mek009 00 nattebolNN.qxp 25-10-2007 12:00 Pagina 31 Vlakke ...€¦ · Van Dijk Heating in Bunnik...
1
metaalmagazine 9 2007 www. metaalmagazine.nl 31 materialen Onderzocht werd of het mogelijk was een warmtewisselaar te bouwen uit dunne vlakke platen met ronde doordrukken en een gat (foto’s; Aluminiumcentrum) Vlakke Al-plaat ideaal voor ‘Natte Bol Koeler’ Van Dijk Heating in Bunnik bouwt een nieuw type warmtewis- selaar op uit dunne, vlakke aluminiumplaten met doordrukken en een rond gat. Door het stapelen van de platen ontstaat de wisselaar. Wat overwegingen die leiden tot dit type warmtewis- selaar. Natte Bol Koeler Wanneer een nat voorwerp in een luchtstroom geplaatst wordt, koelt het af, doordat water aan het oppervlak verdampt. Op basis van dit principe heeft Van Dijk Heating in Bunnik een koelmachine ontwikkeld, die ten opzichte van bestaande compressiekoelmachines bijzonder weinig elektrische energie verbruikt. Er is alleen energie nodig om een luchtbeweging in stand te houden. Het hart van de zogeheten 'Natte Bol Koeler' -koelmachine is een warmte- wisselaar, die twee luchtstromen van elkaar scheidt (zie kader). Door de scheiding van luchtstromen, kan de te koelen ruimte volledig gesloten blij- ven. Doordat de warmte-overdracht bij lage temperatuurverschillen plaats- vindt, is een bijzondere warmtewisse- laar nodig. Verder moet de bevochti- ging van de buitenlucht in de wisselaar effectief plaatsvinden. Het water moet goed over het oppervlak worden verdeeld. Tot slot mag de drukval over de wisselaar niet te groot zijn om het elektrische vermogen zoveel mogelijk te beperken. Deze eisen heeft Van Dijk Heating gereali- seerd in een nieuw type warmtewisse- laar. Van Dijk Heating heeft ervaring met het gebruik van ribbenbuizen met alu- minium vinnen. De buitenlucht stroomt daarin inwendig door de bui- zen, de te koelen binnenlucht stroom- de langs de vinnen. Bevochtiging vindt plaats door water inwendig langs de wand van de binnenbuis te laten stromen. Het warmte-overdra- gend vermogen van deze wisselaar was goed, maar er zat meer materiaal in verwerkt, dan noodzakelijk. Een tweede uitgewerkte en geteste warmtewisselaar is een sandwich van op elkaar gestapeld vlakke en gegolfde aluminiumplaten. De gegolfde platen vormen daarbij vinnen, die zorgen voor een groot koelend oppervlak. De te koelen binnenlucht stroomt in de kanalen voorzien van gegolfde platen. De te bevochtigen buitenlucht stroomt dwars op deze richting in tus- senliggende kanalen. De platen zijn aan elkaar gelijmd. Een eis aan de lijm is een goede geleiding. De gedachte was om de wisselaar op te bouwen uit platen van clad aluminium en het geheel in een oven aan elkaar te solde- ren. Door het grote volume van een halve kubieke meter leek dit echter niet praktisch. De resultaten van deze warmtewisselaar waren minder gun- stig dan die van de ribbenbuiswarmte- wisselaar. Het koelend oppervlak is kleiner en de kanalen zijn groter, waardoor de lucht minder goed zijn warmte kan overdragen. Een derde gedachte was om de warm- tewisselaar op te bouwen uit aan elkaar geklikte aluminium profielen. Om de massa zo veel mogelijk te beperken, moet de dikte van het pro- fiel zo gering mogelijk zijn. Door de hoge warmtegeleiding van aluminium kan worden volstaan met een geringe- re dikte. Er is voor deze warmtewisse- laar uitgegaan van de minimaal nood- zakelijke dikte van 0,5 mm. Een oplossing is micro-extrusie. Op zich micro-extrusie een mooie techniek, maar het heeft als nadeel, dat het pro- fiel een maximale hoogte heeft van zo’n 80 mm. Voor de warmtewisselaar met een inhoud van een halve kubieke meter moeten dan erg veel profielen aan elkaar worden geklikt. De optie van extrusieprofielen is om die reden terzijde geschoven. Tot slot is de mogelijkheid bestudeerd een warmtewisselaar op te bouwen uit dunne vlakke platen met ronde door- drukken en een gat. Door de platen met doordrukken op elkaar te plaat- sten en in elkaar te persen, ontstaat een warmtewisselaar met doorlopen- de vinnen, waarbij de doordrukken buizen vormen. In eerste instantie is uitgegaan van een plaatdikte van 0,5 mm, maar het streven is naar dunnere platen (of band) van 0,3 mm. De beoogde warmtewisselaar bestaat uit een kleine 400 van deze platen. Het grote voordeel van deze warmtewisse- laar is, dat het koelend oppervlak bij- zonder groot is, terwijl de materiaal- hoeveelheid beperkt kan blijven. Bovendien is de vrijheid in ontwerp groot. Het patroon en de diameter van de buis is vrij te kiezen en er kunnen naar believen extra doordrukken aan- gebracht worden om de warmteover- dracht te vergroten. In samenwerking met een fabrikant is aantal proefplaten gemaakt met ver- schillende vormen voor de doordruk. Deze platen zijn gemaakt met één stempel om de kosten te beperken. Uiteindelijk hebben we een vorm gevonden, die aan onze eisen voldoet. Het contact tussen de platen onder- ling is goed, waardoor de platen één geheel vormen en er geen lekkage is van de ene luchtstroom naar de ande- re. De volgende stap is nu om een matrijs te maken, die de plaat in een keer kan persen. De beschreven warmtewisselaar is opgenomen in het project IC-Alu. Het IC-Alu-project is een initiatief van het Aluminium Centrum uit Houten (www.aluminiumcentrum.nl). Niet uitgepraat over materialen Over eigenschappen van materialen raak je niet uitge- praat. Gesprekstof over dit uitgebreide gebied is te vin- den in het archief op www.metaalmagazine.nl .
Transcript of mek009 00 nattebolNN.qxp 25-10-2007 12:00 Pagina 31 Vlakke ...€¦ · Van Dijk Heating in Bunnik...
metaalmagazine 9 2007www.metaalmagazine.nl 31
materialen
Onderzocht werd of het mogelijk
was een warmtewisselaar te
bouwen uit dunne vlakke platen
met ronde doordrukken en een
gat (foto’s; Aluminiumcentrum)
Vlakke Al-plaat ideaal voor ‘Natte Bol Koeler’Van Dijk Heating in Bunnik bouwt een nieuw type warmtewis-selaar op uit dunne, vlakke aluminiumplaten met doordrukkenen een rond gat. Door het stapelen van de platen ontstaat dewisselaar. Wat overwegingen die leiden tot dit type warmtewis-selaar.
N a t t e B o l Ko e l e rWanneer een nat voorwerp in een luchtstroomgeplaatst wordt, koelt het af, doordat water aan hetoppervlak verdampt. Op basis van dit principe heeft VanDijk Heating in Bunnik een koelmachine ontwikkeld, dieten opzichte van bestaande compressiekoelmachinesbijzonder weinig elektrische energie verbruikt. Er isalleen energie nodig om een luchtbeweging in stand tehouden.
Het hart van de zogeheten 'Natte BolKoeler' -koelmachine is een warmte-wisselaar, die twee luchtstromen vanelkaar scheidt (zie kader). Door descheiding van luchtstromen, kan de tekoelen ruimte volledig gesloten blij-ven. Doordat de warmte-overdracht bijlage temperatuurverschillen plaats-vindt, is een bijzondere warmtewisse-laar nodig. Verder moet de bevochti-ging van de buitenlucht in dewisselaar effectief plaatsvinden. Hetwater moet goed over het oppervlakworden verdeeld. Tot slot mag dedrukval over de wisselaar niet te grootzijn om het elektrische vermogenzoveel mogelijk te beperken. Dezeeisen heeft Van Dijk Heating gereali-seerd in een nieuw type warmtewisse-laar. Van Dijk Heating heeft ervaring methet gebruik van ribbenbuizen met alu-minium vinnen. De buitenluchtstroomt daarin inwendig door de bui-zen, de te koelen binnenlucht stroom-de langs de vinnen. Bevochtigingvindt plaats door water inwendiglangs de wand van de binnenbuis telaten stromen. Het warmte-overdra-gend vermogen van deze wisselaarwas goed, maar er zat meer materiaalin verwerkt, dan noodzakelijk.Een tweede uitgewerkte en getestewarmtewisselaar is een sandwich vanop elkaar gestapeld vlakke en gegolfdealuminiumplaten. De gegolfde platenvormen daarbij vinnen, die zorgenvoor een groot koelend oppervlak. Dete koelen binnenlucht stroomt in dekanalen voorzien van gegolfde platen.De te bevochtigen buitenluchtstroomt dwars op deze richting in tus-senliggende kanalen. De platen zijnaan elkaar gelijmd. Een eis aan de lijmis een goede geleiding. De gedachtewas om de wisselaar op te bouwen uitplaten van clad aluminium en hetgeheel in een oven aan elkaar te solde-
ren. Door het grote volume van eenhalve kubieke meter leek dit echterniet praktisch. De resultaten van dezewarmtewisselaar waren minder gun-stig dan die van de ribbenbuiswarmte-wisselaar. Het koelend oppervlak iskleiner en de kanalen zijn groter,waardoor de lucht minder goed zijnwarmte kan overdragen. Een derde gedachte was om de warm-tewisselaar op te bouwen uit aanelkaar geklikte aluminium profielen.Om de massa zo veel mogelijk tebeperken, moet de dikte van het pro-fiel zo gering mogelijk zijn. Door dehoge warmtegeleiding van aluminiumkan worden volstaan met een geringe-re dikte. Er is voor deze warmtewisse-laar uitgegaan van de minimaal nood-zakelijke dikte van 0,5 mm. Eenoplossing is micro-extrusie. Op zichmicro-extrusie een mooie techniek,maar het heeft als nadeel, dat het pro-fiel een maximale hoogte heeft vanzo’n 80 mm. Voor de warmtewisselaarmet een inhoud van een halve kubiekemeter moeten dan erg veel profielenaan elkaar worden geklikt. De optievan extrusieprofielen is om die redenterzijde geschoven.Tot slot is de mogelijkheid bestudeerdeen warmtewisselaar op te bouwen uitdunne vlakke platen met ronde door-drukken en een gat. Door de platenmet doordrukken op elkaar te plaat-sten en in elkaar te persen, ontstaateen warmtewisselaar met doorlopen-de vinnen, waarbij de doordrukkenbuizen vormen. In eerste instantie isuitgegaan van een plaatdikte van 0,5mm, maar het streven is naar dunnereplaten (of band) van 0,3 mm. Debeoogde warmtewisselaar bestaat uiteen kleine 400 van deze platen. Hetgrote voordeel van deze warmtewisse-laar is, dat het koelend oppervlak bij-zonder groot is, terwijl de materiaal-hoeveelheid beperkt kan blijven.
Bovendien is de vrijheid in ontwerpgroot. Het patroon en de diameter vande buis is vrij te kiezen en er kunnennaar believen extra doordrukken aan-gebracht worden om de warmteover-dracht te vergroten.
In samenwerking met een fabrikant isaantal proefplaten gemaakt met ver-schillende vormen voor de doordruk.Deze platen zijn gemaakt met éénstempel om de kosten te beperken.Uiteindelijk hebben we een vormgevonden, die aan onze eisen voldoet.Het contact tussen de platen onder-ling is goed, waardoor de platen ééngeheel vormen en er geen lekkage isvan de ene luchtstroom naar de ande-re. De volgende stap is nu om eenmatrijs te maken, die de plaat in eenkeer kan persen.
De beschreven warmtewisselaar is opgenomen in
het project IC-Alu. Het IC-Alu-project is een initiatief
van het Aluminium Centrum uit Houten
(www.aluminiumcentrum.nl).
N i e t u i t g e p r a a t o v e r m a t e r i a l e nOver eigenschappen van materialen raak je niet uitge-praat. Gesprekstof over dit uitgebreide gebied is te vin-den in het archief op www.metaalmagazine.nl.
mek009_00_nattebolNN.qxp 25-10-2007 12:00 Pagina 31
