CH204977A

CH204977A - Heat exchanger.

Info

Publication number: CH204977A
Authority: CH
Inventors: Oerlikon Maschinenfabrik
Original assignee: Oerlikon Maschf
Priority date: 1938-08-27
Filing date: 1938-08-27
Publication date: 1939-05-31

Description

  

      Wärmeaustauscher.       Der     Wärmeübergangskoeffizient    zwischen  einer Flüssigkeit oder einem Gas und einer  festen Wand, also auch     der.Wärmedurch-          gangskoeffizient    zwischen zwei flüssigen oder  gasförmigen Arbeitsmitteln durch eine feste  Wand ist abhängig von der Wärmeleitung in  der an der Wand haftenden     laminaren        Grenz-          schicht.    Es ist bekannt, dass durch Über  lagerung einer gleichgerichteten Geschwindig  keit über die ungeordneten Wärmebewegungen  der Moleküle eine Verbesserung des Aus  tausches erzielt werden kann.

   Die Erzeugung  von hohen     Durchströmgeschwindigkeiten    wird  jedoch mit steigenden Geschwindigkeiten  rasch unwirtschaftlich.  



  Bei dem     Wärmeaustauscher,    der den  Gegenstand der vorliegenden Erfindung bil  det, wird der     Wärmeübergangskoeffizient     durch künstlich erzeugte mechanische Schwin  gungen, zum Beispiel durch Ultraschall- oder  Schallschwingungen erhöht. Dadurch wird  ein inniger Energieaustausch zwischen Mole  külen der flüssigen oder gasförmigen Arbeits-    mittel und solchen der festen Wandung er  möglicht. Durch mechanische Schwingungen  hoher Frequenz kann die Zahl der Zusammen  stösse von Molekülen langsamer Wärme  schwinger mit solchen von rascher Wärme  schwingung, insbesondere in der Grenzschicht,  erhöht und damit der Wärmeübergang ver  bessert werden.  



  Die Erzeugung des Ultraschalles kann  auf eine beliebige Weise, zum Beispiel     piezo-          elektrisch,    durch     Magnetostriktion    usw. er  folgen. Es kann unmittelbar die feste Trenn  wand zwischen wärmeabgebendem und wärme  aufnehmendem Arbeitsmittel zu Schwingungen  erregt werden, zum Beispiel durch     Aufkitten     eines oder mehrerer Erregerquarze; oder es  können die wärmeaufnehmenden oder wärme  abgebenden Medien oder Teile derselben in  Schwingungen versetzt werden. In der Wahl  der Frequenz ist man frei. Es können auch  hörbare Frequenzen verwendet werden. Die  Schwingungsrichtung kann identisch sein mit  der Richtung des Wärmeflusses oder senk-      recht dazu stehen.

   Die Trennwand kann dem  Ultraschall als Führung dienen und dadurch  seine     Dämpfung    verringern.  



  Die Erfindung kann für alle Arten von       Wärmeaustauschern    (Lufterhitzer,     Speise-          wasservorwärnier,    Kondensatoren usw.) und  für beliebige konstruktive Anordnungen  (Rohre, Platten, Rohrbündel usw.) Anwen  dung finden.  



  Die Zeichnung zeigt schematisch ein Aus  führungsbeispiel des     Erfindungsgegenstandes.     1 ist ein Rohr, in dessen Innerem sich das  wärmeabgebende Mittel 2 befindet, während  aussen die Wärme vom Mittel 3 aufgenommen  wird. Am einen Rohrende befindet sich ein  Quarzring 4, der vom Röhrengenerator b       piezoelektrisch    zu mechanischen Schwingun  gen angeregt wird. Diese Schwingungen  werden auf das Rohr 1 und die beiderseiti  gen Arbeitsmittel 2 und 3, insbesondere auf  deren Grenzschichten übertragen. Es können  fortlaufende oder stehende Wellen erzeugt  werden. Bei stehenden Wellen wird an das  zweite Rohrende in bekannter Weise ein  Reflektor angebracht. Es können auch belie  bige andere Anordnungen getroffen werden;  zum Beispiel können die Schwingungen in  radialer Richtung erzeugt werden.



      Heat exchanger. The heat transfer coefficient between a liquid or a gas and a solid wall, including the heat transfer coefficient between two liquid or gaseous working media through a solid wall, depends on the heat conduction in the laminar boundary layer adhering to the wall. It is known that an improvement in the exchange can be achieved by superimposing a rectified speed on the disordered thermal movements of the molecules.

   However, the generation of high throughflow speeds quickly becomes uneconomical with increasing speeds.



  In the heat exchanger which forms the subject of the present invention, the heat transfer coefficient is increased by artificially generated mechanical vibrations, for example by ultrasonic or sonic vibrations. This enables an intimate exchange of energy between molecules of the liquid or gaseous working medium and those of the solid wall. By mechanical vibrations of high frequency, the number of collisions of molecules of slow heat vibrators with those of rapid heat vibration, especially in the boundary layer, increased and thus the heat transfer can be improved.



  The ultrasound can be generated in any way, for example piezoelectric, magnetostriction, etc. The solid dividing wall between the heat-emitting and heat-absorbing working fluid can be excited to vibrate, for example by cementing one or more exciter crystals; or the heat-absorbing or heat-emitting media or parts thereof can be made to vibrate. You are free to choose the frequency. Audible frequencies can also be used. The direction of oscillation can be identical to the direction of the heat flow or be perpendicular to it.

   The partition can serve as a guide for the ultrasound and thereby reduce its attenuation.



  The invention can be used for all types of heat exchangers (air heaters, feedwater preheaters, condensers, etc.) and for any structural arrangements (tubes, plates, tube bundles, etc.).



  The drawing shows schematically an exemplary embodiment from the subject of the invention. 1 is a tube, inside of which the heat-emitting agent 2 is located, while the heat is absorbed by the agent 3 outside. At one end of the tube there is a quartz ring 4 which is piezoelectrically excited to mechanical vibrations by the tube generator b. These vibrations are transmitted to the pipe 1 and the mutual working equipment 2 and 3, in particular to their boundary layers. Continuous or standing waves can be generated. In the case of standing waves, a reflector is attached to the second tube end in a known manner. Any other arrangements can also be made; for example, the vibrations can be generated in the radial direction.

Claims

PATENT CLAIM: Heat exchanger, characterized in that the heat transfer coefficient is increased by artificially generated mechanical vibrations. SUBClaims: 1. Heat exchanger according to claim, characterized in that the artificially generated vibrations are ultrasonic vibrations. 2. Heat exchanger according to claim, characterized in that the frequency of the artificially generated vibrations is below the ultrasonic area.

3. Wärineaustatischer according to claim, characterized in that at least individual parts of the exchanger wall are set to vibrate. 4. Heat exchanger according to claim, characterized in that at least individual parts of the heat-exchanging working medium are set in vibration. 5. Wärmeaustausclier according to claim and dependent claim 1, characterized in that the partition serves as a directional line for the ultra sound.