a Aus Graphit bestehender Wärmeaustauscher für gasförmige oder flüssige Stoffe. Die Kühlung oder Erwärmung stark an greifender (aggresiver) gas@förmiger oder flüssiger Stoffe wird vorzugsweise in Vor richtungen aus, keramischem Werk-stoff durchgeführt.
Die Abführung der beispiels weise bei der Kondensation von .Salzsäuregas in Wasser freiwerdenden Lösungswärme er folgt vorzugsweise inVorrichtungen nach Art .der Tourills, die aus Steinzeug bestehen, oder in Wärme@austauschern aus Quarz.. Infolge -der schlechten, Wärmeleitfähigkeit ,
dieser keramischen Werkstoffe sind jedoch zum. Austausch bezw. zur Abführung grösserer Wärmemengen reihenförmig neben- oder ge gebenenfalls übereinander angeordnete Tou- rills notwendig. Diese Anordnungen erfor dern demzufolge erhebliche Ausmasse an Raum- und Bodenfläche.
Der Ersatz der keramischen Baustoffe durch korrosiansbeständige Metalle oder Le gierungen mit besserer Wärmeleitfähigkeit, beispielsweisse C'hromnickelstähle@, mit hoher Widerstandsfähigkeit gegen Salpetersäure, oder gegen Salzsäureeinwirkung weitgehend beständiges Tantal, führt nur zu einem. Teil erfolg.
Es ist nämlich nicht möglich, die Wärmeaustausüher bgo¯rundsätzlich aus einem dieser metallischen Werkstoffe herzustellen. ,da es technisch verwendbare Legierungen, die gegen eine ;grössere Anzahl von .stark angrei fenden :Stoffen genügend widerstandsfähig tsind, nicht gibt. Bestimmte an. sich bekannte Sonderlegierungen sind im allgemeinen nur :
gegen ausgewählte Gruppen von Stoffen und Stoffgemischen chemisch beständig, so dass man !gegebenenfalls gezwungen ist, IdieWärme- austausther von Fall zu Fall aus andern Le gierungen herzustellen.
Es ist deshalb in neuerer Zeit versucht worden, den eine relativ guteWärmeleitfähig- keit aufweisenden Graphit als Baustoff für die Wärmeau-stausicher zu verwenden.
Dem standen bisher Schwierigkeiten entgegen, da ,die Herstellung :der für,die Vorrichtung not wendigen Einzelteile Schwierigkeiten und umständliche Bearbeitungsmassnahmen ver- ursacht. Die vorzugsweise span abhebende Be arbeitung der Ausgangsstoffe durch Fräsen, Bohren,, Abdrehen usw. ist ausserdem in Hin blick auf :
den unerwünscht hohen Anfall an Bearbeitungsrückständen mit einem erheb lichen Werkstoffverbrauch verbunden.
Die vorliegende Erfindung betrifft nun einen, aus Graphit bestehenden. Wärmca.us- tauscher für gasförmige oder flüssige Stoffe und besteht darin"dass der Wärmeaustauscher kastenförmig ausgebildet ist, d.ass der Innen raum ödes @ Wärmeaustauschers durch mit Durchlässen versehene Querwände in eine Anzahl Kammern unterteilt ist,
und dass die einzelnen Bauteile des Wärmeaustauschers, -die sämtliche aus Graphit bestellen, durch Klebemittel abdichtend aneinandergefügt sind.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung kann auf relativ einfachem Wege hergestellt wer- ,den und z. B. für den Wärmeaustausch zwi schen zwei Medien bezw. für die Abfüh.rung- von Wärme, die bei -der Umsetzung von hei- spielsweise einem gasförmigen mit einem flüssigen Medium entsteht, mit Hilfe von Kühlmitteln bekannter Art, eingerichtet sein.
Der Mantel des Austauschers kann aus einer beliebigen Anzahl a.neina.ndergereihter Einzelteile aus Graphit aufgebaut werden und einen vorzugsweise rechtwinkligen Grundriss aufweisen. Der Innenraum des Ans- tauschers kann durch eine beliebige Anzahl übereinander angeordneter, ebenfalls aug Graphit bestehender Zwischendecken in eine Anzahl von im Grundriss ebenfalls vorzugs weise rechtwinkligen Kammern unterteilt sein.
Die Zusammenfügung und Verbindung der einzelnen Bauteile zu dem Wärmeaustau- scher kann durch an sich bekannte geeignete Kitte oder andere Klebstoffe erfolgen, . wie z. B. solche auf der Grundlage von Polyvinyl- ehlarid oder Phenolformaldehyd. Durch diese Klebstoffe wird gleichzeitig eine Abdichtung ,der durch die Zwischendecken gebildeten Kammern voneinander und eine Abdichtung nach; aussen herbeigeführt.
Bei einer zweckmässigen Ausführungs form der Vorrichtung gemäss Erfindung kön nen beispielsweise einerseits die 1., 3., 5., 7.... Kammer und anderseits die 2., 4., 6., ss.... Kammer durch vorzugsweise zylin- drisehe:Verbind ungsstück e zu je einem Durch- flussraum vereinigt werden, so dass dann die Mögliehk eit eines Wärmeaustausch es zwi schen den die beiden Räume durchfliessenden Stoffen besteht.
Eine beispielsweise Ausführungsform des Wä.rmeausta.usehers gemäss Erfindung ist in Fi-g. 1 der beiliegenden Zeichnung im Längs schnitt dargestellt, während die Fig. 2, 3 und 6 einzelne Bauteile je im Grundriss und im Schnitt darstellen. Die Fig. 4 und 5 zeigen zwei. andere zur Bildung des Mantels des 'N,#rä.rmeaustau@sehers dienende Bauteile.
Der im Lä.ngs- und Querschnitt recht- eekige, kastenförmige Wärmea.ustauscher ist durch Querwände 2. bezw. 3 in eine Anzahl von im Quer- und Längsschnitt rechteckigen Kammern unterteilt.
Jede Querwand besteht aus einer rechteckigen Graphitpla,tte mit zwei Durchtrittsö ffnungen, und zwar sind bei den Querwänden ? die beiden Durch.tritts- öffnungen a, und a, in ein und demselben Ende der Platte., bei den Querwänden 3 da.- ge@gen je eine Durchtx2ttsöffnung b1 bezw. b',
an jedem Ende der Platte angeordnet (Fig. 2 und 3).
Die Fig. 4 und 5 stellen die in der Fig. 1 mit 4 bezw. 5 bezeichneten,<B>als</B> Aussenwan dung der Kammern dienenden Bauteile dar. Sie bestehen aus vierkantigen rechteel#:igen Gra.phitstä.ben und .sind mit den Rändern der Querwände 2 bezw. 3 beispielsweise durch eines der vorgenannten Klebmittel verbunden.
Die Fig. 6 zeigt im Schnitt und in Drauf sieht zylindrisch ausgebildete Graphitringe, die gemäss Fig. 1 die in den einzelnen Quer- wänd-en: vorhandenen Durehtrittsöffnungen miteinander verbinden, derart, dass ein Me dium nacheinander je die l., 3.,<B>5....</B> und ein anderes vorzugsweise im Gegenstrom geführ tes Medium nacheinander die 2., 4., 6.... Kammer durchläuft.
Durch die beschriebene Anordnung wird infolge der im Wärmeaustauscher vorzugs weise im Gegenstrom geführten Medien ein Wärmeaustausch herbeigeführt, wobei die verfügbaren freigewurd.enen Wärmemengen Schnell durch die .graphitischen Bauteile ab geführt werden.
Beispielsweise wird durch die vorstehend mit ungeraden Zahlen bezeich neten untereinander in, Verbindung stehenden Kammern, -die "aus Salzsä@uregas und Wasser gebildete, durch die freiwerdende Lösungs- wä:
rme auf hohe Temperaturen erhitzte Salz säure, deren Bildurig gegebenenfalls auch in den vorgenannten, als Kühlerzüge .dienenden Kammern 1,<B>3</B>, 5. .. selbst erfolgen kann, geleitet, während,durch die mit geraden Zah len bezeichneten Kammern das die Lösungs wärme aufnehmende Kühlwasser fliesst.
Der Vorteil der erläuterten Vorrichtung gemäss Erfindung gegenüber den bekannten Vorrichtungen auf dem erörterten Gebiet der Technik ist erstens in ihrem ausserordentlich ,einfachen Auf- und Zusammenbau und zwei- tens in der für die Erreichung derselben Wir : kung benötigten, um ein Mehrfaches geringe ren Raum- und Bodenfläche zu sehen.
Bei spielsweise kann eine aus mehreren, teilweise übereinander angeordneten Tourillreihen be stehende Salzsäurekondenis:ationsanlage mit einem Bedarf von etwa 50. m2 Bodenfläche und entsprechender Raumbeanspruchung durch einen etwa 1 m2 Bodenfläche und etwa 1-2 ms Raum beanspruchenden Wärmeaus- tauscher der beschriebenen Art,erse tzt werden.
Nach einem andern Beispiel können in einer Vorrichtung gemäss Erfindung mit Hilfe einer Kühlfläche von. 2 m2 und einer Raumbeanspruchung von 0,4 X 1 X 0,5 m für den Wä,rmeaustauscher (Höhe = 0,4 m, Breite = 1 m, Tiefe = 0,5 m) mit @durchflie- ssendem Kühlwasser von +10 C etwa 100 kg Salzsä@uregas von 500 C während einer Stunde :auf 70 C abgekühlt werden.
Bringt mann gemäss einem weiteren Bei spiel in einer Vorrichtung gemäss Erfindung, die eine Kühlfläche von 10 m2 aufweist, in dem einen Durchlaufraum in der .Stunde eine solche Menge eines 85 % HCl :
enthaltenden Gases mit soviel Wasser in unmittelbare Be rührung, @dass 250 kg Salzsäure von 23 Be entstehen, so. wird die dabei entstehende Lö sungswärme durch das die Vorrichtung im andern Durchlaufraum durchfliessende, eine Temperatur von 10 C aufweisende Kühlwas ser praktisch restlos abgeführt.
Es sei darauf hingewiesen, dass nichts im Wege steht, die Vorrichtung gemäss Erfin dung auch zum Wärmeaustausch zwischen solchen Medien anzuwenden, von denen das eine oder beide keine -angreifende Wirkung auf,die mit ihnen: in Berührung kommenden Werkstoffe .aufweist.
@S@elb;stverstänidlieh ist die Vorrichtung ge mäss Erfindung auch nicht auf die an sich vorteilhafte, rechtwinklig kastenförmige Aus führung beschränkt.
a Graphite heat exchanger for gaseous or liquid substances. The cooling or heating of strongly attacking (aggressive) gaseous or liquid substances is preferably carried out in devices made of ceramic material.
The dissipation of the solution heat released, for example, during the condensation of hydrochloric acid gas in water, is preferably carried out in devices according to the Tourills type, which are made of stoneware, or in heat exchangers made of quartz. As a result of the poor thermal conductivity,
However, these ceramic materials are for. Exchange respectively For the dissipation of larger amounts of heat, rows of tours next to one another or, if necessary, one on top of the other are necessary. These arrangements therefore require considerable amounts of space and floor space.
The replacement of ceramic building materials with corrosion-resistant metals or alloys with better thermal conductivity, for example chromium-nickel steels @, with high resistance to nitric acid, or tantalum, which is largely resistant to the effects of hydrochloric acid, only leads to one. Part success.
It is namely not possible to basically manufacture the heat exchangers from one of these metallic materials. , because there are no technically usable alloys that are sufficiently resistant to a large number of substances that attack strongly. Certain at. known special alloys are generally only:
Chemically resistant to selected groups of substances and mixtures of substances, so that you may be forced to manufacture heat exchangers from other alloys on a case-by-case basis.
It has therefore recently been attempted to use graphite, which has a relatively good thermal conductivity, as a building material for the heat accumulator.
This has hitherto been opposed to difficulties because the production of the individual parts necessary for the device causes difficulties and cumbersome processing measures. The preferred machining of the raw materials by milling, drilling, turning, etc. is also with a view to:
the undesirably high amount of machining residues associated with a considerable amount of material consumption.
The present invention now relates to one made of graphite. Heat exchanger for gaseous or liquid substances and consists in "that the heat exchanger is box-shaped, i.e. the interior space of the heat exchanger is divided into a number of chambers by means of transverse walls provided with openings,
and that the individual components of the heat exchanger, all of which are made of graphite, are joined together in a sealing manner by means of adhesive.
The inventive device can be produced in a relatively simple way, the and z. B. for heat exchange between tween two media BEZW. for the removal of heat that arises during the conversion of, for example, a gaseous medium with a liquid medium, with the aid of known type of coolants.
The shell of the exchanger can be constructed from any number of otherwise alternating individual parts made of graphite and preferably have a right-angled plan. The interior of the exchanger can be subdivided into a number of chambers which are also preferably rectangular in plan by any number of intermediate ceilings arranged one above the other, also made of graphite.
The assembly and connection of the individual components to form the heat exchanger can be carried out using suitable cement or other adhesives known per se,. such as B. those based on polyvinyl chloride or phenol formaldehyde. Through these adhesives, a seal between the chambers formed by the false ceilings and a seal after; brought about externally.
In an expedient embodiment of the device according to the invention, for example, the 1st, 3rd, 5th, 7th ... chambers and on the other hand the 2nd, 4th, 6th, ss ... chamber can be preferably cylin - three: connecting pieces can each be combined to form a flow space, so that there is then the possibility of a heat exchange between the substances flowing through the two spaces.
An example embodiment of the Wä.rmeausta.usehers according to the invention is shown in Fi-g. 1 of the accompanying drawings shown in longitudinal section, while FIGS. 2, 3 and 6 show individual components each in plan and in section. Figures 4 and 5 show two. other components used to form the shell of the 'N, # rä.rmeaustau @ seers.
The box-shaped heat exchanger, which is rectangular in length and cross section, is separated by transverse walls 2. 3 divided into a number of chambers which are rectangular in cross-section and longitudinal section.
Each transverse wall consists of a rectangular graphite plate with two passage openings, with the transverse walls? the two passage openings a, and a, in one and the same end of the plate., At the transverse walls 3 da.- ge @ each a Durchtx2ttsöffung b1 respectively. b ',
placed at each end of the plate (Figures 2 and 3).
4 and 5 represent the in Fig. 1 with 4 respectively. 5 designated, <B> as </B> the outer wall of the chambers serving components. They consist of rectangular rectangular bars and .sind with the edges of the transverse walls 2 or. 3 connected, for example, by one of the aforementioned adhesives.
FIG. 6 shows in section and in plan it sees cylindrically designed graphite rings which, according to FIG. 1, connect the passage openings present in the individual transverse walls with one another, in such a way that a medium follows one after the other the 1st, 3rd <B> 5 .... </B> and another medium, preferably guided in countercurrent, passes through the 2nd, 4th, 6th chamber one after the other.
Through the arrangement described, a heat exchange is brought about as a result of the media preferably carried in countercurrent in the heat exchanger, with the available heat quantities being released quickly through the .graphitic components.
For example, the chambers that are connected to one another and are referred to above with odd numbers, - the "formed from hydrochloric acid gas and water, by the released solution are:
Rme hydrochloric acid heated to high temperatures, the formation of which can optionally also take place in the aforementioned chambers 1, 3, 5, which serve as radiator ducts, while being passed through those with even numbers designated chambers that the solution heat absorbing cooling water flows.
The advantage of the explained device according to the invention over the known devices in the discussed field of technology is firstly in its extraordinarily simple construction and assembly and secondly in the space required to achieve the same effect, which is several times smaller. and floor area to see.
For example, a hydrochloric acid condensation system consisting of several rows, some of which are arranged one on top of the other, can be used with a floor area of around 50 m2 and a corresponding space requirement through a 1 m2 floor area and a heat exchanger of the type described, which takes up about 1-2 ms be tzt.
According to another example, in a device according to the invention with the aid of a cooling surface of. 2 m2 and a space requirement of 0.4 X 1 X 0.5 m for the heat exchanger (height = 0.4 m, width = 1 m, depth = 0.5 m) with @ flowing cooling water of +10 C approx. 100 kg hydrochloric acid gas at 500 C for one hour: must be cooled to 70 C.
According to a further example, in a device according to the invention which has a cooling surface of 10 m2, in which a flow space in the hour, such an amount of 85% HCl:
containing gas with so much water in direct contact that 250 kg of hydrochloric acid of 23 Be arise, so. the resulting Lö solution heat is practically completely removed by the cooling water flowing through the device in the other passage space, which has a temperature of 10 C.
It should be noted that nothing stands in the way of using the device according to the invention also for heat exchange between media, one or both of which have no attacking effect on the materials that come into contact with them.
Of course, the device according to the invention is also not limited to the advantageous, rectangular box-shaped embodiment.