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Kühleinrichtung für Flüssigkeiten mit Kühlplatten
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kühleinrichtung für Flüssigkeiten mit parallelen, voneinander distanzierten, vertikal angeordneten Kühlplatten aus Asbest-Zement, wobei die Abkilhlung durch einen im wesentlichen vertikal von unten nach oben steigenden Luftstrom erfolgt und in den Kühlplatten waagrechte, stufenweise versetzte Schlitze angebracht sind. Der Wärmeaustausch (Verdampfung oder Verdunstung) zwischen der Luft und der als Film an den Platten herunterrieselnden Flüssigkeit-vorzugsweise Wasser - vollzieht sich dabei nach den hiefür geltenden thermophysikalischen Gesetzen.
Die wesentlichen Nachteile der bisherigen Ausführung solcher Kühleinrichtungen waren einmal ein ungleichmässiger Wasserfilm und die Strähnenbildung auf den Kühlplatten, da die Schlitze nur einen relativ geringen, etwa der Schlitzhöhe entsprechenden Abstand voneinander hatten. Ein weiterer Nachteil bestand darin, dass ein verhältnismässig hoher Luftüberschuss und damit grosse Luftgeschwindigkeiten notwendig waren, um bei einer wirtschaftlich tragbaren Plattenzahl einen günstigen Wärmeaustausch zu erreichen.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die aufgezeigten Nachteile zu vermeiden. Erreicht wird dies erfindungsgemäss dadurch, dass der vertikale Abstand der stufenförmig angeordneten Schlitze zueinander das Mehrfache ihrer Höhe beträgt.
Nach einem Merkmale der Erfindung sind die Schlitze bei mehreren nebeneinander liegenden Platten in übereinstimmenden Lagen angeordnet und durch die Schlitze sind gelochte Querstäbe hindurchgesteckt. Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, dass die Fläche der Schlitze 8 - 20 % der gesamten Plattenfläche beträgt.
Die Erfindung ist im folgenden an Hand beispielsweiser Ausführungen, die in der Zeichnung darge-
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einen Ausschnitt aus der Platte in einem gegenüber Fig. 1 grösseren Massstab, Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel in perspektivischer Darstellung mit durch die Schlitze hindurchgesteckten Querstäben und Fig. 4 einen Teilquerschnitt durch die Platte.
Die aus Asbest-Zement bestehende Kühlplatte l ist beidseitig mit einer Schulter 2 versehen. In dieser Platte befinden sich eine Mehrzahl von durchgehenden Schlitzen 3, deren Längenausdehnung sich in Horizontalrichtung erstreckt. Diese Schlitze sind zueinander stufenförmig angeordnet. Als besonders zweckmässig hat sich dabei herausgestellt, das Ende des einen Schlitzes senkrecht über oder unter dem nächstfolgenden. versetzten Schlitz anzuordnen. Es wäre jedoch auch denkbar, dass sich die Schlitze etwas iiberlappen.
In der Praxis hat es sich als vorteilhaft erwiesen, jeweils zwei voneinander distanzierte Schlitze senkrecht übereinander anzuordnen und die seitlich angebrachten Schlitze stufenweise zu versetzen, wobei der vertikale mittlere Abstand der übereinander liegenden Schlitze voneinander etwa das 10 - 13fache ihrer Höhe und ihre Schlitzlänge etwa das 6 - 7fache ihrer Höhe beträgt. Die Plattendicke liegt vorzugsweise etwa bei einem Viertel der Schlitzhöhe und die Fläche der Öffnungen liegt zwischen 8 - 20 % der gesamten Plattenfläche.
Die Kühlplatten 1 liegen parallel nebeneinander und werden durch Distanzstücke in ihrem gegensei- tigen Abstand festgehalten. Die Anordnung der Schlitze ist nun so getroffen, dass sie in übereinstimmender Lage hintereinander angeordnet sind.
Die untere Horizontale der Platte ist stumpfzahnig ausgebildet, d. h. es sind etwa halbkreisförmige Ausnehmungen vorhanden, die ungefähr in gleichen Abständen angeordnet sind. Das wirkungsgradbeste Verhältnis von Breite der Ausnehmung zu den verbleibenden Stegen ist etwa 1 : 1. wobei natürlich Ab-
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weicbungen etwa : 20 % in Kauf genommen werden können. Der Grund für die Anbringung einer solchen
Stumpfverzahnung liegt darin, dass dadurch die Tropfenbildung gefördert wird, was bezüglich der Kühl- wirkung wesentlich günstiger ist, als ein Ablauf der Flüssigkeit in Strahlform, was schon bei sehr geringer
Neigung einer unteren glatten Plattenkante aus der Horizontalebene heraus kaum zu vermeiden ist.
Der besondere Kühleffekt der mit Öffnungen versehenen Platte ist darauf zurückzuführen, dass der auf beiden Seiten der Plattenwand herunterfliessende zu kühlende Flüssigkeitsfilm immer wieder aufgerissen wird und in den Öffnungen herabtropft. Diese Verhältnisse sind in Fig. 4 schematisch dargestellt. Die
Tropfenbildung vollzieht sich derart, dass die Flüssigkeit von beiden Plattenseiten her gegen die Schlitz- mitte hinfliesst und sich dort zu Tropfen formt, die auf die untere Schlitzfläche herabtropfen.
Beim Auf- treffen der Tropfen 7 bilden sich kleine Spritzer, wie dies in Fig. 4 angedeutet ist, die in den freien Raum zwischen den Platten hinaustreten und entweder auf die benachbarte Plattenwand auftreffen oder vom
Luftstrom, welcher im wesentlichen senkrecht von unten nach oben-also im Gegenstrom zur Flüssigkeit - strömt, mitgerissen werden und verdunsten, wodurch der Uingebungsluft Verdunstungswarme entzogen und damit der Kühleffekt verbessert wird. Als weiteres günstiges Moment kommt hinzu, dass die Luft, wie dies in Fig. 4 durch Linien und Pfeile angedeutet ist, auch durch die Schlitze 3 hindurchströmt, wodurch infolge Ablösungen und Wirbelbildungen mit Sicherheit eine turbulente Strömung entsteht, welche den
KUhleffekt begünstigt.
Die mit der Kühlluft in Berührung kommende Kühloberfläche, d. h. die mit der Kühlung in Berührung kommende Austauschfläche lässt sich gemäss der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform in vorteilhafter
Weise erfindungsgemäss noch dadurch steigern, dass flache Querstäbe 5 in waagrechter Lage durch die in übereinstimmender Lage hintereinander angeordneten Schlitze 3 hindurchgesteckt werden. Die Querstäbe
5 bestehen ebenfalls aus Asbest-Zement und weisen Löcher 6 auf.
Die Querstäbe 5 füllen nicht ganz die
Höhe der Schlitze 3 aus, so dass die von der oberen Schlitzfläche herabfallenden Tropfen der Kühlflüssig- keit auf den durch den Schlitz 3 gesteckten Querstab 5 fallen, sich über die Oberfläche desselben aus- . breiten und dann wieder im verteilten Zustande als Tropfen durch die Löcher 6 auf die darunter befind- lichen Querstäbe 5 herabfallen, wobei sie sich mit Rücksicht auf die verhältnismässig grosse Fallhöhe als kleine Spritzer verteilen, welche dann wieder zum Grossteil durch den nach oben gerichteten Luftstrom erfasst werden. Eine Vergrösserung der Kühloberfläche erfolgt auch durch die tropfenförmige Ablösung von der Plattenunterkante.
Dadurch wird ebenfalls eine zusätzliche, grosse Austauschfläche geschaffen und die Fallhöhe der Tropfen zwischen Plattenunterkante und einer nächsten Plattenreihe oder dem Wasserspiegel des Auffangbeckens für den eigentlichen Kühlvorgang besser ausgenutzt als bei einem Flüssigkeitsablauf in Form eines zusammenhängenden Schleiers oder Strahles.
Die Herstellung der Schlitze in der Platte und die stumpfzahnige Ausbildung der Unterkante erfolgt am besten durch Stanzen, u. zw. bei Asbest-Zement vor der Erhärtung desselben.
An Stelle von Wasser - für das diese Einrichtung in erster Linie vorgesehen ist-könnten natürlich auch beliebige andere Flüssigkeiten, insbesondere in der chemischen und Getränkeindustrie, verwendet werden, soweit sie die Asbest-Zement-Platten nicht angreifen. Ferner wäre es möglich, die Form der Öffnungen beliebig anders zu gestalten.
In der Praxis zeigt es sich, dass mit den beschriebenen, relativ einfachen-und wenig Kosten verursachenden Massnahmen eine Verbesserung des Kühleffektes um 20 - 35 % möglich ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Kühleinrichtung für Flüssigkeiten mit parallelen, voneinander distanzierten, vertikal angeordne- ten Kühlplatten aus Asbest-Zement, wobei die Abkühlung durch einen vertikal von unten nach oben steigenden Luftstrom erfolgt und in den Kühlplatten waagrechte, stufenförmig versetzte Schlitze angebracht sind, dadurch gekennzeichnet, dass der vertikale Abstand der stufenförmig angeordneten Schlitze (3) zu- einander das Mehrfache ihrer Höhe beträgt.