DE3127642A1

DE3127642A1 - Waermetauscher

Info

Publication number: DE3127642A1
Application number: DE19813127642
Authority: DE
Inventors: Bernhard 4401 Ostbevern Stricker
Original assignee: Alfa Laval Agrar GmbH
Current assignee: Stricker Bernhard 4412 Ostbevern De
Priority date: 1981-07-13
Filing date: 1981-07-13
Publication date: 1983-01-27
Also published as: DE3127642C2

Description

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Wärmetauscher

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmetauscher zum

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Einsatz als Kühlaggregat eines üblichen/Wärmepumpenkreislaufes zum Abkühlen und Entfeuchten von stark schmutz- und staubhaltiger Luft, etwa in einem Vieh- oder Geflügelstall, mit mindestens einer in einem kastenförmigen Strömungskanal angeordneten Kühlschlange, die vom expandierten Kühlmittel des Kreislaufes durchströmt im Strömungsbereich der Luft angeordnet ist und dieser Wärme entzieht.

Derartige Wärmetauscher als Teil eines üblichen Wärmepumpenkreislaufes sind vielfach bekannt. So vertreibt die Anmelderin unter dem Warenzeichen "Hygrotherm" eine Wärmepumpe, die zur Stalluftentfeuchtung und Stallklimatisierung dient. Dabei bewirkt der als Glattrohrverdampfer aus verzinntem Kupferrohr ausgebildete Wärmetauscher eine Abkühlung der hindurchströmenden Stalluft unter den Taupunkt, so daii überschüssige Feuchtigkeit aus der Stalluft kondensiert und abgeführt

werden kann. Die dabei gewonnene Wärme kann beispielsweise zur Brauchwassererwärmung verwendet werden.

Bei einer solchen Wärmepumpenanlage, bei der auf den Wärmetauscher die stark schmutz- und staufohaltige Stalluft einwirkt, kommt es je nach der Verunreinigung der Luft nach längerer Betriebsdauer zu einem mehr oder weniger starken Zusetzen des Wärmetauschers mit dem aus der Luft auf den Kühlflächen des Wärmetauschers Verdampfers abgelagerten Schmutz. Dadurch sinkt der Wirkungsgrad der Anlage ganz erheblich und es kann sogar zum völligen Ausfall derselben kommen. Dieser Mangel kann nur durch sorgfältiges Reinigen der Kühlschlangen des Wärmetauschers wieder behoben werden, was eine wenig wünschenswerte zusätzliche Handarbeit erfordert,

Es ist daher die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe, einen Wärmetauscher der gattungsgemäß vorausgesetzten Art derart weiterzubilden, daß er völlig wartungsfrei arbeiten kann, d.h. es soll insbesondere ein Selbstreinigungseffekt für die der verschmutzten Luft ausgesetzten Wärmetauscherflächen vorgesehen werden derart, daß der darauf niedergeschlagene Schmutz kontinuierlich selbsttätig entfernt und abgeführt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jede Kühlschlange flach ausgebreitet in einem von extrem glatten

Platten umgrenzten, allseits umschlossenen flachen Raum (nachfolgend auch "Kühlplatte" genannt) angeordnet ist, der von einem hochwärmeleitfähigen Medium gefüllt ist, und daß die der strömenden Luft ausgesetzten, die Vorder- und Rückseiten des Raumes bildenden Platten im wesentlichen vertikal angeordnet sind.

Es wird als im Rahmen dieser Erfindung liegend angesehen, den Wärmetausch zwischen der "Kühlplatte" und der durch den Wärmetauscher strömenden Luft alternativ wie folgt zu gestalten:

a) mit direkter Verdampfung in der Kühlplatte,

b) mit direkter Verdampfung in der eingebauten Kältemittelschlange, die als Rohr in dem hochwärmeleitfähigen Medium ausgeführt ist,

c) Betrieb durch Hindurchleiten von Soleflüssigkeit direkt durch die Kühlplatte,

d) Hindurchleiten der Soleflüssigkeit durch die im hochwärmeleitfähigen Medium angeordnete Kühlmittelschlange.

Durch diese Ausbildung des Wärmetauschers wird erreicht, daü das sich auf den kalten, extrem glatten Platten niederschlagende Kondenswasser beim Herunterlaufen den sich dort ebenfalls absetzenden Schmutz und Staub der Stalluft nach unten mitführt und somit von den den Wärmetausch zwischen dem

Kältemittel und der warmen Stalluft bewirkenden Kühlflächen wegführt. Der Wäremtauscher weist ein für den Schmutz und das Kondenzwasser geeignetes Auffangbecken bzw. einen Ablauf unterhalb der vertikal angeordneten glatten Platten auf.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Vorder- und Rückseite jeden flachen Raumes (der "Kühlplatten") senkrecht zur Längsachse des kastenförmigen Strömungskanals angeordnet. Dabei füllen die Vorder- und Rückseiten jeder Kühlplatte diesen Strömungskanal bis auf einen schmalen Durchlaß auf, der bei den hintereinander angeordneten Räumen abwechselnd oben und unten bzw. rechts und links vorgesehen ist, so daß die durch den Strömungskanal strömende Luft wellen- oder schlangenförmig durch den Strömungskanal geführt wird, d.h. ständig ihre Strömungsrichtung ändert» Durch die wiederholte Umlenkung des die Schmutz- und Staubpartikel mitführenden Luftstromes wird das Ablagern der Partikel auf den feuchten Kühlplatten erleichtert, da diese Partikel den ständigen Richtungsänderungen des Luftstromes nur unvollständig folgen.

Bei dem hochwärmeleitfähigen Medium, das in den umschlossenen flachen Räumen, d.h. in den Kühlplatten, zusammen mit den Kälteschlangen angeordnet ist, handelt es sich beispielsweise um eine Solelösung. Durch diese wird ein guter Vtfärmekontakt

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zwischen den Kupferrohr-Kälteschlangen und der Innenseite der glatten Platten erreicht. Letztere können aus Glas bestehen, doch sind auch andere Materialien einsetzbar, die über die notwendige Oberflächenglätte und die Korrosionsbeständigkeit verfügen, um den durch das Kondenswasser aus der Stalluft herausgelösten aggresiven Dämpfen oder Gasen wie Ammoniak und Schwefelwasserstoff oder Aceton auf Dauer zu widerstehen.

Es ist möglich, den erfindungsgemäßen Wärmetauscher auch als "Reinigungsstufe" vor einen üblichen Wärmetauscher nach dem eingangs abgehandelten Stand der Technik vorzuschalten, um eine weitgehende Vorreinigung und eine Vortrocknung der dem nachgeschalteten Wärmetauscher zugeführten Stalluft oder dergleichen zu erreichen.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Wärmetauschers wird im nachfolgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

In diesen zeigt die

Fig. 1 eine Seitenansicht des Wärmetauschers (ohne seitliche Verkleidungen) mit in den Rahmen eingesetzten Kühlplatten;

Fig. 2 eine Draufsicht auf Fig. 1;

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Fig. 3 eine Ansicht von rechts aus FIg₀ 1, . wobei die Kühlmittelschlange ange-. deutet ist; und

Fig. 4 einen Schnitt längs Linie ä-B in Fig. 1=

Es wird ein langgestreckter, kastenförmiger Rahmen 2 für einen Strömungskanal aus Winkelprofilen 4 aus geeignetem Material, etwa einer korrosionsbeständigen speziellen .Al-Legierung vorgesehen. Dieser Rahmen wird mit einer geeigneten Verkleidung versehen (nicht dargestellt) und bildet so den Strömungs™ kanal, der einen im wesentlichen quadratischen Querschnitt besitzt. Senkrecht zu der Längsachse dieses im Querschnitt etwa quadratischen Strömungskanals sind im Ausführungsbeispiel insgesamt 10 Kühlschlangen 6 hintereinander angeordnet, wobei diese abwechselnd um ein geringes Maß nach oben bzw. unten gegenüber der Längsmittelachse versetzt sind. Auf der Vorder- und Rückseite der spiralförmig flach ausgebildeten Kühlschlangen sind Glasplatten 8 von etwa quadratischem Umfang aufgebracht, die von U-Profilen 10 vollständig eingefabt sind und somit die vorerwähnten "Kühlplatten" ausbilden. Die U-Profile sind innen im Rahmen 2 des Strömungskanals befestigt, und zwar derart, dab die die Kühlschlangen enthaltenden flachen Kühlplatten 10 in Längsrichtung fortschreitend abwechselnd gegeneinander nach oben und unten verschoben sind, so daii

jeweils nur an der Oberkante bzw. ünterkante einer jeden flachen Kühlplatte ein schmaler Durchströmkanal 12, 12' freibleibt, durch den die zu entfeuchtende und zu reinigende Luft in den nächsten Zwischenraum zwischen zwei Kühlplatten 10 geführt wird. Dadurch ergibt sich eine wellenförmige oder schlangenförmige Strömungsführung 14 durch den langgestreckten, im Querschnitt etwa quadratischen Strömungskanal. Die Luft strömt dabei in diesem Ausfuhrungsbeispiel· jeweils in senkrechter Richtung an den extrem glatten Oberflächen der Vorder und Rückseite 16, 18 der flachen Kühlplatten 10 entlang.

Die die Kältemittelschlangen enthaltenden Kühlplatten sind mit einer geeigneten Solelösung gefüllt, um den bestmöglichen Wärmeübergang zwischen den Kühlmittelschlangen und der Innenseite der extrem glatten Platten zu ermöglichen. Diese können etwa aus Glas oder einem geeigneten anderen Werkstoff bestehen, der ausreichend glatt und korrosionsbeständig ist.

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Leerseite

Claims

Schutzansprüche

( 1.Wärmetauscher zum Einsatz als Kühlaggregat eines übxxchen Wärmepumpenkreislaufes zum Abkühlen und Entfeuchten von stark schmutz- und staubhaltiger Luft, etwa in einem Vieh- oder Geflügelstall, mit mindestens einer in einem bis auf die Ein- und Austrittsöffnungen geschlossenen Gehäuse angeordneten Kühlschlange, die vom Kältemittel durchströmt im Strömungsbereich der Luft angeordnet ist und dieser Wärme entzieht, dadurch gekennzeichnet, daß jede Kühlschlange (6) flach ausgebreitet in einem von extrem glatten Platten pmgrenzten, allseits umschlossenen flachen Raum angeordnet ist, der von einem hochwärmeleitfähigen Medium gefüllt ist,

und daß die der strömenden Luft ausgesetzten, die Vorder- und Rückseiten (16, 18) des Raumes bildenden Platten im wesentlichen vertikal angeordnet sind.
2. Wärmetauschernach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorder- und Rückseite (16, 18) jedes flachen Raumes (Kühlplatte 10) senkrecht zur Längsachse des bis auf die Ein- und Austrittsöffnungen geschlossenen Gehäuses angeordnet ist.
3. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorder- und Rückseite (16, 18) jedes flachen Raumes (Kühlplatte 10) unter einem dem Anwendungsfall angepaßten Winkel zur Längsache des bis auf die Ein- und Austrittsöffnungen geschlossenen Gehäuses angeordnet ist.
4. Wärmetauscher nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlplatten (10) im bis auf die Ein- und Austrittsöffnungen geschlossenen Gehäuse hintereinander angeordnet abwechselnd jeweils oben und unten bzw. links und rechts einen schmalen Durchlaß (12, 12') für die Luftströmung freilassen.
5. Wärmetauscher nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorder- und Rückseite (16,

18) einer jeden Kühlplatte (10) aus einer korrosionsfesten Glasplatte oder einem anderen geeigneten glatten Material besteht.
6. Wärmetauscher nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß direkte Verdampfung in den eingesetzten Kupferrohrschlangen erfolgt.
7. Wärmetauscher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daii eine Soleflüssigkeit durch die eingebauten Kältemittelschlangen geführt wird.
8. Wärmetauscher nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Soleflüssigkeit direkt durch die Platten geführt wird.
9. Wärmetauscher nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine direkte Verdampfung in dazu geeigneten Platten stattfindet.