ein Verfahren gemäß der Erfindung im wesentlichen dadurch erreicht, daß die für die Regenerierung erforderliche Wärmezufuhr zu der Masse des Übertragungskörpers entweder ganz oder teilweise durch einen durch die Kanäle des Übertragungskörpers geleiteter Gastrom, beispielsweise Luftstrom, erfolgt, der in einem Kreislauf zwischen der Masse und einer Heizvorrichtung umgewälzt wird. Gemäß einem weiteren, das Verfahren gemäß der Erfindung kennzeichnenden Merkmal erfolgt die Wärmezufuhr entweder ganz oder teilweise durch einen dampfreichen Luftstrom, der sowohl vor als auch nach dem Durchgang durch die Masse des Übertragungskörpers einen höheren, und zwar vorzugsweise einen wesentlich höheren Dampfgehalt als der Primärstrom aufweist. Hierbei wird der Umwälzkreis auf einen Wasserdampfgehalt eingestellt, der sowohl vor als auch nach dem Durchgang durch die Masse höher, und zwar vorzugsweise wesentlich höher ist als der Wasserdampfgehalt des Primärstromes und der umgebenden Atmosphäre. Wesentlich für die Erfindung ist, daß höchstens eine geringe Luftmenge für die Durchführung der Regenerierung geopfert wird, so daß dadurch der Ablaufverlust sehr klein wird. Bei Klimabehandlung von Luft läßt sich die Regenerierung der Masse des Übertragungskörpers mit einer Luftmenge durchführen, die z. B. nur 5 % des Primärstromes beträgt.

Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf einige in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiele für die Durchführung des Verfahrens näher beschrieben, und es werden dabei weitere, die Erfindung kennzeichnende Merkmale angegeben.

Die Fig. 1, 3, 5 und 7 zeigen in schematischer schaubildlicher Darstellung vier Ausführungsbeispiele für einen Feuchtigkeitstauscher, wobei zwecks Erzielung einer besseren Anschaulichkeit Teile des Apparatgehäuses weggeschnitten sind.

Die Fig. 2, 4, 6 und 8 veranschaulichen den betreffenden Ausführungsbeispielen zugehörige Diagramme für Temperatur und Feuchtigkeitsgehalt, die im folgenden »t-x-Diagramme« genannt werden.

In den verschiedenen Figuren werden für dieselben oder gleichwertigen Teile dieselben Bezugszeichen benutzt.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 mit zugehörigem t-x-Diagramm nach Fig. 2 bezeichnet 10 ein zylindrisches Gehäuse, in dem ein als Rotor ausgebildeter Übertragungskörper 12 auf einer Welle 14 gelagert ist. Der Übertragungskörper enthält eine Masse mit hygroskopischen Eigenschaften, die vorzugsweise aus einem Träger und einem auf diesem angebrachten hygroskopischen Stoff zusammengesetzt ist. Der Träger besitzt eine große Anzahl den Rotor in Axialrichtung durchlaufende Kanäle. Die Masse des Rotors ist in der einen oder anderen Weise so ausgeführt, daß in axialer Richtung freie Durchlässe vorhanden sind, während die diese Durchlässe durchströmenden Mittel daran gehindert werden, während ihres Weges durch den Rotor in peripherieller Richtung zu strömen. Bei der dargestellten Ausführung besteht die Masse des Übertragungskörpers aus Blättern oder Folien, von denen vorzugsweise jedes zweite Blatt 16 eben und jedes zweite Blatt 18 gewellt ist, so daß durchgehende axiale Kanäle gebildet werden, die in seitlicher Richtung voneinander getrennt sind. Die Blätter oder Folien bestehen zweckmäßig aus Papier, z. B. Asbestpapier, das die in Betracht kommenden, relativ hohen Temperaturen aushalten kann und mit einem feuchtigkeitsadsorbierenden Stoff, wie Lithiumbromid oder -chlorid, imprägniert ist. Der Abstand zwischen den ebenen Blättern 16 wird zwecks Erzielung eines hohen Austausches je Rauminhaltseinheit und damit Erzielung eines guten Wirkungsgrades zweckmäßig so klein wie möglich, zweckmäßig weniger als 3 mm, und zwar vorzugsweise auf 2 mm oder etwas darunter, gehalten.

Das Gehäuse 10 ist unterhalb des Rotors 12 durch zwei radial verlaufende Zwischenwände 20 und 22 in zwei Sektoren oder Kammern 19 und 21 unterteilt. Oberhalb des Rotors sind in dem Gehäuse Zwischenwände 24 und 26 angeordnet, die mit den vorgenannten Wänden fluchten. Außerdem ist eine dritte Zwischenwand 28 vorgesehen, so daß der obere Gehäuseteil in drei voneinander getrennten Sektoren oder Kammern 32, 34, 40 unterteilt ist. Die Primärluft aus dem Raum, dessen Luft entfeuchtet werden soll, wird durch einen Ventilator 30 dem in der Fig. 1 links unten liegenden Sektor 19 zugeführt. Die Luft durchstreicht die Kanäle des Rotors und strömt dann teils zu dem von dem Gehäuse und den Zwischenwänden 26 und 28 begrenzten Sektor 32 und teils zu dem von dem Gehäuse und den Zwischenwänden 24 und 28 begrenzten Sektor 34. Der Sektor 34 erstreckt sich über einen wesentlich kleineren Winkel als der Sektor 32. Die Strömungswege sind durch die mit Pfeilspitzen endenden Doppellinien wiedergegeben. Der Strömungsweg 36 bezeichnet den Luftstrom, der durch den größeren Sektor 32 geht und der nach seiner Entfeuchtung zur Erneuerung der Raumluft dienen soll. Der Strömungsweg 38 verkörpert einen Hilfsluftstrom, der die Aufgabe hat, den Rotorkörper, wie später im einzelnen erläutert, zu entfeuchten und zu kühlen.

In dem von dem Gehäuse 10 und den Zwischenwänden 24 und 26 begrenzten Sektor 40 fließt ein Luftstrom durch die Kanäle des Rotorkörpers 12 in der durch den Pfeil angedeuteten Richtung des Strömungsweges 42. Dieser Strom verläßt den Rotorkörper beim Sektor 21 und wird dann durch einen Ventilator 44 durch eine Heizvorrichtung 46 und von dort gemäß dem Strömungsweg 48 zu dem Sektor 40 zurückgeführt. Die in bekannter Weise ausgeführten und erforderlichen Rohranschlüsse zu dem Gehäuse und außerhalb desselben sind der Übersichtlichkeit wegen weggelassen.

Im zugehörigen t-x-Diagramm der Fig. 2 verkörpert die Ordinate den absoluten Dampfgehalt der Luft, z. B. in g/kg Luft, und die Abszisse die Temperatur der Luft. Es sind einige Kurven dargestellt, die verschiedene relative Feuchtigkeitswerte der Luft wiedergeben. Die durch den Ventilator 30 eingeführte Primärluft hat den Zustand bei Punkt 50, der einem Wert von etwa 60% relativer Feuchtigkeit und 25° C Temperatur entspricht. In dem Apparat wird diese Luft auf den Zustand bei Punkt 52

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getrocknet, der einen Wert von z. B. 5 % relativer nehmen, und bei ihrem Austritt aus dem Rotor hat

Feuchtigkeit und 50° C Temperatur darstellt. Der sie aus diesem die Feuchtigkeitsmenge ausgetrieben,

Unterschied zwischen dem Abstand dieser Punkte die dem Rotor während seines Weges an dem Sektor

auf der Linie 66 von der Abszisse stellt die Feuchtig- 32 vorbei zugeführt wurde. Die Hilfsluft erhält einen

keitsmenge dar, die aus der Luft entfernt worden ist. 5 Endzustand mit einem Feuchtigkeitsgehalt, der durch

Während der Feuchtigkeitsaufnahme in dem Teil das Verhältnis zwischen der Größe der Luftströme der Masse des Rotorkörpers, die sich zwischen den im Strömungsweg 36 und 38 bestimmt wird. Wenn Sektoren 19 und 32 befindet, wird die Masse mehr also der Luftstrom im Strömungsweg 38 etwa 5 % und mehr mit Feuchtigkeit angereichert und muß des Luftstromes im Strömungsweg 36 ausmacht und deshalb regeneriert werden. Zu diesem Zweck läuft io letzterer 8 g/kg an den Rotor abgibt, steigt der der Rotor 12 langsam um, z. B. mit einigen Um- Feuchtigkeitsgehalt des Luftstromes im Strömungsdrehungen in der Stunde, und zwar in der durch den weg38 auf 160 g/kg. In der Fig. 2 ist dieser Pfeil 54 in F i g. 1 angegebenen Richtung, und der Feuchtigkeitsgehalt durch die strichpunktierte Linie mit Feuchtigkeit angereicherte Teil der Masse gelangt 64 angedeutet. Die Temperatur dieses Luftstromes zwischen die Sektoren 21 und 40 und wird jeweils 15 ist niedriger als die am Punkt 60. Zweckmäßig wird durch den in sich im geschlossenen Strömungsweg 42, der absolute Feuchtigkeitsgehalt des Luftstromes im 48 umwälzenden Luftstrom erwärmt. Bei dem Aus- Strömungsweg 38 in ,einer Größenordnung von führungsbeispiel nach Fig. 1 und 2 sei angenommen, etwa dem 5- bis 50fachen desjenigen der zu klimadaß dieser Luftstrom zum allergrößten Teil aus tisierenden Luft gehalten.

Wasserdampf besteht. In dem Diagramm F i g. 2 sei 20 Wenn die Masse des Rotors in den Sektor 32 einangenommen, daß die Zustandsänderungen der tritt, ist sie regeneriert und vermag den Luftstrom dampfreichen Atmosphäre der zur Abszisse paralle- im Strömungsweg 36 entlang der Linie 66 der F i g. 2 len Linie 56 folgen. auf den Punkt 52 zu trocknen. Gleichzeitig ist die

Die Linie 56 liegt in Wirklichkeit weiter oben im Masse durch die Hilfsluft im Strömungsweg 38 geDiagramm; sie wurde aber aus Platzgründen tiefer 25 kühlt worden.

gelegt. Dem Diagramm liegt also weder bei dieser Der Vorteil der in einem geschlossenen Kreis

noch bei den übrigen Beispielen eine gleichförmige umgewälzten dampfreichen Atmosphäre liegt einer-

Skala zugrunde. seits darin, daß die nach dem Durchgang des Rotors

Vor der Heizvorrichtung 46 hat die dampfreiche in dem Luftstrom verbleibende Wärmemenge ständig Atmosphäre den Zustand im Punkt 58, sie verläßt die 30 dem Rotor wieder zugeführt wird und nicht wie Heizvorrichtung dann im Zustand beim Punkt 60. bisher verlorengeht. Andererseits ist die Temperatur Die umgewälzte dampfreiche Atmosphäre strömt, der Masse genügend hoch, so daß nur ein sehr nachdem sie auf den Zustand beim Punkt 60 erhitzt geringer Teil der durch den Ventilator 30 eingeführworden ist, durch die Kanäle im Rotor 12 und er- ten Primärluft geopfert zu werden braucht, um das wärmt ihrerseits dessen Masse. Die dampfreiche 35 Abdunsten oder Verkochen des von der Masse Atmosphäre wird hierdurch gekühlt, und da es sich ad- oder absorbierten Dampfes hervorzubringen. Die nicht unterstellen läßt, daß eine Aufnahme von Hilfsluft im Strömungsweg 38 verläßt den Apparat Feuchtigkeit stattfindet, verändert die Atmosphäre mit einer Temperatur, die gegenüber gewöhnlichen ihren Zustand längs derselben Linie 56, aber in Systemen erheblich höher liegen kann; Dessen unumgekehrter Richtung. Beim Verlassen des Rotors 4° geachtet ist die auf diese Weise verlorengehende hat sie wieder den Zustand im Punkt 58 angenom- Wärmemenge wegen des kleinen Volumens des men. Der Zustand im Punkt 58 entspricht einer Luftstromes im Strömungsweg 38 wesentlich kleiner Temperatur von über 100° C, z. B. 120° C, und als bei den herkömmlichen Systemen. Dies wirkt einem relativen Feuchtigkeitsgehalt von z. B. 30 %. sich auf die Wirtschaftlichkeit der Trocknung aus, die Die Daten im Punkt 60 lassen sich dann mit 220° C 45 daher gemäß der Erfindung sehr günstig wird, und 2,5 % annehmen. Die Masse des Rotorkörpers Sollte statt dessen die kleine Luftmenge das Ausist somit noch nicht von irgendwelcher Feuchtigkeit treiben der Feuchtigkeit allein besorgen, d. h. ohne befreit, aber auf eine Temperatur unmittelbar unter Hilfe der vorgewärmten dampfreichen Atmosphäre, der des Punktes 60 erwärmt worden. müßte der Luftstrom auf eine Temperatur erhitzt

Wenn die Masse während der weiteren Umdrehung 50 werden, mit der sich praktisch nicht arbeiten läßt,

des Rotors in den schmalen Sektor 34 kommt, Wenn angenommen wird, daß die Temperatur der

wird sie von der Hilfsluft im Strömungsweg 38 be- umgewälzten dampfreichen Atmosphäre zwischen

strichen, die den Ausgangszustand gemäß Punkt 50 120⁰C (Punkt 58) und 220° C (Punkt 60) wechselt

im Diagramm Fig. 2 hat. Durch die vorhergehende und die umgewälzte Menge fünf- bis zehnmal größer

Erwärmung hat die Masse so viel Wärme auf- 55 ist als die Menge des Luftstromes im Strömungsweg

genommen, daß diese ausreicht, um die von der 38, auf die Zeiteinheit bezogen, so ergibt sich, daß

Masse adsorbierte Feuchtigkeit in den Hilfsluftstrom der kleine Luftstrom im Strömungsweg 38 noch ver-

zu treiben. Um die Masse des Rotors regenerieren hältnismäßig höher erwärmt werden müßte, d. h.

zu können, braucht die Hilfsluft im Strömungsweg auf Temperaturen, die 500 bis 1000° C übersteigen

38 nur einige Prozent der von dem Ventilator 30 ein- ⁶° würden,

geführten Primärluft auszumachen. Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 und 4

Durch die Wärme, die in der Masse des Rotors unterscheidet sich von dem vorbeschriebenen im gespeichert wurde, wird die Hilfsluft erwärmt unddamit wesentlichen dadurch, daß in die im durch den auf einen relativen Feuchtigkeitsgehalt gebracht, der Strömungsweg 42, 48 gebildeten Kreislauf umdem Luftstrom gestattet, durch Hervorrufen einer 65 gewälzte dampfreiche Atmosphäre ständig Luft einVerdunstung Feuchtigkeit aus der Masse auf zu- geführt wird, während ein entsprechender Teil des nehmen. Die Hilfsluft wird daher sowohl an Tem- Gemisches in die Umgebung austritt. In diesem Fall peratur wie an absorbiertem Feuchtigkeitsgehalt zu- besteht der kleine Hilfsluftstrom, der die Aufgabe

beispielen die Druckverhältnisse in den verschiedenen Teilen des Apparates so eingestellt werden müssen, daß die vorgesehenen Strömungsverläufe eintreten. Ferner gilt für alle Ausführungsbeispiele, daß ein 5 etwaiges Auslecken von Luft stets in der Richtung zu dem bzw. den anderen Sektoren von dem Sektor weg erfolgen soll, der von dem Primärluftstrom durchstrichen wird, und ein umgekehrter Leckverlauf nicht entstehen darf. Daher muß in dem letztgenann-

hat. Feuchtigkeit bzw. Kälte aus der vorgewärmten Masse zu entfernen, aus bereits entfeuchteter Primärluft; er kann jedoch auch aus unbehandelter Luft bestehen, wie es bei dem Beispiel nach der Fig. 1 und 2 der Fall ist, ebenso wie umgekehrt bei letzterer der Hilfsluftstrom aus entfeuchteter Primärluft bestehen kann.

Die beiden radialen Zwischenwände 22 und 26
fluchten wieder. Unterhalb des Rotors ist im Gehäuse eine Zwischenwand 68 vorgesehen, die zu- to ten Sektor der absolute Druck höher sein als in allen sammen mit der Zwischenwand 22 den dort vor- anderen Sektoren. Die Bedeutung dieser Betriebshandenen Gehäuseraum in zwei Sektoren 19 und 21 bedingung ist ersichtlich, wenn z. B. der Sektor 40 aufteilt, wobei diese Sektoren gleich groß sein können der Fig. 3 betrachtet wird, wo der Rotor durch oder auch der Sektor 19 größer ist als der Sektor 21. einen Zusatz von einigen wenigen Prozenten Hilfs-Oberhalb des Rotors hat die Zwischenwand 24 die- 15 luft getrocknet wird. Würden nun nur einige wenige selbe Lage wie beim vorstehend beschriebenen Bei- Prozente der dampfreichen Atmosphäre aus dem spiel, während die Zwischenwand 28 weggelassen dieser Atmosphäre zugeteilten Sektor in den Sektor worden ist, so daß sich in diesem Fall der Sektor 32 für den Primärluftstrom einlecken, würde die Trocküber einen größeren Winkel erstreckt. Die durch den nungswirkung mehr oder weniger in Frage gestellt Ventilator 30 eingeführte Primärluft wird in der- so werden.

selben Weise wie zuvor zwischen den Punkten SO In dem beschriebenen Beispiel braucht also der

und 52 im Diagramm nach Fig. 4 entfeuchtet. Im kleine Hilfsstrom im Strömungsweg72 nicht für die Sektor 32 teilt sich der Strömungsweg 36 so, daß ein Beseitigung der gesamten Dampfmenge zu sorgen, die Teil davon dem Strömungsweg 70 für die vorgesehene aus dem Rotor ausgetrieben werden soll, und der Klimatisierung folgt, während ein kleiner Hilfsluft- 25 Hilfsluftstrom wird daher vor seinem Einmischen in strom im Strömungsweg 72 durch die Masse des den Umwälzkreis (Strömungsweg 42, 48) auf einen Rotors über einen Sektor, dessen Winkel durch die
Zwischenwände 24 und 68 bestimmt wird, umkehrt.
Der Hilfsluftstrom besteht ebenso wie zuvor nur aus
einem kleinen Teil, etwa 2 bis 15%, der gesamten 30
Primärluftmenge.

Der Hilfsluftstrom im Strömungsweg 72 wird zweckmäßig vor dem Heizkörper 46 in die umgewälzte dampfreiche Atmosphäre eingemischt. Es

sei angenommen, daß das Gemisch den Zustand im 35 den Rotor geführt. In diesem Fall wird der kleine Punkt 74 der F i g. 4 hat und durch den Heizkörper Hilfsluftstrom der Außenluft mit Hilfe eine Ventilängs der waagerechten Linie 76 auf den Zustand im lators 86 entnommen und danach in einem Sektor Punkt 78 erhitzt wird. Die Linie liegt in dem Dia- aufwärts geführt, der von Zwischenwänden 68 und gramm tiefer als die Linie 56 der Fig. 2, obgleich 88 am unteren Teil des , Apparatgehäuses begrenzt zu 'beachten ist, daß auch dieses Diagramm keine 40 wird. Der Luftstrom durchströmt den Rotor entlang gleichförmig bestimmte Skala aufweist. Das im dem Strömungsweg 38 und tritt in einen Sektor ein, Strömungsweg 42 zu dem Rotor strömende dampf- der durch die Zwischenwände 24 und 28 im oberen reiche Gemisch besteht zu einem sehr großen Teil, Teil des Apparatgehäuses begrenzt ist. Von hier wird etwa 30 Raumprozenten, aus Dampf. Jedoch hat das er durch einen außerhalb des Gehäuses 10 gelegenen, Einmischen von Luft in die dampf reiche Atmosphäre 45 durch den Strömungsweg 90 dargestellten Kanal in zur Folge, daß diese nicht nur im Sektor 40 die einen von den Zwischenwänden 88 und 92 begrenzten Masse des Rotors zu erwärmen, sondern auch Feuch- Sektor an der Unterseite des Gehäuses zurückgeführt, tigkeit von ihr aufzunehmen vermag. Allerdings ist die Der Luftstrom durchströmt dann aufs Neue den Menge des Hilfsluftstromes im Strömungsweg 72 Rotor und entweicht über einen oberen, von den klein, aber weil das Gemisch eine hohe Temperatur 5° Zwischenwänden 24 und 94 begrenzten Sektor an die aufweist, ist die Feuchtigkeitsaufnahmefähigkeit der Atmosphäre. Er kann statt dessen auch in Oberkleinen Luftmenge sehr groß. Die Zustandsänderung
der dampfreichen Atmosphäre folgt während des
Durchganges durch die Masse des Rotors ungefähr
der Linie80 der Fig. 4. Der Feuchtigkeitsgehalt der 55
dampfreichen Atmosphäre steigt, und die Linie 80
bildet gegenüber der Linie 76 einen Winkel. Der
Endzustand im Punkt 82 bedeutet, daß eine Feuchtigkeitsmenge, die dem Ordinatenabstand zwischen den
Punkten 74 und 82 entspricht, in die dampfreiche 60 wird. Da der kleine Hilfsluftstrom aus Außenluft beAtmosphäre übernommen worden ist. steht, erhält er einen Ausgangspunkt gemäß Punkt Von dem durch den Strömungsweg 42, 48 gebilde- 96 in F i g. 6, der sich von dem der Primärluft unterten Kreislauf zweigt eine Auslaßleitung 83 ab, durch scheidet und beispielsweise einem relativen Feuchdie ein Teil der dampfreichen Atmosphäre im Zu- tigkeitsgehalt von 50% und einer Temperatur von stand gemäß Punkt 82 entweicht, der der Menge des 65 35⁰ C entsprechen kann. Die Feuchtigkeitshöhe des dem Kreislauf zugeführten Hilfsluftstromes aus dem Hilfsluftstromes nach dem zweifachen Durchgang Strömungsweg 72 entspricht. Es ist selbstverständlich, durch den Rotor ist durch die Linie 98 der F i g. 6 daß hierbei ebenso wie bei den übrigen Ausführungs- wiedergegeben. Diese Feuchtigkeitsstufe darf, weil

Zustand gemäß der Feuchtigkeitsstufe nach Linie 84 gebracht, der einem Teil der aus der Rotormasse zu entfernenden Feuchtigkeit entspricht.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 und 6 wird der kleine Hilfsluftstrom, der die Aufgabe hat, Feuchtigkeit aus der Masse des Rotors 12 zu entfernen bzw. die Masse zu kühlen, nach dem Durchgang durch die dampfreiche Zone zweimal durch

einstimmung mit Fig. 3 in den durch den Strömungsweg 42, 48 gebildeten Umwälzkreis eingeleitet werden.

Die dampfreiche Atmosphäre in diesem Umwälzkreis erfährt im wesentlichen dieselben Zustandsänderungen wie bei dem Ausführungsbeispiel nach den F i g. 1 und 2. Ebenso sei angenommen, daß die Primärluft in derselben Weise wie zuvor entfeuchtet

der Luftstrom besser ausgenutzt wird, als höher liegend als bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen angenommen werden.

Die F i g. 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel, das sich von den vorigen dadurch unterscheidet, daß auch der Hilfsluftstrom in einem geschlossenen Strömungskreis umgewälzt wird. Der Ventilator 86 führt den Hilfsluftstrom imStrömungsweig38 aufwärts zwischen den unterhalb des Rotors liegenden Zwischenwänden 68 und 88 durch die Masse des Rotors zu dem oberhalb des Rotors liegenden Sektor 99 zwischen den Zwischenwänden 24 und 28. Am Übergang zwischen der Entfeuchtungszone im Sektor 32 und der Dampfumwälzungszone im Sektor 40 sind auch auf der dem Sektor 99 gegenüberliegenden Seite kleinere Sektoren 100, 102 angeordnet, die im oberen Gehäuseteil von den Zwischenwänden 26 und 104 und im unteren Gehäuseteil von den Zwischenwänden 22 und 106 begrenzt werden. Der kleine Hilfsluftstrom geht im oberen Teil des Apparates in den oberen _ao Sektor 100 über, von dort abwärts durch den Rotor im Strömungsweg 108 zu dem unteren Sektor 102 und zurück zu dem Ventilator 86.

Der Rotor 12 wird von dem aufwärts gerichteten Zweig des Hilfsluftstromes gemäß Strömungsweg 38 gekühlt und durch den abwärts gerichteten Zweig im Strömungskanal 108 vorgewärmt. Die Kühlung erfolgt durch Übertragung fühlbarer Wärme zum Luftstrom bzw. Verdunstung von Feuchtigkeit vom Rotor in den Luftstrom. Die Vorwärmung erfolgt ebenfalls durch Überführung von fühlbarer Wärme, aber in entgegengesetzter Richtung und durch Kondensation von Feuchtigkeit im Rotor. Der Dampfgehalt in dem Hilfsluftstrom wird hoch und würde, wenn kein Leckverluste eintreten und er mit im Rotor befindlicher Luft verdünnt werden würde, insbesondere in dem abwärts gerichteten Zweig im Strömungsweg 108 den atmosphärischen Druck erreichen.

Im übrigen ist der Verlauf in dem Dampfumwälzsystem, wie auch aus dem Diagramm Fig. 8 ersichtlich, derselbe wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1. Da das Beispiel nach Fig. 7 auf der Regenerierseite nur geschlossene Umwälzkreise aufweist, muß ein Abzapfen von Dampf aus dem durch den Strömungsweg 42, 48 gebildeten Umlaufsystem stattfinden, was durch den Auslaß 83 ermöglicht wird.

Ein kleiner Hilfsluftstrom kann direkt von der Außenluft in den Umwälzkreis (Strömungsweg 42, 48) eingemischt werden, insbesondere bei dem Beispiel nach Fig. 7, wie durch den strichpunktierten Einlaß 110 angedeutet ist, der auf der Saugseite des Ventilators 44 angebracht sein kann und dann selbstverständlich mit einer Drosselung versehen ist.

Während einer Anlaufzeit, in der der Umwälzkreis bei den verschiedenen Ausführungsbeispielen am Anfang atmosphärische Luft enthält, steigert diese allmählich ihren Dampfgehalt durch Aufnahme von aus der Masse des Rotors verdunsteter Feuchtigkeit, bis der oben geschilderte Dauerzustand erreicht worden ist.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele begrenzt, sondern im weitesten Sinne innerhalb des Rahmens des ihr zugründe liegenden Erfindungsgedankens abwandelbar. So kann das Gehäuse 10 umlaufen, während die die Feuchtigkeit aufnehmende Masse nicht umlaufend ist. Es können auch sowohl das Gehäuse als auch der Übertragungskörper ortsfest sein.

Claims (16)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Regenerieren eines Feuchtigkeitsaustauschers für Klimaanlagen mit einem in einem Gehäuse umlaufenden Überführungskörper, dessen Durchströmkanäle aufweisende Masse nacheinander mit einem Luftstrom (Primärstrom), von dem die Masse Feuchtigkeit aufnimmt, und mit einem Regenerierstrom, mit dessen Hilfe und durch Wärmezufuhr von einer Heizvorrichtung der dergestalt aufgenommene Dampf aus der Masse entfernt wird, in Berührung gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß diese Wärmezufuhr zu der Masse (16, 18) durch einen durch die Kanäle geleiteten Gasstrom, beispielsweise Luftstrom, erfolgt, der in einem Kreislauf (42, 48) zwischen der Masse und der Heizvorrichtung (46) umgewälzt wird, derart, daß er sowohl vor als auch nach dem Durchgang durch die Masse einen wesentlich höheren Dampfgehalt hat als der Primärstrom (36), wobei jedoch der absolute Druck des Gasstromes, beispielsweise Luftstromes, niedriger ist als der des Primärstromes während des Durchganges durch die jeweilige Zone.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß außer dem umgewälzten dampfreichen Gasstrom, beispielsweise Luftstrom, ein im Verhältnis zu dem Primärstrom (36) kleiner Hilfsluftstrom (38, 72) zum Durchströmen durch die Kanäle der Masse seitlich der Zone (32) des Primärstromes gebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsluftstrom (38, 72) beim Eintritt in die Kanäle niedrigere Temperatur hat als der umgewälzte dampfreiche Gasstrom, beispielsweise Luftstrom.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsluftstrom (38, 72) niedrigeren Dampfgehalt hat als der umgewälzte dampfreiche Gasstrom, beispielsweise Luftstrom.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsluftstrom (38, Fig. 1; 72, Fig. 3) dem Primärstrom (36) entweder vor oder nach dessen Durchgang durch die Masse entnommen wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der kleine Hilfsluftstrom (38, 72) zum Durchströmen durch eine Zone des Übertragungskörpers (12) gebracht wird, die an die Seite der Umwälzzone (40) verlegt ist, wo die Behandlung der Masse durch den dampfreichen Gasstrom, beispielsweise Luftstrom, beendet ist, wobei der Hilfsluftstrom die Masse kühlt und auch Feuchtigkeit von ihr aufnimmt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsluftstrom (72, F i g. 3) nach seinem Durchgang durch die Masse in den Umwälzkreis (42, 48) eingeführt und mit dem in diesem befindlichen dampfreichen Gasstrom, beispielsweise Luftstrom, vermischt wird, der dadurch in den Stand gesetzt wird, selbst Feuchtigkeit aus der Masse zu entfernen.

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8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsluftstrom (38, F i g. 5 und 7) dazu gebracht wird, nacheinander zwei oder mehrere neben der Umwälzzone (40) vorgesehene Zonen zu durchströmen.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsluftstrom (38, F i g. 5) dazu gebracht wird, nacheinander zwei Zonen zu durchströmen, die neben der Umwälzzone (40) an der Seite vorgesehen sind, wo die Behandlung der Masse durch den dampfreichen Gassstrom, beispielswenise Luftstrom, beendet ist.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsluftstrom (38, F i g. 5) dazu gebracht wird, die der Umwälzzone (40) nächstgelegene Zone zuletzt zu durchströmen.

11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsluftstrom (38, F i g. 7) dazu gebracht wird, in einem geschlossenen Kreis durch beiderseits der Umwälzzone (40) vorgesehene Zonen (99, 100) zu strömen.

12. Feuchtigkeitsaustauscher zum Durchführen des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, versehen mit einem Gehäuse und einem in diesem untergebrachten Übertragungskörper aus einer durchlaufende Kanäle aufweisenden Masse mit hygroskopischen Eigenschaften, wobei das Gehäuse und der Körper eine Relativbewegung zueinander auf einer geschlossenen Bahn durchführen, während ein den Dampf enthaltender Luftstrom (Primärstrom) durch eine Zone der Masse geleitet wird und ein von einer Heizvorrichtung erwärmter Regenerierstrom durch eine andere Zone der Masse, dadurch gekennzeichnet, daß die Regenerierzone (40) und die Heizvorrichtung (46) in einem geschlossenen Umwälzkreis (42, 48) für ein an der Regenerierung teilnehmendes Mittel enthalten sind, dem in dieser Zone ein absoluter Druck erteilt wird, der niedriger ist als der Druck des Primärstromes in seiner Zone (32).

13. Feuchtigkeitsaustauscher nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch Durchlässe für das Durchleiten eines ebenfalls in der Regenerierung teilnehmenden kleinen Hilfsluftstromes (38, 72) durch eine dritte Zone (34) der Masse, die zwischen den beiden anderen Zonen (32, 40) liegt.

14. Feuchtigkeitsaustauscher nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßseite der dritten Zone durch eine Leitung (72) mit dem geschlossenen Umwälzkreis (42, 48) in Verbindung steht.

15. Feuchtigkeitsaustauscher nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch zwei oder mehrere miteinander in Serie angeordnete Zonen für den kleinen Hilfsluftstrom (Fig. 5).

16. Feuchtigkeitsaustauscher nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß für den Hilfsluftstrom (38) bestimmte Zonen auf beiden Seiten der Trockenzone (32) und der Umwälzzone (40) vorgesehen und miteinander zu einem geschlossenen Kreis verbunden sind (F i g. 7).

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschriften Nr. 2 053 159, 2 136 513,
547.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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