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EP1523642B1

Dewpoint cooler

Abstract

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EP1523642B1, drawing sheet 1
Sheet 1 of 3

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Expired 27 February 2023, 3.6 years ago.

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14 claims: 14 independent, 0 dependent

  1. 1
    Cooling device (20), comprising:a first medium circuit (I) and a second medium circuit (II) thermally coupled thereto via an at least partially heat-conducting wall (28), through which two circuits two respective media (21, 22) can flow in counterflow;which heat-conducting wall (28) has break-up means (32, 33) for breaking up at least the thermal boundary layer, the laminar boundary layer and the relative humidity boundary layer at the position of at least active zones for heat transfer in at least the primary medium, which break-up means (32, 33) comprise heat-conducting protrusions which enlarge the effective heat-conducting surface area of said wall (28);wherein heat-conducting surfaces of the heat conducting protrusions are at least partially covered at least in the area of the second medium circuit (II) with a hydrophilic coating for retaining a liquid and relinquishing it again through evaporation;anda wetting unit (36) for subjecting the coating in the region of the secondary medium to wetting by the evaporable liquid,and wherein the coefficient of heat transfer of the whole wall amounts to a minimum of 1W/m2K. Dispositif de refroidissement (20), comprenant : un premier circuit de milieu (I) et un second circuit de milieu (II) thermiquement couplé à celui-ci via une paroi au moins partiellement thermoconductrice (28), à travers lesquels deux circuits, deux milieux (21, 22) respectifs peuvent s'écouler à contre-courant ;laquelle paroi thermoconductrice (28) a des moyens de cassure (32, 33) pour casser au moins la couche de limite thermique, la couche de limite laminaire et la couche de limite d'humidité relative à la position de zones au moins actives pour le transfert thermique dans au moins le milieu primaire, lesquels moyens de cassure (32, 33) comprennent des saillies thermoconductrices qui agrandissent la zone superficielle thermoconductrice effective de ladite paroi (28) ;dans lequel les surfaces thermoconductrices des saillies thermoconductrices sont au moins partiellement couvertes dans la zone du second circuit de milieu (II) avec un revêtement hydrophile pour retenir un liquide et l'abandonner à nouveau par évaporation ;et une unité de mouillage (36) pour soumettre le revêtement dans la région du milieu secondaire à un mouillage par le liquide évaporable, et dans lequel le coefficient de transfert thermique de la paroi toute entière atteint un minimum de 1 W/m2K. Kühlvorrichtung (20), aufweisend: einen ersten Medienkreislauf (I) und einen zweiten Medienkreislauf (II), der mit dem ersten Medienkreislauf (I) über eine mindestens teilweise wärmeleitende Wand (28) thermisch gekoppelt ist, wobei durch die beiden Kreisläufe zwei jeweilige Medien (21,22) im Gegenstrom strömen können;wobei die wärmeleitende Wand (28) Aufbrechvorrichtungen (32,33) zum Aufbrechen mindestens der thermischen Grenzschicht, der laminaren Grenzschicht und der Grenzschicht der relativen Feuchtigkeit an der Position der am wenigsten aktiven Zonen zwecks Wärmeübertragung zumindest in das Primärmedium aufweist, wobei die Aufbrechvorrichtungen (32,33) wärmeleitende Vorsprünge aufweisen, die den wirksamen wärmeleitenden Oberflächenbereich der Wand (28) vergrößern;wobei wärmeleitende Oberflächen der wärmeleitenden Vorsprünge zumindest teilweise zumindest in dem Bereich des zweiten Medienkreislaufs (II) von einer hydrophilen Beschichtung bedeckt sind, mittels derer eine Flüssigkeit rückgehalten und durch Verdampfung wieder freigegeben wird;und eine Benetzungseinheit (36), um die Beschichtung in dem Bereich des Sekundärmediums einer Benetzung durch die verdampfbare Flüssigkeit auszusetzen, und wobei der Wärmeübertragungskoeffizient der gesamten Wand mindestens 1 W/m2K beträgt.
  2. 2
    Cooling device as claimed in claim 1, further comprising primary drive means (27) based on pressure difference, for instance a fan or pump, for the primary medium. Dispositif de refroidissement selon la revendication 1, comprenant en outre des moyens d'entraînement primaires (27) basés sur la différence de pression, par exemple un ventilateur ou une pompe, pour le milieu primaire. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit einer auf Druckdifferenz-Basis ausgebildeten Primär-Antriebsvorrichtung (27), z.B. einem Gebläse oder einer Pumpe, für das Primärmedium.
  3. 3
    Cooling device as claimed in claim 2, further comprising secondary drive means (30) based on pressure difference, for instance a fan, for the secondary medium. Dispositif de refroidissement selon la revendication 2, comprenant en outre des moyens d'entraînement secondaires (30) basés sur la différence de pression, par exemple un ventilateur, pour le milieu secondaire. Kühlvorrichtung nach Anspruch 2, ferner mit einer auf Druckdifferenz-Basis ausgebildeten Sekundär-Antriebsvorrichtung (30), z.B. einem Gebläse, für das Sekundärmedium.
  4. 4
    Cooling device as claimed in any preceding claim, wherein the coating consists of a porous technical ceramic material, for instance a burnt layer, a cement such as a Portland cement, or a fibrous material, for instance a mineral wool such as rockwool. Dispositif de refroidissement selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le revêtement consiste en un matériau céramique technique poreux, par exemple une couche cuite, un ciment comme du ciment Portland, ou un matériau fibreux, par exemple une laine minérale comme de la laine de roche. Kühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Beschichtung ein poröses technisches Keramikmaterial aufweist, z.B. eine verbrannte Schicht, einen Zement wie etwa Portland-Zement, oder ein Fasermaterial, z.B. eine Mineralwolle wie etwa Steinwolle.
  5. 5
    Cooling device as claimed in any preceding claim, wherein the secondary medium flow is a partial flow which is branched off at the end of the primary medium flow and has a value of for instance about 30% thereof. Dispositif de refroidissement selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'écoulement de milieu secondaire est un écoulement partiel qui est embranché à l'extrémité de l'écoulement de milieu primaire et a une valeur égale à, par exemple, environ 30% de la valeur ce dernier. Kühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Sekundärmedium-Strom ein Teilstrom ist, der am Ende des Primärmedium-Stroms abgezweigt wird und einen Wert von z.B. 30 % des Primärmedium-Stroms hat.
  6. 6
    Cooling device as claimed in any preceding claim, wherein the coating consists of a plastic. Dispositif de refroidissement selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le revêtement consiste en un plastique. Kühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Beschichtung aus einem Kunststoff besteht.
  7. 7
    Cooling device as claimed in any preceding claim, wherein the effective outer surface area of the coating, from which the liquid can evaporate, is at least 100x, preferably at least 1000x, larger than the projected surface area thereof. Dispositif de refroidissement selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la zone superficielle extérieure effective du revêtement, de laquelle le liquide peut s'évaporer, est au moins 100 fois, de préférence au moins 1000 fois, plus grande que la zone superficielle projetée de celui-ci. Kühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der wirksame Außenoberflächenbereich der Beschichtung, von der die Flüssigkeit verdampfen kann, mindestens 100 mal und vorzugsweise mindestens 1000 mal größer ist als der projizierte Oberflächenbereich der Beschichtung.
  8. 8
    Cooling device as claimed in any preceding claim, wherein the cooling device is dimensioned in such a way and the medium flows have values such that in the secondary flow the dewpoint is approached within 1° C. Dispositif de refroidissement selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dispositif de refroidissement est dimensionné de telle sorte et les écoulements de milieu ont des valeurs telles que dans l'écoulement secondaire, le point de rosée est approché à 1°C. Kühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kühlvorrichtung derart dimensioniert ist und die Medienströme derartige Werte haben, dass im Sekundärstrom der Taupunkt innerhalb von 1°C erreicht wird.
  9. 9
    Cooling device as claimed in any preceding claim, wherein the protrusions comprise fins (54, 55, 56, 57), which fins are embodied as a number of strips, each having a general wave shape, successive wave tops of each of these strips being coupled on the one side to the wall (51, 52, 53), and that the coating is substantially arranged only on the surface of each strip which is remote from the wall. Dispositif de refroidissement selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les saillies comprennent des ailettes (54, 55, 56, 57), lesquelles ailettes sont représentées comme plusieurs bandes, chacune ayant une forme générale de vague, les sommets de vague successifs de chacune de ces bandes étant couplés sur le côté à la paroi (51, 52, 53), et le revêtement est sensiblement agencé uniquement sur la surface de chaque bande qui est éloignée de la paroi. Kühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Vorsprünge Rippen (54,55,56,57) aufweisen, die in Form einer Anzahl von Streifen ausgebildet sind, welche jeweils im Wesentlichen wellenförmig ausgeführt sind, wobei aufeinanderfolgende Wellen-Oberbereiche jedes dieser Streifen an der einen Seite mit der Wand (51,52, 53) verbunden sind, und die Beschichtung im Wesentlichen nur an derjenigen Oberfläche jedes Streifens angeordnet ist, die von der Wand entfernt ist.
  10. 10
    Cooling device as claimed in claim 7, wherein the properties of the coating and those of the liquid are chosen in relation to each other such that (a) per surface area unit of the wall and the protrusions a predetermined quantity of liquid can be buffered in the coating;and (b) the thermal resistance of a coating filled with liquid is negligible transversely of its main plane relative to the total thermal resistance in the path between the heat-conducting wall and the flow-by secondary medium. Dispositif de refroidissement selon la revendication 7, dans lequel les propriétés du revêtement et celles du liquide sont choisies en rapport l'une avec l'autre de telle sorte que (a) par unité de zone superficielle de la paroi et des saillies, une quantité prédéterminée de liquide peut être tamponnée dans le revêtement ;et (b) la résistance thermique d'un revêtement rempli de liquide est négligeable en travers de son plan principal par rapport à la résistance thermique totale dans le chemin entre la paroi thermoconductrice et le milieu secondaire de dérivation. Kühlvorrichtung nach Anspruch 7, bei der die Eigenschaften der Beschichtung und diejenigen der Flüssigkeit relativ zueinander derart gewählt sind, dass (a) pro Oberflächeneinheit der Wand und der Vorsprünge eine vorbestimmte Menge an Flüssigkeit in der Beschichtung gepuffert werden kann;und (b) der Wärmewiderstand einer mit Flüssigkeit gefüllten Beschichtung quer zu ihrer Hauptebene relativ zum Gesamt-Wärmewiderstand in dem Weg zwischen der wärmeleitenden Wand und dem vorbeiströmenden Sekundärmedium vernachlässigbar ist.
  11. 11
    Cooling device as claimed in any preceding claim, wherein the protrusions have mutually offset relationships. Dispositif de refroidissement selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les saillies ont des relations mutuellement décalées. Kühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Vorsprünge in versetzter Beziehung zueinander angeordnet sind.
  12. 12
    Cooling device as claimed in any preceding claim, wherein the protrusions have a limited length in the flow direction which enhances the heat transfer. Dispositif de refroidissement selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les saillies ont une longueur limitée dans la direction d'écoulement qui améliore le transfert thermique. Kühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Vorsprünge in der Strömungsrichtung eine beschränkte Länge haben, wodurch die Wärmeübertragung verbessert wird.
  13. 13
    Cooling device as claimed in any preceding claim, wherein the protrusions are separated in flow direction by parts (58, 58') with a substantially smaller thermal conduction such that the driving temperature difference of the heat exchanger in the flow direction is not eliminated. Dispositif de refroidissement selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les saillies sont séparées dans la direction d'écoulement par des pièces (58, 58') ayant une conduction thermique sensiblement inférieure de telle sorte que la différence de température d'entraînement de l'échangeur thermique dans la direction d'écoulement ne soit pas supprimée. Kühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Vorsprünge in der Strömungsrichtung durch Teile (58,58') voneinander getrennt sind, die eine wesentlich niedrigere Wärmeleitfähigkeit dahingehend haben, dass die Antriebstemperaturdifferenz des Wärmeaustauschers in der Strömungsrichtung nicht beseitigt wird.
  14. 14
    Cooling device as claimed in any preceding claim, wherein the protrusions comprise fins (54-57) provided with louvres (61). Dispositif de refroidissement selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les saillies comprennent des ailettes (54-57) pourvues de fentes (61). Kühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Vorsprünge Rippen (54-57) aufweisen, die mit Luftschlitzen (61) versehen sind.