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WO2018095880A1 - Sorptions-wärmetausch-entfeuchter, entfeuchtungsvorrichtung und verfahren zur entfeuchtung - Google Patents

Sorptions-wärmetausch-entfeuchter, entfeuchtungsvorrichtung und verfahren zur entfeuchtung Download PDF

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Publication number
WO2018095880A1
WO2018095880A1 PCT/EP2017/079840 EP2017079840W WO2018095880A1 WO 2018095880 A1 WO2018095880 A1 WO 2018095880A1 EP 2017079840 W EP2017079840 W EP 2017079840W WO 2018095880 A1 WO2018095880 A1 WO 2018095880A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
sorption
chambers
region
cooling
desiccant
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2017/079840
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Alexander Morgenstern
Mohammadreza Safi Zadeh
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Publication of WO2018095880A1 publication Critical patent/WO2018095880A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/06—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with moving adsorbents, e.g. rotating beds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/26—Drying gases or vapours
    • B01D53/261—Drying gases or vapours by adsorption
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/80—Water
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2258/00—Sources of waste gases
    • B01D2258/06—Polluted air

Definitions

  • the invention relates to sorption dehumidifiers, dehumidifying devices with a sorption dehumidifier and dehumidification process.
  • Devices and methods of this kind can be used for example in air conditioning or in drying processes.
  • the separation of latent and sensible heat in air conditioners is an energy efficient approach to controlling the humidity and temperature of air inside buildings or vehicles because of its lower power consumption.
  • Dehumidification by desiccant is used in this type of air conditioners to latent heat too
  • Desiccant dehumidifying systems are considered to be efficient systems due to two approaches
  • Air conditioners viewed: on the one hand, alternative
  • Control of sensible heat can be increased because the system only has to reduce the sensible heat.
  • Air conditioners used including rotary dehumidifiers with desiccants. These are by the following
  • Characteristics i) they dehumidify the Ambient air continuously; ii) they are simple in design and easy to maintain; and iii) they have a high degree of adsorption due to a thick desiccant layer.
  • the desorption of the sorptive material can also be carried out by means of simple heat sources, such as solar energy or excess heat from other processes.
  • this type of dehumidifying system generally has two problems caused substantially by the heat generated during the adsorption process.
  • the generated heat of adsorption is by the
  • US 7,305,849 B2 discloses an evaporative cooled sorptive heat exchanger in which the adsorption process and evaporative cooling occur at the same time.
  • a quasi-continuous dehumidification process of the air to be dehumidified can be achieved if two sorptive heat exchangers are used in parallel. While one of the heat exchangers adsorbs moisture, the drying material of the other heat exchanger is regenerated by heated air.
  • the US RE 38 181 E describes a heat exchanger in the form of a rotating wheel, which carries an adsorbent material. Similar to the rotary dehumidifiers described, the described dehumidifier rotates between adsorption and regeneration sections. The damp
  • Ambient air passes axially through coated ribs in the adsorption area.
  • the air is dried and
  • Adsorption heat is generated.
  • the ambient air is conducted radially between fins in second channels which are separated from the drying channels by thermally conductive plates.
  • the released adsorption heat in the drying channels is absorbed by the radial air flow. This emerges in the center of the wheel from this and is heated by a heater on. This is followed by the heated regeneration air thus generated in the regeneration area
  • the dehumidification system thus enables a continuous dehumidification process, as it also occurs in rotary dehumidifiers.
  • the sorptive material is also cooled during the adsorption process.
  • the sorptive wheel of the US RE 38 181 E has the problem that the drying material and the wheel store heat during the regeneration process. The stored heat raises the temperature of the sorptive material, ie the drying material, which reduces the adsorption potential.
  • the structure of the dehumidifier of US RE 38 181 E is complicated and during the
  • a sorption dehumidifier comprises a plurality of
  • Sorption chambers a plurality of cooling chambers, the
  • the partitions separate the sorption chambers from the cooling chambers. At least the side of the partitions facing the sorption chambers are at least partially coated with a desiccant.
  • the sorption chambers are adapted to extract moisture from the adsorption by a gas through the desiccant, and the cooling chambers are adapted to guide a cooling medium through which the heat produced during adsorption can be dissipated.
  • the gas and / or the cooling medium are adapted to guide a cooling medium through which the heat produced during adsorption can be dissipated.
  • the sorption hammers and / or the cooling chambers are arranged to guide a drying medium, for example air, in order to extract moisture from the desiccant.
  • the cooling chambers are arranged to guide a pre-cooling medium, for example air, in order to cool the desiccant.
  • the sorption dehumidifier it is possible in the first area of the sorption dehumidifier to dehumidify gas flowing through the sorption dehumidifier, such as air.
  • the gas is passed through sorption chambers, the interior walls of which are at least partially covered by a desiccant, such as silica gel, zeolite, hygroscopic salts, such as lithium chloride, or the like,
  • the desiccant adsorbs
  • the dehumidified gas is passed out of the sorption dehumidifier and e.g. used in an air conditioner.
  • Passing through the sorption chambers of the gas stream still contains a residual moisture.
  • the sorption chambers of the gas stream still contains a residual moisture.
  • the gas stream instead of water, another component can be removed by adsorption, for example, a solvent or a pollutant.
  • adsorption for example, a solvent or a pollutant.
  • cooling chambers are arranged adjacent to the sorption chambers, which share at least those walls with the sorption chambers, which communicate with the sorption chambers
  • Desiccant are at least partially coated. These partitions are preferably made of a thermally conductive material and direct the heat of adsorption of the desiccant in the cooling chamber.
  • Partitions can contain or consist of a metal or an alloy. In some embodiments, the
  • Invention may contain the material of the intermediate walls copper or aluminum. In other embodiments of the
  • the intermediate walls can be a plastic
  • Sorption dehumidifier and optionally discharged from the surrounding air conditioning are Sorption dehumidifier and optionally discharged from the surrounding air conditioning.
  • cooling of the dehumidified gas can also be achieved by cooling the drying agent.
  • a gaseous drying medium which withdraws the desiccant previously absorbed by adsorption moisture again.
  • a regeneration of the drying agent takes place, which is necessary in particular when the drying agent is saturated with moisture in such a way that further absorption of moisture is greatly restricted or even no longer possible.
  • a hot, dry gas such as air, may be used, which flows through the sorption chambers. On the one hand it heats the desiccant by direct contact, on the other hand it can absorb moisture released from the desiccant and carry it out of the sorption chambers. For that in the cooling chambers
  • drying medium used or drying gas it is sufficient if it is hot enough to heat the desiccant over the partitions. Since there is no direct contact between the drying medium fed into the cooling chambers and the desiccant, the amount of moisture contained in the drying medium of the cooling chambers is essentially irrelevant to the regeneration of the desiccant. Therefore, it is possible, for example, hot, dry gas, such as air, when passing through the sorption due to dehydration of the
  • Desiccant has absorbed moisture to conduct for further heating of the drying agent through the cooling chambers. There, the heat is passed through the intermediate walls to the desiccant.
  • the second region of the sorption dehumidifier thus ensures efficient regeneration of the desiccant.
  • a coolant such as air
  • This pre-cooling medium is used to cool the desiccant to a temperature suitable for effective adsorption of moisture, after the moisture previously absorbed in the first region therein has been baked in the second region.
  • the pre-cooling medium flows through only the cooling chambers and not the sorption chambers, and indirectly cools the desiccant over the intermediate walls to prevent adsorption of moisture from the pre-cooling medium, which could limit the efficiency of dehumidification in the first region.
  • the third area of the sorption dehumidifier it is thus ensured that the desiccant on entering the sorption chambers in the first area one for the
  • Dehumidification has appropriate or optimized temperature.
  • Assignment of the areas to the sorption chambers and the cooling chambers changes, i. in a reference system of the sorption desiccator, in which the sorption chambers and cooling chambers have fixed positions, the various regions travel over the sorption dehumidifier.
  • the sorption dehumidifier can be cylindrical. Then, the sorption chambers and the cooling chambers may be formed as segments along an azimuthal direction of the sorption desiccant and the cyclic change
  • the sorption desiccant between the first region, the second region and the third region can be effected by rotation of the sorption desiccant in the azimuthal direction.
  • the individual sorption and cooling chambers formed, for example, alternately.
  • each chamber passes through all three areas in one revolution, so that all desiccant present in the sorption dehumidifier the cycle: adsorption and cooling; baking; Pre-cooling undergoes.
  • An external form of the desiccant dehumidifier may be one
  • the intermediate walls can extend in the radial direction and in the axial direction through the entire hollow cylinder and thus separate the sorption chambers and the cooling chambers in the azimuthal direction.
  • the sorption chambers can be closed in the axial direction and open in the radial direction and the cooling chambers can be open in the axial direction and closed in the radial direction.
  • Sorption chambers only in the radial direction the cooling chambers flow only in the axial direction.
  • the flow through the sorption chambers is preferably carried out from outside to inside, i. the gases exit at the inner cylindrical surface of the hollow cylinder. This ensures that the degree of dehumidification of gases and their temperature is kept stable. Namely, in different sorption chambers due to differences in the state of the
  • Desiccant resulting from manufacturing tolerances and / or the already performed adsorption
  • a dehumidifying device comprises a sorption dehumidifier as described above and a plurality of wires.
  • first lines are arranged to supply the sorption chambers in the first region with the gas, which is deprived of moisture with the desiccant by adsorption, and to remove the gas thus dried.
  • Second lines are adapted to supply the cooling chambers in the first region of the cooling medium, is absorbed by the heat generated during the adsorption, and to dissipate the thus heated cooling medium.
  • third lines are set up to supply the drying medium to the sorption chambers and / or the cooling chambers, which extracts moisture from the desiccant and to remove it.
  • fourth lines are arranged to supply the cooling chambers with the pre-cooling medium, which cools the desiccant, and to dissipate the pre-cooling medium heated thereby.
  • the dehumidifying device further comprises a motor which is adapted to cyclically change the allocation of the sorption chambers and the cooling chambers to the first region, the second region and the third region by turning the sorption desiccant.
  • a dehumidifying device which can supply the above-described sorption dehumidifier in a manner arranged with the gas or fluid streams necessary for its operation.
  • the cooling medium and / or the pre-cooling medium may be a cooling gas.
  • the cooling gas may contain or consist of air.
  • the dehumidifying device may comprise saturation means which are adapted to supersaturate the cooling medium or precooling medium supplied to the cooling chambers in the first region and the third region with water vapor in such a way that it is arranged to cause evaporative cooling.
  • the cooling gas can also be cooled in order to bring it into supersaturation. Due to the supersaturation of the for cooling the Desiccant used medium, such as air, it comes immediately to the evaporation of moisture as soon as the (pre) cooling medium absorbs heat. The resulting evaporation or evaporative cooling increases the
  • the dehumidified gas is cooled more, which in turn may be in air conditioners for further
  • the third lines may be configured to first in the second area the drying medium by the
  • the dry, hot drying medium e.g. Air is passed through the sorption chambers, heats the desiccant contained therein and absorbs moisture released by the desiccant. Thereafter, the drying medium is not ejected, but passed into the cooling chambers, where it serves for further heating of the drying agent through the intermediate walls. So it comes to a heating of the drying agent of two opposite sides. About the sorption chambers, the surface of the drying agent is heated, the cooling chambers and the intermediate walls, the rear side. The desiccant is thus not only faster, but also more uniformly heated, which in turn increases its adsorption potential on the next pass through the first region.
  • the dry, hot drying medium e.g. Air is passed through the sorption chambers, heats the desiccant contained therein and absorbs moisture released by the desiccant. Thereafter, the drying medium is not ejected, but passed into the cooling chambers, where it serves for further heating of the drying agent through the intermediate walls. So it comes to a heating of the drying agent of
  • the dehumidifying device may further include a
  • an optional heating element may be provided which is adapted to further heat the drying medium heated by the heat exchanger and to use it as Add drying medium to the second area of the sorption desiccant.
  • the energy efficiency of the heating of the drying agent in the second area is further increased.
  • a heat exchanger Instead of discharging the drying medium into the environment after passing through the sorption dehumidifier, it is passed to a heat exchanger and gives off its heat to the drying medium, eg air, which is provided for drying purposes, before it in the heating element has to be heated to the desiccant Temperature is brought and passed into the sorption dehumidifier.
  • the dehumidifying device may further include movably mounted release means defining the first region, the second region, and the third region.
  • the separating means are adapted to prevent the passage of gases and / or fluids flowing into the sorption dehumidifier or out of the sorption dehumidifier, i. Media, from the first area, the second area or the third area to prevent one of the other areas.
  • the release agent can also be connected in a mobile manner with the sorption dehumidifier and then represent a part of the sorption desiccant.
  • the release agents define next to the various release agents
  • the separation means ensure that gas to be dehumidified entering the sorption chambers in the first region does not enter the sorption chambers of the second region and the third region. In addition, they ensure that dehumidified gas leaving the sorption chambers does not return to the sorption dehumidifier, but to another
  • the drying medium can only penetrate into the sorption chambers of the second area.
  • the drying medium is either ejected or passed into the cooling chambers of the second region.
  • the separating means also separate the stream into the cooling chambers of the second
  • Range of that in the cooling chambers of the first and third areas is also possible if these currents should have different properties.
  • the sizes of the different areas can be adjusted.
  • the rotational speed of the sorption desiccant it is possible to set the times in which the different chambers are used for dehumidification, regeneration or pre-cooling. The shift of
  • Release agent can either by hand or over
  • the separating means are in this case preferably designed as movably arranged, sliding seals.
  • the separating means can be used.
  • a dehumidifying method for dehumidifying air by a dehumidifier as described above includes: passing a gas, for example, air, through the sorption chambers in the first area, drying the gas through the desiccant in the sorption chambers in the first area, discharging the dried gas the sorption dehumidifier and passing a cooling gas, such as air, through the cooling chambers in the first region and in the third region to cool the desiccant in adjacent sorption chambers.
  • a gas for example, air
  • the method further comprises: passing heated drying medium, such as air, through the sorbent chambers and / or the cooling chambers in the second region, to add moisture to the desiccant withdrawing and rotating the sorption desiccant to cycle sorption chambers and cooling chambers from the first area to the second area, from the second area to the third area, and from the third area back to the first area.
  • heated drying medium such as air
  • the dehumidification process allows gases, such as
  • the gas is dehumidified by the desiccant in the sorption chambers.
  • the resulting heat is efficient by the super-saturated with water vapor cooling gas
  • the thus also cooled, dehumidified gas is for further use, e.g. in an air conditioner, ejected.
  • the sorption chambers are heated in the second region and brought in the third region indirectly via the precooling medium to a temperature which a
  • the heat of the heated drying medium can then be used after passing through the cooling chambers in the second region for preheating the drying medium, which is then passed after passing through an optional heating element as a heated drying medium in the sorption chambers in the second area.
  • the heat of the drying medium is used three times: to heat the top of the desiccant in the sorption chambers, to heat the back of the desiccant over the
  • gases and media described above may be all the ambient air surrounding the sorption dehumidifier or the dehumidifier.
  • the described devices are then used for dehumidifying ambient air, preferably in air conditioning systems, eg in
  • Both the heating and the cooling of the drying agent is then carried out with appropriately pretreated, i. heated or cooled and / or supersaturated with water vapor ambient air. This allows the cooling of air without the need to provide additional cooling or drying media.
  • the adsorption potential can be further increased.
  • the energy efficiency is further increased by the multiple use of the heat of the medium used for heating.
  • dehumidification can be carried out continuously; ii) an increased adsorption potential can be achieved through the use of evaporative cooling during adsorption, whereby the dehumidified gas is simultaneously cooled; Inserting a pre-cooling phase (third area) after the regeneration phase (second area), the adsorption potential can be obtained by cooling the previously heated during the regeneration
  • Drying agent can be increased and iv) by the three times the reuse of the drying medium, the
  • FIG. 1 is a schematic representation of sorption chambers and cooling chambers or regeneration chambers according to an embodiment
  • FIG. 2 is a schematic representation of a sorption chamber delimited by intermediate walls according to an embodiment
  • FIG. 3 is a schematic representation of a sorption desiccant according to an embodiment
  • Fig. 4 is a schematic representation of a
  • Fig. 5 is a schematic side view of a
  • FIG. 6 is a schematic plan view of the conduit system of FIG. 5.
  • FIG. 1 schematically shows the construction of sorption chamber 110 and cooling chambers or regeneration chambers 120 of a sorption desiccant 100. Sorption chambers 110 are separated from adjacent cooling chambers 120 by a common intermediate wall 130.
  • the intermediate wall 130 in this case preferably consists of a material of high
  • the sorption chambers 110 form a process channel through which a gas to be dehumidified, such as air, flows. This is in Fig. 1 by the in the positive x-direction
  • the gas enters into direct contact with a desiccant 140 which is applied on the side of the sorption chambers 110 on the intermediate walls 130.
  • the desiccant 140 has strong adsorptive properties and is designed to extract moisture from the gas as it flows past, thereby drying the gas.
  • the desiccant 140 may be, for example, a layer of granular silica gel, zeolite or the like. The thickness of the layer is determined by the desired adsorption and in principle arbitrary.
  • the adsorption of moisture in the drying agent 140 releases heat, which heats the desiccant 140 and the intermediate walls 130. To dissipate this heat, flows through the cooling chambers 120, a stream of cooling medium, such as air or water.
  • the direction of the flow of the cooling medium in the cooling chambers 120 may be the
  • Crossing direction of the current in the sorption chambers 110 and, for example, as shown in Fig. 1, perpendicular or in the
  • Desiccant to absorb moisture from the environment is reduced.
  • the gas flowing through the sorption chambers 110 is cooled, which has the advantage, in particular when using air in air conditioning systems, that subsequent cooling is less energy-intensive.
  • ambient air may be used as the cooling medium, which is pretreated in such a way that it causes evaporative cooling of the intermediate walls 130 and thus of the desiccant 140 during the passage through the cooling chambers 120.
  • air may be cooled and / or so saturated with moisture prior to entering the cooling chambers 120 or moistened during passage of the cooling chambers 120 such that heating of the supersaturated air immediately results in evaporation and thus cooling of the intermediate walls 130.
  • drying agent 140 only a limited amount
  • a heated drying medium such as heated ambient air, which contains as little moisture through the
  • a hot drying medium flows through the cooling chambers and heats the intermediate walls 130. These forward the heat to the desiccant 140, which is thereby heated at its rear side.
  • the drying agent 140 is thus uniformly heated and thus the
  • Sorption chambers 110 contain more moisture.
  • the stream of drying medium may first be passed through the sorption chambers 110 and then through the cooling chambers 120.
  • desiccant 140 and sorbent desiccant material are 100
  • the sorption chambers 110 and the cooling chambers 120 may be precooled in a third phase of operation before being reused for dehumidification.
  • the cooling chambers 110 are flowed through by a pre-cooling medium in order to cool the drying agent 140 indirectly via the heat-conducting intermediate walls 130.
  • the cooling medium can also assist in this an additional evaporative cooling, for example by using a supersaturated with water vapor gas, such as air, for cooling.
  • the cooling of the cooling chambers 120 can be exactly the same in the adsorption and during precooling. But it is also possible to choose different settings in terms of the cooling medium in both phases.
  • FIG. 2 shows a single pair of intermediate walls 130 coated with desiccant 140 which form a sorption chamber 110 in their interior.
  • the sorption dehumidifier 100 shown in Fig. 3 comprises a plurality of sorption chambers 110 and a plurality of cooling chambers 120, which according to the principle described above for the adsorption of
  • the intermediate walls 130 in this case extend completely through both in the radial and in the axial direction
  • Desorption dehumidifier 100 In the azimuthal direction, the sorption dehumidifier 100 is segmented into the sorption chambers 110 and the cooling chambers 120. The number of sorption chambers 110 depends on the desired dehumidifying performance of the desiccant dehumidifier 100.
  • the sorption chambers 110 can only be traversed by gas in the radial direction.
  • the sorption chambers 110 are closed, e.g. by connecting the partitions 130 to another wall. Gas then flows over the outer cylindrical surface 102 in the
  • cooling chambers are open in the axial direction and in the radial direction by plates attached to the inner and outer cylindrical surfaces 102, 104
  • the inner cylindrical surface 102 and the outer cylindrical surface 104 of the desiccant dehumidifier 100 are per se continuous surfaces, which only at the
  • Liquids or gases can therefore flow in the axial direction through the cooling chambers 120, as indicated in FIG. 3 by the arrow B.
  • sorption chambers 110 and cooling chambers 120 are arranged alternately in the azimuthal direction. This allows the most efficient use of space. But it is also possible to arrange the chambers differently, as long as a cooling chamber 120 always to one with desiccant 140th
  • coated partition 130 i. to a sorption chamber 110, adjacent.
  • a configuration is shown in which a flow in the sorption chambers 110 only in the radial
  • the sorption chambers 110 and the cooling chambers 120 are partitioned by separating means 150 into various regions in which the various process phases described above with reference to FIG. 1 take place.
  • the separating means 150 initially comprise along an upper edge 106 and along a lower edge 108 of the
  • Sorptionsentfeuchters 100 circumferential sealing rings 156, 158. These are arranged to separate in the radial direction of the sorption dehumidifier 100 incoming media flowing in the axial direction media to.
  • the separating means 150 include boundaries 152, 153, 154 defining a first area I, a second area II and a third area III.
  • the delimitation 152 between the first region I and the second region II in this case separates both axial flows in the first region I from axial flows in the second region II and radial flows in the first region I from radial
  • the boundary 153 between the second area II and the third area III separates both types of flows between the two areas.
  • the boundary 154 extends only along the axial direction of the sorption dehumidifier 100, but not in its radial direction. So it just separates the
  • the separating means 150 ensure that dehumidified gas flowing into the inner region in the first region I is passed out of the sorption dehumidifier and not in the radial direction from the inside to the outside through the sorption chambers 110 into the second region II or the third Area III flows. In the same way, a transfer of the drying medium from the second region II into the other two regions in the inner region of the sorption desiccant 100 is prevented. This can be ensured, for example, by the fact that, in the inner region of the sorption dehumidifier 100, partition walls extend in the axial direction over the entire height of the sorption desiccant 100, which separate all areas from one another.
  • the segment of the third region III is closed inside the sorption desiccant 100 at the front and back of the sorption desiccant.
  • the segment of the first region I is closed only on one of the front or back, while the segment of the second region is closed on the other one of the front or back.
  • flows in the first region I, ie at the back, are guided in the axial direction of the sorption dehumidifier 100, while flows are discharged in the second region at the front and no flow from the interior of the sorption desiccant ago in the sorption chambers 110 can penetrate in the third area III.
  • the separating means 150 can be achieved that the various functions of the sorption chambers 110 and the cooling chambers 120, as described with reference to FIG. 1
  • the sorption chambers 110 are supplied with the gas to be dehumidified from outside. It flows through the sorption chambers 110 into the interior of the desiccant dehumidifier 100. There, it is prevented by the separating means 150 from passing into other regions and is guided out of the sorption dehumidifier 100. At the same time flows through in the first area I the cooling medium, the cooling chambers 120 in the radial direction and thus leads to the resulting from the adsorption heat from the dehumidifying gas and the drying agent 140 from.
  • Drying agent 140 bring about.
  • the drying medium initially flows radially through the sorption chambers 110 inwardly, thereby leading to the in the
  • the separating means 150 directs the flow out of the sorption dehumidifier 100 in such a way that it can be conducted in the axial direction through the cooling chambers 120, which leads to a further heating of the intermediate walls 130 and of the desiccant 140 arranged thereon.
  • flows of drying medium through the sorption chambers 110 and the cooling chambers 120 can also be formed completely independently of each other.
  • the sorption dehumidifier 100 is slowly rotated along the azimuthal direction, as indicated by the arrow C in FIG. As a result, the sorption chambers 110 and the cooling chambers 120 arrive cyclically in succession from the first region I in which the adsorption process takes place second area II, in which the drying agent 140th
  • the rotation is mediated for example by a motor. Your speed can be freely adjustable. In some
  • Stepper motor which in addition to the continuous or quasi-continuous operation alternatively or
  • the sorption dehumidifier can be preset in
  • the separating means 150 are in sealing, sliding contact with the sorption dehumidifier 100 in order to ensure the separation into the different areas can.
  • the release agent 150 can either be part of the
  • Sorptionsentfeuchuchter 100 or a dehumidifier are considered, in which the sorption dehumidifier 100 is installed or integrated.
  • the release agent consist in one embodiment of an elastic material, such as abrasive rubber seals or with
  • sealing materials coated body may be selected from rubber or graphite or amorphous diamond-like carbon or polytetrafluoroethylene.
  • Chambers of the sorption desiccant in different areas can be fixed, ie fixed in the preparation of the release agent 150 by shaping, be.
  • the division can also be freely adjustable by the possibility of moving the delimitations 152, 153, 154 between the regions. It is then possible to assign each of the individual areas a certain size or a certain range of angles, which then the relative length of stay of Chambers at constant rotational speed in the areas determined. Together with the freely adjustable rotational speed can be determined by how long the running in each area phases, ie adsorption phase, regeneration phase and pre-cooling last.
  • the adsorption phase and the regeneration phase are about the same length and the pre-cooling phase is short in comparison. In other embodiments of the invention, the adsorption and regeneration phases differ in length.
  • the release agent 150 can be adjusted by hand, which requires accessibility to the release means 150 from the outside.
  • the position of the release agent 150 may also be internal by a dehumidifier
  • FIG. 4 shows schematically the installation of sorption desiccant 100 in the pipe system of a dehumidifying device.
  • the boundary 152 between the first area I and the second area II can be seen in front left in FIG. 4.
  • arranged lines ensure that cooling medium flows through the cooling chambers 120.
  • lines ensure that drying medium flows through the chambers.
  • the drying medium is here by the arcuate transition after passing through the
  • the dehumidified gas flows radially to the sorption dehumidifier 100 in the first region I from the outside and is guided by the corresponding sorption chambers 110 inwardly and thereby dehumidified. It exits from inside the sorption dehumidifier in the axial direction downwards.
  • the drying medium flows from the outside radially through the sorption dehumidifier 100 before it passes through the
  • Line system is passed through the cooling chambers 120 in the second region II.
  • the sorption dehumidifier 100 need not be arranged horizontally. In addition to a horizontal arrangement of the
  • Sorptionsentfeuchters is also a vertical or any other arrangement conceivable to make the best use of the available space.
  • FIG. 5 again illustrates the streams fed to and removed from the sorption dehumidifier 100 in a dehumidifying device and the dehumidifying method carried out as a result.
  • the gas to be dehumidified e.g. Air, in particular ambient air
  • the sorption chambers 110 in the first region I flows through them and is discharged via the discharge line 2 from the dehumidifying device for further use, e.g. in an air conditioner, discharged.
  • the feed line 3 carries the cooling medium, preferably a cooled gas supersaturated with water vapor, eg air, in particular ambient air, in the axial direction through the cooling chambers in the first region I and / or in the third region III in order to cool or pre-cool the desiccant 140.
  • the saturation or cooling can be done by the supply line 3 upstream, not shown, saturation means of the dehumidifier.
  • the derivative 4 it is removed from the dehumidifier.
  • the drying medium for example air, in particular ambient air
  • a heating element 160 is supplied and heated there to a set up for the regeneration of the drying means 140 temperature.
  • the heating element 160 may be, for example, an electric heating unit or by means of heat from solar energy, an exhaust gas stream or residual or excess heat from other systems, such as a
  • the heating element 160 may also be outside the dehumidifying device and / or
  • Sorptionshuntn 110 performed in the second region II and absorbs moisture from the desiccant 140 there.
  • the drying medium is then brought out of the interior of the sorption desiccant 100 out in the supply line 9, from which it is in the cooling chambers 120 in the second
  • Partition walls 130 are Partition walls 130.
  • the drying medium is then fed via the discharge line 10 to a heat exchanger 170, which transfers the heat still remaining in the drying medium to the drying medium newly flowing in via the feed line 5 in order to preheat the latter before it enters the heating element 160.
  • Drying medium stored heat is thus best utilized to reduce energy consumption.
  • FIG. 5 has only eight Zu- or
  • the conduit system of the dehumidifying device is shown schematically in plan view.
  • the boundaries 152, 153, 154 between the first area I, the second area II and the third area III are shown. These boundaries are thus accessible from outside the conduit system and may be here e.g. be manually or automatically changed in position to adjust the size of each area.
  • the size of each individual area I, II and III can according to the boundary conditions of temperature and humidity of the individual gas streams to be dehumidified
  • the system may be combined with other air treatment methods such as e.g. membrane-based enthalpy recovery.
  • the described devices and methods can be used for dehumidifying gases for all conceivable processes.
  • the use for dehumidifying ambient air in air conditioning systems e.g. in rooms or vehicles, as described

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Sorptionsentfeuchter (100), umfassend eine Mehrzahl von Sorptionskammern (110); eine Mehrzahl von Kühlkammern (120), die angrenzend an die Sorptionskammern (110) angeordnet sind; und Zwischenwände (130), die die Sorptionskammern (110) von den Kühlkammern (120) trennen, wobei zumindest die den Sorptionskammern (110) zugewandten Seiten zumindest teilweise mit einem Trocknungsmittel (140) beschichtet sind; wobei die Sorptionskammern (110) in einem ersten Bereich (I) des Sorptionsentfeuchters (100) dazu eingerichtet sind, einem Gas, insbesondere Luft, mit dem Trocknungsmittel (140) Feuchtigkeit durch Adsorption zu entziehen; die Kühlkammern (120) in dem ersten Bereich (I) dazu eingerichtet sind, ein Kühlmedium, zu führen, durch das die bei der Adsorption entstehende Wärme abgeführt werden kann; die Sorptions- kammern (110) und/oder die Kühlkammern (120) in einem zweiten Bereich (II) des Sorptionsentfeuchters (100) dazu eingerichtet sind, ein Trocknungsmedium zu führen, um dem Trocknungsmittel (140) Feuchtigkeit zu entziehen; die Kühl- kammern (120) in einem dritten Bereich (III) des Sorptions- entfeuchters (100) dazu eingerichtet sind, ein Vorkühlmedium zu führen, um das Trocknungsmittel (140) zu kühlen; und eine Zuordnung der Sorptionskammern (110) und der Kühlkammern (120) zyklisch vom ersten Bereich (I) in den zweiten Bereich (II), vom zweiten Bereich (II) in den dritten Bereich (III) und von dem dritten Bereich (III) zurück in den ersten Bereich (I) wechseln kann. Weiterhin betrifft die Erfindung eine damit ausgestattete Entfeuchtungsvorrichtung und ein Verfahren zur Entfeuchtung

Description

SORPTIONS-WÄRMETAUSCH-ENTFEUCHTER, ENTFEUCHTUNGSVORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUR
ENTFEUCHTUNG
Die Erfindung betrifft Sorptionsentfeuchter, Entfeuchtungs- vorrichtungen mit einem Sorptionsentfeuchter und Entfeuchtungsverfahren. Vorrichtungen und Verfahren dieser Art können beispielsweise in Klimaanlagen oder in Trocknungsprozessen eingesetzt werden.
Die Trennung von latenter und fühlbarer Wärme in Klimaanlagen ist wegen des geringeren Stromverbrauchs ein energieeffizienter Ansatz, um die Luftfeuchtigkeit und Temperatur von Luft im Inneren von Gebäuden oder Fahrzeugen zu regeln. Entfeuchtung durch Trocknungsmittel dient in dieser Art von Klimaanlagen dazu, latente Wärme zu
beseitigen, während die fühlbare Wärme durch ein
entsprechendes stromsparendes Kühlsystem verringert wird. Systeme zur Entfeuchtung durch Trocknungsmittel werden aufgrund zweier Ansätze als effiziente Systeme zur
Reduzierung des Energie- bzw. Stromverbrauchs von
Klimaanlagen angesehen: zum einen können alternative
Energiequellen wie etwa Sonnenenergie oder Überschusswärme zur Trocknung des Trocknungsmittels verwendet werden; des Weiteren kann die Sollwerttemperatur des Systems zur
Regelung der fühlbaren Wärme erhöht werden, da das System nur die fühlbare Wärme reduzieren muss.
In den letzten Jahren wurden verschiedene Arten von Entfeuchtungsvorrichtungen mit Trocknungsmitteln in
Klimaanlagen verwendet, darunter auch Rotationsentfeuchter mit Trocknungsmitteln. Diese sind durch folgende
Eigenschaften gekennzeichnet: i) sie Entfeuchten die Umgebungsluft kontinuierlich; ii) sie haben einen einfachen Aufbau und sind leicht zu warten; und iii) sie weisen aufgrund einer dicken Trocknungsmittelschicht einen hohen Adsorptionsgrad auf. Zusätzlich kann die Desorption des sorptiven Materials auch mittels einfacher Wärmequellen ausgeführt werden, wie etwa Sonnenenergie oder Überschusswärme aus anderen Prozessen.
Diese Art von Entfeuchtungssystem weist jedoch im Allgemeinen zwei Probleme auf, die im Wesentlichen durch die während des Adsorptionsprozesses erzeugte Wärme verursacht werden. Die erzeugte Adsorptionswärme wird durch das
sorptive Material und den Luftstrom aufgenommen, wodurch es zu einer erheblichen Verringerung des Adsorptionspotentials des Materials und zu einer Erhöhung der Luftstromtemperatur kommt. Aufgrund technischer Einschränkungen gibt es derzeit keine Möglichkeit, die Trocknungsmittelschicht direkt zu kühlen. Es kann nur der ausgehende, getrocknete Luftström mittels eines Wärmerückgewinnungssystems und/oder eines indirekten Verdunstungskühlungsprozesses auf eine gewünschte Temperatur gebracht werden. Als weitere Probleme müssen die in dem Rotationsentfeuchter gespeicherte Wärme und die weiter erhöhte Temperatur nach der Desorption angesehen werden .
Die US 7,305,849 B2 offenbart einen verdunstungsgekühlten sorptiven Wärmetauscher, in dem der Adsorptionsprozess und die Verdunstungskühlung zur gleichen Zeit ablaufen. Im
Ergebnis wird die erzeugte Adsorptionswärme in gewissem Maße durch den Effekt der Verdunstungskühlung kompensiert. Demzufolge werden Vorteile wie die Erhöhung der Adsorptionseffizienz der Trocknungsmittelschicht, Kühlung des ausgestoßenen Luftstroms und Stromeinsparung durch die Verwendung eines energieeffizienten Kühlers erreicht, die durch die Reduzierung der fühlbaren Wärme des ausgestoßenen Luftstroms möglich wird. Ein quasi -kontinuierlicher Entfeuchtungs- prozess der zu entfeuchtenden Luft kann erreicht werden, wenn zwei sorptive Wärmetauscher parallel verwendet werden. Während einer der Wärmetauscher Feuchtigkeit adsorbiert, wird das Trocknungsmaterial des anderen Wärmetauschers durch aufgeheizte Luft regeneriert.
Die Verwendung zweier sorptiver Wärmetauscher erhöht jedoch die Komplexität des Entfeuchtungssystems aufgrund der erhöhten Anzahl von Eingangsleitungen, Ausgangsleitungen und Luftklappen, wodurch das Risiko des ungewollten Austretens oder Vermischens von Luft erhöht wird. Darüber hinaus weisen die große Anzahl von Leitungen und die zwei für die
Wärmetauscher nötigen Kammern erheblichen Platzbedarf auf.
Die US RE 38 181 E beschreibt einen Wärmetauscher in Form eines rotierenden Rades, der ein adsorbierendes Material trägt. Ähnlich zu den beschriebenen Rotationsentfeuchtern rotiert die beschriebene Entfeuchtungsvorrichtung zwischen Adsorptions- und Regenerationsabschnitten. Die feuchte
Umgebungsluft passiert axial durch beschichtete Rippen im Adsorptionsbereich. Dabei wird die Luft getrocknet und
Adsorptionswärme wird erzeugt. Gleichzeitig wird innerhalb des Adsorptionsbereichs die Umgebungsluft radial zwischen Rippen in zweiten Kanälen geleitet, die durch thermisch leitende Platten von den Trocknungskanälen getrennt sind. Die freigesetzte Adsorptionswärme in den Trocknungskanälen wird durch den radialen Luftstrom aufgenommen. Dieser tritt im Zentrum des Rades aus diesem aus und wird durch eine Heizung weiter erhitzt. Hierauf passiert die so erzeugte, erhitzte Regerationsluft im Regenerationsbereich die
beschichteten Rippen, um das im Adsorptionsbereich
adsorbierte Wasser aufzunehmen. Das Entfeuchtungssystem ermöglicht also einen kontinuierlichen Entfeuchtungsprozess , wie er auch bei Rotationsentfeuchtern auftritt. Das sorptive Material wird darüber hinaus während des Adsorptions- Prozesses gekühlt. Bei dem sorptiven Rad der US RE 38 181 E besteht aber das Problem, dass das Trocknungsmaterial und das Rad während des Regenerationsprozesses Wärme speichern. Die gespeicherte Wärme erhöht die Temperatur des sorptiven Materials, d.h. des Trocknungsmaterial, wodurch sich das Adsorptions- potential verringert. Zudem ist der Aufbau des Entfeuchters der US RE 38 181 E kompliziert und während des
Regenerationsprozesses energetisch ineffizient.
Es ist deshalb die Aufgabe der Erfindung, einen Sorptions- entfeuchter, eine Entfeuchtungsvorrichtung mit einem solchen Sorptionsentfeuchter und ein Entfeuchtungsverfahren
anzugeben, mit der eine hocheffiziente, energiesparende und kontinuierliche Entfeuchtung ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird durch einen Sorptionsentfeuchter nach Anspruch 1, eine Entfeuchtungsvorrichtung nach Anspruch 4 und ein Entfeuchtungsverfahren nach Anspruch 9 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben .
Ein Sorptionsentfeuchter umfasst eine Mehrzahl von
Sorptionskammern, eine Mehrzahl von Kühlkammern, die
angrenzend an die Sorptionskammern angeordnet sind und
Zwischenwänden. Die Zwischenwände trennen die Sorptionskammern von den Kühlkammern. Zumindest die den Sorptions- kammern zugewandte Seite der Zwischenwände sind zumindest teilweise mit einem Trocknungsmittel beschichtet. Hierbei sind in einem ersten Bereich des Sorptionsentfeuchters die Sorptionskammern dazu eingerichtet, einem Gas durch das Trocknungsmittel Feuchtigkeit durch Adsorption zu entziehen und die Kühlkammern sind dazu eingerichtet, ein Kühlmedium zu führen, durch das die bei der Adsorption entstehende Wärme abgeführt werden kann. In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann das Gas und/oder das Kühlmedium
Umgebungsluft enthalten oder daraus bestehen. In einem zweiten Bereich des Sorptionsentfeuchters sind die Sorptionskämmern und/oder die Kühlkammern dazu eingerichtet, ein Trocknungsmedium, beispielsweise Luft, zu führen, um dem Trocknungsmittel Feuchtigkeit zu entziehen. In einem dritten Bereich des Sorptionsentfeuchters sind die Kühlkammern dazu eingerichtet, ein Vorkühlmedium, beispielsweise Luft, zu führen, um das Trocknungsmittel zu kühlen. Eine Zuordnung der Sorptionskammern und der Kühlkammern kann dabei zyklisch von dem ersten Bereich in den zweiten Bereich, von dem zweiten Bereich in den dritten Bereich und von dem dritten Bereich zurück in den ersten Bereich wechseln.
In dem Sorptionsentfeuchter können also gleichzeitig
verschiedene Aufgaben durchgeführt werden. Zum einen ist es in dem ersten Bereich des Sorptionsentfeuchters möglich, durch den Sorptionsentfeuchter strömendes Gas, wie etwa Luft, zu entfeuchten. Das Gas wird hierzu durch Sorptionskammern geleitet, deren Innenwände zumindest zum Teil mit einem Trocknungsmittel, wie etwa Kieselgel, Zeolith, hygroskopische Salze wie Lithiumchlorid oder dergleichen,
beschichtet sind. Dort adsorbiert das Trocknungsmittel
Feuchtigkeit wodurch Adsorptionswärme freigesetzt wird. Das entfeuchtete Gas wird aus dem Sorptionsentfeuchter geleitet und z.B. in einer Klimaanlage weiter verwendet.
Unter einer Entfeuchtung eines Gasstromes wird für die
Zwecke der vorliegenden Erfindung ein Prozess verstanden, welcher die Feuchte bzw. den Wassergehalt des Gasstromes Zwischen Eintritt und Austritt aus den Sorptionskammern reduziert. Dies schließt nicht aus, dass auch nach den
Durchlaufen der Sorptionskammern der Gasstrom noch eine Restfeuchte enthält. In einigen Ausführungsformen der
Erfindung kann dem Gasstrom statt Wasser auch ein anderer Bestandteil durch Adsorption entzogen werden, beispielsweise ein Lösungsmittel oder ein Schadstoff. Um ein Aufheizen des Trocknungsmittels zu verhindern oder zumindest zu begrenzen sind angrenzend zu den Sorptionskammern Kühlkammern angeordnet, die zumindest diejenigen Wände mit den Sorptionskammern teilen, die mit dem
Trocknungsmittel zumindest teilweise beschichtet sind. Diese Zwischenwände sind vorzugsweise aus einem wärmeleitenden Material hergestellt und leiten die Adsorptionswärme von dem Trocknungsmittel in die Kühlkammer. Das Material der
Zwischenwände kann ein Metall oder eine Legierung enthalten oder daraus bestehen. In einigen Ausführungsformen der
Erfindung kann das Material der Zwischenwände Kupfer oder Aluminium enthalten. In anderen Ausführungsformen der
Erfindung können die Zwischenwände einen Kunststoff
enthalten, welcher mit Füllstoffen größerer Wärmeleit- fähikeit versehen ist. Hierdurch wird die Adsorptionswärme von dem durch die Kühlkammern strömenden Kühlmedium, z.B. Luft oder Kühlwasser oder Öl, aufgenommen und aus dem
Sorptionsentfeuchter und gegebenenfalls aus der umgebenden Klimaanlage abgeführt.
Im ersten Bereich des Sorptionsentfeuchters kann also durch die Kühlung eine effiziente Adsorption erreicht werden.
Zudem kann durch die Kühlung des Trocknungsmittels auch eine Kühlung des entfeuchteten Gases erreicht werden.
Im zweiten Bereich des Sorptionsentfeuchters ändern sich die Funktionen der Sorptionskammern und der Kühlkammern
dahingehend, dass diese nicht mehr von zu entfeuchtendem Gas bzw. von Kühlmedium durchströmt werden, sondern zumindest eine der Kammerarten ein gasförmiges Trocknungsmedium führt, das dem Trocknungsmittel die zuvor durch Adsorption aufgenommene Feuchtigkeit wieder entzieht. Im zweiten Bereich findet also eine Regeneration des Trocknungsmittels statt, die insbesondere dann notwendig ist, wenn das Trocknungs- mittel mit Feuchtigkeit derart gesättigt ist, dass eine weitere Aufnahme von Feuchtigkeit stark eingeschränkt bzw. gar nicht mehr möglich ist. Als Trocknungsmedium kann ein heißes, trockenes Gas, wie etwa Luft, verwendet werden, das durch die Sorptionskammern strömt. Dieses erhitzt zum einen das Trocknungsmittel durch direkten Kontakt, zum anderen kann es aus dem Trocknungs- mittel freigewordene Feuchtigkeit aufnehmen und aus den Sorptionskammern tragen. Für das in den Kühlkammern
verwendete Trocknungsmedium bzw. Trocknungsgas ist es ausreichend, wenn dieses heiß genug ist, das Trocknungsmittel über die Zwischenwände zu erhitzen. Da kein direkter Kontakt zwischen in den Kühlkammern geführtem Trocknungs- medium und dem Trocknungsmittel besteht, ist die in dem Trocknungsmedium der Kühlkammern enthaltene Feuchtigkeitsmenge für die Regeneration des Trocknungsmittels im Wesentlichen irrelevant. Deshalb ist es zum Beispiel möglich, heißes, trockenes Gas, wie etwa Luft, das beim Durchlaufen der Sorptionskammern aufgrund der Austrocknung der
Trocknungsmittel Feuchtigkeit aufgenommen hat, zur weiteren Aufheizung des Trocknungsmittels durch die Kühlkammern zu leiten. Dort wird die Wärme durch die Zwischenwände zum Trocknungsmittel geleitet.
Der zweite Bereich des Sorptionsentfeuchters gewährleistet also eine effiziente Regeneration des Trocknungsmittels.
Im dritten Bereich strömt wiederum ein Kühlmittel, wie etwa Luft, durch die Kühlkammern. Dieses Vorkühlmedium wird dazu verwendet, das Trocknungsmittel auf eine für eine effektive Adsorption von Feuchtigkeit geeignete Temperatur zu kühlen, nachdem die zuvor im ersten Bereich darin aufgenommene Feuchtigkeit im zweiten Bereich ausgeheizt wurde. Das Vorkühlmedium durchströmt nur die Kühlkammern und nicht die Sorptionskammern und kühlt das Trocknungsmittel indirekt über die Zwischenwände, um eine Adsorption von Feuchtigkeit aus dem Vorkühlungmedium zu vermeiden, welche die Effizienz der Entfeuchtung im ersten Bereich einschränken könnte. Im dritten Bereich des Sorptionsentfeuchters wird also sichergestellt, dass das Trocknungsmittel beim Eintritt der Sorptionskammern in den ersten Bereich eine für die
Entfeuchtung geeignete oder optimierte Temperatur hat.
Durch den zyklischen Wechsel der Zuordnung von Sorptionskammern und Kühlkammern zu den verschiedenen Bereichen des Sorptionsentfeuchters wird erreicht, dass alle Bereiche ihren Effekt gleichzeitig erzielen können, wodurch eine effiziente und kontinuierliche Entfeuchtung möglich wird.
Es ist hierbei zu beachten, dass sich vorzugsweise die
Zuordnung der Bereiche auf die Sorptionskammern und die Kühlkammern ändert, d.h. dass in einem Bezugssystem des Sorptionsentfeuchters , in dem die Sorptionskammern und Kühlkammern feste Positionen haben, die verschiedenen Bereiche über den Sorptionsentfeuchter wandern. In einem
Bezugssystem, in dem der erste, zweite und dritte Bereich, z.B. durch die Auslassöffnungen von Leitungen/Rohren fest vorgegeben sind, wird dies durch die Bewegung des Sorptionsentfeuchters als Ganzem erreicht, z.B. durch eine Drehung. Andererseits ist es auch denkbar, dass sich nur Teile des Sorptionsentfeuchters , die die Sorptionskammern und die Kühlkammern aufweisen, relativ zu anderen, feststehenden Teilen des Sorptionsentfeuchters bewegen und sich dadurch die Zuordnung zu den Bereichen ändert .
Der Sorptionsentfeuchter kann zylindrisch ausgebildet sein. Dann können die Sorptionskammern und die Kühlkammern als Segmente entlang einer azimutalen Richtung des Sorptionsent- feuchters ausgebildet sein und der zyklische Wechsel
zwischen dem ersten Bereich, dem zweiten Bereich und dem dritten Bereich kann durch eine Drehung des Sorptionsent- feuchters in azimutaler Richtung erfolgen. Dies stellt einen besonders einfachen Aufbau des Sorptionsentfeuchters dar. Entlang der Umfangsrichtung des zylindrischen Sorptionsent- feuchters sind die einzelnen Sorptions- und Kühlkammern ausgebildet, z.B. abwechselnd. Durch Drehung des Sorptions- entfeuchters in azimutaler Richtung, d.h. um seine
Mittelachse, durchläuft jede Kammer in einer Umdrehung alle drei Bereiche, sodass sämtliches in dem Sorptionsentfeuchter vorhandenes Trocknungsmittel den Zyklus: Adsorption und Kühlung; Ausheizen; Vorkühlen durchläuft.
Eine äußere Form des Sorptionsentfeuchters kann einen
Hohlzylinder bilden, die Zwischenwände können sich in radialer Richtung und in axialer Richtung durch den gesamten Hohlzylinder erstrecken und so die Sorptionskammern und die Kühlkammern in azimutaler Richtung trennen. Hierbei können die Sorptionskammern in axialer Richtung geschlossen und in radialer Richtung offen sein und die Kühlkammern in axialer Richtung offen und in radialer Richtung geschlossen sein.
Gase und/oder Fluide, d.h. Medien, können also die
Sorptionskammern nur in radialer Richtung, die Kühlkammern nur in axialer Richtung durchströmen. Die Strömung durch die Sorptionskammern erfolgt dabei vorzugsweise von außen nach innen, d.h. die Gase treten an der inneren Zylinderfläche des Hohlzylinders aus. Dadurch wird erreicht, dass der Grad der Entfeuchtung von Gasen und deren Temperatur stabil gehalten wird. In verschiedenen Sorptionskammern kann nämlich aufgrund von Unterschieden im Zustand des
Trocknungsmittels, die sich aus Herstellungstoleranzen und/oder der bereits ausgeführten Adsorption ergeben
(Trocknungsmittel am Anfang des ersten Bereichs gegenüber Trocknungsmittel am Ende des ersten Bereichs) , der Grad der Entfeuchtung und die Temperatur der durchströmenden Gase unterschiedlich sein. Diese Unterschiede können aber durch die Durchmischung sämtlicher Luftströme nivelliert werden.
Eine Entfeuchtungsvorrichtung umfasst einen Sorptionsent- feuchter, wie er oben beschrieben wurde und eine Mehrzahl von Leitungen. Hierbei sind erste Leitungen dazu eingerichtet, den Sorptionskämmern in dem ersten Bereich das Gas zuzuführen, dem mit dem Trocknungsmittel durch Adsorption Feuchtigkeit entzogen wird, und das derart getrocknete Gas abzuführen. Zweite Leitungen sind dazu eingerichtet, den Kühlkammern im ersten Bereich das Kühlmedium zuzuführen, durch das bei der Adsorption entstehende Wärme aufgenommen wird, und das derart erwärmte Kühlmedium abzuführen. Im zweiten Bereich sind dritte Leitungen dazu eingerichtet, den Sorptionskammern und/oder den Kühlkammern das Trocknungs- medium zuzuführen, das dem Trocknungsmittel Feuchtigkeit entzieht, und dieses abzuführen. Im dritten Bereich sind vierte Leitungen dazu eingerichtet, den Kühlkammern das Vorkühlmedium zuzuführen, das das Trocknungsmittel kühlt, und das dadurch erwärmte Vorkühlmedium abzuführen.
Die Entfeuchtungsvorrichtung umfasst weiterhin einen Motor, der dazu eingerichtet ist, durch Drehen des Sorptionsent- feuchters die Zuordnung der Sorptionskammern und der Kühlkammern zum ersten Bereich, dem zweiten Bereich und dem dritten Bereich zyklisch zu ändern.
Durch diesen Aufbau wird eine Entfeuchtungsvorrichtung bereitgestellt, der den oben beschriebenen Sorptionsent- feuchter in dazu eingerichteter Weise mit für dessen Betrieb nötigen Gas- bzw. Fluidströmen versorgen kann.
Das Kühlmedium und/oder das Vorkühlmedium können ein Kühlgas sein. Das Kühlgas kann Luft enthalten oder daraus bestehen. Des Weiteren kann die Entfeuchtungsvorrichtung Sättigungsmittel aufweisen, die dazu eingerichtet sind, das den Kühlkammern in dem ersten Bereich und dem dritten Bereich zugeführte Kühlmedium bzw. Vorkühlmedium mit Wasserdampf derart zu übersättigen, dass dieses dazu eingerichtet ist, Verdunstungskühlung zu verursachen. Hierzu kann das Kühlgas auch zusätzlich gekühlt werden, um es in Übersättigung zu bringen. Durch die Übersättigung des zur Kühlung des Trocknungsmittels verwendeten Mediums, beispielsweise Luft, kommt es sofort zum Verdampfen von Feuchtigkeit, sobald das (Vor- ) Kühlmedium Wärme aufnimmt. Die dadurch entstehende Verdunstung bzw. Verdunstungskühlung steigert die
Effektivität der Kühlung des Trocknungsmittels erheblich. Dadurch wird auch das entfeuchtete Gas stärker gekühlt, was wiederum die eventuell in Klimaanlagen zur weiteren
Reduktion der fühlbaren Wärme, bzw. der Temperatur,
benötigte Energie verringert.
Die dritten Leitungen können dazu eingerichtet sein, im zweiten Bereich das Trocknungsmedium zuerst durch die
Sorptionskammern und hierauf durch die Kühlkammern zu leiten. Wie oben beschrieben erhöht dies die Effizienz des Ausheizvorgangs des Trocknungsmittels. Das trockene, heiße Trocknungsmedium, z.B. Luft, wird durch die Sorptionskammern geleitet, erwärmt das darin enthaltene Trocknungsmittel und nimmt von dem Trocknungsmittel abgegebene Feuchtigkeit auf. Daraufhin wird das Trocknungsmedium nicht ausgestoßen, sondern in die Kühlkammern geleitet, wo sie zur weiteren Heizung des Trocknungsmittels über die Zwischenwände dient. Es kommt also zu einer Erwärmung des Trocknungsmittels von zwei sich gegenüberliegenden Seiten. Über die Sorptionskammern wird die Oberfläche des Trocknungsmittels erwärmt, über die Kühlkammern und die Zwischenwände die Hinterseite. Das Trocknungsmittel wird dadurch nicht nur schneller, sondern auch gleichmäßiger ausgeheizt, was wiederum sein Adsorptionspotential beim nächsten Durchgang durch den ersten Bereich erhöht .
Die Entfeuchtungsvorrichtung kann des Weiteren einen
Wärmetauscher aufweisen, der dazu eingerichtet ist, Wärme aus abgeführtem Trocknungsmedium an zuzuführendes
Trocknungsmedium zu übertragen. In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann ein optionales Heizelement vorhanden sein, das dazu eingerichtet ist, das durch den Wärmetauscher erwärmte Trocknungsmedium weiter aufzuheizen und es als Trocknungsmedium dem zweiten Bereich des Sorptionsent- feuchters zuzuführen. Dadurch wird die Energieeffizienz der Heizung des Trocknungsmittels im zweiten Bereich weiter erhöht . Anstatt das Trocknungsmedium nach dem Durchlaufen des Sorptionsentfeuchters in die Umgebung abzugeben wird dieses einem Wärmetauscher zugeführt und gibt seine Wärme an das Trocknungsmedium, z.B. Luft, ab, das zu Trocknungs- zwecken bereitgestellt wird, bevor dieses in dem Heizelement auf die zur Heizung des Trocknungsmittels nötige Temperatur gebracht und in den Sorptionsentfeuchter geleitet wird.
Damit verringert sich die durch das Heizelement aufzubringende Leistung und somit der Energieverbrauch der Entfeuchtungsvorrichtung .
Die Entfeuchtungsvorrichtung kann des Weiteren beweglich angebrachte Trennmittel aufweisen, die den ersten Bereich, den zweiten Bereich und den dritten Bereich definieren. Die Trennmittel sind dabei dazu eingerichtet, einen Übertritt von in den Sorptionsentfeuchter einströmenden oder aus dem Sorptionsentfeuchter ausströmenden Gasen und/oder Fluiden, d.h. Medien, aus dem ersten Bereich, dem zweiten Bereich oder dem dritten Bereich in einen der anderen Bereiche zu verhindern. Die Trennmittel können auch in beweglicher Weise mit dem Sorptionsentfeuchter verbunden sein und stellen dann einen Bestandteil des Sorptionsentfeuchters dar.
Die Trennmittel definieren neben den die verschiedenen
Medien zuführenden Leitungen also ebenfalls die verschiedenen Bereiche des Sorptionsentfeuchters . In einigen Ausführungsformen der Erfindung stellen die Trennmittel sicher, dass im ersten Bereich in die Sorptionskammern einströmendes, zu entfeuchtendes Gas nicht in die Sorptionskammern des zweiten Bereichs und des dritten Bereichs eindringt. Zudem stellen sie sicher, dass aus den Sorptionskammern austretendes, entfeuchtetes Gas nicht wieder in den Sorptionsentfeuchter gelangt, sondern zur weiteren
Verwendung aus dem Sorptionsentfeuchter ausgestoßen wird. Im Gegenzug kann auch das Trocknungsmedium nur in die Sorptionskammern des zweiten Bereichs eindringen. Nach
Durchströmen der Sorptionskammern in dem zweiten Bereich wird das Trocknungsmedium entweder ausgestoßen oder in die Kühlkammern des zweiten Bereichs geleitet. Die Trennmittel trennen auch den Strom in die Kühlkammern des zweiten
Bereichs von demjenigen in die Kühlkammern des ersten und dritten Bereichs. Eine Trennung der Ströme in die Kühlkammern des ersten und des dritten Bereichs ist ebenfalls möglich, wenn diese Ströme unterschiedliche Eigenschaften aufweisen sollen.
Durch die Beweglichkeit der Trennmittel können die Größen der verschiedenen Bereiche angepasst werden. Im Zusammenspiel mit der Drehgeschwindigkeit des Sorptionsentfeuchters ist es dadurch möglich, die Zeiten einzustellen, in denen die verschiedenen Kammern zur Entfeuchtung, Regeneration oder Vorkühlung verwendet werden. Die Verschiebung der
Trennmittel kann dabei entweder von Hand oder über
automatische Aktuatoren geschehen. Die Trennmittel sind hierbei vorzugsweise als beweglich angeordnete, schleifende Dichtungen ausgebildet. Beispielsweise können Gummi- oder Graphitdichtungen verwendet werden.
Ein Entfeuchtungsverfahren zum Entfeuchten von Luft durch eine Entfeuchtungsvorrichtung, wie oben beschrieben wurde, umfasst: Leiten eines Gases, beispielsweise Luft, durch die Sorptionskammern in dem ersten Bereich, Trocknen des Gases durch das Trocknungsmittel in den Sorptionskammern im ersten Bereich, Ausstoßen des getrockneten Gases aus dem Sorptionsentfeuchter und Leiten eines Kühlgases, beispielsweise Luft, durch die Kühlkammern in dem ersten Bereich und in dem dritten Bereich, um das Trocknungsmittel in angrenzenden Sorptionskammern zu kühlen. Das Verfahren umfasst weiter: Leiten von erhitztem Trocknungsmedium, beispielsweise Luft, durch die Sorptionskammern und/oder die Kühlkammern in dem zweiten Bereich, um dem Trocknungsmittel Feuchtigkeit zu entziehen und Drehen des Sorptionsentfeuchters , um Sorptionskämmern und Kühlkammern zyklisch aus dem ersten Bereich in den zweiten Bereich, aus dem zweiten Bereich in den dritten Bereich und aus dem dritten Bereich zurück in den ersten Bereich zu bringen.
Das Entfeuchtungsverfahren erlaubt es Gase, wie
beispielsweise Luft, in effizienter, energiesparender und kontinuierlicher Weise zu entfeuchten. Im ersten Bereich wird das Gas durch das Trocknungsmittel in den Sorptionskammern entfeuchtet. Die dabei entstandene Wärme wird durch das mit Wasserdampf übersättigte Kühlgas effizient
abgeführt. Das dadurch ebenfalls gekühlte, entfeuchtete Gas wird zur weiteren Verwendung, z.B. in einer Klimaanlage, ausgestoßen. Hierauf werden die Sorptionskammern im zweiten Bereich ausgeheizt und im dritten Bereich indirekt über das Vorkühlmedium auf eine Temperatur gebracht, die eine
effiziente, erneute Adsorption im ersten Bereich erlaubt.
Hierbei kann das erhitzte Trocknungsmedium im zweiten
Bereich zuerst durch die Sorptionskammern und hierauf durch die Kühlkammern geleitet werden. Die Wärme des erhitzten Trocknungsmedium kann dann nach Durchlaufen der Kühlkammern im zweiten Bereich zum Vorwärmen des Trocknungsmediums verwendet werden, das hierauf nach Durchlaufen eines optionalen Heizelements als erhitztes Trocknungsmedium in die Sorptionskammern im zweiten Bereich geleitet wird.
Dadurch wird, wie oben erläutert, die Effizienz des
Ausheizens des Trocknungsmittels erhöht. Die Wärme des Trocknungsmediums wird dreimal ausgenutzt: zur Erwärmung der Oberseite des Trocknungsmittels in den Sorptionskammern, zur Erwärmung der Rückseite des Trocknungsmittels über die
Zwischenwände zu den Kühlkammern und zum Vorwärmen von neu zuzuführenden Trocknungsmediums . Dadurch werden ein
gleichmäßiges Ausheizen des Trocknungsmittels und eine
Verringerung der zum Erwärmen des Trocknungsmittels
notwendigen Energie erreicht . Die im Vorangegangenen beschriebenen Gase und Medien können sämtliche die den Sorptionsentfeuchter bzw. die Entfeuchtungsvorrichtung umgebende Umgebungsluft sein. Die beschriebenen Vorrichtungen werden dann zum Entfeuchten von Umgebungsluft, vorzugsweise in Klimaanlagen, z.B. in
Gebäuden oder Fahrzeugen, verwendet. Sowohl das Ausheizen als auch die Kühlung des Trocknungsmittels erfolgt dann mit entsprechend vorbehandelter, d.h. erwärmter bzw. gekühlter und/oder mit Wasserdampf übersättigter Umgebungsluft. Dies erlaubt die Kühlung von Luft ohne die Notwendigkeit weitere Kühl- oder Trocknungsmedien bereitzustellen.
Mit der vorliegenden Erfindung wird es also ermöglicht, das Adsorptionspotential durch das Vorkühlen des sorptiven
Trocknungsmittels im dritten Bereich zu erhöhen. Zusätzlich kann durch die Verwendung von indirekter Verdunstungskühlung während der Adsorptionsphase im ersten Bereich und der
Vorkühlphase im dritten Bereich das Adsorptionspotential weiter angehoben werden. Die Energieeffizienz wird weiter durch die mehrfache Nutzung der Wärme des zum Ausheizen verwendeten Mediums erhöht .
Es werden also die folgenden wesentlichen Vorteile durch die vorliegende Erfindung erzielt: i) die Entfeuchtung kann kontinuierlich erfolgen, ii) ein erhöhtes Adsorptionspotential kann durch die Verwendung von Verdunstungskühlung während der Adsorption erreicht werden, wodurch gleichzeitig das entfeuchtete Gas gekühlt wird, iii) durch das Einfügen einer Vorkühlphase (dritter Bereich) nach der Regenerationsphase (zweiter Bereich) , kann das Adsorptionspotential durch Kühlung des zuvor während der Regeneration erhitzten
Trocknungsmittels erhöht werden und iv) durch die dreimalige Wiederverwendung des Trocknungsmediums kann die
Energieeffizienz des Systems erhöht werden. Zudem sind der oben beschriebene Sorptionsentfeuchter und der oben
beschriebene Luftentfeuchter von kompaktem Aufbau und benötigen nur eine relativ geringe Anzahl von Einlass- bzw. Auslassleitungen, die wiederum nur wenig Platz benötigen.
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren anhand von beispielhaften Ausführungsformen beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 eine schematische Darstellung von Sorptionskämmern und Kühlkammern bzw. Regenerationskammern gemäß einer Ausführungsform,
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer von Zwischenwänden begrenzten Sorptionskammer gemäß einer Ausführungs- form,
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Sorptionsent- feuchters gemäß einer Ausführungsform,
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines
Leitungssystems einer Entfeuchtungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform,
Fig. 5 eine schematische Seitenansicht eines
Leitungssystems einer Entfeuchtungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform und
Fig. 6 eine schematische Draufsicht des Leitungssystems aus Fig. 5.
Die Fig. 1 zeigt schematisch den Aufbau von Sorptionskammer 110 und Kühlkammern bzw. Regenerationskammern 120 eines Sorptionsentfeuchters 100. Die Sorptionskammern 110 sind durch eine gemeinsame Zwischenwand 130 von angrenzenden Kühlkammern 120 getrennt. Die Zwischenwand 130 besteht hierbei vorzugsweise aus einem Material hoher
Wärmeleitfähigkeit wie zum Beispiel einer dünnen
Aluminiumplatte oder einer Kupferplatte. Die Sorptionskämmern 110 bilden hierbei einen Prozesskanal, durch den ein zu entfeuchtendes Gas, wie etwa Luft, strömt. Dies ist in Fig. 1 durch die in positive x-Richtung
weisenden Pfeile dargestellt. Beim Durchströmen der
Sorptionskammern 110 tritt das Gas in direkten Kontakt mit einem Trocknungsmittel 140, das auf Seiten der Sorptionskammern 110 auf den Zwischenwänden 130 aufgebracht ist. Das Trocknungsmittel 140 weist stark adsorbierende Eigenschaften auf und ist dazu eingerichtet dem Gas während des Vorbei - strömens Feuchtigkeit zu entziehen und das Gas dadurch zu trocknen. Das Trocknungsmittel 140 kann zum Beispiel eine Schicht granuläres Kieselgel, Zeolith oder dergleichen sein. Die Dicke der Schicht ist hierbei durch die gewünschten Adsorptionseigenschaften bestimmt und im Prinzip beliebig.
Durch die Adsorption von Feuchtigkeit in dem Trocknungs- mittel 140 wird Wärme frei, die das Trocknungsmittel 140 und die Zwischenwände 130 aufheizt. Um diese Wärme abzuführen, fließt durch die Kühlkammern 120 ein Strom mit Kühlmedium, wie zum Beispiel Luft oder Wasser. Die Richtung des Stroms des Kühlmediums in den Kühlkammern 120 kann dabei die
Richtung des Stroms in den Sorptionskammern 110 kreuzen und zum Beispiel, wie in Fig. 1 gezeigt, senkrecht oder im
Wesentlichen senkrecht dazu sein. Dier erhöht die Effizienz der Kühlung und erleichtert die Separierung der Ströme bei der Einleitung in den Sorptionsentfeuchter 100.
Während der Adsorption in den Sorptionskammern 110 entstehende Wärme wird also über die Kühlkammern 120 abgeführt. Dadurch wird sichergestellt, dass das Trocknungsmittel 140 keine Temperatur erreicht, bei der das Adsorptionspotential des Trocknungsmittels 140, d.h. die Fähigkeit des
Trocknungsmittels Feuchtigkeit aus der Umgebung aufzunehmen, verringert wird. Gleichzeitig wird das durch die Sorptionskammern 110 fließende Gas gekühlt, was insbesondere bei der Verwendung von Luft in Klimaanlagen den Vorteil hat, dass eine nachfolgende Kühlung weniger energieintensiv ist. Als Kühlmedium kann beispielsweise Umgebungsluft verwendet werden, die derart vorbehandelt wird, dass sie während des Durchströmens durch die Kühlkammern 120 eine Verdunstungskühlung der Zwischenwände 130 und damit des Trocknungsmittels 140 bewirkt. Zum Beispiel kann Luft vor Eintritt in die Kühlkammern 120 gekühlt und/oder derart mit Feuchtigkeit gesättigt werden oder während des Durchlaufens der Kühlkammern 120 derart befeuchtet werden, dass eine Erwärmung der solcherart übersättigten Luft sofort zu Verdunstung und damit zur Kühlung der Zwischenwände 130 führt.
Da das Trocknungsmittel 140 nur eine begrenzte Menge
Feuchtigkeit aufnehmen kann, ist es notwendig, das
Adsorptionspotential in gewissen Abständen durch Trocknung des Trocknungsmittels 140 zu regenerieren. Dazu wird ein erhitztes Trocknungsmedium, wie etwa erhitzte Umgebungsluft, das möglichst wenig Feuchtigkeit enthält durch die
Sorptionskammern 110 und/oder die Kühlkammern 120 geleitet. Die Regeneration des Trocknungsmittels 140 in den Sorptionskammern 110 geschieht dabei durch direkten Kontakt mit dem die Sorptionskammern 110 durchströmenden Trocknungsmedium. Hierbei wird das Trocknungsmittel 140 erwärmt, darin
adsorbierte Feuchtigkeit verdampft und wird durch das
Trocknungsmedium abgeführt .
Zusätzlich oder alternativ strömt bei der Regeneration des Trocknungsmittels 140 ein heißes Trocknungsmedium durch die Kühlkammern und heizt die Zwischenwände 130 auf. Diese leiten die Wärme an das Trocknungsmittel 140 weiter, das hierdurch auch an seiner Rückseite aufgeheizt wird. In
Kombination beider Regenerationsströme wird das Trocknungs- mittel 140 also gleichmäßig ausgeheizt und dadurch die
Regeneration des Trocknungsmittels 140 beschleunigt und verbessert .
Da in der Strömung durch die Kühlkammern 120 kein direkter Kontakt mit dem Trocknungsmittel 140 besteht, kann das Trocknungsmedium in den Kühlkammern 120 relativ zu den
Sorptionskammern 110 mehr Feuchtigkeit enthalten. Zum
Beispiel kann der Strom von Trocknungsmedium zunächst durch die Sorptionskammern 110 und dann durch die Kühlkammern 120 geleitet werden.
Im Anschluss an die Regeneration sind das Trocknungsmittel 140 und das Material des Sorptionsentfeuchters 100
aufgeheizt. Dies setzt die Adsorptionsfähigkeit des
Trocknungsmittels 140 im Gegensatz zum gekühlten Fall herab. Daher können die Sorptionskammern 110 und die Kühlkammern 120 in einer dritten Betriebsphase vorgekühlt werden, bevor sie wieder zum Entfeuchten verwendet werden. Hierzu werden die Kühlkammern 110 ähnlich wie bei der Adsorption von einem Vorkühlmedium durchströmt, um das Trocknungsmittel 140 indirekt über die wärmeleitenden Zwischenwände 130 zu kühlen. Wie im Adsorptionsfall kann das Kühlmedium hierbei auch eine zusätzliche Verdunstungskühlung unterstützen, zum Beispiel indem ein mit Wasserdampf übersättigtes Gas, wie etwa Luft, zur Kühlung verwendet wird. Die Kühlung der Kühlkammern 120 kann dabei im Adsorptionsfall und während der Vorkühlung genau gleich verlaufen. Es ist aber auch möglich, in beiden Phasen verschiedene Einstellungen bezüglich des Kühlmediums zu wählen.
Im Gegensatz zum Adsorptionsfall durchströmt in der
Vorkühlphase kein Gas die Sorptionskammern 110, um zu verhindern, dass das Trocknungsmittel 140 bereits in der Vorkühlphase Feuchtigkeit aufnimmt. Bei einem vorzeitigen Durchströmen der Sorptionskammern 110 mit zu entfeuchtendem Gas bereits in der Vorkühlphase wäre eine Entfeuchtung aufgrund der noch erhöhten Temperatur des Trocknungsmittels unzureichend, was zu unerwünschten Ergebnissen bezüglich der Trocknung des Gases führen würde. Die Fig. 2 zeigt ein einziges Paar von mit Trocknungsmittel 140 beschichteten Zwischenwänden 130, die in ihrem Inneren eine Sorptionskammer 110 bilden.
Wie in der Fig. 3 gezeigt, ist es möglich einen
zylinderförmigen Sorptionsentfeuchter 100 aus solchen Paaren von Zwischenwänden 130 auszubilden. Der in Fig. 3 gezeigte Sorptionsentfeuchter 100 weist eine Mehrzahl von Sorptionskammern 110 und eine Mehrzahl von Kühlkammern 120 auf, die nach dem oben beschriebenen Prinzip zur Adsorption von
Feuchtigkeit aus einem Gas verwendet werden können. Die Zwischenwände 130 erstrecken sich hierbei sowohl in radialer als auch in axialer Richtung vollständig durch den
Sorptionsentfeuchter 100. In azimutaler Richtung ist der Sorptionsentfeuchter 100 in die Sorptionskammern 110 und die Kühlkammern 120 segmentiert. Die Anzahl der Sorptionskammern 110 hängt dabei von der angestrebten Entfeuchtungsleistung des Sorptionsentfeuchters 100 ab.
In der dargestellten Ausführungsform können die Sorptionskammern 110 nur in radialer Richtung von Gas durchströmt werden. An Stirn- und Rückseite des Sorptionsentfeuchters 100 sind die Sorptionskammern 110 geschlossen, z.B. durch Verbinden der Zwischenwände 130 mit einer weiteren Wand. Gas strömt dann über die äußere Zylinderfläche 102 in die
Sorptionskammern 110 ein und tritt in der Mitte des
Sorptionsentfeuchters über die innere Zylinderfläche 104 wieder aus, wie in Fig. 3 mit dem Pfeil A gekennzeichnet.
Im Gegensatz dazu sind die Kühlkammern in axialer Richtung offen und in radialer Richtung durch an den inneren und äußeren Zylinderflächen 102, 104 angebrachte Platten
verschlossen. Alternativ sind die innere Zylinderfläche 102 und die äußere Zylinderfläche 104 des Sorptionsentfeuchters 100 an sich durchgängige Flächen, die nur an den
Verbindungsstellen zu den Sorptionskammern 110
schlitzförmige Öffnungen aufweisen. Flüssigkeiten oder Gase können also in axialer Richtung durch die Kühlkammern 120 fließen, wie in der Fig. 3 durch den Pfeil B gekennzeichnet.
In der Fig. 3 sind Sorptionskammern 110 und Kühlkammern 120 in azimutaler Richtung abwechselnd angeordnet. Dies erlaubt eine möglichst effiziente Raumnutzung. Es ist aber auch möglich, die Kammern anders anzuordnen, solange eine Kühlkammer 120 stets an eine mit Trocknungsmittel 140
beschichtete Zwischenwand 130, d.h. an eine Sorptionskammer 110, angrenzt.
In der Fig. 3 ist eine Konfiguration gezeigt, in der eine Strömung in den Sorptionskammern 110 nur in radialer
Richtung und eine Strömung in den Kühlkammern 120 nur in axialer Richtung möglich ist. Es ist aber auch möglich die Strömungsverhältnisse in den Kammern umzukehren oder gänzlich anders zu organisieren, solange die Strömung durch die Sorptionskammern 110 von der Strömung durch die Kühlkammern 120 getrennt ist und das oben mit Bezug auf die Fig. 1 beschriebene Funktionsprinzip der Kammern nicht
beeinträchtigt wird.
Wie in der Fig. 3 gezeigt, werden die Sorptionskammern 110 und die Kühlkammern 120 von Trennmitteln 150 in verschiedene Bereiche aufgeteilt, in der die verschiedenen oben mit Bezug auf die Fig. 1 beschriebenen Prozessphasen ablaufen.
Die Trennmittel 150 umfassen zunächst entlang eines oberen Randes 106 und entlang eines unteren Randes 108 des
Sorptionsentfeuchters 100 umlaufende Dichtungsringe 156, 158. Diese sind zur Trennung von in radialer Richtung auf den Sorptionsentfeuchter 100 zuströmenden Medien von in axialer Richtung zuströmenden Medien dazu eingerichtet .
Dadurch ist gewährleistet, dass eine für den Eintritt in die Sorptionskammern 110 gedachte Strömung nicht in die Kühlkammern 120 eintreten kann und umgekehrt. Des Weiteren umfassen die Trennmittel 150 Abgrenzungen 152, 153, 154, die einen ersten Bereich I, einen zweiten Bereich II und einen dritten Bereich III definieren. Die Abgrenzung 152 zwischen dem ersten Bereich I und dem zweiten Bereich II trennt hierbei sowohl axiale Strömungen im ersten Bereich I von axialen Strömungen im zweiten Bereich II als auch radiale Strömungen im ersten Bereich I von radialen
Strömungen im zweiten Bereich II. Ebenso trennt die Abgrenzung 153 zwischen dem zweiten Bereich II und dem dritten Bereich III beide Arten von Strömungen zwischen den beiden Bereichen. Die Abgrenzung 154 erstreckt sich nur entlang der axialen Richtung des Sorptionsentfeuchters 100, aber nicht in seiner radialen Richtung. Sie trennt also nur die
radialen Strömungen zwischen dem dritten Bereich III und dem ersten Bereich I . Die axialen Strömungen im ersten Bereich I und im dritten Bereich III sind deshalb in der Ausführungsform der Fig. 3 gleich. Falls dies notwendig ist, kann aber auch die Abgrenzung 154 eine vollständige Trennung von
Strömungen zwischen dem ersten Bereich I und dem zweiten Bereich III bewirken, indem sie sich ebenso wie die anderen Abgrenzungen 152, 153 entlang der gesamten radialen Länge des Sorptionsentfeuchters 100 erstreckt. Es versteht sich hierbei von selbst, dass die in den sichtbaren Teilen der Fig. 3 dargestellten Teile der Trennmittel 150
Entsprechungen in den räumlich verdeckten Teilen haben.
Im inneren Bereich des Sorptionsentfeuchters 100 stellen die Trennmittel 150 sicher, dass im ersten Bereich I in den inneren Bereich einströmendes entfeuchtetes Gas aus dem Sorptionsentfeuchter geleitet wird und nicht in radialer Richtung von innen nach außen durch die Sorptionskammern 110 in den zweiten Bereich II oder den dritten Bereich III strömt. Genauso wird ein Übertritt des Trocknungsmediums von dem zweiten Bereich II in die beiden anderen Bereiche im inneren Bereich des Sorptionsentfeuchters 100 verhindert. Dies kann z.B. dadurch gewährleistet werden, dass sich im inneren Bereich des Sorptionsentfeuchters 100 Trennwände in axialer Richtung über die gesamte Höhe des Sorptionsent- feuchters 100 erstrecken, die sämtliche Bereiche voneinander trennen. Das Segment des dritten Bereichs III ist im Inneren des Sorptionsentfeuchters 100 an Vorder- und Rückseite des Sorptionsentfeuchters verschlossen. Das Segment des ersten Bereichs I ist nur auf einer der Vorder- oder Rückseite verschlossen, während das Segment des zweiten Bereichs auf der jeweils anderen der Vorder- oder Rückseite verschlossen ist .
Wie in der Fig. 3 dargestellt, werden Strömungen im ersten Bereich I, also an der Rückseite, in axialer Richtung aus dem Sorptionsentfeuchter 100 geführt, während Strömungen im zweiten Bereich an der Vorderseite abgeführt werden und keinerlei Strömung vom Inneren des Sorptionsentfeuchters her in die Sorptionskammern 110 in dem dritten Bereich III eindringen kann.
Durch die Trennmittel 150 kann erreicht werden, dass die verschiedenen Funktionen der Sorptionskammern 110 und der Kühlkammern 120, wie sie mit Bezug auf die Fig. 1
beschrieben wurden, gleichzeitig in einem Sorptionsent- feuchter vorgenommen werden können. Es versteht sich von selbst, dass die in der Fig. 3 gezeigte Konfiguration der Trennmittel 150 beispielhaft ist und jede andere
Konfiguration ebenso möglich ist, die eine Trennung der verschiedenen Bereich wie sie oben beschrieben wurde
ermöglicht .
Im ersten Bereich I wird den Sorptionskammern 110 von außen das zu entfeuchtende Gas zugeführt. Es strömt durch die Sorptionskammern 110 ins Innere des Sorptionsentfeuchters 100. Dort wird es durch die Trennmittel 150 am Übertritt in andere Bereiche gehindert und aus dem Sorptionsentfeuchter 100 geleitet. Gleichzeitig durchströmt im ersten Bereich I das Kühlmedium die Kühlkammern 120 in radialer Richtung und führt so die durch die Adsorption entstandene Wärme aus dem zu entfeuchtenden Gas und dem Trocknungsmittel 140 ab.
In den zweiten Bereich II gelangen aufgrund der Trennmittel 150 weder das zu entfeuchtende Gas noch das Kühlmedium. Hier durchströmt ein Trocknungsmedium die Sorptionskammern 110 und/oder die Kühlkammern 120, um eine Regeneration des
Trocknungsmittels 140 herbeizuführen. Vorzugsweise strömt das Trocknungsmedium zunächst radial durch die Sorptions- kammern 110 nach innen und führt dadurch die in dem
Trocknungsmittel 140 adsorbierte Feuchtigkeit ab. Hierauf leiten die Trennmittel 150 den Strom aus dem Sorptionsent- feuchter 100 derart heraus, dass er in axialer Richtungdurch die Kühlkammern 120 geleitet werden kann, was zu einer weiteren Erhitzung der Zwischenwände 130 und des darauf angeordneten Trocknungsmittels 140 führt. Strömungen von Trocknungsmedium durch die Sorptionskammern 110 und die Kühlkammern 120 können aber auch vollkommen unabhängig voneinander ausgebildet werden.
Im dritten Bereich III fließt kein Gas durch die Sorptionskammern 110, um eine vorzeitige Verminderung der Adsorptionsfähigkeit des Trocknungsmittels 140 zu verhindern. Gleichzeitig fließt das Kühlmedium durch die Kühlkammern und kühlt dadurch indirekt das Trocknungsmittel 140 über die Zwischenwände 130 auf eine für die Adsorption dazu
eingerichtete Temperatur.
Um eine kontinuierliche Regeneration des Trocknungsmittels 140 und dadurch eine kontinuierliche Entfeuchtung durch das Trocknungsmittel 140 zu gewährleisten, wird der Sorptions- entfeuchter 100 langsam entlang der azimutalen Richtung gedreht, wie in der Fig. 3 durch den Pfeil C gekennzeichnet. Dadurch gelangen die Sorptionskammern 110 und die Kühlkammern 120 in zyklischer Weise nacheinander vom ersten Bereich I, in dem der Adsorptionsprozess stattfindet, in den zweiten Bereich II, in dem das Trocknungsmittel 140
regeneriert wird, und von dort in den dritten Bereich III, in dem das Trocknungsmittel 140 vor dem erneuten Eintritt in den ersten Bereich I vorgekühlt wird. Die Drehung wird hierbei zum Beispiel durch einen Motor vermittelt. Ihre Geschwindigkeit kann frei einstellbar sein. In einigen
Ausführungsformen der Erfindung kann der Motor ein
Schrittmotor sein, welcher neben der kontinuierlichen oder quasikontinuierlichen Betriebsweise alternativ oder
zusätzlich einen schrittweisen Betrieb ermöglicht. In diesem Fall kann der Sorptionsentfeuchter in vorgegebenen
Zeitabständen um einen vorgebbaren Winkelbereich
weitergedreht werden und dazwischen still stehen.
Die Trennmittel 150 sind dabei in abdichtendem, schleifendem Kontakt mit dem Sorptionsentfeuchter 100, um die Trennung in die verschiedenen Bereiche gewährleisten zu können. Die Trennmittel 150 können entweder als Bestandteil des
Sorptionsentfeuchters 100 oder eine Entfeuchtungsvorrichtung angesehen werden, in die der Sorptionsentfeuchter 100 eingebaut bzw. integriert ist. Die Trennmittel bestehen in einer Ausführungsform aus einem elastischen Material, beispielsweise schleifende Gummidichtungen oder mit
abdichtenden Materialien beschichtete Grundkörper. Die abdichtenden Materialien können ausgewählt sein aus Gummi oder Graphit oder amorphem diamantartigem Kohlenstoff oder Polytetrafluorethylen .
Die durch die Trennmittel 150 erzeugte Aufteilung der
Kammern des Sorptionsentfeuchters in verschiedene Bereiche kann dabei fest, d.h. bei der Herstellung der Trennmittel 150 durch Formgebung festgelegt, sein. Die Aufteilung kann aber auch durch die Möglichkeit, die Abgrenzungen 152, 153, 154 zwischen den Bereichen zu verschieben, frei einstellbar sein. Es ist dann also möglich jedem der einzelnen Bereiche eine bestimmte Größe bzw. einen bestimmten Winkelbereich zuzuweisen, der dann die relative Aufenthaltsdauer der Kammern bei konstanter Drehgeschwindigkeit in den Bereichen bestimmt. Zusammen mit der frei einstellbaren Drehgeschwindigkeit kann dadurch bestimmt werden, wie lange die in den einzelnen Bereichen ablaufenden Phasen, d.h. Adsorptionsphase, Regenerationsphase und Vorkühlphase, dauern. Dies erlaubt es, die Entfeuchtung mit dem Sorptionsent- feuchter 100 optimal auf das gewünschte Prozessergebnis und/oder die vorliegenden Umgebungsbedingungen, wie Gas- feuchte, -druck oder -temperatur, einzustellen. In einigen Ausführungsformen der Erfindung sind die Adsorptionsphase und die Regenerationsphase in etwa gleich lang und die Vorkühlphase im Vergleich dazu kurz. In anderen Ausführungsformen der Erfindung unterscheiden sich die Adsorptions- und die Regenerationsphase in der Länge.
Die Trennmittel 150 können hierbei von Hand verstellt werden, was eine Zugänglichkeit zu den Trennmitteln 150 von außen voraussetzt. Die Lage der Trennmittel 150 kann aber auch durch in einer Entfeuchtungsvorrichtung intern
vorhandene Einrichtungen, wie z.B. Aktuatoren, automatisch oder aufgrund eines Eingabebefehls verstellt werden, ohne dass es nötig ist, die Trennmittel 150 von außen zu
erreichen .
Die Fig. 4 zeigt schematisch den Einbau des Sorptionsent- feuchters 100 in das Leitungssystem einer Entfeuchtungsvorrichtung. Die Abgrenzung 152 zwischen dem ersten Bereich I und dem zweiten Bereich II ist in der Fig. 4 vorne links zu sehen. Im ersten Bereich I (und im nicht sichtbaren dritten Bereich III) sorgen oberhalb und unterhalb des Sorptionsent- feuchters 100 angeordnete Leitungen dafür, dass Kühlmedium die Kühlkammern 120 durchströmt. Ebenso sorgen im zweiten Bereich II Leitungen dafür, dass Trocknungsmedium durch die Kammern strömt. Das Trocknungsmedium wird hier durch die bogenförmige Überleitung nach dem Durchtritt durch die
Sorptionskammern 110 im zweiten Bereich II aus dem Inneren des Sorptionsentfeuchter 100 den Kühlkammern 120 im zweiten Bereich II von oben zur weiteren Aufheizung des Trocknungsmittels zugeführt.
Das zu entfeuchtende Gas strömt den Sorptionsentfeuchter 100 im ersten Bereich I von außen radial an und wird durch die entsprechenden Sorptionskammern 110 nach innen geleitet und dabei entfeuchtet. Es tritt aus dem Inneren des Sorptionsentfeuchters in axialer Richtung nach unten aus. Im zweiten Bereich II strömt das Trocknungsmedium von außen radial durch den Sorptionsentfeuchter 100, bevor es durch das
Leitungssystem durch die Kühlkammern 120 im zweiten Bereich II geleitet wird. In anderen Ausführungsformen der Erfindung muss der Sorptionsentfeuchter 100 nicht horizontal angeordnet werden. Neben einer horizontalen Anordnung des
Sorptionsentfeuchters ist auch eine vertikale oder jede andere Anordnung denkbar, um den zur Verfügung stehenden Bauraum bestmöglich auszunutzen.
Die Fig. 5 veranschaulicht nochmals die dem Sorptionsent- feuchter 100 in einer Entfeuchtungsvorrichtung zugeführten und von diesem abgeführten Ströme und das dadurch ausgeführte Entfeuchtungsverfahren. Über Zuleitungen 1 wird das zu entfeuchtende Gas, z.B. Luft, insbesondere Umgebungsluft, an die Sorptionskammern 110 im ersten Bereich I herangeführt, durchströmt diese und wird über die Ableitung 2 aus der Entfeuchtungsvorrichtung zur weiteren Verwendung, z.B. in einer Klimaanlage, abgeführt.
Die Zuleitung 3 führt das Kühlmedium, vorzugsweise ein gekühltes, mit Wasserdampf übersättigtes Gas, z.B. Luft, insbesondere Umgebungsluft, in axialer Richtung durch die Kühlkammern im ersten Bereich I und/oder im dritten Bereich III, um das Trocknungsmittel 140 zu kühlen bzw. vorzukühlen. Die Sättigung bzw. Kühlung kann hierbei durch der Zuleitung 3 vorgeschaltete, nicht gezeigte Sättigungsmittel der Entfeuchtungsvorrichtung erfolgen. Über die Ableitung 4 wird es aus der Entfeuchtungsvorrichtung abgeführt. Über eine Zuleitung 5 wird das Trocknungsmedium, z.B. Luft, insbesondere Umgebungsluft, einem Heizelement 160 zugeführt und dort auf eine zur Regeneration des Trocknungsmittels 140 dazu eingerichtete Temperatur erhitzt. Das Heizelement 160 kann z.B. eine elektrische Heizeinheit sein oder mittels Wärme aus Sonnenenergie, einem Abgasstrom oder Rest- bzw. Überschusswärme aus anderen Systemen, z.B. einer
Motorkühlung, betrieben werden. Das Heizelement 160 kann auch außerhalb der Entfeuchtungsvorrichtung und/oder
entfernt von dem Sorptionsentfeuchter 100 angeordnet sein, wodurch sich ein kompakterer und flexiblerer Aufbau bzw. Einbau der Entfeuchtungsvorrichtung ergeben kann.
Von dem Heizelement 160 wird das Trocknungsmedium über die Zuleitung 7 von außen in radialer Richtung durch die
Sorptionskammern 110 im zweiten Bereich II geführt und nimmt dort Feuchtigkeit von dem Trocknungsmittel 140 auf. Über die Ableitung 8 wird das Trocknungsmedium dann aus dem Inneren des Sorptionsentfeuchters 100 heraus in die Zuleitung 9 gebracht, von der es in die Kühlkammern 120 im zweiten
Bereich II geführt wird. Dort erfolgt ein erneuter
Wärmeaustausch mit dem Trocknungsmittel 140 über die
Zwischenwände 130.
Hierauf wird das Trocknungsmedium über die Ableitung 10 einem Wärmetauscher 170 zugeführt, der die im Trocknungsmedium noch verbliebene Wärme auf über die Zuleitung 5 neu einströmendes Trocknungsmedium überträgt, um dieses vor Eintritt in das Heizelement 160 vorzuwärmen. Die im
Trocknungsmedium gespeicherte Wärme wird also bestmöglich ausgenutzt, um den Energieverbrauch zu verringern.
Die Ausführungsform der Fig. 5 weist nur acht Zu- bzw.
Ableitungen auf und benötigt keine Luftklappen. Dadurch ist eine kompakte Anordnung mit kleinem Sorptionsentfeuchter 100 möglich, in der nur eine geringe Gefahr von ungewollter Luftdurchmischung besteht. Zudem ist der Druckabfall entlang aller Strömungspfade gering.
In der Fig. 6 ist das Leitungssystem der Entfeuchtungsvorrichtung schematisch in Draufsicht dargestellt. Neben dem Leitungssystem sind auch die Abgrenzungen 152, 153, 154 zwischen dem ersten Bereich I, dem zweiten Bereich II und dem dritten Bereich III gezeigt. Diese Abgrenzungen sind also von außerhalb des Leitungssystems zugänglich und können hier z.B. per Hand oder automatisch in ihrer Position verändert werden, um die Größe der einzelnen Bereiche einzustellen. Die Größe jedes einzelnen Bereiches I, II und III kann entsprechend der Randbedingungen von Temperatur und Feuchte der einzelnen Gasströme, des zu entfeuchtenden
Gasstroms, des Trochnungsmediums und des Kühlmediums
optimiert werden.
Die vorliegende Erfindung zeichnet sich durch die
kontinuierliche Adsorption von Feuchtigkeit und die
Möglichkeit der zusätzlichen, gleichzeitigen
Verdunstungskühlung aus, die das effektive Abführen der bei der Adsorption erzeugten Wärme und eine effiziente
Vorkühlung ermöglicht. Das System kann dabei mit anderen Verfahren zur Luftbehandlung kombiniert werden, wie z.B. membranbasierter Enthalpierückgewinnung .
Die beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren können zur Entfeuchtung von Gasen für alle denkbaren Prozesse verwendet werden. In einigen Ausführungsformen bietet sich der Einsatz zur Luftentfeuchtung von Umgebungsluft in Klimaanlagen, z.B. in Räumen oder Fahrzeugen an, da die beschriebenen
Vorrichtungen kompakt im Aufbau sind und sämtliche
benötigten Strömungen durch die Umgebungsluft bereitgestellt werden können.
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Be- Schreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Ansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Aus -führungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Ansprüche und die vorstehende Beschreibung „erste" und „zweite" Aus -führungsformen definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Ausführungsformen, ohne eine Rangfolge festzulegen.

Claims

Ansprüche
Sorptionsentfeuchter (100) , umfassend:
eine Mehrzahl von Sorptionskämmern (110) ;
eine Mehrzahl von Kühlkammern (120) , die angrenzend an die Sorptionskammern (110) angeordnet sind; und
Zwischenwände (130) , die die Sorptionskammern (110) von den Kühlkammern (120) trennen, wobei zumindest die den Sorptionskammern (110) zugewandten Seiten zumindest teilweise mit einem Trocknungsmittel (140) beschichtet sind; wobei
die Sorptionskammern (110) in einem ersten Bereich (I) des Sorptionsentfeuchters (100) dazu eingerichtet sind, einem Gas mit dem Trocknungsmittel (140) Feuchtigkeit durch Adsorption zu entziehen;
die Kühlkammern (120) in dem ersten Bereich (I) dazu eingerichtet sind, ein Kühlmedium, zu führen, durch das die bei der Adsorption entstehende Wärme abgeführt werden kann;
die Sorptionskammern (110) und/oder die Kühlkammern (120) in einem zweiten Bereich (II) des Sorptionsent- feuchters (100) dazu eingerichtet sind, ein Trocknungsmedium zu führen, um dem Trocknungsmittel (140)
Feuchtigkeit zu entziehen;
die Kühlkammern (120) in einem dritten Bereich (III) des Sorptionsentfeuchters (100) dazu eingerichtet sind, ein Vorkühlmedium zu führen, um das Trocknungsmittel (140) zu kühlen; und
eine Zuordnung der Sorptionskammern (110) und der Kühlkammern (120) zyklisch vom ersten Bereich (I) in den zweiten Bereich (II) , vom zweiten Bereich (II) in den dritten Bereich (III) und von dem dritten Bereich (III) zurück in den ersten Bereich (I) wechseln kann.
2. Sorptionsentfeuchter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sorptionsentfeuchter (100) zylindrisch ausgebildet ist und die Sorpt10nskämmern (110) und die Kühlkammern (120) als Segmente entlang einer azimutalen Richtung des Sorptionsentfeuchters (100) ausgebildet sind, wobei der zyklische Wechsel zwischen dem ersten Bereich (I) , dem zweiten Bereich (II) und dem dritten Bereich (III) durch eine Drehung des Sorptionsent- feuchters (100) in azimutaler Richtung erfolgen kann.
Sorptionsentfeuchter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine äußere Form des
Sorptionsentfeuchters (100) einen Hohlzylinder bildet, wobei die Zwischenwände (130) sich in radialer Richtung und in axialer Richtung durch den Hohlzylinder erstrecken und so die Sorptionskammern (110) und die Kühlkammern
(120) in azimutaler Richtung trennen, wobei die
Sorptionskammern (110) in axialer Richtung offen und in radialer Richtung geschlossen sind und die Kühlkammern
(120) in axialer Richtung geschlossen und in radialer Richtung offen sind.
Entfeuchtungs orrichtung enthaltend
einen Sorptionsentfeuchter (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 sowie eine Mehrzahl von Leitungen, wobei
zumindest eine erste Leitungen dazu eingerichtet ist, in dem ersten Bereich (I) den Sorptionskammern (110) das Gas zuzuführen, welchem mit dem Trocknungsmittel (140) durch Adsorption Feuchtigkeit entzogen wird und das derart getrocknete Gas abzuführen, zumindest eine zweite Leitung dazu eingerichtet ist, im ersten Bereich (I) den Kühlkammern (120) das Kühlmedium zuzuführen, und das erwärmte Kühlmedium abzuführen und zumindest eine dritte Leitung vorhanden ist, mit welcher im zweiten Bereich (II) den Sorptionskammern (110) und/oder den Kühlkammern (120) das Trocknungsmedium zu- und abführbar ist und zumindest eine vierte Leitung vorhanden ist, mit welcher im dritten Bereich (III) den Kühlkammern (120) das Vorkühlmedium zu- und abführbar ist, wobei die Einrichtung weiterhin einen Motor aufweist, der dazu eingerichtet ist, durch Drehen des Sorptionsentfeuchters (100) die Zuordnung der
Sorptionskämmern (110) und der Kühlkammern (120) zum ersten Bereich (I) , dem zweiten Bereich (II) und dem dritten Bereich (III) zyklisch zu ändern.
5. Entfeuchtungsvorrichtung nach Anspruch 4, weiterhin
enthaltend Sättigungsmittel, welche dazu eingerichtet sind, das den Kühlkammern (120) in dem ersten Bereich (I) und dem dritten Bereich (III) zugeführte Kühlmedium bzw. Vorkühlmedium mit Wasserdampf zu übersättigen.
6. Entfeuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder
5, dadurch gekennzeichnet, dass die dritten Leitungen dazu eingerichtet sind, im zweiten Bereich (II) das
Trocknungsmedium zuerst durch die Sorptionskammern (110) und dandach durch die Kühlkammern (120) zu leiten.
7. Entfeuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis
6, weiterhin enthaltend einen Wärmetauscher (170), der dazu eingerichtet ist, Wärme aus dem abgeführten
Trocknungsmedium in neu zuzuführendes Trocknungsmedium zu übertragen und/oder
ein Heizelement (160), welches dazu eingerichtet ist, das im Wärmetauscher erwärmte neu zuzuführende Trocknungs- medium weiter zu heizen, bevor dieses dem zweiten Bereich (II) des Sorptionsentfeuchters (100) zugeführt wird.
8. Entfeuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis
7, weiterhin enthaltend beweglich angebrachte Trennmittel (150) , die den ersten Bereich (I) , den zweiten Bereich (II) und den dritten Bereich (III) definieren; wobei die Trennmittel (150) dazu eingerichtet sind, einen Übertritt von in den Sorptionsentfeuchter (100) einströmenden oder aus dem Sorptionsentfeuchter (100) ausströmenden Gasen oder Medien aus dem ersten Bereich (I) , dem zweiten
Bereich (II) oder dem dritten Bereich (III) in einen der anderen Bereiche zu verhindern.
9. Verfahren zum Entfeuchten von Gasen mit zumindest einer Entfeuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, mit folgenden Schritten:
Leiten eines Gases durch die Sorptionskämmern (110) im ersten Bereich (I) ;
Trocknen des Gases durch das Trocknungsmittel (140) in den Sorptionskammern (110) im ersten Bereich;
Ausstoßen des getrockneten Gases aus dem Sorptionsent- feuchter (100) ;
Leiten eines Kühlgases durch die Kühlkammern (120) im ersten Bereich (I) und in dem dritten Bereich (III) , um das Trocknungsmittel (140) in angrenzenden Sorptions- kammern (110) zu kühlen;
Leiten von erhitztem Trocknungsmedium durch die
Sorptionskammern (110) und/oder die Kühlkammern (120) im zweiten Bereich (II) , um dem Trocknungsmittel (140)
Feuchtigkeit zu entziehen;
Drehen des Sorptionsentfeuchters (100) , um Sorptionskammern (110) und Kühlkammern (120) zyklisch aus dem ersten Bereich (I) in den zweiten Bereich (II) , aus dem zweiten Bereich (II) in den dritten Bereich (III) und aus dem dritten Bereich (III) zurück in den ersten Bereich (I) zu bringen.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlgas mit Wasserdampf übersättigt ist.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das erhitzte Trocknungsmedium im zweiten
Bereich (II) zuerst durch die Sorptionskammern (110) und im Anschluss durch die Kühlkammern (120) geleitet wird und
die Wärme des erhitzten Trocknungsmediums nach
Durchlaufen der Kühlkammern (120) im zweiten Bereich (II) zum Vorwärmen des Trocknungsmediums verwendet wird;
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das vorgewärmte Trocknungsmedium vor dem Einleiten in die Sorptionskämmern (110) im zweiten Bereich (II) ein
Heizelement (160) durchläuft.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmedium und/oder das
Trocknungsmedium und/oder das Vorkühlmedium Luft enthält oder daraus besteht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch kennzeichnet, dass das Gas Luft enthält oder daraus besteht .
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN119015822A (zh) * 2024-09-26 2024-11-26 振华新材料(东营)有限公司 一种碳四液化气过滤用脱酸设备及方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102024103685A1 (de) * 2024-02-09 2025-08-14 Volkswagen Aktiengesellschaft Kombination rotierbare Vortrocknungseinheit mit CO2-Gewinnung

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5878590A (en) * 1998-02-25 1999-03-09 General Motors Corporation Dehumidifying mechanism for auto air conditioner with improved space utilization and thermal efficiency
WO2003095917A2 (en) * 2002-05-10 2003-11-20 Motta, Mario, Gualtiero, Francesco Sorptive heat exchanger and related cooled sorption process
WO2010069602A2 (de) * 2008-12-19 2010-06-24 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Apparat zur verteilung von fluiden und deren wärme- und/oder stofftausch

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US38181A (en) 1863-04-14 Improvement in city railroad-cars
WO1984001817A1 (en) * 1982-11-04 1984-05-10 Matsushita Electric Industrial Co Ltd Heat exchanger

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5878590A (en) * 1998-02-25 1999-03-09 General Motors Corporation Dehumidifying mechanism for auto air conditioner with improved space utilization and thermal efficiency
USRE38181E1 (en) 1998-02-25 2003-07-15 Delphi Technologies, Inc. Dehumidifying mechanism for auto air conditioner with improved space utilization and thermal efficiency
WO2003095917A2 (en) * 2002-05-10 2003-11-20 Motta, Mario, Gualtiero, Francesco Sorptive heat exchanger and related cooled sorption process
EP1508015A2 (de) * 2002-05-10 2005-02-23 Motta, Mario Gualtiero Francesco Sorptionwärmetauscher und damit verbundenes verfahren
US7305849B2 (en) 2002-05-10 2007-12-11 Mario Gualtiero Francesco Motta Sorptive heat exchanger and related cooled sorption process
WO2010069602A2 (de) * 2008-12-19 2010-06-24 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Apparat zur verteilung von fluiden und deren wärme- und/oder stofftausch

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN119015822A (zh) * 2024-09-26 2024-11-26 振华新材料(东营)有限公司 一种碳四液化气过滤用脱酸设备及方法

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